王玉玲，李新華，喬 紅，歐行奇，何鴻舉，郭景麗，4*

（1.河南科技學院 生命科技學院，河南 新鄉(xiāng) 453003；2.新鄉(xiāng)市農樂種業(yè)有限責任公司，河南 新鄉(xiāng) 453003；3.河南科技學院 食品學院，河南 新鄉(xiāng) 453003；4.河南心連心化學工業(yè)集團股份有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453003）

河南是我國小麥生產的第一大省，小麥種植面積占全國的1/4，對保障國家糧食安全具有舉足輕重的地位。近年來，氣候變暖，天氣異常，暖冬、冬季低溫、倒春寒和干熱風等極端天氣“頻發(fā)、重發(fā)、疊發(fā)”，對實現(xiàn)小麥高產穩(wěn)產提出嚴峻挑戰(zhàn)，培育和推廣抗逆穩(wěn)產小麥品種已勢在必行。2014年小麥新品種百農207通過國家審定，自2016年起，該品種已成為河南省及黃淮南片種植面積第一大高產品種[1]，產生了巨大的社會經濟效益，對實現(xiàn)小麥高產穩(wěn)產發(fā)揮了關鍵作用。在農業(yè)生產實踐中，小麥越冬期抗寒性越差，遭受倒春寒的危害會越嚴重。2018 年4 月6 日21：00 至次日6：00，河南滑縣等多地< 0 ℃氣溫持續(xù)約9 h，草面溫度-7.28 ℃，小麥遭受倒春寒嚴重危害。經本課題組調查，百農207和西農511平均凍穗率僅4.8%和9.9%，其他6個品種平均凍穗率達16%以上，如豐德存5號和鄭麥366平均凍穗率分別達77.0%和81.3%，可見百農207表現(xiàn)出了較好的耐倒春寒能力[2]。小麥品種耐倒春寒能力除與其自身遺傳特性有密切關系外，還與栽培條件、越冬期耐寒性有關[3-5]。歐行奇和王玉玲認為越冬期抗寒性為春季抗寒性奠定了基礎，越冬期抗寒性好，春季抗寒性不一定好，但越冬期抗寒性差，春季抗寒性必然降低[3]。播期是重要的栽培措施，適期播種可以使小麥整個生育階段處于較佳的溫、光、水等條件下，有利于小麥壯苗、分蘗多、成大蘗，避開不良氣候的影響，實現(xiàn)小麥高產穩(wěn)產[6-8]。關于百農207播期雖有報道，但還不能明確適宜播期[9-11]，如王玉玲等[9]研究認為百農207在10月01日、10月08日和10月22日適宜播期下能夠獲得較高的產量，但沒有確定10月15日是否為適宜播期；另外，對于不同播期下百農207越冬期耐寒性生理生化方面的評價還鮮有報道。鑒此，本試驗以周麥18為對照，研究在不同播期下小麥品種百農207越冬期根系活力及葉片脯氨酸含量、葉綠素含量、可溶性蛋白含量、丙二醛含量、SOD活性和POD活性，以期為評價百農207耐寒性及確定適宜黃淮南部麥區(qū)播種時期提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試小麥品種為百農207和周麥18，屬半冬性，均由河南科技學院百農207小麥育種團隊提供。

1.2 試驗設計

試驗于2016年10月至2017年6月，在河南省輝縣市北云門鎮(zhèn)河南科技學院小麥遺傳改良研究中心育種基地進行。該基地地勢平坦，土壤肥力中等，灌溉條件好。2016年8月中上旬前茬玉米掩青，播種前一次性基施N 20 kg/hm2，P2O516 kg/hm2和K2O 12 kg/hm2，旋耕混勻。隨機區(qū)組設計，3次重復，每小區(qū)行長8 m，6行，行距0.22 m。試驗分為5個播期，分別為10月08日、10月15日、10月22日、10月29日和11月05日，基本苗均為300萬/hm2。取樣時期為越冬期（2017年01月19日），在氣溫最低時（-8 ℃）當日上午8：00—10：00，選取生長均勻一致且有代表性的植株，取其上部完全展開葉片，用蒸餾水沖洗3次后，濾紙吸干，剪成小段，用錫箔紙包裹后放于液氮罐速凍，置于-80 ℃冰箱保存?zhèn)溆茫糜跍y定葉片葉綠素、脯氨酸和可溶性蛋白等含量；選取20 cm土層的根系進行根系活力測定。

