5個小麥品種的抗旱性鑒定分析

畢紅園 趙智勇 曹夢琳 司 冠

（山西農業大學棉花研究所 山西運城 044000）

小麥是世界上最重要的糧食作物之一[1]，它對我國農業和國民經濟的發展起著重要的作用，因此小麥產量的高低關系到我國的糧食安全和國計民生。據估計，到2050年世界人口將增加到97億人。要想滿足人口快速增長的需求，全球小麥產量仍需翻番。隨著耕地面積減少及全球氣候變暖等問題日漸嚴峻，這一目標的實現主要取決于單產的提高。干旱是影響小麥產量的主要限制因素之一，據統計，現存僅不到10%的世界可用耕地可免于干旱脅迫，農田干旱面積占土地總面積的36%以上，占可用耕地總面積的42.9%以上。我國小麥受旱面積較大，特別是黃淮麥區小麥面積及總產分別占全國的45%及50%以上。解決水資源短缺與農業用水量大的矛盾己迫在眉睫，只有不斷提高作物的抗旱能力，篩選和培育抗旱品種，才能從根本上解決當前農業供水不足的問題[2-3]。

世界各國普遍重視通過遺傳改良培育抗旱節水小麥品種。澳大利亞、前蘇聯、以色列和墨西哥玉米小麥研究中心（CIMMYT）等都培育出了抗旱節水、豐產性好的小麥品種，并得到廣泛的推廣應用。干旱的氣候環境，使得山西省在小麥抗旱育種方面具有領先水平，育成的抗旱高產品種晉麥33號、晉麥47號[4]、長6878成為全國黃淮麥區和北部麥區不同時期的國家級和省級旱地小麥育種的對照品種。這些小麥品種不但在山西省旱地小麥生產上得以推廣應用，也是陜西渭北旱源和河南豫西旱地的主栽推廣品種[5-6]。

小麥的抗旱性是一個復雜的生物學性狀[7-9]，是多個因素共同作用的結果，也是較難準確鑒定的重要農藝性狀之一[10-11]。本研究選取本育種團隊已經審定的5個運旱系列小麥品種，在不同處理下進行抗旱性鑒定[12-15]，一方面為研究小麥的抗旱性打牢基礎，另一方面為篩選和培育新品種提供依據[17]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試小麥品種皆為本課題組（山西農業大學棉花研究所旱地小麥遺傳育種課題組）近年來培育的旱地小麥品種，共5份，分別為晉麥47（國審麥980001）、運旱21-30（晉審麥2003005）、運旱23-35（晉審麥2005004）、運旱719（晉審麥2009005）和運旱618（國審麥2010012）。

1.2 田間試驗設計與管理

本試驗于2021-2022年在山西農業大學棉花研究所試驗田內進行，在試驗田內同一地塊分別設置干旱處理和灌水處理，在2個處理條件下播種試驗小麥品種。處理之間設置2 m隔離帶。試驗采用隨機區組排列，每個品種1行播種10 g種子，每行1.5 m，種4行，行間距0.2 m，3次重復。除水分外，各小區栽培管理措施一致，都按當地大田生產要求進行。

1.3 指標測定方法

在小麥拔節期、抽穗期、灌漿期分別取樣測定葉片中的葉綠素含量（CT）、類胡蘿卜素含量（Cx.c）、超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化物酶（POD）活性、過氧化氫酶（CAT）活性、丙二醛（MDA）含量、可溶性蛋白（TSP）含量，最終全部收獲測產。

葉綠素含量（CT和Cx.c）采用Arnon法測定；超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍四唑（NBT）法測定；過氧化物酶（POD）活性采用愈創木酚法測定；過氧化氫酶（CAT）活性采用過氧化氫法測定；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法測定；可溶性蛋白含量（TSP）采用考馬斯亮藍G-250比色法測定。以上指標每個處理的各個時期分別測定3次，取平均值進行統計分析。

1.4 分析方法

利用SPSS軟件和Microsoft Excel軟件對試驗數據進行整理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫對小麥抗旱指標及產量的影響

干旱處理后，小麥的8個指標都有明顯變化。由表1和表2可知，干旱脅迫下小麥品種的Y、CT、Cx.c都有不同程度的下降，而TSP、POD、SOD、CAT和MDA都有上升趨勢。其中CAT的變化幅度最小，抗旱系數范圍為1.01～1.05，表明干旱脅迫對小麥CAT的影響較小；SOD的變化幅度最大，抗旱系數范圍為1.89～2.28，表明干旱脅迫對小麥SOD的影響較大。小麥各個指標對干旱脅迫的敏感性排序為SOD>TSP>Y>CT=Cx.c>MDA>POD>CAT。

