干旱胁迫下不同油菜新品种萌发期耐旱性的比较

庞红喜，赵兰芝

(西北农林科技大学农学院，旱区作物逆境生物学国家重点实验室,陕西杨凌 712100)



干旱胁迫下不同油菜新品种萌发期耐旱性的比较

庞红喜，赵兰芝

(西北农林科技大学农学院，旱区作物逆境生物学国家重点实验室,陕西杨凌 712100)

[目的]比较干旱胁迫下不同油菜新品种萌发期耐旱性。[方法]以PEG6000为渗透介质模拟干旱条件，对7个不同油菜新品种进行干旱胁迫下种子发芽鉴定，测定其发芽率、发芽指数、活力指数，胚根、胚芽长度,分析不同浓度下油菜种子发芽性状。[结果]干旱胁迫下，参试品种在种子萌发期的芽长、发芽指数均显著降低，而根长和发芽率随PEG6000浓度的提高先上升后降低。相关分析表明，低浓度PEG6000有促进油菜种子萌发的作用，高浓度PEG6000有抑制作用，抑制作用随PEG6000浓度增加明显增强,胁迫下的发芽性状可用发芽指数、总长、总鲜重3个指标来表现。[结论]不同品种萌发期耐旱性表现不同，根据综合分析可知，陕油803、油研817最耐旱，中双11抗旱能力较强，湘杂油188耐旱程度中等，中油杂16、陕油16、浙油51为干旱敏感品种。

油菜；发芽指数；PEG

干旱胁迫是制约作物生长的重要非生物因素，也是所有非生物胁迫中对产量影响最大、最难改良的因素之一。油菜作为我国的主要油料作物，在主产区以发生在播种期的秋旱最为严重，直接影响油菜的生长，特别是冬前生长，并给中后期生长带来一系列不可逆的负效应。近年来，随着全球气候变暖，我国长江流域地区频繁发生秋旱，常由于播种期干旱导致油菜出苗慢且不整齐，基本苗不足，植株生长缓慢，绿叶面积减小，严重影响油菜的产量及品质，油菜减产幅度高达25%～32%[1]。

根系是作物直接感受土壤干旱和吸收水分的重要器官，抗旱性强、适应性广的生态特征与其发达的根系系统有关，根系的长度、活力、面积等会直接影响作物对水分的吸收。该研究以7个地区育成的不同类型油菜新品种为材料，使用不同浓度的PEG6000溶液对其模拟干旱处理，通过测定干旱胁迫下种子萌发期的相关生理形态指标，并对其耐旱性综合分析，旨在初步筛选出适宜干旱半干旱地区种植的优良油菜品种，充分发挥油菜的生态价值，提高经济效益，同时为油菜的育种和栽培提供理论依据。

1　材料与方法

1.1试验材料试验所选用的材料为油研817、浙油51、陕油803、陕油16、湘杂油188、中油杂16、中双11，由西北农林科技大学农学院提供。

表1　参试油菜品种

1.2试验设计采用培养皿滤纸法模拟干旱胁迫处理。选取形状饱满、大小均匀的各品种油菜种子各100粒，并将油菜种子用0.1%的次氯酸钠消毒15 min，之后用蒸馏水将种子冲洗干净。取15 cm培养皿洗净晾干后铺上2层滤纸，每皿均匀放置油菜种子100粒，并编号。在各培养皿中分别加入不同浓度的PEG6000处理液10 mL，其浓度分别为5%、10%、15%、20%，另设对照组，加入10 mL蒸馏水，于25 ℃培养。每天记录发芽种子数并更换处理液，直到不再有种子发芽时测定幼苗的各项指标，如苗高、鲜重等，并统计种子的发芽指数，根据发芽指数的大小划分耐旱等级。以上试验重复3次。

1.3数据分析干旱胁迫下的相对值计算方法如下：

发芽率=发芽种子总数/供试种子总数×100%；

相对发芽率=处理发芽率/对照发芽率；

发芽指数GI=∑(Gt/Dt)

式中，Gt表示在第t天种子的发芽数；Dt代表相应的发芽天数[2]。

2　结果与分析

2.1不同浓度PEG6000处理对油菜相对发芽率的影响测定逆境条件下种子的发芽率是表征植物抗逆能力的重要依据之一[3]，而相对发芽率能更直观地反映种子萌发时受逆境的伤害程度。由表2可知， 随着PEG6000浓度的逐渐加大，相对发芽率呈现先升高后降低的趋势，当PEG6000浓度为5%～10%，对种子萌发有一定的促进作用，其中在5%的PEG6000浓度下中双11的相对发芽率达1.07；当PEG6000浓度为10%时，除陕油16开始出现抑制作用外，其他品种仍表现出不同程度的促进作用；当PEG6000浓度达20%时，种子发芽率相比对照显著下降，其中中双11下降最快。在参试的7个品种中，随着PEG6000浓度的增加，陕油803、浙油51、油研817一直保持较高的相对发芽率，在20%PEG6000处理下分别为0.99、0.98、0.96。

