冀中北抗旱小麦品种筛选及品种对干旱胁迫的生理生化作用

本文是农学论文，复水后，除处理下根系活力测定值有所降低外，其余各个指标均增加，根长和根系吸收面积增最大，说明根长和根系吸收面积对于干旱胁迫反映比较敏感。通过聚类分析将12个小麦品种划分为3类：抗旱型，包括石农952、中信麦99、石麦22等6个品种；中抗旱型，包括中麦155、中信9号和河农6425；敏感型，包括沧麦119、轮选169和衡4399。利用主成分分析法对不同生育时期的生理生化指标和农艺性状进行主成分分析发现，拔节期、孕穗期和灌浆期的荧光参数FV／FM、开花期的叶片相对含水量和成熟期的分蘖能够代表全部指标的大部分信息。因此，可以利用这3个主成分作为小麦抗旱性评价指标，其余旗叶长等农艺性状和叶绿素含量等生理生化指标可作为小麦抗旱性强弱间接的田间评价与判定。对水稻幼苗的研究发现，幼苗的抗旱性与根系的重量、长度具有相关性，根系的长度可作为苗期耐旱性的筛选指标rA。景蕊莲的研究表明，根系较长的小麦品种具有较强的抗旱性。唐玉婧等釆用PEG模拟干旱处理小麦后发现根系含水量和根体积下降，抗旱性强的品种下降速度更缓慢。根系活力是指根系新陈代谢活动的强度，是反映根系吸收功能和衡量根系生命力的综合指标。
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1引言

作为最重要的水分吸收器官，作物根系最先感受到干旱胁迫并作出一系列反应根系吸水能力与地上器官的生长发育、水分状况、光合作用都有着极大的相关性，通常情况下，植株根系越发达，吸水能力越强，在干旱胁迫下的损伤相对较轻。有研究认为，根长、根深、根重和根冠比等常被用作鉴定小麦与根系发育程度的指标。汪桂凤研究PEG胁迫下大豆苗期生理生化特性发现，干旱处理后耐旱品种的跟长和跟体积均增加，敏感品种则相反；大豆品种的根系活力均呈先增加后降低且耐旱品种的根系活力比较高，说明耐旱品种根的生长和代谢水平高于敏感品种对花生苗期耐旱生理机制研究发现，耐旱品种的根系发达，受到胁迫后脱水现象不明显，并且根系活力的调节能力优于敏感品种，而敏感品种受到胁迫后根系出现局部坏死现象。李鸿博在研究甘蔗对干旱胁迫的生理响应时认为，干旱胁迫后甘蔗根系活力均显著降低，抗旱性弱的品种降低幅度最大，还认为作物根系生理活性与根系主动吸水有关，根系越发达，作物吸水率越高，可缓解干旱对植物的影响。马富举等认为，干旱胁迫下小麦根系活力显著增大，根数和根系表面积均受到抑制，抗旱型品种通过提高根系活力、保持较高的根系生长量来补偿根系吸收面积的下降，保持较高的根系吸水能力，进而维持较高的光合面积和光合速率，缓解干旱对生长的抑制。郭雪妮通过研究不同小麦品种对水分胁迫的响应发现，苗期小麦品种受干旱胁迫后根长和根系体积受影响较大，根系活力较对照相比均下降，胁迫程度越重，根系活力下降幅度越大。

2材料与方法

2.1试验材料

20182019年度（河北农业大学教学试验基地）供试材料为河北省近年来审定的12个不同抗旱性小麦品种，分别为石农952、小偃60、石麦22、西途555、中麦1062、中信麦99、中麦155、河农6425、中信麦9号、轮选169、沧麦119和衡3499。20192020年度（保定农业科学院）供试材料为25个，分别为科茂53、河农6425、石优20、中麦1062、衡H6021、衡H1401、济麦22、衡4444、科伟20、河农6049、保麦10、京花11、小偃60、农大212、石新828、轮选987、河农130、盈亿165、济麦22、良星99、沧麦119、冀星868、衡136、中麦175和京冬18，其中中麦175为对照品种。相对含水量是植物抗旱性的一个重要指标，常常能反应植物的抗逆性39。一般来说幼嫩的器官和组织含水量较大，与外界的温度、湿度、土壤含水量关系也很大185。本实验中相对含水量除在孕穗期升高外，在拔节期、开花期和灌浆期是逐渐下降的，这不仅与叶片的老幼有关，更受到水分胁迫的影响。叶片千旱胁迫后相对含水量下降，抗旱性强的品种在各时期均保持较高的相对含水量并下降幅度小，表现出较好的保水能力。

