干旱脅迫對(duì)不同小麥品種苗期抗旱生理指標(biāo)的影響

尹啟琳,郭丁預(yù),姜倩倩,張立培,陳 磊,趙 婧,宋建成,趙吉強(qiáng)

(1.煙臺(tái)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,山東 煙臺(tái) 264005;2. 煙臺(tái)吉恩生物科技有限公司,山東 煙臺(tái) 264006)

小麥(Triticumaestivum)是包括我國(guó)在內(nèi)許多國(guó)家的主要糧食來(lái)源之一．據(jù)統(tǒng)計(jì),在世界范圍內(nèi)由于干旱造成的小麥減產(chǎn)量,已超過(guò)其他環(huán)境災(zāi)害所導(dǎo)致的產(chǎn)量損失總和[1]．小麥抗旱性是一個(gè)由多個(gè)因素共同作用的復(fù)雜生物學(xué)性狀[2-4]．苗期干旱會(huì)導(dǎo)致小麥冬前生長(zhǎng)受到抑制、分蘗不足、難以形成壯苗,這將造成幼穗分化不足,進(jìn)而導(dǎo)致小麥株群數(shù)量不足,難以為后期高產(chǎn)奠定良好基礎(chǔ)[5-6]．已有的小麥抗旱性研究表明,在干旱脅迫下,小麥萌發(fā)期胚芽鞘的脯氨酸含量升高[7],超氧化物歧化酶活性先降后升,丙二醛及過(guò)氧化氫酶含量升高[8-9],進(jìn)而影響小麥生長(zhǎng)發(fā)育、開(kāi)花授粉、光合作用等過(guò)程．這些研究為小麥苗期抗旱性研究及育種提供了重要根據(jù)．然而,目前對(duì)冬小麥苗期抗旱性與生育及生理指標(biāo)的綜合研究相對(duì)較少．本研究擬采用聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)模擬干旱脅迫,測(cè)定和分析6個(gè)主栽小麥品種在干旱及正常條件下幼苗干鮮重、葉片相對(duì)含水量、水勢(shì)、葉綠素含量、電導(dǎo)率、可溶性蛋白含量和葉綠素?zé)晒馓匦缘壬碇笜?biāo)的變化,進(jìn)而確定不同品種小麥的抗旱性差異,這種小麥抗旱優(yōu)種篩選的綜合性評(píng)價(jià)方法,為小麥育種及栽培工作提供數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)．

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)于2018年11月至2019年10月在煙臺(tái)大學(xué)進(jìn)行．供試小麥品種為洛旱6號(hào)、洛旱2號(hào)、煙農(nóng)1212、煙農(nóng)19、連9916、石麥18．

1.1.1 種子預(yù)處理 選擇大小一致、籽粒飽滿的小麥種子．用75%乙醇消毒5 min,無(wú)菌水沖洗一次,2.5%次氯酸鈉浸泡30 min,無(wú)菌水沖洗6～8次．后將洗凈的種子均勻平鋪在培養(yǎng)皿中,培養(yǎng)皿底部用無(wú)菌濾紙和無(wú)菌脫脂棉鋪墊保持水分,水中浸泡吸脹8～10 h后,于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)．

1.1.2 種子萌發(fā) 將預(yù)處理的種子均勻排列在鋪有3層無(wú)菌潤(rùn)濕濾紙的直徑10 cm培養(yǎng)皿中,置于光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)(25 ℃,2 000 μmol/(m2·s),光照14 h/黑暗10 h),種子萌發(fā)期間保持濾紙濕潤(rùn)．

1.1.3 幼苗培養(yǎng) 培養(yǎng)3 d 后,挑選生長(zhǎng)基本一致的幼苗移栽至裝有滅菌基質(zhì)土壤育苗盆中,底盤(pán)加入等量的1/2 Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液．待幼苗長(zhǎng)至兩葉一心期,用含有35% PEG-6000的1/2 Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液處理,以無(wú)PEG脅迫為對(duì)照．每個(gè)處理設(shè)置3 個(gè)重復(fù),處理7 d后隨機(jī)取樣進(jìn)行各項(xiàng)生理指標(biāo)的測(cè)定．

