高粱耐冷性鑒定方法及指標(biāo)的研究

張桂香,史紅梅,張海燕

摘要：利用人工智能培養(yǎng)箱設(shè)置低溫條件，在高粱種子期、芽期和苗期進(jìn)行耐冷性鑒定方法及指標(biāo)的試驗研究。根據(jù)試驗結(jié)果，劃分出高粱種子期、芽期和苗期的耐冷性級別。

關(guān)鍵詞：高粱;耐冷性;鑒定方法

中圖分類號：S514文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI編碼：10.3969/j.issn.1006－6500.2012.02.038

Study on Identification Methods and Indicators of Cold-resistant Sorghum

ZHANG Gui-xiang,SHI Hong-mei,ZHANG Hai-yan

(Sorghum Institute,Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Jinzhong, Shanxi 030600,China)

Ａｂｓｔｒａｃｔ: By artificial intelligence culture box， in low temperature condition, experimental on identification methods and indexes of sorghum seed stage, stage of germination and seedling of cold tolerance were studied. According to the test results, cold tolerance level of sorghum seed, germination period and seedling was devised.

Key words: sorghum;cold tolerance;identification methods

高粱是喜溫作物[1]，大量的資料表明，凡是高溫的年份高粱就豐收，低溫年就欠收。在我們的栽培環(huán)境中，光溫條件對喜溫的高粱來說，并不是十分寬裕，高粱生產(chǎn)上目前突出的問題是高粱播種后，突遇低溫，造成種子不能正常發(fā)芽出苗，種子在土壤中“粉種”或霉?fàn)€，形成缺苗斷壟，不能保全苗，造成產(chǎn)量損失，給高粱生產(chǎn)帶來很大影響[2]。

作物耐冷性研究在水稻耐冷資源的挖掘利用、耐冷相關(guān)基因的定位以及水稻耐冷育種等幾個方面有了較大的研究進(jìn)展[3]，對玉米耐冷性的研究也很深入[4]，鑒定篩選出的耐冷性種質(zhì)在生產(chǎn)和育種上發(fā)揮了重要作用。高粱耐冷性材料的篩選和鑒定研究,早在20世紀(jì)80年代初就有研究報道[5-6]，只是隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和對高粱需求的改變, 對高粱的抗逆性研究也逐漸減少，由于對高粱抗性研究的不連續(xù)，鑒定篩選的方法和指標(biāo)也不完善。為了滿足高粱生產(chǎn)和育種的需要，開展了高粱的耐冷性試驗研究，總結(jié)和完善高粱耐冷性鑒定方法及指標(biāo)，為高粱耐冷種質(zhì)的篩選和評價利用奠定基礎(chǔ)。

1材料和方法

利用人工智能培養(yǎng)箱，設(shè)置低溫條件，在高粱的種子期、芽期和苗期進(jìn)行耐冷性鑒定方法及指標(biāo)的試驗研究，參試材料505份，來自我國不同地區(qū)和美國、印度等國。

2結(jié)果與分析

根據(jù)高粱田間受低溫脅迫的情況，從高粱種子、芽期和苗期進(jìn)行室內(nèi)耐低溫試驗方法和指標(biāo)的研究。

2.1高粱種子的室內(nèi)耐低溫試驗

根據(jù)高粱種植區(qū)域內(nèi)早春氣候特點和高粱播種后經(jīng)常遇到的實際低溫情況，設(shè)置脅迫溫度1～2 ℃和3～4 ℃兩個溫度范圍，分別處理2～4 d和5～8 d，分5批次對168份材料進(jìn)行了種子的室內(nèi)耐低溫試驗，經(jīng)過對不同脅迫溫度、不同處理時間的試驗情況的分析，認(rèn)為在脅迫溫度1～2 ℃的智能培養(yǎng)箱中處理5～8 d，比較符合生產(chǎn)實際，也能更好地反映出不同品種的差異性，達(dá)到優(yōu)勝劣汰的目的。

具體做法是把參試材料籽粒飽滿的種子100粒，種于小盆內(nèi)，置盆于1～2 ℃的智能培養(yǎng)箱中處理5～8 d，然后調(diào)試溫度到12～15 ℃ ，觀察出苗情況，計數(shù)出苗率，篩選低溫高濕下耐“粉種”、耐霉?fàn)€的品種。根據(jù)出苗率的高低確定材料的耐冷等級。設(shè)對照于12～15 ℃的智能培養(yǎng)箱中，在計算出苗率的過程中去除因種子本身原因產(chǎn)生的計算誤差，保證試驗的準(zhǔn)確和可信。高粱種子耐冷性級別劃分為： 1級：出苗率85%以上； 2級：出苗率60%～84%；3級：出苗率40%～59%； 4級：出苗率20%～39%； 5級：出苗率19%以下。

2.2 室內(nèi)芽期鑒定

高粱播種發(fā)芽后突遇低溫，造成幼芽受害，形成缺苗斷壟或大小苗，是高粱產(chǎn)區(qū)遇到的另一種低溫冷害，由于幼芽嬌嫩，如遇冷害將造成更大的危害。在幼芽芽長0.5～1 cm時，放入培養(yǎng)箱，設(shè)置脅迫溫度為1～2 ℃和3～4 ℃ 2個溫度范圍，分別處理1～2 d和3～4 d，分5批次對152份材料進(jìn)行了種子芽期的室內(nèi)耐低溫試驗，經(jīng)過對不同脅迫溫度、不同處理時間的試驗情況的分析，認(rèn)為在脅迫溫度3～4 ℃的智能培養(yǎng)箱中處理1～2 d的處理效果比較好，因幼芽耐冷性更差，放棄脅迫溫度1～2 ℃而選擇3～4 ℃的處理溫度，可達(dá)到理想的選擇效果。

