干旱胁迫对不同花生品种生理特征的影响及其抗旱性综合评价

刘海东,陈庆政,林秀芳,祁俊程,黄世旅，叶万余,吴春玲

(1.贺州市农业科学院,广西 贺州 542800；2.广西农业科学院贺州分院,广西 贺州 542813)

花生作为我国重要的经济作物，近几年全国花生总播种面积稳居油料作物之首,花生单产和总产均稳居世界第一[1]。花生种植区域分布广泛但大部分集中在干旱、半干旱亚热带地区[2]，每年因干旱导致花生减产20%以上，全球直接经济损失高达30亿美元[3]。近几年气候变化异常雨水季节分布极为不均，干旱依然是制约我国花生产量与品质的主要因素之一。花生虽然具有耐贫瘠、抗干旱、适应性强的特点[4]，但要保证增产稳产需从改良品种特性和改善栽培措施等方面入手。现代育种技术从分子生物学、栽培生理学等方面对选育品种进行鉴定与筛选，使其花生抗旱基因充分表达保留品种优良遗传特性[5]，其为花生分子育种提供优质的种质资源，提升了花生品种的区域适应能力，避免因粮油争地而导致的花生种植面积的减少，从根本上保证了国家粮油安全。花生抗旱性是指在干旱条件下生存和形成产量的能力，它是一个复杂的生理生化过程，是多基因控制的数量性状[6, 7]。前人已从叶片形态、气孔调节、渗透调节、根系发育、活性氧清除、多胺代谢、内源激素、胁迫诱导蛋白等方面对作物抗旱机理进行了研究[8～10]。一般认为根、茎、叶、株型及其生理机能与抗旱有关，如根系发达、维管束系统发达、叶面积相对的减少、蜡质层增厚、分枝增多、结实性好等是品种抗旱能力强的形态特征[11]。但前人对花生开花下针期(需水零界期)干旱胁迫下的形态特征、抗氧化酶活性变化等指标与花生抗旱能力强弱间的关系研究较少。本研究采用棚内箱体栽培模式,做到水肥可控。在花生开花下针期进行干旱处理，试验分析花生植株形态特征及叶片生理特性变化。了解所选育品种抗旱能力并对其进行抗旱性评价，为今后花生品种区域适应性推广上提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 供试品种

供试的8个花生品种分别为梧油1号、贺油9号、贺油10号、贺油11、贺油12、贺油13、贺油14、贺油15(分别记为V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8)。供试品种均为贺州市农业科学院选育并通过审定的直立疏枝珍珠豆型花生。

1.2 试验设计

1.3 测定内容及方法

试验于2020年7月8日在广西贺州市农科院试验农场温室大棚内采用塑料箱体栽培方式进行，箱体规格为80 cm*50 cm*60 cm，播种前两个月取好土样破碎、翻晒、混匀称取同样重量的土壤平铺在箱体内，土壤厚度在55 cm左右，土壤类型为壤土。试验设置同一供水水平，采用随机区组试验，重复3次共24箱，每箱6穴、每穴3粒、行株距30 cm*15 cm，出苗后间苗保留生长基本一致的两株，播种时施足底肥后期无追肥。全程采用土壤水分测量仪(TZS-2X，浙江托普)监测土壤相对含水量，在花生开花下针期进行干旱处理土壤相对含水量控制在40%。于7月15日对所有花生进行干旱胁迫为期10 d，处理后立即复水使其土壤相对含水量控制在80%，一直到11月5日花生收获。花生田间管理参照大田生产。

1.3.1 花生形态相关指标测定 于8月25日(开花下针期)和11月5日(收获期)到棚内取样，每箱取两株样品测定植株整体形态和植株干物重。

植株整体形态：主茎高、侧枝长、主根长采用直尺测量；总分枝数、结果枝数、总叶片数、收获青叶数采用目测法，在每个时期每个品种测定6株。

植株干物重:每个时期将清洗干净的花生植株放入鼓风干燥箱内105 ℃杀青30 min，然后调到80℃烘干至恒重，测定花生植株干物重。

1.3.2 相关酶活的测定 叶片取样时间同上，花生生长全生育期取样两次，第一次在干旱处理后复水前一天取样(记为：S1)，第二次在收获期取样(记为：S2)。晴朗的早晨8:30到棚内每箱取顶部倒三叶10片放入冰盒中带回实验室将其放入-80℃冰箱保存。收获期结束将低温保存的叶片进行液氮破碎研磨提取上清液测定叶片丙二醛(MDA)含量[12]；测定叶片过氧化氢酶(CAT)活性参照张宪政(1994)编著的《植物生理学试验技术》双氧水法；测定叶片过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚法[13]。

