紀元，盛雨婷，林琪，李夕梅

（青島農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院／山東省旱作農(nóng)業(yè)技術重點實驗室，山東 青島 266109）

小麥（Triticum aestivum L.）是世界重要的糧食作物，全球約30%的人口以小麥為主食，其種植總面積、總產(chǎn)量及消費量均居糧食作物之首，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)重要地位［1，2］。然而隨著水資源的日益匱乏及土地鹽漬化的日趨嚴重，干旱、鹽堿成為限制小麥產(chǎn)量增加和品質(zhì)提高的重要非生物脅迫因子［3，4］。雖然我國幅員遼闊，但耕地面積有限，且北方產(chǎn)區(qū)大部分小麥全生育期都可能受到干旱脅迫［5］，不合理灌溉和耕作使農(nóng)田鹽漬化現(xiàn)象也不斷加?。?］。因此，抗旱耐鹽小麥新品種的培育對保障國家糧食安全具有重要意義。

眾所周知，抗旱耐鹽指標的鑒選對抗旱耐鹽品種的選育具有重要指導意義。先前研究表明，小麥胚芽鞘長度是決定小麥抗旱能力強弱的一個重要指標［7，8］；抗旱性強的小麥品種根系干質(zhì)量較大［9］；水分脅迫前期，抗旱性強的小麥品種超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）等抗氧化酶活性升幅較大，而隨著水分脅迫程度的加劇，強抗旱性品種的SOD和POD活性降幅較?。?0，11］；抗旱性強的品種干旱脅迫下脯氨酸增幅較大［12］，而丙二醛（MDA）含量增幅［13］和葉綠素含量降幅小［14］。由于小麥抗旱性最終要體現(xiàn)在產(chǎn)量上，蘭巨生等［15］提出了抗旱指數(shù)法。

孟祥浩等［6］研究認為，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、胚芽鞘長、根長、苗高、第一片葉的生長速度以及苗鮮重等7個性狀指標可以作為冬小麥芽苗期耐鹽性室內(nèi)篩選的有效指標；袁海濤等［16］的田間試驗表明，春季分蘗數(shù)可以作為小麥耐鹽性鑒定的重要指標；此外，前人研究認為K＋／Na＋比率［17］、細胞質(zhì)膜ATP和SOD酶活性［17］、小麥幼苗根和葉的細胞膜透性［18］、（亞）精胺含量及總PAs／二（元）胺比率［19］、細胞壁羥脯氨酸（Hyp）及糖蛋白中糖分含量變化［20］、甜菜堿積累量［21］，以及體內(nèi)某些蛋白質(zhì)的變化［22］，均可以作為鑒定小麥耐鹽性的重要指標。

總結前人研究可看出，抗旱耐鹽指標主要集中于萌發(fā)期、苗期，還有少數(shù)成株期的報道，所有這些都要涉及小麥種子的萌發(fā)及苗期甚至成株期的培養(yǎng)。劉建鳳［23］研究發(fā)現(xiàn)，玉米粒重對其吸脹能力有一定影響；郝奇慧［24］研究發(fā)現(xiàn)，玉米種子寬度與種子活力相關性不顯著，但總體長度值與低溫發(fā)芽率呈極顯著正相關。小麥粒型包括粒長、粒寬、粒厚、千粒重等，是可遺傳且與小麥產(chǎn)量緊密相關的重要性狀［25］。當前，可利用谷物種子圖像分析儀等儀器設備方便、快捷地進行小麥粒型分析。目前尚沒有小麥粒型與抗旱耐鹽性相關關系的研究。因此，本試驗以173個小麥品種（系）為材料，利用谷物種子圖像分析儀測其粒長、粒寬、粒厚及千粒重數(shù)據(jù)；再用20% PEG溶液（模擬干旱）和150 mmol／L NaCl溶液（模擬鹽堿）分別處理種子，并于萌發(fā)期測定其相對胚芽鞘長、相對根長、相對苗高、相對發(fā)芽率和相對鮮重，繼而用綜合隸屬函數(shù)法計算每個品種（系）的抗旱耐鹽能力，進行粒型與抗旱耐鹽性的相關分析，以期豐富小麥抗旱耐鹽指標相關研究，為抗旱耐鹽小麥新品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

