5个小麦品种的抗旱性鉴定分析_毕红园.pdf

2023.2 试验研究2朱友理,何东兵,曹书培,等.不同浸种剂和浓度对5个水稻品种发芽率和幼苗生长的安全性研究J.江苏农业科学，2019（7）：79-83.3端木李玲，荆敏红，陈卫民,等.不同水稻种子处理剂和浓度对3个水稻品种发芽的影响J.浙江农业科学，2021（3）：493-495.4盖钧镒.试验统计方法M.北京：中国农业出版社，2000.5武向文，沈慧梅，沈雁君,等.不同种子处理药剂对水稻恶苗病的控制效果J.中国植保导刊，2021（4）：66-68.6朱秀红，季远，徐飞.三种浸种剂对水稻浸种的安全性试验及对水稻恶苗病预防效果评价J.农业开发与装备，2021（1）：152-153.小麦是世界上最重要的粮食作物之一1，它对我国农业和国民经济的发展起着重要的作用，因此小麦产量的高低关系到我国的粮食安全和国计民生。据估计，到2050年世界人口将增加到97亿人。要想满足人口快速增长的需求，全球小麦产量仍需翻番。随着耕地面积减少及全球气候变暖等问题日渐严峻，这一目标的实现主要取决于单产的提高。干旱是影响小麦产量的主要限制因素之一，据统计，现存仅不到10的世界可用耕地可免于干旱胁迫，农田干旱面积占土地总面积的36以上，占可用耕地总面积的42.9以上。我国小麦受旱面积较大，特别是黄淮麦区小麦面积及总产分别占全国的45及50%以上。解决水资源短缺与农业用水量大的矛盾己迫在眉睫，只有不断提高作物的抗旱能力，筛选和培育抗旱品种，才能从根本上解决当前农业供水不足的问题2-3。世界各国普遍重视通过遗传改良培育抗旱节水小麦品种。澳大利亚、前苏联、以色列和墨西哥玉米小麦研究中心（CIMMYT）等都培育出了抗旱节水、丰产性好的小麦品种，并得到广泛的推广应用。干旱的气候环境，使得山西省在小麦抗旱育种方面具有领先水平，育成的抗旱高产品种晋麦33号、晋麦47号4、长6878成为全国黄淮麦区和北部麦区不同时期的国家级和省级旱地小麦育种的对照品种。这些小麦品种不但在山西省旱地小麦生产上得以推广应用，也是陕西渭北旱源和河南豫西旱地的主栽推广品种5-6。小麦的抗旱性是一个复杂的生物学性状7-9，是多个因素共同作用的结果，也是较难准确鉴定的重要农艺性状之一10-11。本研究选取本育种团队已经审定的5个运旱系列小麦品种，在不同处理下进行抗旱性鉴定12-15，一方面为研究小麦的抗旱性打牢基础，另一方面为筛选和培育新品种提供依据17。1材料与方法1.1试验材料供试小麦品种皆为本课题组（山西农业大学棉花研究所旱地小麦遗传育种课题组）近年来培育的旱地5 个小麦品种的抗旱性鉴定分析基金项目：运城市基础研究计划项目(YCKJ-2121037)；山西农业大学生物育种工程项目(YZGC002)；运城市农业科技攻关重点研发项目(2021YNZD02)；山西省高等学校科技创新项目（2021L173）；运城市重点实验室建设项目。作者简介：毕红园（1989-），女，硕士，助理研究员，从事旱地小麦种质资源创制及育种工作。E-mail：通讯作者：赵智勇(1981-)，男，本科，副研究员，从事旱地小麦育种工作。E-mail：毕红园赵智勇曹梦琳司冠（山西农业大学棉花研究所山西运城044000）摘要：本研究设计干旱和正常灌溉2个处理，通过分析每个品种在不同生育时期的叶绿素含量（CT）、类胡萝卜素含量（Cx.c）、超氧化物歧化酶（SOD）活性及产量（Y）等8个指标的变化，鉴定5个运旱系列小麦品种的抗旱性。结果表明，运旱23-35为综合抗旱性优良的品种。对8个指标进行相关性分析可知，超氧化物歧化酶（SOD）和可溶性蛋白（TSP）与产量（Y）密切相关，且对干旱胁迫最为敏感，可以作为抗旱性鉴定的主要测定指标。关键词：小麦；抗旱性；鉴定；生理指标76-试验研究 2023.2小麦品种，共5份，分别为晋麦47（国审麦980001）、运旱21-30（晋审麦2003005）、运旱23-35（晋审麦2005004）、运旱719（晋审麦2009005）和运旱618（国审麦2010012）。1.2田间试验设计与管理本试验于2021-2022年在山西农业大学棉花研究所试验田内进行，在试验田内同一地块分别设置干旱处理和灌水处理，在2个处理条件下播种试验小麦品种。