不同大豆品种（系）萌发期抗旱性综合评价

陈亚光,昝凯,杨雨阳,牛静,王凤菊,牛永锋

（安阳市农业科学院/河南省优质大豆改良工程技术研究中心，河南 安阳 455000）

我国干旱及半干旱地区面积占全国总耕地面积的47%，近年来，随着全球气候变暖，干旱对我国农业发展的影响也越来越大[1]。大豆是我国重要的粮油作物，营养价值高，但是大豆整个生育期会受到不同程度干旱的影响[2]。种子萌发期是大豆生长发育的重要阶段，需要充足的水分，当受到干旱胁迫时，种子的发芽率、幼苗健壮程度都会受到影响，最终影响大豆的产量[3-4]。因此，对大豆种子萌发期抗旱性进行研究，筛选抗旱种质资源对提高我国大豆产量具有重要意义。

人们在进行萌发期抗旱性研究时，普遍采用低毒、水溶性好的聚乙二醇（PEG-6000）高渗溶液模拟干旱试验，用隶属函数法对种质资源的抗旱性进行评价，但选用的PEG-6000 溶液浓度存在很大差异，用于评价抗旱性的鉴定指标也不同[5-6]。赵振宁等[7]利用5 个浓度的PEG-6000 溶液模拟干旱试验，测量发芽势、发芽率、胚根长3 个指标，结果发现18%PEG-6000 溶液为最适浓度。谢佳月等[8]利用30%PEG-6000 溶液对黑龙江96 份大豆品种进行芽期抗旱性研究，根据相对发芽率筛选出22 份较耐旱品种。李健平等[9]采用15%PEG-6000 溶液对113 份早熟大豆种质进行模拟干旱处理，测量发芽势、发芽指数、发芽率、芽长4 个指标，筛选出1 份耐旱型种质资源。

本研究选用3 个浓度梯度的PEG-6000 溶液对4 个大豆品种进行模拟干旱试验，确定萌发期干旱胁迫最适浓度，然后对70 份大豆种质资源进行萌发期模拟干旱试验，探究PEG-6000 溶液对大豆种子发芽率、胚根长度、胚根鲜质量的影响，分析3 个鉴定指标和平均隶属函数值之间的相关性，最后利用隶属函数法对70 个大豆品种(系)的抗旱性进行评价，筛选抗旱大豆品种，以期为大豆抗旱品种利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

70 份大豆种质资源由安阳市农业科学院经济作物研究所提供（表1），其中14 份为自育品种（系），56 份为收集的黄淮海地区品种（系）。

表1 供试大豆品种信息

1.2 试验方法

参照王兴荣等[10]半封闭蛭石PEG 模拟干旱法，设置12%、16%、20%3 个浓度梯度的PEG-6000 溶液对大豆种子进行萌发期模拟干旱胁迫，以去离子水作为对照（CK）。每个大豆品种（系）挑选大小一致、籽粒饱满、无损伤的种子60 粒，用湿巾反复擦拭消毒。将直径为2～4 mm 蛭石配成标准湿度的发芽基质（100 g 蛭石加入120 mL 去离子水或PEG-6000溶液），以65～70 g 混拌蛭石装入一次性纸杯（7.5 cm×5.3 cm×8.1 cm），铺平压实，每杯均匀摆放10 粒大豆种子，再覆盖15～20 g 混拌蛭石，用保鲜膜包裹纸杯，并留3～4 个透气小孔，置于光照培养箱中，在25 ℃/14 h（光）、25 ℃/10 h（暗）的条件下培养，对照和处理均设3 次重复。

利用筛选出的适宜浓度PEG-6000 溶液对70份大豆种质资源模拟干旱胁迫，方法同上。

1.3 测定项目

以胚根长度大于种子长度的1/2 为发芽标准，7 d后调查发芽数，每杯随机选5 株测量胚根长度和胚根鲜质量，并计算发芽率、相对发芽率、相对胚根长、相对胚根鲜质量，具体公式如下：

