抗寒复合剂对白菜型冬油菜生长发育及产量性状的影响

郭仁迪，刘海卿，武军艳，孙万仓，刘自刚，曾秀存，方 园，陈 奇，王治江，袁金海

(甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室，甘肃省油菜工程技术研究中心，甘肃省干旱生境作物学重点实验室，甘肃农业大学农学院， 甘肃 兰州 730070)

抗寒复合剂对白菜型冬油菜生长发育及产量性状的影响

郭仁迪，刘海卿，武军艳，孙万仓，刘自刚，曾秀存，方 园，陈 奇，王治江，袁金海

(甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室，甘肃省油菜工程技术研究中心，甘肃省干旱生境作物学重点实验室，甘肃农业大学农学院， 甘肃 兰州 730070)

以超强抗寒性冬油菜品种陇油6号、陇油7号和弱抗寒性品种天油2号、天油4号为材料，研究了低温(-5℃)胁迫下几种抗寒复合剂对白菜型冬油菜叶片相对电导率、丙二醛含量及越冬率、农艺性状、生育期、经济系数、产量变化的影响。试验设6种处理：T1，蒸馏水(CK)；T2，20 mg·L-1ABA; T3，20 mg·L-1ABA+300 mg·L-1PEG-6000; T4，20 mg·L-1ABA+50 mg·L-1PP333; T5，20 mg·L-1ABA+300 mg·L-1PEG-6000+50 mg·L-1PP333; T6，20 mg·L-1ABA+300 mg·L-1PEG-6000+50 mg·L-1PP333+10 g·L-1尿素。结果表明，喷施抗寒复合剂能显著提高白菜型冬油菜的越冬率，其中T5处理越冬率达到91.97%，较CK增加18.87%；抗寒复合剂处理，参试材料叶片相对电导率和丙二醛含量在各个处理下较CK平均降低25.43%和25.36%，并且使根颈直径、全株有效结角数、单株产量、经济系数、产量显著增加，生育期延长。通过隶属函数法和主成分打分，不同抗寒复合剂的抗寒效果为T5>T6>T4>T3>T2>CK。

白菜型冬油菜；抗寒复合剂；生长发育；抗寒性

超强抗寒冬油菜品种的选育和推广应用，使我国北方冬油菜生产迅速发展，并成为北方地区重要油料作物和生态作物[1]。北方地区冬季干旱、严寒，生态条件严酷，如何提高冬油菜的越冬率、保证安全越冬为北方冬油菜研究的主要问题之一，为油菜研究者关注。孙万仓等[2]研究表明，适宜的播期、合理的密度等均能提高冬油菜的越冬率；励立庆等[3]研究证明，在低温逆境条件下抗寒种衣剂能够保证田间较高的出苗率和越冬率；油菜[4]、玉米[5]、水稻[6]、冬小麦[7]、鹰嘴豆[8]、苔藓[9]等多种作物和植物上研究表明，外源ABA处理能提高植物对低温适应性的能力。张智等[10]研究证明，在低温胁迫下，用150 mg·L-1的PP333叶面喷施，可提高甘蓝型油菜叶片可溶性糖含量，降低叶片的相对电导率，从而维持叶片质膜的稳定性，增强油菜的抗寒性。戴玉池[11]用聚乙二醇、磷酸缓冲液、油菜素内脂、CaCl2等4种抗寒剂喷施湘早籼25号可提高幼苗抗寒性。刘晓静等[12]研究表明秋季施用尿素能促进早熟禾地上部分的生长。本试验在大田条件下，研究抗寒复合剂对白菜型冬油菜的越冬率、产量、经济系数、产量性状、生育期及相关生理生化指标的影响，为提高冬油菜的抗寒性提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以超强抗寒冬油菜品种陇油6号、陇油7号(种子由甘肃农业大学农学院提供)和弱抗寒性品种天油2号、天油4号(种子由甘肃省天水市农科所提供)为材料，均为白菜型冬油菜。