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 幼苗葉片干鮮重和含水量測(cè)定 葉片相對(duì)含水量的測(cè)定參照高俊鳳[10]的方法．隨機(jī)選取3株幼苗剪取葉片,去離子水沖洗干凈后用吸水紙吸干葉片表面水分,迅速稱量鮮質(zhì)量．然后將葉片置于去離子水中飽和24 h,用吸水紙吸干表面水分,稱飽和重．將稱過(guò)飽和重的葉片裝入紙袋中,放入100 ℃烘箱內(nèi)殺青20 min,80 ℃烘干至恒重,即連續(xù)2次烘干后的重量差值不超過(guò)0.3 mg時(shí),稱量干質(zhì)量,計(jì)算葉片相對(duì)含水量．

葉片相對(duì)含水量=[(鮮質(zhì)量-干質(zhì)量)/(飽和重-干質(zhì)量)]×100%.

1.2.2 葉片水勢(shì)的測(cè)定 利用WP4C Dew Point Potentia Meter (Decagon公司) 測(cè)定葉片水勢(shì)．操作方法參照使用說(shuō)明書(shū)．在室溫下,采用WP4C的精確測(cè)定模式進(jìn)行小麥葉片水勢(shì)測(cè)定,樣品測(cè)定前使用0.5 mol/kg KCl溶液對(duì)儀器進(jìn)行校正,調(diào)整其水勢(shì)大小至-2.190 MPa,再一次測(cè)定KCl溶液水勢(shì),當(dāng)其水勢(shì)讀數(shù)為-2.190±0.05 MPa時(shí),即為校準(zhǔn)完成,測(cè)定時(shí)間為9:00—14:00．測(cè)定小麥葉片水勢(shì)時(shí),在隨機(jī)取樣的原則下選用生長(zhǎng)狀況一致且受光方向相同的第一片完全展開(kāi)葉,取其中間段進(jìn)行測(cè)定,測(cè)量時(shí)將小麥葉片排列整齊至完全覆蓋樣品室,以減小誤差．

1.2.3 葉綠素含量測(cè)定 (1)浸提液的配制:V丙酮∶V無(wú)水乙醇∶V蒸餾水=4.5∶4.5∶1．(2)葉綠素的浸提:在具塞試管中加入100 mL浸提液,稱取剪碎的小麥葉片約0.1 g,將葉片轉(zhuǎn)移到浸提液試管,置于黑暗條件下浸提,至葉片組織完全變白,即為浸提完全,得到葉綠素溶液．(3)葉綠素含量測(cè)定:取3 mL葉綠素溶液加入到比色皿中,以浸提液做空白對(duì)照,用紫外分光光度計(jì)分別測(cè)定645 nm和663 nm下的吸光度．計(jì)算葉綠素a、葉綠素b以及總?cè)~綠素含量．

Chl a=(12.7A663-2.59A645)×V/m,

Chl b=(22.9A645-4.67A663)×V/m,

Chl=Chl a+Chl b．

其中,V為葉綠素溶液體積(mL),m為小麥葉片質(zhì)量(g)．

1.2.4 細(xì)胞膜透性電導(dǎo)率測(cè)定 利用雷磁DDSJ-308A電導(dǎo)率儀(上海精密科學(xué)儀器)進(jìn)行細(xì)胞膜透性電導(dǎo)率測(cè)定．將小麥葉片用去離子水沖洗,濾紙吸干表面水分后剪成0.5 cm小段,每0.2 g裝入一支試管中,加入50 mL去離子水,室溫靜置20 min,真空入滲20 min,室溫靜置2 h,測(cè)初始電導(dǎo)率,沸水浴5 min后再次測(cè)量．利用2次測(cè)量所得數(shù)值計(jì)算相對(duì)電導(dǎo)率,用以表示質(zhì)膜相對(duì)透性．

相對(duì)電導(dǎo)率=初始電導(dǎo)率值/沸水浴后電導(dǎo)率值×100%.

