不同大豆品種（系）萌發期抗旱性綜合評價

陳亞光,昝凱,楊雨陽,牛靜,王鳳菊,牛永鋒

（安陽市農業科學院/河南省優質大豆改良工程技術研究中心，河南 安陽 455000）

我國干旱及半干旱地區面積占全國總耕地面積的47%，近年來，隨著全球氣候變暖，干旱對我國農業發展的影響也越來越大[1]。大豆是我國重要的糧油作物，營養價值高，但是大豆整個生育期會受到不同程度干旱的影響[2]。種子萌發期是大豆生長發育的重要階段，需要充足的水分，當受到干旱脅迫時，種子的發芽率、幼苗健壯程度都會受到影響，最終影響大豆的產量[3-4]。因此，對大豆種子萌發期抗旱性進行研究，篩選抗旱種質資源對提高我國大豆產量具有重要意義。

人們在進行萌發期抗旱性研究時，普遍采用低毒、水溶性好的聚乙二醇（PEG-6000）高滲溶液模擬干旱試驗，用隸屬函數法對種質資源的抗旱性進行評價，但選用的PEG-6000 溶液濃度存在很大差異，用于評價抗旱性的鑒定指標也不同[5-6]。趙振寧等[7]利用5 個濃度的PEG-6000 溶液模擬干旱試驗，測量發芽勢、發芽率、胚根長3 個指標，結果發現18%PEG-6000 溶液為最適濃度。謝佳月等[8]利用30%PEG-6000 溶液對黑龍江96 份大豆品種進行芽期抗旱性研究，根據相對發芽率篩選出22 份較耐旱品種。李健平等[9]采用15%PEG-6000 溶液對113 份早熟大豆種質進行模擬干旱處理，測量發芽勢、發芽指數、發芽率、芽長4 個指標，篩選出1 份耐旱型種質資源。

本研究選用3 個濃度梯度的PEG-6000 溶液對4 個大豆品種進行模擬干旱試驗，確定萌發期干旱脅迫最適濃度，然后對70 份大豆種質資源進行萌發期模擬干旱試驗，探究PEG-6000 溶液對大豆種子發芽率、胚根長度、胚根鮮質量的影響，分析3 個鑒定指標和平均隸屬函數值之間的相關性，最后利用隸屬函數法對70 個大豆品種(系)的抗旱性進行評價，篩選抗旱大豆品種，以期為大豆抗旱品種利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

70 份大豆種質資源由安陽市農業科學院經濟作物研究所提供（表1），其中14 份為自育品種（系），56 份為收集的黃淮海地區品種（系）。

表1 供試大豆品種信息

1.2 試驗方法

參照王興榮等[10]半封閉蛭石PEG 模擬干旱法，設置12%、16%、20%3 個濃度梯度的PEG-6000 溶液對大豆種子進行萌發期模擬干旱脅迫，以去離子水作為對照（CK）。每個大豆品種（系）挑選大小一致、籽粒飽滿、無損傷的種子60 粒，用濕巾反復擦拭消毒。將直徑為2～4 mm 蛭石配成標準濕度的發芽基質（100 g 蛭石加入120 mL 去離子水或PEG-6000溶液），以65～70 g 混拌蛭石裝入一次性紙杯（7.5 cm×5.3 cm×8.1 cm），鋪平壓實，每杯均勻擺放10 粒大豆種子，再覆蓋15～20 g 混拌蛭石，用保鮮膜包裹紙杯，并留3～4 個透氣小孔，置于光照培養箱中，在25 ℃/14 h（光）、25 ℃/10 h（暗）的條件下培養，對照和處理均設3 次重復。

利用篩選出的適宜濃度PEG-6000 溶液對70份大豆種質資源模擬干旱脅迫，方法同上。

1.3 測定項目

以胚根長度大于種子長度的1/2 為發芽標準，7 d后調查發芽數，每杯隨機選5 株測量胚根長度和胚根鮮質量，并計算發芽率、相對發芽率、相對胚根長、相對胚根鮮質量，具體公式如下：

