干旱脅迫對(duì)不同抗旱性小麥種子萌發(fā)及幼苗根芽生物量分配的影響

施成曉，陳 婷，王昌江，秦曉梁，廖允成

(西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，陜西楊陵 712100)

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干旱脅迫對(duì)不同抗旱性小麥種子萌發(fā)及幼苗根芽生物量分配的影響

施成曉，陳 婷，王昌江，秦曉梁，廖允成

(西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，陜西楊陵 712100)

摘要：為探討冬小麥種子萌發(fā)期抗旱性與幼苗生物量分配的關(guān)系，以小麥抗旱型品種長(zhǎng)旱58和干旱敏感型品種漯麥18為材料，采用聚乙二醇(PEG-6000)模擬干旱脅迫的方法，測(cè)定和分析了干旱脅迫后小麥種子發(fā)芽率、幼苗根冠比、葉綠素含量等16個(gè)指標(biāo)的變化。結(jié)果表明，干旱脅迫后，長(zhǎng)旱58種子發(fā)芽率無(wú)明顯變化，漯麥18種子發(fā)芽率顯著下降。干旱脅迫下長(zhǎng)旱58種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量顯著大于漯麥18，平均發(fā)芽時(shí)間顯著小于漯麥18，長(zhǎng)旱58幼苗根、芽的長(zhǎng)度和干重及總干重均顯著高于漯麥18。干旱脅迫顯著增加漯麥18幼苗根冠比，對(duì)長(zhǎng)旱58萌發(fā)第五和第七天的幼苗根冠比無(wú)顯著影響。干旱脅迫顯著降低漯麥18幼苗葉綠素含量，對(duì)長(zhǎng)旱58無(wú)顯著影響。由于小麥萌發(fā)期幼苗干物質(zhì)累積取決于種子中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和呼吸消耗，因此推測(cè)種子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的快速轉(zhuǎn)移和低呼吸消耗有助于提高小麥萌發(fā)期的抗旱能力，促進(jìn)干旱脅迫下種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：小麥；干旱脅迫；種子萌發(fā)；生物量分配；根冠比；干物質(zhì)轉(zhuǎn)移

小麥作為我國(guó)第三大糧食作物，其產(chǎn)量的高低和穩(wěn)定性直接影響糧食安全，決定著國(guó)計(jì)民生[1]。隨著全球性氣候變化和生態(tài)破壞的加劇，水資源短缺已成為阻礙農(nóng)作物正常生長(zhǎng)發(fā)育的主要因素之一。種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)是小麥生育期中最易受到逆境脅迫影響的兩個(gè)生長(zhǎng)階段[2]。逆境條件下小麥種子發(fā)芽率高低、幼苗生長(zhǎng)狀況好壞會(huì)影響中后期植株生長(zhǎng)發(fā)育[3]及群體建成和質(zhì)量[4-5]。在土壤墑情不足條件下，小麥種子萌發(fā)及出苗會(huì)受到嚴(yán)重抑制，導(dǎo)致田間出現(xiàn)缺苗斷壟，直接影響基本苗數(shù)，造成群體數(shù)量下降，不利于小麥高產(chǎn)。

小麥根系性狀與植株抗旱性存在密切關(guān)系，干旱脅迫下小麥根系發(fā)育遲緩，次生根數(shù)量減少[6]。干旱逆境下小麥抗旱品種根系發(fā)達(dá)，根生物量和長(zhǎng)度大，根冠比高[7]。干旱脅迫會(huì)影響小麥種子發(fā)芽率和發(fā)芽速率，其中對(duì)發(fā)芽速率的影響更突出[8]。在種子萌發(fā)到幼苗自身合成糖類(lèi)物質(zhì)之前，幼苗正常生長(zhǎng)主要依賴(lài)于種子貯藏的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)，同時(shí)萌發(fā)的種子和幼苗通過(guò)呼吸作用會(huì)消耗部分能量，導(dǎo)致幼苗生物量低于種子干物質(zhì)量，因此種子干物質(zhì)的轉(zhuǎn)移量和轉(zhuǎn)移效率會(huì)影響幼苗根和芽的生長(zhǎng)狀況[9-10]。然而，關(guān)于干旱脅迫對(duì)小麥種子萌發(fā)影響的報(bào)道大多集中于不同品種萌發(fā)特性或幼苗生長(zhǎng)[4-10]，很少涉及干旱脅迫下小麥幼苗根芽生物量分配特點(diǎn)。在我國(guó)西北地區(qū)，干旱頻繁發(fā)生，小麥播種期常會(huì)出現(xiàn)土壤水分不足，導(dǎo)致小麥播種后苗少、苗弱[11]。本實(shí)驗(yàn)在已有研究[1-11,12-23]的基礎(chǔ)上，選取抗旱品種長(zhǎng)旱58和干旱敏感型品種漯麥18為材料，分析了干旱脅迫下小麥種子萌發(fā)特性、幼苗生物學(xué)特征和種子干物質(zhì)轉(zhuǎn)移狀況，以進(jìn)一步探討冬小麥種子萌發(fā)期抗旱性與幼苗生物量分配的關(guān)系，以期為抗旱育種提供一定的理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