1.2.5 可溶性蛋白含量測(cè)定 (1)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制:使用100 μg/mL牛血清蛋白配制0～100 μg/mL蛋白標(biāo)準(zhǔn)液,加入蒸餾水與考馬斯亮藍(lán)G-250溶液,測(cè)定595 nm下的吸光度,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線．

(2)蛋白質(zhì)樣液的制備:分別稱取小麥葉片0.6 g,放入預(yù)冷研缽中,加入4 mL預(yù)冷提取液(50 mmol/L PBS,含1% PVP,5 mmol/L EDTA,pH 7.8),研磨成勻漿轉(zhuǎn)移至15 mL離心管中,用1 mL提取液洗滌研缽2次,一并轉(zhuǎn)移到離心管中．在4 ℃下,12 000 r/min離心15 min,取上清液,并放置在冰上備用．

(3)樣品測(cè)定:取6 支試管,分別加入蛋白質(zhì)樣液0.1 mL,蒸餾水0.9 mL,混勻后加入4 mL考馬斯亮藍(lán)G-250,混勻并室溫放置2 min,然后測(cè)定A595,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算可溶性蛋白含量(mg/g):

可溶性蛋白含量(mg/g)=(C·Vt)/(V1·Fw·1 000).

式中,C為從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得的蛋白質(zhì)濃度(μg),Vt為提取液總體積(mL),V1為測(cè)定時(shí)加樣量(mL),Fw為樣品鮮重(g)．

1.2.6 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定 使用Max-Imaging-PAM調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x(德國(guó) WALZ)測(cè)定葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)．測(cè)定時(shí)選取生長(zhǎng)一致且受光方向相同的葉片,暗適應(yīng)30 min后測(cè)定慢速動(dòng)力學(xué)曲線,設(shè)置測(cè)量光、光化光和飽和脈沖光等參數(shù),待ΔF/Fv在1/3～2/3之間,且達(dá)到穩(wěn)定時(shí)再測(cè)定快速光響應(yīng)曲線．測(cè)定參數(shù)包括初始熒光(F0)、最大熒光(Fm)、光穩(wěn)態(tài)時(shí)的最小熒光(F0′)、光穩(wěn)態(tài)時(shí)的最大熒光(Fm′)、光化學(xué)熒光淬滅系數(shù)(qp)、原初光能轉(zhuǎn)換效率(Fv/Fm),PSⅡ的實(shí)際光化學(xué)效率ΦPS II．

1.3 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 PEG脅迫對(duì)不同小麥品種葉片相對(duì)含水量的影響

植物葉片相對(duì)含水量是植物組織水分狀況的重要指標(biāo),對(duì)抗旱育種的選擇具有特殊的意義[4]．PEG脅迫后,6個(gè)小麥品種的葉片均出現(xiàn)萎蔫和干枯狀．如圖1所示,處于PEG脅迫下的6個(gè)小麥品種的葉片相對(duì)含水量較對(duì)照組均有所下降,不同小麥品種的降低幅度不同,洛旱6號(hào)、洛旱2號(hào)、煙農(nóng)1212、煙農(nóng)19、連9916、石麥18的降幅分別為4.45%、6.37%、7.68%、6.48%、7.74%、14.29%．其中石麥18葉片的相對(duì)含水量降低幅度最大,洛旱6號(hào)的降低幅度最小．顯著性差異分析結(jié)果顯示,PEG處理后石麥18與其他幾個(gè)品種葉片相對(duì)含水量差異顯著,在干旱條件下,該品種小麥植株的儲(chǔ)水能力較差,更容易受到缺水影響．

