苗期PEG滲透脅迫條件下花生品種抗旱性的研究

王彩 萬勇善 劉風(fēng)珍 張昆

摘要：采用室內(nèi)水培法，在PEG6000模擬干旱脅迫條件下，對(duì)26個(gè)花生品種（系）苗期的抗旱性進(jìn)行研究。測(cè)定花生幼苗主莖高、地上生物量、根系生物量、根冠比，統(tǒng)計(jì)分析各品種（系）抗旱指數(shù)及抗旱相關(guān)性狀系數(shù)，通過聚類分析法、抗旱性等級(jí)評(píng)價(jià)賦分法、標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)賦予權(quán)重法綜合分析各品種苗期抗?jié)B透脅迫的能力。結(jié)果表明，苗期抗?jié)B透脅迫性強(qiáng)的品種為遠(yuǎn)雜9102、冀0212-4、湘花2008和NC6；抗性弱的品種為白沙1016、04D029、臺(tái)山珍珠、萊蕪花皮、02P172與ND119。

關(guān)鍵詞：花生；抗旱性；PEG脅迫；水培法；苗期

中圖分類號(hào)：S565.203.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2018）06-0065-07

Abstract The drought resistance of 26 peanut cultivars at seedling stage was studied under the simulated drought stress condition with PEG6000 in green house by hydroponics. The main stem height， aboveground biomass， root biomass and root cap ratio of peanut seedlings were determined， the statistical analyses on drought-resistant index and coefficient of drought-resistant related traits were conducted， then the osmotic stress resistance at seedling stage of different varieties were comprehensively analyzed through clustering analysis， drought resistance level evaluation assign points method and standard deviation coefficient weighting method. The results showed that the peanut varieties with higher resistance to osmotic stress at seedling stage were Yuanza 9102， Ji 0212-4， Xianghua 2008 and NC6； the varieties with weaker resistance were Baisha 1016， 04D029， Taishanzhenzhu， Laiwuhuapi， 02P172 and ND119.

Keywords Peanut； Drought resistance； PEG osmotic stress； Hydroponics； Seedling stage

花生（Arachis hypogaea L.）是世界上第四大油料作物，我國(guó)是世界第一花生生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，花生的總產(chǎn)量在全球總產(chǎn)量中占40%、花生的出口總量占全球出口總量的50%、花生的單產(chǎn)比世界平均單產(chǎn)高一倍[1]。干旱、半干旱的丘陵地區(qū)是花生的主要種植區(qū)，這些地區(qū)降雨量少、降雨集中或有季節(jié)性干旱，花生在生長(zhǎng)的不同時(shí)期極易受到不同程度的干旱脅迫。因此，干旱仍然是制約花生產(chǎn)量與質(zhì)量提高的主要因素，抗旱育種是提高干旱條件下作物產(chǎn)量經(jīng)濟(jì)有效的手段[2]。加速花生的抗旱育種，對(duì)于克服干旱、風(fēng)蝕等自然條件對(duì)花生栽培的制約，擴(kuò)大種植范圍，提高其生產(chǎn)力，具有重要意義。多年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在抗旱鑒定方面做了大量工作，并從不同角度提出了許多鑒定方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)[3-5]。如果在種子萌發(fā)期或苗期進(jìn)行抗旱資源篩選或材料的抗旱性初步鑒定，可減少大田工作量，提高鑒定效率。采用室內(nèi)PEG模擬干旱條件測(cè)定苗期抗旱相關(guān)性狀，條件易于控制，方法簡(jiǎn)單易行，重復(fù)性好，試驗(yàn)周期短，適于大批量品種早期抗旱性鑒定。此方法作為檢驗(yàn)小麥、玉米、水稻、煙草等不同作物品種苗期抗旱性的一種試驗(yàn)方法，已被廣泛應(yīng)用[6-11]。本試驗(yàn)選用課題組依據(jù)大田產(chǎn)量和室內(nèi)沙培鑒定的抗旱性存在差異的花生品種（系）為材料，采用室內(nèi)水培法，在PEG6000滲透脅迫條件下，研究其苗期的抗旱性。通過不同的分析方法確定抗旱性比較穩(wěn)定的品種，為花生栽培育種提供依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 植物材料