1.4 抗旱性综合评价

参照张海平等[11]评价方法，计算相对发芽率、相对胚根长、相对胚根鲜质量3 个鉴定指标的隶属函数值。

式中，Rij为第i个品种的第j个性状的隶属函数值；Xij、Xmin、Xmax分别为第i个品种j性状的测量值、最小值、最大值。

式中，Ri为平均隶属函数值；n 为性状个数。

根据相对发芽率、相对胚根长、相对胚根鲜质量3 个鉴定指标的平均隶属函数值，区分抗旱等级，标准如下：

1 级为抗旱型，平均隶属值为0.8～1.0;

2 级为较抗旱型，平均隶属值为0.6～0.8;

3 级为中间型，平均隶属值为0.4～0.6;

4 级为较敏感型，平均隶属值为0.2～0.4;

5 级为敏感型，平均隶属值为0～0.2。

1.5 数据处理

利用WPS 软件整理试验数据，用SPSS 25 软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 PEG-6000 溶液适宜浓度的确定

利用3 个浓度梯度的PEG-6000 溶液对4 个大豆品种进行萌发期模拟干旱处理。由表2 可知，随着PEG-6000 溶液浓度的增大，4 个品种的发芽率、胚根长度、胚根鲜质量整体呈下降的趋势。PEG-6000溶液浓度为12%时，除发芽率外，4 个品种的胚根长度和胚根质量与对照差异显著（P＜0.05）。PEG-6000溶液浓度为16%时，安豆1498 和安豆305 的发芽率与对照差异显著，4 个品种的胚根长度和胚根质量均与对照差异显著（P＜0.05）。当浓度增加到20%时，4 个品种的相对发芽率，相对胚根长、相对胚质量均受到显著抑制（P＜0.05），但胚根质量接近于0。由此可见，16%浓度的PEG-6000 为适宜的模拟干旱条件。

表2 不同浓度的PEG-6000 溶液对4 个大豆品种相关指标的影响

2.2 PEG-6000 胁迫对大豆萌发期各指标影响

利用16%PEG-6000 溶液对70 份大豆品种（系）模拟干旱胁迫。由表3 可知，胁迫组发芽率、胚根长、胚根鲜质量的平均值均显著小于对照组（P＜0.05），3 个指标的抑制率存在差异，说明不同指标受抑制程度不同，其中胚根鲜质量受抑制程度最大，其次为胚根长，发芽率受抑制程度最小。

另外，对相对发芽率、相对胚根长、相对胚根鲜质量分析结果如表4 所示。3 个鉴定指标的变异系数较大，说明3 个鉴定指标对干旱胁迫比较敏感，可以很好地区分不同品种的抗旱性，变异系数从大到小分别为：相对胚根长＞相对胚根鲜质量＞相对萌发数。

表4 70 份大豆种质资源3 个鉴定指标的描述统计

2.3 干旱胁迫下鉴定指标的相关性分析

对相对发芽率、相对胚根长、相对胚根鲜质量和平均隶属函数值进行相关性分析，结果如表5 所示。由表5 可知，3 个鉴定指标均与平均隶属函数值呈极显著正相关（P＜0.01），其中相对胚根长与平均隶属函数值相关系数最大（R=0.979），其次为相对胚根鲜质量（R=0.974），相对发芽率与平均隶属函数值相关系数最小（R=0.959）。

表5 不同抗旱鉴定指标和平均隶属函数值的相关性分析

2.4 70 份大豆种质资源抗旱性评价

利用隶属函数法对70 份大豆种质资源的3 个鉴定指标进行萌发期抗旱性综合评价，结果如表6、表7 所示。由表6、表7 可知，70 份材料被分为5 个抗旱等级，3 份属于抗旱型，8 份属于较抗旱型，7 份属于中间型，22 份属于较敏感型，30 份属于敏感型。由此可见，抗旱材料相对比较少，抗旱型和较抗旱型材料和只占总数的15.71%，其中周豆42 平均隶属函数值为1，抗旱性最好。

