不同花生品種抗旱性評價

郝 西 張 俊 丁 紅 張佳蕾 臧秀旺 劉 兵 崔亞男董文召湯豐收*劉 娟*

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所,河南 鄭州 450002;2.山東省花生研究所,山東 青島 266100;3.山東省農(nóng)業(yè)科學院生物技術(shù)研究中心,山東 濟南 250100)

干旱是主要的非生物脅迫之一,顯著影響農(nóng)作物的生長發(fā)育與產(chǎn)量[1]?；ㄉ鞘澜缡秤弥参镉团c植物蛋白的重要來源,種植區(qū)域主要分布在半干旱和亞熱帶地區(qū),每年由干旱造成的花生經(jīng)濟損失超過5億美元[2]。中國花生的總產(chǎn)量居世界第一,調(diào)查發(fā)現(xiàn)中國70%的花生產(chǎn)區(qū)受到干旱脅迫的影響,干旱造成的花生產(chǎn)量損失每年平均在20%以上[3]。因此,開展花生抗旱品種(系)鑒定與篩選,一方面有利于加快高產(chǎn)抗旱品種的推廣,另一方面可為花生抗旱育種提供優(yōu)異親本。

近年來,隨著我國花生種植面積逐年擴大,花生抗旱種質(zhì)資源鑒定與抗旱生理研究愈發(fā)得到重視。為準確鑒定花生品種的抗旱性,不同學者研究了植株和根系形態(tài)指標[4-7]、生理生化指標[8-10]、干旱誘導基因表達水平[11-14]、產(chǎn)量抗旱系數(shù)[11-14]、隸屬函數(shù)法[15-16]等抗旱性鑒定方法。本研究取6個不同類型花生品種(系),采用隸屬函數(shù)值對品種的抗旱性進行綜合評價,為我國花生抗旱品種的篩選與推廣利用、抗旱機理的研究提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試花生品種(系)6份,分別為豫花9326、豫花15、湘花2008、遠雜9847、花育34、ST001。

1.2 試驗處理

選飽滿無病斑的花生種子,播種于直徑15 cm裝有蛭石的塑料花盆中,培養(yǎng)條件設(shè)為:12 h光照28℃,12 h黑暗22℃,相對濕度60%左右,光強為500 μmol/(m2.s)。培養(yǎng)至3葉期,取出根系,沖洗掉基質(zhì),1/2 MS溶液預培養(yǎng)3 d,分別置于蒸餾水(對照)、20% PEG-6000中處理24 h(28 ℃/20 ℃)后,取倒三葉測定脫落酸、可溶性糖、類黃酮、一氧化氮等生理指標,同時測定葉片水分損失率。

1.3 指標測定

1.3.1 葉片失水率

于干旱脅迫前摘取完全展開的倒3葉10片,立即稱取鮮質(zhì)量M1,并攤放于室內(nèi),讓其自然失水。每隔1 h稱其質(zhì)量1次,至質(zhì)量基本不再變化時,記錄質(zhì)量M2,最后將樣品烘干,此時質(zhì)量為M3。葉片失水率由下面公式計算:

葉片失水率=(M1-M2)/(M1-M3)×100%

1.3.2 葉片生理指標測定

葉綠素含量參考Arnon(1949)方法[17],取花生倒三葉0.1 g剪碎,加入10 mL 80%無水乙醇,黑暗處放置48 h后,用UV-2450分光光度計分別在645和663 nm 波長測定OD值。葉片脫落酸、可溶性糖、類黃酮、花青素、一氧化氮含量,采用蘇州科銘生物技術(shù)有限公司微量試劑盒進行測定。

1.4 各指標相對值的分析

各指標相對值=干旱脅迫下的指標值/非脅迫下的指標值

1.5 抗旱性綜合評價

應(yīng)用隸屬函數(shù)法對不同品種抗旱性進行綜合評價。利用公式X(μ)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)計算不同品種每個性狀的具體隸屬函數(shù)值,式中X為參試品種某一性狀的測定值,Xmax和Xmin分別為所有品種中該性狀測定的最大值和最小值,然后把每個品種各抗旱性狀隸屬函數(shù)值累加求平均值,根據(jù)平均隸屬函數(shù)值大小確定其抗旱性強弱,平均值越大,抗旱性越強,反之則抗旱性越弱。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同花生品種葉片失水率比較

