畢紅園 趙智勇 曹夢(mèng)琳 司 冠

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所 山西運(yùn)城 044000）

小麥?zhǔn)鞘澜缟献钪匾募Z食作物之一[1]，它對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的作用，因此小麥產(chǎn)量的高低關(guān)系到我國(guó)的糧食安全和國(guó)計(jì)民生。據(jù)估計(jì)，到2050年世界人口將增加到97億人。要想滿足人口快速增長(zhǎng)的需求，全球小麥產(chǎn)量仍需翻番。隨著耕地面積減少及全球氣候變暖等問(wèn)題日漸嚴(yán)峻，這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)主要取決于單產(chǎn)的提高。干旱是影響小麥產(chǎn)量的主要限制因素之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)存僅不到10%的世界可用耕地可免于干旱脅迫，農(nóng)田干旱面積占土地總面積的36%以上，占可用耕地總面積的42.9%以上。我國(guó)小麥?zhǔn)芎得娣e較大，特別是黃淮麥區(qū)小麥面積及總產(chǎn)分別占全國(guó)的45%及50%以上。解決水資源短缺與農(nóng)業(yè)用水量大的矛盾己迫在眉睫，只有不斷提高作物的抗旱能力，篩選和培育抗旱品種，才能從根本上解決當(dāng)前農(nóng)業(yè)供水不足的問(wèn)題[2-3]。

世界各國(guó)普遍重視通過(guò)遺傳改良培育抗旱節(jié)水小麥品種。澳大利亞、前蘇聯(lián)、以色列和墨西哥玉米小麥研究中心（CIMMYT）等都培育出了抗旱節(jié)水、豐產(chǎn)性好的小麥品種，并得到廣泛的推廣應(yīng)用。干旱的氣候環(huán)境，使得山西省在小麥抗旱育種方面具有領(lǐng)先水平，育成的抗旱高產(chǎn)品種晉麥33號(hào)、晉麥47號(hào)[4]、長(zhǎng)6878成為全國(guó)黃淮麥區(qū)和北部麥區(qū)不同時(shí)期的國(guó)家級(jí)和省級(jí)旱地小麥育種的對(duì)照品種。這些小麥品種不但在山西省旱地小麥生產(chǎn)上得以推廣應(yīng)用，也是陜西渭北旱源和河南豫西旱地的主栽推廣品種[5-6]。

小麥的抗旱性是一個(gè)復(fù)雜的生物學(xué)性狀[7-9]，是多個(gè)因素共同作用的結(jié)果，也是較難準(zhǔn)確鑒定的重要農(nóng)藝性狀之一[10-11]。本研究選取本育種團(tuán)隊(duì)已經(jīng)審定的5個(gè)運(yùn)旱系列小麥品種，在不同處理下進(jìn)行抗旱性鑒定[12-15]，一方面為研究小麥的抗旱性打牢基礎(chǔ)，另一方面為篩選和培育新品種提供依據(jù)[17]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試小麥品種皆為本課題組（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所旱地小麥遺傳育種課題組）近年來(lái)培育的旱地小麥品種，共5份，分別為晉麥47（國(guó)審麥980001）、運(yùn)旱21-30（晉審麥2003005）、運(yùn)旱23-35（晉審麥2005004）、運(yùn)旱719（晉審麥2009005）和運(yùn)旱618（國(guó)審麥2010012）。

1.2 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)與管理

本試驗(yàn)于2021-2022年在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所試驗(yàn)田內(nèi)進(jìn)行，在試驗(yàn)田內(nèi)同一地塊分別設(shè)置干旱處理和灌水處理，在2個(gè)處理?xiàng)l件下播種試驗(yàn)小麥品種。處理之間設(shè)置2 m隔離帶。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，每個(gè)品種1行播種10 g種子，每行1.5 m，種4行，行間距0.2 m，3次重復(fù)。除水分外，各小區(qū)栽培管理措施一致，都按當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)要求進(jìn)行。

1.3 指標(biāo)測(cè)定方法

在小麥拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期分別取樣測(cè)定葉片中的葉綠素含量（CT）、類胡蘿卜素含量（Cx.c）、超氧化物歧化酶（SOD）活性、過(guò)氧化物酶（POD）活性、過(guò)氧化氫酶（CAT）活性、丙二醛（MDA）含量、可溶性蛋白（TSP）含量，最終全部收獲測(cè)產(chǎn)。

葉綠素含量（CT和Cx.c）采用Arnon法測(cè)定；超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍(lán)四唑（NBT）法測(cè)定；過(guò)氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定；過(guò)氧化氫酶（CAT）活性采用過(guò)氧化氫法測(cè)定；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法測(cè)定；可溶性蛋白含量（TSP）采用考馬斯亮藍(lán)G-250比色法測(cè)定。以上指標(biāo)每個(gè)處理的各個(gè)時(shí)期分別測(cè)定3次，取平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.4 分析方法

利用SPSS軟件和Microsoft Excel軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)小麥抗旱指標(biāo)及產(chǎn)量的影響

干旱處理后，小麥的8個(gè)指標(biāo)都有明顯變化。由表1和表2可知，干旱脅迫下小麥品種的Y、CT、Cx.c都有不同程度的下降，而TSP、POD、SOD、CAT和MDA都有上升趨勢(shì)。其中CAT的變化幅度最小，抗旱系數(shù)范圍為1.01～1.05，表明干旱脅迫對(duì)小麥CAT的影響較小；SOD的變化幅度最大，抗旱系數(shù)范圍為1.89～2.28，表明干旱脅迫對(duì)小麥SOD的影響較大。小麥各個(gè)指標(biāo)對(duì)干旱脅迫的敏感性排序?yàn)镾OD>TSP>Y>CT=Cx.c>MDA>POD>CAT。

