摘要：干旱脅迫嚴重影響小麥種子萌發(fā)速度和成苗質(zhì)量。為鑒定9個自選小麥新品系的抗旱性強弱，本試驗以洛旱7號為對照，用20% PEC - 6000模擬干旱脅迫環(huán)境，測定種子萌發(fā)期相關形態(tài)指標，并利用隸屬函數(shù)分析法對供試小麥材料的抗旱性進行綜合評價。結果表明，干旱脅迫下，小麥發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及胚根長、胚芽鞘長、胚芽長的平均降低幅度分別為32. 9%、6.1%、27.3%、47.1%、15.4%、66. 6%。由隸屬函數(shù)綜合評價結果可知，洛旱7號、KD7020-2為強抗旱型．KDG07-6、KD7034-8、KD7053-9、KD7043-8為中抗旱型，KD7047-2、KD6055-6、KD701為弱抗旱型，KDG03-1為不抗旱型。由相關性分析結果得出，相對發(fā)芽勢和相對發(fā)芽指數(shù)對D值影響最大，可用作小麥萌發(fā)期抗旱性鑒定的快速評價指標。

關鍵詞：小麥；萌發(fā)期；PEG-6000;綜合評價：抗旱性鑒定

中圖分類號：S512.1 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2024）10-0043-06

小麥作為世界三大主要糧食作物之一，其產(chǎn)質(zhì)量在糧食安全方面發(fā)揮著重要作用。干旱問題影響小麥生長發(fā)育全過程，阻礙小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)化進程。探究如何提高小麥抗旱性，培育更加耐旱節(jié)水、水分利用率高且高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的小麥品種是現(xiàn)在研究的重點。小麥生長發(fā)育過程中，萌發(fā)期作為小麥生長的初級階段，對于小麥后期出苗及水分利用等生長過程均有較大影響。種子能否正常萌發(fā)直接影響到小麥出苗快慢和質(zhì)量，進而決定基本苗數(shù)及群體結構，并最終影響小麥產(chǎn)量。因此，種子萌發(fā)期的抗旱性鑒定對于明確不同小麥品種（系）的抗旱性強弱及其利用均有重要意義。

小麥萌發(fā)期抗旱性鑒定中經(jīng)常使用PEG-6000模擬干旱環(huán)境的高滲溶液法，溶液濃度越高，干旱脅迫越嚴重。有學者用不同濃度PEG-6000溶液先篩選出抗旱品種，再進行干旱性強弱鑒定，也有學者直接采用20% PEG-6000溶液進行多指標綜合鑒定，這些方法都得出了較為合理的結論，形成了萌發(fā)期抗旱鑒定的常規(guī)體系。本研究選擇20% PEG-6000水溶液模擬干旱環(huán)境，以國審品種洛旱7號為對照，對課題組選擇培育出的KD系列抗旱性小麥新品系進行抗旱性鑒定。

在萌發(fā)期抗旱性鑒定相關研究中，鄭立龍、關周博等研究認為小麥抗旱性與胚芽鞘長度有關，任毅等研究認為抗旱性強弱主要由發(fā)芽指數(shù)、根長、根數(shù)來反映，楊子光、吳曉軍等研究認為，可以用相對發(fā)芽率評價小麥種子萌發(fā)期抗旱性。研究發(fā)現(xiàn)單一的鑒定指標不能準確評價品種間的抗旱性差異，所以多利用隸屬函數(shù)法來綜合評價作物的抗旱能力大小。目前，作物抗旱性綜合評價主要包括模糊隸屬函數(shù)法、主成分分析法、聚類分析法和灰色關聯(lián)法等。本試驗通過對KD系列小麥新品系發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、胚芽鞘長、胚根數(shù)、胚芽長、胚根長等指標的測定分析來比較其抗旱性強弱，再利用隸屬函數(shù)法進行抗旱性綜合評價，以期為抗旱型小麥新品種培育開發(fā)提供數(shù)據(jù)參考和理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本研究以洛旱7號為對照，以河南科技大學小麥育種課題組選育的KD701、KDG03 -1、KD6055-6、KD7020 -2、KD7034 -8、KD7043 -8、KD7047-2、KD7053-9、KDG07 -6共9個小麥新品系為試驗材料。

1.2 試驗設計與處理

試驗于2023年2月在河南科技大學農(nóng)學院小麥遺傳育種實驗室進行，采用高滲溶液法，以20% PEG-6000溶液作為處理組（T），以無菌水作為對照組（CK）。選擇籽粒飽滿、大小均勻、無黑胚的小麥種子，次氯酸鈉消毒10 min，無菌水沖洗至無明顯異味。發(fā)芽盒規(guī)格為12 cm×12 cm×5 cm，用70%酒精擦洗發(fā)芽盒，晾干后放人滅菌濾紙，用針管抽取20% PEG-6000溶液14 mL均勻加入發(fā)芽盒中，對照組加入等量無菌水。每個發(fā)芽盒放置100粒種子，腹溝朝下擺放整齊。將發(fā)芽盒逐個稱重，以便后期補水。每處理重復3次。于溫度20℃、濕度60%的人工氣候箱內(nèi)10h/12 h光暗交替培養(yǎng)。采用稱重法每天補充適量無菌水。以芽長大于種子的1/2、根長大于種子長為發(fā)芽標準，定期調(diào)查發(fā)芽情況。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 種子萌發(fā)及相關形態(tài)性狀調(diào)查

