4個(gè)煙草品種干旱脅迫下萌發(fā)和苗期生理特性及抗旱性評(píng)價(jià)

劉玲玲　丁永樂(lè)　程傳策　張豐收　王瑩

摘要：利用聚乙二醇（PEG-6000）模擬干旱脅迫，研究了干旱脅迫對(duì)4個(gè)烤煙品種種子萌發(fā)和苗期生理特性的影響，并對(duì)其抗旱性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。在正常供水和15%PEG-6000模擬干旱條件下測(cè)定了種子發(fā)芽特性及幼苗生理生化等指標(biāo)，將各性狀在正常供水與干旱脅迫下測(cè)定值的比值作為抗旱性評(píng)價(jià)指標(biāo)。結(jié)果表明，4個(gè)烤煙品種的抗旱性強(qiáng)弱依次為云煙87>畢納1號(hào)>黔西1號(hào)>韭菜坪2號(hào)。

關(guān)鍵詞：烤煙；種子；萌發(fā)；生理特性；抗旱性

中圖分類號(hào)：Q945.78 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1002-1302（2015）05-0104-03

煙草是重要經(jīng)濟(jì)作物，在我國(guó)有較大種植面積。在干旱脅迫下煙葉會(huì)出現(xiàn)水分虧缺，導(dǎo)致煙草產(chǎn)量降低，同時(shí)嚴(yán)重影響煙葉品質(zhì)。貴州是典型的巖溶高原山區(qū)，山高坡陡，巖溶地貌發(fā)育強(qiáng)烈，降雨后易產(chǎn)生徑流流失，致使水分缺乏，常成為制約煙草種植和品質(zhì)形成的主要因素，而耕地大多不連片、不平整，目前要實(shí)現(xiàn)大面積機(jī)械或自動(dòng)灌溉都是不現(xiàn)實(shí)的，且改進(jìn)耕作栽培方式也不能從根本上解決問(wèn)題；因此，選育推廣抗旱煙草品種是解決干旱威脅的一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)有效的主要措施。在煙草抗旱生理指標(biāo)以及機(jī)理研究中，鑒定品種的抗旱性是首要工作，對(duì)選育耐旱性品種以減輕干旱危害具有重要意義。Michel等發(fā)現(xiàn)聚乙二醇分子不進(jìn)入種子，Khajeh-Hoe-seini等發(fā)現(xiàn)聚乙二醇沒有毒性，所以聚乙二醇可以用來(lái)模擬干旱脅迫。本研究利用15%的聚乙二醇（PEG-6000）溶液模擬干旱脅迫，探討干旱脅迫對(duì)不同品種煙草種子萌發(fā)及生理指標(biāo)的影響，為抗旱品種的篩選提供理論依據(jù)。

1.材料與方法

1.1材料

選用貴州省畢節(jié)地區(qū)主栽煙草品種畢納1號(hào)、云煙87、韭菜坪2號(hào)和黔西1號(hào)這4個(gè)品種的種子。種子由貴州省畢節(jié)市煙草公司提供。

1.2方法

1.2.1種子萌發(fā)試驗(yàn)采用培養(yǎng)皿紙上發(fā)芽法，參照《國(guó)際種子檢驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)。將種子均勻置于鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿（直徑9cm）中發(fā)芽，培養(yǎng)皿分為2組，試驗(yàn)組每個(gè)培養(yǎng)皿中加入2mL15%PEG-6000作為滲透介質(zhì)模擬干旱脅迫環(huán)境，對(duì)照組每個(gè)培養(yǎng)皿中加2mL蒸餾水代替

