模拟土壤环境下测量小麦胚芽鞘长度的方法

曹 勇，姬虎太，宁东贤，马 岗，杨秀丽

（山西省农业科学院小麦研究所，山西临汾041000）

我国国土面积中有1/2以上是干旱地区，水资源短缺一直是制约我国农业发展的重大难题，因此，选择抗旱并能够高效利用土壤中水分的小麦品种，已成为许多小麦育种者首要考虑的因素。山西地处内陆，属大陆性暖温带气候，降雨量少，蒸发量大，是我国北方半干旱农业区的组成部分，属干旱严重的地区之一，小麦也以旱地小麦为主，所以，对小麦的抗旱性进行鉴选具有重要的意义。

在小麦种子萌发的整个过程中，胚芽鞘有比胚芽更为强的出土能力，这就可以保护胚芽出土时不受损伤[1]。同时，相关研究也证实了胚芽鞘的尖端含有植物生长素和叶绿体，这就为幼苗能够快速出土并进行光合作用提供了有利的条件，因此，在小麦生长初期，胚芽鞘有着重要的作用[2-3]。Rebetzke等[4]通过实践证明，将胚芽鞘长度作为小麦苗期抗旱性鉴选指标的方法是可行的；关周博等[5]用不同浓度的PEG6000渗透溶液，对6个不同抗旱性小麦品种进行处理，通过比较其胚芽鞘、千粒质量、穗粒数、苗高、产量和抗旱指数间的相关性得出，与抗旱指数相关性最高的是胚芽鞘，说明胚芽鞘长度作为小麦苗期进行抗旱性鉴选指标的方法是可行的。尽管国内外的很多学者都对胚芽鞘的长度与抗旱性的关系进行了有益探索[6-7]，但是模拟土壤环境并测量小麦胚芽鞘长度方法的研究报道较少。鉴于此，本研究着重介绍了模拟土壤环境下测量小麦胚芽鞘长度方法的具体操作及其对小麦抗旱性鉴选指标的可行性。

1 材料和方法

1.1 材料和设备

供试小麦品种为临旱536、晋麦79号、晋麦47号、晋麦 92号（临 Y8159）（4个旱地品种）和临航2018、济麦22（2个水地品种）共6个品种。每个品种挑选干净、无杂质、大小均匀一致的籽粒20粒，用于测量其胚芽鞘的长度（胚芽鞘伸长期间一直是利用种子中的营养，选取大小均匀一致的小麦种子可以减少由于种子自身营养物质的不等造成的误差）。

试验所用器材由山西省农业科学院小麦研究所化验室提供。供试器材为RXZ-260C智能人工气候箱、Milli-QIntegral 10 System、恒温冰箱、D-1型高压蒸汽灭菌锅、直径9 cm的培养皿、滤纸、锡箔箱等。

试验所用的水均为纯水，所用培养皿在灭菌锅中消毒并用75%的乙醇擦拭内外表面，滤纸使用前先高温（120℃）烘烤灭菌。

1.2 方法

1.2.1 试验前的准备 新收获的小麦种子存在休眠现象，处于休眠状态的种子必须度过休眠期才能发芽。这时应解除休眠才能进行该试验。对于刚收获的小麦种子，必须先晒种，然后将干种子置于4℃条件下冷处理3～4 d。试验前将选好的小麦籽粒用75%乙醇冲洗其表面进行消毒，然后再用纯水冲净表面残留的乙醇。

1.2.2 试验方法 向铺有2层滤纸的培养皿中加入纯水20 mL充分浸润，注意排净滤纸底部气泡，以免影响种子吸水，用事先消过毒的镊子将各品种小麦籽粒均匀放入培养皿中，然后再加入纯水10 mL，盖上培养皿盖，贴上籽粒品种标签，放入智能人工气候箱中润麦24 h（温度20℃，湿度 25%）。

24 h后，将小麦籽粒取出，用喷壶将事先裁剪好的滤纸（长60 cm，宽60 cm）充分湿润，然后挑选润麦后露白的各品种小麦籽粒10粒，用镊子均匀地放在滤纸对折后的中央直线上，注意同一品种的籽粒尽量放在一张滤纸上，便于以后测量和统计，所有小麦籽粒腹沟紧贴滤纸，胚乳朝同一个方向放置，小麦籽粒之间的距离控制在3 cm。小麦籽粒放好后，在滤纸上贴上品种名称标签，然后把滤纸卷成圆筒状，注意在卷滤纸时要保证小麦籽粒紧贴滤纸，滤纸尽量不要产生皱褶，以免小麦胚芽鞘长弯，测量时产生人为误差。

