不同菜用大豆品种发芽期耐旱性鉴定

王国夫

(绍兴文理学院 元培学院,浙江 绍兴312000)

(Yuanpei College,Shaoxing University,Shaoxing,Zhejiang 312000)

不同菜用大豆品种发芽期耐旱性鉴定

王国夫

(绍兴文理学院 元培学院,浙江 绍兴312000)

为了评价10个菜用大豆品种发芽期的耐旱性,种子萌发期以15%PEG-6000溶液模拟干旱胁迫处理后测定种子的发芽势、发芽率和种子根长等指标,以各个性状在胁迫与对照处理下的比值作为耐性评价指标,再利用聚类分析进行耐旱能力分类.结果表明,10个菜用大豆品种可分为耐旱型、中等耐旱型和干旱敏感型3类,并获得耐旱品种1个,为菜用大豆抗早期耐旱性评价提供新的方法和耐旱育种提供新的种质资源.

菜用大豆;发芽率;发芽势;干旱胁迫;聚类分析

干旱是影响农作物产量的主要环境因子之一.在我国干旱和半干旱约占国土总面积的1/2以上,其危害接近于其他多种自然灾害影响的总和.特别是近几年来,在我国北方大部地区,发生干旱的频率一度达到70%左右[1];而南方一些地区,出现干旱天气的频率也日趋增高,影响也越来越大,导致农业生产损失严重.为缓解干旱发生对农作物带来的不良影响,提高大田作物的抗旱能力已成为当前农业生产的主要课题之一.

大豆是五大农作物之一,也是人类所需的优质蛋白及食用油的重要原料,分菜用大豆和工业用大豆.其中菜用大豆籽粒中富含有营养丰富的蛋白质和多种有益维生素和氨基酸,对调节人们日常饮食结构,提高营养水平作用巨大[2].中国是目前全世界菜用大豆最大生产国和对外出口国.但菜用大豆种植过程中需水量高,根系不很发达,成为豆类中对干旱胁迫最为敏感的作物[3].近年来干旱天已成为限制菜用大豆产量和品质提高的主要因素,有研究认为干旱可能会改变植物光合作用产物在器官间的分配量[4];连续的干旱天气导致大豆结籽明显变小,产量降低[5-6].因此鉴定和开发耐旱优质种质资源,已成为菜用大豆育种必须面对的问题.

为快速获得农作物耐旱种质资源,苗期抗旱早期鉴定是一种比较有效的手段.所以前人常用不同浓度的PEG(聚乙二醇)溶液进行水培模拟干旱环境,可以有效鉴定工业用大豆种子发芽期的耐旱性[7];然而,有关菜用大豆种子发芽期的抗旱性能尚未有报道.本试验对10个菜用大豆品种通过PEG模拟干旱进行胁迫,测定它们种子发芽状况的生理指标,对这些品种进行早期耐旱性鉴定,为菜用大豆提供新的耐旱种质资源.

1 材料与方法

1.1 试验材料

以10个菜用大豆品种为试验材料,它们分别是:春丰早、宏秋75-3、辽鲜1号、台湾75、科源1号、沪宁95-1、引豆9701、福成、浙农6号以及浙农8号.

1.2 试验方法

种子萌发试验.挑选大小均一的菜用大豆供试种子,先以70%酒精溶液浸泡种子表面消毒20 min,再用无菌水冲洗3次,附着的水用滤纸吸干.然后选用(12 cm×12 cm)发芽盒,垫入两层滤纸,把种子放入其中,分别用浓度15%PEG-6000溶液和蒸馏水湿润种子,每个发芽盒中加入量为20 mL[8],在25℃的培养箱中黑暗培养,每天及时添加被蒸发的水分,每天检测发芽种子数量,第3 d开始计算发芽势,到第7 d计算发芽率;发芽试验结束后,测量种子根长.

所有的试验设重复3次,每一个处理至少需要25粒种子.

1.3 数据分析

利用统计软件SAS对试验数据进行方差分析,在分析前对百分比数据进行反正弦处理(y=arcsin [sqr(x/l00)]);再利用统计软件SPSS进行聚类分析.

2 结果与分析

2.1 PEG干旱胁迫对不同菜用大豆品种发芽势和发芽率的影响

经过PEG处理后,对各品种发芽势统计结果表明:各品种对照组组间发芽势差异并不显著,且均大于85%以上;而经过15%的PEG溶液处理后,各品种的发芽势均显著地比各自对照低,下降幅度在57.33%～77.33%之间,平均降幅下降到68.53%.其中,以台湾75的降幅为最高,而福成的降幅为最低(见图1).

图1 PEG干旱胁迫处理对不同菜豆品种发芽势的影响

通过对各品种发芽率的统计,结果发现所有的品种发芽率均达90%以上;而经PEG干旱处理后,发芽率显著下降,其中台湾75下降最大,达56%,福成的降幅最小为33.3%(图2).

图2 PEG干旱胁迫处理对不同菜用大豆品种发芽率的影响

2.2 PEG干旱胁迫对不同菜用大豆品种种子根长的影响

幼苗期种子根长度和生长速度直接影响到根系吸收水分和养分的能力.在PEG干旱模拟胁迫下,各品种的种子根长均显著低于对照,降幅近50%左右.其中宏秋75-3降幅最大,根长降低达6.07 cm;沪宁95-1降幅最小,仅为3.79 cm(图3),说明不同品种间的根长是有差异的,耐旱能力越强,种子根的长度就越长.

