張彥軍，王興榮，張金福，李 玥，茍作旺，祁旭升，何正奎

（1.甘肅省農業(yè)科學院作物研究所，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省農業(yè)廣播電視學校，甘肅 蘭州730030；3.永靖縣農業(yè)技術推廣中心，甘肅 永靖 731600）

干旱是全球農業(yè)生產面臨的主要問題之一，干旱對農作物造成的損失在所有非生物脅迫中占首位，每年因干旱造成巨大的農業(yè)損失[1-2]。近年來，由于社會經濟的迅速發(fā)展，用水量大幅度增加，以及氣候的異常，水資源供需矛盾已由干旱地區(qū)向濕潤地區(qū)擴展[3]，將使這一矛盾更加尖銳化。甘肅省是我國水資源嚴重短缺的省份之一，在全球變暖背景下，甘肅省氣候也趨于變暖，旱災程度和頻次呈增加趨勢，僅2016年下半年，蘭州市及周邊地區(qū)出現了持續(xù)100多天無有效降水的干旱天氣，干旱一直是限制甘肅農業(yè)生產的重要災害之一。

大豆（Glycine max）是重要的糧、油、飼兼用作物，需求量日益增大，在我國農業(yè)生產中起著重要的作用。據我國大豆產業(yè)技術體系研究中心調查，在遺傳育種領域，除高產品種需求占39%以外，耐逆和抗旱品種的需求占調查總樣本的近50%，說明提高對非生物逆境的抗性是大豆育種的重要任務。由于作物抗旱性的可遺傳性，對其進行選擇是有效的[4]，因此，篩選大豆抗旱種質資源及應用于育種當中是必然選擇。前人關于大豆抗旱性的研究報道較多，從抗旱性評價指標及方法的研究[5-6]、大豆種質資源抗旱性綜合評價[7-8]、生理生化[9-10]，到抗旱功能基因、轉錄因子等許多方面進行了研究[11-13]。但隨著育種進程加快、遺傳基礎匱乏的問題日漸明顯，大豆新品種選育需要更加優(yōu)良的親本材料。我們選取246份國內大豆種質資源，在年降水量不足40 mm的甘肅省敦煌市綠洲灌區(qū)對其進行了田間自然抗旱鑒定，綜合評價抗旱性，篩選抗旱種質資源，以期為干旱、半干旱地區(qū)大豆新品種的選育提供材料和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為我國不同省份育成的品種（系），共計246份，由國家農作物種質資源共享服務平臺—甘肅子平臺和中國農業(yè)科學院作物科學研究所提供。

1.2 試驗方法

為了準確判定大豆種質資源的抗旱性，根據大豆種植生態(tài)區(qū)的不同將246份材料劃分為早熟、中熟和晚熟組3個組別。

2016年將246份大豆種質資源種植在甘肅省農業(yè)科學院敦煌試驗站，設干旱脅迫和正常灌水2個處理，每處理小區(qū)按隨機區(qū)組排列，重復3次。按行長2.0 m、行寬0.5 m、株距0.1 m種植2行區(qū)。試驗地前茬為玉米，播種前結合整地基施磷酸二銨225 kg/hm2、尿素75 kg/hm2。干旱脅迫處理播前灌1次水（灌水量900 m3/hm2）以保證出苗，出苗至成熟期不再灌水，使其充分受旱；對照處理按當地大田生產管理，全生育期灌水4次，每次灌水量為900 m3/hm2。

1.3 形態(tài)指標測定

成熟后每小區(qū)取樣10株，參照《大豆種質資源描述規(guī)范和數據標準》分別對株高、主莖節(jié)數、單株莢數、單株粒數、單株粒重、單株生物量等6個形態(tài)指標進行測定[14]，以平均值代表考察性狀值。