葉片失水率反映葉片持水能力的高低,一般植物的抗旱性與離體葉片失水狀況成負相關(guān)。表1可知,6個品種的平均葉片失水率為94.57%,其中豫花9326最小,為91.6%;湘花2008、豫花15較大,分別為97.20%、97.19%。葉片失水率排序為豫花9326＜ST001＜花育34＜遠雜9847＜豫花15＜湘花2008,其中豫花9326 與遠雜9847、豫花9326與豫花15、豫花9326與湘花2008、ST001與豫花15、ST001與湘花2008、花育34與湘花2008之間的差異均達到極顯著水平。

表1 不同品種葉片失水率比較Table 1 Comparison of water loss rate of leaf among different varieties

2.2 干旱脅迫對不同花生品種葉片葉綠素含量的影響

從表2可知,在正常培養(yǎng)條件下,6個花生品種的葉片葉綠素含量介于2.25～3.50 mg/g,其中豫花9326與遠雜9847、豫花9326與花育34、遠雜9847與ST001、遠雜9847與豫花15、遠雜9847與湘花2008、ST001與花育34之間均達到極顯著差異。20% PEG-6000模擬干旱脅迫處理24 h后,6個品種均表現(xiàn)為葉綠素含量顯著增加,介于3.19～5.26 mg/g,豫花9326與花育34、豫花9326與湘花2008、遠雜9847 與ST001、遠雜9847與湘花2008等均達到極顯著差異。各品種的相對葉綠素含量介于1.28～1.99,其中豫花15、豫花9326 較大,分別為1.99、1.59;遠 雜9847、湘花2008較小,分別為1.43、1.28。6個品種的相對葉綠素含量排序為豫花15＞豫花9326＞ST001＞花育34＞遠雜9847＞湘花2008,其中豫花9326與豫花15、豫花9326與湘花2008、遠雜9847與豫花15等達到顯著差異。

表2 干旱處理對不同品種葉片葉綠素含量的影響Table 2 Effects of drought treatment on chlorophyll content in leaves of different varieties

2.3 干旱脅迫對不同花生品種葉片脫落酸含量的影響

對照處理下,6個品種的脫落酸含量在1.91～2.48 μg/g,豫花9326與花育34、豫花9326與豫花15、豫花9326 與湘花2008、ST001 與豫花15、ST001與湘花2008之間的脫落酸含量差異均達到極顯著水平(表3)。干旱脅迫處理24 h后,6個品種均表現(xiàn)為脫落酸含量增加,豫花9326與遠雜9847、豫花9326與湘花2008、遠雜9847與花育34、ST001與花育34、花育34與豫花15等的脫落酸含量均達到極顯著差異。各品種的相對脫落酸含量大小不同,其中花育34、豫花15、豫花9326較大,分別達到1.47、1.39、1.32;ST001、遠雜9847較小,分別為1.17、1.15。相對脫落酸含量的排序為花育34＞豫花15＞豫花9326＞湘花2008＞ST001＞遠雜9847。

表3 干旱處理對不同品種葉片脫落酸含量的影響Table 3 Effect of drought treatment on abscisic acid content in leaves of different varieties

2.4 干旱脅迫對不同花生品種葉片可溶性糖含量的影響

對照處理下,6個品種的可溶性糖含量在4.21～4.86 mg/g,其中豫花9326 與遠雜9847、豫花9326與ST001、遠雜9847與豫花15、遠雜9847與湘花2008、ST001與豫花15、ST001與湘花2008之間的脫落酸含量均達到顯著差異(表4)。6個品種在干旱脅迫后均表現(xiàn)為可溶性糖含量增加,但各品種間差異不顯著。各品種的相對可溶性糖含量在1.22～1.47,品種間均差異不顯著;其中豫花9326、湘花2008 較大,分別達到1.47、1.37;花育34、ST001較小,分別為1.23、1.22。相對可溶性糖含量排序為豫花9326＞湘花2008＞豫花15＞遠雜9847＞花育34＞ ST001。

2.5 干旱脅迫對不同花生品種葉片類黃酮含量的影響

表5可知,正常條件下6個品種的類黃酮含量介于87.65～128.10 μg/g,其中豫花9326與遠雜9847、豫花9326與湘花2008之間差異達顯著水平。20% PEG-6000模擬干旱脅迫處理24 h后,6個品種均表現(xiàn)類黃酮含量增加,其中豫花9326與ST001、豫花9326與花育34、ST001與湘花2008、花育34與湘花2008之間均達極顯著差異。品種間的相對類黃酮含量不同,變幅為1.32～2.11,其中豫花9326與湘花2008、ST001與湘花2008、花育34與湘花2008之間的差異達極顯著水平。干旱前后的相對類黃酮含量排序為ST001＞花育34＞豫花9326＞豫花15＞遠雜9847＞湘花2008。