1.2 试验设计

试验设T1、T2、T3、T4、T5、T6六个处理。配置5种不同组分的抗寒剂，药品用蒸馏水溶解，包括：

T1: 蒸馏水(CK)；

T2: 20 mg·L-1ABA；

T3: 20 mg·L-1ABA+300 mg·L-1PEG-6000；

T4: 20 mg·L-1ABA+50 mg·L-1PP333；

T5: 20 mg·L-1ABA+300 mg·L-1PEG-6000+50 mg·L-1PP333；

T6: 20 mg·L-1ABA+300 mg·L-1PEG-6000+50 mg·L-1PP333+10 g·L-1尿素。

试剂PEG-6000、ABA、PP333、尿素分别由天津市光复精细化工研究所、Biosharp、天津福德士科技有限公司、成都市科龙化工试剂厂提供。

试验采用大田试验。试验材料于2014年8月22日播种于甘肃省油菜工程技术研究中心兰州新区上川试验基地。纬度36°03′、经度103°40′、海拔2 150 m、最大冻土深度113 cm、最冷月平均气温-8.1℃、最冷月平均最低气温-14.6℃、极端最低气温-28.1℃、年均温度6.5℃、无霜期天数152 d、降雨量275 mm，土壤偏碱性。小区面积6 m2，长3 m，宽2 m，设3个重复。采用开沟条播的播种方式播种，行距20 cm，株距7～8 cm。待幼苗长至5～6片真叶时(当年10月19日)，用喷壶喷施油菜叶片，喷施时间为上午9∶30—10∶30，喷施剂量约为5～6 mL·株-1，当日气温为3℃～15℃，20、15、10、5 cm深度的地温分别为7℃、9℃、11℃、12℃。喷施后于11月4日分别取冬油菜心叶外2～3片真叶，放置冰盒中带回实验室进行生理指标的测定，取样当日气温-5℃～6℃，20、15、10、5 cm深度的地温分别为5℃、3℃、2℃、1℃。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 相对电导率的测定 电导率采用DDS-302+纯水电导率仪进行测定。用自来水将叶片冲洗干净，再用超重水冲洗3次，用吸水纸吸干表面水分，用刀片将叶片剪成适宜长度的长条，快速称取鲜样3份，每份0.2 g，分别置于10 mL去离子水的试管中，封口，室温下浸泡10 h，用电导仪测定电导值(R1)，然后沸水浴30 min，冷却至室温后摇匀，再次测定电导值(R2)。相对电导率=R1/R2。

1.3.2 丙二醛含量的测定 丙二醛采用2-硫代巴比妥酸法进行测定。称取剪碎的叶片0.5 g，加入1 mL 10%的TCA和少量石英砂，研磨至匀浆，再加4 mL TCA进一步研磨，匀浆在4 000 r·min-1离心10 min，上清液为提取液。吸取离心的上清液2 mL(对照加2 mL蒸馏水)，加入2 mL 0.6%的TBA溶液，混合物于沸水浴上反应15 min，迅速冷却后再离心，取上清液测定532、600、450 nm下的消光值。MDA含量(μmol·g-1)=6.45×(D532-D600)-0.56×D450×提取液体积(mL)/植物组织鲜重(g)。

1.3.3 越冬率的统计 分别于冬前(2014年11月4日)和冬后(2015年5月1日)统计各小区植株存活苗数，计算越冬率，越冬率=(冬后苗数/冬前苗数)×100%。

1.3.4 农艺性状的测定 采用室内考种方法：成熟期在每个小区中随机取10株，测定结果部位、总分枝数、全株有效角果数、角果长度、角粒数、千粒重、单株产量，收获后计算小区产量等。

1.3.5 经济系数的计算 经济系数=籽粒产量/单株干重

1.4 隶属函数分析

运用隶属函数法来综合评价抗寒复合剂的效果，各处理的隶属值越大，则抗寒效果越优。采用模糊数学的隶属函数法，具体计算公式如下:

(1) 与抗寒性呈正相关的指标：

Uijk=(Xijk-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)

(1)

(2) 与抗寒性呈负相关的指标：

Uijk=1-[(Xijk-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)]

(2)

(3) 隶属值：

1.5 数据处理

试验数据采用Excel 2003进行统计和作图，用SPSS19.0进行方差分析、主成分打分和差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 抗寒复合剂处理对白菜型冬油菜叶片电导率的影响