青麥6號、德抗961、濟南17、煙農(nóng)836等173份小麥品種（系），于2017—2018年在青島農(nóng)業(yè)大學膠州現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范園相同密度條播繁殖收獲。

1.2 試驗方法

1.2.1 小麥粒型數(shù)據(jù)的采集 用Seed Count SC 6000T谷物種子圖像分析儀，按說明書規(guī)范操作獲得不同小麥品種（系）的粒長、粒寬、粒厚及千粒重數(shù)據(jù)。

1.2.2 小麥萌發(fā)與處理 先用1% NaClO溶液對飽滿且大小一致的小麥籽粒消毒10 min，然后用蒸餾水沖洗4次，再將其均勻擺入鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿（每皿30粒）中。處理：對照組補充10 mL蒸餾水，鹽處理組補充150 mmol／L NaCl溶液10 mL，旱處理組補充20% PEG溶液10 mL，置于25℃恒溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每個處理重復3次。

1.3 指標測定及方法

1.3.1 小麥抗旱耐鹽形態(tài)指標的測量與計算 處理3天后，分別選取有代表性的3株發(fā)芽幼苗，使用毫米刻度尺測量胚芽鞘長；培養(yǎng)7天后，以芽長超過種子長的一半為標準計算發(fā)芽率；使用毫米刻度尺測量根長和苗高。用吸水紙吸干各培養(yǎng)皿中所有發(fā)芽和未發(fā)芽種子的水分后，用千分之一天平稱量鮮重。隨后采用莊巧生等［26］的方法計算小麥受脅迫下的相對抗旱或耐鹽系數(shù)，相對抗旱或耐鹽系數(shù)＝（旱或鹽脅迫下性狀值／對照性狀值）。

1.3.2 小麥粒型和相對抗旱（耐鹽）系數(shù)的統(tǒng)計分析 利用Microsoft Excel 2007對所得小麥粒型和相對抗旱（耐鹽）系數(shù)進行統(tǒng)計分析，包括中位數(shù)、平均值、標準差、極大值、極小值、極差、變異系數(shù)等。

1.3.3 小麥抗旱和耐鹽能力的綜合評定 利用隸屬函數(shù)值進行品種（系）各發(fā)芽指標的抗旱和耐鹽性評定。隸屬函數(shù)值公式為：R（Xi）＝（Xi-Xmin）／（Xmax-Xmin），式中Xi為各鑒定小麥品種（系）某一指標的測定值，Xmax為所有鑒定品種（系）該指標的最大值，Xmin為所有鑒定品種（系）該指標的最小值。將隸屬函數(shù)值相加并求平均值，得到各品種（系）的綜合隸屬函數(shù)值，據(jù)此再進行抗旱或耐鹽性綜合評價，綜合隸屬函數(shù)值越大，表明該品種抗旱性或耐鹽性越強。

1.3.4 小麥粒型與抗旱或耐鹽性的相關性分析 利用SPSS 22.0軟件計算粒型與抗旱或耐鹽性之間的相關系數(shù)。相關系數(shù)r的取值范圍是-1≤r≤1。0＜r≤1，呈正相關關系；r＝0，為不相關；-1≤r＜0，呈負相關關系。r的絕對值越大，相關程度越高。一般認為0.8≤｜r｜＜1，存在極強相關性；0.6≤｜r｜＜0.8，為強相關；0.4≤｜r｜＜0.6，為中度相關；0.2≤｜r｜＜0.4，為弱相關；0＜｜r｜≤0.2，為極弱相關或不相關。

