冬小麥不同耐熱性鑒定方法的比較

安曉東，靖金蓮，劉玲玲，閻翠萍，鄭秦平，李世平，黃麗波

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學院小麥研究所，山西臨汾041000；2.襄汾縣農(nóng)業(yè)局，山西襄汾041500）

冬小麥不同耐熱性鑒定方法的比較

安曉東1，靖金蓮1，劉玲玲1，閻翠萍1，鄭秦平1，李世平1，黃麗波2

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學院小麥研究所，山西臨汾041000；2.襄汾縣農(nóng)業(yè)局，山西襄汾041500）

為了探究小麥耐熱性不同鑒定方法鑒定結果的一致性和不同鑒定方法的優(yōu)缺點，2015—2016年度用日光溫室增溫耐熱性鑒定、隔期播種耐熱性鑒定及細胞膜熱穩(wěn)定性鑒定3種方法對34份小麥品種試驗材料進行鑒定比較。結果表明，從總體鑒定結果來看，這3種鑒定方法的鑒定結果間有較好的一致性，用任一方法鑒定結果都可對品種耐熱性有一個準確的了解，但如果要詳細了解一個品種的耐熱性情況，最好采用多年多點多鑒定方法進行耐熱性鑒定。

小麥；耐熱性；鑒定方法

當今全球變暖，高溫對農(nóng)作物的影響亦逐漸引起人們的重視[1-4]。小麥耐熱性屬于復雜的生物學性狀，對某個基因型品種耐熱性評價會受到評價指標、研究性狀、生育時期及高溫處理方法和時間等綜合因素的影響[5-8]。溫度與其他環(huán)境因子的互作也對研究結果有很大的影響，深入了解小麥耐熱性仍有大量的艱苦工作要做[9-14]。研究篩選可靠而簡便的耐熱性鑒定方法是深入開展耐熱性研究和遺傳改良的先決條件。耐熱性鑒定有直接鑒定法和間接鑒定法，其中，直接鑒定方法的觀測結果雖比較客觀實際，但難以排除其他環(huán)境因子干擾和基因型差異的影響，且需昂貴的鑒定設備，以致于不能對大批的試驗材料進行耐熱鑒定[6-7]；而間接鑒定方法[15]則是通過模擬環(huán)境因子或較為接近的環(huán)境因子進行鑒定，該方法可排除客觀因素發(fā)生的不確定性等弊端，不受客觀因素的制約，而且可對大量材料進行鑒定。因此，建立一套包括直接和間接鑒定方法在內的可靠且易行的鑒定技術體系十分必要。目前，耐熱性鑒定方法大致包括錯期播種耐熱性鑒定、細胞膜熱穩(wěn)定性鑒定和日光溫室增溫耐熱性鑒定。

本研究對錯期播種耐熱性鑒定、細胞膜熱穩(wěn)定性鑒定、日光溫室增溫耐熱性鑒定幾種鑒定方法的優(yōu)缺點進行比較分析，旨在為小麥品種的耐熱性鑒定、耐熱育種后代材料的定向選擇及小麥耐熱性的其他相關研究提供適合的間接檢測方法和相應理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2014—2016年在山西省農(nóng)業(yè)科學院小麥研究所韓村試驗基地進行。試驗地位于山西省臨汾市堯都區(qū)屯里鎮(zhèn)，36°N，112°E，海拔498.0 m，年平均氣溫12.2℃，年均積溫4 715.4℃，≥10℃年均積溫4 168.5℃，土壤質地為黏壤土，地勢平坦，灌溉便利，試驗地距離建筑物及林木較遠，受環(huán)境影響較小。2016年5月上旬日均氣溫20.6℃，最高32.6℃；中旬日均氣溫19.3℃，最高33.4℃；下旬日均氣溫20.3℃，最高33.2℃。6月上旬日均氣溫22.8℃，最高35.1℃（以上數(shù)據(jù)均由臨汾市氣象局提供）。這些溫度接近歷年平均溫度，對小麥形成的熱傷害不是很大。

1.2 試驗材料

供試材料由中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所基因資源課題組提供，為曾在當?shù)厣a(chǎn)中有較大使用面積、發(fā)揮重要作用的歷史品種，包括晉麥47、晉麥51、晉麥54、淮麥18、冀麥22等34份。