质膜的电导性是其在膜两侧主动运输离子的能力，但质膜受到冻害损伤时膜的选择透过性丧失，离子可自由通过，因此，相对电导率越大，说明膜结构的损伤程度越大，其抗寒性越弱[13]。相对电导率降低，则质膜透性降低，细胞膜受损伤的程度降低，对保护细胞膜结构的完整性具有较好的作用。试验结果表明，不同的抗寒复合剂处理，均较CK相对电导率降低(图1)，T3、T4、T5、T6处理效果明显，较CK差异极显著，其中T5处理较CK效果最明显，相对电导率最低。各品种的处理效果一致，T5处理后，陇油6号、陇油7号、天油2号、天油4号相对电导率分别较CK降低43.7%、45.1%、30.8%、35.9%。

图1 抗寒复合剂处理对冬油菜叶片电导率的影响

Fig.1 The effect of cold-resistant compounds on relative electrical conductivity in leaves of winter rapeseed

注：大小写英文字母表示1%和5%水平差异显著性，下同。
Note: different capital letters and lower case letters indicate difference at 0.01and 0.05 level, the same below.

2.2 抗寒复合剂处理对白菜型冬油菜叶片丙二醛含量的影响

3)造成此次华东沿海大范围平流雾的主要原因在于源源不断的水汽输送、低层逆温层维持、动力条件等。在大雾维持期间(16日16时—17日02时),华东沿海及内陆大部分地区为弱的水汽辐合区,水汽源源不断的持续输送,是此次平流雾得以发展和持续的重要条件之一。边界层内逆温层维持,阻止水汽向上输送,仅在近地面层内辐合上升,再加上地面降温作用,水汽凝结成雾滴,使能见度不断降低。动力条件对大雾形成与维持也具有重要作用,100～400 m高度大规模的辐散下沉运动有利于大气增温,配合地面至100 m辐合上升运动,在边界层内形成逆温层。并且辐合上升运动把水汽向上抬升,在逆温层的阻挡下,水汽不断积累达到饱和形成大雾。

当植物叶片受到冻害时，膜结构受到破坏，细胞内积累大量的膜脂过氧化产物，如丙二醛(MDA)等物质积累。研究表明，不同的抗寒复合剂处理，MDA的含量均较CK降低(图2)，差异达到显著水平。处理效果T5>T4>T6>T3>T2>CK，其中T5处理效果最明显。各品种的处理效果一致，T5处理后，陇油6号、陇油7号、天油2号、天油4号MDA含量分别较其CK降低37.1%、32.8%、33.6%、29.9%。而低温胁迫下，MDA积累增加，但抗寒复合剂减弱了MDA的增加趋势。

2.3 抗寒复合剂处理对白菜型冬油菜越冬率的影响

试验结果表明，喷施抗寒复合剂能够显著增加白菜型冬油菜的越冬率，喷施抗寒复合剂后，越冬率较CK增加，差异达显著水平。处理效果T5>T6>T3>T4>T2>CK，其中T5处理效果最明显，越冬率最高，较CK差异显著。各品种的处理效果一致，T5处理后，陇油6号、陇油7号、天油2号、天油4号越冬率分别较其CK增加21.65、19.44、18.52、15.86个百分点(图3)。

图2 抗寒复合剂处理对冬油菜叶片丙二醛含量的影响

图3 抗寒复合剂对冬油菜越冬率的影响

Fig.3 The effect of cold-resistant compounds on overwintering rates

2.4 抗寒复合剂处理对白菜型冬油菜根颈直径的影响

试验结果表明，抗寒复合剂处理能够促进根系发育，显著增加白菜型冬油菜根颈直径(图4)，以陇油6号为例，T2、T3、T4、T5、T6处理，分别较CK根颈直径增加48.05%、30.79%、38.98.0%、114.03%、90.22%，较CK差异显著，其中以T5效果最明显，其它品种的变化类似于陇油6号。