試驗(yàn)材料包括26個(gè)花生品種（系），均由山東農(nóng)業(yè)大學(xué)花生研究所保存。 材料選取依據(jù)張秀榮大田產(chǎn)量抗旱性鑒定和任廣花、李文室內(nèi)沙培種植的苗期抗旱性鑒定。其中包括中間型品種10個(gè)，珍珠豆型品種9個(gè)，普通型品種2個(gè)，龍生型品種2個(gè)，多粒型品種3個(gè)（見表1），室內(nèi)水培種植，在PEG滲透脅迫條件下，進(jìn)行花生品種（系）苗期抗?jié)B透能力鑒定。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 花生苗的培養(yǎng)方法 每個(gè)品種選取30粒飽滿、未受損傷的種子，用75%的酒精消毒后，用蒸餾水沖洗3次，再用0.1%的H2O2浸泡12 h，蒸餾水沖洗3次，放入含有濕潤(rùn)脫脂棉的發(fā)芽盒中，附上一層保鮮膜，在黑暗、25℃恒溫條件下培養(yǎng)至子葉完全展開（4 d左右）。選取子葉展開較好的材料移入裝有Hoagland營(yíng)養(yǎng)液的水培盒中，每個(gè)水培盒栽種12株，每個(gè)品種移栽4盒（2盒作為PEG脅迫干旱處理材料，2盒作為對(duì)照材料）。在Hoagland營(yíng)養(yǎng)液中，16 h光照/8 h黑暗、25℃恒溫條件下培養(yǎng)至苗期（培養(yǎng)7 d左右）。每個(gè)品種選取10株大小相似，長(zhǎng)勢(shì)較好的花生幼苗進(jìn)行15%PEG6000脅迫處理，處理7 d后，將不同品種（系）不同處理的幼苗分別標(biāo)號(hào)收獲。考察并記錄其主莖高、地上部干重、根系干重。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法 主莖高：測(cè)量花生從子葉節(jié)至主莖端生長(zhǎng)點(diǎn)的距離。

生物量：將子葉與其它地上部植株分離，裝入紙袋，105℃殺青，80℃烘干至恒重，稱重并記錄根系及地上部植株生物量（不含子葉）。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理與分析方法 采用Excel 進(jìn)行平均值計(jì)算及作圖，用SAS軟件處理數(shù)據(jù)，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析。各抗旱指標(biāo)計(jì)算公式如下：

株高脅迫系數(shù)=處理植株主莖高/對(duì)照植株主莖高；

地上生物量脅迫系數(shù)[12，13] =處理植株地上生物量/對(duì)照植株地上生物量；

根系脅迫系數(shù)[12，13]=處理植株地下生物量/對(duì)照植株地下生物量；

根冠比[14]=根系生物量/植株地上生物量；

根冠比脅迫系數(shù)=處理根冠比/對(duì)照根冠比；

抗旱系數(shù)=處理植株總生物量/對(duì)照植株總生物量；

抗旱指數(shù)=抗旱系數(shù)×處理植株生物量/所有處理植株平均生物量；

分析方法分別運(yùn)用聚類分析、植物抗旱性等級(jí)鑒定評(píng)價(jià)賦分分級(jí)方法[15，16]和標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)賦予權(quán)重法進(jìn)行抗旱性綜合分析。

植物抗旱性等級(jí)鑒定評(píng)價(jià)賦分分級(jí)方法分析時(shí)，根據(jù)每個(gè)材料各個(gè)抗旱性狀的大小進(jìn)行賦分，賦分標(biāo)準(zhǔn)為把每一種性狀的最大值與最小值之間的差值均分為10個(gè)等級(jí)，每一等級(jí)為1分。在各種性狀中均以傷害最輕的得分最高，即10分，傷害最重的得分最低，即1分。最后把各個(gè)性狀的得分進(jìn)行相加，得出各個(gè)品種（系）的抗旱性強(qiáng)弱的總分。

標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)賦予權(quán)重法計(jì)算方法為：

運(yùn)用隸屬函數(shù)[17]對(duì)各性狀進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

采用標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)法（S）確定指標(biāo)的權(quán)重，用公式（2）計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)Vj，公式（3） 歸一化后得到各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)Wj 。

2 結(jié)果與分析

2.1 PEG脅迫下花生品種（系）抗旱相關(guān)性狀的測(cè)定與分析

2.1.1 PEG脅迫下花生品種（系）抗旱相關(guān)性狀測(cè)定 26個(gè)花生品種（系）在PEG模擬干旱脅迫處理一周后測(cè)定各抗旱相關(guān)性狀，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示，與對(duì)照相比，供試花生品種（系）在PEG脅迫下的抗旱相關(guān)性狀受到明顯影響，除根冠比增加外，株高、地上生物量、根系生物量性狀均降低。不同材料在同一處理下也表現(xiàn)出顯著性差異（P<0.05）。

供試材料的抗旱性相關(guān)系數(shù)如表3所示，相同指標(biāo)下不同品種（系）的抗旱相關(guān)系數(shù)表現(xiàn)出顯著性差異（P<0.05）。

