小麦苗期抗旱相关性状关联分析及种质资源筛选

郭志芳

小麦苗期抗旱相关性状关联分析及种质资源筛选

郭志芳

（太原开放大学山西太原030000）

我国的小麦主产区在北方地区，而北方地区的小麦种植时常受到季节性干旱的影响。文章针对不同小麦品种的抗旱性状的关联性展开探究，以期为我国季节性干旱地区的小麦种质选择提供理论指导。

小麦；抗旱性；关联性；种质筛选

作物的生长需要水，干旱是制约农业发展最主要的不利因素之一。就我国目前小麦种植产业而言，干旱问题已成为小麦种植产业中面临的最严峻的问题，我国小麦产量受到干旱的影响最为严重。我国华北地区是小麦产出量最大的区域，这一区域虽然年降水量相对充足，不属于干旱地区，但在春季，常会发生季节性干旱，会对处于生长关键时期的小麦造成极为不利的影响，导致小麦产量降低。为了应对当前我国华北地区不利于小麦生长的季节性干旱气候条件，提高小麦种质的抗旱性显得十分必要。

1 抗旱鉴定指标

1.1 外观形态指标

具有较强抗旱能力的小麦品种在外观形态上要具备一定特征。

（1）穗部，要比抗旱性弱的小麦品种更长，穗叶之间的距离要更大，穗粒饱满且穗粒数量较多[1]。

（2）叶片部分，叶片厚度要更大，叶型细长，叶片上的角质层也要更厚，以保证叶片部分的水分损失处于较低水平[2]。

（3）根系部分，要更为发达，能够延伸至更深的地下土层，这部分土壤内部相较于表层土壤，水分含量更高，能够确保小麦在缺少外部水源补给时自行吸收地下水源，保障自身的正常生长。

1.2 生理生化指标

植物在干旱环境中生长时，出于自身的生理需要，会形成一种应对干旱环境的防御机制，该防御机制会使植物体发生一定的生理变化[3]。对于小麦而言，具有较强抗旱性的小麦品种在生理特征上要呈现以下特点。

（1）小麦体内的组织细胞要具备较强的渗透调节能力，能够实现水分在体内的高效输送，且运输过程中的水分损耗率要更小。

（2）叶片保水能力也要更强，这一点与外观特征中的叶片厚角质层构成了因果关系，角质层的透水性极差，小麦叶片表面的角质层越厚，叶片的水分流失也就越少，而叶片保水能力在小麦植株的内部体现则是小麦叶片的水分利用效率，相比抗旱性较差的小麦品种，抗旱性较强的小麦品种更能充分利用水分，保证生长关键部位的水分供给。

（3）小麦体内的保护酶活性同样是小麦抗旱能力中极为重要的一项，小麦体内的各种保护酶，是为了抵御各种外部胁迫进化而来的保护机制，当保护酶活性处于较高水平时，植物对于各种不良环境的承受能力也要更强，干旱胁迫自然也不例外[4]。

2 抗旱性实验

2.1 材料

实验材料由我国人工种植的小麦品种以及其他国家的部分小麦品种组成，种质数量为200。200个小麦品种中，有许多品种属于同一谱系。我国的小麦品种均来自山东地区，该地区位于我国华北地区，小麦种植面积极广，小麦产量占据我国小麦总产量的50%[5]。这一地区的小麦品种在本次实验中具有极强的代表性。

2.2 方法

2.2.1 幼苗处理

以选取的200个小麦种质作为材料，按照谱系进行更具体的划分。实验过程中，将小麦土壤培养基的含水量设置为2%，以模拟自然界中的干旱环境，将每个小麦品种的一半种子种植于该培养基上；另一半种子则种植于含水量为15%的培养基上，用于实验过程中的对照数据采集[6]。

关于培养基的配制，要保证除水分含量外其余各项指标一致。无论是含水量2%的培养基，还是含水量15%的培养基，基础材料的制备要统一进行，以免出现不可控的实验变量的干扰。培养基基础材料选用石英砂，将石英砂清洗干净后，置于烘箱中，温度设置为140 ℃，烘干处理，而后将其分为均等质量的两份，以便进行下一步的培养基制作[7]。

随后，需要分别制作实验过程中所需要的不同含水量的发芽床。在制作过程中，使用消毒细砂作为材料，将消毒细砂分为均等的两部分，分别按照两种水分含量要求加水搅拌均匀，装入发芽盒内，之后将小麦种子分别种植于两种发芽床上即可。

实验过程中，要将温度控制在29 ℃上下，相对湿度设置为60%，光照时间设置为12 h/d。每天需要定时对发芽床进行称重，以保证培养基水分条件始终保持在实验设置范围。

