水分胁迫对小黑麦光合性能及水分利用率的影响

时 丽 冉

(衡水学院 生命科学学院，河北 衡水 053000)

水分胁迫对小黑麦光合性能及水分利用率的影响

时 丽 冉

(衡水学院 生命科学学院，河北 衡水 053000)

用 20%PEG-6000模拟水分胁迫对 8个不同基因型饲用小黑麦幼苗进行处理，测定幼苗的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间 CO2体积比以及水分利用率.实验结果表明，在水分胁迫下，所有品种小黑麦均表现为净光合速率下降、蒸腾速率降低、气孔导度降低.但胞间 CO2体积比变化趋势不同，劲松 49表现为上升，其它品种下降.水分胁迫下，与对照相比，抗旱能力强的品种表现为水分利用率升高，抗旱能力弱的水分利用率下降.综合以上指标，可以初步认为：8个小黑麦品种中，抗旱能力最强的是中新 830；中饲 828、冀饲 1号、冀饲 2号、中饲 237抗旱能力较强；NTH1888、NTH1048抗旱能力中等；抗旱能力最弱的是劲松49.

水分胁迫；小黑麦；光合性能；水分利用率

小黑麦是由小麦和黑麦属间杂交和杂种染色体加倍重组、人工培育成的一个新物种，既保持了小麦的丰产和优良品质，又结合了黑麦抗病、抗寒、抗逆性强等特点.作为饲料或饲草使用的称为饲用小黑麦，饲用小黑麦具有生物产量高、营养价值好、抗逆性强、适应性广、抗旱节水等特点，可利用冬闲田种植，并能有效缓解冬春枯草季饲草紧张的矛盾，是一种优质高蛋白麦类青饲料作物[1].衡水地区属于干旱缺水地域，充分利用冬闲棉田、果树、林地，加强饲草小黑麦作物生产，对于发展衡水地区畜牧业和优化种植业结构，农民增收具有重要的现实意义[2].目前关于小黑麦抗旱性研究还比较少.前人的研究主要集中在萌发期抗旱性研究，或生长期形态指标的比较，从光合性能的角度对不同品种小黑麦的抗旱能力进行研究还鲜有报道.本实验以8个不同基因型饲用小黑麦为研究材料，通过测定其在水分胁迫下光合性能以及水分利用率的变化，确定其抗旱等级，为小黑麦在干旱地区的推广利用提供指导作用和理论依据.

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试的 8个饲用小黑麦品种为：中新 830、中饲 828、冀饲 1号、冀饲 2号、中饲 237、NTH1048、NTH1888、劲松49，均由河北省农林科学院旱作农业研究所提供，供试的聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)-6000为分析纯.

1.2 试验方法

将小黑麦种子用0.1 % HgCl2消毒10 min，蒸馏水冲洗干净，用滤纸法发芽.将萌发一致的种子栽种在培养盒的纱网上，自来水培养.待真叶展开，改用 1/2 Hoagland溶液培养，幼苗长至三叶期时开始处理，用聚乙二醇6000(PEG-6000)模拟水分胁迫处理，PEG-6000用1/2 Hoagland溶液配置，对照仍用1/2 Hoagland溶液培养.每2 d更换一次培养液.培养条件为(28±2) ～ (20±2) ℃，自然光照.处理10 d后进行光合性能测定.用TPS-1便携式光合测定仪测定第 3叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、胞间 CO2体积比(Ci)和气孔导度(Gs).每个处理 5次重复，取平均值.光照强度为1 000 ～ 1 200 μmol/m2·s.水分利用率(WUE)由Pn/E计算(μmol/mmol).

2 结果与分析

2.1 水分胁迫对不同基因型饲用小黑麦光合性能的影响

水分胁迫对植物的光合作用影响是多方面的.首先，气孔运动对叶片缺水非常敏感，轻度水分亏缺就会引起气孔导度下降，导致进入叶内的CO2减少，从而导致光合速率降低.中度和重度水分亏缺不仅直接引发了光合机构的异常，同时也影响光合电子传递，甚至造成类囊体结构破坏[3].

从表1可以看出，20 % PEG-6000模拟干旱造成的水分亏缺对不同基因型小黑麦的光合性能均造成了影响，表现为净光合速率下降，蒸腾速率降低，气孔导度减小.而胞间 CO2体积比除劲松 49升高外，其余品种均有所下降.可能是因为缺水已经造成劲松49光合机构受到破坏，CO2扩散速率和利用效率降低，导致CO2积累.

从表 2可以看出，相同程度的水分胁迫下，不同基因型小黑麦的净光合速率受到的抑制程度不同，中新830的抑制率只有18.2 %，而劲松49却达到了50.8 %.一般认为，在水分胁迫下具有较高光合速率的品种抗旱能力较强，能利用有限的水分进行生长发育，也决定了最后的产量.