表4 干旱處理對不同品種葉片可溶性糖含量的影響Table 4 Effects of drought treatment on soluble sugar content in leaves of different varieties

表5 干旱處理對不同品種葉片類黃酮含量的影響Table 5 Effects of drought treatment on flavonoids content in leaves of different varieties

2.6 干旱脅迫對不同花生品種葉片花青素含量的影響

正常條件下,6個品種的花青素含量介于4.82～6.11 μg/g,其中豫花9326與湘花2008之間差異達到顯著水平(表6)。干旱脅迫處理24 h后,6個品種均表現(xiàn)為花青素含量增加,其中豫花9326與遠雜9847、豫花9326與豫花15、豫花9326與湘花2008之間的差異均達極顯著水平。由表6可知,相對花青素含量介于1.36～1.56,但品種間差異均不顯著。干旱前后相對花青素含量排序為遠雜9847＞豫花15＞豫花9326＞ST001＞湘花2008＞花育34。

表6 干旱處理對不同品種葉片花青素含量的影響Table 6 Effects of drought treatment on anthocyanin content in leaves of different varieties

2.7 干旱脅迫對不同花生品種葉片一氧化氮含量的影響

正常條件下6個品種的一氧化氮含量差異較小,介于1.65～1.98 μmol/g,其中豫花9326與豫花15之間達極顯著差異(表7)。20% PEG-6000模擬干旱脅迫處理24 h后,6個品種均表現(xiàn)為一氧化氮含量增加,其中豫花9326與遠雜9847、豫花9326 與ST001、豫 花9326 與 花 育34、豫 花9326與湘花2008、ST001與豫花15之間均達極顯著差異。6個品種間的相對一氧化氮含量介于1.22～1.79,其中豫花9326與其他5個品種間的差異均達到極顯著水平。相對一氧化氮含量排序為豫花9326＞豫花15＞湘花2008＞遠雜9847＞ST001＞花育34。

表7 干旱處理對不同品種葉片一氧化氮含量的影響Table 7 Effects of drought treatment on nitric oxide content in leaves of different varieties

表8 抗旱性相關(guān)生理指標的隸屬函數(shù)值Table 8 Value of membership function of drought resistance related physiological indexes

2.8 不同花生品種抗旱性的綜合評價

從表8可知,6個品種的平均隸屬函數(shù)值介于0.22～0.76,品種間差異較大,豫花9326的失水率、可溶性糖、一氧化氮、類黃酮的隸屬函數(shù)值均較大,豫花15的葉綠素、花青素含量的函數(shù)值較大,而湘花2008的失水率、葉綠素、類黃酮、一氧化氮的函數(shù)值均較小。根據(jù)綜合隸屬函數(shù)值分析,6個品種的抗旱性強弱排序為豫花9326＞豫花15＞花育34＞ST001＞遠雜9847＞湘花2008,即豫花9326、豫花15的抗旱性較強,花育34、ST001、遠雜9847的抗旱性一般,湘花2008抗旱性較差。

3 討論

多項研究表明,采用單一指標評價不同品種間的抗旱性不夠準確[18]。利用綜合隸屬函數(shù)法評價品種間的抗旱能力比較科學合理,在多個作物中得到了廣泛應(yīng)用[6,13,15-16]。為評價不同花生品種的抗旱性差異,選用6個花生品種(系),研究了20%聚乙二醇(PEG-6000)模擬干旱脅迫對不同花生品種苗期生長發(fā)育及生理指標的影響。研究發(fā)現(xiàn),葉片失水率可以一定程度上反映花生品種間的抗旱性,而葉綠素、脫落酸、可溶性糖、類黃酮、花青素、一氧化氮的含量均受干旱誘導而增加,尤其是葉片失水率、脫落酸相對含量、葉綠素相對含量在品種間的差異更大,與抗旱性的關(guān)系更密切。6個品種的平均隸屬函數(shù)值介于0.22～0.76,抗旱性強弱排序為豫花9326＞豫花15＞花育34＞ST001＞遠雜9847＞湘花2008,即豫花9326、豫花15的抗旱性較強,花育34、ST001、遠雜9847的抗旱性一般,湘花2008抗旱性較差。

本研究針對花生苗期開展了抗旱性鑒定,對于抗旱品種的鑒定與推廣應(yīng)用具有一定的參考價值,但抗旱性評價結(jié)果是否與花針期、結(jié)莢期等其他生育期的抗旱性一致,還需進一步試驗驗證。