2 結果與分析

2.1 不同品種（系）小麥粒型分析

173個小麥品種（系）粒型統(tǒng)計結果如表1所示，粒長中位數(shù)為6.35 mm，平均值為6.35 mm，極大值為7.29 mm，極小值為5.71 mm，極差為1.58 mm，變異系數(shù)為4.72%；粒寬中位數(shù)為3.45 mm，平均值為3.43 mm，極大值為3.78 mm，極小值為2.81 mm，極差為0.97 mm，變異系數(shù)為4.66%；粒厚中位數(shù)為3.12 mm，平均值為3.10 mm，極大值為3.41 mm，極小值為2.42 mm，極差為0.99 mm，變異系數(shù)為4.84%；千粒重中位數(shù)為44.53 g，平均值為44.57 g，極大值為54.66 g，極小值為31.70 g，極差為22.96 g，變異系數(shù)為10.28%。

表1 不同小麥品種（系）的粒型統(tǒng)計

2.2 不同品種（系）小麥抗旱系數(shù)及抗旱性綜合評價

由表2可以看出，干旱脅迫下，相對胚芽鞘長中位數(shù)為0.24，平均值為0.27，極大值為0.65，極小值為0.07，極差為0.58，變異系數(shù)為51.85%；相對根長中位數(shù)為0.37，平均值為0.40，極大值為0.93，極小值為0.12，極差為0.81，變異系數(shù)為42.50%；相對苗高中位數(shù)為0.28，平均值為0.32，極大值為1.66，極小值為0.03，極差為1.63，變異系數(shù)為59.38%；相對發(fā)芽率中位數(shù)為0.74，平均值為0.72，極大值為1.38，極小值為0.07，極差為1.31，變異系數(shù)為25.00%；相對鮮重中位數(shù)為0.70，平均值為0.70，極大值為0.99，極小值為0.26，極差為0.73，變異系數(shù)為21.43%。

表2 小麥抗旱形態(tài)指標

由圖1可知，抗旱性綜合隸屬函數(shù)值范圍在0.30～0.49內(nèi)的品種（系）最多，有116個，占總數(shù)的67.05%；0.10～0.29和0.50～0.59范圍內(nèi)的品種（系）數(shù)相差不大，分別是29個和23個，占比分別為16.76%和13.29%；0.60～0.80范圍內(nèi)的品種（系）最少，僅有5個，占總數(shù)的2.89%。

圖1 不同小麥品種（系）旱脅迫綜合隸屬函數(shù)值分布

2.3 不同品種（系）小麥耐鹽系數(shù)及耐鹽性綜合評價

由表3可以看出，鹽脅迫下，相對胚芽鞘長中位數(shù)為0.40，平均值為0.40，極大值為0.71，極小值為0.11，極差為0.60，變異系數(shù)為32.50%；相對根長中位數(shù)為0.37，平均值為0.38，極大值為0.81，極小值為0.13，極差為0.68，變異系數(shù)為28.95%；相對苗高中位數(shù)為0.40，平均值為0.41，極大值為1.02，極小值為0.14，極差為0.88，變異系數(shù)為36.59%；相對發(fā)芽率中位數(shù)為0.75，平均值為0.74，極大值為1.07，極小值為0.33，極差為0.74，變異系數(shù)為18.92%；相對鮮重中位數(shù)為0.77，平均值為0.75，極大值為1.04，極小值為0.35，極差為0.69，變異系數(shù)為17.33%。

表3 小麥耐鹽形態(tài)指標

由圖2可知，耐鹽性綜合隸屬函數(shù)值范圍在0.30～0.49內(nèi)的品種（系）最多，有98個，占總數(shù)的56.65%；0.50～0.59范圍內(nèi)的有57個，占比32.95%；0.20～0.29和0.60～0.80范圍內(nèi)的品種（系）相對較少，分別有8個和10個，占比為4.62%和5.78%。

