不同花生品种萌发期抗旱性评价
不同花生品种萌发期抗旱性评价
Evaluation of Drought Tolerance in Peanut Varieties at the Germination Stage
1. 引言
干旱是一种严重的非生物胁迫，显著影响作物的生长与产量 [1] 。花生(Arachis hypogaea L.)是世界食用植物油与植物蛋白的重要来源，主要种植在半干旱和亚热带地区，据估计由干旱引起的花生经济损失每年在5亿美元以上 [2] 。中国花生产量居世界第一，据调查70%的花生产区会受到干旱胁迫的影响，干旱造成的花生产量损失平均在20%以上 [3] 。因此，开展花生种质资源抗旱鉴定与抗旱品种筛选，一方面可以促进高产抗旱品种的推广应用，另一方面可以为花生抗旱育种提供亲本材料。
萌发期是花生生长的关键时期，直接决定花生出苗期与出苗率、实际密度与产量等。作物萌发期抗旱性鉴定多采用PEG6000人工模拟干旱胁迫，这种方法具有操作简单、试验周期短等优点 [4] 。崔宏亮等 [5] 用PEG6000模拟干旱环境，以平均隶属函数值为指标，筛选出花育25号、花育51号、花育52号等耐旱性较强的花生品种。张智猛等 [6] 比较了不同浓度PEG6000对不同花生品种萌发能力的影响，提出比较适宜的PEG6000浓度条件为17.5%。本研究利用PEG6000在室内模拟萌芽期干旱条件，对9份不同来源的品种(系)进行萌发期干旱鉴定，并利用隶属函数法对品种的抗旱性进行综合评价。
2. 材料与方法
2.1. 试验材料
选用9份花生品种(系)进行试验，其中5份为河南省当前主推品种，其他省份材料4份，具体见表1。
序号
品种名称
品种特性
来源
1
豫花9719
大果花生
河南省农业科学院经济作物研究所
2
豫花9326
大果花生
河南省农业科学院经济作物研究所
3
豫花47
大果花生
河南省农业科学院经济作物研究所
4
远杂9102
珍珠豆型小果
河南省农业科学院经济作物研究所
5
远杂9307
珍珠豆型小果
河南省农业科学院经济作物研究所
6
湘花2008
大果花生
湖南农业大学
7
晋花10
中大果花生
山西省农业科学院经济作物研究所
8
花育20
小果花生
山东省花生研究所
9
白沙1016
小果花生
广东省澄海县白沙农场
Table 1. Material and origins used in this study
表1. 试验材料及来源
2.2. 试验方法
每个品种挑选饱满、大小一致的种子180粒，分别置于装有清水的15 cm培养皿中，使种子吸水膨胀，24 h后取出吸涨种子，吸干种子表面水分后放回，分别加入20 mL清水或17.5% PEG6000溶液(对应溶液水势为−0.37 MPa)，于光照培养箱内进行萌发，培养箱条件设置为黑暗24 h、27℃~28℃。以芽长大于2 mm为发芽标准。从第3天开始每天统计发芽数，连续统计5 d。同时第7天测量胚根长、胚轴长、胚根干重、胚轴干重、幼苗干重(不含子叶)。每个处理3次重复，为确保PEG6000胁迫浓度的相对稳定，发芽期间每2 d更换1次胁迫液，对照同期更换清水。
2.3. 测定与分析方法
2.3.1. 发芽相关指标计算公式
调查不同浓度模拟干旱胁迫下花生种子的发芽势、发芽率、生根率、胚根长、胚轴长、胚根干重、胚轴干重、幼苗干重，并折算对应的相对指标值。
发芽势(%) = 发芽第3天正常发芽粒数/供试种子数 × 100；
发芽率(%) = 发芽第7天正常发芽粒数/供试种子数 × 100；
相对指标值(%) = 处理指标/对照指标 × 100。
2.3.2. 隶属函数值计算及评价方法
采用隶属函数法对花生品种进行萌发期抗旱性综合评价，参照龚明 [7] 的方法计算隶属值。公式如下：
Xij为某一品种某指标的实测值，Xjmax为该指标的最大值，Xjmin为该指标的最小值，U(Xij)为i品种j性状的隶属值。Xi为i品种的平均隶属函数值，n为测定指标数。Xi值越大，表明该材料抗旱性越强。
3. 结果与分析
3.1. 萌芽期干旱对不同花生品种萌发的影响
如表2所示，在17.5% PEG6000处理下，花生种子萌发各项指标均受到抑制。与对照相比，干旱胁迫处理后，发芽率受影响相对较小，其他指标受抑制程度较高，发芽势、发芽率、生根率、胚根长、胚轴长、胚根干重、胚轴干重、幼苗干重分别比对照降低了32.4%、14.5%、59.9%、54.6%、66.7%、68.2%、66.7%、62.5%。
