干旱指数法综合评价河南烤烟新品种抗旱性

孙计平 李雪君 李丽华 赵世民 孙焕 周俊学

摘要：以中烟100、云烟87和NC89为对照品种，采用PEG（聚乙二醇）模拟干旱试验，结合盆栽控水试验研究干旱胁迫对河南省烤烟新品种的影响，采用干旱指数法综合评价新品种的抗旱性。结果表明，河洛1号抗旱性最强；其次是豫浓香201，在中度干旱胁迫条件下抗旱性较强，重度干旱则影响烟叶正常生长；渠首1号抗旱性与对照品种NC89、中烟100和云烟87基本相当。

关键词：烤烟； PEG（聚乙二醇）； 干旱指数法； 抗旱性； 综合评价； 河南省

中图分类号：S572         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2024）04-0101-05

Comprehensive evaluation of drought resistance of new flue-cured tobacco varieties

in Henan Province by drought index method

Abstract： Taking Zhongyan 100， Yunyan 87 and NC89 as control varieties， PEG（polyethylene glycol） simulated drought test and pot water control test were used to study the effect of drought stress on the new varieties. Drought index method was used to evaluate the drought resistance of the new flue-cured tobacco varieties in Henan Province. The results showed that Heluo No.1 had the strongest drought resistance； the second was Yunongxiang 201， which had strong drought resistance under moderate drought stress， and the normal growth of tobacco leaves was affected under severe drought； the drought resistance of Qushou No.1 was basically equivalent to that of the control variety NC89， Zhongyan 100 and Yunyan 87.

Key words： flue-cured tobacco； PEG（polyethylene glycol）； drought index method； drought resistance； comprehensive evaluation； Henan Province

干旱脅迫严重影响植物生长发育，对农作物造成的损失居所有非生物胁迫之首［1］。烤烟作为中国重要的经济作物，由于其叶面积大，叶片数多，严重干旱会导致烟株发育不良、烟叶产量和品质下降［2］。河南省烟区包括水肥条件较好的平原烟区和灌溉条件较差的丘陵山地，不同地区对烤烟品种的需求差异较大，豫南、豫西南地区主栽品种为云烟87，豫中烟区主栽品种为中烟100，这2个品种对水肥条件要求较高，当地水浇地基本能满足烟叶生长对水分的需求；而豫西烟区主要是丘陵山区，对品种的抗旱性要求较高。

由于河南省主栽品种种植时间长，品种单一问题严重［3］，各烟区也在针对性地培育后备品种，河南省农业科学院烟草所从中烟100突变体中选育的烤烟新品种豫浓香201抗病性强、品质优良，已经成为平原烟区的优势品种；南阳烟区从云烟87突变体中选育出的渠首1号适应性强，有较大潜力；洛阳烟区针对丘陵干旱区的生态特点筛选的新品种河洛1号，大田表现较好，已经逐步成为当地主栽品种之一。

烟草品种抗旱性鉴定可以通过大田表型鉴定［4］、盆栽控水试验［5，6］、聚乙二醇-6000（PEG-6000）模拟干旱胁迫鉴定［7，8］等，由于大田鉴定受外界环境影响大，因此，本研究采用PEG模拟干旱胁迫结合盆栽控水试验，研究干旱对新品种生长发育的影响。作物的抗旱性是多种因素影响的复杂性状，任何单一指标都不能全面反映抗旱能力［9，10］，因此，本研究采用抗旱指数法来综合评价新品种的抗旱性，以期为新品种的推广提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料

供试新品种为河洛1号（LY1306）、渠首1号、豫浓香201（Y2001），对照品种为中烟100、云烟87、NC89。

1.2 PEG模拟干旱试验

采用PEG-6000作为处理剂，按照15%的浓度进行配制，形成干旱胁迫处理，以无菌水作对照。

参考专利《一种适用于PEG鉴定烟草品种耐旱性的发芽床》［11］的方法制作沙床，选取干净无污染的河沙，放入0.15 mm网袋中，用自来水冲洗，洗去泥土和细沙；洗净后倒入托盘摊开，放入烘箱105 ℃烘干，过2.5 mm筛，121 ℃灭菌。称取沙子22 g，放入直径9.0 cm的培养皿中，平行摇动培养皿以保证沙子平整。用移液管缓慢加入高渗溶液8 mL，对照用8 mL的无菌水代替。高渗溶液完全浸润沙子后，上面加直径9.0 cm定性滤纸1张。

1.2.1 种子干旱胁迫处理 种子用75%乙醇消毒后用清水洗3次，播于沙床培养皿，种子置床后用封口膜密封培养皿。置于人工光照培养箱中27 ℃恒温发芽。试验重复3次，每次100粒。

1.2.2 调查取样 每天（1～14 d）调查记录发芽种子数，14 d计算发芽率、发芽指数和活力指数。随机选取生长14 d的幼苗10株，测定幼苗茎长、根长和全苗长；随机选取50株幼苗称鲜重；随机选取50株幼苗断绝水分供应，自然风干，然后烘干称干重，计算失水率，3次重复。