1.3 測定項目與方法

根系活力用TTC法測定，葉綠素含量用丙酮提取法測定，Pro含量用磺基水楊酸提取—茚三酮顯色法測定，Pr 含量用考馬斯亮藍法測定，MDA 含量用硫代巴比妥顯色法測定，SOD 活性用氮藍四唑顯色法測定，POD活性用愈創(chuàng)木酚顯色法測定，每項指標重復3次。

1.4 數(shù)據處理

采用DPS?數(shù)據處理系統(tǒng)進行差異顯著性分析，用Microsoft Excel 2010進行數(shù)據處理和圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 播期對百農207越冬期根系活力的影響

在小麥生長發(fā)育過程中，根系活力的強弱與小麥生長狀況有密切關系，是植物抗寒性鑒定的重要指標之一。由圖1可看出，隨著播期推遲，百農207和周麥18越冬期根系活力呈“先升高后下降”趨勢，各播期下百農207根系活力均顯著高于對照周麥18（P<0.05）。5個播期中，2個小麥品種均以10月15日播期根系活力最強，百農207根系活力較其他播期顯著提高（1.86～2.51倍），周麥18根系活力與10月22日差異不顯著（P<0.05），但顯著高于其他播期（1.04～2.18倍）。百農207在10月08日播期有較高的根系活力，10月22日與10月29日播期根系活力持平，而11月05日播期根系活力顯著下降。周麥18在10月15日播期后根系活力下降比較平緩。

圖1 不同播期下小麥越冬期根系活力變化Figure 1 Changes of wheat root activity during overwintering period under different sowing dates

2.2 播期對百農207越冬期葉片葉綠素含量的影響

由圖2可知，隨著播期推遲，2個小麥品種葉片葉綠素含量均呈“先升高后降低”趨勢。各播期百農207葉片葉綠素含量均顯著高于周麥18（P<0.05），且以10月15日和10月22日播期葉片葉綠素含量較高，分別為1.14 和1.15 mg/g，顯著高于其他播期（P< 0.05），而周麥18 以10 月15 日葉片葉綠素含量最高，為0.45 mg/g。

圖2 不同播期下小麥越冬期葉片葉綠素含量變化Figure 2 Changes of wheat leaf chlorophyll content during overwintering period under different sowing dates

2.3 播期對百農207越冬期葉片脯氨酸（Pro）含量的影響

脯氨酸是一種小分子的滲透調節(jié)物質，植物在遭受不良環(huán)境脅迫時會積累大量的脯氨酸，其含量可作為逆境脅迫的生理指標之一。由圖3可見，隨播期推遲，2個小麥品種葉片Pro含量變化趨勢基本一致，大體呈先增后降的趨勢。除11月05日播期外，在10月08日至10月29日播期百農207葉片Pro含量均顯著高于對照周麥18（P<0.05），百農207以10月15日播期葉片Pro含量最高，顯著高于其他播期（P<0.05），而周麥18葉片Pro含量以10月29日播期最高，其次是10月15日播期。

圖3 不同播期下小麥越冬期葉片Pro含量變化Figure 3 Changes of wheat leaf proline(Pro)content during overwintering under different sowing dates

2.4 播期對百農207越冬期葉片可溶性蛋白（Pr）含量的影響

植物在生長和發(fā)育過程中受到逆境脅迫時，會主動合成并積累大量的蛋白質和與滲透條件有關的小分子物質，以減輕逆境的傷害。很多植物可溶性蛋白質含量與抗寒性密切相關。由圖4可見，隨播期推遲，2個小麥品種越冬期葉片Pr 含量呈逐漸增加趨勢，在11 月05 日播期達到了最高值，且差異達顯著水平（P<0.05）。5個播期中百農207葉片Pr含量均顯著高于周麥18（P<0.05）。