1.3 試驗設計

隔期播種時正常播期在10月3日播種，以公頃300萬株基本苗為準；晚期播種在10月15日播種，基本苗設定為450萬株/hm2。日光溫室增溫鑒定，5月15日開始用0.1 mm厚的無色透明聚乙烯塑料簡棚遮蓋增溫，借助“溫室效應”使棚內溫度升高進行高溫處理，處理時拱棚下邊沿距離地面20 cm，以防覆蓋期間棚內溫度過高而出現(xiàn)“燒葉”或明顯“逼熟”現(xiàn)象，溫室增溫處理直到小麥成熟。其他施肥澆水等管理措施同大田。

隔期播種和日光溫室增溫鑒定中基因型之間相對耐熱性的大小用熱感系數(shù)（R）表示，并將其定義為基因型熱脅迫環(huán)境下的千粒質量與正常環(huán)境下千粒質量的比值：R＝YD/YP，其中，YD為某一基因型在熱脅迫環(huán)境下的平均千粒質量；YP為該基固型在非脅迫環(huán)境或對照環(huán)境下的千粒質量。

室內間接鑒定在室內測定各供試基因型的細胞膜熱穩(wěn)定性，并以相對熱損傷率（RI）的大小表示。在“日光溫室”增溫脅迫開始時，5月15日開始對試驗材料進行細胞膜熱穩(wěn)定性測定，切取旗葉中部2 cm長的葉段4～5段，放入試管中置于49℃的恒溫水浴鍋中，高溫處理1 h，測定電導率T1（Cole-Pamer1481-55型電導儀）；之后在沸水中處理20 min，以殺死所有細胞讓電解質全部滲出，測定電導率T2，最后計算相對熱損傷率：RI（%）＝Tl/T2× 100%。RI值越低，則表示基因型耐熱性愈強。

1.4 數(shù)據(jù)分析

應用SPSS17.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 小麥品種不同耐熱性鑒定方法的耐熱性參數(shù)值比較

表1 小麥品種不同耐熱性鑒定方法的耐熱性參數(shù)值比較

由于耐熱性參數(shù)的計算方法不同，隔期播種鑒定和日光溫室鑒定的耐熱系數(shù)均為基因型脅迫下的千粒質量與正常環(huán)境下千粒質量的比值，耐熱系數(shù)越大，表明該基因型在熱脅迫環(huán)境下千粒質量下降越小，其耐熱性也就越好。而細胞膜熱損傷率為基因型熱脅迫后的電導率與細胞膜完全破裂后的電導率的比值，其值越大，說明細胞膜受熱脅迫后損傷程度越大，反之，受損傷程度就越小。所以，細胞膜熱損傷率越小，表明該基因型材料的耐熱性越好。

從表1可看出，綜合3種鑒定方法，耐熱性表現(xiàn)較好的材料有晉麥54、華北187、陜229等；而耐熱性表現(xiàn)較差的材料有衡5229、淮麥18、京冬8號等。從單個基因型耐熱性情況來看，如隔期播種鑒定耐熱性鑒定最好的材料為長治4025，其細胞膜熱損傷率也最低，其日光溫室鑒定的耐熱系數(shù)雖不是最高，但也表現(xiàn)較好。從不同基因型的3種耐熱鑒定方法的試驗結果看，不同鑒定方法的鑒定結果具有有較好的一致性；但這種一致性也不是絕對的，對個別基因型而言，3種鑒定方法的結果有一些出入。如長治516的隔期播種鑒定耐熱系數(shù)為0.814，相對較小，表明其耐熱性較差；而其日光溫室粒質量耐熱系數(shù)0.948卻相對較高，說明其又有較好的耐熱性；其細胞膜熱損傷率為83.2%，又相對較高，說明其耐熱性又相對較差。究其原因可能與試驗控制有關。這也說明不同鑒定方法之間雖有一定的一致性，但不是絕對的，對一個基因型的耐熱性鑒定需要多年多方法的鑒定。

2.2 小麥品種不同耐熱性鑒定方法的耐熱性參數(shù)的相關性分析

試驗對34份材料的3個耐熱性參數(shù)進行了相關性比較分析，結果列于表2。其中，隔期播種粒質量耐熱系數(shù)與日光溫室鑒定粒質量耐熱系數(shù)的相關性系數(shù)r＝0.346 8*，呈正相關，達顯著水平，說明2種粒質量耐熱系數(shù)鑒定結果具有明顯的一致性。隔期播種粒質量耐熱系數(shù)與細胞膜相對熱損傷率間呈負相關，達極顯著水平（r＝-0.493 0**），說明這2種鑒定方法的鑒定結果有更明顯的一致性。再從日光溫室鑒定粒質量耐熱系數(shù)與細胞膜相對熱損傷率的相關性來看，也呈負相關，達到了顯著水平（r＝-0.283 5*），可見，這2種鑒定方法的結果的趨勢也是基本一致的。