2.2不同浓度PEG6000处理对油菜发芽指数的影响发芽指数可以反映种子出芽的快慢以及发芽的整齐程度。由表3可知，5%左右的低浓度PEG6000处理对参试油菜品种发芽具有不同程度的促进作用，随着PEG6000浓度的增加，发芽指数逐渐下降，其最高值大多出现在PEG6000浓度为0～5%时。当PEG6000浓度为15%时，所有品种发芽指数显著下降，下降最为明显的是浙油51，陕油803发芽指数最高，为25.00。

表3　不同浓度PEG6000处理对油菜发芽指数的影响

2.3不同浓度PEG6000处理对油菜幼苗长度的影响由图1可知，PEG6000处理对油菜苗长具有显著的影响。随着PEG6000处理液浓度的升高，各品种油菜的苗长均呈下降趋势。其中，湘杂油188与中双11下降的幅度较小，基本保持稳定，中油杂16、浙油51、油研817下降的幅度较大，说明干旱胁迫对幼苗长度有较大的影响。

图1　不同浓度PEG6000处理下油菜苗长的变化Fig.1　Changes in sprout length of rapeseed at different PEG6000 concentrations

2.4不同浓度PEG6000处理对油菜胚根长度的影响作物根系是吸收水分的主要器官，吸收能力强的作物具有根系长度、体积、分布密度和有效吸收面积较大的形态特征。由图2可知，随着PEG6000处理液浓度(0～15%)的提高，胚根长度呈现上升的趋势，当浓度高于15%时增速降低，甚至呈下降趋势。中油杂16、陕油16在PEG6000处理液浓度为20%时胚根长度降低。在参试品种中，浙油51的胚根长度在各浓度下均低于其他品种，而油研817的胚根长度在各浓度下均高于其他品种。

图2　不同浓度PEG6000处理下油菜根长的变化Fig.2　Changes in root length of rapeseed at different PEG6000 concentrations

2.5不同浓度PEG6000处理对油菜鲜重和根冠比的影响由表4和图3可知，随着PEG6000处理液浓度的提高，芽鲜重逐渐减小，而PEG6000浓度为0～15%时根冠比呈增大的趋势，当PEG6000浓度为20%时，部分品种的根冠比开始明显降低，如中油杂16和浙油51，而油研817呈现升高趋势。

3　结论与讨论

3.1油菜萌发期PEG6000模拟干旱体系的建立PEG6000在1979年首次作为筛选剂成功筛选出抗旱性较强的烟草细胞系，之后由于PEG6000无毒，分子量大且不易被植物所吸收，已在多种作物的幼苗期、苗期的抗旱性鉴定研究中广泛应用，并且已经在花生、玉米、小麦、甘薯[4]、水稻[5-6]等作物上筛选一些抗旱性强的品种。该试验通过设定0、5%、10%、15%、20%共5个PEG6000浓度,采用湿润滤纸法对7个油菜品种进行萌发期渗透胁迫来建立油菜PEG6000模拟干旱体系。在选择合适的PEG6000浓度时，应满足2个条件：①能使各品种对照与处理间表现差异；②能使各品种全部或大部分指标表现出较丰富的差异，以表现其耐旱程度的不同。该试验中，综合考虑相对发芽率、发芽指数、根长、苗长、根冠比、根鲜重、芽鲜重、总鲜重等指标,认为此方法下鉴定油菜萌发期耐旱性的PEG6000最适浓度为15%。这一结果与前人的研究结果有所不同,可能与采用的湿润滤纸法及选用的品种不同有关。

表4　不同浓度PEG6000处理对油菜鲜重的影响

图3　不同浓度PEG6000处理下油菜根冠比的变化Fig.3　Change in root-shoot ratio of rapeseed at different PEG6000 concentrations

3.2油菜萌发期抗旱指标的筛选

3.2.1萌发期形态指标与抗旱性。根系是植物吸收水分最主要的器官,当外界环境水分发生变化时根系十分容易受到影响,在不同的环境条件下,植物根系表现也不尽相同。在10%、15%浓度的PEG6000处理后,参试油菜的根长均表现为增长,表明一定程度的干旱能够促进植物根的生长和伸长,但随着水分胁迫程度的加剧,根长度的生长开始受到抑制,表现为根长的增长幅度减小或根长下降。根鲜重随水分胁迫的加剧逐渐下降，表明一定程度的水分胁迫使得根部含水量减少。一般认为,抗旱性强的作物根系具有大、深、密的基本特征,在干旱的条件下，根系越是发达,分枝越多,长度越长的品种，抗旱性就越强,反之,抗旱性弱[7-9]。该试验结果表明,经15%以下浓度的PEG6000处理后,幼苗根的长度随PEG6000浓度增大而增长,当PEG6000浓度达到20%时逐渐表现为抑制作用。当PEG6000浓度为15%时，其根长、根鲜重的抗旱程度与总体的抗旱程度之间显著相关。

