中圖分類號:S512.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:2097-2172(2025)04-0337-06
doi:10.3969/j.issn.2097-2172.2025.04.009
EvaluationofDroughtResistancein WinterWheat Varietiesat Germination Stage
XING Yaling,LI Jing,HE Yongbin, ZHOU Dongliang (Dingxi AcademyofAgricultural Sciences,DingxiGansu 743ooo,China)
Abstract:Inorder toexplorethedoughtresistanceof diferent winterwheatvarietiesat germinationstagesoastoprovidea theoreticalbasisforthebredingofdrought-resistant winterwheat,PEG-6OoOwasusedtosimulatedroughtstres,andthe germinationpotential,grminationrate,udlength,radiclelength,coleoptilelength,rootshootatioandmainradicleuberof diferentwheatvarietiesunderdroughtstresseremeasured.ResultsshowedthatwiththeincreaseofPEG-6OOOconcentration,the germinationpotential,germinationrate,budlengthandradiclenumberof winterwheatatgerminationstageweredecreased,the coleoptilelengthandmainradiclelengthwereincreasedfirstandthendecreased,andtherootshotratiowasincreasedIn conclusion,Longzong3,Longzong4,Longzhong5,Longzhong6,Longzhong8,Longzhng10andCang6878hadgoddogt resistance,and were suitable for planting in arid and semi-arid areas of Longzhong and similar ecological types.
Key Words:Winter wheat; Germination stage; Drought resistance; PEG-6OoO; Drought stress
小麥?zhǔn)俏覈饕Z食作物之一,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全保障中起著十分重要的作用「1]。甘肅中部地處干旱半干旱區(qū),干旱少雨是制約該區(qū)域小麥等作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要因素之一[2-3]。因此,探索小麥對干旱脅迫的適應(yīng)性,鑒定、篩選和培育抗旱小麥品種,是解決該區(qū)域農(nóng)業(yè)資源用水短缺,提高小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的重要方法[4]。種子的萌發(fā)期是小麥生長發(fā)育的起始階段,也是評價小麥抗旱性強(qiáng)弱的關(guān)鍵時期,在土壤情不足且降水稀缺的情況下,種子的萌發(fā)與出苗直接影響最終產(chǎn)量的形成。因此,研究水分對小麥種子萌發(fā)的影響,對于分析小麥耐旱機(jī)制和篩選抗旱品種具有現(xiàn)實指導(dǎo)意義[5]。