2.結(jié)果與分析

2.1干旱脅迫TN同煙草種子發(fā)芽特性的變化

2.1.1干旱脅迫下不同煙草種子發(fā)芽率的變化

發(fā)芽率是反映種子活力的常用指標(biāo)。從表1可以看出，PEG干旱脅迫對(duì)4個(gè)品種烤煙種子的發(fā)芽具有抑制作用，但不同品種對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)程度不同。云煙87干旱脅迫下發(fā)芽率最低，為87.0%，但是相對(duì)發(fā)芽率最高，為95.3%；畢納1號(hào)的相對(duì)發(fā)芽率為94.6%，略低于云煙87；黔西1號(hào)次之，為93.7%；韭菜坪2號(hào)的相對(duì)發(fā)芽率最低，為90.3%。相對(duì)發(fā)芽率越高，則干旱脅迫對(duì)種子的影響越小，該種子的抗旱性比較好。2.1.2干旱脅迫下不同煙草種子發(fā)芽指數(shù)的變化

發(fā)芽指數(shù)是發(fā)芽率指標(biāo)的細(xì)化和深化，它放大了種子活力的特征，使種子的差異加大，是衡量干旱脅迫對(duì)種子發(fā)芽影響程度的一個(gè)重要指標(biāo)。由表2可見，干旱脅迫條件下，畢納1號(hào)發(fā)芽指數(shù)最高，與其他3個(gè)品種差異顯著。云煙87和畢納1號(hào)的相對(duì)發(fā)芽指數(shù)較高，分別為0.854和0.859；韭菜坪2號(hào)和黔西1號(hào)的相對(duì)發(fā)芽指數(shù)較低。相對(duì)發(fā)芽指數(shù)越高，則干旱脅迫對(duì)種子的影響越小，該種子的抗旱性越好。

2.1.3干旱脅迫下不同煙草種子活力指數(shù)的變化

活力指數(shù)是種子發(fā)芽速率和生長(zhǎng)量的綜合反映，是種子活力的更好指標(biāo)。從表3可以看出，干旱脅迫下，4個(gè)品種的活力指數(shù)均差異顯著。其中，畢納1號(hào)活力指數(shù)最大，為14.0；黔西1號(hào)活力指數(shù)最小，為8.13。云煙87的相對(duì)活力指數(shù)最大，為0.763；畢納1號(hào)和韭菜坪2號(hào)次之；黔西1號(hào)相對(duì)活力指數(shù)最低，為0.699。相對(duì)活力指數(shù)越高，則干旱脅迫對(duì)種子的影響越小，該種子的抗旱性比較好。

2.2干旱脅迫下不同煙草幼苗素質(zhì)的變化

2.2.1干旱脅迫下不同煙草幼苗全長(zhǎng)的變化從表4可以看出，正常供水條件下，畢納1號(hào)幼苗全長(zhǎng)最長(zhǎng)，黔西1號(hào)幼苗最短，比畢納1號(hào)短0.531cm，差異顯著；干旱脅迫下韭菜坪2號(hào)和畢納1號(hào)幼苗較長(zhǎng)，與云煙87和黔西1號(hào)差異顯著。云煙87的相對(duì)幼苗全長(zhǎng)較大，為0.893；其次是黔西1號(hào)和韭菜坪2號(hào)，分別為0.892和0.882；畢納1號(hào)相對(duì)幼苗全長(zhǎng)最小，為0.816。相對(duì)幼苗全長(zhǎng)越大，說(shuō)明干旱脅迫對(duì)種子的影響越小，該種子的抗旱性比較好。

2.2.2干旱脅迫下不同煙草幼苗鮮質(zhì)量的變化

由表5可知，畢納1號(hào)在正常供水條件和干旱脅迫條件下的幼苗鮮質(zhì)量都是最大的，黔西1號(hào)在正常供水和干旱脅迫下的幼苗鮮質(zhì)量都是最小的。各品種在正常供水條件下幼苗鮮質(zhì)量的差異性均顯著，干旱脅迫下，云煙87與黔西l號(hào)的幼苗鮮質(zhì)量差異不顯著，與畢納1號(hào)和韭菜坪2號(hào)的差異顯著。黔西1號(hào)的相對(duì)幼苗鮮質(zhì)量最大，為0.870；云煙87、畢納1號(hào)次之，韭菜坪2號(hào)最小，為0.759。相對(duì)幼苗鮮質(zhì)量越大，則干旱脅迫對(duì)種子的影響越小，該種子的抗旱性比較好。

