亳菊與陰歧油菊雜交F1代抗旱性研究

姜自紅，盧 漫

（1.滁州職業(yè)技術(shù)學院 食品與環(huán)境工程系，安徽 滁州 239000；2.南京農(nóng)業(yè)大學 園藝學院，江蘇 南京 210095）

亳菊（Dendranthema morifolium‘BoJu’）主要產(chǎn)于安徽省毫州市，是安徽省道地中藥材，也是我國四大名菊之一，其花中含有的生物活性物質(zhì)具有很高的藥用價值。近年，亳菊種植面臨種性退化特別是抗耐旱性差，尤其是花期遇到干旱造成大面積減產(chǎn)，使得亳菊種植面積正在逐漸減少[1-2]。因此，改良亳菊的抗旱性，培育抗旱新種質(zhì)已成為生產(chǎn)中亟待解決的問題。聚乙二醇（PEG-6000）作為一種滲透調(diào)節(jié)劑，被廣泛應(yīng)用于模擬植物干旱脅迫的試驗研究中[3]。劉曉東等[4]以PEG-6000模擬干旱脅迫對玉帶草生理特性的影響進行了研究，李文鶴等[5]以PEG-6000模擬干旱對野菊種子萌發(fā)期抗旱性的影響進行了研究。本實驗以亳菊（C.okiense）和陰歧油菊的雜交F1代為試驗材料，通過測定幼苗在不同PEG-6000濃度模擬干旱脅迫環(huán)境下的各項生理指標變化，選擇耐旱性優(yōu)良的后代，為亳菊的種質(zhì)改良和創(chuàng)新提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料準備

實驗于2018年5月在南京農(nóng)業(yè)大學“中國菊花種質(zhì)資源保存中心”進行，供試材料為亳菊、陰歧油菊及其17個雜交F1代。為方便敘述，亳菊編號為BJ，陰歧油菊編號為YJ，其雜交后代編號為BY-1，BY-2……。

1.2 方法

1.2.1 試驗處理

4月中旬采集父本、母本以及17個長勢優(yōu)良的F1代嫩梢扦插于72孔穴盤，插穗生根并展開8～10片葉后，將長勢一致的植株移于盛有Hogland營養(yǎng)液的塑料周轉(zhuǎn)箱（體積40 L）內(nèi)進行通氣水培。緩苗生長7 d后進行不同濃度PEG-6000的脅迫處理：Hoagland培養(yǎng)液中添加的PEG-6000質(zhì)量濃度分別為0、15%、20%、25%，每處理6株，各處理設(shè)3次重復，其中以0添加的為對照（ck）。脅迫處理3 d后測定葉片葉綠素、MDA和脯氨酸含量。材料培養(yǎng)于設(shè)置有外遮陽的溫室中，日溫26±2.5 ℃。

1.2.2 測定方法

用SPAD-502 PLUS測量植株頂端以下第3片成熟葉片葉綠素含量，精確到0.01SPAD。游離脯氨酸含量采用酸性茚三酮法，MDA含量測定采用硫代巴比妥酸（ TBA）比色法，參照李合生等[6]的方法。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用SPSS 20.0 統(tǒng)計分析軟件對所得數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

采用 Excel 2010軟件進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析。隸屬函數(shù)法的計算公式為：隸屬函數(shù)值=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）。若某一指標與耐旱性呈負相關(guān)，則可通過反隸屬函數(shù)公式計算其耐性隸屬函數(shù)值。反隸屬值=1-（X-Xmin）/ （Xmax-Xmin），式中X為測定值，Xmax為所有材料中測定的最大值，Xmin為所有材料中測定的最小值。將某一品種各指標的隸屬值進行累加并求取平均值，平均值越大則該品種的耐性越強。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對F1后代葉綠素含量的影響

干旱脅迫對生長的抑制與葉綠素含量下降導致光合能力下降[7]。如表1所示，隨著PEG-6000濃度的升高，葉綠素含量整體呈下降趨勢。當PEG-6000濃度為15%時，BY-27、BY-34、BY-42、BY-46、BY-54、BY-56、BY-69的葉綠素含量與對照之間沒有顯著性差異（P＜0.05）。PEG-6000濃度為20%時，除BY-27、BY-46、BY-56外，其余的F1后代的葉綠素含量均有顯著下降。在PEG-6000濃度為25% 時，BY-18、BY-21、BY-27、BY-46、BY-56、BY-60葉綠素含量為對照的0.87、0.86、0.92、0.87、0.92、0.87倍，而BY-16、BY-17、BY-26、BY-71僅為對照的0.74、0.77、0.77、0.72倍。表明，BY-18、BY-21、BY-27、BY-46、BY-56、BY-60在干旱脅迫下仍能保持較高水平的光合作用能力，有較強的干旱耐受力。PEG-6000濃度為25%時，葉綠素的相對含量[8]的變化值與耐旱性呈正相關(guān)，適用于綜合性評價指標。

