1、西 北 农 业 学 报 ，（）：水稻芽期抗旱性综合评价及鉴定指标鉴选收稿日期：修回日期：基金项目：现代农业学科建设推进工程（）。第一作者：李其勇，男，副研究员，从事作物高效栽培研究工作。：通信作者：张鸿，男，研究员，主要从事作物高效栽培研究工作。：李其勇，朱从桦，李星月，武丙琳，易军，符慧娟，陈德西，张鸿（四川省农业科学院 植物保护研究所农业部西南作物有害生物综合治理重点实验室，成都 ；四川省农业科学院 作物研究所，成都 ）摘要以蒸馏水处理为空白对照，将 份水稻品种种子用浓度为 （聚乙二醇）的溶液处理，测定整个发芽周期内的发芽势、发芽率、根芽长、干物质变化及相关生理指标，并应用多种统计方法进行
2、抗旱性分析、综合评价，探讨芽期抗旱性鉴定方法及指标。结果表明：干旱胁迫降低了绝大部分品种发芽势、发芽率、根芽长、根芽干质量、活性等，对根芽长、物质消耗的抑制作用较萌发相关指标更强；提高了剩余种子干质量、淀粉酶、可溶性糖、脯氨酸等；除根数和可溶性糖在品种与干旱胁迫互作间、根芽比在干旱胁迫间、脯氨酸在品种间差异不显著外，所有指标在干旱胁迫间、品种间及干旱胁迫和品种互作间差异达显著水平。应用改进的分级法、隶属函数法、主成分法分别进行抗旱性综合评价，种综合评价指标间均极显著正相关，其中以分级系数和隶属函数综合值评价结果优于主成分法。聚类分析表明，个品种芽期干旱胁迫下可分为个不同抗旱性类群，其中 冈优
3、抗旱性很强，德香 内优 川香优号 川优 抗旱性较强。储藏物质转化率、活力指数、萌发抗旱系数、芽长、芽干质量与各综合指标显著相关性，且与萌发相关单项指标显著相关。综合分析表明，储藏物质转化率可作为水稻芽期抗旱性首选指标，活力指数、萌发抗旱系数、芽长、芽干质量可以作为备选指标，而分级系数、隶属函数综合值可作为抗旱性精确鉴定的综合指标。改进的分级法进行综合评价应用效果较好，可作为综合评价法适用。此外，综合评价法可较好评价参试品种芽期抗旱性强弱，且以分级法、隶属函数法综合评价法较优。关键词水稻芽期；抗旱性；分级系数；综合评价；指标筛选水稻是中国乃至世界上最重要的粮食作物之一，其生产耗水量居各类作物生产
4、用水量之首，约占农业用水量 左右。据统计，水稻整个生育期约耗水 ，其中田间稻株蒸腾和棵间蒸发量达 。传统淹灌栽培方式下水稻生产耗水量大，加剧农业生产与水资源短缺的矛盾。干旱已成为阻碍中国以及世界谷类作物生产的主要非生物胁迫因素之一。干旱胁迫对水稻芽期、苗期、分蘖期、抽穗期、成熟期 等各时期均有不同程度的负面影响，造成水稻出苗困难、分蘖不足、生长势减弱、光合作用受抑、产量降低、品质变劣等多方面不利后果。从应对干旱风险来说，筛选优质抗旱水稻品种是解决水稻抗旱性栽培最重要、最有效的手段。由于水稻抗旱的复杂性、受环境影响的多变性，抗旱性鉴定方法、指标并不统一，利用综合分析方法继续开展抗旱品种筛选并鉴选
5、一批简单易测、通用性强、抗旱性预测效果准确的指标显得十分必要。近年 来，不 少 学 者 针 对 水 稻 芽 期，、苗期 、穗分化期、花期、成熟期 等各主要生育期筛选了部分抗旱指标以及抗旱品种（材料）。相较于苗期和大田抗旱鉴定，芽期鉴定方便、耗时短、容量大。在芽期抗旱研究方面，王贺正等提出可用相对胚根长、相对芽长、相对芽干质量作水稻芽期抗旱性鉴定指标，而相对根干质量因变异较大而不适于品种间选择；田又升等利用主成分分析指出胚芽干质量、发芽率、胚芽鞘长和根冠比可作为水稻萌发期抗旱性鉴定的主要指标；敬礼恒等 指出相对发芽率、相对芽长、相对胚根长、相对根芽干质量可作为水稻种子萌发期的抗旱性评价指标；王秋
6、菊 指出储藏物质转运速率、根系活力和淀粉酶活力可以作为衡量水稻品种耐旱性强弱的有效生理指标；杨瑰丽等 指出芽鞘长和最长根长适合用作水稻萌发期抗旱鉴定指标；安永平等 认为萌发胁迫指数和芽鞘长的干旱胁迫反应指数（）可作为评价水稻芽期抗旱性的间接鉴定指标。可见，不同研究者提出的抗旱鉴定指标并不完全相同。（聚 乙 二 醇）在 牧 草、小 麦、水稻、玉米 等各类作物抗旱性研究中应用广泛，可作为良好的干旱胁迫渗透剂。在大田条件下开展抗旱性鉴定评价易受环境影响，工作量大，而在芽期开展抗旱性鉴定可较好避免大田鉴定不足之处，同时芽期生理指标研究较少，因此，在芽期纳入生理指标进行抗旱性综合分析、指标鉴选，进一步探