小麥抗旱性是由多個基因控制,并通過綜合農(nóng)藝性狀和生理生化指標(biāo)體現(xiàn)出來的一個復(fù)雜的生物學(xué)性狀。目前,通過全基因組關(guān)聯(lián)分析已經(jīng)鑒定出TaDTG6-B、TaNAC071-A、TaENDO23等基因與小麥的耐旱性密切相關(guān)[6-8]。聚乙二醇(PEG-6000)是目前普遍應(yīng)用的一種滲透調(diào)節(jié)劑,其分子量大,作為高滲溶液時不會進(jìn)人小麥細(xì)胞造成傷害,利用聚乙二醇溶液模擬干旱,常用于小麥種子萌發(fā)抗旱性鑒定[9-10]。發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、胚根數(shù)、主胚根長和胚芽鞘長等均可作為小麥萌發(fā)期抗旱性鑒定的參考指標(biāo)[\"]。為有效鑒定冬小麥新品種的抗旱性和適種生態(tài)類型,我們選用10個冬小麥品種進(jìn)行PEG-6000干旱脅迫,通過測定抗旱鑒定參考指標(biāo),綜合分析和評價冬小麥萌發(fā)期抗旱性,從而為冬小麥抗旱遺傳改良、培育耐旱節(jié)水高產(chǎn)新品種提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。
1材料與方法
1.1 試驗材料
供試冬小麥品種為隴中1號、隴中2號、隴中3號、隴中4號、隴中5號、隴中6號、隴中7號、隴中8號、隴中10號和長6878,均由定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院種質(zhì)資源庫提供。
1.2 試驗設(shè)計
試驗于2024年9月在定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院綜合實驗室進(jìn)行。利用PEG-6000模擬干旱,試驗共設(shè)6個PEG-6000濃度處理,PEG-6000體積分?jǐn)?shù)分別為 0 % (CK)、 5 % (T1)、 10 % (T2)、 1 5 % (T3)、 2 0 % (T4)、 2 5 % (T5)處理,重復(fù)3次。每品種選取大小均勻且飽滿的冬小麥籽粒50粒,使用5 % N a C l O 消毒 1 0 m i n 后,蒸餾水沖洗5遍,然后在蒸餾水中吸漲 2 4 h ,置于鋪有滅菌濾紙的發(fā)芽盒 ( 8 c m× 8 c m× 5 c m) 內(nèi),每天按試驗設(shè)計加人1 0 m L 不同體積分?jǐn)?shù)的PEG-6000溶液,在 恒溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng),光照周期為 1 2 h 光照/1 2 h 黑暗,光照強(qiáng)度
,相對濕度 5 0 % 。
1.3 測定指標(biāo)與方法
參照《國家種子檢驗規(guī)程》,以胚根長 ? 種子長作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn),種子萌發(fā)第3d測定發(fā)芽勢,第7d測定發(fā)芽率[2],隨后每處理隨機(jī)挑選5株幼苗,用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測量胚芽長、主胚根長、胚芽鞘長,統(tǒng)計胚根數(shù)。選取3株幼苗,用蒸餾水沖洗掉附著在根系和種子上的PEG-6000溶液,吸水紙吸干后按根、種子、芽分開,稱取芽鮮重、根鮮重,計算根冠比。
發(fā)芽勢 Σ= Σ 培養(yǎng)至第3d的正常發(fā)芽種子粒數(shù)/供試種子粒數(shù) × 1 0 0 %
發(fā)芽率 Σ= Σ 培養(yǎng)至第7d的正常發(fā)芽種子粒數(shù)/供試種子粒數(shù) × 1 0 0 %
根冠比 Σ= Σ 根鮮重/芽鮮重
1.4數(shù)據(jù)分析
采用Excel2019軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計,使用SPSS19.0軟件進(jìn)行顯著性分析。