1.3.3 花生产量的测定及数据分析 收获期将每个箱选择6株样品，每株进行摘果、去杂、称重用水分测定仪测定含水量。实收产量(g/穴)=每穴荚果鲜重(g)*[1-含水量(%))]/(1%～10%)其中10%为标准含水量。实验室考种测定单果仁数、双果仁数、秕果数、斤果数、百果重、百仁重，计算出出仁率。试验所有数据均采用office2010软件进行分析、制表、绘图，采用SPSS软件进行多重比较LSD法在5%显著水平下进行方差分析(小写字母表示)。

1.4 抗旱性生理指标综合评价方法

不同花生品种生理抗旱性综合评价采用隶属函数法，应用公式：X(μ)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)，计算出不同品种每个生理指标的具体隶属函数值，式中X为参试品种某一生理指标的测定值，Xmin和Xmax分别为所有品种中该生理指标测定的最小值和最大值，然后把每个品种各抗旱生理指标隶属函数值累加得出综合平均隶属函数值，根据综合平均隶属函数值大小确定其抗旱性强弱，平均值越小，抗旱性越弱，反之则抗旱性越强。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对不同花生品种收获期形态特征的影响

表1结果表明：主茎高、侧枝长、主根长、总分枝数、结果枝数均以V2最高；V5的主茎高、侧枝长、收获青叶数最低其与V1、V8比较均未达到显著水平；其余各品种间形态指标比较差异不显著。

表1 干旱胁迫对不同花生品种收获期形态特征的影响

2.2 干旱胁迫对不同花生品种单株干物质质量的影响

图1结果表明：S1时期单株干物质质量以V7最高，除V3外与其他花生品种单株干物质质量相比较均达到显著水平其中V5与V8相比较干物质质量减少20.48%，S2时期单株干物质质量以V8最高且显著高于其他品种，V1、V5显著低于其他品种，V2、V3、V7差异不显著，其中V5与V8相比较干物质质量减少44.35%，V5与V1相比较干物质质量减少45.36%差异达到极显著水平。综合两个时期V8的干物质质量增幅41.76%最高，V1最少只有5.52%。

图1 干旱胁迫对不同花生品种单株干物质质量的影响

2.3 干旱胁迫对不同花生品种叶片丙二醛(MDA)含量的影响

图2结果表明：S1时期V4、V5叶片丙二醛含量显著高于其他花生品种，V7、V8叶片丙二醛含量显著低于其他花生品种，以V8叶片丙二醛含量最低；S2时期以V5叶片丙二醛含量最高且与其他品种相比较差异均达到显著水平，V1、V2、V4、V7、V8品种间比较差异不显著，V3、V6间比较差异不显著综合两个时期叶片丙二醛含量在复水后下降明显。

图2 干旱胁迫对不同花生品种叶片丙二醛(MDA)含量的影响

2.4 干旱胁迫对不同花生品种叶片过氧化氢酶(CAT)活性的影响

图3结果表明：S1、S2两个时期均以V8叶片过氧化氢酶活性最高且显著高于其他花生品种，以V5叶片过氧化氢酶活性最低且显著低于其他花生品种。S1时期叶片过氧化氢酶活性V1、V2、V3、V4、V5依次下降，V7、V8、V9依次上升，V8与V5相比较CAT活性提高54.38%；S2时期V1、V2、V3、V4差异不显著,V6、V7、V8与其他品种比较差异达到显著水平，V8与V5相比较CAT活性提高53.58%。

图3 干旱胁迫对不同花生品种叶片过氧化氢酶(CAT)活性的影响

2.5 干旱胁迫对不同花生品种叶片过氧化物酶(POD)活性的影响

图4结果表明：S1、S2两个时期叶片过氧化物酶活性均以V8最高且显著高于其他花生品种。S1时期V3过氧化物酶活性最低与V5比较差异不显著，其中V8比V3高31.60%，V8比V5高27.42%；S2时期V5的过氧化物酶活性最低与V2比较差异不显著，其中V8比V5高44.71%。