7、讨芽期抗旱鉴定方法。本研究以不同水稻品种为材料，利用 在芽期进行种子萌发干旱胁迫，观察不同水稻品种抗旱性表现差异情况，比较分析不同品种对干旱胁迫响应的差异，并通过综合评价，筛选水稻芽期抗旱性鉴定指标，并筛选具有较强抗旱性的品种，为水稻进行抗旱性快捷评价及品种生产应用、节水抗旱高产栽培提供参考。材料与方法试验材料选取四川省水稻品种 个，具体见表。表参试品种名称及编号 品种名 品种编号 品种名 品种编号 优 内优 川优 宜香 优 宜香 川香优号 宜香 川优 宜香 川优 内香 花香 德香 冈优 泸优 冈优 川香 福伊优 蓉优 试验设计试验于 在四川省农业科学院植物保护研究所恒温光照培养室进行。采用
8、（聚乙二醇）溶液作为干旱胁迫介质，其溶液浓度按质量体积比配制，经前期预试验选择，设 浓 度 为 干 旱 胁 迫 处 理，以 蒸 馏 水 为 对 照（）。每品种选择饱满种子 余粒，用 酒精表面消毒，用蒸馏水润洗次后加蒸馏水（淹没种子）于 恒温培养室中浸种，后取出用蒸馏水润洗两次，放入直径 垫湿润滤纸的培养皿内于 催芽。待种子露白后，取出用滤纸吸干表面水分后，将种子均匀摆进直径为 底部垫有圆形滤纸的培养皿中，每皿 粒，处理组每皿加入 溶液，对照组加入 蒸馏水，每处理次重复。盖上盖置于恒温光照培养室中发芽，保持恒温，光照周期为（光照黑暗），光强为 （）。每天观察培养皿内液体的变化并根据第天每皿液体量
9、酌量添加蒸馏水，保持培养皿液体恒定。从种子置床之日起开始观察，以胚根突破种皮、胚芽为种子长度为发芽标准，逐日定时测定发芽种子数。第 天收获幼苗，保存于 冰箱，待测生理指标。测定项目与方法发芽势（，）、发芽率（，）以第天和第天每皿发芽种子数除以每皿总粒数即为发芽势及发芽率。发 芽 指 数（，）（），为逐日发芽数，为相应 的发芽时间。活力指数（，）（芽长最长根长），为种子发芽指数。种子萌发指数种子发芽指数（期李其勇等：水稻芽期抗旱性综合评价及鉴定指标鉴选 ，）（）（）（）（），其中、分别为第、天的种子萌发率，、分别为相应萌发天数所赋予的权重系数。萌发抗旱系数（，）干旱胁迫下种子萌发指数对照种子萌发
10、指数。根、芽性状于处理后的第天在各培养皿内随机选取 棵已发芽的种子，测量各种子的芽长、最长根长、根数，并分根、芽、剩余种子三部分分别称量鲜质量，分装后于烘干箱 杀青，烘至恒质量后称量干质量。根芽比（，）根芽比（）根干质量芽干质量。储藏物质转化率（，）储 藏 物 质 转 化 率（）（芽干质量根干质量）（芽干质量十根干质量十剩余种子干质量）。幼苗相对含水量（，）相对含水量（）（幼苗鲜质量幼苗干质量）幼苗鲜质量 。生理指标测定淀粉酶、可溶性糖含量、脯氨酸含量、丙二醛（）含量、超氧化物歧化酶（）活性、过氧化物酶（）活性、过氧化氢酶（）活性，其中 含量、活性、活性、活性采用上海源叶生物技术有限公司 测试
11、盒测定，其余指标采用苏州科铭生物技术有限公司的相应指标试剂盒以微量法测定。除萌发抗旱系数（已是相对值）外，各性状数据均以相对值表示：指标相对值胁迫指标测定值对照指标测定值。为便于描述，所有指标名称均表示各指标相对值。隶属综合评价法数据标准化处理公式：正向指标：（）（）（）（）负向指标：（）（）（）（）其中，；表示第个指标值；表示第个指标的最小值；表示第个指标的最大值，如某一个指标与抗旱性为负相关，则采用公式（）计算，计算出各品种各指标的隶属值。采用标准差系数法计算权重系 数：（）式中表示第个指标的变异系数。（）（）其中，；为隶属函数综合值（），隶属函数综合值越大，表示抗旱性越强。分级评价法在借
