不同基因型烤煙大田前期抗旱指標(biāo)分析

王 俊，趙 宇，張建會(huì)，余祥文，陳志華，馮文強(qiáng)*

（1.中國(guó)煙草總公司四川省公司，四川成都 610094；2.四川省煙草公司德陽(yáng)市公司，四川德陽(yáng) 618400）

不同基因型烤煙大田前期抗旱指標(biāo)分析

王 俊1，2，趙 宇1，張建會(huì)1，余祥文1，陳志華1，馮文強(qiáng)1*

（1.中國(guó)煙草總公司四川省公司，四川成都 610094；2.四川省煙草公司德陽(yáng)市公司，四川德陽(yáng) 618400）

為了比較攀西干熱河谷自然干旱條件下不同基因型烤煙大田前期抗旱性，分析了嚴(yán)重干旱年度6個(gè)烤煙品種（系）團(tuán)棵期抗旱相關(guān)形態(tài)和生化指標(biāo)，結(jié)果表明，大田生長(zhǎng)前期，不同基因型烤煙在根系形態(tài)、抗逆保護(hù)酶、內(nèi)源激素、滲透壓調(diào)節(jié)等方面表現(xiàn)出顯著差異；新品系09011、034和110在干旱脅迫下，根總表面積和總根體積較大；09011、034和K326根系A(chǔ)BA和GA3含量較高；09011和110葉片中SOD活性和MDA含量最高；09011葉片中ABA和GA3含量最高；09011和紅花大金元葉片中水溶性總糖含量較高。綜合分析來(lái)看，新品系09011、034和110早期抗旱性?xún)?yōu)于傳統(tǒng)品種云煙85、紅花大金元和K326，可進(jìn)一步開(kāi)展深入研究。

烤煙；團(tuán)棵期；抗旱；根系形態(tài)；生化

攀西煙區(qū)是四川省的煙葉主產(chǎn)區(qū)，近年烤煙種植面積約8萬(wàn)hm2。該煙區(qū)為攀西干熱河谷氣候，屬半干旱至干旱氣候，干濕季節(jié)分明，一般每年11月至次年5月為旱季。當(dāng)?shù)乜緹煷筇锷L(zhǎng)期為每年5-9月，一般4月底至5月初移栽［1］，期間降水量?jī)H占全年總降水量的10%左右，但熱量和日照豐富，蒸發(fā)量大［2］，表層土壤含水量常降至凋萎系數(shù)以下，導(dǎo)致煙苗脫水死亡，每年抗旱保苗會(huì)產(chǎn)生較大的生產(chǎn)投入。因此，選擇大田前期抗旱能力較強(qiáng)的品種將有助于烤煙生產(chǎn)的減工降本。本研究對(duì)攀西干熱河谷階段性干旱脅迫［3-4］下的6個(gè)不同基因型烤煙團(tuán)棵期部分形態(tài)和生化指標(biāo)進(jìn)行分析，比較不同品種（系）的抗旱性，以期為品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

2014年度試驗(yàn)地位于涼山州西昌市大興鄉(xiāng)建新村，試驗(yàn)面積667 m2，土壤為紫色土，pH 5.6，有機(jī)質(zhì)含量9.6 g·kg-1，速效氮含量66.7 mg· kg-1，速效磷含量13.6 mg·kg-1，速效鉀含量83.7 mg·kg-1。當(dāng)年5月中旬起，試驗(yàn)地持續(xù)28 d無(wú)降雨，嚴(yán)重干旱［5］，5月份降水量為42.3 mm，比歷史同期減少52.3%；降水天數(shù)為6 d，比歷史同期減少57.2%；平均溫度為24.7℃，比歷史同期升高17.6%。

1.2 供試材料

09011、034、110、云煙85、K326和紅花大金元6個(gè)烤煙品種（系）于2014年5月4日移栽，并按照優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范種植。2014年6月5日（團(tuán)棵期）田間大部分煙株出現(xiàn)嚴(yán)重萎蔫時(shí)，每個(gè)品種（系）各取5個(gè)整株進(jìn)行檢測(cè)。

1.3 檢測(cè)方法

1.3.1 根系形態(tài)指標(biāo)

根系形態(tài)指標(biāo)包括總根長(zhǎng)、總根表面積、平均根系直徑、總根體積和根尖數(shù)量，由W inRH IZO根系分析系統(tǒng)（加拿大Regent公司）測(cè)量，每品種（系）測(cè)量5株。

1.3.2 生化指標(biāo)

取各供試材料整株分別混合進(jìn)行生化指標(biāo)檢測(cè)，每品種（系）測(cè)量3株。檢測(cè)方法主要參照王瑞新等［6-9］方法。其中，SOD采用氮藍(lán)四唑（NBT）法測(cè)定，POD采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定，CAT采用紫外吸收法測(cè)定，MDA采用硫代巴比妥酸（TBA）法測(cè)定，水溶性總糖采用蒽酮比色法測(cè)定，ABA和GA3采用酶聯(lián)免疫法測(cè)定。