图4 抗寒复合剂处理对白菜型冬油菜根颈直径的影响

Fig.4 The effect of cold-resistant compounds on root collar diameter

2.5 抗寒复合剂处理对白菜型冬油菜产量构成因素的影响

2.6 抗寒复合剂对白菜型冬油菜经济系数的影响

试验结果表明，抗寒复合剂处理对白菜型冬油菜经济系数有明显的影响(图5)。无论是抗寒性强的品种还是抗寒性弱的品种，喷施抗寒复合剂后，经济系数较CK增加，差异显著。以天油2号为例，T2、T3、T4、T5、T6处理经济系数分别为0.352、0.369、0.343、0.392、0.401，分别较CK增加14.29%、19.81%、11.36%、27.27%、30.19%。其它品种的处理效果与天油2号具有相同趋势。

2.7 抗寒复合剂对白菜型冬油菜产量的影响

研究结果表明，抗寒复合剂对冬油菜产量具有良好作用(表2)，喷施抗寒复合剂后，各品种的产量都较CK增加，差异显著。各处理效果为：T5>T6>T3>T4>T2>CK，其中T5处理效果最明显，陇油6号、陇油7号、天油2号、天油4号的平均产量为3 456.27 kg·hm-2，较CK增加99.83%。

2.8 抗寒复合剂对白菜型冬油菜生育期的影响

不同抗寒复合剂处理对冬油菜的生育期影响不同(表3)。与对照相比，T2处理的陇油6号生育期延迟1 d；T3、T4处理的陇油6号生育期延迟2 d；T5、T6处理的陇油6号生育期延迟4 d。其它品种的变化类似于陇油6号。

表1 抗寒复合剂处理对冬油菜经济性状的影响

注：同一列数据后不同小写字母代表差异显著(P<0.05)，下同。

Note: different capital letters in the chart shows significant difference(P<0.05), the same below.

2.9 主成分打分与隶属函数法分析

通过对不同抗寒复合剂处理下的越冬率、产量、经济系数、根颈直径进行主成分打分，结果见表4。不同抗寒复合剂效果按综合得分高低依次为T5>T6>T3>T4>T2>CK，T5越冬率为91.97%，产量为3 456.27 kg·hm-2，经济系数为0.299，根颈直径为27.02 mm，综合得分最高，为1.97，为抗寒效果最佳的抗寒复合剂，其次为T6、T3、T4，得分分别为1.62、-0.06、-0.11。

图5 抗寒复合剂对冬油菜经济系数的影响

Fig.5 The effect of cold resistant compounds on economic coefficient of winter rapeseed

表2 抗寒复合剂处理对冬油菜产量的影响

表3 抗寒复合剂对冬油菜生育期的影响/d

利用隶属函数法综合评价不同抗寒复合剂的抗寒效果，结果如表5，不同抗寒复合剂的隶属值综合排序为T5>T6>T4>T3>T2> CK。各品种的效果基本一致。

3 讨论与结论

通过分析抗寒复合剂对白菜型冬油菜生长发育和产量性状指标的影响发现，抗寒剂对提高白菜型冬油菜的抗寒性效果是明显的。喷施抗寒复合剂显著提高越冬率，增加根颈直径，对改善经济性状(全株有效结角数、单株产量)及农艺性状(根颈直径)、增加经济系数、提高产量都有明显的作用。与其他人研究结果一致。马霓等[14]研究发现采用76×10-6mol·L-1ABA喷施甘蓝型油菜能改善冻害后双9号的光合性能，缓解光合速率的降低，进而增加单株有效结角数、每角粒数和千粒重，提高产量；徐芹等[15]试验表明，适量喷施多效唑，可使茎粗增加，提高产量；刘海卿等[16]认为喷施适量ABA可使油菜显著增产。这些都与本研究结果相一致。

抗寒复合剂在作物抵抗低温冻害中起着重要的调节作用。近年来的研究认为，外源ABA能诱导COR6.6、PHH28等抗寒基因的表达增加[17];外源ABA、PP333处理植物后，内源ABA含量增加[18];冻害后喷施抗寒剂还可以调节植物的生理功能。在低温胁迫条件下，外源ABA诱导处理小麦幼苗可产生特异性抗寒蛋白[19]；聚乙二醇处理水稻幼苗具有良好的抗寒能力，在低温胁迫条件下，聚乙二醇能维持原生质膜半透性的稳定而不遭破坏,减轻对原生质膜的寒害胁迫,从而提高早稻幼苗的抗寒能力[11];苗期喷施多效唑能缓解低温胁迫对油菜的抑制影响，促进低温胁迫下油菜幼苗的生长，减缓低温对其伤害[10];而尿素含有植物生长不可缺少的营养元素，对促进植物地上部分的生长具有明显的作用[12]。本试验中，喷施抗寒复合剂使叶片相对电导率降低，细胞膜通透性降低，保护了细胞膜结构，膜脂过氧化产物丙二醛含量积累减少，减轻低温冻害。