2.2 PEG脅迫對(duì)不同小麥品種葉片水勢(shì)的影響

植物葉片水勢(shì)是植物水分狀況最直接的表現(xiàn)．PEG脅迫后,洛旱6號(hào)、洛旱2號(hào)、煙農(nóng)1212、煙農(nóng)19、連9916、石麥18的葉片水勢(shì)較對(duì)照組均有不同程度的下降,分別顯著下降了20.00%、6.40%、31.88%、36.43%、41.07%、44.36%(圖2)．其中洛旱6號(hào)葉片水勢(shì)相對(duì)最高,顯著性差異分析結(jié)果顯示,洛旱6號(hào)與其他5個(gè)品種葉片水勢(shì)差異顯著．對(duì)比對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組,6個(gè)品種中水勢(shì)降幅最大的品種為石麥18,降幅最小的品種為洛旱2號(hào)．?dāng)?shù)據(jù)分析結(jié)果表明PEG6000模擬的干旱脅迫對(duì)石麥18影響較大,葉片失水嚴(yán)重,出現(xiàn)萎蔫,細(xì)胞膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)受破壞嚴(yán)重,葉片功能損傷程度較重．結(jié)果與2.1一致．6個(gè)品種中,洛旱2號(hào)對(duì)比對(duì)照組,水勢(shì)僅下降6.40%,處理組與對(duì)照組葉片水勢(shì)差異不顯著,表明PEG脅迫對(duì)洛旱2號(hào)影響較小,受干旱脅迫的程度較弱,表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗旱能力．

2.3 PEG脅迫對(duì)不同小麥品種葉綠素含量的影響

PEG脅迫下,洛旱6號(hào)和洛旱2號(hào)葉綠素含量相對(duì)最高,煙農(nóng)1212與煙農(nóng)19次之,連9916與石麥18最低,如圖3．與對(duì)照組相比,洛旱6號(hào)、洛旱2號(hào)、煙農(nóng)1212、煙農(nóng)19、連9916、石麥18葉綠素含量都有不同程度的降低,降幅分別為9.26%、4.55%、13.95%、11.06%、29.24%、15.59%．其中洛旱6號(hào)葉綠素含量最高,石麥18最低,但是比對(duì)照組的下降幅度以石麥18最大,洛旱6號(hào)最小．說(shuō)明在PEG6000模擬的干旱脅迫對(duì)石麥18傷害最大,對(duì)洛旱6號(hào)傷害最小,其他幾個(gè)品種受干旱脅迫的影響程度介于兩者之間．

2.4 PEG脅迫對(duì)不同小麥品種膜透性的影響

PEG 脅迫下,6個(gè)小麥品種的小麥葉片相對(duì)電導(dǎo)率均呈增加趨勢(shì),增加幅度為12.13%～41.67%．其中,連9916、石麥18處理后的相對(duì)電導(dǎo)率比對(duì)照組提高30%以上,洛旱6號(hào)、洛旱2號(hào)處理后的相對(duì)電導(dǎo)率比對(duì)照組提高不足20%(圖4)．表明干旱脅迫對(duì)洛旱6號(hào)和洛旱2號(hào)質(zhì)膜透性影響較其他品種相對(duì)較小,進(jìn)一步表明其對(duì)干旱脅迫具有較強(qiáng)的抗性,細(xì)胞結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定,膜透性較小;連9916、石麥18在干旱脅迫后質(zhì)膜受傷害程度較大,質(zhì)膜透性顯著增大．

2.5 PEG脅迫對(duì)不同小麥品種可溶性蛋白含量的影響

測(cè)定結(jié)果(圖5)表明,PEG脅迫對(duì)6個(gè)小麥品種可溶性蛋白含量影響顯著．PEG脅迫下,6個(gè)品種的可溶性蛋白含量均比對(duì)照顯著增高,增加幅度在29.91%～110.21%之間,平均增量為66.84%,6個(gè)品種對(duì)比對(duì)照組均達(dá)到了極顯著水平．其中,洛旱2號(hào)處理組的可溶性蛋白含量較對(duì)照組提高幅度最大,達(dá)110.21%;洛旱6號(hào)次之,為90.90%;石麥18增幅不足30%,其他品種增加幅度為40%～80%．