1.4 統(tǒng)計(jì)軟件

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用Minitab 17（美國(guó)TechMax公司）統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 根系形態(tài)指標(biāo)

煙株根系形態(tài)同煙草生理活動(dòng)密切相關(guān)，能表征其吸水能力和抗旱能力［10-11］，不同基因型烤煙根系形態(tài)和生理指標(biāo)存在顯著差異［12］。

表1為干旱脅迫下不同基因型烤煙團(tuán)棵期根系形態(tài)差異分析。結(jié)果表明，不同基因型烤煙根系形態(tài)存在顯著差異。其中，品種（系）110和K326總根長(zhǎng)顯著大于其他品種（系），差異達(dá)到40.22%～62.21%；110根總表面積和09011無(wú)顯著差異，但顯著大于其余4個(gè)品種，差異達(dá)到10.03%～92.24%；紅花大金元和云煙85根總面積顯著低于其他品種（系）；K326和云煙85平均根系直徑最小，顯著低于09011、110和紅花大金元；110總根體積顯著高于其他品種（系），差異達(dá)到42.72%～153.93%，紅花大金元、K326和云煙85總根體積最?。?34根尖數(shù)顯著高于其他品種（系），紅花大金元和云煙85根尖數(shù)最少。

表1 干旱脅迫下不同基因型烤煙團(tuán)棵期根系形態(tài)指標(biāo)

2.2 根系生化指標(biāo)

ABA可調(diào)節(jié)葉片氣孔關(guān)閉，降低蒸騰速率［13］，還可啟動(dòng)葉片細(xì)胞質(zhì)膜上信號(hào)傳導(dǎo)，誘導(dǎo)抗逆相關(guān)蛋白質(zhì)合成［14］；GA3含量在干旱脅迫下呈下降趨勢(shì)，是影響煙株生長(zhǎng)的重要因素［14］，直接影響植物抗逆性［15］，或參與ABA等合成信號(hào)傳導(dǎo)［16］。

表2為干旱脅迫下不同基因型烤煙團(tuán)棵期根系內(nèi)源激素ABA和GA3含量。結(jié)果表明，K326的ABA含量0.28 ng·g-1，顯著高于其他品種（系），110和紅花大金元的ABA含量顯著低于其他品種（系）；09011的GA3含量0.67 ng·g-1，顯著高于其他品種（系），而紅花大金元和云煙85的GA3含量顯著低于其他品種（系）。

表2 干旱脅迫下不同基因型烤煙團(tuán)棵期根系生化指標(biāo)

2.3 葉片生化指標(biāo)

干旱脅迫下，煙葉中過(guò)氧化氫和超氧陰離子自由基等活性氧類(lèi)發(fā)生積累，在CAT、POD和SOD等抗逆保護(hù)酶作用下被還原［10］；葉片水溶性總糖含量升高［17］，滲透勢(shì)下降；膜脂過(guò)氧化產(chǎn)生MDA積累，不同基因型烤煙隨干旱程度加重，其MDA含量表現(xiàn)為先升后降趨勢(shì)［13］。

表3為干旱脅迫下不同基因型烤煙團(tuán)棵期葉片抗逆保護(hù)酶、內(nèi)源激素、滲透壓調(diào)節(jié)和膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物等生化指標(biāo)。結(jié)果表明，K326和云煙85的CAT活性顯著高于其他品種（系），09011和034活性較低；6個(gè)品種（系）間POD活性無(wú)顯著差異；09011和110的SOD活性顯著高于其他品種（系），034和云煙85中的活性最低；09011和110的MDA含量顯著高于其他品種（系），K326和云煙85中的含量顯著低于034，但顯著高于紅花大金元；09011的ABA含量顯著高于其他品種（系），其他品種（系）間無(wú)顯著差異；09011的GA3含量顯著高于其他品種（系），034、紅花大金元、K326和云煙85含量較低；09011和紅花大金元水溶性總糖含量顯著高于其他品種（系），其余品種（系）間無(wú)顯著差異。

2.4 綜合指標(biāo)的聚類(lèi)分析

單一指標(biāo)上的優(yōu)劣并不能代表品種抗旱能力的強(qiáng)弱［18-19］，馬文廣等［4］研究指出，采用多指標(biāo)并且結(jié)合性狀相對(duì)值對(duì)作物品種進(jìn)行聚類(lèi)分析是可行的。因此綜合表1～3中指標(biāo)，采用離差平方和及Pearson平方距離法進(jìn)行聚類(lèi)分析，考查各試驗(yàn)材料在多指標(biāo)下的綜合差異。

