秦嶺 楊延兵 陳二影 張華文 王海蓮 劉賓 陳桂玲 管延安

摘要：采用反復(fù)干旱法對(duì)來(lái)自不同生態(tài)區(qū)的201份谷子[Setaria italica （L.） Beauv.]品種（系）進(jìn)行苗期抗旱性鑒定，根據(jù)幼苗存活率，將其劃分為高度抗旱、抗旱、較抗旱、弱抗旱和不抗旱5個(gè)等級(jí)， 其中高度抗旱15個(gè)，占7.46%；抗旱48個(gè)，占23.88%；較抗旱80個(gè)，占39.80%；弱抗旱47個(gè)，占23.38%；不抗旱11個(gè)，占5.47%。干旱條件下201份材料的幼苗存活率平均為71.02%，變幅為1.05%～100.00%，相對(duì)苗高的變幅為23.92%～95.00%，相對(duì)生物量的變幅在11.37%～83.10%之間，變異系數(shù)達(dá)50.98%。幼苗存活率與相對(duì)苗高、相對(duì)鮮重以及相對(duì)生物量均呈正相關(guān)，與相對(duì)苗高、相對(duì)鮮重的相關(guān)性極顯著，與相對(duì)生物量的相關(guān)性顯著。

關(guān)鍵詞：抗旱性；反復(fù)干旱法；存活率；谷子；苗期

中圖分類號(hào)：S515.034文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2016）06-0028-04

干旱是非生物逆境脅迫中影響植物生長(zhǎng)發(fā)育最嚴(yán)重的自然災(zāi)害[1]。我國(guó)水資源嚴(yán)重緊缺，人均年占有量為世界水平的四分之一，每年因?yàn)槿彼鴮?dǎo)致巨大的糧食損失。因此，對(duì)作物抗旱性進(jìn)行遺傳改良已迫在眉睫[2]。谷子[Setaria italica （L.） Beauv.]是起源于中國(guó)的傳統(tǒng)糧食作物[3]，具有突出的耐旱、耐瘠特點(diǎn)，主要分布于我國(guó)北方干旱和半干旱地區(qū)[4]。鑒定和評(píng)價(jià)谷子的抗旱性是谷子抗旱研究的前提，也是進(jìn)行遺傳學(xué)研究和抗旱品種選育的重要環(huán)節(jié)。

選擇合適的鑒定方法是開展谷子抗旱性研究的首要問(wèn)題。20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)學(xué)者從不同角度研究了谷子抗旱性的鑒定方法，包括模擬干旱脅迫滲透法、苗期反復(fù)干旱法和全生育期干旱脅迫法等[5～10]，并且鑒定了一批谷子種質(zhì)資源的抗旱性，在育種與生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮了重要作用。谷子苗期抗旱性研究主要采用反復(fù)干旱法及模擬水分脅迫。20世紀(jì)末，我國(guó)研究者利用苗期反復(fù)干旱法對(duì)全國(guó)7 348份不同谷子品種的抗旱性進(jìn)行了分級(jí)，其鑒定結(jié)果與新疆哈密市鑒選的露地全生育期抗旱性結(jié)果相比，苗期與穗期鑒定結(jié)果一致的品種有94.3%，穗期抗旱性鑒定結(jié)果的有效率為99.72%，成熟期抗旱性鑒定結(jié)果的有效率為75.50%，說(shuō)明苗期反復(fù)干旱法鑒定谷子抗旱性結(jié)果準(zhǔn)確、可靠、操作簡(jiǎn)便[5，6]。山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院也利用苗期反復(fù)干旱法對(duì)山西省3 761份谷子種質(zhì)資源進(jìn)行了抗旱性評(píng)價(jià)，篩選出高度抗旱且豐產(chǎn)性好的種質(zhì)58份，并進(jìn)一步篩選出6份抗旱、豐產(chǎn)、適應(yīng)性廣的品種供生產(chǎn)應(yīng)用[9]。苗期鑒定谷子抗旱性的另一種方法是模擬水分脅迫法，主要用滲透脅迫劑PEG來(lái)模擬干旱。印度學(xué)者Prasad課題組用20% PEG-6000模擬干旱脅迫，對(duì)107份谷子品種進(jìn)行苗期抗旱性鑒定，通過(guò)測(cè)定葉片相對(duì)含水量、丙二醛（MDA）含量、葉片電導(dǎo)率、過(guò)氧化氫酶（CAT）活性，篩選出5個(gè)高度抗旱品種、15個(gè)抗旱品種、49個(gè)干旱敏感品種和38個(gè)極度敏感品種，其中IC-403579和Prasad最抗旱，IC-480117和Lepakshi為最敏感[11]。

