不同藜麦品种萌发期抗旱性研究

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(1.衡水学院生命科学系，　河北 衡水 053000；　2.惠林张家口农业开发有限公司，　河北 张家口 075000；3.张家口市农业科学院，　河北 张家口 075000)

藜麦(ChenopodiumquinoaWilld)又被称为印第安麦、金谷子等，为一年生藜科草本双子叶作物。因其拥有繁多、全面的营养成分，是印加人的重要粮食作物，被称为“谷物之母”和“安第斯山的真金”[1-2]。藜麦喜热带、亚热带干湿气候，营养生长阶段可耐轻度霜冻(-1～0 ℃)，种子结实后可耐-6 ℃低温。其抗旱、抗盐碱、抗冻以及抗病性等抗逆能力都很强，在自然肥力低的情况下仍能生长良好[3]。

干旱是制约农作物生长发育的主要原因之一，是困扰我国农业生产的主要问题，并且由干旱引起的农作物减产大于其他原因的总和[4]，干旱常导致萌芽期受到水分胁迫，不仅影响植株成长，还可能致死，造成作物产量下降甚至颗粒无收。萌发期是作物适应干旱胁迫最为关键的时期，决定着作物立苗和立苗后的生长发育。因此， 本研究对种植范围较广的5个藜麦品种进行抗旱指标及抗旱性鉴定，为培育抗旱能力强的藜麦品种提供一定的依据。

1　材料与方法

1.1　供试材料

供试材料为张家口市农科院提供的5个品种藜麦种子，分别为-6、-7、-8、-10、-11。

1.2　材料处理

选择颗粒饱满、大小均匀的藜麦种子，经0.1% HgCl2消毒15 min后用蒸馏水冲洗干净。每个培养皿中平铺2层滤纸作发芽床，均匀散布200粒种子。

在培养皿中分别加入浓度为0、5%、10%、15%、20%的PEG-6000溶液10 mL，置于25 ℃培养箱中模拟干旱条件培养藜麦种子，3次重复。每天观察并记录发芽数(以胚芽长不短于2 mm作为发芽标准)直至第8天(不再有种子萌发)为止。第3天调查发芽势，第7天调查其发芽率，第8天从每皿选择长势较好的30株，分别测量胚芽、胚根长，称量鲜重。

1.3　指标测定

发芽势(%)=第3天发芽种子数/供试种子总数×100%；

发芽率(%)=第7天发芽种子数/供试种子总数×100%；

发芽指数(GI)=∑(Gt/Dt)(式中：Gt为第t天的发芽数；Dt为萌发天数)；

相对发芽率(%)=处理发芽率/对照发芽率×100%；

相对发芽势(%)=处理发芽势/对照发芽势×100%；

活力指数(VI)=S×GI(式中：S为幼苗鲜重(g))。

藜麦种子生长情况测定包括对种子胚根长度、胚芽长度以及种子鲜重(此鲜重为种子的胚根和胚芽以及幼叶部分，不包括藜麦种子生根发芽后会脱落的种皮部分)的测定。

表4不同藜麦品种在不同浓度聚乙二醇处理下胚根长度

材料ck5%10%15%20%-65.31±1.65a5.62±2.32a5.09±1.93a5.90±3.48a2.23±0.94b-75.33±2.77ab5.34±2.28ab6.62±3.16a6.54±2.81a4.87±2.11b-85.56±2.05a5.11±2.12ab4.36±2.46b5.76±1.61a3.03±1.12c-104.86±1.94b5.79±2.51ab6.42±3.06a3.50±1.91c1.25±0.56d-114.89±1.30b7.35±1.64a5.20±2.01b7.30±1.91a2.49±0.69c

表1不同浓度聚乙二醇处理下藜麦种子的发芽率和发芽势

表2不同浓度聚乙二醇处理下藜麦种子的相对发芽率和相对发芽势

1.4　数据处理

用Microsoft Excel 2003软件和SPSS 16.0软件进行数据处理，并进行差异显著性分析。采用模糊数学中的隶属函数的方法，对藜麦品种各个抗旱指标的隶属值进行累加，求平均值，再进行各品种之间的比较，最终确定抗旱性，隶属值越大抗旱性越强。计算公式如下：

抗旱系数X=处理/对照；抗旱指数=抗旱系数×处理/所有品种处理平均值；

带入公式Xu=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)中先分别对所测指标算出具体隶属值，式中：Xmin指所用品种抗旱系数的最小值，Xmax为最大值[5]。

2　结果与分析

2.1　不同浓度聚乙二醇模拟干旱处理下藜麦种子的发芽率和发芽势

发芽率和发芽势可以在一定程度上体现种子的抗旱能力。由表1可以看出，随着聚乙二醇浓度的增高，藜麦种子发芽率以及发芽势呈下降的趋势，对种子萌发有抑制作用但差异不显著。此外，较低浓度(5%)的聚乙二醇处理对藜麦种子的萌发具有一定的促进作用。

种子的相对发芽势一般是反映干旱胁迫条件下种子的萌发能力，相对发芽势数值越大，种子的萌发能力越强，并且发芽也越整齐。由表2可看出，-8的相对发芽率和相对发芽势均在聚乙二醇浓度为10%时最大，-6的相对发芽率和相对发芽势在PEG-6000浓度小于20%时变化都不大，-11的数值变化一直都不大。