1.4 抗旱性評價

參照祁旭升等[15]的方法對246份參試材料的抗旱性進行評價，抗旱級別劃分參照路貴和等[16]的逐級分類法，將246份材料的抗旱性劃分為極強、強、中等、弱、極弱5個級別。具體評價方法如下：

式中：

TR——性狀相對值；

Xd——干旱脅迫處理性狀測定值；

Xw——正常灌水處理性狀測定值；

ADC——平均抗旱系數；

WDC——加權抗旱系數；

ri——入選性狀相對值與平均抗旱系數的相關系數；

n——x、y兩變量的等級對子數，即樣本容量。

1.5 數據分析

采用Excel 2007進行數據處理，利用DPS 9.50軟件進行描述性統(tǒng)計、相關分析。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫對不同大豆品種形態(tài)指標的影響

從表1可以看出，在不同處理下，6個形態(tài)指標的變異系數介于12.64%～58.40%，其中單株粒重變異系數最大，單株生物量、單株粒數、單株莢數、株高和主莖節(jié)數次之，說明246份材料之間遺傳差異比較大，具有代表性。與正常灌水相比，干旱脅迫嚴重影響了大豆的生長發(fā)育，6個形態(tài)指標均降低，其中株高降低最為明顯，比對照降低了60.86%；單株粒重降低幅度最小，較對照降低6.79%。

表1 246份大豆種質資源6個指標統(tǒng)計分析

2.2 大豆抗旱評價指標與抗旱性評價值間的相關性分析

抗旱指標的選擇直接關系到抗旱鑒定結果的準確性。根據前期的研究結果[6，17-18]，最終篩選出株高、主莖節(jié)數、單株莢數、單株粒數、單株粒重、單株生物量等6個形態(tài)指標為評價大豆抗旱性最佳的抗旱指標。從表2可以看出，株高與單株莢數、單株粒數和單株粒重不相關，說明大豆株高越高并不代表其莢數越多，相應的莢粒數和粒重越大。6個抗旱指標與平均抗旱系數、加權抗旱系數間均呈極顯著正相關，說明所選指標可以準確、真實地評價大豆抗旱性。

2.3 大豆種質資源抗旱性綜合評價

作物抗旱性受本身基因和所在環(huán)境的雙重影響，是一個極其復雜的過程。為更加準確評價大豆種質資源的抗旱性，根據大豆種植生態(tài)區(qū)的不同將246份材料劃分為早熟、中熟和晚熟組3個組別。利用加權抗旱系數法對其抗旱性進行綜合評價，其加權抗旱系數值越大表示抗旱性越強。參照路貴和等[16]的逐級分類法，將246份大豆種質資源劃分為極強、強、中等、弱、極弱5個級別（表3）。

2.3.1 早熟組種質資源抗旱性分析 早熟組材料共計75份，全部由黑龍江材料組成。田間記載早熟組材料的生育期在90 d左右，干旱脅迫使得大豆生育期較灌水對照縮短2～5 d，說明干旱脅迫加快了大豆的成熟，不利于大豆生育后期的灌漿，導致籽粒不飽滿，影響產量。

根據表3抗旱性分級標準，將75份材料分為5級，其中，11份屬1級、8份屬2級、34份屬3級、9份屬4級、13份屬5級（表4）。從表4可以看出，每個品種系列在成株期表現出了不同程度的抗旱性，如合農系列在5個抗旱級別中均有分布，這可能與每個品種所選親本有一定的關系。通過田間自然抗旱鑒定篩選出綏小粒豆2號、綏無腥豆2號、合農75、黑農71、綏農36等19份強抗旱大豆種質資源，這些抗旱種質資源可為大豆早熟品種選育提供優(yōu)良親本材料。

2.3.2 中熟組種質資源抗旱性分析 中熟組材料由51份遼寧種質和52份吉林種質組成，共計103份。該組材料的生育期為120 d左右，干旱脅迫處理較對照提前2～6 d成熟。