表1 水分胁迫对不同基因型小黑麦光合性能的影响

表2 水分胁迫下不同基因型小黑麦净光合速率抑制率的比较

2.2 水分胁迫下不同基因型饲用小黑麦水分利用率的变化

植物受旱是由于环境中缺水导致吸水不足或失水过度，影响正常生理生化活动，以至组织受害，甚至死亡.因此，减少气孔蒸腾是控制失水和抗旱的关键[4].水分利用效率(WUE)是植物消耗单位重量水分所固定CO2的数量，用净光合速率/蒸腾速率表示植物对水分的利用水平，当植物的供水出现紧张时植物一般趋向于通过调节气孔的开放程度以达到高的水分利用效率，同时维持较高的光合速率，尤其是环境水分供应出现不足时，植物会通过降低气孔导度来减少水分的蒸腾，提高水分的利用效率，这是植物明显的适应特征[5].

表3的数据表明，水分胁迫下，8个品种中有6个品种的水分利用率提高，其中中新830的水分利用率提高了35.83 %，有2个品种的水分利用率下降，下降最多的是劲松49，达到了40.41 %.

表3 水分胁迫下不同基因型小黑麦水分利用率的变化

3 讨论

小黑麦作为抗旱能力较强的物种，在干旱半干旱地区抗旱节水农业系统中具有很好的推广前景，尽管如此，仍需从众多的小黑麦品种中逐步筛选出抗旱能力强、生物产量高的品种.前人的许多实验表明，植物在水分亏缺状态下光合速率会随之降低，降低的幅度取决于水分亏缺程度和植物的抗干旱能力[6-7].

本实验通过测定 8个不同基因型的小黑麦在相同水分胁迫下光合性能及水分利用率的变化，可以初步认为：8个品种中中新830光合速率下降最少，水分利用率最高，是抗旱性很强的品种，中饲828、冀饲1号、冀饲2号、中饲237抗旱能力较强，NTH1048、NTH1888抗旱能力中等，劲松49为干旱敏感品种.从外部形态看，中新830在经过10 d的水分胁迫后，叶片没有萎蔫现象，叶片尖端也很少有干枯现象.而劲松49则表现出叶片萎蔫，并有部分第二叶片干枯死亡.其它品种中 NTH1048、NTH1888也出现叶片发黄和相对较严重的早期叶片干枯现象.

本实验只是从幼苗期对小黑麦进行了干旱筛选，至于生育期尤其是成熟期小黑麦的抗旱能力是否和幼苗期一致还需要进一步研究.

[1] 孙元枢.中国小黑麦遗传育种研究与应用[M].宁波:浙江科学技术出版社,2002:235-237.

[2] 谢楠,李源,赵海明,等.饲用小黑麦品种在黑龙港地区的引进筛选[J].草业科学,2010,27(7):58-62.

[3] 李合生.现代植物生理学[M].2版.北京:高等教育出版社,2006:187.

[4] 赵可夫,王韶唐.作物抗性生理[M].北京:农业出版社,1990:180.

[5] 赵平,曾小平,彭少麟,等.海南红豆夏季叶片气体交换、气孔导度和水分利用效率的日变化[J].热带亚热带植物学报, 2000,8(1):35-42.

[6] 韩建秋.水分胁迫对白三叶光合特性的影响[J].上海应用技术学院学报,2009,9(2):106-120.

[7] 王强,陈存根,钱红格,等.水分胁迫对6种苗木光合生理特性的影响[J].水土保持通报,2009,29(2):144-149.

The Effect of Water Stress on Photosynthetic Characteristics and Water Use Efficiency of Various Triticale

SHI Li-ran
(College of Life Sciences, Hengshui University, Hengshui, Hebei 053000, China)

Six varieties of triticale cultivars were treated under 20 % PEG 6000 simulated water stress, then examined the photosynthetic properties and water use efficiency after 10 days. The results of the experiment shows that the net photosynthetic rate, transpiration rate and stomatal conductance of the seedlings decreased under water stress. The intercellular CO2concentration in JINSONG 49 increased, but decreased in others cultivars. The water use efficiency of the triticale cultivars with strong drought resistance increased and declined in the drought-sensitive cultivars. Based on the results above we concluded that ZHONGXIN 830 was a cultivar with the strongest drought resistance, the drought resistance ability of ZHONGSI 828, JISI NO.1, JISI NO.2, ZHONGSI 237 were stronger, NTH 1048 and NTH 1888 were medium. JINSONG 49 was drought-sensitive cultivar in all cultivars.

water-stress; Triticale; photosynthetic characteristics; water use efficiency

Q945

A

1673-2065(2011)04-0053-03

2011-03-15

衡水市科学技术研究与发展计划项目(2010063-3)

时丽冉(1970-),女,河北深州人,衡水学院生命科学学院副教授,理学硕士.

(责任编校：李建明英文校对：李玉玲)