張培青, 張連云, 李洪波, 烏仁其其格
(1.呼倫貝爾學(xué)院農(nóng)林學(xué)院, 內(nèi)蒙古 海拉爾 021008;2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院, 呼和浩特 010019;3.呼倫貝爾市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心, 內(nèi)蒙古 海拉爾 021008;4.呼倫貝爾市種子管理中心, 內(nèi)蒙古 海拉爾 021008)
小麥?zhǔn)鞘澜缛笞魑镏?,也是我國主要糧食作物,其高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)直接關(guān)系到糧食安全與作物高效生產(chǎn)目標(biāo)的實現(xiàn)[1]。目前對于小麥的研究主要集中在組織培養(yǎng)和提高產(chǎn)量上,而對其耐旱機理報道很少,所以作物抗旱性研究已成為植物抗逆性研究中的重中之重[2]。在小麥的生育期中,干旱貫穿于小麥播種至收獲的整個生育過程,如發(fā)芽和幼苗生長會受到不同逆境因子的影響,干旱是影響小麥生產(chǎn)的主要非生物限制因子[4]。
在我國的冬春季節(jié)干旱災(zāi)害已成為制約小麥持續(xù)增產(chǎn)的關(guān)鍵生態(tài)因素[5],特別是在我國北方地區(qū)干旱化的趨勢仍將繼續(xù)[6]。準(zhǔn)確篩選小麥苗期耐旱性評價指標(biāo)、完善其耐旱鑒定方法、深入研究不同耐旱性小麥種子發(fā)芽及苗期的生長形態(tài)已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)研究中亟待解決的重要問題[7]。
供試的6份小麥種子材料有榮50580、拉2577、龍麥33、克春4號、克春1號以及墾九10號,均由呼倫貝爾市種子管理中心提供。
1.2.1試驗方法
本試驗采用培養(yǎng)皿濾紙上發(fā)芽的方法,釆用PEG-6000模擬干旱脅迫,設(shè)置6個不同PEG-6000處理濃度,分別為0(對照組)、5%、10%、15%、20%、25%,挑選飽滿、均勻無病蟲害的小麥種子為萌發(fā)階段試驗材料。具體步驟如下:將6份供試小麥種子材料用 0.1%KMnO4消毒10 min,再用蒸餾水清洗3遍后,放在有兩層濾紙且濾紙浸透了各階梯濃度的 PEG 溶液的發(fā)芽盒之內(nèi),每個培養(yǎng)皿內(nèi)含20粒小麥種子,每個處理濃度(包括對照)2次重復(fù),每天用注射器注入不同濃度的PEG-600溶液到培養(yǎng)皿中,以浸透濾紙為標(biāo)準(zhǔn),對照組加入蒸餾水。發(fā)芽盒放入 25 ℃下的光照培養(yǎng)箱,晝夜長設(shè)置為12 h/12 h。種子進入培養(yǎng)箱之日即開始試驗,以小麥胚芽長度等于小麥種子長度的1/2時算作發(fā)芽。每個濃度的2個重復(fù)里最早出現(xiàn)1粒小麥種子發(fā)芽之日記為該試驗組開始期,每天定點記錄小麥種子發(fā)芽的數(shù)量,連續(xù)5 d種子不再發(fā)芽日記作試驗組發(fā)芽結(jié)束日。
1.2.2試驗測定指標(biāo)
計算發(fā)芽率、相對發(fā)芽率,發(fā)芽指數(shù)、相對發(fā)芽指數(shù),活力指數(shù)、相對活力指數(shù)以及抗旱指數(shù),同時測定幼苗根長、芽長并進行統(tǒng)計分析。
發(fā)芽率(%)=(發(fā)芽試驗期間全部正常發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù))×100%;
相對發(fā)芽率(%)=(處理發(fā)芽率/對照發(fā)芽率)×100%;
發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt,Gt為t天內(nèi)種子萌發(fā)總數(shù),Dt為相對應(yīng)的種子發(fā)芽天數(shù);
相對發(fā)芽指數(shù)=處理發(fā)芽指數(shù)/對照發(fā)芽指數(shù);