表2 大豆抗旱指標與抗旱性評價值的相關性分析①

表3 抗旱性分級標準

根據表3抗旱性分級標準，將103份材料分為5級，其中，16份屬1級、12份屬2級、47份屬3級、14份屬4級、14份屬5級（表5）。從表5看出，強抗旱種質中遼寧種質有13份、吉林種質為15份，說明遼寧和吉林材料的抗旱性差別不大，與早熟組種質相似，每個品種系列在5個抗旱級別中均有分布，如遼寧的遼豆系列和吉林的吉育系列。篩選出的遼豆42、撫豆21、開育12、吉農36、遼豆39等28份強抗旱大豆種質資源可為大豆中熟品種的選育提供優(yōu)良親本材料。

2.3.3 晚熟組種質資源抗旱性分析 晚熟組材料主要由黃淮生態(tài)區(qū)的材料和甘肅省的2個新育成品種及3個品系組成，共計68份。該組材料的生育期為140 d左右，干旱脅迫處理較對照提前2～8 d成熟。

根據表3抗旱性分級標準，將103份材料分為5級，其中，11份屬1級、11份屬2級、22份屬3級、10份屬4級、14份屬5級（表6）。從表6看出，強抗旱種質中包括來自山西、陜西、北京、寧夏、山東、甘肅、河北的22份種質，而內蒙古和新疆的種質抗旱性相對較差。甘肅省參試的5個品種（系）均屬于抗旱類型，其中新育成品種隴中黃601和隴中黃602的親本是前期抗旱性鑒定表現為抗旱的種質，進一步說明大豆抗旱性是可遺傳的，以抗旱性強的種質做親本，可選育出強抗旱的大豆新品種。通過抗旱性綜合評價，篩選出晉豆21、秦豆11、中黃75、寧豆5號、晉豆44等22份強抗旱大豆種質資源，可為大豆晚熟品種的選育提供遺傳資源。

表4 早熟組大豆種質資源抗旱性評價

表5 中熟組大豆種質資源抗旱性評價

表6 晚熟組大豆種質資源抗旱性評價

3 小結與討論

為與大田生產相結合，田間自然條件下進行作物抗旱性研究十分必要。有學者認為符合條件的田間自然抗旱鑒定是最理想的方法[19]，但我國大部分地區(qū)年降水量高，不能夠達到自然干旱脅迫的程度。甘肅省農業(yè)科學院敦煌試驗站位于東經 92°13′～95°30′、北緯 39°53′～41°35′，年平均降水量僅為39.9 mm，蒸發(fā)量高達2 486 mm，屬典型的暖溫帶干旱性氣候[20]，同時具有充足的光熱資源和良好的灌溉條件，相當于一個巨大的“天然抗旱棚”。因此，本試驗設置在甘肅省敦煌市，提高了大豆種質資源抗旱鑒定評價的準確性。干旱脅迫處理后，大豆種質資源的生長發(fā)育受到極大影響，其農藝性狀等指標大幅度降低，不同熟期組的生育期較對照縮短2～8 d，這與前人的研究結果相一致[6，18，21-22]。

在前期研究中我們得出，株高、主莖節(jié)數、單株莢數、單株粒數、單株粒重、單株生物量等6個形態(tài)指標與大豆抗旱性相關性最為密切。通過相關性分析，發(fā)現上述6個抗旱指標與平均抗旱系數和加權抗旱系數間呈極顯著正相關。利用加權抗旱系數法對246份大豆種質資源進行抗旱性綜合評價，篩選出69份強抗旱大豆種質資源。來自甘肅省的2個品種和3個品系均屬于抗旱類型，通過對前期抗旱鑒定結果分析發(fā)現，新育成品種隴中黃601和隴中黃602的親本是均屬于強抗旱材料，進一步說明作物抗旱性是可遺傳的[23]。因此，本研究所篩選出的強抗旱大豆種質資源可為干旱、半干旱地區(qū)大豆抗旱育種提供遺傳基礎材料。