2.2.3干旱脅迫下不同煙草幼苗干質(zhì)量的變化

由表6可以看出，正常供水條件下，畢納l號(hào)幼苗干質(zhì)量最大，黔西1號(hào)最小，比畢納1號(hào)輕0.51mg/株，各品種幼苗干質(zhì)量差異均顯著；干旱脅迫條件下，黔西l號(hào)幼苗干質(zhì)量最小，畢納1號(hào)最大，比黔西1號(hào)重0.42mg/株，各品種幼苗干質(zhì)量差異均顯著。黔西1號(hào)的相對(duì)幼苗干質(zhì)量最大，為0.826；畢納1號(hào)次之，為0.821；云煙87較小，為0.772；韭菜坪2號(hào)最小，為0.768。相對(duì)幼苗干質(zhì)量越大，則干旱脅迫對(duì)種子的影響越小，該種子的抗旱性比較好。

2.3干旱脅迫下不同煙草幼苗生理特性的變化

在干旱等逆境條件下，煙草體內(nèi)的活性氧物質(zhì)增多，增強(qiáng)了對(duì)細(xì)胞膜脂的過(guò)氧化作用。植物為了維持正常的生長(zhǎng)，通過(guò)抗氧化酶系統(tǒng)對(duì)活性氧進(jìn)行清除。在抗氧化酶系統(tǒng)中，超氧化物歧化酶（sOD）是植物抗氧化的第一道防線，能清除細(xì)胞中多余的超氧陰離子，過(guò)氧化氫酶（CAT）和過(guò)氧化物酶（POD）可以使過(guò)氧化氫歧化成水和氧分子，通過(guò)這3種酶的作用，可有效地控制植物體內(nèi)活性氧的積累。丙二醛（MDA）是植物膜脂過(guò)氧化反應(yīng)的最終分解產(chǎn)物，人們常用它作為膜脂過(guò)氧化反應(yīng)的指標(biāo)。對(duì)于抗旱性較強(qiáng)的植物品種，在同等脅迫處理強(qiáng)度下，SOD、CAT、POD酶活性增高幅度更大，或者酶活性下降幅度較小，并且丙二醛含量增幅不大。

2.3.1干旱脅迫下不同煙草幼苗MDA的變化

由表7可知，干旱脅迫下煙草幼苗的MDA含量較正常供水條件下有不同程度增加。干旱脅迫下黔西1號(hào)MDA含量最大，云煙87的MDA含量最小，兩者差異顯著。黔西1號(hào)的相對(duì)MDA含量最大，為1.319；其次是畢納1號(hào)和韭菜坪2號(hào)；云煙87最小，為1.200。相對(duì)MDA含量越小，則干旱脅迫對(duì)種子的影響越小，該種子的抗旱性比較好。

2.3.2干旱脅迫下不同煙草幼苗CAT的變化

由表8可知，煙苗在干旱脅迫下的CAT活性較正常供水條件下有不同程度增加。正常供水條件下，黔西1號(hào)的CAT活性與另外3個(gè)品種差異顯著；干旱脅迫下韭菜坪2號(hào)CAT活性最大，畢納1號(hào)CAT活性最小，二者差異顯著。韭菜坪2號(hào)的相對(duì)CAT活性最大，為2.267；其次是畢納1號(hào)，為2.054；云煙87次之，為1.969；黔西1號(hào)相對(duì)CAT活性最小。相對(duì)CAT活性越大，則干旱脅迫對(duì)種子的影響越小，該種子的抗旱性越好。