表4 越冬率、产量、经济系数和根颈直径的主成分分析

表5 隶属函数分析

抗寒复合剂处理对白菜型冬油菜的抗寒性具有积极作用。本研究表明，T5处理效果最明显，可显著提高冬油菜的抗寒性，而添加尿素之后，抗寒性反而有所降低，产生这种现象的原因并非尿素抑制了其它几种试剂的诱导作用，而是尿素促进了地上部分叶片的生长，能使叶片相对含水量大大增加，自由水和束缚水的比值增加，抗逆性相对减弱。

综上所述，北方寒旱区冬油菜冬前喷施抗寒复合剂能降低叶片的相对电导率和丙二醛含量，进而缓解低温冻害，同时促进根系的生长(根颈直径增加)，从而提高越冬率，增加全株角果数、单株产量和总产量。

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Effect of cold-resistant compounds on growth and yield of winter rapeseed(BrassicarapaL.)

GUO Ren-di, LIU Hai-qing, WU Jun-yan, SUN Wan-cang, LIU Zi-gang, ZENG Xiu-cun, FANG Yuan, CHEN Qi, WANG Zhi-jiang, YUAN Jin-hai

(KeyLaboratoryofCropGeneticImprovementandGermplasmEnhancement,RapeseedEngineeringResearchCenterofGansuProvince,GansuProvincialKeyLaboratoryofAridLandCropSciences,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou,Gansu730070,China)

A field experiment was conducted on Longyou 6, Longyou 7 and Tianyou 2 and Tianyou 4, (Lonyou 6 and Longyou7 have super strong cold resistance; Tianyou 2 and Tianyou 4 have weak cold resistance) to identify the effects of cold-resistant compounds on the leaf relative electrical conductivity, MDA content, overwintering rates, agronomic traits，growth period，economic coefficient and yield change of winter rapeseed (BrassicrapaL.) at minus five degree. 6 types of treatments were designed: T1, distilled water(CK); T2,20 mg·L-1ABA; T3,20 mg·L-1ABA+300 mg·L-1PEG-6000; T4,20 mg·L-1ABA+50 mg·L-1PP333; T5,20 mg·L-1ABA+300 mg·L-1PEG-6000+50 mg·L-1PP333; T6,20 mg·L-1ABA+300 mg·L-1PEG-6000+50 mg·L-1PP333+10 g·L-1urea. We found that the overwintering rates achieved 91.97% under T5, increased by 18.87%, compared with CK. After spraying cold-resistant compounds, compared with ck, the leaf relative conductivity and MDA content averagely decreased by 25.43% and 25.36% respectively, and root collar diameter, pods per plant, yield per plant, economic coefficient, and yield increased significantly, as well as growth period prolonged. In terms of cold-resistance effects, the treatments sequenced in the way of T5>T6>T4>T3>T2>CK, according to subordinate function analysis and the principal component scores.

BrassicarapaL.; cold-resistant compound; the growth and development; cold resistance

1000-7601(2017)04-0263-07

10.7606/j.issn.1000-7601.2017.04.40

2016-04-15

国家自然科学基金项目(31460356)；农业部产业技术体系建设资金项目(CARS-13)；国家“973”计划(2015CB150206)；国家高科技研究发展计划(863计划)项目(2011AA10A104)；国家农业部科技成果转化项目(2014G10000317)；国家自然基金(31560397)(2015-2017)；甘肃省自然科学基金(145RJZG050)；甘肃省河西走廊特色资源利用重点实验室面上项目(XZ1403)

郭仁迪(1989—)，女，河北深州人，硕士研究生，主要从事作物遗传育种研究。E-mail:1196913510 @qq.com。

孙万仓(1957—)，男,甘肃会宁，教授,博士生导师,主要从事油菜育种及十字花科种质资源研究。 E-mail:1134137111@qq.com。

S634.3

A