表1 干旱脅迫對(duì)小麥Y、CT、Cx.c、TSP的影響

表2 干旱脅迫對(duì)小麥POD、SOD、CAT、MDA的影響

對(duì)小麥品種受到干旱脅迫后的各項(xiàng)指標(biāo)變化值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（表3）可知，供水處理組各項(xiàng)指標(biāo)的變異系數(shù)范圍在5.80%～11.86%之間，其中TSP和POD變異系數(shù)最大，為11.86%和10.61。干旱處理組各項(xiàng)指標(biāo)的變異系數(shù)范圍在2.16%～11.23%之間，其中TSP和POD變異系數(shù)最大，分別為11.23%和10.62%。表明5個(gè)品種間TSP和POD存在較大的差異。

表3 干旱脅迫下供試材料各指標(biāo)變化統(tǒng)計(jì)

2.2 5個(gè)小麥品種的抗旱性分析

根據(jù)拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期和成熟期不同指標(biāo)的測(cè)定值，運(yùn)用公式計(jì)算出各指標(biāo)的抗旱指數(shù)（表4）。結(jié)果表明，干旱脅迫下同一小麥品種不同指標(biāo)性狀的抗旱指數(shù)各不相同，不同小麥品種同一指標(biāo)性狀的抗旱指數(shù)也各不相同，如對(duì)照品種晉麥47 CT的抗旱指數(shù)在5個(gè)品種中最大，其他指標(biāo)的抗旱指數(shù)多為居中，抗旱性在5個(gè)品種中排名第三。強(qiáng)筋品種運(yùn)旱618的TSP、CAT、MDA的抗旱指數(shù)在5個(gè)品種中均最小，其他指標(biāo)居中，抗旱性在5個(gè)品種中最差。最終得出抗旱性為運(yùn)旱23-35>運(yùn)旱21-30>晉麥47>運(yùn)旱719>運(yùn)旱618。

表4 5個(gè)小麥品種各個(gè)指標(biāo)的抗旱指數(shù)

2.3 各個(gè)指標(biāo)間抗旱指數(shù)的相關(guān)性分析

在干旱脅迫下，對(duì)各抗旱指標(biāo)間的抗旱指數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析（表5），各單項(xiàng)指標(biāo)間都存在不同程度的相關(guān)性，就產(chǎn)量（Y）而言，SOD與其成極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.897 33；CT與其成顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.615 35。TSP和MDA成極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.742 51；TSP和CAT顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.700 29。CAT和MAD成顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.698 77。

表5 各指標(biāo)間抗旱指數(shù)的相關(guān)分析

3 討論與結(jié)論

關(guān)于植物抗旱性鑒定已有大量的研究報(bào)道，但植物的抗旱性因時(shí)間、地點(diǎn)甚至生長(zhǎng)發(fā)育階段的不同而難以精確測(cè)量[18]。合理的選擇抗旱指標(biāo)是作物抗旱性鑒定的關(guān)鍵。由于作物抗旱性是復(fù)雜的數(shù)量性狀，既受多基因遺傳的控制，又與外界環(huán)境條件變化緊密相連，采用單一指標(biāo)對(duì)作物的抗旱性進(jìn)行評(píng)價(jià)具有片面性。目前研究人員多從形態(tài)結(jié)構(gòu)[19]、生理指標(biāo)及產(chǎn)量[20]等方面對(duì)植物種質(zhì)資源的抗旱性進(jìn)行多指標(biāo)測(cè)定研究。曾輝等[21]對(duì)30份菜豆進(jìn)行抗旱性鑒定發(fā)現(xiàn)不同材料之間存在明顯的抗旱差異性，其中發(fā)芽率、地下鮮重、地上鮮重、全株鮮重、電導(dǎo)率可以作為普通菜豆苗期抗旱性篩選的主要鑒定指標(biāo)。李春艷等認(rèn)為[22]，在抗旱性評(píng)價(jià)中產(chǎn)量水平的高低是作物對(duì)干旱脅迫的綜合反映。本研究采用田間直接鑒定法，從小區(qū)產(chǎn)量和7個(gè)生理指標(biāo)方面對(duì)5個(gè)小麥品種進(jìn)行抗旱性鑒定，綜合分析可得超氧化物歧化酶（SOD）和可溶性蛋白（TSP）與產(chǎn)量（Y）密切相關(guān)，且對(duì)干旱脅迫最為敏感，可以作為抗旱性鑒定的主要測(cè)定指標(biāo)。

由于各指標(biāo)的測(cè)定值大小、單位各不相同，不能放到一起進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，因此需要對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使其具有可比性。Blum[23]提出用抗旱系數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)作物的抗旱性，但該指標(biāo)反映的是植物的絕對(duì)抗逆水平，而不能對(duì)作物的抗旱潛力有一個(gè)準(zhǔn)確度量。蘭巨生等[24]對(duì)抗旱系數(shù)做了改進(jìn)，提出了簡(jiǎn)單實(shí)用的抗旱指數(shù)（抗旱指數(shù)=抗旱系數(shù)×干旱處理測(cè)定值/所有品種干旱處理平均值），從而將抗旱潛力和水分脅迫環(huán)境下基因型和環(huán)境的互作聯(lián)系到一起，在作物抗旱鑒定中取得了良好的效果，已經(jīng)得到眾多學(xué)者的認(rèn)同。本研究將其作為不同指標(biāo)綜合考察的依據(jù)，篩選出運(yùn)旱23-35為綜合抗旱性優(yōu)良的品種。