2.6 PEG脅迫對(duì)不同小麥品種葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

葉綠素?zé)晒鈪?shù)與葉肉細(xì)胞光合作用中各種反應(yīng)過(guò)程密切相關(guān),是評(píng)估 PSⅡ狀態(tài)良好與否的重要指標(biāo)[11]．光化學(xué)淬滅系數(shù)qp表示由光合作用引起的熒光淬滅,反映了光合活性的高低．原初光能轉(zhuǎn)換效率Fv/Fm反映光系統(tǒng)Ⅱ的最大光合潛能,即PSⅡ的最大量子產(chǎn)量,受逆境脅迫后一般表現(xiàn)為下降趨勢(shì)．測(cè)定結(jié)果表明,PEG脅迫對(duì)6個(gè)小麥品種葉片熒光特性影響顯著．PEG脅迫下,洛旱6號(hào)的葉片qp最高,達(dá)0.877;連9916最低,僅0.533．如圖6(c),PEG脅迫后6個(gè)品種qp分別比對(duì)照組下降了4.79%、11.40%、14.34%、26.84%、72.98%、48.53%．其中洛旱6號(hào)降幅最小,連9916降幅最大,說(shuō)明連9916由光合作用引起的熒光淬滅降低或者光合活性降低．PEG脅迫下,6個(gè)品種原初光能轉(zhuǎn)換效率(Fv/Fm)存在明顯差異,其中洛旱2號(hào)Fv/Fm值最大．與對(duì)照組相比,6個(gè)品種的Fv/Fm均出現(xiàn)不同程度的下降,降幅為6.10%～18.34%．其中,如圖6(a)所示,連9916、石麥18較對(duì)照組下降達(dá)15%以上,表明其受脅迫后受傷害程度相對(duì)較大．PEG脅迫后,洛旱6號(hào)和洛旱2號(hào)葉片PSⅡ的實(shí)際光化學(xué)效率高于其他幾個(gè)品種,相比對(duì)照組分別出現(xiàn)了不同程度的下降,分別顯著下降了10.37%、11.19%、31.18%、51.29%、140.08%、100.00%,如圖6(b)．

2.7 主要生育及生理指標(biāo)的主成分分析

將檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行主成分分析,分析結(jié)果如表1．

表1 主成分分析解釋總差異

由表1可見(jiàn),主成分特征值大于1,方差貢獻(xiàn)率分別為65.226%和17.228%,其累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為82.454%．綜合了不同品種小麥抗旱生理成分的大部分信息．因此,提取前2個(gè)主成分較為合適．由于可溶性蛋白含量和Fv/Fm占比較高,因此作為第一主成分的代表成分．綜合了可溶性蛋白含量及葉綠素?zé)晒鈪?shù)等信息的第一類主成分,全部呈正向分布．第二主成分方差貢獻(xiàn)率為17.228%,由于電導(dǎo)率在第二主成分中占比較高,因此電導(dǎo)率是第二主成分的代表成分．表明可溶性蛋白含量、葉綠素?zé)晒鈪?shù)及電導(dǎo)率是檢測(cè)小麥品種抗旱脅迫能力的重要指標(biāo)．

表2為各類抗旱生理指標(biāo)主成分載荷矩陣與特征向量,根據(jù)表2建立前2個(gè)主成分的線性回歸方程:

Z1=0.35×Zscore(葉片相對(duì)含水量)+0.38×Zscore(水勢(shì))+0.32×Zscore(葉綠素含量)-0.09×Zscore(電導(dǎo)率)+0.41×Zscore(可溶性蛋白含量)+0.41×Zscore(Fv/Fm)+0.39×Zscore(θPSⅡ)+0.36×Zscore(qp),

Z2=-0.15×Zscore(葉片相對(duì)含水量)-0.17×Zscore(水勢(shì))-0.17×Zscore(葉綠素含量)+0.33×Zscore(電導(dǎo)率)+0.05×Zscore(可溶性蛋白含量)+0.13×Zscore(Fv/Fm)+0.15×Zscore(θPSⅡ)+0.19×Zscore(qp).