2 結(jié)果與分析
2.1PEG-6000脅迫對冬小麥發(fā)芽勢的影響
2 5 % PEG-6000濃度(T5)脅迫下,10個冬小麥品種第3d均未正常發(fā)芽,因此對該濃度不作討論。由表1可以看出,除隴中10號外,其余品種的發(fā)芽勢均隨脅迫濃度的增加呈降低趨勢。T1處理下,發(fā)芽勢以隴中4號最高,為 6 2 . 0 0 % ;隴中7號最低,為 4 3 . 3 3 % ;隴中10號較低,為4 6 . 0 0 % ,均高于CK,表明低濃度PEG-6000溶液對隴中10號的發(fā)芽勢具有一定的促進(jìn)作用。T2處理下,發(fā)芽勢以隴中4號最高,為 5 2 . 6 7 % ,較CK降低12.66個百分點,與隴中3號、隴中8號、隴中6號差異性不顯著,與其余品種差異顯著。T3處理下,發(fā)芽勢以隴中4號最高,為 4 2 . 6 7 % ,較CK降低22.66個百分點;隴中7號最低,為1 8 . 6 7 % 。T4處理下,發(fā)芽勢以隴中8號最高,為2 4 . 6 7 % ;隴中10號最低,為 1 2 . 0 0 % ??傮w來說,在干旱脅迫下隴中4號、隴中8號、隴中3號的發(fā)芽勢較高。
2.2 PEG-6000脅迫對冬小麥發(fā)芽率的影響
由表2可以看出,參試冬小麥品種的發(fā)芽率均隨PEG-6000濃度的升高呈下降趨勢。CK處理下,各品種間發(fā)芽率差異不顯著。T1處理下,發(fā)芽率以隴中3號最高,為 8 8 . 6 7 % ,較CK降低最小,為4.00個百分點;隴中8號較高,為8 6 . 6 7 % ;隴中7號最低,為 7 4 . 6 7 % 。T2處理下,隴中2號和隴中3號發(fā)芽率最高,均為 7 6 . 6 7 % ;隴中7號最低,為 5 3 . 3 3 % 。T3處理下,發(fā)芽率以隴中3號最高,為 5 5 . 3 3 % ;隴中4號、隴中8號較高,分別為 4 8 . 0 0 % 、 4 7 . 3 3 % 。T4處理下,發(fā)芽率以隴中4號和長6878最高,均為 4 1 . 3 3 % ;隴中10號最低,為 1 6 . 6 7 % 。整體來看,在干旱脅迫下隴中3號、隴中8號、隴中4號的發(fā)芽率較高。
2.3 PEG-6000脅迫對冬小麥胚芽長的影響
由表3可以看出,不同濃度PEG-6000脅迫下參試冬小麥品種間的胚芽長度差異明顯,除隴中2號外,均隨PEG-6000 濃度的升高呈下降趨勢。T1處理下,各小麥品種的胚芽長度較CK下降趨勢不明顯,其中隴中3號最長,為 8 . 4 8 c m ,顯著高于其他品種;隴中7號最短,為 T2處理下,隴中2號胚芽長最長,為 5 . 2 2 c m ,且較CK縮短最少,僅下降了 1 6 . 0 8 % ;隴中10號較長,為
;隴中8號最短,為 1 . 8 6 c m 。T3處理下,胚芽長較對照呈大幅下降,其中以隴中2號、隴中3號最長,均為 3 . 8 1 c m ;隴中7號最短,為1 . 2 2 c m ,且較CK縮短最明顯,縮短了 8 0 . 7 3 % 。T4處理下,胚芽長以隴中5號最長,為 1 . 0 8 c m 顯著高于其他處理;隴中4號最短,為 0 . 4 3 c m 。整體來看,隴中2號、隴中3號、隴中5號、隴中8號、隴中10號胚芽長較長。
2.4PEG-6000脅迫對冬小麥主胚根長的影響
由表4可以看出,除隴中5號外,不同冬小麥品種主胚根長均隨PEG-6000濃度的升高呈先升高后降低的趨勢,同一濃度PEG-6000處理下不同冬小麥品種的主胚根長度存在明顯差異( Plt;0 . 0 5 )。T1處理下,除隴中5號外,其余品種的胚根長度較CK均呈不同程度的增加,表明輕度干旱能夠刺激胚根的生長,其中隴中3號最長,為 8 . 5 8 c m :隴中8號、隴中10號較長,分別為7.61、7.54c m 。T2處理下,主胚根長以隴中10號最長,為6 . 8 8 c m ,與隴中6號和長6878差異不顯著,與其余品種差異顯著。在T3處理下,參試冬小麥品種胚根長均明顯縮短,其中隴中10號最長,為5.18cm,顯著高于其他品種。T4處理下,各冬小麥品種胚根長均大幅下降,其中隴中3號最長,為3 . 0 2 c m ;隴中5號、長6878較長,分別為2.58、2 . 6 2 c m ,均與隴中3號差異不顯著,與其余品種差異顯著。整體來看,隴中3號、隴中5號、隴中10號的主胚根長較長。
