小麦新品种盈亿186苗期抗旱性研究

时丽冉孙利王梅菊

(1.衡水学院生命科学系，河北 衡水 053000；2.深州市种业有限公司，河北 深州 053800)

引言

小麦作为第2大粮食作物，在生长和发育的过程中，经常受到来自于外界环境中各种各样逆境胁迫因素的影响，其中干旱缺水是小麦在生长过程中最常见也是最主要的非生物胁迫[1]。因此，提高水资源的利用率和小麦品种的抗旱能力，是在水资源匮乏地区维持小麦稳产的重要途径。

与小麦抗旱性相关的鉴定是指通过一系列指标和方法来评价分析小麦不同品种间的抗旱性强弱，包括农艺指标和各种生理生化指标分析等评价方式[2-4]。植物在遇到干旱胁迫时，为了适应不良环境更好地进行生长发育，会激活自我防御机制，同时生理生化等方面会出现自适应调整。如，植物体内的叶绿素含量、游离脯氨酸、MDA、可溶性蛋白等生理指标的变化以及植物为抵御不良环境而产生一系列的保护酶，包括SOD、POD、CAT等酶活性的变化。但由于植物的抗旱性复杂多变，在生产实践方面还需要长期的经验积累和总结。

“盈亿186”是深州市种业有限公司采用杂交、回交及定向选育的冬小麦抗逆、丰产、稳产新品种，目前还没有对其抗旱性进行全面研究。本课题通过对“盈亿186”及对照品种苗期进行适度控水，对干旱胁迫下生理生化指标进行分析，进一步了解新品种“盈亿186”的抗旱性，为筛选抗旱优质小麦品种及杂交育种工作提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料选择小麦杂交新品种“盈亿186”与对照品种“济麦22”、“石麦22”；“济麦22”为全国水地组区域对照品种，“石麦22”为河北省节水组区域试验对照品种。

1.2 培养与处理方法

将饱满的种子均匀种植在盛满蛭石的花盆中，自然光照，温度20～30℃。前期浇等量自来水，待真叶长出后间苗，每盆保留20棵，并改浇1/2荷格伦特营养液，每5d浇灌1次，每盆1000mL。幼苗长至3叶1心期时开始控水处理。对照正常浇营养液，控水处理水分为每盆300mL，使其处于适度缺水状态。干旱处理30d后进行指标测定。对照和处理均3次重复。

1.3 指标测定方法

硫代巴比妥酸法测定MDA含量；酸性茚三酮法测定Pro含量；考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白含量；紫外吸收法测定过氧化氢酶活性(CAT)；NBT法测定SOD活性；愈创木酚法测定POD活性[5]。用电子天秤称量地上和根部鲜重，计算根冠比。

1.4 数据处理

应用统计分析软件SPSS 23.0对试验数据进行差异显著性分析。参考韩瑞宏等的方法计算各生理指标的隶属函数值[6]。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对小麦生长的影响

缺水直接导致小麦地上部分生长减缓，为了充分吸收水分维持生长发育，根部会加速生长。表1数据表明，干旱处理后所有品种均表现为地上部分生物量显著降低，而根部生物量增加，并且差异显著。“济麦22”地上部分鲜重降低幅度最大，但根部增长幅度也最大；“盈亿186”地上部分生物量降低最少。干旱处理后3个品种根冠比表现为显著增加，“济麦22”增加幅度达到了345.2%。

表1 干旱胁迫对不同品种小麦鲜重和根冠比的影响

2.2 干旱胁迫对小麦叶片丙二醛含量的影响

干旱处理后，小麦叶片膜脂过氧化产物的丙二醛含量均增加，通过MDA能够反映出细胞膜损伤后状态。表2数据表明，“济麦22”增加幅度最大，“盈亿186”增长幅度最小。

表2 干旱胁迫对不同品种小麦丙二醛含量的影响

2.3 干旱胁迫对小麦叶片脯氨酸含量的影响

逆境胁迫尤其是干旱胁迫会导致脯氨酸大量增加。脯氨酸作为植物细胞质中渗透调节物质，可以发挥减少细胞酸性、抗氨毒、成为能量库调节细胞氧化还原等强大作用，是研究抗旱生理的重要生理指标[7]。表3数据表明，3个小麦品种叶片中的脯氨酸在干旱胁迫下均显著增加，其中“盈亿186”增加幅度最大，“石麦22”次之。

