王 煒 陳 琛 張曉洋 朱天地 白 斌 方萬(wàn)成 袁俊秀

（1 甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，蘭州 730070；2 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，烏魯木齊 830000；3 甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所，蘭州 730070）

甘肅省小麥大部分種植于干旱和半干旱地區(qū)，旱作面積大，年降水量不足且季節(jié)分布不均，冬春雨少干旱，自然降水與農(nóng)作物需水供需錯(cuò)位。甘肅省冬小麥一般在每年9 月中下旬至10 月上旬播種，春小麥在每年3 月上旬至3 月下旬播種，此段時(shí)間經(jīng)常較為干旱[1]。因此，小麥品種萌發(fā)期的抗旱性至關(guān)重要。鑒于此，本研究利用PEG-6000 模擬干旱脅迫，對(duì)8 份甘肅省主栽小麥品種和骨干親本進(jìn)行萌發(fā)期抗旱性鑒定和評(píng)價(jià)，以期為該地區(qū)小麥育種和生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料選用小麥材料共8 份，其中春小麥4 份，分別為和尚頭、寧春4 號(hào)、西旱2 號(hào)和隴春27號(hào)；冬小麥4 份，分別為蘭天10 號(hào)、蘭天19 號(hào)、蘭天132 和蘭大211。以上品種均為甘肅省主栽品種和骨干親本。

1.2 試驗(yàn)方法參照景蕊蓮等[2]制定的《小麥抗旱性鑒定評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》及吳奇等[3]的方法，每個(gè)小麥品種隨機(jī)選取100 粒飽滿、大小均勻的種子，用10%的NaClO 溶液消毒5min，無(wú)菌水沖洗3 次，無(wú)菌濾紙吸干后，用鑷子夾取均勻放入鋪有雙層濾紙、直徑為9.0cm 培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿加入-0.5MPa的PEG-6000 溶液10mL，對(duì)照組加入相同體積的蒸餾水，每個(gè)處理3 次重復(fù)，置于人工氣候箱培養(yǎng)，溫度為25℃。每隔2d 補(bǔ)充適量相同濃度的溶液。以胚根長(zhǎng)為種子長(zhǎng)度一半時(shí)視為發(fā)芽，3d 后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)，7d 后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率，并從各個(gè)重復(fù)中隨機(jī)取出10株，用直尺測(cè)量胚芽鞘長(zhǎng)、根長(zhǎng)，用電子天平稱量鮮重、芽干重、總干重；測(cè)干重前先在105℃殺青2h，之后在80℃下烘干至恒重。按以下公式計(jì)算發(fā)芽勢(shì)（GP，Germination potential）、發(fā)芽率（GR，Germination rate）、發(fā)芽指數(shù)（GI，Germination index）、干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率（TM，Transference ratio of dry matter）、各單項(xiàng)指標(biāo)的抗旱系數(shù)（DC，Drought resistance coefficient）、綜合抗旱系數(shù)（CDC，Comprehensive drought resistance coefficient）；對(duì)各單項(xiàng)指標(biāo)的抗旱系數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單相關(guān)分析、連續(xù)變數(shù)頻數(shù)統(tǒng)計(jì)分析和主成因分析，計(jì)算因子權(quán)重系數(shù)（ωi）、每個(gè)品種綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值[μ（xi）]及抗旱性度量值（D值，Drought resistance comprehensive evaluation value），以D值為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)供試小麥品種進(jìn)行萌發(fā)期抗旱性排序和綜合評(píng)價(jià)。

（式中：Pi表示第i個(gè)綜合指標(biāo)貢獻(xiàn)率，用以說(shuō)明第i個(gè)指標(biāo)在所有指標(biāo)中的重要程度）

采用Microsoft Excel 2010 和SPSS 25.0 分析軟件處理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)小麥種子萌發(fā)期各項(xiàng)指標(biāo)的影響對(duì)供試小麥品種萌發(fā)期各性狀指標(biāo)進(jìn)行差異顯著性分析（配對(duì)t檢驗(yàn)）的結(jié)果表明（表1），PEG-6000模擬干旱脅迫對(duì)小麥萌發(fā)具有顯著影響，各性狀處理間均達(dá)到極顯著水平（P<0.01）；萌發(fā)期的各性狀指標(biāo)在干旱脅迫處理下和對(duì)照的測(cè)定值之間的相關(guān)系數(shù)介于0.054～0.737，說(shuō)明各指標(biāo)對(duì)干旱脅迫反應(yīng)的敏感性存在一定的差異，直接單獨(dú)采用某指標(biāo)測(cè)定值不能全面地反映供試小麥品種的萌發(fā)期抗旱性。