具體做法是把參試材料籽粒飽滿的種子100粒，種于小盆內(nèi)，待種子發(fā)芽后芽長達(dá)0.5～1 cm時，放入3～4 ℃智能培養(yǎng)箱中處理1～2 d，然后調(diào)試溫度到12～15 ℃, 觀察出苗情況，根據(jù)出苗率的高低評定材料的耐冷等級。設(shè)對照于12～15 ℃的智能培養(yǎng)箱中。高粱芽期耐冷性級別劃分為： 1級：出苗率85%以上； 2級：出苗率60%～84%；3級：出苗率40%～59%； 4級：出苗率20%～39%； 5級：出苗率19%以下。

2.3室內(nèi)苗期鑒定

高粱出苗后遭遇冷害是在現(xiàn)今極端天氣較頻繁的情況下很容易出現(xiàn)的冷害現(xiàn)象，雖然不及前2種冷害嚴(yán)重，但由于受害后部分幼苗死亡或葉片萎蔫造成生長停止或發(fā)育滯后，形成缺苗斷壟和大小苗，影響產(chǎn)量，值得引起關(guān)注。苗期冷害主要指種子破土出苗至展開3片葉時遭遇低溫，此時，低溫對幼苗形成的傷害最大。試驗設(shè)置脅迫溫度1～2 ℃和3～4 ℃兩個溫度范圍，分別處理1～2 d和3～4 d，分6批次對185份材料進(jìn)行了苗期的室內(nèi)耐低溫試驗，經(jīng)過對不同脅迫溫度、不同處理時間的試驗情況的分析，認(rèn)為在脅迫溫度1～2 ℃的智能培養(yǎng)箱中處理3～4 d的效果比較好，可達(dá)到理想的選擇效果。

具體做法是把參試材料籽粒飽滿的種子100粒，種于小盆內(nèi)，在展開3片葉時，放入1～2 ℃智能培養(yǎng)箱處理3～4 d，然后調(diào)試溫度到12～15 ℃, 一周后，計數(shù)幼苗成活率，根據(jù)成活率評定耐冷等級。設(shè)對照于12～15 ℃的智能培養(yǎng)箱中。高粱苗期耐冷性級別劃分為： 1級：成活率85%以上； 2級：成活率60%～84%；3級：成活率40%～59%； 4級：成活率20%～39%； 5級：成活率19%以下。

3 討論

高粱不同時期耐冷性鑒定方法和評價指標(biāo)的分析研究，每一種方法都經(jīng)過了5～6次的反復(fù)試驗，鑒定所用材料505份，參試材料來自不同的生態(tài)區(qū)域，具有類型豐富、特性明顯等特點，便于耐冷級別的制定和對材料的評價利用。

作物品種的抗逆性雖然在生態(tài)條件變化的影響下有所改變，但主要是受遺傳基因所控制[7]，生態(tài)條件的變化對作物形成了環(huán)境脅迫，不同品種表現(xiàn)出了不同的耐受程度和抵抗能力。高粱品種耐冷性鑒定的理論是以耐冷性生理為基礎(chǔ)的，高粱低溫冷害的生理機(jī)制之一就是高粱種子干胚膜脂肪酸不飽和度的含量，研究發(fā)現(xiàn)，高粱種子干胚膜脂肪酸不飽和度的高低基本與品種的耐冷級別一致[8]。根據(jù)蘇聯(lián)植物生理學(xué)家馬克西莫夫和圖曼諾夫關(guān)于抗凍生理的理論，植物的抗寒性鑒定分為凍害（零下低溫）和冷害（零上低溫）， 相對于凍害來說，冷害更容易被人們忽視?？偟膩碚f，在高粱播種后出現(xiàn)零下低溫的極端天氣很少見到，冷害現(xiàn)象卻是比較常見的，重視和研究高粱冷害就顯得十分必要。

高粱種子發(fā)芽的最低溫度為6～7 ℃，適宜發(fā)芽的溫度為20～30 ℃，最高溫度為44～50 ℃[9-10]，在5 cm土層處平均地溫在9.3～24 ℃范圍內(nèi)，溫度每降低1 ℃，出苗天數(shù)平均延長2.2 d[11]。溫度愈高,發(fā)芽愈快,品種間差異不明顯;溫度愈低,發(fā)芽時間愈長,有的品種甚至不能發(fā)芽,品種間差異顯著 。由此可見，高粱在播種后出苗前的一段時期要求有較高的地溫，根據(jù)高粱種子發(fā)芽、出苗對溫度的這些要求，脅迫溫度的設(shè)置不能過于苛刻，低溫脅迫的時間也不能太長，否則會選不出所需材料，也不符合生產(chǎn)實際。

植物耐冷性是在長期的進(jìn)化過程中形成的一種適應(yīng)機(jī)制, 以利于將逆境破壞減少到最低限度[12]。高粱種質(zhì)中就蘊(yùn)藏著許多可供利用的耐冷基因，不同種質(zhì)具有不同的耐冷表現(xiàn)，通過對高粱種質(zhì)進(jìn)行的耐冷性方法及指標(biāo)的研究，提出在高粱種子期、芽期和苗期進(jìn)行耐冷性鑒定篩選的方法和指標(biāo)，對高粱的抗性育種具有指導(dǎo)意義，為高粱逆境生理的研究奠定基礎(chǔ)。

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