本研究利用苗期反復(fù)干旱法對(duì)201份來(lái)自不同生態(tài)區(qū)的谷子材料進(jìn)行苗期抗旱性研究，通過(guò)分析干旱脅迫下幼苗存活率、相對(duì)苗高、相對(duì)鮮重和相對(duì)生物量的變化，以鑒定出各品種（系）的苗期抗旱性，為谷子抗旱育種研究奠定基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

來(lái)自不同生態(tài)區(qū)的201份谷子品種（系），其中華北夏谷區(qū)167份，東北春谷區(qū)8份，西北春谷區(qū)23份，臺(tái)灣1份，日本2份（表1）。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)于2012～2013連續(xù)兩年在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)溫室內(nèi)進(jìn)行，每年4月末播種。采用盆栽試驗(yàn)，栽培盆為長(zhǎng)方形塑料盆，大小為長(zhǎng)×寬×高=50 cm×30 cm×36 cm，栽培基質(zhì)為營(yíng)養(yǎng)土與河沙按1∶1混配，每盆裝13 kg，播前澆水至飽和。完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，重復(fù)3次。每盆播種24行，每行1個(gè)品種，共24個(gè)品種；每品種挑選20粒飽滿種子均勻播種，播后輕輕壓實(shí)盆土，以確保全苗、齊苗；四葉期定苗，每個(gè)品種16株。第一次干旱脅迫前正常澆水，保持充足的水分供應(yīng)。

第一次干旱脅迫：約50%材料達(dá)到四葉一心時(shí)，將盆內(nèi)水分調(diào)節(jié)一致（土壤水勢(shì)儀），停止?jié)菜．?dāng)所有試材葉片卷成針狀且上午仍處于萎蔫狀態(tài)、大部分試材的葉片出現(xiàn)不同程度枯死、少數(shù)試驗(yàn)材料出現(xiàn)整株“枯死”時(shí)，復(fù)水至土壤最大持水量，48 h后調(diào)查存活苗數(shù)，以幼苗心葉或分蘗葉轉(zhuǎn)為鮮綠色為存活標(biāo)準(zhǔn)。

第二次干旱脅迫：第一次復(fù)水后即停止供水。當(dāng)所有材料再度萎蔫且上午葉片卷成針狀、多數(shù)試驗(yàn)材料不同程度地出現(xiàn)整株“枯死”時(shí)，第二次復(fù)水至土壤最大持水量，48 h后調(diào)查存活苗數(shù)，以3次重復(fù)平均值作為幼苗存活率。

對(duì)照每天澆水以維持植株的正常生長(zhǎng)。整個(gè)試驗(yàn)期間注意防雨，并及時(shí)人工除草和防治病蟲害，禁用化學(xué)除草劑。

1.2.2測(cè)定項(xiàng)目試驗(yàn)結(jié)束后，每品種隨機(jī)取3株（如果低于3株，以實(shí)際存活苗數(shù)為準(zhǔn)），分別測(cè)定苗高、鮮重、干重，計(jì)算幼苗存活率及性狀相對(duì)值。

幼苗存活率DS=（DS1+DS2）/2=

（xDS1/xTT×100%+xDS2/xTT×100%）/2。

式中，DS：幼苗反復(fù)干旱存活率的實(shí)測(cè)值；DS1：第1次干旱存活率；DS2：第2次干旱存活率；xTT：第1次干旱前3次重復(fù)總苗數(shù)的平均值；xDS1：第1次復(fù)水后3次重復(fù)存活苗數(shù)的平均值；xDS2：第2次復(fù)水后3次重復(fù)存活苗數(shù)的平均值。

