76 份冬小麦品种（系）苗期耐旱性鉴定筛选研究

杨丹丹 韩 雪 孔欣欣 赵鹏飞 金建猛 赵国轩 苏亚中 赵国建

（开封市农林科学研究院，河南开封 475004）

小麦是世界三大粮食作物之一，也是我国重要的粮食作物，小麦产量提高对全球粮食安全具有重要意义。干旱是影响小麦产量的重要因素之一[1]，干旱胁迫是限制小麦产量潜力有效发挥的关键因素，抗旱节水品种在农业生产中发挥了重要作用。研究表明，干旱胁迫环境下小麦胚芽鞘对干旱十分敏感，且小麦苗期活力会影响后期生长并最终影响小麦产量[2-3]。因此苗期胚芽鞘的伸长长度可作为小麦耐旱性筛选的重要指标[4-6]。为缩短抗旱小麦品种筛选周期，提前对小麦进行抗旱性评价，本试验挑选76 份小麦品种（系）进行干旱胁迫，通过测定苗期胚芽鞘长度，并利用变异系数分析法、聚类分析法等对小麦苗期抗旱性进行综合分析和评价。

1 材料与方法

1.1 供试材料试验材料为河南省主栽和开封市农林科学研究院自主培育的冬小麦品种（系），具体名称见表1。

表1 供试品种（系）名称

1.2 试验方法每个品种（系）挑选50 粒籽粒饱满、无病虫害的小麦种子整齐摆放于平铺双层滤纸的培养皿中，加入15mL 无菌水，加入无菌水时避免滤纸下产生气泡，用镊子将种子腹沟朝下，整齐排列在发芽床上，粒与粒之间距离均匀，25℃恒温条件培养。经过24h 培养后，选取萌发一致的种子分为两等份（每份20 粒），分别整齐摆放在2 个新的平铺双层滤纸的培养皿中：一份作为对照加入无菌水15mL，另一份加入20% PEG-6000（W/V）溶液15mL。25℃恒温条件下继续培养48h，在小麦胚芽鞘长至一定高度时拿开培养皿盖，每隔12h 测量无盖培养皿质量，并补充水至原质量。自小麦种子萌发起分别从每个培养皿中挑取长势一致的10粒测量胚芽鞘长度并记录。每天在固定时间测定小麦胚芽鞘的长度，连续测量7d，取平均值作数据分析。

1.3 数据分析聚类分析以欧氏平方距离（dij）定义76 份小麦供试材料的遗传距离，以胚芽鞘长度均值换算小麦供试材料间的遗传距离，按欧氏平方距离大小对所有材料进行分类。采用Excel 2010 与SPSS 20.0 软件进行数据统计分析。

2 结果分析

2.1 不同冬小麦品种（系）受胁迫后胚芽鞘伸长速度分析通过分析冬小麦品种（系）胚芽鞘长度的变化规律可知，加入聚乙二醇（PEG-6000）后，种子生长受到胁迫，胚芽鞘的生长速度比对照处理的生长速度减慢（图1）。胚芽鞘的伸长长度比对照处理的胚芽鞘伸长长度短，二者之间有明显差异；受到胁迫后，胚芽鞘的伸长幅度为1.09～6.30cm，对照处理胚芽鞘的伸长幅度为1.14～11.36cm，受胁迫后胚芽鞘的最大伸长长度比对照处理的最大伸长长度短44.54%；加入聚乙二醇后的前3d，胚芽鞘的生长速度最慢，说明刚开始加入聚乙二醇，就对种子生长造成了影响，后期影响反而逐渐减弱。

图1 种子经过干旱胁迫处理7d 内胚芽鞘的生长变化

2.2 不同小麦品种（系）胚芽鞘长度分析小麦种子萌发第7 天聚乙二醇（PEG-6000）胁迫处理组与水处理组胚芽鞘长度、性状变化率差异最明显，方差分析结果表明（表2），胚芽鞘长度在不同小麦品种（系）间变化达到极显著水平（P＜0.01），数据具有较强的统计学意义。

