1、彭玉琳，曾凡茹，东强，等 干旱胁迫对青稞种子萌发期的影响及抗旱性评价 J 江苏农业科学，2023，51(4):91 99doi:10 15889/j issn1002 1302 2023 04014干旱胁迫对青稞种子萌发期的影响及抗旱性评价干旱胁迫对青稞种子萌发期的影响及抗旱性评价彭玉琳1，曾凡茹1，东强1，次旦卓嘎1，2，莫银超1，昌西1(1 西藏农牧学院高原作物分子育种实验室，西藏林芝 860000;2 日喀则市农业科学研究所，西藏日喀则 857000)摘要:为明确干旱胁迫对青稞种子萌发期的影响，研究萌发期形态指标与抗旱性关系，构建抗旱性评价方法。选用 70 份青稞为材料，设置了干旱胁迫(
2、19 2%PEG 6000)、对照(纯水)2 组试验，试验过程中每日观察记录种子生长情况，第 7 天测量芽长(BL)、根长(RL)、芽鲜质量(BFW)、芽干质量(BDW)、根鲜质量(RFW)和根干质量(RDW)等指标。通过干旱胁迫条件下青稞各指标的变异分析，可看出干旱胁迫下青稞种子的发芽势(GE)、发芽率(GR)、发芽指数(GI)、芽长、主胚根长、芽鲜质量、芽干质量、根鲜质量和根干质量均受到抑制作用，其中受干旱影响最大的指标为根长，在干旱胁迫下根长平均值较对照减少 9 94 cm，变异系数下降 38 65%;对以上指标进行箱线图直观分析，在PEG 胁迫下 GE、GR、GI 数值都将会降低，其中
3、 GI 在 CK 处理下结果明显大于干旱处理的数值，根部性状和幼苗特性在对照条件下与干旱处理下二者数据相差较大，均受到一定抑制作用;以上 9 个指标的相对值通过隶属函数综合评价法计算出平均隶属函数值，隶属函数值平均值越大，抗旱性越强，计算得出排名靠前的材料有藏青 311、ZDM4953、喜拉 10 号和北青 5 号，反之，抗旱性越弱，抗旱性较弱材料有藏青 80、舍么、农家品种 1 和哲鲁玛;将70 份青稞材料的隶属函数综合评价值通过聚类分析可分为3 大类，第1 类为高度抗旱材料共18 份，第2 类中度抗旱共28 份材料，第3 类敏感材料共 24 份。结果表明，发芽指数、根部性状和幼苗特性均可作
4、为青稞萌发期抗旱性鉴定的可靠指标。本研究结果可为青稞抗旱材料的选育提供理论依据。关键词:青稞;萌发期;抗旱性;变异分析;隶属函数;聚类分析中图分类号:S512 301文献标志码:A文章编号:1002 1302(2023)04 0091 09收稿日期:2022 04 13基金项目:国家自然科学基金(编号:31960404)作者简介:彭玉琳(1998)，女，贵州贵阳人，硕士研究生，主要从事作物遗传育种研究。E mail:2391463639 qq com。通信作者:昌西，副教授，主要从事作物遗传育种研究。E mail:164281890 qq com。青稞在植物学上属于栽培大麦的变种1，大麦因其抗
5、旱和抗盐、抗碱能力比其他禾谷类作物突出，适应性广，再加上兼具食用、饲用、酿造以及医药等多种用途，成为世界性的重要作物之一2。其播种面积和产量仅次于小麦、玉米和水稻，居禾谷类作物的第 4 位。在我国大麦的种植面积和总产量居于水稻、小麦、玉米和粟之后占第 5 位3。随着啤酒工业的发展和人们对大麦的营养保健价值日益重视，全球对大麦的需求也随之迅速增加，特别是对于用于不同用途的大麦品质及其特性的要求，因此，全球大麦的育种研究又进入了一个崭新的阶段。我国从“七五”计划开始，就将“大麦高产、优质、多抗新品种选育技术研究”列为国家攻关课题，并取得了丰硕的成果。与其他作物相比大麦具有更加广泛的生态适应性，被认
6、为是最适宜进行抗旱研究的试验材料4 5。随着全球水资源匮乏的加剧，我国乃至世界农业生产长期面临着干旱的制约6。由于降水减少和气温升高，干旱已经成为农作物生产和最终全球粮食安全最重要的限制因素7。干旱被认为是一种主要的威胁，限制种子萌发、植物生长和作物产量最严重的非生物胁迫之一8 9，水分胁迫是由降雨量不足导致土壤干燥引起的。高温、大气湿度低、缺水是造成干旱的主要原因10。植物的抗旱能力，被定义为在缺水时期的生存和生长能力，需要生物机制在干旱事件中保护、维持和支持植物，或者完全避免干旱。这些机制可能因植物种类或发育阶段的不同而不同，一个阶段的抗旱性不一定与另一个阶段的抗旱性相关11 12。在粮食