1.2.3 数据处理 为了消除品种间遗传背景的误差，采用性状相对值作为评价抗旱性指标［12］，各指标的平均值即为该品种的干旱指数（a1）。

1.3 盆栽控水试验

盆栽试验设在河南省农业科学院烟草所进行；选用直径38 cm、高26 cm的塑料盆，土壤为褐土（有机质为14.7g/kg、碱解氮为71.5 mg/kg、速效磷为15.6 mg/kg、速效钾为122.1 mg/kg）。装盆前风干，每盆装土18 kg，施纯氮6 g，氮磷钾比例1∶1∶3。3月3日播种，5月5日选取健壮的7片真叶烟苗移栽盆中，团棵前正常浇水，团棵期到旺长期控制浇水量20 d，采用完全随机区组试验，设置3个处理，A1正常供水（每次浇水3 kg）、A2中度干旱（每次浇水2 kg）和A3重度干旱（每次浇水1 kg），试验在防雨棚内进行，3次重复。

1.3.1 调查取样 干旱处理结束后，使用便携式光合仪（LI-6800 Portable Photosynthesis System，USA）测定光合指标，每个处理3次重复，取平均值。根据烟草行业标准YC/142—2010的农艺性状调查方法测量株高（自然株高）、叶长、叶宽、茎围，计算节距大小。农艺指标测定完成后，洗净根，测定根、茎、叶鲜重，烘干后测定根、茎、叶干重。

1.3.2 数据处理 为了消除品种间遗传背景的误差，采用各性状相对值作为评价抗旱性指標，各处理农艺指标的平均值即为该品种的干旱指数（b），其中b1=中度干旱/正常供水，b2=重度干旱/正常供水；各处理生物积累量指标的平均值即为该品种的干旱指数（c），其中c1=中度干旱/正常供水，c2=重度干旱/正常供水；各处理光合速率的平均值即为该品种的干旱指数（d），其中，d1=中度干旱/正常供水，d2=重度干旱/正常供水。

1.4 统计分析

应用Excel软件进行统计分析，中度干旱胁迫抗旱指数i1=（a1+b1+c1+d1）/4；重度干旱胁迫抗旱指数i2=（b2+c2+d2）/3。

2 结果与分析

2.1 PEG模拟干旱胁迫对不同品种种子萌发的影响

由表1可知，15%PEG模拟干旱胁迫条件下，参试材料各指标均低于对照，其中豫浓香201根长、全苗长、发芽指数和烟苗活力明显高于其他品种，其次是河洛1号；从干旱指数a1来看，豫浓香201受PEG干旱胁迫影响最小，其次是河洛1号，渠首1号与对照品种中烟100和云烟87基本相当，NC89种子萌发受PEG干旱胁迫影响程度最大。

2.2 干旱胁迫对不同品种农艺性状的影响

干旱胁迫条件下，不同品种农艺性状受影响程度见表2。中度干旱胁迫条件下，渠首1号和河洛1号株高明显降低，茎围明显变小，渠首1号叶数明显减少，干旱胁迫对河洛1号叶片大小影响较小；豫浓香201和河南主栽品种中烟100、云烟87株高受干旱影响程度不大，但豫浓香201和云烟87干旱胁迫后叶片明显变小，NC89除了SPAD外，其余指标受干旱胁迫影响较大。中度干旱胁迫条件下，从干旱指数b1来看，豫浓香201抗旱性较强，河洛1号和渠首1号与对照中烟100相当，均高于对照云烟87和NC89。

重度干旱胁迫条件下，河洛1号叶长、叶宽和叶片颜色（SPAD）受影响程度不大，株高降低、茎围减小、叶片数减少；其他品种各指标受影响程度均较大，豫浓香201株高影响程度最大，为正常供水的62%，叶长为正常供水的80%，叶宽为正常供水的77%，茎围和叶色受影响程度相对较小；渠首1号株高、叶数和茎围受影响程度较大；重度干旱胁迫条件下，从干旱指数b2来看，河洛1号抗旱性较强，豫浓香201和渠首1号与对照NC89相当，略高于对照中烟100，云烟87抗旱性最差。

2.3 干旱胁迫对不同品种干物质积累量的影响

干旱胁迫条件下，不同品种干物质积累量受影响程度见表3。中度干旱胁迫条件下，参试品种干物质积累量均受不同程度的影响，豫浓香201根鲜重和干重受影响程度相对较小，河洛1号叶鲜重和干重受影响程度最小。中度干旱胁迫条件下，从干旱指数c1来看，豫浓香201抗旱性较强，其次是云烟87，河洛1号和渠首1号略低于对照品种中烟100，高于NC89。

重度干旱胁迫条件下，河洛1号根鲜重和干重与中度干旱胁迫基本相当，叶干重和鲜重则明显降低；其他品种各指标受影响程度均较大，豫浓香201受影响程度最大。从干旱指数c2比较来看，重度干旱胁迫条件下，河洛1号抗旱性最强，渠首1号与对照NC89相当、低于云烟87，豫浓香201抗旱性与中烟100基本相当。