2.2.2 外观指标测定

种子发芽后的第7天，从幼苗中按照品种挑选长势均等的10株幼苗，统计其根须数量，测量根须的长度、胚芽鞘长度以及幼苗的整体高度；然后将幼苗的根部与茎干部分分离，分别进行称重；之后将这两部分分别进行80 ℃的烘干处理，再次称重，以测定植株体内的含水量[8]。

2.2.3 生理指标测定

在小麦种子发芽7 d后，取不同植株相同位置的叶片进行游离脯氨酸含量和可溶性糖含量的测定。

测定叶片内的脯氨酸含量采用磺基水杨酸法：首先取0.5 g小麦叶片置于研钵中，加入5 mL的3%磺基水杨酸溶液将叶片捣碎研磨，然后转移至具塞试管中，沸水浴10 min，再进行冷却与过滤处理；取2 mL滤液于试管中（同时取2 mL蒸馏水于另一试管中作为对照），加入2 mL冰乙酸和3 mL酸性水合茚三酮显色液，沸水浴40 min，冷却至室温后，再加5 mL甲苯，充分振荡，静置分层；最后取上层甲苯液于520 nm波长下比色。

可溶性糖含量测定采用蒽酮法：取0.3 g小麦叶片置于研钵中，加入10 mL蒸馏水捣碎研磨，沸水浴10 min，再进行冷却与过滤处理；取1 mL的滤液于试管中，加入1 mL蒸馏水（同时取2 mL蒸馏水于另一试管中作为对照），再加入0.5 mL配好的蒽酮乙酸乙酯溶液，以及5 mL浓H2SO4，充分振荡，沸水浴1 min，取出冷却至室温；最后取待测液于630 nm波长下比色。

3 结果与分析

3.1 幼苗抗旱性状

对不同水分条件下的小麦幼苗的抗旱性状的相关表现值进行计算。在实验结果中，除实验需要验证的相关数据外，其余性状的偏度与峰度的绝对值均为1，符合正常情况，由此证明了本次实验的合理性[9]。

通过对不同实验条件下的小麦植株性状进行分析后发现，处于干旱条件下的小麦植株，其鲜重以及脱水后的根部与茎干部分的重量比、可溶性糖以及脯氨酸含量均高于正常值，其他性状表现值则有明显的降低。这反映出在干旱条件下，植株的根部生长速度要小于茎干的生长速度，而可溶性糖与脯氨酸在调控植株细胞渗透调节能力方面起到了重要作用。

小麦植株在不同实验条件下表现出来的不同性状的变异系数存在明显差异。其中，最大根长、幼苗失水率、幼苗根部失水率的变异系数小于10%，其余指标均超过这一数值。在变异系数不超过10%的指标中，变化幅度最小的指标是幼苗失水率，不同实验条件下小麦幼苗失水率的变异系数分别为1.653%与1.220%。而变异系数最大的指标是脯氨酸含量，两组变异系数分别为54.588%与48.257%，由此反映出，干旱条件对植株影响最大的就是植株体内的脯氨酸含量。

3.2 群体性状

在小麦群体性状的分析当中，发现小麦植株中的某些指标之间存在极大的关联性。在干旱条件下，幼苗高度与胚芽鞘长、根须的最大长度、新鲜茎干的重量以及新鲜根须的重量呈现正向比例关系，比值分别为0.518、0.550、0.852、0.861；胚芽鞘长与新鲜茎干重量呈现正向比例关系，比值为0.526；新鲜茎干重量与新鲜根须重量以及脱水后根须重量呈现正向比例关系，比值分别为0.558、0.839；新鲜根须重量与脱水后茎干重量、新鲜茎干与根须重量的比值，以及根须失水率呈现正向比例关系，比值分别是0.753、0.657、0.646；脱水后根须重量与脱水根须与茎干重量的比值呈现正向比例关系，比值为0.613；新鲜根须与茎干重量比值与脱水根须与茎干重量比值呈现正向比例关系，比值为0.537；幼苗高度、最大根须长度、新鲜根须重量以及新鲜根须与茎干重量比值这四个指标与综合抗旱能力系数（D值）显著相关性较高，相关系数分别是0.404、0.444、0.539、0.564[10]。

在不同的水分条件下进行实验，对小麦整体性状的分析结果，充分体现出在干旱条件下，幼苗生长过程中的大部分性状都发生了极为明显的变化，同时，也伴随着更深层次的生理特征变化。各种性状的变化之间呈现出极为密切的关联性，充分反映出小麦抗旱保护机制的复杂性与多样性。