所有待测小麦籽粒都卷好后，为保证所测胚芽鞘都向上生长，将其胚乳向下，滤纸圆筒竖向放置于事先准备好的锡箔箱内并保证箱内无漏光，然后把锡箔箱放入智能人工气候箱中7 d（温度20℃，湿度25%）。

1.3 胚芽鞘长度的测量

将包裹小麦籽粒的滤纸展开平铺后对胚芽鞘进行测量。需要注意的是小麦种子根系较为发达，往往在包裹的滤纸内相互缠绕，不易将滤纸展开，这时可将包裹小麦根系部分的滤纸剪掉后再展开。

正常可以进行胚芽鞘长度测量的小麦幼苗特征是：幼苗匀称健壮，有一个发育好、直立的胚芽鞘，芽鞘中包着子叶或子叶延伸到芽鞘顶端，刚从芽鞘中伸出。

2 结果与分析

由表1可知，6个品种的胚芽鞘平均长度由大到小为临旱536>晋麦92号（临Y8159）>晋麦79号>晋麦47号>临航2018>济麦22。田间抗旱性较好的旱地品种临旱536和晋麦92号（临Y8159）的胚芽鞘长度明显高于其他品种，水地品种临航2018和济麦22的胚芽鞘长度与其余4个旱地品种相比，胚芽鞘较短。田间试验也表明，临旱536和晋麦92号（临Y8159）的产量和抗旱指数较高，说明通过本试验方法利用胚芽鞘长度作为小麦材料抗旱鉴选的指标是可行的。

表1 不同品种的小麦籽粒胚芽鞘长度比较 cm

3 结论与讨论

本试验持续时间一般为8 d，为了使试验数据更加可靠，可进行3次重复比较，每次试验可选大量品种进行比较，从而选出长胚芽鞘的品种，同时可在田间将试验品种进行播种，将试验所得数据与田间长势和产量进行比较，为选出抗旱节水的小麦新品种提供相关数据。

本试验主要是模拟小麦籽粒在土壤中的生长环境，为了能够快速、大量地筛选出具有长胚芽鞘小麦而提出的方法，由于人为创造的环境和土壤环境存在差别，所以有条件的可选一定规格的容器，用沙床或土壤代替滤纸，但同时试验方法的操作上也会比较复杂。

干旱是我国北方地区农业生产面临的一个严重问题。培育抗旱能力强的小麦新品种是农业科学家需要解决的重要课题。以20世纪90年代我国选育的抗旱节水小麦品种——晋麦47号为代表，近年来以抗旱、节水为主要特点的品种选育已不是一个新课题。一些新技术例如转基因技术，通过导入来自大豆、棉花或小麦等作物的抗旱关键基因，创制出一批抗旱转基因小麦新品系。多年以来，各地育种家和农业科学研究者相继选育出了不少抗旱、节水的小麦新品种。但是在抗旱节水小麦品种的选育过程中，如果用产量作为评价育种材料抗旱性的指标，育种家必须花大量的时间，同时工作量也相对较大。小麦胚芽鞘长度的遗传力较强，所以，通过模拟土壤环境测量小麦胚芽鞘长度，是一种快速鉴选小麦抗旱指标比较理想的方法。

［1］张玉梅，林琪，姜雯，等.渗透胁迫条件下不同抗旱性小麦品种萌发期生理生化指标的变化 [J].麦类作物学报，2006，26（ 6） ：125-130.

［2］钱雪娅，景蕊莲，王辉，等.不同处理条件下小麦胚芽鞘长的遗传分析[J].西北植物学报，2008，28（ 12）：2436-2441.

［3］任文斌，谢三刚，宋昱，等.山西省南部四种不同类型小麦的品质分析[J].湖北农业科学，2010，49（ 9）：2079-2081.

［4］ Rebetzke GJ.Genetic analysis of coleoptile length and diameter in wheat[J].Australian Journal of Agricultural Research，2004，55：733-743.

［5］关周博，王士强，陈亮，等.模拟干旱胁迫下冬小麦胚芽鞘长度变化及与抗旱性的关系研究 [J].干旱地区农业研究，2009，27（ 4） ：125-129.

［6］李卓坤，袁倩倩，师翠兰，等.小麦胚芽鞘长、幼苗根长的QTL定位[J].分子植物育种，2010，8（ 3）：460-468.

［7］ Rebetzke GJ.Genotypic increases in coleoptile length improves stand establishment，vigour and grain yield of deep-sown wheat[J].Field Crops Research，2007，100：10-23.