表3 干旱胁迫对小麦叶片脯氨酸含量的影响

2.4 干旱胁迫对小麦抗氧化酶活性的影响

植物在受到干旱等逆境胁迫后，一般表现为抗氧化酶系统活性的增强。从表4数据可以看出，在遭受干旱胁迫后，3个小麦品种的抗氧化酶均增大，不同品种增加的幅度不同，“济麦22”的SOD活性增加幅度最大，“盈亿186”的POD、CAT活性增加最多。

表4 干旱胁迫对小麦叶片抗氧化酶活性的影响

2.5 干旱胁迫下3个小麦品种主要指标隶属度比较

植物的抗旱性如果只采用单一生理指标进行衡量和分析，很难对其抗旱性进行准确评价。为了更加全面系统地评价小麦抗旱性强弱，对主要生理指标进行隶属函数值的计算，并最终计算出隶属度。表5数据表明，“盈亿186”隶属度最高，达到0.689，远远高于2个对照品种。

表5 不同品种小麦干旱胁迫下各项指标隶属函数值和隶属度

3 讨论

作物根系是土壤水分和矿物质的直接吸收利用者，当受到水分胁迫时，首先感应的是根系，根系迅速发出相应信号，使整个植株对水分胁迫作出反应，同时影响地上部“光系统”的建成和产量。缺水条件下，作物的地上部分生长被抑制，但是根系却能继续伸长，有利于作物从土壤中吸收水分，这种根、茎对干旱逆境的不同反应通常认为是作物对干旱条件的适应性[8]。但根部过于发达会影响地上部分生长，干旱条件下建立合理的根冠比对水分利用和产量提高具有重要意义。本试验结果表明，“盈亿186”在干旱胁迫下地上部分生物量降低最少，根冠比增加幅度与对照品种相比处于中间水平，验证了以上结论。

质膜是植物在逆境胁迫中首先受到伤害的原初位点，大量研究表明，干旱诱导的膜脂过氧化是造成植物细胞膜受到损伤的关键因素[9]。膜脂过氧化产物MDA对细胞具有很强的毒性，其含量的高低反映了植物受到干旱胁迫后受损伤的程度。本试验结果表明，干旱缺水导致小麦叶片丙二醛含量增加，“盈亿186”增加幅度最小，说明其膜脂过氧化程度相对较低，受到的伤害相对较小。

脯氨酸(Pro)是一种重要的渗透调节物质，能降低细胞渗透势保持膨压，增加植物的耐旱能力。大量研究表明，干旱胁迫会导致植物体内的Pro会大量积累，Pro的积累能力与抗旱性成正相关，增加植物在干旱逆境下的生存能力[10,11]。本研究表明，在干旱胁迫下，不同品种小麦的脯氨酸(Pro)含量较对照组均有增大的趋势，“盈亿186”增加幅度最大。

植物细胞在长期进化过程中形成了防御活性氧离子毒害的保护酶系统。即超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)等各种酶类，以维持植物体内活性氧离子代谢的动态平衡。这些保护酶在清除超氧自由基、过氧化氢、过氧化物以及阻止或减少羟基自由基形成等方面起重要的作用，酶活性越高，植物的抗逆性越强[12]。本试验表明，干旱处理一段时间后，3个品种的小麦叶片以上3种抗氧化酶活性均有所增大，说明干旱缺水导致活性氧水平增加，小麦的抗氧化酶增加了表达量，及时清除有害物质，降低干旱对植物造成的生理水平的伤害。

作物抗旱是由多基因控制的复杂过程，其抗旱性和品种、干旱程度与干旱时间等密切相关。通过隶属函数法对小麦苗期多个生理指标进行综合分析，认为杂交新品种“盈亿186”与对照品种相比具有较好的抗旱性。该研究结果为加快小麦育种提供了理论依据。