1.4 抗旱性綜合評價

參照張海平等[11]評價方法，計算相對發芽率、相對胚根長、相對胚根鮮質量3 個鑒定指標的隸屬函數值。

式中，Rij為第i個品種的第j個性狀的隸屬函數值；Xij、Xmin、Xmax分別為第i個品種j性狀的測量值、最小值、最大值。

式中，Ri為平均隸屬函數值；n 為性狀個數。

根據相對發芽率、相對胚根長、相對胚根鮮質量3 個鑒定指標的平均隸屬函數值，區分抗旱等級，標準如下：

1 級為抗旱型，平均隸屬值為0.8～1.0;

2 級為較抗旱型，平均隸屬值為0.6～0.8;

3 級為中間型，平均隸屬值為0.4～0.6;

4 級為較敏感型，平均隸屬值為0.2～0.4;

5 級為敏感型，平均隸屬值為0～0.2。

1.5 數據處理

利用WPS 軟件整理試驗數據，用SPSS 25 軟件進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 PEG-6000 溶液適宜濃度的確定

利用3 個濃度梯度的PEG-6000 溶液對4 個大豆品種進行萌發期模擬干旱處理。由表2 可知，隨著PEG-6000 溶液濃度的增大，4 個品種的發芽率、胚根長度、胚根鮮質量整體呈下降的趨勢。PEG-6000溶液濃度為12%時，除發芽率外，4 個品種的胚根長度和胚根質量與對照差異顯著（P＜0.05）。PEG-6000溶液濃度為16%時，安豆1498 和安豆305 的發芽率與對照差異顯著，4 個品種的胚根長度和胚根質量均與對照差異顯著（P＜0.05）。當濃度增加到20%時，4 個品種的相對發芽率，相對胚根長、相對胚質量均受到顯著抑制（P＜0.05），但胚根質量接近于0。由此可見，16%濃度的PEG-6000 為適宜的模擬干旱條件。

表2 不同濃度的PEG-6000 溶液對4 個大豆品種相關指標的影響

2.2 PEG-6000 脅迫對大豆萌發期各指標影響

利用16%PEG-6000 溶液對70 份大豆品種（系）模擬干旱脅迫。由表3 可知，脅迫組發芽率、胚根長、胚根鮮質量的平均值均顯著小于對照組（P＜0.05），3 個指標的抑制率存在差異，說明不同指標受抑制程度不同，其中胚根鮮質量受抑制程度最大，其次為胚根長，發芽率受抑制程度最小。

另外，對相對發芽率、相對胚根長、相對胚根鮮質量分析結果如表4 所示。3 個鑒定指標的變異系數較大，說明3 個鑒定指標對干旱脅迫比較敏感，可以很好地區分不同品種的抗旱性，變異系數從大到小分別為：相對胚根長＞相對胚根鮮質量＞相對萌發數。

表4 70 份大豆種質資源3 個鑒定指標的描述統計

2.3 干旱脅迫下鑒定指標的相關性分析

對相對發芽率、相對胚根長、相對胚根鮮質量和平均隸屬函數值進行相關性分析，結果如表5 所示。由表5 可知，3 個鑒定指標均與平均隸屬函數值呈極顯著正相關（P＜0.01），其中相對胚根長與平均隸屬函數值相關系數最大（R=0.979），其次為相對胚根鮮質量（R=0.974），相對發芽率與平均隸屬函數值相關系數最小（R=0.959）。

表5 不同抗旱鑒定指標和平均隸屬函數值的相關性分析

2.4 70 份大豆種質資源抗旱性評價

利用隸屬函數法對70 份大豆種質資源的3 個鑒定指標進行萌發期抗旱性綜合評價，結果如表6、表7 所示。由表6、表7 可知，70 份材料被分為5 個抗旱等級，3 份屬于抗旱型，8 份屬于較抗旱型，7 份屬于中間型，22 份屬于較敏感型，30 份屬于敏感型。由此可見，抗旱材料相對比較少，抗旱型和較抗旱型材料和只占總數的15.71%，其中周豆42 平均隸屬函數值為1，抗旱性最好。