7、作物生产中，阶段性的干旱胁迫会导致作物在形态建成和生殖生长期间发育不完全。发芽和幼苗发育阶段是大麦13 和其他大多数作物对这些条件最敏感的时期，发育早期的干旱胁迫会延迟种子萌发，降低萌发率13 14。本试验以 70 份青稞为材料，利用 PEG19江苏农业科学2023 年第 51 卷第 4 期模拟干旱胁迫对种子萌发期耐旱指标进行综合鉴定，以明确大麦材料间的抗旱性，并筛选出抗旱性较强的材料。选择和利用准确又简单的抗旱性鉴定指标是抗旱育种工作顺利开展的前提。因此，筛选大麦抗旱指标，对大麦抗旱品种选育、抗旱机制及干旱调控机制的研究均具有重要意义。1材料与方法1 1试验材料试验于 2021 年 1012
8、 月在西藏农牧学院高原作物遗传育种实验室内进行。选用 70 份青稞作为供试材料，其中 5 份来源于青海、四川甘孜州 1 份、64 份来自西藏自治区，试验材料名称及来源见表 1。1 2试验方法选取籽粒大小均匀且饱满的青稞种子，用0.1%浓度的高锰酸钾溶液消毒 30 min，捞出后用纯水反复冲洗 4 5 次，将种子置于垫有 2 层滤纸的发芽盒(12 cm 12 cm)中，每个盒内放入 20 粒种子，加入15 mL 质量分数为 19 2%(以预处理结果确定筛选此浓度)的 PEG 6000 进行干旱胁迫处理，以表 1供试青稞材料名称及来源编号品种名称品种来源编号品种名称品种来源QK 1农家品种 1山南
9、市QK 36农家品种 7山南市浪卡子县QK 2ZDM4890西藏康玛县QK 37农家品种 8昌都边坝县QK 3ZDM4985拉萨曲水市QK 38B5 1 冬绒勾芒西藏日喀则市QK 4藏青 80西藏拉萨市QK 39ZDM4384日喀则昂仁县QK 5北青 3 号青海省QK 40藏青 690西藏拉萨市QK 6ZDM4714昌都市边坝县QK 41农家品种 9日喀则市仁布县QK 7哲鲁玛昌都市洛隆县康沙乡QK 42B4 冬对芒西藏日喀则市QK 8农家品种 2贡觉县木协乡QK 43ZDM4447西藏乃东县QK 9藏青 311西藏拉萨市QK 44农家品种 10日喀则亚东县堆纳乡QK 10ZDM5103种质资
10、源库QK 45农家品种 11日喀则亚东县堆纳乡QK 11ZDM4701西藏昌都市QK 46ZDM4584山南市错那县QK 12喜拉 10 号西藏日喀则市QK 47舍么西藏昌都芒康县QK 13ZDM5074日喀则地区研究所QK 48农家品种 12拉萨堆龙德庆县QK 14ZDM4953拉萨堆龙德庆县QK 49日喀则 11西藏日喀则市QK 15ZDM4585山南洛扎县QK 50ZDM5036西藏朗县QK 16藏青 148西藏拉萨市QK 51冬青 17 号西藏拉萨市QK 17ZDM4739昌都市察雅县QK 52曲水柏林拉萨曲水县柏林镇QK 18ZDM4940西藏浪卡子县QK 53ZDM4699西藏昌都
11、市QK 19北青 5 号青海省QK 54农家品种 13日喀则市仁布县QK 20藏青 2000西藏拉萨市QK 55喜拉 11 号西藏日喀则市QK 21隆子县黑青稞 4山南市隆子县QK 56康青 1 号四川省甘孜州QK 22ZYM1867西藏左贡县QK 57昆仑 13 号青海省西宁市QK 23农家品种 3西藏浪卡子县白地乡QK 58区试 841西藏拉萨市QK 24山青 24山南农科所QK 59ZDM4780昌都市类乌齐县QK 25ZDM5140昌都市察雅县QK 60昆仑 8 号青海省QK 26地方品种 2西藏昌都市QK 61ZDM5030西藏山南市琼结县QK 27ZDM4817西藏阿里地区QK 6