活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×L,L為種子根長和芽長之和;
相對活力指數(shù)=處理活力指數(shù)/對照活力指數(shù);
抗旱指數(shù)=干旱脅迫下種子萌發(fā)指數(shù)/對照種子萌發(fā)指數(shù);
胚芽及胚根長度使用游標(biāo)卡尺進行測量。
試驗數(shù)據(jù)用Excel 2010軟件進行統(tǒng)計處理,用SPSS 12.0軟件對計算結(jié)果進行單因素方差分析。
由表1可以看出,隨著PEG-6000濃度的增大,各材料的相對發(fā)芽率都呈下降趨勢;榮50580、拉2577、克春1號在5%、10%濃度處理與其他濃度處理差異顯著(p<0.05);龍麥33、克春4號、墾九10號在各濃度處理差異顯著(p<0.05)。
表1 PEG-6000處理對小麥種子相對發(fā)芽率影響
處理濃度為5%時,各材料差異不顯著(p>0.05);處理濃度為10%時,拉2577、榮50580與龍麥33、克春4號、墾九10號差異顯著(p<0.05),榮50580相對發(fā)芽率最高;處理濃度為15%時,克春4號與其他材料差異顯著,榮50580和拉2577相對發(fā)芽率最高;處理濃度為20%時,克春4號、墾九10號與克春1號、拉2577差異顯著(p<0.05),克春4號相對發(fā)發(fā)芽率最高;處理濃度25%時,龍麥33相對發(fā)芽率顯著低于與其他材料,克春1號相對發(fā)芽率最高。
由表2可以看出,隨著PEG-6000濃度的增大,所有的小麥種子材料相對發(fā)芽指數(shù)呈下降趨勢;榮50580、龍麥33、克春4號、克春1號、墾九10號在各濃度處理間差異顯著(p<0.05);拉2577在5%、10%濃度處理與其他濃度處理差異顯著(p<0.05)。
表2 PEG-6000處理對小麥種子相對發(fā)芽指數(shù)影響
處理濃度為5%時,各份種子材料間差異不顯著(p>0.05),拉2577相對發(fā)芽指數(shù)最高;處理濃度為10%時,拉2577與其他材料差異顯著(p<0.05),相對發(fā)芽指數(shù)最高;處理濃度為15%時,克春4號與克春1號、墾九10號差異顯著(p<0.05),克春4號相對發(fā)芽指數(shù)最高;處理濃度為20%時,克春4號與其他材料差異顯著(p<0.05),克春4號相對發(fā)芽指數(shù)最高;處理濃度為25%時,克春1號、克春4號、墾九10號與其他材料差異顯著(p<0.05),克春1號和墾九10號相對發(fā)芽指數(shù)最高。
表3可以看出,隨著PEG-6000濃度的增大,與對照相比,6份小麥種子材料幼苗根長呈下降趨勢;榮50580、龍麥33、克春1號在對照、5%濃度處理與其他濃度處理間差異顯著(p<0.05);拉2577在對照、5%、10%、15%、20%濃度處理差異顯著(p<0.05);克春4號、墾九10號在對照與5%處理之間,對照、5%處理與其他處理差異顯著(p<0.05)。
表3 PEG-6000處理對小麥種子胚根長度影響
處理濃度為5%時,墾九10號、榮50580與其他材料差異顯著(p<0.05),墾九10號胚根最長;處理濃度為10%時,榮50580、克春1號拉、墾九10號與其他材料差異顯著(p<0.05),榮50580胚根最長;處理濃度為15%時,榮50580、克春1號、墾九10號與其他材料差異顯著(p<0.05),墾九10號胚根最長;處理濃度為20%時,墾九10號與其他材料差異顯著(p<0.05),墾九10號胚根最長;處理濃度為25%時,拉2577、龍麥33與其他材料差異顯著(p<0.05),拉2577胚根最長。
由表4可以看出,隨著PEG-6000濃度的增大,各小麥材料對小麥胚芽長較對照呈下降趨勢;榮50580在對照、5%濃度處理與其他濃度處理差異顯著(p<0.05);拉2577品、克春4號、克春1號、墾九10號在對照、5%、10%、15%、20%濃度處理間差異顯著(p<0.05),20%、25%濃度處理間差異不顯著(p>0.05)。
表4 PEG-6000處理對小麥種子胚芽長度影響
