楊丹丹 韓 雪 孔欣欣 趙鵬飛 金建猛 趙國軒 蘇亞中 趙國建

（開封市農(nóng)林科學研究院，河南開封 475004）

小麥是世界三大糧食作物之一，也是我國重要的糧食作物，小麥產(chǎn)量提高對全球糧食安全具有重要意義。干旱是影響小麥產(chǎn)量的重要因素之一[1]，干旱脅迫是限制小麥產(chǎn)量潛力有效發(fā)揮的關鍵因素，抗旱節(jié)水品種在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。研究表明，干旱脅迫環(huán)境下小麥胚芽鞘對干旱十分敏感，且小麥苗期活力會影響后期生長并最終影響小麥產(chǎn)量[2-3]。因此苗期胚芽鞘的伸長長度可作為小麥耐旱性篩選的重要指標[4-6]。為縮短抗旱小麥品種篩選周期，提前對小麥進行抗旱性評價，本試驗挑選76 份小麥品種（系）進行干旱脅迫，通過測定苗期胚芽鞘長度，并利用變異系數(shù)分析法、聚類分析法等對小麥苗期抗旱性進行綜合分析和評價。

1 材料與方法

1.1 供試材料試驗材料為河南省主栽和開封市農(nóng)林科學研究院自主培育的冬小麥品種（系），具體名稱見表1。

表1 供試品種（系）名稱

1.2 試驗方法每個品種（系）挑選50 粒籽粒飽滿、無病蟲害的小麥種子整齊擺放于平鋪雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，加入15mL 無菌水，加入無菌水時避免濾紙下產(chǎn)生氣泡，用鑷子將種子腹溝朝下，整齊排列在發(fā)芽床上，粒與粒之間距離均勻，25℃恒溫條件培養(yǎng)。經(jīng)過24h 培養(yǎng)后，選取萌發(fā)一致的種子分為兩等份（每份20 粒），分別整齊擺放在2 個新的平鋪雙層濾紙的培養(yǎng)皿中：一份作為對照加入無菌水15mL，另一份加入20% PEG-6000（W/V）溶液15mL。25℃恒溫條件下繼續(xù)培養(yǎng)48h，在小麥胚芽鞘長至一定高度時拿開培養(yǎng)皿蓋，每隔12h 測量無蓋培養(yǎng)皿質量，并補充水至原質量。自小麥種子萌發(fā)起分別從每個培養(yǎng)皿中挑取長勢一致的10粒測量胚芽鞘長度并記錄。每天在固定時間測定小麥胚芽鞘的長度，連續(xù)測量7d，取平均值作數(shù)據(jù)分析。

1.3 數(shù)據(jù)分析聚類分析以歐氏平方距離（dij）定義76 份小麥供試材料的遺傳距離，以胚芽鞘長度均值換算小麥供試材料間的遺傳距離，按歐氏平方距離大小對所有材料進行分類。采用Excel 2010 與SPSS 20.0 軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結果分析

2.1 不同冬小麥品種（系）受脅迫后胚芽鞘伸長速度分析通過分析冬小麥品種（系）胚芽鞘長度的變化規(guī)律可知，加入聚乙二醇（PEG-6000）后，種子生長受到脅迫，胚芽鞘的生長速度比對照處理的生長速度減慢（圖1）。胚芽鞘的伸長長度比對照處理的胚芽鞘伸長長度短，二者之間有明顯差異；受到脅迫后，胚芽鞘的伸長幅度為1.09～6.30cm，對照處理胚芽鞘的伸長幅度為1.14～11.36cm，受脅迫后胚芽鞘的最大伸長長度比對照處理的最大伸長長度短44.54%；加入聚乙二醇后的前3d，胚芽鞘的生長速度最慢，說明剛開始加入聚乙二醇，就對種子生長造成了影響，后期影響反而逐漸減弱。

圖1 種子經(jīng)過干旱脅迫處理7d 內胚芽鞘的生長變化

2.2 不同小麥品種（系）胚芽鞘長度分析小麥種子萌發(fā)第7 天聚乙二醇（PEG-6000）脅迫處理組與水處理組胚芽鞘長度、性狀變化率差異最明顯，方差分析結果表明（表2），胚芽鞘長度在不同小麥品種（系）間變化達到極顯著水平（P＜0.01），數(shù)據(jù)具有較強的統(tǒng)計學意義。

