亳菊与阴歧油菊杂交F1代抗旱性研究

姜自红，卢 漫

（1.滁州职业技术学院 食品与环境工程系，安徽 滁州 239000；2.南京农业大学 园艺学院，江苏 南京 210095）

亳菊（Dendranthema morifolium‘BoJu’）主要产于安徽省毫州市，是安徽省道地中药材，也是我国四大名菊之一，其花中含有的生物活性物质具有很高的药用价值。近年，亳菊种植面临种性退化特别是抗耐旱性差，尤其是花期遇到干旱造成大面积减产，使得亳菊种植面积正在逐渐减少[1-2]。因此，改良亳菊的抗旱性，培育抗旱新种质已成为生产中亟待解决的问题。聚乙二醇（PEG-6000）作为一种渗透调节剂，被广泛应用于模拟植物干旱胁迫的试验研究中[3]。刘晓东等[4]以PEG-6000模拟干旱胁迫对玉带草生理特性的影响进行了研究，李文鹤等[5]以PEG-6000模拟干旱对野菊种子萌发期抗旱性的影响进行了研究。本实验以亳菊（C.okiense）和阴歧油菊的杂交F1代为试验材料，通过测定幼苗在不同PEG-6000浓度模拟干旱胁迫环境下的各项生理指标变化，选择耐旱性优良的后代，为亳菊的种质改良和创新提供基础。

1 材料与方法

1.1 实验材料准备

实验于2018年5月在南京农业大学“中国菊花种质资源保存中心”进行，供试材料为亳菊、阴歧油菊及其17个杂交F1代。为方便叙述，亳菊编号为BJ，阴歧油菊编号为YJ，其杂交后代编号为BY-1，BY-2……。

1.2 方法

1.2.1 试验处理

4月中旬采集父本、母本以及17个长势优良的F1代嫩梢扦插于72孔穴盘，插穗生根并展开8～10片叶后，将长势一致的植株移于盛有Hogland营养液的塑料周转箱（体积40 L）内进行通气水培。缓苗生长7 d后进行不同浓度PEG-6000的胁迫处理：Hoagland培养液中添加的PEG-6000质量浓度分别为0、15%、20%、25%，每处理6株，各处理设3次重复，其中以0添加的为对照（ck）。胁迫处理3 d后测定叶片叶绿素、MDA和脯氨酸含量。材料培养于设置有外遮阳的温室中，日温26±2.5 ℃。

1.2.2 测定方法

用SPAD-502 PLUS测量植株顶端以下第3片成熟叶片叶绿素含量，精确到0.01SPAD。游离脯氨酸含量采用酸性茚三酮法，MDA含量测定采用硫代巴比妥酸（ TBA）比色法，参照李合生等[6]的方法。

1.2.3 数据分析

应用SPSS 20.0 统计分析软件对所得数据进行统计分析。

采用 Excel 2010软件进行数据的统计分析。隶属函数法的计算公式为：隶属函数值=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）。若某一指标与耐旱性呈负相关，则可通过反隶属函数公式计算其耐性隶属函数值。反隶属值=1-（X-Xmin）/ （Xmax-Xmin），式中X为测定值，Xmax为所有材料中测定的最大值，Xmin为所有材料中测定的最小值。将某一品种各指标的隶属值进行累加并求取平均值，平均值越大则该品种的耐性越强。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对F1后代叶绿素含量的影响

干旱胁迫对生长的抑制与叶绿素含量下降导致光合能力下降[7]。如表1所示，随着PEG-6000浓度的升高，叶绿素含量整体呈下降趋势。当PEG-6000浓度为15%时，BY-27、BY-34、BY-42、BY-46、BY-54、BY-56、BY-69的叶绿素含量与对照之间没有显著性差异（P＜0.05）。PEG-6000浓度为20%时，除BY-27、BY-46、BY-56外，其余的F1后代的叶绿素含量均有显著下降。在PEG-6000浓度为25% 时，BY-18、BY-21、BY-27、BY-46、BY-56、BY-60叶绿素含量为对照的0.87、0.86、0.92、0.87、0.92、0.87倍，而BY-16、BY-17、BY-26、BY-71仅为对照的0.74、0.77、0.77、0.72倍。表明，BY-18、BY-21、BY-27、BY-46、BY-56、BY-60在干旱胁迫下仍能保持较高水平的光合作用能力，有较强的干旱耐受力。PEG-6000浓度为25%时，叶绿素的相对含量[8]的变化值与耐旱性呈正相关，适用于综合性评价指标。