供試材料為抗旱型品種長(zhǎng)旱58(國(guó)審麥2004015)和干旱敏感型品種漯麥18(國(guó)審麥2012011)。

1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1發(fā)芽實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)采用培養(yǎng)皿濾紙上發(fā)芽的方法，培養(yǎng)皿直徑為9 cm，設(shè)置15%-PEG6000溶液模擬干旱脅迫和蒸餾水(對(duì)照)2個(gè)處理。每個(gè)品種挑選籽粒均勻飽滿(mǎn)的種子，用10%次氯酸鈉消毒10 min后，蒸餾水清洗3遍，并用潔凈的濾紙將水分吸干后，在鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中擺放50粒種子，每個(gè)品種各處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，每天每個(gè)培養(yǎng)皿中用注射器注入5 mL PEG溶液或蒸餾水，置于光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行萌發(fā)，溫度設(shè)置為25 ℃，晝夜長(zhǎng)設(shè)置為16 h/8 h。每24 h記錄一次發(fā)芽情況(當(dāng)芽長(zhǎng)達(dá)到種子長(zhǎng)度一半時(shí)視為發(fā)芽)，第3天計(jì)算發(fā)芽勢(shì)，第7天分別計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)及平均發(fā)芽時(shí)間：

發(fā)芽勢(shì)= (第3天時(shí)發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)) × 100%；

發(fā)芽率= (第7天時(shí)全部正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)) × 100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt，∑Gt為t天內(nèi)種子萌發(fā)總數(shù)，Dt為相對(duì)應(yīng)的種子發(fā)芽天數(shù)；

活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×L，L為種子根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)之和；

平均萌發(fā)時(shí)間=∑(Gi×i)/∑Gi，i代表從萌發(fā)試驗(yàn)開(kāi)始后的萌發(fā)天數(shù)，Gi代表第i天的萌發(fā)個(gè)數(shù)。

1.2.2幼苗生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)采用的培養(yǎng)皿直徑為16 cm，設(shè)置的處理同發(fā)芽實(shí)驗(yàn)。每個(gè)小麥品種挑選籽粒均勻飽滿(mǎn)的種子后，每個(gè)品種取3份200粒種子置于80 ℃烘箱中24 h，稱(chēng)量種子干重；其余種子用10%次氯酸鈉消毒10 min后，蒸餾水清洗3遍，用潔凈的濾紙將水分吸干，在鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中擺放100粒種子，每個(gè)品種每個(gè)處理設(shè)置10個(gè)重復(fù)，每天每個(gè)培養(yǎng)皿中用注射器注入10 mL PEG溶液或蒸餾水。置于光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行萌發(fā)，溫度設(shè)置為25 ℃，晝夜長(zhǎng)設(shè)置為16 h/8 h。萌發(fā)3 d、5 d和7 d時(shí)，每個(gè)品種每個(gè)處理取10株幼苗，用剪刀剪下根、芽，測(cè)量根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)后，置于80℃烘箱內(nèi)烘干至恒重，稱(chēng)量芽、根和種子干重。根據(jù)馬守才[24]和Soltani[25]的方法計(jì)算根冠比、干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量、干物質(zhì)轉(zhuǎn)移率、干物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率和呼吸消耗干物質(zhì)量。

根冠比= 根干重/芽干重；

干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量= 發(fā)芽前種子干重-發(fā)芽后種子殘留物干重；

干物質(zhì)轉(zhuǎn)移率= (種子貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量/發(fā)芽前種子干重) × 100%；

干物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率= (幼苗干重/種子貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量) × 100%；

呼吸消耗量= 干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量-幼苗干重。

1.3葉綠素含量和可溶性總糖含量的測(cè)定

采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性總糖含量，采用80%丙酮比色法測(cè)定葉綠素含量[26]。