3.3 抗旱性状的五项指标

关于小麦抗旱性状的分析，为了更为精确地评价各个小麦品种的实际抗旱性，使用SPSS17.0软件对实验过程中得到的相关数据进行主成分分析。结果显示，生物产量、生物量分配比、根系干物质、幼苗的失水率以及叶片内部的脯氨酸含量这五项指标与小麦幼苗的抗旱性有着显著相关性，其他指标则不具备与小麦幼苗抗旱性的直接联系，可以忽略不计。

将这五项指标的数值进行提取，其中，生物产量因子的主成分特征值为5.320，生物量分配比因子的主成分特征值为2.225，根系干物质因子的主成分特征值为1.388，幼苗失水率因子的主成分特征值为1.246，叶片脯氨酸含量因子的主成分特征值为1.066。在这五项指标当中，可以看到前三项指标的因子特征值相对较高，在小麦幼苗抗旱性鉴定中，这三项指标最为重要[11]。

4 根据实验结果处理小麦种质筛选建议

本次实验最终选用的22个小麦品种的综合抗旱能力系数具体如表1。

表122个小麦品种的综合抗旱能力系数

品种综合抗旱能力系数 法03560.677 泰农190.621 W1202870.653 W1101430.623 省320.629 菏麦130.647 西农5290.663 跃进5号0.613 济南170.629 师滦020.651 涡850.652 省930.627 D1800.652 潍阴841370.641 D2090.622 周麦160.644 省2190.643 省2170.661 省1540.635 W1100950.652 省1570.660 陕1600.651

通过表1可以发现，在参与实验的所有小麦品种中，法0365的综合抗旱能力系数最高，为0.677。此外，我国本土品种省217、省219等也展现出了强大的抗旱能力，能够为我国的小麦种植产业所选用。以上的22个小麦品种，可根据区域具体情况以及农户的个人意愿自由选择。

5 结语

通过对不同小麦品种进行抗旱能力检测，共选出22个具有较强抗旱能力的高产小麦品种。这些品种在我国实际的农业生产中，都体现出了对干旱气候环境的较强的适应能力。本研究通过实验对不同小麦品种的抗旱性状进行科学分析，以期为后续我国小麦抗旱能力的进一步研究和提升提供思路和参考。

[1]魏良迪,李宁,杨进文,等.山西省主推小麦品种芽期及苗期的抗旱性评价[J/OL].生态学杂志:1-10[2022-01-10].https:// kns.cnki.net/kcms/detail/21.1148.Q.20211230.1913.007.html.

[2]盛雨婷,生林山,陆峻一,等.基于形态指标和转录组的小麦抗旱与耐盐相关性分析[J].山西农业科学,2021,49(12):1426-1432.

[3]于海飞,王丽娜,殷贵鸿,等.周8425B衍生品种抗旱特性及其遗传增益解析[J/OL].山东农业科学:1-20[2022-01-14].https: //kns.cnki.net/kcms/detail/37.1148.S.20211130.1133.002.html.

[4]耿苏强,刘小凤.康振生院士团队最新研究成果可提高小麦苗期抗旱性[N].农业科技报,2021-11-25(3).

[5]王云,乔玲,闫素仙,等.山西省不同年代旱地小麦产量构成因素及抗旱性特征分析[J].作物杂志,2021(5):43-49.

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[7]李方方.七个地衣基因过表达小麦株系抗旱性鉴定及EpTFIIA功能初步研究[D].咸阳:西北农林科技大学,2021.

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[9]赵晓登.苜蓿HD-Zip转录因子基因Mfhb-1对烟草和小麦的遗传转化及抗旱性研究[D].新乡:河南科技学院,2021.

[10]罗雯.半胱氨酸—乙烯合成在小麦抗旱性中的作用及TaWRKYs的功能鉴定[D].咸阳:西北农林科技大学,2021.

[11]陈斌.基于转录组测序小麦响应干旱胁迫的候选基因挖掘与遗传调控网络分析[D].咸阳:西北农林科技大学,2021.

Correlation Analysis of Drought Resistance-Related Traits in Wheat Seedlings and Selection of Germplasm Resources

Guo Zhifang

（The Open University of Taiyuan, Taiyuan, Shanxi, 030000）

The wheat production in my country mainly comes from the north areas, and its cultivation in the north is often affected by seasonal drought. This paper explores the correlation of drought resistance traits of different wheat varieties, in order to provide theoretical guidance for wheat germplasm selection in seasonally arid regions of my country.

Wheat; Drought Resistance; Correlation; Germplasm Selection

10.3969/j.issn.2095-1205.2022.01.07

S512.1

A

2095-1205(2022)01-19-03

郭志芳（1990- ），女，汉族，山西朔州人，硕士，研究方向为植物学。