2.4 干旱胁迫对不同品种光合作用的影响

干旱胁迫对不同品种光合作用的影响见表4。中度干旱胁迫条件下，豫浓香201光合速率为正常供水的96%，河洛1号光合速率为正常供水的95%，NC89光合速率为正常供水的94%，渠首1号、中烟100和云烟87光合速率分别为正常供水的87%、86%和89%。重度干旱胁迫条件下，河洛1号光合速率为正常供水的90%，豫浓香201为正常供水的83%，NC89为正常供水的80%，渠首1号为正常供水的81%，中烟100和云烟87光合速率分别为正常供水的77%和80%。干旱胁迫条件下，除了豫浓香201外，其余品种气孔导度和胞间CO2浓度均下降，蒸腾速率也下降，河洛1号在干旱胁迫条件下气孔导度下降较多。

干旱胁迫往往导致光合速率降低，胞间CO2浓度、气孔导度和蒸腾速率则不尽相同，最后综合影响光合速率，因此选择光合速率作为抗旱指数d，中度干旱胁迫条件下，从干旱指数d1来看，豫浓香201 和河洛1号抗旱性较强，高于3个对照品种，渠首1号与云烟87和中烟100相当，低于对照品种NC89。重度干旱胁迫条件下，河洛1号抗旱性最强，从干旱指数d2来看，渠首1号和豫浓香201略高于3个对照品种。

2.5 干旱指数法综合评价品种抗旱性

参试烤烟品种抗旱性综合评价见表5。中度干旱胁迫条件下，豫浓香201抗旱性较强，其次是河洛1号，高于3个对照品种，渠首1号抗旱性略低于中烟100和云烟87、高于NC89；重度干旱胁迫条件下，河洛1号抗旱性较强，豫浓香201和渠首1号抗旱性与3个对照品种基本相当。

3 小结与讨论

烟草抗旱性是受多基因调控的复杂性状，单一指标不能准确评价品种抗旱性［13］，不同品种对某个具体指标的抗旱性反应也不尽相同［14］，合理筛选抗旱指标是抗旱性鉴定的关键［15］，多指标综合分析能够更准确地评价品种的抗旱性，前人利用较多的是综合分析法［16］、隶属函数值［17］、灰色关联度［18］、主成分分析［18，19］等方法评价品种的抗旱性。张明生等［20］研究认为25%PEG处理下甘薯幼苗叶片的相对含水量可作为抗旱性快速鉴定的指标；陈恒旺等［7］的研究认为12%～16%PEG处理种子适用于烟草品种耐旱性鉴定；李晓青等［21］采用PEG模拟干旱胁迫对中烟14和中烟100两个品种耐旱性进行了鉴定，认为15%PEG 处理叶片丙二醛含量最高；于华荣等［22］采用称重法人工控水试验对7个大豆品种在内蒙古自治区通辽市科尔沁区的抗旱性进行综合评价；周冀衡等［23］通过盆栽控水试验研究了4个外引烤烟品种的抗旱能力。本试验采用15%PEG模拟干旱胁迫结合盆栽控水试验研究了不同品种对干旱胁迫的响应，采用抗旱指数法对种子萌发、农艺性状、干物质积累和光合作用相关指标进行了综合分析，结果表明，干旱胁迫对各品种均有不同程度的影响，具体结论如下。

1）PEG模拟干旱胁迫鉴定结果表明，15%PEG处理种子，参试品种种子萌发相关各指标均低于对照，与陈恒旺等［7］、马文广等［24］的研究结果一致；河洛1号和豫浓香201抗旱性优于3个对照品种，渠首1号抗旱性与对照品种中烟100、云烟87基本相当。

2）盆栽控水试验抗旱鉴定结果表明，与正常供水处理相比，干旱胁迫导致叶片变小［25］、干物质积累量减小［26］、光合作用减弱［27］，这与前人研究结果基本一致。中度干旱胁迫条件下，河洛1号叶片大小、叶片干物质积累量受影响程度较小，河洛1号光合速率受影响程度较小；豫浓香201株高和叶数、根系干物质积累量和光合作用受影响程度较小；渠首1号SPAD受影响程度最小。重度干旱胁迫条件下，河洛1号受影响程度最小，农艺指标干旱指数b2、干物质指标干旱指数c2、光合干旱指数d2均高于其他品种；豫浓香201和渠首1号抗旱性与3个对照品种基本相当。

由于单一指标很难对品种抗旱性进行准确评价，因此本研究根据PEG模拟干旱胁迫试验和盆栽控水试验，综合种子萌发指标、农艺性状、干物质积累量和光合作用相关指标，河洛1号抗旱性最强；其次是豫浓香201，在中度干旱胁迫条件下抗旱性较强，严重干旱则影响烟叶正常生长；渠首1号抗旱性与对照品种NC89、中烟100和云烟87基本相当。

本研究仅对3个新品种抗旱性进行了初步鉴定，河洛1号在中度干旱胁迫条件下，气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率明显低于其他品种，这是否与其抗旱机理有关，还有待于进一步研究。豫浓香201在中度干旱条件下表现为抗旱，而重度干旱胁迫条件下抗旱性明显下降，抗旱临界点及相关机理也有待于进一步研究。

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