干旱胁迫对小麦萌发及苗期生理活性的影响

彭晓邦，秦绍龙

(1.商洛学院，陕西 商洛 726000；2.资源植物利用与健康产品研究科技创新团队,陕西 商洛 726000)

水分是影响植物生长发育最为重要的生态因子之一[1]，近年来干旱现象日趋严重，水分亏缺成为限制植物萌发、生长发育、基因表达和高产稳产最为重要的生态环境因子，对植物的危害在所有非生物危害中高居榜首。在小麦萌发的过程中，种子的活力高低对于种子的萌发以及后期的灌浆和最终的产量具有重要意义，干旱已经成为影响小麦萌发及生长的主要制约要素。干旱会使小麦的株高、叶面积以及干物质积累量显著降低，同时干旱胁迫还能显著抑制植物的光合作用、生长、有效成分积累等生理学过程[2～3]。目前，国内外对小麦的研究主要集中在营养成分方面，而对小麦在干旱胁迫下其保护酶活性及渗透调节物的变化鲜有报道[4]。笔者研究以商麦1619、小偃15、黑小麦1号、131232这4个小麦品种为研究对象，研究干旱胁迫对小麦萌发、幼苗期形态指标、叶片保护酶以及渗透调节物的影响，分析其影响的变化规律，并对小麦的抗旱性进行初步探究，进而为小麦的抗旱机制研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与处理

商麦1619、小偃15、黑小麦1号和小麦新品系131232，由商洛学院生物医药与食品工程学院提供。挑选颗粒饱满硕大的小麦种子，首先将种子清洗干净，其次用70%的酒精对其进行浸泡消毒30 S，再用0.1%氯化汞溶液浸泡10 min，然后用蒸馏水反复冲洗3～4次，置于不同浓度的聚乙二醇烧杯中并在28℃的恒温培养箱中培养，使其萌发。

采用水培法，设置4个浓度梯度(0%PEG；5%PEG；10%PEG；20%PEG)，每个梯度3组，将预处理的小麦种子置于带有纱布的烧杯中，每个烧杯中放入50粒种子，使其萌发生长。干旱胁迫3 d后进行形态指标的测量，6 d后进行形态指标和生理活性指标的测量[5]。

1.2 指标的测定

形态指标：每个品种重复3次计数，最后取平均值，分别测定小麦发芽率[6]、小麦最大根长、小麦最大芽长、小麦最大叶片面积[7]。

生理活性指标：叶绿素含量的测定[8]、丙二醛含量的测定[9]、超氧化物歧化酶含量的测定[10]、脯氨酸含量的测定[11～12]。

1.3 数据处理

采用Excel2007 统计软件进行数据统计和处理。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对小麦形态指标的影响

2.1.1 对小麦发芽率的影响 在干旱胁迫下，随着PEG浓度的增加，4种小麦的发芽率均呈现下降的趋势(如图1)。其中，在5%PEG浓度胁迫下，小偃15的下降幅度最大(30.70%)，商麦1619下降幅度最小(16.10%)；在10%PEG浓度胁迫下，131232的下降幅度最大(38.90%)，商麦1619下降幅度最小(6.90%)；在20%PEG浓度胁迫下，小偃15的下降幅度最大(75.00%)，131232下降幅度最小(28.60%)。其余品种下降幅度介于二者之间。在由此可见，不同品种小麦的发芽率受干旱胁迫的影响不同。

2.1.2 对小麦最大根长的影响 随着PEG浓度的增加，4种小麦的最大根长均呈现下降的趋势(如图2)。其中，在5%PEG浓度胁迫下，商麦1619的下降幅度最大(14.30%)，131232下降幅度最小(8.30%)；在10%PEG浓度胁迫下，131232的下降幅度最大(33.30%)，商麦1619下降幅度最小(7.70%)；在20%PEG浓度胁迫下，小偃15的下降幅度最大(54.10%)，商麦1619下降幅度最小(21.90%)。其余小麦品种下降幅度介于二者之间；而且在4种小麦品种中，商麦1619的变化趋势较为平缓。由此可见，不同品种小麦最大根长的受干旱胁迫的变化程度不同。