由此可見，這3種耐熱性鑒定方法的鑒定結果相互之間都有明顯的一致性，任一種鑒定方法對小麥耐熱性鑒定都是可行的。

表2 不同耐熱性鑒定方法結果相關性分析

隔期播種耐熱性的鑒定不需要接觸實驗室和增溫設施，該方法簡便易操作，但是需要掌握當?shù)氐淖罴验g隔時間，和2個播期的基本苗控制。日光溫室增溫鑒定是最接近實際的直接鑒定，但是也需要2套試驗材料，更為麻煩的是需要塑料拱棚增溫設施，而且在增溫處理時拱棚的塑料膜下邊離地面的距離需要通過摸索控制好，山西省農(nóng)業(yè)科學院小麥研究所小麥耐熱育種課題組多年經(jīng)驗認為以20～25 cm較好，絕不能一下子蓋嚴蓋實，否則會出現(xiàn)燒苗逼熟現(xiàn)象，起不到灌漿期熱脅迫的作用。而細胞膜相對熱損傷率的鑒定雖然僅需要一套材料，但是需要借助恒溫鍋、電導儀、試管架等實驗室設備。

3 討論

由于小麥耐熱性是一個復雜的性狀，其耐熱性性鑒定受鑒定方法、鑒定時間、鑒定性狀等因素限制，沒有一種鑒定方法為最標準，不同方法之間只是比較而言。山西省農(nóng)業(yè)科學院小麥研究所小麥耐熱育種試驗表明，不同方法的鑒定結果互相之間都有明顯的一致性，但對個別材料來看，3種結果似乎存在矛盾，究其原因可能是由于耐熱性本身就是個復雜的性狀，沒有一種方法是標準的，而且任何一種方法都存在對鑒定結果的限制因素，甚至有些限制因素如控制不好就可能得出錯誤結論。所以，想要對一個品種（系）的耐熱性情況有個準確的了解，需要進行多年多點多方法的鑒定。當然，如果像對耐熱育種的后代材料的耐熱鑒定，僅需要有個大致了解，從本試驗的情況來看，任何一種方法都是可行的。另外，為了提高不同鑒定方法的準確性，通過不斷改善可能影響試驗結果的各種因素，可進一步提高試驗結果的準確性。如對隔期播種耐熱性鑒定間隔時間的長短和晚播期基本苗的增加數(shù)量均需要不斷摸索完善，對日光溫室增溫鑒定中增溫處理開始時間的控制等因素也需要總結完善，而對于細胞膜相對熱損傷率中鑒定時期的確定更是一個值得研究的問題。

本試驗處理時間選擇在小麥灌漿中間時間段，即灌漿大約1/2的時間（臨汾當?shù)貢r間為5月15日左右），開始進行細胞膜熱穩(wěn)定性試驗，更能代表植株的耐熱性。但由于該試驗對象為小麥葉片，所以從小麥出苗后到收獲前似乎任何時間都可進行細胞膜熱穩(wěn)定性試驗，如果幼苗期的耐熱性與后期灌漿期耐熱性具有一致性，這將為耐熱性鑒定提供早期的診斷。

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Comparative Analysis of Different Heat Resistant Identification Methods in Winter Wheat

ANXiaodong1，JINGJinlian1，LIULingling1，YANCuiping1，ZHENGQinping1，LI Shiping1，HUANGLibo2
（1.Institute ofWheat，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Linfen 041000，China；2.Xiangfen Agricultural Bureau，Xiangfen 041500，China）

To explore the consistency of the identification results of wheat different heat resistance and the the advantages and disadvantages of different between different identification methods,34 wheat varieties were used as experimental material for comparing these three methods of heat resistant identification by sowing at different times,thermal environment in greenhouse and cell membrane thermostability in 2016.The results showed that from the overall the three identification methods of appraisal results had good consistencybetween each other,and anyappraisal result could be a knowledge tothe heat resistant ofvarieties.Ifmore about a varietyfor heat resistance want tobe learned,it is better toidentificating a varietyfor heat resistant bymore years,more site and more methods.

wheat;heat resistant;identification methods

S512.1＋1

：A

：1002-2481（2017）06-0909-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.06.12

2016-12-29

山西省農(nóng)業(yè)科學院博士基金項目（YGG1421）

安曉東（1970-），男，山西霍州人，助理研究員，主要從事小麥遺傳育種研究工作。