2.5PEG-6000脅迫對冬小麥胚芽鞘長的影響
由表5可以看出,不同PEG-6000濃度對冬小麥品種胚芽鞘長影響不同,除隴中2號、隴中5號、隴中8號和隴中10號外,其余品種均呈先增加后降低的趨勢。T1處理下,隴中5號、隴中8號、隴中10號胚芽鞘長較CK降低,其余品種均大于CK,其中隴中7號最長,為 4 . 1 2 c m ;隴中8號、隴中6號較長,分別為3.80、 3 . 6 2 c m 。T2處理下,冬小麥胚芽鞘長整體呈小幅下降,其中隴中7號最長,為 3 . 8 6 c m ;隴中6號、隴中10號較長,分別為3.69、 3 . 3 6 c m 。T3、T4處理下,冬小麥胚芽鞘長整體呈大幅下降,其中T4處理下,冬小麥品種胚芽鞘長較CK降低了 7 3 . 7 7 % ~ 8 6 . 1 7 % 。這表明低濃度PEG-6000干旱脅迫對冬小麥胚芽鞘生長有一定促進(jìn)作用,隨著PEG-6000濃度的升高逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐种谱饔谩?/p>
2.6PEG-6000脅迫對冬小麥根冠比的影響從表6可以看出,不同冬小麥品種的根冠比增加幅度不同。T1處理下,參試冬小麥品種根冠比均呈小幅增加,其中隴中8號根冠比最大,為0.39;隴中4號、隴中6號較大,均為0.32。T2處理下,參試冬小麥品種根冠比呈大幅增加,其中隴中8號最大,為0.79;隴中4號、長6878較大,分別為0.73、0.61。T3處理下,根冠比以隴中6號最大,為1.28;長6878、隴中7號較大,分別為1.20、 0 . 9 8 。T4處理下,根冠比以隴中10號最大,為1.99;隴中7號、隴中6號較大,分別為1.52、1.49。表明PEG-6000干旱脅迫對不同冬小麥品種根冠比的影響不同,干旱脅迫使根部所占比例增加。整體來看,干旱脅迫下隴中4號、隴中6號、隴中8號、隴中10號、長6878的根冠比較大。
2.7PEG-6000脅迫對冬小麥胚根數(shù)的影響
由表7可以看出,CK處理下,胚根數(shù)以隴中4號最多,為5.71條,顯著高于隴中1號、隴中2號、隴中7號和隴中10號;隴中2號胚根數(shù)最少,為3.70條。T1處理下,胚根數(shù)以隴中3號最多,為5.51條,較CK增加 1 3 . 3 7 % ,其余品種都較CK略有減少,說明輕度干旱有利于隴中3號主胚根的生長。T2處理下,胚根數(shù)以隴中5號最多,為4.38條,較CK降低 1 0 . 2 4 % ;隴中4號最少,為2.52條,較CK減少 5 5 . 8 7 % 。T3處理下,胚根數(shù)以隴中3號最多,為3.55條;隴中4號、隴中8號、隴中10號和長6878的胚根數(shù)略有增加,分別較T2處理增加了 2 7 . 7 8 % 、 7 . 5 3 % 、 1 3 . 1 6 % !8 . 4 7 % 。T4處理下,胚根數(shù)以隴中3號最多,為3.10條;長6878較多,為3.08條;隴中2號最少,為1.95條。整體來看,PEG-6000脅迫下,隴中3號、隴中5號的胚根數(shù)較多。
3 討論與結(jié)論
干旱是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛存在的自然災(zāi)害之一,隨著全球氣候變暖的加劇,干旱頻發(fā)已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要逆境「13],因此,充分挖掘作物自身水分的高效利用將是旱作區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的核心。