2.1.3 对小麦最大芽长的影响 由图3可知：随着干旱胁迫程度的增加，不同品种小麦的最大芽长均表现为下降的趋势。在5%干旱胁迫下，黑小麦1号下降幅度最大(23.20%)，小偃15下降幅度最小(4.70%)；在10%PEG浓度胁迫下，131232的下降幅度最大(31.70%)，商麦1619下降幅度最小(5.20%)；在20%PEG浓度胁迫下，小偃15的下降幅度最大(83.90%)，黑小麦1号下降幅度最小(8.80%)；其余小麦品种下降幅度介于二者之间。由此可见，在不同的干旱胁迫程度下，不同小麦品种的最大芽长变化程度不同。

2.1.4 对小麦最大叶片面积的影响 如图4所示：在不同的干旱胁迫水平下，不同种类小麦的最大叶片面积总体表现为下降趋势。由于小麦品种的不同，使得在相同的干旱胁迫条件下，小麦最大叶片面积的减少量值各有不同。由此可以得知：不同干旱胁迫处理对于不同的小麦品种最大叶片面积的影响不同。

2.2 干旱胁迫对小麦生理特性的影响

2.2.1 对小麦叶绿素总量的影响 4种小麦幼苗叶片中所含叶绿素总量在不同干旱程度胁迫下的变化各不相同，其变化趋势均表现为下降(如图5所示)。在5%干旱胁迫下，小偃15下降幅度最大(25.40%)，商麦1619下降幅度最小(8.80%)；在10%PEG浓度胁迫下，131232的下降幅度最大(140.70%)，商麦1619下降幅度最小(2.50%)；在20%PEG浓度胁迫下，小偃15下降幅度最大(125.30%)，131232下降幅度最小(5.10%)；其余小麦品种下降幅度介于二者之间。表明在干旱胁迫下，不同品种的小麦叶片中叶绿素所受损坏程度不同。

2.2.2 对小麦丙二醛含量的影响 由图6可知：随着聚乙二醇浓度的增大，四个小麦品种在干旱胁迫下叶片中所含的丙二醛含量均呈现为递增的趋势。在5%干旱胁迫下，黑小麦1号增长幅度最大(44.40%)，131232品种增长幅度最小(11.60%)；在10%PEG浓度胁迫下，131232品种增长幅度最大(30.90%)，小偃15的增长幅度最小(8.10%)；在20%PEG浓度胁迫下，商麦1619的增长幅度最大(28.60%)，小偃15的增长幅度最小(17.40%)；其它小麦品种的增长幅度介于二者之间。表明在不同的干旱胁迫程度下，不同小麦品种的丙二醛的变化量不同。

2.2.3 对小麦超氧化物歧化酶活性的影响 由图7所示：不同浓度梯度的PEG-6000对于超氧化物岐化酶活性变化的影响规律各不相同。其中黑小麦1号和131232的变化规律基本一致：变化趋势为超氧化物岐化酶的活性随着PEG浓度的增大表现为递增；而小偃15与商麦1619这两种小麦中所含的超氧化物岐化酶的活性则呈现为先增加后减少的趋势，在PEG浓度为10%出现最大值。由此可见，在不同的干旱胁迫程度下，不同小麦品种内超氧化物歧化酶的活性变化量不同。