图4 干旱胁迫对不同花生品种叶片过氧化物酶(POD)活性的影响

2.6 干旱胁迫对不同花生品种荚果性状及产量的影响

表2结果表明：单仁果数不同花生品种间比较差异不显著；双仁果数以V8最高且显著高于除V6外其他花生品种，V1、V2、V3、V4、V5、V7品种间比较差异不显著；秕果数以V6最高，百果重V8最高，除V4外显著高于其他处理；百仁重以V7最高但与V8比较差异不显著；出仁率V2、V3显著低于其他花生品种，产量V8显著高于其他花生品种其中与V1品种比较高出45.34%差异达到极显著水平。

表2 干旱胁迫对不同花生品种荚果性状及产量的影响

2.7 不同花生品种抗旱性生理指标隶属函数值

表3结果表明：不同花生品种同一生理指标隶属函数值差异较大，其中V3叶片丙二醛含量隶属函数值在两个时期均为最大值；V8叶片过氧化氢酶活性、过氧化物酶活性隶属函数值在两个时期均为最大值。两个时期不同生理指标综合隶属函数值基本保持一致，综合排序得出V8>V6>V7>V3>V5>V4>V2>V1，其中V8与V1相比较高出66.18%。

表3 不同花生品种抗旱性生理指标隶属函数值

3 讨论

花生抗旱能力强弱外在表现主要从植株性状特征考量。前人对花生抗旱株型研究较为透彻,如植株根系越发达抗旱能力越强、叶色深绿叶型侧立耐旱性强、疏枝型花生品种(总分枝数10条左右)结果枝数占80%-90%为宜、植株不宜过高在40～50 cm最为适宜等外在形态特征既利于植株抗旱又利于后期花生荚果产量的形成[14]。对于花生植株抗旱能力鉴定，大多采用叶片萎蔫指数、叶片失水率、相对含水率、抗旱系数等指标[15]来衡量。花生品种不同其抗旱机制也不尽相同，性状特征不能完全反映花生植株抗旱能力强弱，近年来随着花生抗旱机制研究的逐步深入，不仅研究花生植株外在形态特征而且也深入到花生植株生理特征的变化及其响应机制，如干旱胁迫下植株叶片渗透调节响应、活性氧清除响应等[16]方面研究逐步深入。如今在分子领域研究也有突破如干旱诱导基因表达、基因定位等技术突飞猛进[17]。前人对花生苗期抗旱机理研究较为透彻，在花生其它生育期如开花下针期、荚果期受干旱胁迫其植株生理、形态表现研究不多。本研究在花生开花下针期(需水零界期)对不同品种进行干旱胁迫，结合花生形态特征、植株干物质质量、叶片生理酶活性(CAT、POD)及叶片丙二醛含量(MDA)等指标，采用隶属函数结合两个时期综合评价参试品种的抗旱能力，为所选育的花生品种抗旱特性说明和区域推广提供理论支持。笔者研究干旱胁迫对植株茎秆、根系、仔仁等生理特性以及品质形成的影响尚不清楚有待进一步研究。可利用筛选出的抗旱型花生品种作为分子生物学资源材料研究其抗旱分子机制，以期进一步推动耐旱型花生育种进程。

4 结论

笔者研究结合花生植株形态特征、叶片生理酶活性和丙二醛含量等指标综合评价8个参试品种的抗旱能力强弱。综上所述，贺油15花生品种在干旱处理期株型表现优异，叶片过氧化氢酶和过氧化物酶活性最高，丙二醛含量最低；复水后长势旺盛收获期植株干物重和产量均为最高，抗旱性表现最差的为梧油1。由综合隶属函数值得出花生品种抗旱能力贺油15>贺油13>贺油14>贺油10号>贺油12>贺油11>贺油9号>梧油1号。因此贺油15、贺油13、贺油14三个品种抗旱能力强，贺油10号、贺油12、贺油11、贺油9号抗旱能力一般，梧油1号抗旱能力最差。