花生种质苗期耐旱性鉴定与综合评价

任婧瑶，王 婧，蒋春姬，赵新华，邢丽婷，张 鹤，于海秋

（沈阳农业大学 农学院，沈阳110161）

花生（Arachishypogaea L.）是我国重要的油料作物之一，我国的花生产区主要分布在干旱、半干旱雨养地区[1]。每年由于播种期干旱、生长季周期性和季节性干旱，对花生生产影响较大。据统计，在我国每年经干旱引起的产量损失可达30%～50%；同时，干旱加剧了花生籽粒黄曲霉菌感染的风险，造成品质下降[2-4]。辽宁是我国主要的花生种植区域之一，年均种植面积约33万hm2，以品质优良在国际国内享有很高声誉。在干旱、半干旱的沙质土壤上，种植花生的比较效益是其他作物的1.5～2.0倍，但这些地区大部分“十年九春旱”，花生苗期遭遇干旱胁迫严重影响其产量的稳定和品质的提升。耐旱品种的应用是解决该地区春季干旱、保障花生生产的有效和主要途径之一。

许多研究表明，花生不同品种对于干旱胁迫影响的反应差异极为显著，这种差异就是不同基因对环境适应差异的总体表现，是开展花生耐旱性筛选、耐旱育种和耐旱生理机制研究的基础[5]。王彩等[6]运用聚类分析法、耐旱性等级评价赋分法及标准差赋予权重法综合分析了不同花生种质苗期抗渗透胁迫能力。此外，相对植株鲜重、离体叶片失水速率和萎蔫指数也被用于花生耐旱性筛选鉴定中，有效筛选出具有耐旱性差异的品种[7-8]。张智猛等[9]测定了花生苗期和花针期的形态和生理指标，并利用隶属函数值对不同花生种质的耐旱性进行了评价。龙海涛等[10]利用综合隶属函数法对来自不同产地的8个花生品种进行了苗期耐旱性评价，为耐旱品种的种植推广起到了指导作用。对于辽宁花生种植而言，相关的研究极为迫切。为此，本研究以辽宁地区选育的农花系列、阜花系列花生种质，以及辽宁省外选育但在辽宁种植面积较大的花生种质为试材，通过4叶期花生离体叶片失水速率、相对植株鲜重、伤害率和萎蔫指数的测定及其隶属函数统计分析，对试材进行了耐旱性综合评价，以期为花生耐旱生理机制研究和耐旱种质推广应用进一步提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

供试种质共计 23 份，其中：农花（NH）系列种质 NH5、NH8、NH9、NH11、NH12、NH13、NH14、NH15、NH16、NH18、NH19、NH20、NH21、NH22和NH23由沈阳农业大学花生研究所选育；花育 （HY）系列种质HY20和HY22由山东省花生研究所选育；阜花（FH）系列种质FH12、FH18、FH23和FH24由辽宁省风沙地改良利用研究所选育；TY4（唐油4号）由唐山市农业科学院选育；BS1016（白沙1016）由广东省澄海县白沙农场选育。

1.2 方法

选取饱满均匀花生种子浸泡8h后种植沙土中，于温度为28℃，光照/黑暗为16h/8h培养室中培养，隔天补充1/2Hoagland营养液，培养至4叶期。随机挑选长势一致的花生植株连根取出，洗净，吸水纸擦干，将根部浸泡于20%PEG6000（W/V）中24h后取材进行试验，以蒸馏水处理为对照。

离体叶片失水速率参照刘丹丹的方法[8]，取其叶片测定鲜重，静置2h后自然风干称重再烘干称重，相对植株鲜重参照刘永惠的方法[11]，分别测定浸泡于蒸馏水对照中24h和20%PEG6000中24h后植株重，使用DDSJ-308F电导率仪测定花生叶片伤害率。

在直径15cm花盆中播种，每盆中播种2粒，正常水分条件下将花生培养至2叶1心（期间保证所有花生浇水量与生长条件一致），后停止浇水，期间每隔1d使用相机拍摄记录植株形态，在停止浇水后第15天进行萎蔫程度等级评定。花生萎蔫程度分为6个等级：0级，花生叶片自然伸展，叶色鲜亮且有光泽，茎秆坚挺；1级，叶片开始出现失水反应，叶色无光泽，顶1叶、2叶略微下垂；2级，植株继续失水，叶片皱缩下垂幅度增大；3级，部分叶片干硬、卷曲；4级，所有叶片均下垂、皱缩，叶片变黄；5级，叶片完全失水干硬，植株死亡；如果萎蔫的程度介于两级之间，则作为半级处理[12]。

为了避免各种质基础性状差异所带来的误差，采用相对值作为隶属函数计算时的原始数据，即：相对值=该性状水分胁迫下测定值/该性状对照条件下测定值。参照张智猛等[13-14]的方法以平均隶属函数判定花生耐旱性。公式为：μxj=(Xj-Xmin)/(Xmax-Xmin)。当某性状与耐旱性负相关时，则反隶属函数公式为：μxj=1-(Xj-Xmin)/(Xmax-Xmin)。以综合平均隶属函数值作为花生耐旱性强弱的评价标准。

2 结果与分析

2.1 模拟干旱处理下花生离体叶片失水速率的变化

花生叶片离体后，自然失水，24h之内不同花生叶片呈现不同的失水速率。由如表1可知，叶片离体后失水速率最大的为 NH23和 FH24，其离体叶片 2h自然风干速率分别为 18.6mg·g-1·s-1和 17.3mg·g-1·s-1，显著高于其他种质；失水率最小的为NH20，其离体叶片2h自然风干失水速率为8.4mg·g-1·s-1。说明在干旱胁迫条件下，NH20的保水率显著高于其他各种质，叶片保水能力更强，而NH23和FH24的叶片保水能力较差。