2.2.4 对小麦脯氨酸含量的影响 由图8可知：随着聚乙二醇胁迫浓度的增加，商麦1619和131232小麦脯氨酸含量呈现递增的趋势；而小偃15和黑小麦1号脯氨酸含量的变化趋势总体为递增。在5%干旱胁迫下，小偃15增长幅度最大(24.30%)，黑小麦1号增长幅度最小(11.80%)；在10%PEG浓度胁迫下，黑小麦1号增长幅度最大(29.50%)，小偃15的增长幅度最小(7.40%)；在20%PEG浓度胁迫下，商麦1619的增长幅度最大(28.30%)，其它小麦品种的增长幅度介于二者之间。这表明在不同的干旱胁迫程度下，不同小麦品种内所含的脯氨酸的变化量也不同。

3 讨论

3.1 不同PEG浓度对小麦形态指标的影响

植物根系具有吸收水分和无机盐的功能，并且还可以为植物的生长提供所必须的营养物质。小麦根以及叶片的生长情况间接反映了幼苗的生长发育。前人在干旱胁迫对于小麦形态生理的研究中表明干旱胁迫会危及植物根以及叶片的生长，进而影响植物的生长和产量，尤其是在发芽率、最大根长、最大芽长、叶片面积等方面表现较为明显，对植物带来不可逆的影响[13～14]。笔者研究中，在不同浓度梯度的干旱胁迫下，4种小麦的发芽率、最大根长、最大芽长、最大叶片面积均呈现下降趋势；这一研究结果与王灿[13～15]等人的研究结果一致，说明干旱胁迫在一定程度上抑制了小麦的萌发和幼苗的生长。

3.2 不同PEG浓度对小麦生理指标的影响

小麦的叶片是维管植物营养器官之一，不仅能够进行蒸腾作用，而且还能进行光合作用合成有机物，为植物生长提供能量。根据前人在干旱胁迫对于小麦生理特性影响的研究中表明干旱胁迫对于小麦叶片中所含的叶绿素含量、脯氨酸含量、丙二醛含量、超氧化物岐化酶含量等一系列生理指标具有严重的影响[16]。研究中随着PEG浓度的增大叶绿素总量表现为下降趋势，这一结果与白志英[16]等人的研究结果基本一致；而小麦叶片中丙二醛含量随着PEG浓度的增大均表现为递增的趋势，这一结果与张军[17～18]、祝社民[19]、吴珍[20]等人的结果相似。表明了干旱胁迫在一定程度上影响了植物的叶绿素、丙二醛等生理指标的含量，进而会对植物的发育以及产量造成严重的影响。

笔者研究发现，黑小麦1号和131232两种小麦所含的超氧化物岐化酶的活性随着PEG浓度的增大表现为递增的趋势；但小偃15与商麦1619这两种小麦中所含的超氧化物岐化酶的活性则呈现为先增加后减少的趋势，这一结果与谢燕[8]、李瑛[14]等人对于干旱胁迫下小麦超氧化物岐化酶活性随着PEG浓度的增大表现为递增趋势的研究结果有出入，这可能与试验材料不同所导致。此外，实验中4种小麦叶片中所含的脯氨酸含量的变化趋势也不尽相同，商麦1619、131232、黑小麦1号随着PEG浓度的增大表现为递增的趋势，这一结果与祝社民[19]、吴珍[20]等人的结果相似；但小偃15叶片中脯氨酸含量的变化趋势为倒V形，与张军[17～18]等人对小麦叶片中脯氨酸含量随着干旱胁迫程度增加呈现递增趋势的研究结果不一致，其原因可能是在待测样品中加入了一定量的幼茎，引起实验结果出现偏差。干旱胁迫对小偃15、商麦1619的脯氨酸含量、超氧化物岐化酶活性变化规律有待于进一步研究。

4 结论

在不同浓度梯度的干旱胁迫下，4种小麦的发芽率、最大根长、最大芽长、最大叶片面积、叶片所含的叶绿素总量均呈现下降趋势；而小麦叶片中所含的丙二醛含量，脯氨酸含量均随着干旱胁迫程度的增加呈现递增趋势，说明干旱胁迫在一定程度上抑制了小麦的萌发和幼苗的生长。