12、鉴高吉寅等、王贺正等的划级方法基础上加以改进。以各性状平均值?为基准，以标准差 作为等级划分依据，每个性状值赋级别值如下：?的值为级；?的值为级；?的值为级；?的值为级；若为负指标，则级别值则相反。与抗旱性呈正相关的指标相对值越大级别赋值越小，而负相关指标相对值越大级别赋值越大。将同一参试品种所有性状级别值相加，计算抗旱级别值之和（），（）表示第个指标的分级评价值。计算分级系数：（）其中，为指标个数；为分级级数。代表参试品种的分级系数（），值越大则综合抗旱性越强。数据统计分析采用 整理试验数据，采用 进行方差分析（新复极差法）、相关性分析、主成分分析，采用 进行聚类分析。结果与分析干旱胁迫对水
13、稻芽期萌发的影响对测定的 个指标进行方差分析（表）。可以看出，脯氨酸含量在品种间、根芽比在干旱胁迫间、根数和可溶性糖在品种与干旱胁迫互作间无显著性差异，除此外，所有指标在品种间、干旱胁迫间以及品种与干旱胁迫互作间均有显著性或极显著性差异。表明采用 作为干旱胁迫处理浓度，个参试品种在干旱胁迫作用下产生了显著变化，可以较好地比较水稻品种西北农业学报 卷间的抗旱性强弱。干旱胁迫下水稻芽期各指标相关性分析从表可以看出，芽期萌发、生长指标间相关性较高，多达显著水平，而生理指标间相关性较弱，较少达显著水平。对于发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、萌发抗旱系数个萌发相关的指标来说，指标间均呈极显著正相关，萌
14、发抗旱系数与发芽指数相关性最强（），发芽率与发芽指数、活力指数、萌发抗旱系数的相关性弱于发芽势。表明相对于发芽率，发芽势更能反映干旱胁迫下种子萌发抗旱性强弱。对于生长相关指标来说，芽长、芽干质量、储藏物质转化率、幼苗相对含水量个指标间均呈显著或极显著正相关，且均与前述个萌发相关指标呈显著或极显著正相关；芽长与最长根长、根干质量显著正相关（、），表现出根芽同伸的关系。表明这个生长相关指标间在干旱胁迫下关系较密切。对于生理指标来说，、可溶性糖、脯氨酸与绝大部分萌发、生长、生理指标呈负相关性，其中，脯氨酸含量与发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、萌发抗旱系数、芽长、根干质量、储藏物质转化率、幼苗相对
15、含水量均呈显著或极显著负相关，表明脯氨酸含量变化与干旱胁迫下种子萌发生长表现关系较为紧密。淀粉酶活性、总淀粉酶活性、淀粉酶活性间均呈极显著正相关，均与根干质量极显著正相关，表明较强的淀粉酶活性可促进根系物质转化利用，提高根系物质积累量。表干旱胁迫下水稻各指标方差分析表（值）（）变异来源 发芽势 发芽率 发芽指数 活力指数 萌发抗旱系数 芽长 最长根长 根数 芽干质量 根干质量 剩余种子干质量 根芽比 品种 干旱胁迫 品种干旱胁迫 变异来源 储藏物质转化率 幼苗相对含水量 超氧化物歧化酶 过氧化物酶 过氧化氢酶 丙二醛淀粉酶活性 总淀粉酶活性 淀粉酶活性 可溶性糖含量 脯氨酸含量 品种 干旱胁迫
16、 品种干旱胁迫 注：，分别表示在 和 水平达显著差异。：，干旱胁迫下水稻芽期抗旱性分级法综合分析采用四级分级法对 个品种进行抗旱性综合评价（表）。可以看出，各指标的级别值主要为、级，、级相对较少，采用标准差作为分级标准，最强和最弱的指标值分布较少，多数指标值分级居于最强、最弱之间。按照分级系数 大小对品种进行排序，冈优 德香 川优 内优 川香优号个品种分级系数 大于，分列前名，为抗旱性较强的品种；宜香 宜香 泸优 宜香 宜香 分级系数 小于 ，排名后位，抗旱性相对较弱；其余品种居中。干旱胁迫下水稻芽期隶属函数法综合分析利用隶属函数法对所有指标进行综合分析，以标准差系数法求每个指标的权重，具体见表。对隶属函数综合值 进行排序，冈优 川优 德香 内优 福伊优 个品种分列抗旱性综合排名前位，综合抗旱性较强；花香 宜香 泸优 宜香 宜香 的隶属综合值小于，排名后位，抗旱性相对较弱。评价结果与分级系数较为一致。期李其勇等：水稻芽期抗旱性综合评价及鉴定指标鉴选干旱胁迫对水稻芽期萌发指标主成分分析对 个指标进行主成分分析（表、表），共提取了个特征值大于的新主成分因子，累计贡献率达 ，基本上代表了 个