性狀相對(duì)值X=干旱條件下性狀值/對(duì)照性狀值。

1.2.3數(shù)據(jù)處理采用SPSS 11.5及Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理分析。

2結(jié)果與分析

2.1干旱脅迫后各品種（系）的生長(zhǎng)表現(xiàn)

未經(jīng)干旱處理時(shí)，各品種（系）植株生長(zhǎng)良好，莖稈直立、粗壯，葉色青綠，根系發(fā)達(dá)。第一次干旱脅迫后，葉片呈現(xiàn)不同程度的卷曲、萎蔫，并且下部老葉受害程度明顯重于新葉；第二次干旱脅迫開始后，老葉逐漸變黃、脫落，綠葉生長(zhǎng)受阻，葉片不同程度地小于對(duì)照同葉齡的葉片，從而導(dǎo)致干旱脅迫各品種（系）地上部生物量不同程度地低于對(duì)照。

不同品種（系）間的抗旱性存在顯著差異。干旱脅迫后，部分株系表現(xiàn)出明顯的不抗旱癥狀，植株發(fā)育遲緩，老葉明顯變黃并大量脫落，新葉小且生長(zhǎng)緩慢；而部分品種（系）則明顯抗旱，復(fù)水后植株能夠正常生長(zhǎng)，長(zhǎng)勢(shì)較對(duì)照下降較少。

2.2谷子苗期抗旱性鑒定

在反復(fù)干旱脅迫下，不同谷子品種（系）表現(xiàn)出不同抗旱性，相對(duì)苗高的變幅為23.92%～95.00%，變異系數(shù)為21.06%；相對(duì)鮮重的變幅為1.10%～78.57%，變異系數(shù)最大，達(dá)77.63%；相對(duì)生物量的變幅為11.37%～83.10%，變異系數(shù)為50.98%；幼苗存活率在1.05%～100.00%之間，各性狀在不同品種間存在極顯著差異（表2、表3）。

根據(jù)幼苗存活率將谷子苗期抗旱性分為5級(jí)，達(dá)到1級(jí)高度抗旱（幼苗存活率≥90%）的品種（系）有15個(gè)，占7.46%；2級(jí)抗旱的（80%≤幼苗存活率<90%）48個(gè)，占23.88%；3級(jí)較抗旱的（65%≤幼苗存活率<80%）80個(gè)，占39.80%；4級(jí)弱抗旱的（50%≤幼苗存活率<65%）47個(gè)，占23.38%；5級(jí)不抗旱的（幼苗存活率<50%）11個(gè)，占5.47%（圖1）。

2.3谷子幼苗存活率與苗期性狀的相關(guān)性

在反復(fù)干旱條件下，谷子幼苗存活率與相對(duì)苗高、相對(duì)鮮重、相對(duì)生物量均呈正相關(guān)，其中，與相對(duì)苗高、相對(duì)鮮重相關(guān)性達(dá)極顯著水平，與相對(duì)生物量的相關(guān)性達(dá)顯著水平。

3討論與結(jié)論

抗旱性鑒定和評(píng)價(jià)是作物抗旱研究的重要內(nèi)容，目前應(yīng)用較多的是以盆栽試驗(yàn)鑒定作物抗旱性[12]。苗期是谷子生長(zhǎng)的基礎(chǔ)時(shí)期，苗期開展抗旱性鑒定具有時(shí)間短、容量大、操作簡(jiǎn)便、環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。干旱脅迫直接影響植物的存活，因此，存活率可作為鑒定抗旱性最直接的指標(biāo)[13] 。反復(fù)干旱法是用于作物苗期抗旱性鑒定的常用方法之一，簡(jiǎn)便易行，并可大規(guī)模同步進(jìn)行[14]。