種子萌發(fā)期進(jìn)行抗旱性鑒定具有較強(qiáng)的操作性和重復(fù)性,相對發(fā)芽率、貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運率、胚芽鞘長、初生根數(shù)等可作為鑒定小麥萌發(fā)期抗旱性的指標(biāo)[14]。發(fā)芽勢是衡量種子發(fā)芽速度和整齊度的指標(biāo)之一,其大小能夠反映種子生活力的強(qiáng)弱,種子活力的高低,除受環(huán)境因素影響外,種子自身的遺傳特性也決定了其潛在的發(fā)芽能力。種子發(fā)芽率是衡量種子質(zhì)量的重要指標(biāo),其直接影響農(nóng)作物的出苗質(zhì)量,進(jìn)而影響作物產(chǎn)量的形成。馬玉慧等[5]通過利用 2 0 % P E G-6 0 0 0 模擬干旱條件的研究發(fā)現(xiàn),不同春小麥品種的發(fā)芽勢、發(fā)芽率等指標(biāo)均受到不同程度的抑制。孫憲印等[16]研究發(fā)現(xiàn), 1 5 % P E G-6 0 0 0 干旱脅迫下,不同小麥品種種子的發(fā)芽率、苗高與其苗期抗旱性顯著相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn), 2 5 % P E G-6 0 0 0 溶液對小麥種子的萌發(fā)具有嚴(yán)重的抑制作用,參試品種均未正常發(fā)芽,表明高濃度PEG-6000干旱脅迫抑制了種子的發(fā)芽數(shù)量和發(fā)芽速度,這與王一釗等[7]的研究結(jié)果一致。另外,隨著PEG-6000溶液脅迫濃度的增加,參試冬小麥品種的發(fā)芽勢、發(fā)芽率整體表現(xiàn)為降低趨勢,總體來說,隴中4號、隴中8號、隴中3號的發(fā)芽勢、發(fā)芽率較高。
小麥種子的萌發(fā)是一個復(fù)雜的過程,需從生理、生化、形態(tài)等多個方面綜合評價其抗旱能力。胚芽長、胚芽鞘長、主胚根長以及干物質(zhì)量等指標(biāo)與小麥品種抗旱性呈正相關(guān)[15,18]。本研究發(fā)現(xiàn),隨著PEG-6000濃度的升高,胚芽長整體呈下降趨勢,胚芽鞘長、主胚根長均呈先升高后降低的趨勢, 5 % 和 1 0 % P E G-6 0 0 0 溶液脅迫下,部分參試品種的胚芽鞘長、主胚根長均呈不同程度增加,表明低濃度PEG-6000脅迫有利于促進(jìn)胚芽鞘和根的生長,與前人的研究結(jié)果一致[19-20]。參試冬小麥品種中,隴中3號、隴中5號、隴中6號、隴中8號、隴中10號的胚芽長、主胚根長、胚芽鞘長較長,說明其抗旱性較強(qiáng)。
根冠比是植物地下部分與地上部分的鮮質(zhì)量或干質(zhì)量的比值,其大小反映了植物地下部分與地上部分的相關(guān)性[21]。孫存華等[22]研究發(fā)現(xiàn),適度的干旱脅迫能增加小麥根冠比,且短期內(nèi)根冠比隨干旱脅迫程度的增大而增大,與本研究結(jié)果一致。本研究發(fā)現(xiàn),不同冬小麥品種的根冠比均隨PEG-6000濃度的升高整體呈升高趨勢,而胚根數(shù)呈下降趨勢,且各品種間變化幅度不同。其中,PEG-6000脅迫下,隴中4號、隴中6號、隴中8號、隴中10號、長6878的根冠比較高,根系發(fā)育較好,可以吸收更多的水分,抗旱性更好。
小麥在生長的全生育期內(nèi)都會受到干早的危害,其中,萌發(fā)期和苗期是小麥生長的關(guān)鍵階段,其出苗數(shù)量與質(zhì)量直接影響小麥最終產(chǎn)量的形成。綜合本試驗結(jié)果,隴中3號、隴中4號、隴中5號、隴中6號、隴中8號、隴中10號、長6878的抗旱性較好,適宜在隴中干旱半干旱區(qū)及相似生態(tài)類型區(qū)域推廣種植。但是,小麥抗旱性鑒定在不同生長時期參考指標(biāo)不同,因此,萌發(fā)期指標(biāo)不能全面衡量小麥品種的抗旱性,在以后的研究中需結(jié)合實際生產(chǎn),綜合多種指標(biāo),全面、系統(tǒng)地進(jìn)一步評價各冬小麥品種的抗旱性。
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