76 份冬小麥品種（系）苗期耐旱性鑒定篩選研究

楊丹丹 韓 雪 孔欣欣 趙鵬飛 金建猛 趙國軒 蘇亞中 趙國建

（開封市農(nóng)林科學(xué)研究院，河南開封 475004）

小麥?zhǔn)鞘澜缛蠹Z食作物之一，也是我國重要的糧食作物，小麥產(chǎn)量提高對全球糧食安全具有重要意義。干旱是影響小麥產(chǎn)量的重要因素之一[1]，干旱脅迫是限制小麥產(chǎn)量潛力有效發(fā)揮的關(guān)鍵因素，抗旱節(jié)水品種在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。研究表明，干旱脅迫環(huán)境下小麥胚芽鞘對干旱十分敏感，且小麥苗期活力會(huì)影響后期生長并最終影響小麥產(chǎn)量[2-3]。因此苗期胚芽鞘的伸長長度可作為小麥耐旱性篩選的重要指標(biāo)[4-6]。為縮短抗旱小麥品種篩選周期，提前對小麥進(jìn)行抗旱性評價(jià)，本試驗(yàn)挑選76 份小麥品種（系）進(jìn)行干旱脅迫，通過測定苗期胚芽鞘長度，并利用變異系數(shù)分析法、聚類分析法等對小麥苗期抗旱性進(jìn)行綜合分析和評價(jià)。

1 材料與方法

1.1 供試材料試驗(yàn)材料為河南省主栽和開封市農(nóng)林科學(xué)研究院自主培育的冬小麥品種（系），具體名稱見表1。

表1 供試品種（系）名稱

1.2 試驗(yàn)方法每個(gè)品種（系）挑選50 粒籽粒飽滿、無病蟲害的小麥種子整齊擺放于平鋪雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，加入15mL 無菌水，加入無菌水時(shí)避免濾紙下產(chǎn)生氣泡，用鑷子將種子腹溝朝下，整齊排列在發(fā)芽床上，粒與粒之間距離均勻，25℃恒溫條件培養(yǎng)。經(jīng)過24h 培養(yǎng)后，選取萌發(fā)一致的種子分為兩等份（每份20 粒），分別整齊擺放在2 個(gè)新的平鋪雙層濾紙的培養(yǎng)皿中：一份作為對照加入無菌水15mL，另一份加入20% PEG-6000（W/V）溶液15mL。25℃恒溫條件下繼續(xù)培養(yǎng)48h，在小麥胚芽鞘長至一定高度時(shí)拿開培養(yǎng)皿蓋，每隔12h 測量無蓋培養(yǎng)皿質(zhì)量，并補(bǔ)充水至原質(zhì)量。自小麥種子萌發(fā)起分別從每個(gè)培養(yǎng)皿中挑取長勢一致的10粒測量胚芽鞘長度并記錄。每天在固定時(shí)間測定小麥胚芽鞘的長度，連續(xù)測量7d，取平均值作數(shù)據(jù)分析。

1.3 數(shù)據(jù)分析聚類分析以歐氏平方距離（dij）定義76 份小麥供試材料的遺傳距離，以胚芽鞘長度均值換算小麥供試材料間的遺傳距離，按歐氏平方距離大小對所有材料進(jìn)行分類。采用Excel 2010 與SPSS 20.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果分析

2.1 不同冬小麥品種（系）受脅迫后胚芽鞘伸長速度分析通過分析冬小麥品種（系）胚芽鞘長度的變化規(guī)律可知，加入聚乙二醇（PEG-6000）后，種子生長受到脅迫，胚芽鞘的生長速度比對照處理的生長速度減慢（圖1）。胚芽鞘的伸長長度比對照處理的胚芽鞘伸長長度短，二者之間有明顯差異；受到脅迫后，胚芽鞘的伸長幅度為1.09～6.30cm，對照處理胚芽鞘的伸長幅度為1.14～11.36cm，受脅迫后胚芽鞘的最大伸長長度比對照處理的最大伸長長度短44.54%；加入聚乙二醇后的前3d，胚芽鞘的生長速度最慢，說明剛開始加入聚乙二醇，就對種子生長造成了影響，后期影響反而逐漸減弱。

圖1 種子經(jīng)過干旱脅迫處理7d 內(nèi)胚芽鞘的生長變化

2.2 不同小麥品種（系）胚芽鞘長度分析小麥種子萌發(fā)第7 天聚乙二醇（PEG-6000）脅迫處理組與水處理組胚芽鞘長度、性狀變化率差異最明顯，方差分析結(jié)果表明（表2），胚芽鞘長度在不同小麥品種（系）間變化達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表2 不同小麥品種（系）胚芽鞘長度方差分析

