不同生态区主要育成谷子品种苗期抗旱性鉴定

秦岭 杨延兵 陈二影 张华文 王海莲 刘宾 陈桂玲 管延安

摘要：采用反复干旱法对来自不同生态区的201份谷子[Setaria italica （L.） Beauv.]品种（系）进行苗期抗旱性鉴定，根据幼苗存活率，将其划分为高度抗旱、抗旱、较抗旱、弱抗旱和不抗旱5个等级， 其中高度抗旱15个，占7.46%；抗旱48个，占23.88%；较抗旱80个，占39.80%；弱抗旱47个，占23.38%；不抗旱11个，占5.47%。干旱条件下201份材料的幼苗存活率平均为71.02%，变幅为1.05%～100.00%，相对苗高的变幅为23.92%～95.00%，相对生物量的变幅在11.37%～83.10%之间，变异系数达50.98%。幼苗存活率与相对苗高、相对鲜重以及相对生物量均呈正相关，与相对苗高、相对鲜重的相关性极显著，与相对生物量的相关性显著。

关键词：抗旱性；反复干旱法；存活率；谷子；苗期

中图分类号：S515.034文献标识号：A文章编号：1001-4942（2016）06-0028-04

干旱是非生物逆境胁迫中影响植物生长发育最严重的自然灾害[1]。我国水资源严重紧缺，人均年占有量为世界水平的四分之一，每年因为缺水而导致巨大的粮食损失。因此，对作物抗旱性进行遗传改良已迫在眉睫[2]。谷子[Setaria italica （L.） Beauv.]是起源于中国的传统粮食作物[3]，具有突出的耐旱、耐瘠特点，主要分布于我国北方干旱和半干旱地区[4]。鉴定和评价谷子的抗旱性是谷子抗旱研究的前提，也是进行遗传学研究和抗旱品种选育的重要环节。

选择合适的鉴定方法是开展谷子抗旱性研究的首要问题。20世纪80年代以来，我国学者从不同角度研究了谷子抗旱性的鉴定方法，包括模拟干旱胁迫渗透法、苗期反复干旱法和全生育期干旱胁迫法等[5～10]，并且鉴定了一批谷子种质资源的抗旱性，在育种与生产实践中发挥了重要作用。谷子苗期抗旱性研究主要采用反复干旱法及模拟水分胁迫。20世纪末，我国研究者利用苗期反复干旱法对全国7 348份不同谷子品种的抗旱性进行了分级，其鉴定结果与新疆哈密市鉴选的露地全生育期抗旱性结果相比，苗期与穗期鉴定结果一致的品种有94.3%，穗期抗旱性鉴定结果的有效率为99.72%，成熟期抗旱性鉴定结果的有效率为75.50%，说明苗期反复干旱法鉴定谷子抗旱性结果准确、可靠、操作简便[5，6]。山西省农业科学院也利用苗期反复干旱法对山西省3 761份谷子种质资源进行了抗旱性评价，筛选出高度抗旱且丰产性好的种质58份，并进一步筛选出6份抗旱、丰产、适应性广的品种供生产应用[9]。苗期鉴定谷子抗旱性的另一种方法是模拟水分胁迫法，主要用渗透胁迫剂PEG来模拟干旱。印度学者Prasad课题组用20% PEG-6000模拟干旱胁迫，对107份谷子品种进行苗期抗旱性鉴定，通过测定叶片相对含水量、丙二醛（MDA）含量、叶片电导率、过氧化氢酶（CAT）活性，筛选出5个高度抗旱品种、15个抗旱品种、49个干旱敏感品种和38个极度敏感品种，其中IC-403579和Prasad最抗旱，IC-480117和Lepakshi为最敏感[11]。

本研究利用苗期反复干旱法对201份来自不同生态区的谷子材料进行苗期抗旱性研究，通过分析干旱胁迫下幼苗存活率、相对苗高、相对鲜重和相对生物量的变化，以鉴定出各品种（系）的苗期抗旱性，为谷子抗旱育种研究奠定基础。

1材料与方法

1.1试验材料

来自不同生态区的201份谷子品种（系），其中华北夏谷区167份，东北春谷区8份，西北春谷区23份，台湾1份，日本2份（表1）。

1.2试验方法

1.2.1试验设计试验于2012～2013连续两年在山东省农业科学院作物研究所试验农场温室内进行，每年4月末播种。采用盆栽试验，栽培盆为长方形塑料盆，大小为长×宽×高=50 cm×30 cm×36 cm，栽培基质为营养土与河沙按1∶1混配，每盆装13 kg，播前浇水至饱和。完全随机设计，重复3次。每盆播种24行，每行1个品种，共24个品种；每品种挑选20粒饱满种子均匀播种，播后轻轻压实盆土，以确保全苗、齐苗；四叶期定苗，每个品种16株。第一次干旱胁迫前正常浇水，保持充足的水分供应。