12、2农家品种 14山南措美县吉堆村QK 28农家品种 4山南措美乡QK 63地方品种 3昌都市巴宿县QK 29喜拉 22日喀则农科所QK 64北青 4 号青海省QK 30B7西藏日喀则市QK 65ZDM4377西藏谢通门县QK 31ZDM4733西藏昌都江达县QK 66ZDM4812西藏普兰县QK 32农家品种 5西藏拉萨市QK 67藏青 85西藏拉萨市QK 33ZYM493山南乃东县QK 68ZDM4941西藏拉萨市QK 34藏青 3179西藏拉萨市QK 69B1 勾芒紫西藏日喀则市QK 35农家品种 6山南琼结县QK 70农家品种 15拉萨曲水县茶巴拉乡29江苏农业科学2023 年第 51
13、卷第 4 期加入等量纯水作为对照，每个处理 3 次重复。培养条件为:前 3 d 均无光照(昼夜时长 12 h/12 h，昼夜温度 25 /20);后 4 d(光照/黑暗=12 h/12 h，昼夜温度25 /20)。每3 d 补充1 次溶液，以胚根伸出达种子 50%作为发芽标准。每日观察种子生长情况，第 7 天随机取 10 株测量芽长、根长、芽鲜质量、芽干质量、根鲜质量和根干质 量。按 公 式(1)(12)计 算 发 芽 势(germination，简称 GE)、发芽率(germination rate，简称 GR)、发芽指数(germination index，简称 GI)、相对发芽率(rel
14、ative germination rate，简称 RGR)、相对发芽势(relative germination，简称 RGE)、相对发芽指数(relative germination index，简称 RGI)、相对芽长(relative bud length，简称 RBL)、相对主胚根长(relative root length，简称 RRL)、相对芽鲜质量(relative bud fresh weight，简称 RBFW)、相对芽干质量(relative bud dry weight，简称 RBDW)、相对根鲜质量(relative root fresh weight，简称 RRFW
15、)、相对根干质量(relative root dry weight，简称 RRDW)。GE=第 3 天发芽的种子数/供试种子总数 100%;(1)GR=第 7 天发芽的种子数/供试种子总数 100%;(2)GI=Gt/Dt。(3)式中:Gt为第 t 天的发芽数;Dt为相应的发芽天数;RGR=处理组发芽率/对照组发芽率 100%;(4)RGE=处理组发芽势/对照组发芽势 100%;(5)GRI=处理组发芽指数/对照组发芽指数 100%;(6)RBL=处理组芽长/对照组芽长 100%;(7)RRL=处理组主胚根长/对照组主胚根长 100%;(8)RBFW=处理组芽鲜质量/对照组芽鲜质量 100%;
16、(9)RBDW=处理组芽干质量/对照组芽干质量 100%;(10)RRFW=处理组根鲜质量/对照组根鲜质量 100%;(11)RRDW=处理组根干质量/对照组根干质量 100%。(12)1 3数据处理采用 Microsoft Excel 2013 软件进行数据整理，采用 SPSS 22 进行数据处理，采用 R 4 0 5 作图。抗旱性综合评价采用模糊数学中的隶属函数值法，因其可对品种的多个性状指标进行综合分析进而对品种作出全面评价15。各项指标隶属函数值采用公式如下16 19:X()=X XminXmax Xmin。式中:X()为性状指标的隶属函数值;X 为某一性状指标的测定值;Xmax和 Xmin为该指标的最大测定值和最小测定值。最终根据每份材料各项指标的隶属函数值累加，采用公式计算性状指标隶属函数平均值作为其综合评价值:Xij=X()n。式中:Xij为 i 种类 j 指标的平均隶属函数;n 为计算指标总数。最终根据平均值综合评价其萌发期抗旱性强弱，平均值越大，抗旱性越强;反之，抗旱性越弱。2结果与分析2 1干旱胁迫下萌发期性状指标的变异分析在处理条件下，70 份供试材料萌发期的各项