本研究利用反復(fù)干旱法鑒定了來(lái)自不同生態(tài)區(qū)的201份谷子品種（系）的苗期抗旱性，結(jié)果表明谷子苗期存活率在品種間存在極顯著差異，說(shuō)明其抗旱性存在著豐富的遺傳多樣性。根據(jù)幼苗存活率，將201份谷子品種（系）的抗旱性大致分為5級(jí)， 1級(jí)高度抗旱（幼苗存活率≥90%）的有15個(gè)，2級(jí)抗旱（80%≤幼苗存活率<90%）48個(gè)；3級(jí)較抗旱（65%≤幼苗存活率<80%）80個(gè)；4級(jí)弱抗旱（50%≤幼苗存活率<65%）47個(gè)；5級(jí)不抗旱（<50%）11個(gè)。結(jié)合201份谷子品種（系）芽期抗旱性鑒定結(jié)果[15]，鑒定出芽期和苗期均高度抗旱材料3份，分別是豫谷1號(hào)、濟(jì)谷16和冀谷22；不抗旱材料2份，分別是魯谷1號(hào)和豫谷9號(hào)。鑒定出的抗旱和不抗旱材料可為后續(xù)谷子抗旱性機(jī)理研究提供材料支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]

張木清， 陳如凱.作物抗旱分子生理與遺傳改良[M]. 北京： 科學(xué)出版社， 2005： 407.

[2]Doust A N， Kellogg E A， Devos K M， et al. Foxtail millet： a sequence-driven grass model system [J].Plant Physiol.， 2009， 149（1）：137-141.

[3]田伯紅， 張立新， 宋淑賢. 谷子新品種在旱作農(nóng)業(yè)中的地位[J]. 中國(guó)種業(yè)， 2000 （4）： 17-18.

[4]李蔭梅. 苗期反復(fù)干旱法鑒定谷子抗旱性的可靠性與實(shí)用性[J]. 河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，1992（4）： 9-11.

[5]李蔭梅. 谷子（粟）品種資源抗旱性鑒定研究[J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào)， 1991，6（3）：20-25.

[6]張錦鵬， 王茅雁， 白云鳳，等. 谷子品種抗旱性的苗期快速鑒定[J]. 植物遺傳資源學(xué)報(bào)， 2005， 6（1）： 59-62.

[7]朱學(xué)海， 宋燕春， 趙治海， 等. 用滲透劑脅迫鑒定谷子芽期耐旱性的方法研究[J]. 植物遺傳資源學(xué)報(bào)， 2008， 9（1）： 62-67.

[8]張文英， 智慧， 柳斌輝， 等.谷子全生育期抗旱性鑒定及抗旱指標(biāo)篩選[J]. 植物遺傳資源學(xué)報(bào)， 2010，11（5）：560-565.

[9]溫琪汾， 王綸， 王星玉. 山西省谷子種質(zhì)資源及抗旱種質(zhì)的篩選利用[J]. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，33（4）：32-33.

[10]楊官?gòu)d， 韓淑云， 劉明貴. 谷子耐旱性鑒定初探[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究， 1992，10（2）：98-102.

[11]Lata C， Jha S， Dixit V， et al. Differential antioxidative responses to dehydration-induced oxidative stress in core set of foxtail millet cultivars [Setaria italica （L.）] [J]. Protoplasma， 2011， 248（4）：817-828.

[12]羅明亮. 甘藍(lán)型油菜苗期耐旱相關(guān)性狀的配合力和遺傳效應(yīng)分析[D].重慶：西南大學(xué)，2010.

[13]孫彩霞， 沈秀瑛. 作物抗旱性鑒定指標(biāo)及數(shù)量分析方法的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2002，18（1）：49-51.

[14]王興榮， 茍作旺， 張彥軍， 等.基于反復(fù)干旱法的胡麻苗期抗旱性鑒定與評(píng)價(jià)[J]. 中國(guó)種業(yè)， 2015（8）：52-55.

[15]秦嶺，楊延兵，管延安，等. 不同生態(tài)區(qū)主要育成谷子品種芽期耐旱性鑒定[J]. 植物遺傳資源學(xué)報(bào)， 2013，14（1）： 144-150.