处理之间设置2 m隔离带。试验采用随机区组排列，每个品种1行播种10 g种子，每行1.5 m，种4行，行间距0.2 m，3次重复。除水分外，各小区栽培管理措施一致，都按当地大田生产要求进行。1.3指标测定方法在小麦拔节期、抽穗期、灌浆期分别取样测定叶片中的叶绿素含量（CT）、类胡萝卜素含量（Cx.c）、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化物酶（POD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性、丙二醛（MDA）含量、可溶性蛋白（TSP）含量，最终全部收获测产。叶绿素含量（CT和Cx.c）采用Arnon法测定；超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮蓝四唑（NBT）法测定；过氧化物酶（POD）活性采用愈创木酚法测定；过氧化氢酶（CAT）活性采用过氧化氢法测定；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法测定；可溶性蛋白含量（TSP）采用考马斯亮蓝G-250比色法测定。以上指标每个处理的各个时期分别测定3次，取平均值进行统计分析。1.4分析方法利用SPSS软件和Microsoft Excel软件对试验数据进行整理和统计分析。2结果与分析2.1干旱胁迫对小麦抗旱指标及产量的影响干旱处理后，小麦的8个指标都有明显变化。由表1和表2可知，干旱胁迫下小麦品种的Y、CT、Cx.c都有不同程度的下降，而TSP、POD、SOD、CAT和MDA都有上升趋势。其中CAT的变化幅度最小，抗旱系数范围为1.011.05，表明干旱胁迫对小麦CAT的影响较小；SOD的变化幅度最大，抗旱系数范围为1.892.28，表明干旱胁迫对小麦SOD的影响较大。小麦各个指标对干旱胁迫的敏感性排序为SODTSPYCT=Cx.cMDAPODCAT。对小麦品种受到干旱胁迫后的各项指标变化值进行统计（表3）可知，供水处理组各项指标的变异系注：“CK”“T”分别表示正常供水处理、干旱胁迫处理；“Y”“CT”“Cx.c”“TSP”分别代表产量、叶绿素含量、类胡萝卜素含量、可溶性蛋白含量。表1干旱胁迫对小麦Y、CT、Cx.c、TSP的影响品种YCTCx.cTSPCKTDCCKTDCCKTDCCKTDC晋麦477.1855.9810.8326.1423.930.924.794.380.9212.0313.231.10运旱21-305.7115.6881.0023.9222.770.954.064.010.9911.8511.941.01运旱23-356.4826.0130.9327.9124.220.874.884.700.9611.5712.781.10运旱7196.9825.5680.8028.9123.230.804.974.190.8410.2612.551.22运旱6185.7805.4450.9426.7223.560.884.474.130.928.289.431.14注：“CK”“T”分别表示正常供水处理、干旱胁迫处理；“POD”“SOD”“CAT”“MDA”分别代表过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、丙二醛。表2干旱胁迫对小麦POD、SOD、CAT、MDA的影响品种PODSODCATMDACKTDCCKTDCCKTDCCKTDC晋麦47356.00362.671.02205.85388.921.89374.67380.001.010.048 00.048 41.01运旱21-30276.33305.331.10188.89430.242.28335.33342.331.020.040 10.044 61.11运旱23-35332.67351.331.06207.60414.071.99358.67368.001.030.048 40.048 71.01运旱719259.33267.671.03202.34394.911.95392.67394.671.010.052 50.052 91.01运旱618321.00338.001.05163.16355.692.18303.67317.331.050.043 50.044 21.0277-2023.2 试验研究数范围在5.80%11.86%之间，其中TSP和POD变异系数最大，为11.86%和10.61。