圖4 不同播期下小麥越冬期葉片Pr含量變化Figure 4 Changes of wheat leaf soluble protein(Pr)content during overwintering period under different sowing dates

2.5 播期對百農207越冬期葉片丙二醛（MDA）含量的影響

小麥遭受到低溫、高溫、鹽害和澇漬等逆境時，會引發(fā)膜脂的過氧化作用。MDA是植物膜脂過氧化作用的產物之一，其含量高低可作為膜結構損傷程度的一個重要指標。圖5顯示，2個小麥品種越冬期葉片MDA含量變化趨勢不盡一致，隨播期推遲，百農207葉片MDA含量呈逐漸增加，周麥18則呈先上升后下降趨勢，且百農207葉片MDA 含量均顯著低于對照周麥18（P<0.05）。同一品種不同播期葉片MDA 含量差異均達極顯著水平（P<0.05），百農207以10月08日和10月15日葉片MDA含量較低，周麥18以10月22日最低，均顯著低于其他播期。

圖5 不同播期下小麥越冬期葉片MDA含量變化Figure 5 Changes of wheat leaf malondialdehyde(MDA)content during overwintering period under different sowing dates

2.6 播期對百農207越冬期葉片保護酶系統(tǒng)的影響

2.6.1 對葉片超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響

圖6 不同播期下小麥越冬期葉片SOD含量變化Figure 6 Changes of wheat leaf SOD activity during overwintering period under different sowing dates

2.6.2 對葉片過氧化物酶（POD）活性的影響

POD是定位于植物葉綠體中清除H2O2的重要保護酶類，能夠將H2O2分解H2O，從而降低H2O2對植物的毒害作用，其活性與植物抗寒性關系密切。圖7顯示，隨著播期推遲，百農207越冬期葉片POD活性呈“先降后升再降”趨勢，而周麥18呈逐漸降低趨勢。各播期下百農207葉片POD 活性均高于對照周麥18，且以10月08日和10月29日較高，其次是10月15日和10月22日，11月05日最低。而周麥18葉片POD活性以10月08日播期最高，顯著高于其他播期（P<0.05），10月15日和10月22日播期葉片POD活性無明顯差異。說明小麥品種百農207在播期較晚（10月29日）時，有較強的自身調節(jié)能力，表現(xiàn)為保護酶活性增強，以減輕低溫對小麥活性氧代謝的破壞。

圖7 不同播期下小麥越冬期葉片POD含量變化Figure 7 Changes of wheat leaf POD activity during overwintering period under different sowing dates

3 討論與結論

小麥根系是吸收水分和養(yǎng)分的主要器官，其活力高低直接影響著作物的生長發(fā)育和產量，越冬期至抽穗期抗寒性強的小麥品種根系活力一直高于抗寒性弱的品種[12-14]。本研究中，隨著播期推遲，越冬期2個小麥品種根系活力呈先升高后下降的趨勢，各播期下百農207 根系活力均顯著高于對照周麥18（P<0.05），2個小麥品種均以10月15日播期根系活力最強，說明百農207抗寒性強于周麥18，10月15日播期有利于增強2個小麥品種的根系活力和抗寒性，提高營養(yǎng)吸收能力，促進植株健壯生長和發(fā)育。研究還發(fā)現(xiàn)，百農207根系活力在10月08日播期也較高，而周麥18根系活力最低，表明播種早時氣溫較高，百農207表現(xiàn)出生長發(fā)育穩(wěn)健，周麥18則發(fā)育較快，生長過旺，根系活力相對偏低，因此周麥18不能太早播種。