TTF系列浓度溶液的配制

2.2试验设计
SOD、CAT作为防御活性氧自由基对细胞膜系统伤害的酶，在作物抗旱特性形成中的作用越来越受重视28。在本研究中，千旱胁迫（D0）下各供试小麦品种的SOD（择拔节期外）和CAT活性在各个时期均髙于D2处理下的SOD和CAT活性，但不同抗旱性品种增加幅度不同，抗旱性强的品种增加的幅度较小，抗旱性弱的品种增加的幅度较大。干旱胁迫下，作物体内的MDA含量髙低反映了细胞膜的损伤程度，含量越高表明损伤越严重1188。本研究发现，在干旱胁迫（D0）和对照（D2）处理下各供试小麦叶片MDA含量在孕穗期至灌浆期是上升的，部分程度上反映了植株受到的干旱胁迫。干旱胁迫下抗旱性强的品种MDA含量增加幅度较小，说明其膜脂过氧化程度较低，抵抗其干旱胁迫的能力较强。这与周莉娜189等的研究结果一致。本研究中，由于不同程度的干旱胁迫且各指标间存在一定的相关性，因此，需要用综合评价来更客观、更准确地评价各种品种的抗旱性。通过逐步回归分析得到各指标与D值的密切程度和与各指标对干旱胁迫反应的敏感性结合来看，根长、根系活力、根系总吸收面积和根系活跃吸收面积可作为小麦品种苗期鉴定和抗旱性评价的指标。

干旱胁迫下旱棚小麦品种产量的变化

3结果与分析...........15

3.1PEG胁迫下小麦苗期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选...........15

3.2田间不同生育时期的小麦抗旱性研究...........22

3.3河北省低平原区东北部节水丰产小麦品种筛选...................41

4讨论.......................47

4.1不同小麦品种苗期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选...................47

4.2不同小麦品种全生育期对干旱胁迫的生理生化响应...................48

4.3不同小麦品种全生育期受到千旱胁迫时农艺性状变化...................49

5结论...................51

4讨论

4.1不同小麦品种苗期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选

干旱胁迫时，根是最先感受到胁迫刺激的器官，植物对干旱胁迫的响应较大程度上可以通过根系的生长及生理变化反映出来。一般认为抗旱性强的作物有发达的根系，根长较长、根干重较大。前人研究表明，苗期干旱胁迫显著降低了小麦根长、根千重、根系表面积和根体积，而根系活力受到干旱胁迫后均高于对照。干旱胁迫条件下，抗旱性好的品种通过维持较高的根系活力来保持吸水能力，缓解干旱对作物生长造成的负面影响。另有研究指出，受到干旱胁迫后作物根系活性降低，根系部分功能丧失抗旱性较强的品种根系活力降低幅度相对较小。本研究结果表明，在PEG胁迫第5天及复水第3天，千旱胁迫抑制了根长、根鲜重、根干重、根体积、根系总吸收面积和根系活跃吸收面积并达到显著水平，而根系活力在胁迫下显著增加，可能是小麦通过保持较高的根系活力来补偿根系吸收面积的下降以更好的适应干旱胁迫，这与前人研究一致。同时，本研究也表明，复水后，除根系活力测定值有所降低外，根长、根鲜重、根干重、根体积、根系总吸收面积和根系活跃吸收面积等指标均增加，其中根长和根系吸收面积增加最大，说明根长和根系吸收面积对于干旱胁迫反映比较敏感。作物抗旱性不是单一的因素，而是由众多因素共同决定，最终通过各种指标在不同生育时期的一系列变化来表达。因此，作物在生长过程中，不同的品种具有其不同的外部形态特征和内部生理生化特性，以适应干旱胁迫的环境，而对品种抗旱鉴定指标的合理选择就成为了作物抗旱性鉴定的关键。目前，国内外学者在作物苗期抗旱指标筛选方面开展了大量研究工作，并针对不同的作物筛选出了不同的抗旱指标。