表1 PEG-6000 脅迫下小麥種子萌發(fā)期各項(xiàng)指標(biāo)平均值差異分析

2.2 小麥萌發(fā)期各單項(xiàng)指標(biāo)分析單項(xiàng)指標(biāo)的抗旱系數(shù)（DC）結(jié)果表明，供試小麥品種在PEG-6000模擬干旱脅迫處理后各性狀指標(biāo)均發(fā)生不同程度變化（表2）。同一個(gè)指標(biāo)下各品種的DC值不同，變異系數(shù)介于0.157～0.335；不同品種之間DC值不同，且同一品種各指標(biāo)的DC值差異較大，表明各指標(biāo)對(duì)干旱脅迫反應(yīng)的敏感性不同。

對(duì)各性狀DC值進(jìn)行連續(xù)變數(shù)頻次分布統(tǒng)計(jì)分析（表3），結(jié)果表明同一區(qū)間各性狀DC值分布次數(shù)和頻率差異較大，DC值在0.6干重>根長(zhǎng)>發(fā)芽率>發(fā)芽指數(shù)=胚芽鞘長(zhǎng)>鮮重＝干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率。

表2 供試小麥品種萌發(fā)期各指標(biāo)抗旱系數(shù)

表3 供試小麥品種萌發(fā)期各指標(biāo)抗旱系數(shù)在不同區(qū)間的分布

相關(guān)分析結(jié)果表明（表4），胚芽鞘長(zhǎng)與其他性狀指標(biāo)之間無(wú)顯著相關(guān)性，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)與發(fā)芽率之間，以及干重與鮮重之間呈極顯著正相關(guān)，鮮重與根長(zhǎng)之間呈顯著正相關(guān)，干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率與干重之間呈顯著負(fù)相關(guān)。這些均說(shuō)明單獨(dú)采用某個(gè)指標(biāo)或者直接將這些指標(biāo)簡(jiǎn)單相加均難以準(zhǔn)確客觀評(píng)價(jià)每個(gè)品種萌發(fā)期的抗旱性。

表4 供試小麥品種各指標(biāo)抗旱系數(shù)相關(guān)性分析

2.3 主成分分析及權(quán)重系數(shù)評(píng)價(jià)參照羅俊杰等[4]的方法，提取前3 個(gè)因子，將具有相同效果的指標(biāo)劃歸為同一類，因此將原各單項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為3 個(gè)新的相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)，分別用F1、F2、F3 表示。F1 在發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)上有很高的載荷，F(xiàn)2 在鮮重和干重上有較高載荷，F(xiàn)3 在胚芽鞘長(zhǎng)、干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率和根長(zhǎng)上有較高載荷。因子分析的結(jié)果表明（表5），各因子特征值中的前3 個(gè)因子的累計(jì)貢獻(xiàn)率已經(jīng)達(dá)到80.990%，其特征根>1.463。

2.4 隸屬函數(shù)分析及小麥品種萌發(fā)期抗旱性綜合評(píng)價(jià)通過(guò)計(jì)算3 個(gè)綜合性狀的隸屬函數(shù)值，進(jìn)一步獲得抗旱性度量值（D值），用以對(duì)這些小麥品種萌發(fā)期的抗旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)（表6）。結(jié)果表明，萌發(fā)期抗旱性由強(qiáng)到弱依次為：西旱2 號(hào)>隴春27 號(hào)>蘭天10 號(hào)=蘭天19 號(hào)>和尚頭>寧春4 號(hào)=蘭大211>蘭天132。

表5 供試小麥品種萌發(fā)期各指標(biāo)主成分特征向量及貢獻(xiàn)率

表6 小麥品種萌發(fā)期抗旱性綜合評(píng)價(jià)

3 討論與結(jié)論

萌發(fā)期是種子植物生命周期的起點(diǎn)，關(guān)系著出苗率和幼苗長(zhǎng)勢(shì)，因此在萌發(fā)期進(jìn)行抗旱性鑒定對(duì)于播種時(shí)段旱情經(jīng)常較為嚴(yán)重的甘肅地區(qū)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于PEG-6000 溶于水后能產(chǎn)生較大的滲透壓，使植物組織和細(xì)胞處于類似于干旱的水分脅迫，因此常采用PEG-6000 模擬干旱脅迫進(jìn)行室內(nèi)萌發(fā)期抗旱性鑒定[5-10]。作物的抗旱性是由多基因控制的復(fù)雜的數(shù)量性狀，因此大多數(shù)研究者認(rèn)為多指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)較單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)更為準(zhǔn)確[11-13]。本研究采用-0.5MPa PEG-6000 溶液，對(duì)8份甘肅省主栽小麥品種和骨干親本進(jìn)行了萌發(fā)期抗旱性鑒定，測(cè)定、計(jì)算了8 項(xiàng)性狀指標(biāo)，進(jìn)一步進(jìn)行了相關(guān)分析和主成因分析，并確定了3 項(xiàng)綜合指標(biāo)，利用隸屬函數(shù)法計(jì)算所獲得抗旱性度量值（D值）對(duì)其萌發(fā)期抗旱性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，萌發(fā)期抗旱性由強(qiáng)到弱依次為西旱2 號(hào)>隴春27 號(hào)>蘭天10 號(hào)=蘭天19 號(hào)>和尚頭>寧春4 號(hào)=蘭大211>蘭天132。