表1 父母本及F1代在不同濃度PEG-6000處理下的葉綠素含量（SPAD）

續(xù)表1：

表2 父母本及F1代在不同濃度PEG-6000處理下的MDA含量/（nmol/mgrot）

2.2 干旱脅迫對F1后代MDA含量的影響

作為質(zhì)膜過氧化的最終產(chǎn)物，丙二醛含量的高低反應(yīng)了質(zhì)膜過氧化的程度[9]。如表2所示，隨著PEG-6000濃度的上升，MDA含量呈不斷上升的趨勢。15% PEG-6000處理時，與對照相比，亳菊、陰歧油菊、BY-16、BY-26、BY-34、BY-42、BY-54、BY-68、BY-71的丙二醛含量迅速增高，表現(xiàn)出顯著性差異（P＜0.05），其余的10個F1后代跟對照相比，差異不顯著。當PEG-6000濃度達到25%時，父母本及17個F1后代的MDA含量明顯升高，均與對照表現(xiàn)出顯著性差異（P＜0.05），但是升高幅度有所不同。亳菊、陰歧油菊分別為對 照 的 2.14、1.66倍，BY-16、BY-26、BY-34、BY-42、BY-70、BY-71為對照的3.82、2.78、4.28、3.81、4.04、3.12倍，增長幅度均大于父母本。而BY-18、BY-21、BY-60、BY-69增長幅度較小，僅為對照的1.59、1.51、1.59、1.23倍。而可見，在干旱脅迫下，F(xiàn)1代中BY-18、BY-21、BY-60、BY-69質(zhì)膜過氧化程度相對較低，對干旱脅迫具有一定的耐性。PEG-6000濃度為25%時，MDA的相對含量的變化值與耐旱性呈正相關(guān)，適用于綜合性評價指標。

2.3 干旱脅迫對F1后代脯氨酸含量的影響

如表3所示，隨著PEG-6000濃度的升高，父母本及后代中的游離脯氨酸含量呈現(xiàn)不斷升高的趨勢。PEG-6000濃度為15%時，父母本及F1代的游離脯氨酸含量，均有顯著性升高，當PEG-6000濃度升到25%時，亳菊、陰歧油菊的游離脯氨酸含量分別為對照的12.40、18.18倍，而BY-21、BY-34、BY-68、BY-70、BY-71游離脯氨酸含量升高幅度明顯，分別為對照的25.11、25.18、30.15、26、20.79 倍。BY-16、BY-17、BY-18、BY-27、BY-46升高幅度相對較小，分別為對照的7.76、7.71、8.88、3.03、4.08倍。PEG-6000濃度為25%時，游離脯氨酸的相對含量的變化值與耐旱性呈正相關(guān)，適用于綜合性評價指標。

表3 父母本及F1代在不同濃度PEG-6000處理下的游離脯氨酸含量/（μg/g）

2.4 隸屬函數(shù)綜合評價

采用多指標的綜合評價方法，用隸屬函數(shù)法進行數(shù)值轉(zhuǎn)換，得到各材料的隸屬函數(shù)值和綜合評價值（隸屬函數(shù)平均值）。根據(jù)綜合評價值評價17個F1代的抗旱性強弱，從而較客觀地反映不同后代之間抗旱性的差異[10]。綜合評價值越大，表明其耐旱性越強[11]。PEG-6000濃度為25%時，各指標相對含量（25%/CK）的變化值與耐旱性顯著相關(guān)，并以此進行隸屬函數(shù)分析。從表4可知，在17個F1代中，與亳菊和陰歧油菊相比，BY-18、BY-27、BY-46、BY-56、BY-69的耐旱性較強，BY-34、BY-42、BY-54、BY-70、BY-71的耐旱性較弱。

表4 各指標隸屬函數(shù)值及耐旱性綜合排名

3 討論

光合作用是植物最基本的生命活動，是植物生產(chǎn)力的根本決定因素，也是綠色植物對干旱脅迫最敏感的生理過程之一[12]。研究表明，干旱會損壞葉綠體類囊體膜，減少光合色素含量，從而減弱或停止光合作用[13]。因此葉綠素含量是衡量菊花耐旱性的重要指標之一。在本研究中，隨著PEG-6000的濃度升高，各材料的葉綠素含量逐漸降低，這與應(yīng)葉青[14]等人對一年生毛竹幼苗進行的干旱脅迫試驗結(jié)果相同，極可能是由于干旱脅迫引起了葉綠素的分解。在亳菊與陰歧油菊的雜交F1代中，BY-18、BY-21、BY-27、BY-46、BY-56、BY-60在干旱脅迫下仍能保持較高水平的葉綠素含量，表現(xiàn)了較強的耐旱能力。

MDA含量可以反映植物細胞膜的受傷害程度，兩者呈正相關(guān)關(guān)系[15]。在本研究中，PEG-6000的濃度越高，各材料的MDA含量越高，表明隨著干旱脅迫程度的加劇，各材料細胞膜的受害程度越來越強。這與李紅杰[16]對干旱脅迫下冬瓜的生理指標變化及耐旱性的研究結(jié)果一致。在亳菊與陰歧油菊的雜交 F1代中，BY-18、BY-21、BY-60、BY-69丙二醛含量上升幅度越小，說明幼苗細胞質(zhì)膜因膜脂過氧化作用而受到的損傷越小，耐干旱越強。游離脯氨酸作為重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，干旱脅迫下，會在植物體內(nèi)大量積累，以此來維持滲透平衡和細胞膜的穩(wěn)定性[17]。盧少云等研究表明耐旱性弱的地毯草對干旱脅迫更敏感，脯氨酸的積累量更大，游離脯氨酸的積累與植物受傷害程度呈顯著正相關(guān)[18]。本研究中，游離脯氨酸的含量隨著PEG-6000濃度的增長而不斷積累，各個材料的升高幅度有所不同，BY-16、BY-17、BY-18、BY-27、BY-46的游離脯氨酸含量增長幅度相對較小，表現(xiàn)出了較強的耐旱性。

隸屬函數(shù)分析結(jié)果表明，亳菊和陰歧油菊的雜交F1代中，BY-18、BY-27、BY-56、BY-60、BY-69的耐旱性較強，可作為耐旱性的優(yōu)良資源進行進一步的研究。