处理
发芽势(%)
发芽率(%)
生根率(%)
胚根长(cm)
胚轴长(cm)
胚根干重(g)
胚轴干重(g)
幼苗干重(g)
CK
92.5 ± 7.8
96.4 ± 7.3
79.1 ± 17.9
4.65 ± 1.20
1.95 ± 0.32
0.22 ± 0.06
0.06 ± 0.02
0.08 ± 0.02
17.5% PEG
62.5 ± 20.2
82.4 ± 5.9
19.2 ± 11.1
2.11 ± 0.59
0.65 ± 0.20
0.07 ± 0.03
0.02 ± 0.01
0.03 ± 0.01
Table 2. Effect of 17.5% PEG water stress on germination parameters of peanut varieties
表2. 17.5% PEG模拟干旱处理对花生品种发芽参数的影响
3.2. 萌芽期干旱胁迫下各性状相对值
3.2.1. 萌芽期干旱对相对发芽势与相对发芽率的影响
种子发芽率受种子本身特性的影响较大，相对发芽率可以较客观地反映种子萌发期的抗旱性强弱，相对发芽率越大说明抗旱性越强。由表3可知，在17.5% PEG干旱胁迫条件下，9个参试花生品种的发芽率均呈下降趋势，但花育20号、白沙1016、豫花47、远杂9307的发芽率在17.5% PEG干旱胁迫条件下下降较小，相对发芽率仍保持在85%。豫花9719的相对发芽率最低为0.70。相对发芽率在0.70~0.85，平均值为0.81。
品种
相对发芽势
相对发芽率
相对生根率
相对胚根长
相对胚轴长
相对胚根干重
相对胚轴干重
相对苗干重
湘花2008
0.76
0.80
0.41
0.53
0.33
0.61
0.35
0.40
豫花9719
0.49
0.70
0.20
0.74
0.22
0.60
0.58
0.58
晋花10
0.53
0.73
0.08
0.34
0.27
0.32
0.28
0.29
豫花9326
0.59
0.82
0.29
0.48
0.35
0.29
0.37
0.40
花育20
0.95
0.85
0.22
0.36
0.36
0.46
0.44
0.45
白沙1016
0.79
0.85
0.28
0.35
0.44
0.28
0.30
0.29
豫花47
0.43
0.85
0.39
0.36
0.30
0.27
0.38
0.35
远杂9102
0.63
0.80
0.19
0.56
0.37
0.39
0.31
0.32
远杂9307
0.80
0.85
0.29
0.5
0.31
0.50
0.34
0.39
平均值
0.66
0.81
0.26
0.47
0.33
0.41
0.36
0.37
Table 3. The relative traits of eight germination parameters under drought stress
表3. 8个发芽指标的相对值
PEG胁迫下花生种子的发芽势较发芽率表现更加敏感，相对发芽势表现出各品种间存在显著差异。相对发芽势在0.43~0.95，平均值为0.66。豫花47的相对发芽势最小为0.43，花育20的相对发芽势最大为0.95。一般情况下，各指标降低率越大，说明该花生品种抗旱性越差。但本试验结果表明，各花生品种在各指标间的表现趋势并不一致，说明植物的抗旱性评价不能仅通过单一指标来进行判定，需要通过各项指标来综合考虑。
3.2.2. 萌芽期干旱对相对生根率、相对胚轴长与相对胚根长的影响
PEG胁迫下花生种子的生根率表现非常敏感，平均生根率从79.1%下降到19.2% (表2)。晋花10号的相对生根率最低仅为0.08，湘花2008的相对生根率最高为0.41。相对胚根长度大小为0.34~0.74，最大值为豫花9719的0.74，最小值为晋花10号的0.34；相对胚轴长度大小为0.22~0.44，变异范围较小。
3.2.3. 萌芽期干旱对相对胚根干重、相对胚轴干重与相对苗干重的影响
相对胚根干重大小为0.27~0.61，最大值为湘花2008的0.61，最小值为豫花47的0.27 (表3)；相对胚轴干重大小为0.28~0.58，最大值为豫花9719的0.58，最小值为晋花10号的0.28；相对苗干重大小为0.29~0.58，最大值为豫花9719的0.58，最小值为晋花10号的0.29。
3.3. 不同花生品种萌芽期抗旱性的综合评价
