(商洛學(xué)院，陜西 商洛 726000)

水稻是重要的糧食作物，世界上一半以上的人口以水稻作為主糧[1]。在全球人口快速增長(zhǎng)、耕地面積縮減及全球氣候日益嚴(yán)峻的形勢(shì)下，作物實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)將主要依賴單產(chǎn)水平的提高[2]。干旱是影響作物生長(zhǎng)發(fā)育的主要環(huán)境因子，在所有生物脅迫中，其對(duì)作物造成的損失高居首位[3]。因此，篩選和培育抗旱性強(qiáng)的水稻品種對(duì)保障糧食安全具有重要的意義。

準(zhǔn)確高效地鑒定方法和優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源的選用是選育抗逆新品種的重要前提。PEG-6000溶液模擬干旱脅迫因其操作簡(jiǎn)單、快速高效且不受環(huán)境因素影響，被眾多學(xué)者用于作物的抗旱性鑒定。田又升等[4]對(duì)參試水稻品種在萌發(fā)期進(jìn)行PEG-6000模擬干旱脅迫，篩選出XS-13-12等2個(gè)高度抗旱品系。敬禮恒等[5]認(rèn)為相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)芽長(zhǎng)等指標(biāo)可作為水稻種子萌發(fā)期抗旱性評(píng)價(jià)指標(biāo)，這為后續(xù)研究提供了較好地借鑒和參考。本試驗(yàn)以從喀麥隆引進(jìn)的7份水稻種質(zhì)資源為材料，基于其在PEG-6000溶液下發(fā)芽勢(shì)等6個(gè)指標(biāo)，加權(quán)隸屬函數(shù)法進(jìn)行綜合分析，以期篩選出萌發(fā)期抗旱性強(qiáng)的品種，為抗旱型水稻品種的培育提供優(yōu)良的種質(zhì)資源。

1 材料與方法

1.1 參試材料

參試水稻品種8個(gè)。其中喀麥隆水稻品種4個(gè)(Africa7、Nerica L9、Nerica L42、Nerica L36)，旱稻品種3個(gè)(Nerica L3、Nerica L7、Nerica L8)，種子由筆者從喀麥隆引進(jìn)。為增強(qiáng)可比性，將中國雜交稻D優(yōu)202作為參照。

1.2 試驗(yàn)處理

人工挑選大小一致、谷殼完整的水稻種子，雙蒸水浸種24 h，濾紙擦干后轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)皿中。雙層濾紙做發(fā)芽床，每皿50粒。設(shè)置3個(gè)濃度梯度，依次為0%、10%(MS)、20%(SS)。3次重復(fù)。每天視皿內(nèi)液體變化酌量補(bǔ)對(duì)應(yīng)溶液或雙蒸水。

1.3 測(cè)定指標(biāo)和方法

調(diào)查50粒種子的發(fā)芽勢(shì)(4 d)和發(fā)芽率(8 d)；每皿隨機(jī)選取10株測(cè)定胚芽鞘長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、根數(shù)目和根鮮重。發(fā)芽以胚根長(zhǎng)等于種子長(zhǎng)，胚芽長(zhǎng)達(dá)種子長(zhǎng)的1/2為標(biāo)準(zhǔn)[6]?？购迪禂?shù) = 干旱脅迫下性狀測(cè)定值/對(duì)照性狀測(cè)定值，綜合抗旱系數(shù)為各指標(biāo)抗旱系數(shù)的平均值[7]。

1.4 抗旱性綜合評(píng)價(jià)

以各參試品種的抗旱系數(shù)為依據(jù)，利用加權(quán)隸屬函數(shù)法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。隸屬函數(shù)法參考參考文獻(xiàn)[8]，公式為：

u(Xj)=(Xij-Xmin)/(Xmax-Xmin) ，j=1、2、3……

(1)

(1)

1.5 數(shù)據(jù)分析

Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，SPSS進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各單項(xiàng)指標(biāo)的抗旱系數(shù)

由表1可得，與對(duì)照相比，干旱脅迫后參試品種的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、胚芽鞘長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、根數(shù)目和根鮮重在品種間變化趨勢(shì)不盡一致。以發(fā)芽勢(shì)為例，中度干旱下Africa 7、Nerica L3、Nerica L7和Nerica L8發(fā)芽勢(shì)高于對(duì)照，其余4個(gè)品種的發(fā)芽勢(shì)則不同程度地低于對(duì)照；而重度干旱下Africa 7、Nerica L3和Nerica L8的發(fā)芽勢(shì)高于對(duì)照，其余5個(gè)品種低于對(duì)照?？梢?，用任一單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)小麥的萌發(fā)期抗旱性都有片面性。