葉色深淺是葉綠素含量的外觀表現(xiàn)，葉綠素含量能夠反映作物葉片光合性能，可作為越冬期抗寒性選擇的一個簡單有效指標，低溫脅迫下小麥葉片葉綠素含量明顯下降[15-16]。本試驗結果顯示，隨著播期推遲，2個小麥品種葉片葉綠素含量均呈先升高后降低趨勢，百農207以10月15日和10月22日播期葉片葉綠素含量較高，而周麥18 以10 月15 日最高，各播期下百農207 葉綠素含量均高于周麥18。表明在自然低溫脅迫下，播期過早或過晚均會影響小麥葉綠素的合成，葉綠素含量低。田間觀察發(fā)現(xiàn)，百農207冬前大分蘗多，葉色深綠，越冬抗寒性較好。

脯氨酸與和可溶性蛋白是植物重要的小分子滲透調節(jié)物質，是植物抗逆性的重耍指標[17-18]。在逆境下，植物能夠積累較多的脯氨酸和可溶性蛋白，增強對不良環(huán)境的適應性，有效緩解細胞外結冰后細胞失水，保持了細胞液的流動性，增強膜的穩(wěn)定性，減少傷害的發(fā)生，提高植物的耐寒性[19-22]。本研究中，隨播期推遲，2個小麥品種葉片Pro含量大體呈先增后降的趨勢，這與張軍等[17]研究結果基本一致；而Pr含量呈逐漸增加趨勢，這與孫淑欣[23]研究結果相似。試驗結果表明，10月08日至10月29日播期下百農207葉片Pro含量和Pr含量均顯著高于對照周麥18（P<0.05），說明在低溫脅迫下，百農207能夠產生更多的低溫誘導蛋白，耐寒性優(yōu)于對照周麥18。

在逆境下，植物遭受傷害時，會發(fā)生膜脂過氧化作用，使膜系統(tǒng)受到損傷，引起膜脂過氧化產物MDA積累，MDA可以較好地評判植物對逆境傷害的抵抗力，其含量低的小麥品種細胞膜系統(tǒng)受到逆境脅迫傷害越輕，抗寒性強于含量高的品種[24-25]。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著播期推遲，百農207葉片MDA含量呈逐漸增加趨勢，而周麥18呈先上升后下降趨勢，且百農207葉片MDA 含量均顯著低于對照周麥18（P<0.05），說明早播時百農207較周麥18越冬期細胞膜受到的損傷較少，耐早播能力強。研究還發(fā)現(xiàn)，百農207以10月08日和10月15日較低，而周麥18以10月22日最低，說明不同小麥品種應選擇適宜的播種時期，降低膜脂過氧化作用，減少細胞膜透性，使細胞膜受傷害程度減輕。

在低溫脅迫下植物體內活性氧的形成和清除之間的平衡被打破，活性氧自由基活性氧積累，就會損傷細胞，植物會啟動自身保護機制——增強保護酶活性來提高植物的抗寒性，其活性高低在一定程度上能夠反映植物抗寒性強弱[17，26]。本試驗中，不同播期下，百農207和周麥18越冬期葉片SOD和POD活性均以10月08日播期最高，10月15日和10月22日較高，且百農207葉片SOD和POD活性均高于對照周麥18。究其原因，在10月08日至10月22日播期下，積溫較高，百農207冬前生長健壯，根系活力較強，葉綠素含量較高，表現(xiàn)出了更強的耐寒性。綜上所述，10月08日至10月15日可作為百農207的適宜播期，周麥18應適當晚播。

在生產實踐中，百農207和周麥18雖然同為半冬性類型品種，但是不同品種幼苗生長速度對溫度的反應明顯不同，在同樣溫度和積溫條件下，周麥18生長速度快，表現(xiàn)為葉色淺、葉片薄，百農207生長穩(wěn)健，表現(xiàn)為葉色深、葉片厚。因此，在播期偏早的情況下，周麥18凍害嚴重，百農207凍害輕。多年育種經驗和調查表明，周麥18常年葉片凍害程度為3級左右，百農207常年葉片凍害程度為2級左右。由于百農207越冬期抗凍性強，也為春季耐倒春寒奠定了良好基礎。