1.4數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2010對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理， 用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析，以Sigmaplot 12.5作圖。

2結(jié)果與分析

2.115%-PEG脅迫下不同抗旱性小麥品種的萌發(fā)特性

在對(duì)照條件下，兩個(gè)小麥品種種子發(fā)芽率沒(méi)有顯著差異；干旱脅迫對(duì)長(zhǎng)旱58種子發(fā)芽率無(wú)明顯影響，但顯著降低了漯麥18種子發(fā)芽率(圖1)。在對(duì)照和干旱脅迫條件下，長(zhǎng)旱58的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均顯著大于漯麥18，平均發(fā)芽時(shí)間顯著小于漯麥18。干旱脅迫顯著降低了兩個(gè)品種種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，同時(shí)顯著延長(zhǎng)發(fā)芽時(shí)間(表1)。

圖柱上不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。圖3和圖4同

The different letters mean significant difference among the different treatments at 0.05 level. The same as in Fig.3 and Fig.4

圖1　對(duì)照和干旱脅迫下小麥的種子發(fā)芽率

表中小寫(xiě)字母表示相同處理下不同品種間差異顯著(P<0.05)，大寫(xiě)字母表示同一品種不同處理間差異顯著(P<0.05)。下表同

The lower-case letters mean significant difference between different varieties under a same treatment (P<0.05);the capital letters mean significant difference between different treatments for a same variety (P<0.05).The same as in other tables

2.2干旱脅迫下不同抗旱性小麥品種幼苗生長(zhǎng)狀況的比較

干旱脅迫下兩個(gè)小麥品種幼苗根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、根干重和芽干重在整個(gè)萌發(fā)過(guò)程中均顯著小于對(duì)照；除萌發(fā)3 d時(shí)品種間芽干重沒(méi)有差異外，長(zhǎng)旱58幼苗根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、根干重和芽干重均顯著大于漯麥18。此外，干旱脅迫對(duì)芽長(zhǎng)、芽生物量的抑制作用大于根系(表2)。以上結(jié)果表明，長(zhǎng)旱58幼苗生長(zhǎng)比漯麥18易于適應(yīng)干旱環(huán)境。

無(wú)論在對(duì)照還是在干旱脅迫條件下，隨著萌發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)，兩個(gè)小麥品種幼苗根冠比均呈減小趨勢(shì)。與對(duì)照相比，干旱脅迫使根冠比增大，其中長(zhǎng)旱58在萌發(fā)3 d時(shí)根冠比增加顯著，而漯麥18整個(gè)萌發(fā)過(guò)程根冠比增加均達(dá)到顯著水平(圖2)。以上結(jié)果表明，小麥種子萌發(fā)時(shí)分配到芽的生物量多于分配到根的生物量；干旱脅迫下，長(zhǎng)旱58幼苗生物量的分配比漯麥18更合理，因此更有利于根系與莖葉協(xié)調(diào)生長(zhǎng)，以適應(yīng)干旱脅迫。

表2　對(duì)照和干旱脅迫下小麥幼苗的根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、根干重和芽干重

*表示不同處理間差異顯著(P<0.05)