圖2 不同小麥品種（系）鹽脅迫綜合隸屬函數(shù)值分布

2.4 小麥粒型與旱脅迫、鹽脅迫綜合隸屬函數(shù)的相關性分析

如表4所示，粒長、粒寬、粒厚、千粒重與旱脅迫綜合隸屬函數(shù)的相關系數(shù)分別為-0.052、-0.074、-0.107、-0.097，與鹽脅迫綜合隸屬函數(shù)的相關系數(shù)分別為-0.007、0.069、0.066和0.074，均可視為不相關。

表4 小麥粒型與抗旱、耐鹽性綜合隸屬函數(shù)之間的相關系數(shù)

3 討論與結論

3.1 不同小麥品種（系）粒型總體變異較小

小麥粒型數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果顯示，粒長、粒寬、粒厚變異系數(shù)分別僅為4.72%、4.66%和4.84%，千粒重變異系數(shù)相對大些，為10.28%，說明本研究所用小麥材料的粒型豐富度較低。因為小麥高產(chǎn)需要群體穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等產(chǎn)量構成因素的協(xié)調(diào)發(fā)展，現(xiàn)代小麥育種工作促使小麥粒型選擇達到一個相對合理水平，從而導致當前推廣小麥品種的粒型總體差異不大。

3.2 隸屬函數(shù)法可較系統(tǒng)全面地綜合評價小麥抗旱或耐鹽性

隸屬函數(shù)屬于模糊評價函數(shù)的概念，其特點是評價結果不是絕對地肯定或否定，而是用一個模糊集合來表示［27］。本研究對各小麥品種（系）每一個抗旱或耐鹽指標的隸屬函數(shù)值進行累加，并取平均值，然后進行各品種（系）的綜合評價，這樣就消除了因單指標反映抗旱或耐鹽性的片面性，能夠較為系統(tǒng)全面地反映各品種（系）綜合抗旱或耐鹽能力。

3.3 不同小麥品種（系）抗旱、耐鹽能力變異較大

相對抗旱系數(shù)統(tǒng)計結果顯示，本研究所用小麥材料相對胚芽鞘長、相對根長、相對苗高、相對發(fā)芽率、相對鮮重的變異系數(shù)分別達到51.85%、42.50%、59.38%、25.00%和21.43%，而綜合隸屬函數(shù)值變化范圍在0.12～0.63之間，說明不同小麥品種（系）間抗旱性差異明顯。大部分品種（系）綜合隸屬函數(shù)值在0.30～0.49之間，為中度抗旱材料；少數(shù)品種（系）綜合隸屬函數(shù)值在0.60～0.80之間，抗旱性達到極強水平。

相對耐鹽系數(shù)統(tǒng)計結果顯示，相對胚芽鞘長、相對根長、相對苗高、相對發(fā)芽率、相對鮮重的變異系數(shù)分別為32.50%、28.95%、36.59%、18.92%和17.33%，綜合隸屬函數(shù)值變化范圍在0.22～0.76之間，說明不同小麥品種（系）間耐鹽性差異也較為明顯。大部分品種（系）綜合隸屬函數(shù)值在0.30～0.49之間，為中度耐鹽材料；少數(shù)品種（系）綜合隸屬函數(shù)值在0.60～0.80之間，耐鹽性達到極強水平。

3.4 小麥粒型與抗旱、耐鹽性沒有相關性

小麥粒長、粒寬、粒厚、千粒重與旱脅迫或鹽脅迫綜合隸屬函數(shù)的相關性分析表明，相關系數(shù)絕對值均小于0.2，說明小麥粒型各指標與抗旱性或耐鹽性均不相關。小麥抗旱耐鹽指標仍應以得到前人眾多研究證實的胚芽鞘長等形態(tài)指標［6-9，16］、超 氧 化 物 歧 化 酶 等 生 理 指標［10-14，17-22］、抗旱耐鹽指數(shù)［15］為主要參考。此外，還應積極挖掘抗旱耐鹽功能分子標記，以加快抗旱耐鹽小麥品種的培育。