表1 父母本及F1代在不同浓度PEG-6000处理下的叶绿素含量（SPAD）

续表1：

表2 父母本及F1代在不同浓度PEG-6000处理下的MDA含量/（nmol/mgrot）

2.2 干旱胁迫对F1后代MDA含量的影响

作为质膜过氧化的最终产物，丙二醛含量的高低反应了质膜过氧化的程度[9]。如表2所示，随着PEG-6000浓度的上升，MDA含量呈不断上升的趋势。15% PEG-6000处理时，与对照相比，亳菊、阴歧油菊、BY-16、BY-26、BY-34、BY-42、BY-54、BY-68、BY-71的丙二醛含量迅速增高，表现出显著性差异（P＜0.05），其余的10个F1后代跟对照相比，差异不显著。当PEG-6000浓度达到25%时，父母本及17个F1后代的MDA含量明显升高，均与对照表现出显著性差异（P＜0.05），但是升高幅度有所不同。亳菊、阴歧油菊分别为对 照 的 2.14、1.66倍，BY-16、BY-26、BY-34、BY-42、BY-70、BY-71为对照的3.82、2.78、4.28、3.81、4.04、3.12倍，增长幅度均大于父母本。而BY-18、BY-21、BY-60、BY-69增长幅度较小，仅为对照的1.59、1.51、1.59、1.23倍。而可见，在干旱胁迫下，F1代中BY-18、BY-21、BY-60、BY-69质膜过氧化程度相对较低，对干旱胁迫具有一定的耐性。PEG-6000浓度为25%时，MDA的相对含量的变化值与耐旱性呈正相关，适用于综合性评价指标。

2.3 干旱胁迫对F1后代脯氨酸含量的影响

如表3所示，随着PEG-6000浓度的升高，父母本及后代中的游离脯氨酸含量呈现不断升高的趋势。PEG-6000浓度为15%时，父母本及F1代的游离脯氨酸含量，均有显著性升高，当PEG-6000浓度升到25%时，亳菊、阴歧油菊的游离脯氨酸含量分别为对照的12.40、18.18倍，而BY-21、BY-34、BY-68、BY-70、BY-71游离脯氨酸含量升高幅度明显，分别为对照的25.11、25.18、30.15、26、20.79 倍。BY-16、BY-17、BY-18、BY-27、BY-46升高幅度相对较小，分别为对照的7.76、7.71、8.88、3.03、4.08倍。PEG-6000浓度为25%时，游离脯氨酸的相对含量的变化值与耐旱性呈正相关，适用于综合性评价指标。

表3 父母本及F1代在不同浓度PEG-6000处理下的游离脯氨酸含量/（μg/g）

2.4 隶属函数综合评价

采用多指标的综合评价方法，用隶属函数法进行数值转换，得到各材料的隶属函数值和综合评价值（隶属函数平均值）。根据综合评价值评价17个F1代的抗旱性强弱，从而较客观地反映不同后代之间抗旱性的差异[10]。综合评价值越大，表明其耐旱性越强[11]。PEG-6000浓度为25%时，各指标相对含量（25%/CK）的变化值与耐旱性显著相关，并以此进行隶属函数分析。从表4可知，在17个F1代中，与亳菊和阴歧油菊相比，BY-18、BY-27、BY-46、BY-56、BY-69的耐旱性较强，BY-34、BY-42、BY-54、BY-70、BY-71的耐旱性较弱。

表4 各指标隶属函数值及耐旱性综合排名

3 讨论

光合作用是植物最基本的生命活动，是植物生产力的根本决定因素，也是绿色植物对干旱胁迫最敏感的生理过程之一[12]。研究表明，干旱会损坏叶绿体类囊体膜，减少光合色素含量，从而减弱或停止光合作用[13]。因此叶绿素含量是衡量菊花耐旱性的重要指标之一。在本研究中，随着PEG-6000的浓度升高，各材料的叶绿素含量逐渐降低，这与应叶青[14]等人对一年生毛竹幼苗进行的干旱胁迫试验结果相同，极可能是由于干旱胁迫引起了叶绿素的分解。在亳菊与阴歧油菊的杂交F1代中，BY-18、BY-21、BY-27、BY-46、BY-56、BY-60在干旱胁迫下仍能保持较高水平的叶绿素含量，表现了较强的耐旱能力。

MDA含量可以反映植物细胞膜的受伤害程度，两者呈正相关关系[15]。在本研究中，PEG-6000的浓度越高，各材料的MDA含量越高，表明随着干旱胁迫程度的加剧，各材料细胞膜的受害程度越来越强。这与李红杰[16]对干旱胁迫下冬瓜的生理指标变化及耐旱性的研究结果一致。在亳菊与阴歧油菊的杂交 F1代中，BY-18、BY-21、BY-60、BY-69丙二醛含量上升幅度越小，说明幼苗细胞质膜因膜脂过氧化作用而受到的损伤越小，耐干旱越强。游离脯氨酸作为重要的渗透调节物质，干旱胁迫下，会在植物体内大量积累，以此来维持渗透平衡和细胞膜的稳定性[17]。卢少云等研究表明耐旱性弱的地毯草对干旱胁迫更敏感，脯氨酸的积累量更大，游离脯氨酸的积累与植物受伤害程度呈显著正相关[18]。本研究中，游离脯氨酸的含量随着PEG-6000浓度的增长而不断积累，各个材料的升高幅度有所不同，BY-16、BY-17、BY-18、BY-27、BY-46的游离脯氨酸含量增长幅度相对较小，表现出了较强的耐旱性。

隶属函数分析结果表明，亳菊和阴歧油菊的杂交F1代中，BY-18、BY-27、BY-56、BY-60、BY-69的耐旱性较强，可作为耐旱性的优良资源进行进一步的研究。