從圖1可以看出，當(dāng)相似性水平在-17.60%時(shí)，6個(gè)不同基因型試驗(yàn)材料可分為2大類(lèi)。第1類(lèi)相似性為40.03%，包括09011、034和110，該分類(lèi)中034和110的相似性又達(dá)到65.79%；第2類(lèi)相似性為57.97%，包括紅花大金元、云煙85和K326，該分類(lèi)中紅花大金元和云煙85的相似性又達(dá)到79.56%。6個(gè)品種（系）中，09011與其他品種（系）綜合差異最大，相似性?xún)H達(dá)到40.03%。

表3 干旱脅迫下不同基因型烤煙團(tuán)棵期葉片生化指標(biāo)

圖1 干旱脅迫下不同基因型烤煙團(tuán)棵期抗旱指標(biāo)聚類(lèi)樹(shù)狀圖

3 小結(jié)與討論

在干旱脅迫下，品系09011、034和110根系相對(duì)較發(fā)達(dá)，ABA、GA3含量和SOD活性相對(duì)較高，而09011和110煙葉中MDA含量相對(duì)較高，CAT活性相對(duì)較低。分析原因，可能是不同基因型烤煙對(duì)相同水平的干旱脅迫響應(yīng)速度和程度是有所差異的［12，18，20-21］。此外，煙草葉片中的GA3和MDA含量在輕度和中度干旱脅迫下表現(xiàn)為升高，但在重度干旱脅迫下則降低［13，22］，對(duì)干旱脅迫敏感的、抗逆性差的品種會(huì)先出現(xiàn)嚴(yán)重萎蔫，其MDA含量也先到達(dá)峰值，并進(jìn)入下降階段，而此時(shí)抗旱品種可能尚未進(jìn)入下降階段。丁福章等［10］指出，CAT在煙草抗氧化酶類(lèi)中只起到輔助作用，當(dāng)煙草受到干旱脅迫時(shí)，其中SOD活性上升較大，而CAT活性相比對(duì)照只有輕微上升。

本研究綜合指標(biāo)聚類(lèi)結(jié)果中，09011、034和110抗旱性相似，紅花大金元、云煙85和K326抗旱性相似，可能與6個(gè)品種（系）的親緣關(guān)系有關(guān)［12-13，23］。其中，09011、034和110有共同的親代B0品種，可能導(dǎo)致這3個(gè)品系抗旱性相似；云煙85的親代為K326和云煙2號(hào)，而云煙2號(hào)的親代為紅花大金元和G28［24］，可以解釋云煙85、K326和紅花大金元3個(gè)品種抗旱相似性。6個(gè)品種（系）中，只有09011是C0品種的子代，這可能是09011抗旱性明顯區(qū)別于其余5個(gè)品種（系）的原因。

官宇等［25］研究了攀枝花煙區(qū)不同基因型烤煙成苗期光合特性，結(jié)果表明，品系09011凈光合速率最高，顯著高于紅花大金元和K326等7個(gè)品種（系）；鄭傳剛［26］研究了自然干旱條件下7個(gè)烤煙新品種（系）光合特性及抗旱性，結(jié)果表明，09011光合速率較高、氣孔導(dǎo)度低、POD和SOD活性較大、MDA含量較低；此外鄭傳剛［27］還綜合分析了這7個(gè)新品種（系）農(nóng)藝性狀、抗病性、產(chǎn)量和外觀質(zhì)量，結(jié)果表明，09011產(chǎn)量最高，外觀質(zhì)量較好。本研究中，09011在大田生長(zhǎng)前期干旱脅迫下，根系較發(fā)達(dá)、葉片主要保護(hù)酶SOD活力較高、根莖葉內(nèi)源激素ABA和GA3含量較高以及葉片水溶性總糖含量較高。因此綜合分析認(rèn)為，09011在攀西干熱河谷適應(yīng)性好，在大田生長(zhǎng)前期嚴(yán)重干旱脅迫下表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐旱性。可進(jìn)一步針對(duì)09011、034和110新品系的抗旱性開(kāi)展深入研究。

［1］ 中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所.中國(guó)煙草種植區(qū)劃［M］.北京：科學(xué)出版社，2009.

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（責(zé)任編輯：張瑞麟）

S571

A

0528-9017（2017）01-0027-04

文獻(xiàn)著錄格式：王俊，趙宇，張建會(huì)，等.不同基因型烤煙大田前期抗旱指標(biāo)分析［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58（1）：27-30.

10.16178/j.issn.0528-9017.20170109

2016-06-28

中國(guó)煙草總公司四川省公司科技項(xiàng)目（SCYC201502，SCYC201505）

王 ?。?986-），男，四川都江堰人，碩士，從事煙草栽培及化學(xué)相關(guān)研究工作，E-mail：wx345wnwn@sina.com。

馮文強(qiáng)，E-mail：fwenqiang@163.com。