通過分析不同小麥品種（系）胚芽鞘長度的變化規(guī)律可知（表3），在聚乙二醇（PEG-6000）模擬干旱脅迫下，不同小麥品種（系）胚芽鞘長度表現(xiàn)不同，長度在1.9cm 以上的共有8 個(gè)，分別為豫農(nóng)922、鄭麥158、鄭麥119、鄭麥379、開麥1606、開麥205、濟(jì)麥22、洛旱7 號。胚芽鞘長度最長的為開麥1606（2.21cm），胚芽鞘長度最短的為豫農(nóng)536（0.73cm），最長胚芽鞘長度比最短胚芽鞘長度長202.74%；胚芽鞘長度變異系數(shù)范圍為13.17%～63.46%，其中平安21 變異系數(shù)最?。?3.17%），開麥22 變異系數(shù)最大（63.46%）。與對照品種周麥36 相比，胚芽鞘更長的品種有38 個(gè)，增幅1.39%～53.47%；與對照品種洛旱7 號相比，胚芽鞘更長的品種有開麥1606（2.21cm）和濟(jì)麥22（2.17cm），增幅分別為2.79%和0.93%。

表3 PEG-6000 干旱脅迫下不同小麥品種（系）胚芽鞘長度描述性統(tǒng)計(jì)

2.3 不同小麥品種（系）胚芽鞘長度聚類分析當(dāng)定義聚類分析歐氏平方距離為5.3 時(shí)可將76 份小麥材料分為4 類，類群I 又可分為3 個(gè)亞群，類群II可分為2 個(gè)亞群，類群III 可分為2 個(gè)亞群（圖2、表4）。聚類分析結(jié)果表明，亞群I2和I3胚芽鞘長度接近的比較多。亞群I2有15 個(gè)，亞群I3有24 個(gè)，合占76 份冬小麥材料總數(shù)的51.32%，其余冬小麥材料占比為48.68%，這2 個(gè)亞群胚芽鞘長度變化范圍為1.30～1.71cm。類群IV 芽鞘長度最長，胚芽鞘長度變化范圍為2.14～2.21cm。胚芽鞘伸長長度最長的為開麥1606，其次是濟(jì)麥22，分別比最短胚芽鞘長度豫農(nóng)536 長202.74%和197.26%，分別比對照洛旱7 號長2.79%和0.93%，比對照周麥36 長53.47%和50.69%，這2 個(gè)品種可作為耐旱品種栽培或作為長胚芽鞘種質(zhì)創(chuàng)新的基礎(chǔ)材料?；谂哐壳书L度遺傳距離的不同，可將76 份冬小麥材料直觀、形象地分為9 類，有利于冬小麥種質(zhì)資源的鑒選和優(yōu)質(zhì)親本組配。已有研究表明，長胚芽鞘品種（系）表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗旱性[7]，因此下一步應(yīng)對這38個(gè)冬小麥品種（系）進(jìn)行重點(diǎn)篩選，結(jié)合其他農(nóng)藝、生理性狀選出耐旱性更強(qiáng)的冬小麥品種（系）。

圖2 76 份冬小麥品種（系）胚芽鞘長度聚類結(jié)果

表4 76 份冬小麥品種（系）胚芽鞘長度分類

3 結(jié)論與討論

不同品種（系）的種子之間、同一品種（系）水處理與PEG 處理之間胚芽鞘的伸長長度均存在梯度差異，不同小麥品系對干旱脅迫的敏感程度不同。種子經(jīng)過PEG 處理后胚芽鞘伸長長度明顯低于水處理的伸長長度。對照品種洛旱7 號胚芽鞘長度為2.15cm，篩選出經(jīng)PEG 處理胚芽鞘長度高于對照品種洛旱7 號的品種開麥1606 和濟(jì)麥22。與對照品種周麥36 相比，胚芽鞘更長的品種有38 個(gè)，胚芽鞘長度增幅1.39%～53.47%。

加入聚乙二醇（PEG-6000）后，種子生長受到脅迫，胚芽鞘的生長速度比對照的生長速度減慢，胚芽鞘的伸長長度比對照的胚芽鞘長度短；加入聚乙二醇后的前3d，胚芽鞘的生長速度最慢，說明剛開始加入聚乙二醇，就對種子生長造成了影響，后期影響逐漸減弱。

研究表明，將胚芽鞘伸長長度作為抗旱性鑒定手段[8]，可以有效縮短冬小麥抗旱育種進(jìn)程[9]。長胚芽鞘冬小麥種子適當(dāng)深播，可以充分吸收土壤深層水分，避免表層土壤中除草劑、地膜等因素對作物胚芽的傷害，并能利用長胚芽鞘優(yōu)勢頂土出苗，最終提高冬小麥品種的出苗率[10]，為其后期高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。在土壤表層水分嚴(yán)重不足的旱地麥田，長胚芽鞘冬小麥品種的耐深播特性顯得尤為重要[11]。本研究中，根據(jù)聚類分析的結(jié)果，將76 份小麥材料分為4 個(gè)類群，類群IV 胚芽鞘長度最長，可作為抗旱性小麥品種（系）。本試驗(yàn)可以更直接有效地為耐旱種質(zhì)篩選及耐旱資源配制提供科學(xué)依據(jù)，下一步將結(jié)合田間農(nóng)藝性狀對這類品種（系）進(jìn)行鑒定，探尋其與產(chǎn)量等的關(guān)系，為縮短育種進(jìn)程提供有效的參考價(jià)值。