2.3.3干旱脅迫下不同煙草幼苗POD的變化

由表9可知，煙草幼苗在干旱脅迫下POD活性較之正常供水條件下有不同程度的增加。正常供水條件下，黔西1號(hào)的POD活性最大，與另外3個(gè)品種差異顯著；干旱脅迫下韭菜坪2號(hào)與畢納1號(hào)POD活性居中，2品種差異不顯著，與另外2品種差異顯著。云煙87的POD相對(duì)活性最大，為1.652；其次是韭菜坪2號(hào)，為1.570；畢納1號(hào)次之，為1.511；黔西1號(hào)POD相對(duì)活性最小，為1.319。POD相對(duì)活性越大，則干旱脅迫對(duì)種子的影響越小，該種子的抗旱性比較好。

2.3.4干旱脅迫下不同煙草幼苗SOD的變化

由表10可知，煙草幼苗在干旱脅迫下的SOD活性較之正常供水條件下有不同程度的增加。正常供水條件下，黔西1號(hào)的SOD活性最大，韭菜坪2號(hào)的SOD活性最小，各個(gè)品種間差異均顯著；干旱脅迫下韭菜坪2號(hào)與黔西號(hào)SOD活性居中，2品種差異不顯著，與另外2品種差異顯著。云煙87的SOD相對(duì)活性最大，為2.300；其次是韭菜坪2號(hào)，為2.211；黔西1號(hào)次之，為1.944；畢納1號(hào)SOD相對(duì)活性最小，為1.658。SOD相對(duì)活性越大，則干旱脅迫對(duì)種子的影響越小，該種子的抗旱性比較好。

2.4不同品種煙草的抗旱性綜合評(píng)價(jià)

隸屬函數(shù)法是植物抗旱性評(píng)價(jià)中較為常用的一種綜合評(píng)價(jià)方法，可在多個(gè)指標(biāo)測(cè)定的基礎(chǔ)上對(duì)植物抗旱性進(jìn)行較為綜合、全面的評(píng)價(jià)，避免了使用單一評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)的不準(zhǔn)確性，評(píng)價(jià)的結(jié)果較為科學(xué)、可靠。4個(gè)烤煙品種的抗旱性綜合評(píng)價(jià)如表11所示，各品種抗旱性綜合評(píng)價(jià)的隸屬函數(shù)值排序?yàn)樵茻?7>畢納1號(hào)>黔西1號(hào)>韭菜坪2號(hào)。由此可知，云煙87抗旱性最強(qiáng)，畢納1號(hào)次之，韭菜坪2號(hào)抗旱性最弱。

3.結(jié)論與討論

煙草的抗旱性是一個(gè)受多因素影響的、復(fù)雜的數(shù)量性狀，且不同煙草品種的抗旱性機(jī)制也不盡相同，使得不同品種對(duì)某一具體指標(biāo)的抗旱性反應(yīng)也不一定相同，因此在評(píng)價(jià)煙草的抗性指標(biāo)時(shí)應(yīng)綜合不同的指標(biāo)，而不能孤立地把某一個(gè)指標(biāo)作為抗旱性的唯一指標(biāo)來(lái)鑒定。在作物抗逆性鑒定中，可使用逆境脅迫下與正常生長(zhǎng)條件下測(cè)定值的比值（相對(duì)值）作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用相對(duì)比值進(jìn)行分析，能減少不同品種各自的遺傳背景差異，使結(jié)果更具代表性，本試驗(yàn)也得出類似結(jié)論。本試驗(yàn)根據(jù)各個(gè)指標(biāo)的變化趨勢(shì)綜合考慮，4個(gè)烤煙品種的抗旱性強(qiáng)弱依次為云煙87>畢納1號(hào)>黔西1號(hào)>韭菜坪2號(hào)。本試驗(yàn)僅對(duì)煙草品種的發(fā)芽期和苗期進(jìn)行了抗旱性鑒定，因此試驗(yàn)的結(jié)果只代表這2個(gè)時(shí)期的抗旱性。發(fā)芽期和苗期抗旱性強(qiáng)的品種在干旱條件下發(fā)芽成苗好，幼苗生長(zhǎng)較快，干物質(zhì)積累多，為后期的生長(zhǎng)奠定了較好的基礎(chǔ)。