表7 70 份大豆种质资源抗旱性鉴定

3 讨论与结论

3.1 大豆萌发期干旱胁迫的PEG-6000 浓度的确定

大豆萌发期抗旱性鉴定可以不受时间和地点的限制，能在短时间内对大量种质资源的抗旱性进行初步评价，人们普遍采用PEG-6000 溶液在种子萌发期模拟干旱胁迫，由于研究品种和处理方式的差异，选用的PEG-6000 浓度也不尽相同[12-15]。王利彬等[16]研究表明，15%PEG-6000 溶液对大豆芽期抗旱性鉴定指标影响明显。刘博等[17]发现，理想的抗旱筛选浓度为15%～20%。本研究发现，随着浓度的增加，发芽率、胚根长度、胚根鲜质量受到抑制的作用也随之增大。PEG-6000 溶液浓度为16%时，除发芽率外，其他2 个指标都受到显著抑制，当PEG-6000 溶液浓度增加到20%时，胚根几乎不生长，胚根鲜质量也接近于0。因此，16%PEG-6000 溶液最适宜大豆萌发期抗旱鉴定。笔者还发现，在PEG-6000 溶液浓度为12%时，胁迫组郑196 的发芽率略高于对照组，但胚根长和胚根鲜质量受到显著抑制，这一结果与徐芬芬等[18]对4 个大豆品种耐旱性研究一致，说明抗旱性强的品种发芽率受低浓度PEG-6000 溶液影响较小。

3.2 大豆萌发期抗旱指标的选择

作物的抗旱性是受多基因控制的数量性状，单一指标不能准确评价抗旱性，采用多个指标联合分析可以真实地反映作物的抗旱能力[19-20]。熊雪等[21]通过对谷子的发芽势、发芽率、胚根长等6 个指标的调查，筛选出6 个抗旱性较强的谷子品种。谭春燕等[22]研究表明，发芽率、相对发芽势、种子抗旱指数等7 个指标可以反映大豆萌发期的抗旱性。由于调查多个指标需要花费大量的时间和精力，选用对干旱胁迫敏感且容易测量的指标可以达到事半功倍的效果。通过测量发芽率、胚根长度、胚根鲜质量3 个基础指标，计算相对发芽率、相对胚根长、相对胚根鲜质量，本研究发现处理组的3 个基础指标受到明显抑制，其中胚根鲜质量受抑制程度最高，3 个鉴定指标变异系数较大，说明对干旱胁迫比较敏感；相关性分析结果也表明，3 个鉴定指标均和平均隶属函数值呈极显著正相关，说明这3 个鉴定指标可以很好地区分不同品种的抗旱性。

3.3 大豆种质资源的抗旱性评价

我国是农业大国，拥有丰富的种质资源，但我国干旱及半干旱面积占比较大，筛选抗旱型种质资源对保障粮食安全具有重要意义。萌发期是作物生长发育的重要阶段，前人研究表明，在作物萌发期进行抗旱性鉴定可以快速地筛选抗旱品种[23]。彭玉琳等[24]对70 份青稞材料进行萌发期抗旱性鉴定，筛选出18 份高度抗旱材料[24]。周国彦等[25]评价了33 份旱黄瓜的抗旱性，筛选出4 个高抗旱品种。杜艳丽等[26]评价了38 份大豆种质资源，筛选出2 份强耐旱品种。本研究通过隶属函数法将70 份大豆种质资源分为5 个等级，抗旱型品种3 份，较抗旱型品种8 份，中间型品种7 份，轻敏感型品种22份，敏感型品种30 份。其中，周豆42 的平均隶属函数值为1，是抗旱性优良的种质资源。本研究对大豆萌发期进行了抗旱性鉴定，今后可将筛选出的抗旱性较好的品种进行种植，判断其抗旱性强弱，为实际生产提供参考依据。

本研究对3 个浓度的PEG-6000 溶液进行筛选，对70 份大豆种质资源进行干旱胁迫，测量了3个基础指标，并对鉴定指标进行相关性分析，通过隶属函数法对70 份种质资源进行抗旱性评价，确定了16%PEG-6000 溶液在大豆萌发期模拟干旱效果最好，发芽率、胚根长度、胚根鲜质量3 个基础指标都受到显著抑制，相对发芽率、相对胚根长、相对胚根鲜质量3 个鉴定指标可以区分不同品种的抗旱性，筛选出抗旱型大豆品种3 份，较抗旱型8 份。本研究为抗旱品种的综合利用提供了理论基础。