干旱胁迫下,植物地上部分生长往往也会被影响,包括株高降低，生长速度受到抑制。该试验表明,在15%浓度的PEG6000处理下,油菜萌发期芽长、芽鲜重的相对值与其总体的抗旱级别之间有着显著的相关性。干旱条件下根冠比的增大表明其体内合成的有机物优先分配给了根系。该试验结果表明,在较低浓度范围的PEG6000处理后，参试油菜的根冠比呈现增加趋势,但其根冠比与其总体的抗旱级别之间相关性并不显著。

不同品种萌发期耐旱性表现不同，根据综合分析可知，陕油803、油研817最耐旱，中双11抗旱能力较强，湘杂油188耐旱程度中等，中油杂16、陕油16、浙油51为干旱敏感品种。

3.2.2萌发期抗旱性鉴定指标的筛选。作物抗旱的方式各自不同,其抗旱性是一个受多基因微效调控的复杂的数量性状，由多种性状共同起决定,其机制也不尽相同。该研究中,通过测定油菜发芽指标及苗期形态指标来进行分析，认为发芽指数、总长、总鲜重等3个指标可以作为鉴定油菜萌发期抗旱性的指标。由于作物的抗旱机制在不同生育期可能会发生改变,该研究所筛选的抗旱性鉴定指标还应该结合油菜其他生育期的抗旱性鉴定,从而筛选出抗旱性稳定的油菜新品种。

[1] 戴清明,吕爱钦,何维君,等.洞庭湖区油菜主要气象灾害发生规律与减灾避灾对策[J].作物研究,2006(1):60-65.

[2] 张静. 干旱对油菜萌发出苗与生长的影响及抗旱机制研究[D].武汉：华中农业大学,2015.

[3] 胡承伟,张学昆,邹锡玲,等.PEG模拟干旱胁迫下甘蓝型油菜的根系特性与抗旱性[J].中国油料作物学报,2013(1):48-53.

[4] 王玉萍，刘庆昌，李爱贤，等.甘薯耐旱突变体的离体筛选与鉴定[J].中国农业科学，2003,36(9):1000-1005.

[5] 王贺正，李艳，马均，等.水稻苗期抗旱性指标的筛选[J].作物学报，2007,33(9):1523-1529.

[6] 杨春杰，张学昆，邹崇顺，等.PEG-6000模拟干旱胁迫对不同甘蓝型油菜品种萌发和幼苗生长的影响[J].中国油料作物学报,2007,29(4)：425-430.

[7] 毕辛华，戴心维.种子学[M].北京:中国农业出版社，1993:60-75.

[8] 郭雪松，唐章林. PEG胁迫下42个油菜品种(系)耐旱性的评价[J].西南大学学报,2009,31(10):1-6.

[9] 杜晓燕,张玉霞,谭巍巍,等.PEG 胁迫对芦笋种子萌发的影响[J].内蒙古民族大学学报(自然科学版),2008,23(1):51-54.

Comparison in Drought Resistance of Different Rapeseed Varieties in Germination Period under Drought Stress

PANG Hong-xi, ZHAO Lan-zhi

(State Key Laboratory of Crop Stress Biology for Arid Areas, NWAFU, Yangling, Shaanxi 712100)

[Objective] To compare the drought resistance of different rapeseed varieties in germination period under drought stress. [Methods] Through simulating the drought condition taking PEG6000as permeating medium, germination of rapeseeds were identified under drought stress for 7 new rapeseed varieties. The germination rate, germination index, vitality index, radicle and plumule length were measured, and germination traits at different concentration were analyzed. [Results] Under drought resistance, sprout length and germination index of test varieties significantly declined. Besides, root length and germination rate firstly rose then declined with increase in PEG6000concentration. Related analysis indicated that low PEG6000concentration is helpful for rapeseed germination, while high PEG6000concentration inhibits germination. Also, the inhibition action increases with the increase in PEG6000concentration. Furthermore, the germination rate under drought stress can be characterized by the germination index, total length, and total fresh weight. [Conclusions] Different rapeseed varieties have different drought resistance. According to analysis, Shaanyou 803 and Youyan 817 have the highest drought resistance, Zhongshuang 11 has higher drought resistance, Xiangzayou 188 has general drought resistance, and Zhongyouza 16, Shaanyou 16 and Zheyou 51 are drought sensitive varieties.

Rapeseed; Germination index; PEG

陕西省科学技术研究发展计划项目(2014K01-04-01)。

庞红喜(1964- )，男，陕西岐山人，副教授，从事油菜遗传育种研究。

2016-06-11

S 565.4

A

0517-6611(2016)19-038-04