不同品种春小麦抗旱性研究

2013-10-22杨进文元建芳王曙光孙黛珍史雨刚陈卫国

山西农业科学 2013年7期

杨进文，元建芳，王曙光，孙黛珍，史雨刚，徐敏，陈卫国

（1.山西农业大学农学院，山西太谷030801；2.山西省农业广播电视学校晋城分校，山西晋城048000；3.山西农业大学生命科学学院，山西太谷030801）

由于全球气候的变化，水资源变得日益贫乏，影响了作物的正常生长发育。在我国，特别是山西的大部分地区常常受到干旱的胁迫，这已成为限制作物生产的主要非生物因素之一。虽然通过灌溉可在一定程度上缓解干旱带来的危害，但灌溉会引起土壤盐碱化、土壤板结。因此，选育抗旱品种就成为解决干旱胁迫的主要途径之一。张正斌等[1-2]提出，小麦抗旱育种的目标不仅要求品种具有较好的稳产性，而且要具有较大的增产潜力，达到高产稳产。金善宝等[3]研究认为，作物的抗旱性是一项复杂的生物性状，主要反映在一系列生理和形态变化上以及生长发育的节奏与农业气候因素变化相配合的程度，但最终还是通过产量来体现。小麦品种的抗旱性是一个复杂的性状，是植株在干旱时通过本身的抗旱特性来抵抗干旱胁迫而提高产量[4-5]。不同小麦品种间抗旱性的差异及抗旱方式的多样化，为抗旱亲本的选育增加了难度[6]。

目前，国内外学者对小麦抗旱性的鉴定方法已进行了大量的研究，并提出了许多好的鉴定方法[7-14]。王曙光等[15]利用模糊隶属函数与抗旱系数相结合的方法对小麦品种苗期的抗旱性进行综合评价，并提出了对苗期抗旱性鉴定的一种有效方法。而对于一些快速有效的抗旱指标测定是进行抗旱性鉴定的关键。生物抗旱指标对于鉴定小麦抗旱性具有直观、简单、容易测量的特点，为小麦抗旱种质的鉴定和抗旱育种的选择提供了一定的参考价值。农业抗旱指标（产量指标）是鉴定小麦抗旱性最主要的指标，是小麦区域试验和生产试验中抗旱性鉴定的最佳指标[16]，常见的主要有抗旱系数、干旱敏感指数、抗旱指数以及性状抗旱指数。

本研究从国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）的GCP项目组提供的292份旱地春小麦品系中随机选取28份，采用田间直接鉴定法，比较水旱2种条件下不同品种产量以及产量构成因素的变化，采用抗旱系数、抗旱指数评价品种的抗旱性，以期为春小麦的抗旱育种提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料

28份春小麦品系编号分别为9607，9725，9628，9693，9738，9746，9611，9614，9633，9637，9643，9646，9649，9655，9656，9658，9662，9669，9681，9696，9698，9700，9725，9728，9742，9610，9693，9654。同时以山西省抗旱性较强的品种晋麦33号为对照。

1.2 试验地概况

试验于2011—2012年度在山西农业大学农作站小麦试验田内进行。土壤为沙质土，播前浇足底墒水，施复合肥495 kg/hm2，氮磷钾总量为46%。旱地整个生育期不浇水，降雨量为100 mm。水地分别在越冬前、返青期、拔节期、抽穗期、灌浆中期进行灌溉，每次灌溉量为650 m3/hm2。

1.3 试验方法

试验采用随机区组设计，3次重复，行长2 m，行距0.25 m，株距5 cm，4行区，小区面积2 m2；行向设置成南北行，每20行留0.5 m宽走道，试验区四周设置1 m保护行。于2011年9月25日播种，2012年6月22—27日收获。

1.4 测定项目及方法

成熟后分区收获考种、统计小区实际产量。性状包括籽粒产量、有效小穗数、千粒质量、穗粒数。抗旱系数＝品种旱地指标性状值/品种水地指标性状值；抗旱指数＝（某品种旱地产量/对照品种旱地产量）×（某品种抗旱系数/对照品种抗旱系数）。

小麦抗旱性的评价标准是把对照品种的抗旱指数定为1，其他参试品种和对照品种进行比较，抗旱指数大于1为抗旱性优于对照，抗旱指数小于1为抗旱性低于对照，对抗旱指数进行分级（表1）。

表1 小麦全生育期的抗旱性评价标准

1.5 数据处理

采用DPS v7.05，Excel统计分析软件处理数据。

2 结果与分析

2.1 不同基因型春小麦间抗旱性的差异

由表2可知，春小麦旱地平均产量比水地平均产量减少了436.2 g/小区，减产率达37.1%，说明干旱会造成春小麦大幅减产；旱地产量变异系数大于水地产量的变异系数，表明不同春小麦在干旱条件下产量变化范围较大，容易区分不同基因型间的差异；抗旱系数的变异系数小于抗旱指数的变异系数，说明用抗旱指数能更好地反映品种间抗旱性存在的遗传差异；小穗数（主穗）、穗粒数、千粒质量等性状抗旱系数变异系数较大，说明不同基因型小麦在不同生育阶段抗旱性存在着差异。由此说明，小麦品种抗旱性存在一定的复杂性。