式中，Z1為主成分1,Z2為主成分2,Zscore為經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值．

表2 主成分載荷矩陣與特征向量

本實(shí)驗(yàn)利用權(quán)重系數(shù)將不同品種小麥進(jìn)行排名分析,計(jì)算結(jié)果如表3所示．

表3不同品種小麥的綜合得分和排名

Tab.3 Comprehensive scores and ranks of different cultivars of

wheat

品種綜合得分排名 洛旱6號(hào)2.581 洛旱2號(hào)2.282 煙農(nóng)12120.873 煙農(nóng)19-0.294 連9916-2.235 石麥18-3.196

按照2個(gè)主成分綜合得分進(jìn)行排名,排名次序依次為:洛旱6號(hào)、洛旱2號(hào)、煙農(nóng)1212、煙農(nóng)19、連9916、石麥18．此結(jié)果可以比較直觀地通過(guò)主成分分析判斷不同品種小麥抗旱能力的差異．

2.8 聚類分析

使用SPSS22.0分析軟件,聚類方法為質(zhì)心聚類,結(jié)果如圖7所示．當(dāng)類間距為15時(shí),將6個(gè)小麥品種分為3類(圖7)．洛旱6號(hào)和石麥18自成一類,分別為抗旱能力最強(qiáng)和最差的小麥品種．第三類包括煙農(nóng)1212、連9916、洛旱2號(hào)、煙農(nóng)19．其中第三類小麥品種間抗旱能力無(wú)明顯差異．基本與主成分分析的結(jié)果一致．

3 討 論

作物對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)是十分復(fù)雜的過(guò)程,不同品種對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)存在顯著差異[8]．植株生物量和含水量是評(píng)價(jià)作物抗旱性的重要指標(biāo),反映了植株生長(zhǎng)發(fā)育的狀況．本研究中,在PEG脅迫下,6個(gè)小麥品種葉片相對(duì)含水量較對(duì)照組均呈下降趨勢(shì),這與張運(yùn)紅[12]、李同花等[13]關(guān)于小麥抗旱性的研究結(jié)果一致．洛旱6號(hào)植株的相對(duì)含水量明顯高于其他品種,且相對(duì)于對(duì)照組下降的比率最小,說(shuō)明PEG-6000模擬的干旱脅迫對(duì)其影響較小,這表明洛旱6號(hào)可能具有較強(qiáng)的抗旱能力．而石麥18在PEG處理?xiàng)l件下,葉片相對(duì)含水量最低,且較對(duì)照組下降幅度最大,說(shuō)明PEG-6000模擬的干旱脅迫對(duì)其具有相對(duì)較大的傷害,該品種植株抗旱能力可能相對(duì)較弱．

在植物各部位的水勢(shì)當(dāng)中,葉片水勢(shì)代表植物水分運(yùn)動(dòng)的能量水平,是植物組織水分狀況的直接表現(xiàn),反映了植物在生長(zhǎng)季節(jié)中各種生理的活動(dòng)受環(huán)境水分條件制約的程度．當(dāng)土壤水勢(shì)降低時(shí),葉片水勢(shì)會(huì)隨著土壤水勢(shì)的降低而降低．冀天會(huì)[14]關(guān)于小麥干旱脅迫下的生理機(jī)制研究結(jié)果表明,小麥面臨干旱脅迫時(shí),體內(nèi)會(huì)發(fā)生許多生理反應(yīng),包括生命周期縮短、細(xì)胞水勢(shì)降低等現(xiàn)象,并且不同組織器官的脅迫反應(yīng)有所不同．本研究中,葉片水勢(shì)受干旱脅迫影響最嚴(yán)重的品種為連9916和石麥18,水勢(shì)降幅最小的品種為洛旱2號(hào)．表明PEG脅迫后洛旱2號(hào)生長(zhǎng)受抑制的程度可能相對(duì)最低,同時(shí),連9916和石麥18受PEG脅迫影響較為明顯,抗干旱能力可能相對(duì)較弱．