4.2不同小麦品种全生育期对干旱胁迫的生理生化响应

在小麦早期的抗旱研究中，主要是通过观察小麦田间农艺性状的变化来实现的，目前为止田间农艺性状仍然是研究小麦抗旱性的重要途径134。在本研究中，干旱胁迫下小麦品种的分蘖数和旗叶长度下降幅度高于其它性状的下降幅度，所以分蘖和旗叶性状在一定程度上可以反映除小麦抗旱能力的强弱。在所调查的穗部特征中，干旱胁迫下，除穗粒数有一定程度增加夕卜，抽穗度、穗下节间长、穗长、小穗数等性状在干旱胁迫下均发生了不同程度下降，这可能反映出干旱胁迫所引起的产量降低的其中一个原因。大田条件下，供试的12个小麦品种中，石农952、小偃60、西途555、石麦22、中麦1062、中信麦99和中麦155的株高等性状降幅和穗粒数的增幅较小，河农6425、沧麦119、衡4399、轮选169和中信麦9号的株高、抽穗度等性状下降幅度和穗粒数增加幅度较大，并且不孕小穗受到干旱胁迫后增加。旱棚条件下，石农952、西途555、衡4399、轮选169和石麦22等品种的降低幅度或增加幅度较小。叶片离体失水速率是一种非气孔蒸腾，是叶片水分散失的另外一种方式，植株遭受干旱胁迫时，在遭受干旱胁迫时，作物可通过降低失水速率来减少水分的散失，维持体内水分代谢的相对稳定,旱胁迫下叶片离体失水速率降低，抗旱性强的品种（石农952、石麦22、小偃60、西途555、中信麦99）离体失水速率降低幅度小，而弱抗旱性品种（沧麦119、衡4399）的离体失水速率降低幅度大。这与钱雪妞184得出的结论一致。

5结论

1、大田试验结果表明：12个小麦品种在千旱胁迫条件下株髙、分蘖等农艺性状，叶片离体失水速率、相对含水量、叶绿素含量、FM、FWFM等生理生化指标均发生下降，而穗粒数、FO、SOD、CAT和MDA则均有不同程度增加，说明在受到干旱胁迫后，植物自身可以作出一定的适应性调节反应。其中，石农952、石麦22、西途555、小偃60和中信麦99等品种的下降或增加幅度均较小，而衡4399和沧麦119下降或增加幅度均较大，说明抗旱性强的品种在干旱胁迫下具有较高的保水能力、较稳定的光合系统和活性氧清除能力，缓解了千旱对光合机构的伤害，改善了叶片光合能力，保证了干旱胁迫下叶片的生长。石农952、中信麦99、石麦22、西途555、小偃60和中麦1062在苗期（PEG模拟干旱）和大田（河北农业大学教学试验基地）条件下均表现出较好的抗旱性。衡4399和轮选169在旱棚条件下表现出较好的抗旱性。在徐水试验站对河北省25份材料进行抗旱性鉴定发现，在今年冬季高温、春季倒春寒，纹枯病、根腐病等较常年偏重发生的情况下，中麦1062、科茂53、河农6049、京花11、河农6425、科伟20、京冬18和衡4444等品种综合抗性突出，在不同浇水处理条件影响下，其降幅变化较低，表现出了较好的节水、稳产抗逆性能，上述8个品种在D2处理下亩产在504.8-536.4kg之间，表现出较高的高产潜力。

参考文献（略）