表1 參試材料各單項(xiàng)指標(biāo)的抗旱系數(shù) (%)

2.2 不同指標(biāo)抗旱系數(shù)間相關(guān)分析

由表2可得，不同指標(biāo)的抗旱系數(shù)間存在著不同程度地相關(guān)性。其中，中度干旱下發(fā)芽勢(shì)與發(fā)芽率在0.01水平上正相關(guān)，胚芽鞘長(zhǎng)與發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率在0.05水平上正相關(guān)。嚴(yán)重干旱下發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、胚芽鞘長(zhǎng)間均在0.01水平上正相關(guān)。指標(biāo)之間的相關(guān)性使得提供的信息有不同程度地重疊，需采用隸屬函數(shù)來進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

表2 不同指標(biāo)抗旱系數(shù)間相關(guān)分析

注：左下角和右上角分別為中度干旱和嚴(yán)重干旱下的相關(guān)系數(shù)，*和**分別為0.05和0.01水平相關(guān)。

2.3 萌發(fā)期抗旱性綜合分析

根據(jù)公式(1)，求得各單項(xiàng)指標(biāo)的隸屬函數(shù)(表3)。中度干旱下，Nerica L3的隸屬函數(shù)值u(X1)最大，為1.00，表明Nerica L3在發(fā)芽勢(shì)這一指標(biāo)上表現(xiàn)為抗旱性最強(qiáng)，Nerica L9的u(X1)最小，為0.00，表明其在發(fā)芽勢(shì)這一指標(biāo)上不抗旱。根據(jù)公式(2)，求出各參試品種萌發(fā)期抗旱能力綜合評(píng)價(jià)值D值(表3)，基于D值進(jìn)行抗旱性排序。其中，中度脅迫下為：Nerica L3>Nerica L7>Nerica L8>Africa 7>D優(yōu)202>Nerica L9>Nerica L42>Nerica L36；重度干旱下為Nerica L3>Nerica L8>Africa 7>D優(yōu)202、Nerica L7>Nerica L42>Nerica L9>Nerica L36。

表3 參試材料各單項(xiàng)各指標(biāo)抗旱系數(shù)隸屬函數(shù)值

3 討論

PEG-6000模擬干旱脅迫后種子萌發(fā)特性是分析植物萌發(fā)期抗旱性鑒定行之有效的方法。前人采用PEG-6000模擬干旱，對(duì)番茄[9]、玉米[10]、小麥[7]、水稻[4, 5]等作物進(jìn)行抗旱性鑒定，并篩選出對(duì)應(yīng)的抗旱材料。試驗(yàn)中，Nerica L3、Nerica L8和Africa 7這3個(gè)喀麥隆水稻品種在中度和嚴(yán)重干旱下均表現(xiàn)出較好地抗旱性，有望作為優(yōu)良的種質(zhì)資源在抗旱水稻新品種等的選育過程中加以利用。

科學(xué)的鑒定指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法是準(zhǔn)確評(píng)價(jià)植物抗旱性的關(guān)鍵。眾多研究表明，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、胚芽鞘長(zhǎng)、根數(shù)目可用于反映作物種子的萌發(fā)特征[3, 8, 9, 10]。本試驗(yàn)也支持這一結(jié)論，表現(xiàn)為干旱脅迫后各指標(biāo)在綜合抗旱評(píng)價(jià)中所占權(quán)重較大(中度干旱依次為0.20、0.22、0.23、0.15、0.14；重度干旱下依次為0.25、0.22、0.20、0.13、0.19)。另外，Africa 7、Nerica L3和Nerica L8在干旱脅迫后其部分單個(gè)指標(biāo)的抗旱系數(shù)大于1，這可能是一定程度地干旱脅迫會(huì)促進(jìn)部分品種的某些生理過程，從而表現(xiàn)出對(duì)干旱脅迫具有較強(qiáng)的適應(yīng)性[4, 12]。在評(píng)價(jià)方法上，隸屬函數(shù)法得到的綜合評(píng)價(jià)值D值是一個(gè)無量綱常數(shù)[11]，從而使得品種間的抗旱性具有可比性。鑒于作物對(duì)逆境響應(yīng)的復(fù)雜性[13]，種子萌發(fā)期的抗旱性能否反映水稻全生育期的抗旱性，有待進(jìn)一步研究。