作物葉綠素含量的高低是反映其光合能力的重要指標(biāo)之一,葉綠素的含量往往直接影響著光合作用的速率和光合產(chǎn)物的形成,最終影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)的提高[15]．本研究發(fā)現(xiàn),在PEG-6000模擬的干旱脅迫下,小麥葉片的葉綠素總量下降,表明此時(shí)光合器官的生理功能可能遭到破壞,這與孟衡玲等[16]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致．一般認(rèn)為,干旱脅迫下抗旱能力強(qiáng)的品種葉綠素含量降幅相對(duì)較?。?個(gè)品種中連9916植株葉綠素含量較對(duì)照組降幅最大,洛旱6號(hào)和洛旱2號(hào)降幅相對(duì)較?。谕瑯拥母珊得{迫下連9916抗旱能力可能相對(duì)較差,而洛旱6號(hào)和洛旱2號(hào)植株則表現(xiàn)為較好的抗旱能力．

在逆境中,細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)與功能的損失會(huì)引起選擇性滲透能力的降低,導(dǎo)致吸脹過(guò)程中細(xì)胞內(nèi)含物外滲,滲出液電導(dǎo)率升高．因此,質(zhì)膜透性通常用于表示細(xì)胞質(zhì)膜受到破壞的程度[17]．PEG脅迫后,不同小麥品種植株的相對(duì)電導(dǎo)率較對(duì)照組均有不同程度的提高,孟靜靜等[18]通過(guò)對(duì)菘藍(lán)種子進(jìn)行PEG脅迫處理也得到了相似結(jié)論．

抗旱性不同的品種在受到干旱脅迫時(shí),生理代謝相關(guān)的蛋白含量存在差異[19]．這可能由于抗旱品種表現(xiàn)出對(duì)干旱的耐力有其內(nèi)在的分子基礎(chǔ),在同樣的干旱條件下,抗旱品種可能產(chǎn)生更多的蛋白質(zhì),或者細(xì)胞內(nèi)一些結(jié)構(gòu)蛋白在缺水的情況下被蛋白水解酶分解,增加細(xì)胞內(nèi)的應(yīng)答蛋白質(zhì),以抵抗缺水的危害．本研究結(jié)果表明,干旱處理后不同品種小麥植株的可溶性蛋白含量較對(duì)照組均極顯著升高,與王志恒等[20]利用PEG-6000模擬干旱脅迫對(duì)春小麥種子萌發(fā)影響的研究結(jié)果一致．

