摘要:以主栽品种阿勃、互助红、互麦l1号、通麦1号、通麦2号为试验材料,研究了10%PEG一6000渗透胁迫对春小麦萌芽期形态、质膜透性和渗透调节物质的影响。结果表明:经l0%PEG一6000胁迫处理后,5个参试小麦品种的出芽率、胚芽鞘长度、主根长、根毛数均呈下降趋势,其中通麦2号的下降幅度最小;处理组的失水率低于对照组(水),其中通麦2号的失水率最低,互麦l1号的失水率最高:处理组的相对外渗电导率高于对照组,其中通麦2号的渗电导率最高,互麦l1号最低。各项生理指标综合分析结果表明,通麦2号具有较强的抗旱能力。
关键词:小麦;萌芽期;PEG胁迫;抗旱;生理特性
干旱是影响小麦产量和品质的重要环境因素。青海省春小麦播种时期频频发生严重干旱,这种气候条件严重影响了春小麦的正常出苗,所以小麦抗旱性研究对青海农业生产和生态建设具有重要意义。目前对于植物萌芽期抗旱性的研究大多采用聚乙二醇(PEG一6000)高渗溶液渗透法,预测小麦品种的抗旱性具有较高的准确性,并且具有较高的遗传力,故可用于小麦抗旱性的鉴定。本试验通过高渗胁迫研究不同品种春小麦的抗逆生理特性,探讨品种之间抗旱性指标对干旱的响应,对于耐旱品种的引种与选育具有重要的理论和实践意义。
1 材料与方法
1.1 试验材料
本研究以阿勃、互助红、互麦11号、通麦1号、通麦2号等5个抗旱性不同的小麦品种为试验材料,每品种选取大小一致、均匀度好、无破损、籽粒饱满度较好的种子200粒。
1.2 试验方法
将准备好的种子在4℃下浸种24 h后,每个品种挑选籽粒饱满、均匀一致的种子25粒为一组,摆放在发芽床上(发芽床为直径10 cm、铺有3层滤纸的培养皿),分别加入10%PEG一6000溶液3 mL。加盖,20℃恒温光照培养箱培养。以清水作对照,3次重复。培养第4 d调查发芽率f胚根达到种子长度、胚芽鞘达到种子1,2长度视为发芽)。
1.3 测定项目
1.3.1 形态指标测定 每处理每品种每重复随机取10粒发芽种子测定胚芽鞘长度、芽长、初生根数和主胚根长,取平均值。每处理和对照随机抽样10株进行各形态指标的测量,最后取3个重复的平均值。胚芽、胚根长用直尺量取。相对值=C处理 /C 空白。
1.3.2 生理生化指标的测定 (1)失水率(WLR)的测定:当第一片叶片完全张开后剪取叶片并马上称鲜重(FW);然后将叶片置于干燥滤纸的培养皿中.22℃ 、相对湿度(RH)70%下放置24 h,称取失水后的质量(W 24);再置于70℃的烘箱中干燥24 h后,称取干重(DW)。WLR(g/h,DW)= (FW—W24)/(DW×24).
(2)细胞质膜透性(REC)的测定:取处理材料的根0.15g,置于电导杯中,加入20 mL蒸馏水,30%恒温浸提1 h,震荡摇匀,用DDS一307型直读电导仪测定电导率(C1 );再将样品放在沸水浴上浸提30 min,冷却,测电导率(C2)。根质膜透性用相对电导率表示,相对电导率(%)=C1/C2×l00。
2 结果与分析
2.1 PEG胁迫下的春小麦品种抗旱性
试验结果显示,在PEG胁迫下,5个参试春小麦品种的相对发芽率大小依次为通麦2号(100%)阿勃(99.75%)通麦1号(89.59%)互助红(81.12%)互麦l1号(79.93%),表明通麦2号和阿勃的抗旱性最强,其次是通麦1号,互助红和互麦11号的抗旱性相对较弱。
2.2 PEG胁迫对春小麦形态指标的影响
PEG胁迫下,5个参试品种的胚芽鞘相对长度依次为通麦2号阿勃通麦1号互助红互麦11号,与相对发芽率测定结果相一致(图1略)。主胚根长统计结果品种间变化较大,与相对发芽率结果差异较大(图2略)。互助红与互麦11号品种间抗旱性差异不明显.但胁迫条件下互助红的胚根数与互麦l1号差异显著(图3略)。
2.3 PEG 胁迫对春小麦种子失水率的影响
失水率是反映植物水分状况的重要参数。逆境中植物叶片失水率的大小,可在一定程度上反映其抗逆性能力的强弱。由图4可知,对照品种的失水率和胁迫品种的失水率由小到大依次为通麦2号阿勃通麦l号互助红互麦11号,且胁迫品种的失水率均显著低于对照组,说明通麦2号的保水能力最好,其次是阿勃和通麦1号,互助红和互麦11号的保水能力相对较差。
2.4 PEG胁迫对春小麦根细胞质膜透性的变化
植物受到环境胁迫细胞质膜会受到不同程度损伤,表现为质膜透性增大,细胞内部分电解质外渗。一般以植物组织外渗液电导率来表征质膜透性的变化,反映胁迫条件下植物质膜受损伤的程度嗍。5个春小麦品种经PEG处理后,其根细胞的质膜透性均显著高于对照组 (P<0.05),其中通麦2号的电导率最低,互麦1l号的电导率最高(图5略),说明PEG胁迫对通麦2号的植物质膜伤害较小.即通麦2号相对较抗10%PEG胁迫,反之亦然。
3 结论与讨论
干旱导致植物组织和细胞的水势降低,进而影响其各种生理过程。小麦抗旱性鉴定的“胚芽鞘长度法”已经得到认可嘲.杨子光等研究指出,种子萌芽期抗旱性鉴定方法具有较强的可操作性和重复性,相对发芽率、胚芽鞘长可作为鉴定小麦萌发期抗旱性的可靠指标嘲。在干旱胁迫下,植物叶片相对含水量明显降低,而外渗率明显升高。这是因为胁迫使得细胞膜系统受到伤害,膜选择透性功能下降,细胞外渗液增加,表现为外渗电导率增大.
所以植物失水率和相对外渗电导率也可作为测定植物抗旱的指标。本试验选择10%PEG一6000作为种子萌发期抗旱性处理浓度,鉴定了互助红、互麦l1号、通麦1号、通麦2号、阿勃萌芽期对干旱胁迫的抵抗能力。在PEG一6000胁迫下,相对种子发芽率、种子胚芽鞘长度、失水率及相对外渗电导率的结果基本一致,显示通麦2号的萌芽期抗旱性最强,具有较强的渗透调节能力,其他几个品种的抗旱性不如通麦2号,但也有一定的抗御能力。