* means significant difference between two treatments at 0.05 level

圖2對(duì)照和干旱脅迫下小麥幼苗的根冠比

Fig.2Ratio of root to shoot of wheat under the treatments of CK and 15% PEG

2.3干旱脅迫下不同抗旱性小麥品種種子干物質(zhì)轉(zhuǎn)移的差異

干旱脅迫導(dǎo)致兩個(gè)小麥品種幼苗生物量均顯著降低，其中漯麥18的降幅顯著大于長(zhǎng)旱58(表3)。在對(duì)照條件下，兩個(gè)小麥品種種子干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量差異在萌發(fā)3 d和5 d時(shí)達(dá)到顯著水平；干旱脅迫顯著減少種子干物質(zhì)的轉(zhuǎn)移量，其中長(zhǎng)旱58減少量顯著低于漯麥18。在對(duì)照條件下， 萌發(fā)5 d時(shí)長(zhǎng)旱58種子干物質(zhì)轉(zhuǎn)移率顯著大于漯麥18，但在萌發(fā)7 d時(shí)顯著低于漯麥18；干旱脅迫使兩個(gè)品種種子干物質(zhì)轉(zhuǎn)移率顯著減小，其中萌發(fā)3 d和5 d時(shí)長(zhǎng)旱58的減少量顯著低于漯麥18。干旱脅迫顯著降低了長(zhǎng)旱58在萌發(fā)3 d時(shí)種子干物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率，對(duì)漯麥18種子干物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率沒(méi)有顯著影響。在對(duì)照條件下，長(zhǎng)旱58呼吸消耗的干物質(zhì)量在萌發(fā)5 d時(shí)顯著大于漯麥18；干旱脅迫在萌發(fā)5 d和7 d時(shí)均能顯著減少呼吸消耗的干物質(zhì)。以上結(jié)果表明，干旱脅迫下冬小麥種苗轉(zhuǎn)化過(guò)程中幼苗生物量降低的主要原因是種子干物質(zhì)轉(zhuǎn)移率降低，同時(shí)降低了干物質(zhì)的轉(zhuǎn)化效率。長(zhǎng)旱58在干旱脅迫下幼苗干物質(zhì)積累和種子干物質(zhì)轉(zhuǎn)化均顯著大于漯麥18，因而更有利于幼苗生長(zhǎng)發(fā)育和適應(yīng)干旱環(huán)境。

2.4干旱脅迫對(duì)小麥種子萌發(fā)期間葉綠素和可溶性糖含量的影響

2.4.1對(duì)葉綠素含量的影響

無(wú)論在對(duì)照還是干旱脅迫條件下，兩個(gè)小麥品種幼苗葉綠素含量均隨時(shí)間逐漸增加。在干旱脅迫條件下，漯麥18幼苗葉綠素含量在整個(gè)萌發(fā)生長(zhǎng)過(guò)程中均顯著低于對(duì)照，而長(zhǎng)旱58幼苗葉綠素含量與對(duì)照無(wú)顯著差異(圖3)。說(shuō)明干旱條件下抗旱品種長(zhǎng)旱58可以維持較高的葉綠素含量，避免光合作用受到明顯抑制，從而減輕干旱對(duì)幼苗物質(zhì)生產(chǎn)的影響。

表3　對(duì)照和干旱脅迫下小麥種子貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的比較

SW:幼苗干重；DA：干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量；DR：干物質(zhì)轉(zhuǎn)移率；DE：干物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率；BD：呼吸消耗干物質(zhì)量

SW:Dry weight of seedling;DA:Transferred amount of dry matter;DR:Transferred rate of dry matter;DE:Transferred efficiency of dry matter;BD:Breathing consumption of dry matter

圖3　對(duì)照和干旱脅迫下小麥幼苗的葉綠素含量

2.4.2對(duì)可溶性糖含量的影響

無(wú)論對(duì)照還是干旱脅迫條件下，兩個(gè)小麥品種幼苗可溶性糖含量隨萌發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸減少，萌發(fā)3 d時(shí)干旱脅迫下芽可溶性糖含量顯著高于對(duì)照，萌發(fā)5 d和7 d時(shí)干旱脅迫降低了芽可溶性糖含量，其中漯麥18減少的幅度(31.2%和47.8%)大于長(zhǎng)旱58(4.5%和9.3%)。在對(duì)照和干旱脅迫條件下，兩個(gè)小麥品種幼苗根系可溶性糖含量均隨萌發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)呈先升后降的趨勢(shì)，干旱脅迫降低了小麥幼苗根系可溶性糖含量(圖4)，其中在萌發(fā)5和7 d時(shí)，漯麥18的降幅(62.5%和60.5%)顯著大于長(zhǎng)旱58(14.7%和14.4%)。以上結(jié)果說(shuō)明，干旱脅迫對(duì)長(zhǎng)旱58幼苗可溶性糖含量的影響小于漯麥18。

圖4　對(duì)照和干旱脅迫下小麥幼苗的可溶性糖含量

3討 論

種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)是小麥生長(zhǎng)發(fā)育的開(kāi)始，其發(fā)芽率高低、幼苗生長(zhǎng)狀況好壞、萌發(fā)生理過(guò)程等均會(huì)決定后續(xù)的生育狀況[3]，同時(shí)影響小麥群體的建成[4-5]。作物群體密度對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要影響，播量和發(fā)芽率共同決定密度，研究不同抗旱性品種的發(fā)芽率對(duì)旱區(qū)作物的適宜播量確定至關(guān)重要。小麥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽時(shí)間、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)等萌發(fā)指標(biāo)可以反映小麥種子萌發(fā)期抗旱性的強(qiáng)弱[12]，因此可以通過(guò)比較不同品種在干旱脅迫和對(duì)照間的萌發(fā)指標(biāo)來(lái)明晰不同品種的抗旱性差異。本研究結(jié)果表明，15%-PEG脅迫顯著降低漯麥18種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，同時(shí)顯著抑制發(fā)芽速度，該結(jié)果與于軍等[13]對(duì)矮沙冬青種子萌發(fā)、原小燕等[14]對(duì)不同抗旱性油菜種子萌發(fā)和王宏征等[15]對(duì)不同倍性小麥種子萌發(fā)對(duì)干旱脅迫響應(yīng)的研究結(jié)果一致。