图3 PEG胁迫处理对不同品种菜用大豆种子根根长的影响

2.3 干旱胁迫处理对不同菜用大豆发芽指标相对值变化的影响

我们的试验结果发现,在PEG模拟干旱胁迫的条件下,PEG处理后对各菜豆品种的发芽势、发芽率和种子根长均产生不同强度的抑制效应,但考虑到品种间自身遗传的差异,仅仅比较处理组与对照组间差异不能客观真实地反映出各品种间实际的耐旱情况.我们进一步采用处理组与对照组间比值大小作为考量指标.结果表明相对发芽势、相对发芽率和相对根长与品种间的耐旱性能力大小基本一致.通过比较后发现福成的相对发芽势、相对发芽率和相对根长均为最高(表1).

表1 干旱胁迫处理对不同菜用大豆品种发芽指标相对值的比较

2.4 不同品种耐旱性分类

为进一步了解各供试材料之间的耐旱性关系,根据相对发芽势、相对发芽率和相对根长这3个指标,对各品种进行聚类分析.结果表明,10个品种材料可分为3类.Ⅰ类为耐旱品种,福成在本次试验中表现最佳;Ⅱ类为干旱敏感品种,包括宏秋75-3、浙农6号、浙农8号以及台湾75,其中台湾75表现最为敏感;Ⅲ类主要包括沪宁95-1、引豆9701、春丰早、辽鲜1号和科源1号,这类品种的耐旱性表现介于前两类之间(图4).

图4 各品种聚类树状图

3 讨论

耐旱菜用大豆种质鉴定和分析有助于更多耐旱种质资源发掘,为农作物抗旱育种工作提供技术支撑,同时也可以积累一些研究耐旱机理的材料.本试验用PEG溶液在发芽期开展模拟干旱胁迫,试验周期比较短,而且便捷有效,可为今后开展类似抗旱性鉴定工作提供参考经验.

试验通过对试验数据进行相对比值分析,以尽可能地排除由于不同品种遗传背景所带来的差异,使试验结果更具科学性.由于相对值比较常常会出现差值较小的情况,影响菜用大豆品种耐旱性高低的评估,所以试验采用聚类分析方法,把相对值分析和聚类分析相结合,对抗旱性能综合进行分析,将经聚类分析后的菜用大豆品种根据相对值平均大小划分出耐旱型、一般耐旱型、干旱敏感型等3个类型,最终根据分类发现福成是耐旱型菜用大豆品种,这与我们测定的发芽参数的指标结果是一致的,因此应用此方法可以解决某些性状由于相对值差异较小而难以评判品种特性的问题,极大地方便了菜用大豆品种间的耐旱性鉴定工作.但本试验只局限于种子发芽期进行耐旱能力试验,得出的结果也只能说明此阶段的品种间耐旱能力的差异,至于它们的种植期耐旱能力是否和发芽期一致,则需要进一步深入探讨才能弄清.

参考文献:

[1]崔维佳,常志云,李宁,等.大豆生理生态干旱胁迫影响研究进展[J].安徽农业科学,2012,40(25): 12516-12517+1252.

[2]Katou T,Fukushirna T,Akazawa T.Differences in contents of amino acid,sugar and composition of fatty acids between edamame and normal soybean[J].Journal of Japanese Society for Horticultural Science.1982,51 (1):537.

[3]张明才,何钟佩,田晓莉,等.SHK-6对干旱胁迫下大豆叶片生理功能的作用[J].作物学报,2005,31 (9):1215-1220.

[4]Resketo P,Szabo L.The effect of drought on the development and field components of soybean.In:Proceedings 16th ICID European Regional Conference,Vo1.1.Drought phenomena[C].1992:347-354.

[5]JEKOUN A,PLANCHON C.Tolerance to low leafwater potential in soybean genotypes[J].Euphytica,1991, 55(3):247-253.

[6]Brevedan RE,Egli DB.Short periods ofwater stress during seed filling,leaf senescence,and yield of soybean [J].Crop Science,2003,43:2083-2088.

[7]陈学珍,谢皓,郝丹丹,等.干旱胁迫下20个大豆品种芽期抗旱性鉴定初报[J].北京农学院学报,2005 (3):54-56.

[8]杨万明,王敏,李贵全,等.PEG胁迫下大豆BIL群体芽期性状与耐旱性评价[J].中国油料作物学报, 2013,35(5):564-571.

Identification of Drought-tolerance of Soybean Cultivars at Germination Growth Stages

Wang Guofu

The drought tolerance of 10 vegetable soybean cultivars at the germination stageswere investigated to determine the traits of germination potential,germination rate and root length under drought stress.The ratios of trait values under drought stress to those at the normal condition were used to assess the drought tolerance by cluster analysis.The results show that these vegetable soybean cultivars are clustered into three groups:those of drought tolerance,intermediate drought tolerance and drought sensitivity.The results lay the basis formaterial selection in the research of drought resistancemechanism and breeding in vegetable soybean.

vegetable soybean;germination rate;germination potential;drought tolerance;cluster analysis

(Yuanpei College,Shaoxing University,Shaoxing,Zhejiang 312000)

S52

A

1008-293X(2015)07-0014-05

(责任编辑 鲁越青)

10.16169/j.issn.1008-293x.k.2015.07.04

2015-02-09

绍兴市公益性技术应用研究计划资助项目,编号(2013B70051).

王国夫(1967-),男,浙江绍兴人,高级实验师,主要从事植物生理研究、遗传育种.