處理濃度為5%時,克春1號、龍麥33與其他材料差異顯著(p<0.05),胚芽最長;處理濃度10%時,克春1號拉、墾九10號與其他材料差異顯著(p<0.05),克春1號胚芽最長;處理濃度15%時,墾九10號與其他材料差異顯著(p<0.05),墾九10號胚芽最長;處理濃度為20%時,墾九10號、榮50580與其他材料差異顯著(p<0.05),榮50580胚芽最長;處理濃度為25%時,榮50580、拉2577、龍麥33、墾九10號與其他材料差異顯著(p<0.05),榮50580胚芽最長。
由表5可以看出,隨著PEG-6000濃度的增大,各小麥種子材料相對抗旱指數(shù)較對照呈逐漸下降的趨勢;榮50580在各濃度處理差異顯著(p<0.05);拉2577在對照、5%、15%、20%、25%濃度處理之間差異顯著(p<0.05),5%、10%濃度處理差異不顯著(p>0.05);龍麥33、克春4號、克春1號、墾九10號在各濃度處理差異顯著(p<0.05)。
表5 PEG-6000處理對小麥種子相對抗旱指數(shù)影響
處理濃度為5%時,榮50580與克春1號、墾九10號差異顯著(p<0.05),相對抗旱指數(shù)最高;處理濃度為10%時,拉2577與其他材料差異顯著(p<0.05),拉2577相對抗旱指數(shù)最高;處理濃度為15%時,拉2577、克春4號與其他材料差異顯著(p<0.05),克春4號抗旱指數(shù)最高;處理濃度為20%時,克春4號、龍麥33與其他材料差異顯著(p<0.05),克春4號相對抗旱指數(shù)最高;處理濃度為25%時,克春4號、克春1號榮、墾九10號與其他材料差異顯著(p<0.05),克春1號和墾九10號相對抗旱指數(shù)最高。
由表6可以看出,隨著PEG-6000濃度的增大,各份小麥種子材料相對活力指數(shù)較對照呈逐漸下降的趨勢;榮50580、龍麥33、克春4號在各濃度處理差異顯著(p<0.05);拉2577、克春1號在20%和25%濃度處理與其他處理差異顯著(p<0.05);墾九10號在 5%、10%、15%、25%濃度處理間差異顯著(p<0.05),15%、20%濃度處理間差異不顯著(p>0.05)。
表6 PEG-6000處理對小麥種子相對活力指數(shù)影響
處理濃度為5%時,龍麥33與其他材料差異顯著相(p<0.05),龍麥33相對活力指數(shù)最高;10%處理時,克春4號與其他材料差異顯著(p<0.05),墾九10號相對活力指數(shù)最高;15%、20%處理時,墾九10號與其他材料差異顯著(p<0.05),墾九10號相對活力指數(shù)最高;25%處理時,各材料間差異不顯著(p>0.05)。
種子萌發(fā)階段是植物生長對外界環(huán)境最敏感的時期,也是一個非常復(fù)雜的過程,極易受到環(huán)境因子的影響[8-9]。某種作物的種子在其發(fā)芽階段的抗旱情況,可以一定程度反映該作物的抗旱性[10]。耐旱性不同的品種,在滲透脅迫發(fā)生時其葉片延伸生長受抑制的程度不同,導(dǎo)致耐旱性強的品種受抑制程度較小[11]。種子的發(fā)芽率、相對發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)是評價種子萌發(fā)過程中耐鹽性強弱的重要指標(biāo)[12]。種子發(fā)芽出苗時,根系發(fā)育尚不完善,干旱會引起幼苗缺水死亡,作物豐產(chǎn)對個體要求是苗壯,對群體要求則是苗齊、苗全,只有獲得苗壯、苗齊和苗全,才能為豐產(chǎn)奠定堅實的基礎(chǔ)[13]。研究表明,PEG-6000脅迫濃度的增加能夠抑制種子的萌發(fā)[14],且因品種不同響應(yīng)程度不同[15-16]。結(jié)果表明, 6份供試小麥種子材料相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽指數(shù)、相對活力指數(shù)與干旱脅迫呈負相關(guān);6份小麥種子材料萌發(fā)期的抗旱性表現(xiàn)為:榮50580>拉2577>克春1號>克春4號>墾九10號>龍麥33;小麥根長、芽長、抗旱指數(shù)在PEG-6000脅迫后各指標(biāo)均發(fā)生顯著變化,6份小麥種子材料苗期的抗旱性表現(xiàn)為:墾九10號>克春4號>克春1號>龍麥33>墾九10號>榮50580>拉2577。