小麥幼苗生長(zhǎng)過(guò)程中地上部和地下部生物量分配比例是受自身遺傳因素和生長(zhǎng)環(huán)境因素耦合作用而表現(xiàn)出的綜合結(jié)果[17]。當(dāng)植株地上部和地下部生長(zhǎng)均勻、根冠比協(xié)調(diào)時(shí)，對(duì)資源的利用效率將達(dá)到最大化[18]。本研究表明，干旱脅迫顯著降低小麥幼苗根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、根生物量和芽生物量，干旱敏感型小麥品種漯麥18受到的影響顯著大于抗旱型品種長(zhǎng)旱58。此外，干旱脅迫顯著增加了漯麥18幼苗根冠比，表明干旱脅迫對(duì)漯麥18幼苗地上部生長(zhǎng)的抑制比根系強(qiáng)，導(dǎo)致幼苗生物量?jī)?yōu)先分配到根系，芽獲得生物量顯著降低，使幼苗生長(zhǎng)受到顯著抑制；而長(zhǎng)旱58幼苗根冠比只在萌發(fā)第三天顯著增加，第五天和第七天與對(duì)照無(wú)顯著區(qū)別，使長(zhǎng)旱58幼苗在干旱脅迫下維持較高的地上部生物量和較佳的地上部和地下部生長(zhǎng)協(xié)調(diào)性。

Bewley等[9]和Voigt等[10]指出小麥種苗轉(zhuǎn)化過(guò)程所需的能量與營(yíng)養(yǎng)是由種子中貯藏的有機(jī)物質(zhì)提供，但因呼吸作用的存在，幼苗生物量的積累總是少于種子干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量，因此種子干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量和轉(zhuǎn)移效率在一定程度上可能決定了幼苗生長(zhǎng)狀況。本研究結(jié)果表明，在15%-PEG脅迫下，小麥幼苗干物質(zhì)積累量、種子干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量、轉(zhuǎn)移率和轉(zhuǎn)化效率顯著降低，其中干旱敏感型品種漯麥18受到的影響顯著大于抗旱型品種長(zhǎng)旱58。說(shuō)明在種苗轉(zhuǎn)化期間，干旱脅迫抑制幼苗物質(zhì)積累的可能原因是抑制了種子干物質(zhì)轉(zhuǎn)移率和轉(zhuǎn)化效率，因此在抗旱育種過(guò)程中提高種子干物質(zhì)轉(zhuǎn)移率將有利于種子在干旱環(huán)境中萌發(fā)建苗。本研究結(jié)果還顯示，干旱脅迫下，抗旱型品種萌發(fā)過(guò)程中呼吸消耗的干物質(zhì)量和幼苗生物量大于敏感型品種，這表明在干旱環(huán)境中種子萌發(fā)呼吸消耗干物質(zhì)量的多少可能影響著該品種幼苗生物量的積累量，因此可以作為鑒定抗旱性的指標(biāo)，但仍需進(jìn)一步研究。