第一次干旱胁迫：约50%材料达到四叶一心时，将盆内水分调节一致（土壤水势仪），停止浇水。当所有试材叶片卷成针状且上午仍处于萎蔫状态、大部分试材的叶片出现不同程度枯死、少数试验材料出现整株“枯死”时，复水至土壤最大持水量，48 h后调查存活苗数，以幼苗心叶或分蘖叶转为鲜绿色为存活标准。

第二次干旱胁迫：第一次复水后即停止供水。当所有材料再度萎蔫且上午叶片卷成针状、多数试验材料不同程度地出现整株“枯死”时，第二次复水至土壤最大持水量，48 h后调查存活苗数，以3次重复平均值作为幼苗存活率。

对照每天浇水以维持植株的正常生长。整个试验期间注意防雨，并及时人工除草和防治病虫害，禁用化学除草剂。

1.2.2测定项目试验结束后，每品种随机取3株（如果低于3株，以实际存活苗数为准），分别测定苗高、鲜重、干重，计算幼苗存活率及性状相对值。

幼苗存活率DS=（DS1+DS2）/2=

（xDS1/xTT×100%+xDS2/xTT×100%）/2。

式中，DS：幼苗反复干旱存活率的实测值；DS1：第1次干旱存活率；DS2：第2次干旱存活率；xTT：第1次干旱前3次重复总苗数的平均值；xDS1：第1次复水后3次重复存活苗数的平均值；xDS2：第2次复水后3次重复存活苗数的平均值。

性状相对值X=干旱条件下性状值/对照性状值。

1.2.3数据处理采用SPSS 11.5及Microsoft Excel 2007进行数据整理分析。

2结果与分析

2.1干旱胁迫后各品种（系）的生长表现

未经干旱处理时，各品种（系）植株生长良好，茎秆直立、粗壮，叶色青绿，根系发达。第一次干旱胁迫后，叶片呈现不同程度的卷曲、萎蔫，并且下部老叶受害程度明显重于新叶；第二次干旱胁迫开始后，老叶逐渐变黄、脱落，绿叶生长受阻，叶片不同程度地小于对照同叶龄的叶片，从而导致干旱胁迫各品种（系）地上部生物量不同程度地低于对照。

不同品种（系）间的抗旱性存在显著差异。干旱胁迫后，部分株系表现出明显的不抗旱症状，植株发育迟缓，老叶明显变黄并大量脱落，新叶小且生长缓慢；而部分品种（系）则明显抗旱，复水后植株能够正常生长，长势较对照下降较少。

2.2谷子苗期抗旱性鉴定

在反复干旱胁迫下，不同谷子品种（系）表现出不同抗旱性，相对苗高的变幅为23.92%～95.00%，变异系数为21.06%；相对鲜重的变幅为1.10%～78.57%，变异系数最大，达77.63%；相对生物量的变幅为11.37%～83.10%，变异系数为50.98%；幼苗存活率在1.05%～100.00%之间，各性状在不同品种间存在极显著差异（表2、表3）。

根据幼苗存活率将谷子苗期抗旱性分为5级，达到1级高度抗旱（幼苗存活率≥90%）的品种（系）有15个，占7.46%；2级抗旱的（80%≤幼苗存活率<90%）48个，占23.88%；3级较抗旱的（65%≤幼苗存活率<80%）80个，占39.80%；4级弱抗旱的（50%≤幼苗存活率<65%）47个，占23.38%；5级不抗旱的（幼苗存活率<50%）11个，占5.47%（图1）。

2.3谷子幼苗存活率与苗期性状的相关性

在反复干旱条件下，谷子幼苗存活率与相对苗高、相对鲜重、相对生物量均呈正相关，其中，与相对苗高、相对鲜重相关性达极显著水平，与相对生物量的相关性达显著水平。

3讨论与结论

抗旱性鉴定和评价是作物抗旱研究的重要内容，目前应用较多的是以盆栽试验鉴定作物抗旱性[12]。苗期是谷子生长的基础时期，苗期开展抗旱性鉴定具有时间短、容量大、操作简便、环境影响小等优点。干旱胁迫直接影响植物的存活，因此，存活率可作为鉴定抗旱性最直接的指标[13] 。反复干旱法是用于作物苗期抗旱性鉴定的常用方法之一，简便易行，并可大规模同步进行[14]。

本研究利用反复干旱法鉴定了来自不同生态区的201份谷子品种（系）的苗期抗旱性，结果表明谷子苗期存活率在品种间存在极显著差异，说明其抗旱性存在着丰富的遗传多样性。根据幼苗存活率，将201份谷子品种（系）的抗旱性大致分为5级， 1级高度抗旱（幼苗存活率≥90%）的有15个，2级抗旱（80%≤幼苗存活率<90%）48个；3级较抗旱（65%≤幼苗存活率<80%）80个；4级弱抗旱（50%≤幼苗存活率<65%）47个；5级不抗旱（<50%）11个。结合201份谷子品种（系）芽期抗旱性鉴定结果[15]，鉴定出芽期和苗期均高度抗旱材料3份，分别是豫谷1号、济谷16和冀谷22；不抗旱材料2份，分别是鲁谷1号和豫谷9号。鉴定出的抗旱和不抗旱材料可为后续谷子抗旱性机理研究提供材料支撑。

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