每天調(diào)查記錄發(fā)芽情況，其中，第3天調(diào)查統(tǒng)計發(fā)芽勢，第7天調(diào)查統(tǒng)計發(fā)芽率，第8天調(diào)查胚根數(shù)、胚根長、胚芽長以及胚芽鞘長等生長性狀（每個發(fā)芽盒內(nèi)隨機選取10株發(fā)芽幼苗進行測量）。

發(fā)芽勢（%）=第3天發(fā)芽種子數(shù)／試驗種子總數(shù)×100：

發(fā)芽率（%）=第7天發(fā)芽種子數(shù)／試驗種子總數(shù)×100：

發(fā)芽指數(shù)（%）=1.00NC +0.75N4 +0.50N6+0.25N8；

式中N2、N4、N6、N8分別指第2、4、6、8天的發(fā)芽率。

變幅（%）=（對照組指標值-脅迫組指標值）／對照組指標值×100。

1.3.2 抗旱性綜合評價

參照李國瑞等的方法計算抗旱系數(shù)和抗旱性度量值（D）：

性狀的相對值即抗旱系數(shù)相關計算公式如下：

抗旱系數(shù)=脅迫組測定值／對照組測定值。

綜合抗旱系數(shù)則為某處理各指標抗旱系數(shù)的算術平均值。

抗旱性度量值D的計算：由各指標的抗旱系數(shù)用隸屬函數(shù)公式計算得到不同品系各抗旱性鑒定指標的隸屬函數(shù)值U（Xj），再通過加權平均法計算得到抗旱性度量值（D）。根據(jù)D值大小區(qū)分抗旱性強弱，一般可分為4級：D＞0.8為1級（強抗旱型），0.5＜D≤0.8為2級（中抗旱型），0.3＜D≤0.5為3級（弱抗旱型），D≤0.3為4級（不抗旱型）。

U（Xj）=（Xj-X-）／（Xmax-Xmin）。j=1，2，3，…，n。（1）

U（Xj）= 1-（Xj-X，i.）／（Xmax-Xmin）。j=1，2，3，…，n。（2）

D=∑（各綜合指標的隸屬函數(shù)值×對應權重）。（3）

式中Xj為第j個指標抗旱系數(shù)的測定值，Xmin為該指標抗旱系數(shù)的最小值，Xmax為該指標抗旱系數(shù)的最大值。根據(jù)公式（1）和（2）計算抗旱性鑒定指標相應的隸屬函數(shù)值時，正向作用用公式（1），負向作用用公式（2）。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2016及SPSS 26.0軟件進行數(shù)據(jù)整理及統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 PEG脅迫處理下不同品系小麥萌發(fā)情況差異分析

由表1可知，除對照品種洛旱7號外，處理組小麥種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)較對照組均有不同程度的降低。處理組小麥種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)的變化范圍分別為8. 3% - 94. 3%、57.8%- 100.0%、30.6% - 86.7%。

PEG脅迫處理下，洛旱7號發(fā)芽勢降幅最小，KD701、KDG03-1、KD6055-6降幅較大，分別為69.6%、90.5%和81．0%：洛旱7號發(fā)芽率增加0.6%， KD6055 -6、KD7020 -2、KD7034 -8、KD7043 -8、KD7053-9發(fā)芽率降幅均在3%以內(nèi)，KD7047 -2、KDG07-6與對照組持平，KDG03-1降幅最大，達41.0%；KD7053-9、KD7020-2、KD7034-8發(fā)芽指數(shù)降幅均較小，分別為11. 5%、13. 4%、17.0%，KDC03-1降幅最大，達64.7%。

PEG脅迫處理下，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)與對照相比變幅分別為-3.2% - - 90.5%、0.6% --41 .0%、- 11. 5% - - 64. 7%，平均降幅分別為32.9%、6.1%、27.3%。

2.2 PEG脅迫處理下不同品系小麥形態(tài)指標分析

由表2可知，相較于對照組，處理組小麥的胚根長均受到不同程度的抑制，在4.2 - 8.2 cm之間，變幅均值為-47.1%，除KD7020-2、KDG07-6分別減少37.0%、37. 9%外，其他均減少40%以上。處理組胚根數(shù)范圍為4.1 -5.9條／株，除KD701、KDG03 -1、KD6055 -6分別減少12. 0%、12.7%、8.9%外，其余品系（種）變幅均在4.1% -42.1%之間，其中洛旱7號胚根數(shù)增幅最大，達42.1%。