表 1 不同花生离体叶片失水速率Table 1 Water loss rate of detached leaves in different peanut germplasm /mg·g-1·s-1

2.2 模拟干旱处理下花生相对植株鲜重的变化

干旱胁迫处理后，花生的相对植株鲜重变化不同，其中尤以FH18和NH16变化最为明显，胁迫后的相对植株鲜重仅为66.83%和71.86%；变化最少的为NH14和NH15，相对植株鲜重在干旱处理之后仍保持在82.77%和80.91%。其他各品种相对植株鲜重差异较小，均保持在75%～80%（表2），说明FH18和NH16植株在受到干旱胁迫后植株的保水性下降幅度较大。

表2 花生相对植株鲜重的变化Table 2 Relative plant fresh weight in different germplasm /%

2.3 模拟干旱处理下花生叶片伤害率的差异

在20%PEG6000模拟干旱条件下，花生叶片细胞受到伤害，膜脂受到不同程度破坏。由表3可知，在23份花生种质中，花生叶片膜脂伤害程度最大的品种为NH16，伤害率为43.45%，显著高于其他品种；叶片膜脂伤害程度最小的为NH13，伤害率为7.31%，其余花生的伤害率集中在7.72%～23.11%。

2.4 模拟干旱处理下花生叶片萎蔫指数的差异

由表4可知，在干旱处理后各品种花生呈现出不同程度的萎蔫状态，NH5萎蔫等级最低，耐旱形态最好，茎秆直立，叶片萎蔫程度小，萎蔫指数为2.83级；BS1016、NH11、FH18和FH24萎蔫等级最大，萎蔫指数为4.17级，叶片干枯变硬，茎秆弯曲，植株接近死亡。其他品种萎蔫指数在3.33级至4级之间。图1中，A2、B2为NH5和NH18，萎蔫程度较小，C2、D2 为 FH18 和 BS1016，萎蔫程度较大，A1、B1、C1、D1 分别为其对照处理。

表3 不同花生种质干旱胁迫下伤害率Table 3 Damage rate in different germplasm under drought stress /%

表4 不同花生种质的萎蔫指数Table 4 Withered indexes of peanuts in different germplasm under drought stress

2.5 花生种质耐旱性的综合评价

通常情况下，单一的抗逆参数不能反映植物的综合抗逆性。因此，本研究综合考虑各生理生化指标和形态指标，分析结果如表5。经干旱胁迫处理24h后，23份种质中，NH5的平均隶属函数值最高为0.884，其次为HY22（0.833）；而平均隶属函数最低的为NH16和FH18，分别是0.288和0.304，其余各种质隶属函数值在0.352～0.756。结果表明，NH5的综合耐旱性最好，NH16的耐旱性最差。

表5 干旱胁迫下花生隶属函数值及耐旱性综合评价Table 5 Comprehensive evaluation of membership function and drought resistance of peanut under drought stress

3 讨论与结论

花生是重要的经济作物和油料作物，能提供丰富的油脂和蛋白质[15]，是植物蛋白的主要来源之一。因其耐旱耐瘠薄的优良特性，常被种植于干旱、半干旱地区，而随着干旱程度日益加剧，花生的品质提高和产量稳定受到了极大限制。受地表径流、地貌条件、年降水量、土地利用等综合因素影响，干旱成为辽宁地区最主要的自然灾害之一[16]，同时也成为北方地区花生生产的限制因素。为应对干旱胁迫，生产实践中通过加强田间管理、地膜覆盖、调节播期等取得了一定效果，但随之而来的是农业生产上人力、物力的加倍消耗。因此，筛选耐旱品种成为了应对干旱的首选措施。

花生的耐旱性是多基因控制的数量性状，无法通过单一的指标对其耐旱性进行排序[17]，为了减少不同品种间遗传背景差异造成的误差，使评价更具有代表性，往往使用多种相关抗性指标进行综合评价及分析[18-19]。综合隶属函数作为一种用于表征模糊集合的数学方法，可以综合地评定作物间以及品种间的耐旱性差异[20-21]，因此在前人的研究中，多采用隶属函数法来综合评价植株的耐旱能力，王兰芬等[22]通过考察不同种质单株产量、单株荚数、单株粒数、单株生物量、株高等指标，鉴定绿豆种质资源的耐旱性，陈艳萍等[7，13]分别对不同的花生种质进行了耐旱性鉴定，并利用筛选出的品种进一步调查分析其抗逆机制。

本研究以离体叶片失水速率、相对植株鲜重、伤害率及植株萎蔫指数为评价指标，利用综合隶属函数法，对辽宁地区23份花生种质的耐旱性进行综合评价，筛选出2份耐旱性较强与2份旱胁迫敏感的花生种质，其中2个耐旱差异品种NH5与NH16与本课题组2017年大田条件下种植时的结果相一致，表明实验室模拟干旱胁迫鉴定在一定程度上可以反映品种间耐旱性差异，并且在进行大批量种质资源的耐旱性筛选鉴定时具有方便、快捷、可重复性高等优点。本研究中鉴定出来的耐旱性材料，耐旱性中等及旱敏感材料，可以为花生耐旱性品种的选育和种质改良提供参考，并对大田花生品种应用提供指导。同时，随着花生野生二倍体和四倍体全基因组测序工作的陆续完成，本研究鉴定出的不同耐旱性种质为下一步探讨干旱胁迫的生理生化响应机制奠定基础[2 3-2 5]。