表2 干旱对小麦不同品种遗传性状的影响

2.2 不同基因型小麦间抗旱性评价指标的比较

抗旱系数是指旱地性状值与水地性状值的比值，反映不同小麦品种在水旱2种条件下的差异。抗旱系数越大，表明品种的抗旱性越大，产量就越高。但它仅表明品种对干旱的敏感程度，不能反映品种的产量水平。因为水、旱地种植条件下产量都较低的品种，同样可以有较高的抗旱系数。不同小麦品种性状指标的抗旱系数及抗旱指数比较列于表3。

表3 不同春小麦品种性状指标的抗旱系数、抗旱指数及产量的比较

从表3可看出，9614在水地和旱地的籽粒产量分别位于第26位和第28位，产量明显低于9633（水旱产量分居第5位和第1位），但是9614的抗旱系数（0.69）却比9633的抗旱系数（0.50）高。因此，对于以收获籽粒为主的作物进行抗旱性的筛选时，以抗旱系数作为筛选指标具有一定的局限性。

按照表1中的抗旱指数评价标准，从表3可以看出，抗旱性较强的品种有2个（9693和9738），占鉴定品种的7.14%；抗旱性强的品种1个（9681），占鉴定品种的3.57%；抗旱性中等的品种4个（9643，9658，9725，9742），占鉴定品种的 14.3%；抗旱性较弱的品种 7个（9728，9696，9698，9637，9633，9628，9677），占鉴定品种的25%；抗旱性弱的品种14个，占鉴定品种的50%。说明抗旱性极强的品种较少，多数品种（占鉴定品种的88.53%）抗旱性表现为中等或弱。

2.3 春小麦产量性状和抗旱指标的相关性分析

由表4可知，抗旱指数与旱地产量呈极显著正相关（相关系数为0.93），抗旱指数与抗旱系数呈显著正相关（相关系数为0.85），表明抗旱指数越高，品种的抗旱性越强，而且稳产性好，产量相对较高。

表4 春小麦产量及产量抗旱指标的相关性分析

3 讨论

抗旱育种是节水农业中最经济有效的一个研究领域，同时也被认为是生物节水和增产的关键所在[17]。小麦抗旱种质资源表现多种抗旱类型，有些材料对水分条件敏感，有些材料则不敏感。品种间抗旱性的遗传差异是进行抗旱筛选的理论基础，作物抗旱性最重要的体现在产量上，产量是育种过程和生产中最终追求的目标。所以，其产量指标可作为评价小麦抗旱性最重要的指标[6]。

小麦品种的抗旱性是对小麦抗旱能力大小的综合评价，针对的就是小麦在干旱条件下的丰产性和稳产性。在抗旱评价体系中，抗旱系数和抗旱指数可作为评价抗旱性的重要指标。抗旱系数通过旱地的农艺性状与水地农艺性状的比值反映材料的抗旱性，利用其可以直观分析材料在水旱2种条件下的综合表现，为育种工作中的亲本合理配组提供参考依据[2]。抗旱指数是在对照品种的基础上，同时考虑了相对产量和绝对产量，能够筛选出在水地产量高、在旱地减产少的品种。并通过田间直接鉴定，结合品种产量比较试验，可准确地评价品种抗旱性的综合表现，可操作性较强。

本研究采用田间直接鉴定法，结果直观、可靠。但仍存在不足之处，主要表现在通过大田鉴定可以反映田间的实际情况，但由于受到气候和环境因素的影响，年际间存在较大的差异；仅仅通过1 a的试验结果来说明小麦抗旱性的差异，存在片面性和局限性，因此，鉴定的准确性仍有待于进一步研究。

[1]张正斌.作物抗旱节水的生理遗传育种基础[M].北京：科学出版社，2003.

[2]景蕊莲，昌小平.小麦抗旱种质资源的遗传多样性[J].西北植物学报，2003，23（3）：410-416.

[3]金善宝.中国小麦学[M].北京：中国农业出版社，1996：754-758.[4]景蕊莲.作物抗旱研究的现状与思考 [J].干旱地区农业研究，1999，17（2）：79-85.

[5]黎裕.作物抗旱鉴定方法与指标[J].干旱地区农业研究，1993，11（1）：91-99.

[6]张灿军.中国小麦育种与产业化进展[M].北京：中国农业出版社，2002：119-136.

[7]路贵和.作物抗旱性鉴定方法与指标研究进展 [J].山西农业科学，1999，27（4）：39-43.

[8]周桂莲，杨慧霞.小麦抗旱性鉴定的生理生化指标及其分析评价[J].干旱地区农业研究，1996，14（2）：65-69.

[9]侯建华，吕凤山.玉米苗期抗旱性鉴定研究 [J].华北农学报，1995，10（3）：89-93.

[10]关义新，戴俊英，陈军，等.土壤干旱下玉米叶片游离脯氨酸的积累及其与抗旱性的关系[J].玉米科学，1996，4（1）：43-45.

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[12]黎裕，王天宇，刘成，等.玉米抗旱品种的筛选指标研究[J].植物遗传资源学报，2004，5（3）：210-215.