表7 70 份大豆種質資源抗旱性鑒定

3 討論與結論

3.1 大豆萌發期干旱脅迫的PEG-6000 濃度的確定

大豆萌發期抗旱性鑒定可以不受時間和地點的限制，能在短時間內對大量種質資源的抗旱性進行初步評價，人們普遍采用PEG-6000 溶液在種子萌發期模擬干旱脅迫，由于研究品種和處理方式的差異，選用的PEG-6000 濃度也不盡相同[12-15]。王利彬等[16]研究表明，15%PEG-6000 溶液對大豆芽期抗旱性鑒定指標影響明顯。劉博等[17]發現，理想的抗旱篩選濃度為15%～20%。本研究發現，隨著濃度的增加，發芽率、胚根長度、胚根鮮質量受到抑制的作用也隨之增大。PEG-6000 溶液濃度為16%時，除發芽率外，其他2 個指標都受到顯著抑制，當PEG-6000 溶液濃度增加到20%時，胚根幾乎不生長，胚根鮮質量也接近于0。因此，16%PEG-6000 溶液最適宜大豆萌發期抗旱鑒定。筆者還發現，在PEG-6000 溶液濃度為12%時，脅迫組鄭196 的發芽率略高于對照組，但胚根長和胚根鮮質量受到顯著抑制，這一結果與徐芬芬等[18]對4 個大豆品種耐旱性研究一致，說明抗旱性強的品種發芽率受低濃度PEG-6000 溶液影響較小。

3.2 大豆萌發期抗旱指標的選擇

作物的抗旱性是受多基因控制的數量性狀，單一指標不能準確評價抗旱性，采用多個指標聯合分析可以真實地反映作物的抗旱能力[19-20]。熊雪等[21]通過對谷子的發芽勢、發芽率、胚根長等6 個指標的調查，篩選出6 個抗旱性較強的谷子品種。譚春燕等[22]研究表明，發芽率、相對發芽勢、種子抗旱指數等7 個指標可以反映大豆萌發期的抗旱性。由于調查多個指標需要花費大量的時間和精力，選用對干旱脅迫敏感且容易測量的指標可以達到事半功倍的效果。通過測量發芽率、胚根長度、胚根鮮質量3 個基礎指標，計算相對發芽率、相對胚根長、相對胚根鮮質量，本研究發現處理組的3 個基礎指標受到明顯抑制，其中胚根鮮質量受抑制程度最高，3 個鑒定指標變異系數較大，說明對干旱脅迫比較敏感；相關性分析結果也表明，3 個鑒定指標均和平均隸屬函數值呈極顯著正相關，說明這3 個鑒定指標可以很好地區分不同品種的抗旱性。

3.3 大豆種質資源的抗旱性評價

我國是農業大國，擁有豐富的種質資源，但我國干旱及半干旱面積占比較大，篩選抗旱型種質資源對保障糧食安全具有重要意義。萌發期是作物生長發育的重要階段，前人研究表明，在作物萌發期進行抗旱性鑒定可以快速地篩選抗旱品種[23]。彭玉琳等[24]對70 份青稞材料進行萌發期抗旱性鑒定，篩選出18 份高度抗旱材料[24]。周國彥等[25]評價了33 份旱黃瓜的抗旱性，篩選出4 個高抗旱品種。杜艷麗等[26]評價了38 份大豆種質資源，篩選出2 份強耐旱品種。本研究通過隸屬函數法將70 份大豆種質資源分為5 個等級，抗旱型品種3 份，較抗旱型品種8 份，中間型品種7 份，輕敏感型品種22份，敏感型品種30 份。其中，周豆42 的平均隸屬函數值為1，是抗旱性優良的種質資源。本研究對大豆萌發期進行了抗旱性鑒定，今后可將篩選出的抗旱性較好的品種進行種植，判斷其抗旱性強弱，為實際生產提供參考依據。

本研究對3 個濃度的PEG-6000 溶液進行篩選，對70 份大豆種質資源進行干旱脅迫，測量了3個基礎指標，并對鑒定指標進行相關性分析，通過隸屬函數法對70 份種質資源進行抗旱性評價，確定了16%PEG-6000 溶液在大豆萌發期模擬干旱效果最好，發芽率、胚根長度、胚根鮮質量3 個基礎指標都受到顯著抑制，相對發芽率、相對胚根長、相對胚根鮮質量3 個鑒定指標可以區分不同品種的抗旱性，篩選出抗旱型大豆品種3 份，較抗旱型8 份。本研究為抗旱品種的綜合利用提供了理論基礎。