2.1.2 PEG脅迫下花生品種（系）抗旱相關(guān)性狀系數(shù)統(tǒng)計(jì)分析 對(duì)26個(gè)花生品種（系）抗旱相關(guān)性狀系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析見表4。苗期抗旱系數(shù)在0.71～1.25之間，最高值為湘花2008，最低值為ND119，平均值為0.94，不同品種（系）間變異系數(shù)為17.93%；苗期地上部脅迫系數(shù)在0.63～1.78之間，最高值為遠(yuǎn)雜9102，最低值為臺(tái)山珍珠，平均值為0.91，不同品種（系）間變異系數(shù)為27.08%；苗期根系脅迫系數(shù)在1.17～3.46之間，最高值為遠(yuǎn)雜9102，最低值為ND119，平均值為1.86，不同品種（系）間變異系數(shù)為34.04%；苗期株高脅迫系數(shù)在0.67～1.11之間，最高值為魯花14號(hào)，最低值為花育17，平均值為0.83，不同品種（系）間變異系數(shù)為12.29%；苗期根冠比脅迫系數(shù)在1.13～3.17之間，最高值為04D029，最低值為豐花2號(hào)，平均值為1.66，不同品種（系）間變異系數(shù)為19.56%；抗旱指數(shù)在0.48～1.70之間，最高值為遠(yuǎn)雜9102，最低值為魯花14號(hào)，平均值為0.99，不同品種（系）間變異系數(shù)為34.37%；各品種（系）在15% PEG6000脅迫下苗期的生長(zhǎng)均產(chǎn)生了不同程度的障礙，且由于生物量總體的降低，脅迫下品種（系）間地上生物量脅迫系數(shù)、根系脅迫系數(shù)及根冠比脅迫系數(shù)差異幅度較小。其中，NC6、遠(yuǎn)雜9102、冀0212-4、湘花2008等品種（系）在PEG脅迫下苗期抗旱指數(shù)能達(dá)到1.50以上，維持在較高水平。

2.2 26個(gè)花生品種（系）苗期抗旱性綜合分析

2.2.1 苗期抗旱性聚類分析 使用SPSS軟件對(duì)各品種（系）苗期抗旱系數(shù)進(jìn)行聚類的結(jié)果如圖1所示，根據(jù)聚類圖可將26個(gè)花生品種（系）分為3類，抗旱性強(qiáng)的品種5個(gè)，如NC6、遠(yuǎn)雜9102、冀0212-4等，苗期抗旱系數(shù)在1.20～1.25之間；抗旱性中等的品種15個(gè)，如豐花2號(hào)、山花8號(hào)、79266等，苗期抗旱系數(shù)在0.93～1.20之間；抗旱性弱的品種6個(gè)，如臺(tái)山珍珠、04D029、魯花14號(hào)等，苗期抗旱指數(shù)在0.70～0.93之間。代表性品種（系）如圖2所示， 抗旱性強(qiáng)的品種（系）如NC6、遠(yuǎn)雜9102在15%PEG6000脅迫處理一周后與對(duì)照植株的長(zhǎng)勢(shì)基本一致，葉片未出現(xiàn)萎蔫，只有少許葉片邊緣出現(xiàn)失水現(xiàn)象；抗旱性中等的品種（系）如山花8號(hào)、萊蕪花皮在15%PEG6000脅迫處理一周后與對(duì)照植株相比長(zhǎng)勢(shì)較弱，且葉片一半出現(xiàn)萎蔫；抗旱性弱的品種（系）如臺(tái)山珍珠、魯花14號(hào)在15%PEG6000脅迫處理一周后與對(duì)照植株相比長(zhǎng)勢(shì)相差較大，且大部分葉片嚴(yán)重萎蔫卷曲。

2.2.2 賦分分級(jí)法分析材料抗旱性 依據(jù)抗旱相關(guān)性狀，運(yùn)用植物抗旱性等級(jí)賦分分級(jí)分析，結(jié)果見表5，根據(jù)總得分將材料分為三個(gè)等級(jí)，即得分在40分以上的作為第一級(jí)，得分在20分以上到40分的作為第二級(jí)，得分在20分以下作為第三級(jí)。供試材料抗?jié)B透脅迫強(qiáng)的品種為遠(yuǎn)雜9102、冀0212-4、湘花2008與NC6；抗?jié)B透脅迫弱的品種為04D029、02P172、白沙1016、臺(tái)山珍珠、萊蕪花皮與ND119。

2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)賦予權(quán)重法分析材料抗旱性 采用標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)賦予權(quán)重法對(duì)26 個(gè)花生品種（系）的抗旱性進(jìn)行分析，結(jié)果見表6，表中綜合分析 D值代表了各材料的抗?jié)B透能力，D值越大的品種（系）抗?jié)B透脅迫能力越強(qiáng)，依據(jù)此法可知抗?jié)B透脅迫強(qiáng)的品種（系）為遠(yuǎn)雜9102、湘花2008、NC6和冀0212-4；抗?jié)B透脅迫弱的品種（系）為白沙1016、花育17、02P186泉黑、臺(tái)山珍珠、萊蕪花皮、02P172和ND119。