干旱脅迫會(huì)降低植物葉片葉綠素含量，葉片失水會(huì)影響葉綠素合成，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致已合成的葉綠素快速分解，造成葉片變黃。近年來(lái)，葉綠素?zé)晒馀c植物抗逆性之間的關(guān)系成為了逆境研究的熱點(diǎn)之一[19]。張永強(qiáng)等[20]研究指出，中度以上的干旱脅迫會(huì)明顯抑制植物光合作用，導(dǎo)致光合作用受抑制的主要原因是干旱脅迫阻礙了葉綠體的功能；楊曉青等[21]發(fā)現(xiàn)干旱條件下冬小麥抗旱性與葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化有顯著關(guān)系。本研究表明，在15%-PEG脅迫下，干旱敏感型品種漯麥18葉綠素含量顯著降低，而抗旱型品種長(zhǎng)旱58葉綠素含量不受影響，這與楊曉青等[21]的研究結(jié)果一致，說(shuō)明干旱條件下抗旱型品種可以維持較高的葉綠素含量，可以避免光合作用受到明顯抑制，從而減輕干旱危害?？扇苄蕴呛康淖兓梢泽w現(xiàn)植物對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)性反應(yīng)。孫 萍等[22]發(fā)現(xiàn)可溶性糖的積累可以通過(guò)滲透調(diào)節(jié)來(lái)減輕干旱脅迫對(duì)長(zhǎng)春花的傷害；王 川等[23]指出在干旱脅迫下，抗旱小麥植株中可溶性糖積累量比非抗旱品種小麥多。本研究結(jié)果顯示，長(zhǎng)旱58在干旱脅迫下根和芽的可溶性糖含量與對(duì)照沒(méi)有顯著區(qū)別，在萌發(fā)的第五天和第七天漯麥18在干旱脅迫下根和芽可溶性糖含量顯著低于對(duì)照，這與前人研究結(jié)果一致，說(shuō)明可溶性糖含量是可以作為衡量植物抗旱性強(qiáng)弱的指標(biāo)。

本研究中，干旱脅迫影響小麥種子萌發(fā)的主要原因在于前期種子貯藏物質(zhì)的轉(zhuǎn)移受到抑制，后期幼苗葉綠素合成和可溶性糖含量的積累受到抑制。不同抗旱性小麥植株可溶性糖含量與葉綠素含量不同，在干旱條件下，葉綠素含量影響著植株光合作用，從而影響著可溶性糖含量的變化及分配，但其相互調(diào)節(jié)的作用機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。此外，與漯麥18相比，干旱脅迫下長(zhǎng)旱58抗旱優(yōu)勢(shì)具體體現(xiàn)在萌發(fā)期間具有較高的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)，生長(zhǎng)過(guò)程中有較長(zhǎng)的根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)、較高根芽生物量、較大的根冠比和較穩(wěn)定的葉綠素、可溶性糖含量。漯麥18和長(zhǎng)旱58可以作為理想的模式品種用于小麥抗旱育種研究，但由于小麥抗旱性與整個(gè)生育期生理、形態(tài)、分子等多項(xiàng)指標(biāo)有關(guān)，故仍需進(jìn)行更多的深入研究。

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Effect of Drought Stress on Seed Germination and Biomass Allocation of Root and Shoot of Different Drought Resistant Wheat Cultivars

SHI Chengxiao,CHEN Ting,WANG Changjiang,QIN Xiaoliang,LIAO Yuncheng

(College of Agronomy,Northwest A&F University,Yangling,Shaanxi 712100,China)

Abstract:In order to explore the effects of drought stress on seed germination and seedling growth of different drought resistant wheat cultivars,an experiment was conducted to determine and analyze 16 indices,including germination rate,root and shoot dry weight,ratio of root to shoot,etc. with drought-tolerant variety Changhan 58 and drought-sensitive variety Luomai 18 under the treatments of 15% PEG-6000 and control. The results showed that drought stress had no effect on seed germination rate of Changhan 58,but seed germination rate of Luomai 18 was significantly decreased under drought stress. The seed germination vigor,germination index,vitality index and translocation of seed reserves of Changhan 58 were significantly greater than those of Luomai 18,but the average germination time was significantly lower than that of Luomai 18;root length,shoot length,root dry weight,shoot dry weight and accumulation of seedling dry matter of Changhan 58 were significantly higher than those of Luomai 18 under drought stress. In addition,the root-shoot ratio of Luomai 18 was increased significantly under drought stress,but there was no significant effect on seedling root-shoot ratio of Changhan 58 on the 5th and 7th day. The leaf chlorophy content of Luomai18 was significantly decreased under drought stress,however,there was no significant difference between 15% PEG-6000 and control for Changhan 58. From these results,it can be concluded that Luomai 18 and Changhan 58 can be selected as ideal model cultivars for research on drought resistance in future.

Key words:Wheat;Drought stress;Seed germination;Biomass allocation;Root shoot ratio;Translocation of seed reserves

中圖分類(lèi)號(hào)：S512.1；S311

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-1041(2016)04-0483-08

通訊作者：廖允成(E-mail:yunchengliao@163.com);秦曉梁(E-mail:xiaoliangqin2006@163.com)

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2015BAD22B03-05);陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程計(jì)劃項(xiàng)目(2015KTZDNY01-02)

收稿日期：2015-11-16修回日期：2015-12-29

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-04-01

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20160401.1533.028.html

第一作者E-mail：shichengxiao0509@163.com