植物快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線可以反映PSII的原初光化學(xué)反應(yīng)及光合機(jī)構(gòu)電子傳遞狀態(tài)等過(guò)程[6]．植物葉綠素?zé)晒獯銣缬晒饣瘜W(xué)淬滅和非光化學(xué)淬滅2個(gè)過(guò)程構(gòu)成,以耗散過(guò)剩的光能．非光化學(xué)淬滅是一種自我保護(hù)機(jī)制,可以對(duì)光合機(jī)構(gòu)起保護(hù)作用,因此葉綠素?zé)晒鈪?shù)可作為判斷小麥?zhǔn)欠窨购档闹匾笜?biāo)．韓梅等[21]利用干旱脅迫不同品種小麥旗葉光合特性的研究結(jié)果表明,干旱脅迫下作物的氣孔導(dǎo)度變小,并導(dǎo)致旗葉的凈光合速率、蒸騰速率降低,最終造成作物的光合作用顯著降低．qp反映了ΦPSⅡ天線色素吸收的光能中用于光化學(xué)電子傳遞的份額,還可以反映電子光合鏈的電子傳遞速率及其參與 CO2固定的效率[22]．PEG處理后,洛旱6號(hào)的qp最高,且洛旱6號(hào)較對(duì)照下降程度最低,這說(shuō)明其電子傳遞效率較高．Fv/Fm反映PSⅡ反應(yīng)中心最大光能轉(zhuǎn)換效率．在非脅迫條件下,Fv/Fm的值很穩(wěn)定,但在逆境條件下,Fv/Fm顯著降低,所以Fv/Fm的降低常作為發(fā)生光抑制或PSⅡ遭受其他傷害的指標(biāo)．因此可根據(jù)Fv/Fm指標(biāo)的變化來(lái)反映逆境下PSⅡ的情況．與對(duì)照相比,PEG處理后的6個(gè)品種小麥植株Fv/Fm均表現(xiàn)為極顯著下降,其中石麥18下降程度較大為18.34%,洛旱6號(hào)和洛旱2號(hào)較對(duì)照下降程度較小,這也表明了小麥品種洛旱6號(hào)和洛旱2號(hào)植株的抗旱能力可能相對(duì)較強(qiáng)．ΦPSⅡ表示PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率,它反映在光照下PSⅡ反應(yīng)中心部分關(guān)閉的情況下的實(shí)際光化學(xué)效率．在受到干旱脅迫后,小麥葉片的實(shí)際光化學(xué)效率(PSⅡ)會(huì)受到抑制,表明PSⅡ電子傳遞的實(shí)際量子效率降低,QA→QB的電子傳遞可能受到抑制,說(shuō)明ΦPSⅡ更能準(zhǔn)確反映植物體是否受到損傷或者受損傷的程度．本研究中,與對(duì)照相比,PEG處理后,6個(gè)品種小麥植株的ΦPSⅡ均發(fā)生顯著性下降．其中,洛旱6號(hào)降幅最小,石麥18降幅最大．表明在PEG脅迫下洛旱6號(hào)受損傷程度最小,而石麥18相對(duì)最為嚴(yán)重．

4 結(jié) 論

綜上所述,干旱脅迫下不同品種小麥的干物質(zhì)量、葉片相對(duì)含水量、水勢(shì)、葉綠素含量、電導(dǎo)率、可溶性蛋白含量以及葉綠素?zé)晒鈪?shù)等均受到影響．本研究利用PEG-6000模擬干旱脅迫,對(duì)6個(gè)小麥品種的各項(xiàng)抗旱生理指標(biāo)進(jìn)行了主成分分析,按照方差累計(jì)貢獻(xiàn)率提取了2個(gè)主成分,分別概括為葉綠素?zé)晒鈪?shù)與可溶性蛋白主成分及電導(dǎo)率主成分．通過(guò)計(jì)算各品種的主成分綜合得分,并采用質(zhì)心聚類的方法進(jìn)行系統(tǒng)聚類,將6個(gè)小麥品種按抗旱能力分為3類:其中洛旱6號(hào)綜合表現(xiàn)最好,各項(xiàng)生理及生育指標(biāo)表現(xiàn)出較為一致的結(jié)果,抗旱性最強(qiáng);石麥18抗旱性最差;洛旱2號(hào)、煙農(nóng)1212、煙農(nóng)19、連9916幾個(gè)品種間抗旱能力無(wú)明顯差異

不同類型抗旱品種在干旱脅迫下表現(xiàn)具有差異性．干旱脅迫通過(guò)影響葉綠素的合成和加速已形成葉綠素的分解,從而導(dǎo)致葉片中葉綠素含量降低,影響葉片的光合能力和葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力．關(guān)于生理機(jī)制的研究與品種的抗旱性密切相關(guān),因此利用不同生態(tài)型小麥品種生理及生育指標(biāo)對(duì)干旱脅迫的反應(yīng)差異鑒定品種抗旱性是可行的．