表2 不同小麥品種（系）胚芽鞘長度方差分析

通過分析不同小麥品種（系）胚芽鞘長度的變化規(guī)律可知（表3），在聚乙二醇（PEG-6000）模擬干旱脅迫下，不同小麥品種（系）胚芽鞘長度表現(xiàn)不同，長度在1.9cm 以上的共有8 個，分別為豫農(nóng)922、鄭麥158、鄭麥119、鄭麥379、開麥1606、開麥205、濟麥22、洛旱7 號。胚芽鞘長度最長的為開麥1606（2.21cm），胚芽鞘長度最短的為豫農(nóng)536（0.73cm），最長胚芽鞘長度比最短胚芽鞘長度長202.74%；胚芽鞘長度變異系數(shù)范圍為13.17%～63.46%，其中平安21 變異系數(shù)最?。?3.17%），開麥22 變異系數(shù)最大（63.46%）。與對照品種周麥36 相比，胚芽鞘更長的品種有38 個，增幅1.39%～53.47%；與對照品種洛旱7 號相比，胚芽鞘更長的品種有開麥1606（2.21cm）和濟麥22（2.17cm），增幅分別為2.79%和0.93%。

表3 PEG-6000 干旱脅迫下不同小麥品種（系）胚芽鞘長度描述性統(tǒng)計

2.3 不同小麥品種（系）胚芽鞘長度聚類分析當定義聚類分析歐氏平方距離為5.3 時可將76 份小麥材料分為4 類，類群I 又可分為3 個亞群，類群II可分為2 個亞群，類群III 可分為2 個亞群（圖2、表4）。聚類分析結果表明，亞群I2和I3胚芽鞘長度接近的比較多。亞群I2有15 個，亞群I3有24 個，合占76 份冬小麥材料總數(shù)的51.32%，其余冬小麥材料占比為48.68%，這2 個亞群胚芽鞘長度變化范圍為1.30～1.71cm。類群IV 芽鞘長度最長，胚芽鞘長度變化范圍為2.14～2.21cm。胚芽鞘伸長長度最長的為開麥1606，其次是濟麥22，分別比最短胚芽鞘長度豫農(nóng)536 長202.74%和197.26%，分別比對照洛旱7 號長2.79%和0.93%，比對照周麥36 長53.47%和50.69%，這2 個品種可作為耐旱品種栽培或作為長胚芽鞘種質創(chuàng)新的基礎材料。基于胚芽鞘長度遺傳距離的不同，可將76 份冬小麥材料直觀、形象地分為9 類，有利于冬小麥種質資源的鑒選和優(yōu)質親本組配。已有研究表明，長胚芽鞘品種（系）表現(xiàn)出更強的抗旱性[7]，因此下一步應對這38個冬小麥品種（系）進行重點篩選，結合其他農(nóng)藝、生理性狀選出耐旱性更強的冬小麥品種（系）。

圖2 76 份冬小麥品種（系）胚芽鞘長度聚類結果

表4 76 份冬小麥品種（系）胚芽鞘長度分類

3 結論與討論

不同品種（系）的種子之間、同一品種（系）水處理與PEG 處理之間胚芽鞘的伸長長度均存在梯度差異，不同小麥品系對干旱脅迫的敏感程度不同。種子經(jīng)過PEG 處理后胚芽鞘伸長長度明顯低于水處理的伸長長度。對照品種洛旱7 號胚芽鞘長度為2.15cm，篩選出經(jīng)PEG 處理胚芽鞘長度高于對照品種洛旱7 號的品種開麥1606 和濟麥22。與對照品種周麥36 相比，胚芽鞘更長的品種有38 個，胚芽鞘長度增幅1.39%～53.47%。

加入聚乙二醇（PEG-6000）后，種子生長受到脅迫，胚芽鞘的生長速度比對照的生長速度減慢，胚芽鞘的伸長長度比對照的胚芽鞘長度短；加入聚乙二醇后的前3d，胚芽鞘的生長速度最慢，說明剛開始加入聚乙二醇，就對種子生長造成了影響，后期影響逐漸減弱。

研究表明，將胚芽鞘伸長長度作為抗旱性鑒定手段[8]，可以有效縮短冬小麥抗旱育種進程[9]。長胚芽鞘冬小麥種子適當深播，可以充分吸收土壤深層水分，避免表層土壤中除草劑、地膜等因素對作物胚芽的傷害，并能利用長胚芽鞘優(yōu)勢頂土出苗，最終提高冬小麥品種的出苗率[10]，為其后期高產(chǎn)奠定基礎。在土壤表層水分嚴重不足的旱地麥田，長胚芽鞘冬小麥品種的耐深播特性顯得尤為重要[11]。本研究中，根據(jù)聚類分析的結果，將76 份小麥材料分為4 個類群，類群IV 胚芽鞘長度最長，可作為抗旱性小麥品種（系）。本試驗可以更直接有效地為耐旱種質篩選及耐旱資源配制提供科學依據(jù)，下一步將結合田間農(nóng)藝性狀對這類品種（系）進行鑒定，探尋其與產(chǎn)量等的關系，為縮短育種進程提供有效的參考價值。