表1 干旱脅迫對小麥Y、CT、Cx.c、TSP的影響

表2 干旱脅迫對小麥POD、SOD、CAT、MDA的影響

對小麥品種受到干旱脅迫后的各項指標變化值進行統計（表3）可知，供水處理組各項指標的變異系數范圍在5.80%～11.86%之間，其中TSP和POD變異系數最大，為11.86%和10.61。干旱處理組各項指標的變異系數范圍在2.16%～11.23%之間，其中TSP和POD變異系數最大，分別為11.23%和10.62%。表明5個品種間TSP和POD存在較大的差異。

表3 干旱脅迫下供試材料各指標變化統計

2.2 5個小麥品種的抗旱性分析

根據拔節期、抽穗期、灌漿期和成熟期不同指標的測定值，運用公式計算出各指標的抗旱指數（表4）。結果表明，干旱脅迫下同一小麥品種不同指標性狀的抗旱指數各不相同，不同小麥品種同一指標性狀的抗旱指數也各不相同，如對照品種晉麥47 CT的抗旱指數在5個品種中最大，其他指標的抗旱指數多為居中，抗旱性在5個品種中排名第三。強筋品種運旱618的TSP、CAT、MDA的抗旱指數在5個品種中均最小，其他指標居中，抗旱性在5個品種中最差。最終得出抗旱性為運旱23-35>運旱21-30>晉麥47>運旱719>運旱618。

表4 5個小麥品種各個指標的抗旱指數

2.3 各個指標間抗旱指數的相關性分析

在干旱脅迫下，對各抗旱指標間的抗旱指數進行相關分析（表5），各單項指標間都存在不同程度的相關性，就產量（Y）而言，SOD與其成極顯著正相關，相關系數為0.897 33；CT與其成顯著正相關，相關系數為0.615 35。TSP和MDA成極顯著正相關，相關系數為0.742 51；TSP和CAT顯著正相關，相關系數為0.700 29。CAT和MAD成顯著正相關，相關系數為0.698 77。

表5 各指標間抗旱指數的相關分析

3 討論與結論

關于植物抗旱性鑒定已有大量的研究報道，但植物的抗旱性因時間、地點甚至生長發育階段的不同而難以精確測量[18]。合理的選擇抗旱指標是作物抗旱性鑒定的關鍵。由于作物抗旱性是復雜的數量性狀，既受多基因遺傳的控制，又與外界環境條件變化緊密相連，采用單一指標對作物的抗旱性進行評價具有片面性。目前研究人員多從形態結構[19]、生理指標及產量[20]等方面對植物種質資源的抗旱性進行多指標測定研究。曾輝等[21]對30份菜豆進行抗旱性鑒定發現不同材料之間存在明顯的抗旱差異性，其中發芽率、地下鮮重、地上鮮重、全株鮮重、電導率可以作為普通菜豆苗期抗旱性篩選的主要鑒定指標。李春艷等認為[22]，在抗旱性評價中產量水平的高低是作物對干旱脅迫的綜合反映。本研究采用田間直接鑒定法，從小區產量和7個生理指標方面對5個小麥品種進行抗旱性鑒定，綜合分析可得超氧化物歧化酶（SOD）和可溶性蛋白（TSP）與產量（Y）密切相關，且對干旱脅迫最為敏感，可以作為抗旱性鑒定的主要測定指標。

由于各指標的測定值大小、單位各不相同，不能放到一起進行綜合評價，因此需要對其進行數據處理，使其具有可比性。Blum[23]提出用抗旱系數來評價作物的抗旱性，但該指標反映的是植物的絕對抗逆水平，而不能對作物的抗旱潛力有一個準確度量。蘭巨生等[24]對抗旱系數做了改進，提出了簡單實用的抗旱指數（抗旱指數=抗旱系數×干旱處理測定值/所有品種干旱處理平均值），從而將抗旱潛力和水分脅迫環境下基因型和環境的互作聯系到一起，在作物抗旱鑒定中取得了良好的效果，已經得到眾多學者的認同。本研究將其作為不同指標綜合考察的依據，篩選出運旱23-35為綜合抗旱性優良的品種。