相較于對照組，處理組小麥的胚芽鞘長均有所降低，長度范圍為2.0 - 2.6 cm，變幅在-4. 0% -- 27.6%之間，均值為- 15. 4%。其中KD701、KDG03-1、KD7043 -8、KD7047 -2降幅均在20%以上，洛旱7號、KD7020-2、KDG07-6降幅較小，均在10%以下。處理組胚芽長度范圍在2.0 - 5.9cm之間，與對照組相比變幅在- 50.0% - - 81. 5%之間，均值為- 66.6%。

2.3 PEG脅迫處理下不同品系小麥抗旱性綜合評價

由表3可知，各供試材料的D值范圍在0.016-0.904之間，根據(jù)D值大小進行抗旱性分級，共分為4級。1級為強抗旱型，包括洛旱7號和KD7020-2;2級為中抗旱型，包括KD7034-8、KD7043-8、KD7053-9、KDG07-6;3級為弱抗旱型，包括KD701、KD7047 -2、KD6055 -6；4級為不抗旱型，只有KDG03-1。

2.4 PEG脅迫處理下不同品系小麥萌發(fā)指標與D值的相關性分析

由表4可以看出，小麥抗旱性度量值D值與其種子相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽指數(shù)、相對胚芽鞘長、相對胚芽長、相對胚根數(shù)、相對胚根長均呈極顯著正相關，其相關系數(shù)分別為0.798、0.913、0.902、0.798、0.886、0.797、0.890。萌發(fā)指標間，相對發(fā)芽指數(shù)與相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢間，相對胚芽長與相對發(fā)芽指數(shù)、相對胚芽鞘長間，相對胚根數(shù)與相對發(fā)芽勢間，及相對根長與相對胚芽鞘長、相對胚芽長之間均呈極顯著正相關：相對發(fā)芽勢與相對發(fā)芽率間，相對胚芽長與相對發(fā)芽勢間，相對胚根數(shù)與相對發(fā)芽指數(shù)間，及相對胚根長與相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽指數(shù)間均呈顯著正相關；其他指標間無顯著相關關系。

綜上可知，相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽指數(shù)與D值的相關系數(shù)較大，可用作小麥萌發(fā)期抗旱性鑒定的快速評價指標。

3 討論

賈壽山等研究認為，發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)可作為小麥萌發(fā)期較為準確有效的抗旱性鑒定指標，種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢大小能夠反映種子抗旱性水平的高低。本研究中，各小麥材料受到干旱脅迫時，發(fā)芽勢、發(fā)芽率及發(fā)芽指數(shù)均被抑制，降低幅度反映被抑制程度。相關性分析結果表明，發(fā)芽指標與D值呈極顯著正相關，這與前人研究結果基本一致。表明發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)確實可以較為準確客觀地評價小麥萌發(fā)期抗旱性。

胚根長及胚根數(shù)是表征小麥吸水能力的主要生長指標，胚根越長根數(shù)越多的品種，相較于胚根短且根數(shù)少的品種吸水能力更強。胚芽鞘的主要作用是保護胚芽幼葉，保證胚芽生長。馬玉慧等，研究表明，20% PEG-6000處理對不同小麥品種的初生根數(shù)、胚芽鞘長、主胚根長均有不同程度的抑制作用。本研究結果認為，干旱脅迫處理組的胚根長、胚芽長及胚芽鞘長均受到不同程度的抑制作用，相關性分析結果可知，萌發(fā)期指標與抗旱性度量值D值均呈極顯著正相關，這與前人研究結果一致。有些品種在脅迫狀態(tài)下可能會通過增加胚根數(shù)量來達到抗旱的目的，本研究中，部分小麥品系胚根數(shù)在干旱脅迫處理后有所增加，這可能與其應對干旱脅迫的機制不同有關，也可能與品系自身生長特性有關，其中以洛旱7號胚根數(shù)增幅最大，可能表示其抗旱能力較強。

作物相關性狀的隸屬函數(shù)值大小與其所受高滲溶液脅迫影響呈負相關。通過對各指標隸屬函數(shù)值進行加權統(tǒng)計得到PEG脅迫下的抗旱性度量值D，根據(jù)D值大小進行供試材料抗旱性分級得出，本試驗條件下對照洛旱7號為強抗旱類型，但國家審定標準認為其為中等抗旱，這可能與不同生育時期進行抗旱性綜合評價有關。本研究初步明確了供試小麥品系萌發(fā)期抗旱性強弱，其在苗期、水分臨界期和全生育期的抗旱性表現(xiàn)還需要進一步研究。

4 結論

對PEG脅迫處理下小麥品系發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及胚根胚芽等相關指標的差異進行研究，并采用隸屬函數(shù)法進行綜合評價和抗旱性分析，結果顯示，洛旱7號、KD7020-2為強抗旱型；KD7034-8、KD7043 -8、KD7053-9、KDG07 -6為中抗旱型；KD701、KD7047 -2、KD6055-6為弱抗旱型：KDG03-1為不抗旱型。相對發(fā)芽勢和相對發(fā)芽指數(shù)對抗旱性度量值（D）影響最大，可用作小麥萌發(fā)期抗旱性鑒定的快速評價指標。

基金項目：國家自然科學基金項目（U1304320，U1904108）；河南省科技攻關項目（202102110022）