干旱处理组各项指标的变异系数范围在2.16%11.23%之间，其中TSP和POD变异系数最大，分别为11.23%和10.62%。表明5个品种间TSP和POD存在较大的差异。2.25个小麦品种的抗旱性分析根据拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期不同指标的测定值，运用公式计算出各指标的抗旱指数（表4）。结果表明，干旱胁迫下同一小麦品种不同指标性状的抗旱指数各不相同，不同小麦品种同一指标性状的抗旱指数也各不相同，如对照品种晋麦47 CT的抗旱指数在5个品种中最大，其他指标的抗旱指数多为居中，抗旱性在5个品种中排名第三。强筋品种运旱618的TSP、CAT、MDA的抗旱指数在5个品种中均最小，其他指标居中，抗旱性在5个品种中最差。最终得出抗旱性为运旱23-35运旱21-30晋麦47运旱719运旱618。2.3各个指标间抗旱指数的相关性分析在干旱胁迫下，对各抗旱指标间的抗旱指数进行相关分析（表5），各单项指标间都存在不同程度的相注：“CK”“T”分别表示正常供水处理、干旱胁迫处理；“Y”“CT”“Cx.c”“TSP”“POD”“SOD”“CAT”“MDA”分别代表产量、叶绿素含量、类胡萝卜素含量、可溶性蛋白含量、过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、丙二醛。表3干旱胁迫下供试材料各指标变化统计处理组测定项目YCTCx.cTSPPODSODCATMDACK均值6.4326.724.6310.80309.07193.57353.000.05标准差0.551.550.301.2832.7815.1228.350.00变异系数（%）8.565.806.5511.8610.617.818.038.42T均值5.7423.544.2811.98325.00396.77360.470.05标准差0.220.510.241.3534.5125.1927.560.00变异系数（%）3.912.165.5711.2310.626.357.656.61注：“Y”“CT”“Cx.c”“TSP”“POD”“SOD”“CAT”“MDA”分别代表产量、叶绿素含量、类胡萝卜素含量、可溶性蛋白含量、过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、丙二醛。表45个小麦品种各个指标的抗旱指数品种YCTCx.cTSPPODSODCATMDA均值晋麦470.860.950.971.241.191.841.101.061.15运旱21-300.980.940.961.031.092.461.001.081.19运旱23-350.960.911.091.201.202.071.081.071.20运旱7190.770.810.851.310.891.931.131.161.11运旱6180.890.900.920.921.151.940.950.981.08关性，就产量（Y）而言，SOD与其成极显著正相关，相关系数为0.897 33；CT与其成显著正相关，相关系数为0.615 35。TSP和MDA成极显著正相关，相关系数为0.742 51；TSP和CAT显著正相关，相关系数为0.700 29。CAT和MAD成显著正相关，相关系数为0.698 77。3讨论与结论关于植物抗旱性鉴定已有大量的研究报道，但植物的抗旱性因时间、地点甚至生长发育阶段的不同而难以精确测量18。合理的选择抗旱指标是作物抗旱性鉴定的关键。由于作物抗旱性是复杂的数量性状，既受多基因遗传的控制，又与外界环境条件变化紧密相连，采用单一指标对作物的抗旱性进行评价具有片面性。目前研究人员多从形态结构19、生理指标及产量20等方面对植物种质资源的抗旱性进行多指标测定研究。曾辉