种子萌发期的抗旱性受遗传与环境条件的影响，通常用一种指标反映不同品种对逆境的耐受能力是片面的，并且每个指标表示出来的结果也不完全一致，因此，需要多项指标进行综合评价，以提高植物抗旱性评价的准确性和可靠性。本研究运用隶属函数法对9个花生品种种子的发芽势、发芽率、生根率、胚根长、胚轴长、胚根干重和苗干重进行了综合评价(表4)。结果表明，在种子萌发期，9个花生品种抗旱隶属函数值表现为湘花2008 > 花育20号 > 远杂9307 > 豫花9719 > 豫花9326 > 白沙1016 > 远杂9102 > 豫花47 > 晋花10号(表4)，综合评价值越大，表明其抗旱能力越强，因此湘花2008、花育20、远杂9307萌发期抗旱性较强。
品种
隶属函数值
平均隶属函数
排序
发芽势
发芽率
生根率
胚根长
胚轴长
胚根干重
胚轴干重
苗干重
湘花2008
0.63
0.67
1.00
0.48
0.50
1.00
0.23
0.38
0.61
1
豫花9719
0.12
0.00
0.36
1.00
0.00
0.97
1.00
1.00
0.56
4
晋花10
0.19
0.20
0.00
0.00
0.23
0.15
0.00
0.00
0.10
9
豫花9326
0.31
0.80
0.64
0.35
0.59
0.06
0.30
0.38
0.43
5
花育20
1.00
1.00
0.42
0.05
0.64
0.56
0.53
0.55
0.59
2
白沙1016
0.69
1.00
0.61
0.02
1.00
0.03
0.07
0.00
0.43
6
豫花47
0.00
1.00
0.94
0.05
0.36
0.00
0.33
0.21
0.36
8
远杂9102
0.38
0.67
0.33
0.55
0.68
0.35
0.10
0.10
0.40
7
远杂9307
0.71
1.00
0.64
0.40
0.41
0.68
0.20
0.34
0.55
3
平均值
0.45
0.70
0.55
0.32
0.49
0.42
0.31
0.33
0.45
Table 4. The subordinate function values of eight germination parameters
表4. 8个发芽指标的隶属函数值
4. 讨论与结论
随着全球变暖的加剧与淡水资源的不断减少，干旱对农业和全球粮食安全的影响将越发严重。培育抗旱高产的品种已经成为许多作物遗传改良的重要目标。花生抗旱相关研究起步较晚，随着花生种植面积的逐年增加，花生抗旱生理及抗旱品种筛选已成为花生研究的热点问题 [8] [9] [10] 。种子萌发期是作物生命周期的起点，萌发期抗旱性强弱直接影响缺水干旱条件下的作物出苗状况 [11] 。
本研究调查的8个萌发期性状中，胚根干重受干旱抑制程度最明显，表现为在对照条件下，胚根干重均值为0.22 g，而17.5% PEG6000处理的平均值仅为0.07 g，降低了68.2%；生根率、胚轴长、胚轴干重、幼苗干重4个指标受抑制程度较大，分别降低了59.9%、66.7%、66.7%、62.5%，这与张智猛 [12] 等的研究结论一致；发芽率、发芽势两个指标受抑制程度较小，二者分别降低了14.5%、32.4%。因此，生根率、胚轴长、胚根干重、胚轴干重、幼苗干重可以作为萌芽期抗旱性的筛选指标。
作物抗旱性强弱的评价方法主要有隶属函数法、回归分析、灰色关联度法、聚类分析等。本研究采用隶属函数法，对9份花生品种的萌芽期抗旱性进行评价，筛选出3份抗旱品种(湘花2008、花育20号、远杂9307)，3份中抗材料(豫花9719、豫花9326、远杂9102)，抗旱性较差的品种为白沙1016、豫花47、晋花10号。该研究表明隶属函数法适用于花生萌发期抗旱性鉴定，下一步将结合盆栽或田间鉴定方法，以进一步验证这些花生品种的抗旱性。
基金项目
国家花生产业技术体系项目(CARS-14)；河南省现代农业产业技术体系项目(S2012-5)。
NOTES
*通讯作者。
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抗旱
生态草种质资源抗逆评价技术规程 （抗旱性）.pdf
网址: 不同花生品种萌发期抗旱性评价 https://m.huajiangbk.com/newsview372982.html
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