表2 不同小麦品种（系）胚芽鞘长度方差分析

通过分析不同小麦品种（系）胚芽鞘长度的变化规律可知（表3），在聚乙二醇（PEG-6000）模拟干旱胁迫下，不同小麦品种（系）胚芽鞘长度表现不同，长度在1.9cm 以上的共有8 个，分别为豫农922、郑麦158、郑麦119、郑麦379、开麦1606、开麦205、济麦22、洛旱7 号。胚芽鞘长度最长的为开麦1606（2.21cm），胚芽鞘长度最短的为豫农536（0.73cm），最长胚芽鞘长度比最短胚芽鞘长度长202.74%；胚芽鞘长度变异系数范围为13.17%～63.46%，其中平安21 变异系数最小（13.17%），开麦22 变异系数最大（63.46%）。与对照品种周麦36 相比，胚芽鞘更长的品种有38 个，增幅1.39%～53.47%；与对照品种洛旱7 号相比，胚芽鞘更长的品种有开麦1606（2.21cm）和济麦22（2.17cm），增幅分别为2.79%和0.93%。

表3 PEG-6000 干旱胁迫下不同小麦品种（系）胚芽鞘长度描述性统计

2.3 不同小麦品种（系）胚芽鞘长度聚类分析当定义聚类分析欧氏平方距离为5.3 时可将76 份小麦材料分为4 类，类群I 又可分为3 个亚群，类群II可分为2 个亚群，类群III 可分为2 个亚群（图2、表4）。聚类分析结果表明，亚群I2和I3胚芽鞘长度接近的比较多。亚群I2有15 个，亚群I3有24 个，合占76 份冬小麦材料总数的51.32%，其余冬小麦材料占比为48.68%，这2 个亚群胚芽鞘长度变化范围为1.30～1.71cm。类群IV 芽鞘长度最长，胚芽鞘长度变化范围为2.14～2.21cm。胚芽鞘伸长长度最长的为开麦1606，其次是济麦22，分别比最短胚芽鞘长度豫农536 长202.74%和197.26%，分别比对照洛旱7 号长2.79%和0.93%，比对照周麦36 长53.47%和50.69%，这2 个品种可作为耐旱品种栽培或作为长胚芽鞘种质创新的基础材料。基于胚芽鞘长度遗传距离的不同，可将76 份冬小麦材料直观、形象地分为9 类，有利于冬小麦种质资源的鉴选和优质亲本组配。已有研究表明，长胚芽鞘品种（系）表现出更强的抗旱性[7]，因此下一步应对这38个冬小麦品种（系）进行重点筛选，结合其他农艺、生理性状选出耐旱性更强的冬小麦品种（系）。

图2 76 份冬小麦品种（系）胚芽鞘长度聚类结果

表4 76 份冬小麦品种（系）胚芽鞘长度分类

3 结论与讨论

不同品种（系）的种子之间、同一品种（系）水处理与PEG 处理之间胚芽鞘的伸长长度均存在梯度差异，不同小麦品系对干旱胁迫的敏感程度不同。种子经过PEG 处理后胚芽鞘伸长长度明显低于水处理的伸长长度。对照品种洛旱7 号胚芽鞘长度为2.15cm，筛选出经PEG 处理胚芽鞘长度高于对照品种洛旱7 号的品种开麦1606 和济麦22。与对照品种周麦36 相比，胚芽鞘更长的品种有38 个，胚芽鞘长度增幅1.39%～53.47%。

加入聚乙二醇（PEG-6000）后，种子生长受到胁迫，胚芽鞘的生长速度比对照的生长速度减慢，胚芽鞘的伸长长度比对照的胚芽鞘长度短；加入聚乙二醇后的前3d，胚芽鞘的生长速度最慢，说明刚开始加入聚乙二醇，就对种子生长造成了影响，后期影响逐渐减弱。

研究表明，将胚芽鞘伸长长度作为抗旱性鉴定手段[8]，可以有效缩短冬小麦抗旱育种进程[9]。长胚芽鞘冬小麦种子适当深播，可以充分吸收土壤深层水分，避免表层土壤中除草剂、地膜等因素对作物胚芽的伤害，并能利用长胚芽鞘优势顶土出苗，最终提高冬小麦品种的出苗率[10]，为其后期高产奠定基础。在土壤表层水分严重不足的旱地麦田，长胚芽鞘冬小麦品种的耐深播特性显得尤为重要[11]。本研究中，根据聚类分析的结果，将76 份小麦材料分为4 个类群，类群IV 胚芽鞘长度最长，可作为抗旱性小麦品种（系）。本试验可以更直接有效地为耐旱种质筛选及耐旱资源配制提供科学依据，下一步将结合田间农艺性状对这类品种（系）进行鉴定，探寻其与产量等的关系，为缩短育种进程提供有效的参考价值。