2.2　不同浓度聚乙二醇模拟干旱处理下藜麦种子的活力指数

由表3可以看出，藜麦种子的活力指数随着聚乙二醇浓度的升高而减小。-10和-11的活力指数上下波动最小，比较稳定。-6和-8的活力指数在低浓度PEG-6000处理下数值较高，但PEG-6000浓度再升高时数值减小幅度较大。而-7的活力指数基本处于逐渐下降中。

表3不同浓度聚乙二醇处理下藜麦种子的活力指数

材料ck5%10%15%20%-60.050b0.040c0.040c0.060a0.030d-70.055a0.045b0.044b0.041b0.037c-80.045a0.042a0.029c0.035b0.026c-100.051a0.036b0.044b0.040b0.021c-110.044a0.043a0.0311b0.026b0.015c

2.3　不同浓度聚乙二醇模拟干旱处理下藜麦种子的根长、芽长和幼苗鲜重

藜麦种子萌发后胚根的生长受到水分胁迫的制约。由表4可知，当PEG-6000浓度为5%时，-6、-10、-11的胚根与对照相比略长，而-7、-8的胚根跟对照胚根长度相近，表明在PEG-6000浓度较低时促进种子萌发。在PEG-6000浓度的不断提高的同时，不同品种的藜麦种子的胚根长度逐渐变短，当浓度达到20%时，-6、-8、-10、-11的胚根长度与对照相比都短很多，-7胚根长度与对照相比也有一定程度的缩短，说明20%浓度的PEG-6000对藜麦种子胚根的伸长有很大的抑制作用。

干旱胁迫对藜麦胚芽的影响更为明显。由表5可以看出，藜麦种子的胚芽随着处理浓度的增大而逐渐的减短。当浓度为5%～15%时，胚芽长度逐渐减小但程度都不大，而当浓度达到20%时，5个品种的种子胚芽长都显著减小。另外，在浓度为15%时，干旱抑制了藜麦种子胚芽的生长，但却对胚根的生长具有明显的促进作用。这是由于在水分缺乏的情况下，植株可以对个体自身的地上和地下器官之间的关系进行调节，从而将各种营养物质最先提供给胚根进行生长和发育。

表5不同藜麦品种在不同浓度聚乙二醇处理下胚芽长(cm)

材料ck5%10%15%20%-63.48±0.43a3.31±0.66ab2.87±0.74bc2.52±1.75c0.91±0.34d-73.19±0.79a2.92±0.60a2.02±0.58b1.81±0.57b1.18±0.24c-83.57±0.84a3.22±0.71a2.76±0.67ab3.39±0.58a1.30±0.56b-103.43±0.79a2.80±0.51b2.95±0.55b2.10±0.46c1.01±0.32d-113.67±0.48a3.28±0.77b2.72±0.44c2.51±0.58c1.10±0.23d

表6藜麦萌发期抗旱性综合评价

材料隶属值相对发芽率相对发芽势根长芽长株重活力指数总隶属值平均隶属值排序-60.670.670.710.660.380.473.560.591-70.600.630.500.520.310.412.970.505-80.540.510.640.680.580.513.460.582-100.520.420.600.600.560.573.270.554-110.490.500.610.610.600.593.400.573

干旱胁迫对藜麦幼苗的鲜重也有一定影响。由图1可以看出，在PEG-6000浓度逐渐增大时，5个品种的幼苗鲜重总体来看都呈逐渐减小的趋势。其中浓度为20%时，5个品种较对照组的幼苗鲜重都有较大幅度下降；-7品种藜麦在不同的浓度处理下幼苗鲜重变化不大，但与对照组相差较大，说明该品种对干旱胁迫较敏感。

图1　不同浓度聚乙二醇处理下幼苗鲜重

2.4　藜麦种子萌发期抗旱性指标综合评价

利用鉴定指标的相对值来评价作物的抗旱性，可规避在正常条件下不同品种之间种子活力对评价的影响，故而可以比较客观地评价待测品种对干旱胁迫的反应。本研究采用几个相对值指标以及抗旱指数指标综合分析、评价的方法，更加增强了此次研究结果的准确性。相对发芽势、发芽指数等指标的综合分析结果表明，5种藜麦种子萌发期抗旱能力由强到弱依次为：-6、-8、-11、-10、-7。

3　讨　论

聚乙二醇溶液处理植物种子是渗透胁迫试验中普遍且较理想的模拟系统，该方法模拟干旱胁迫处理种子是判断种子萌发期抗旱能力强弱的常用途径。抗旱性强的藜麦品种在模拟干旱胁迫下依然保持着较高的发芽率和发芽势，并且贮藏物质的转运效率受到的影响较小，这种抗旱能力主要是由藜麦的遗传物质决定的。所以，可以通过对藜麦种子抗旱性的判断和改良，选育出萌发期抗旱能力较强的藜麦新品种。

裴帅帅等对不同品种的谷子做了萌发期抗旱性研究与评价，最终发现伴随着干旱胁迫的强度增加，各品种谷子的相对发芽率等相对值和发芽指数以及抗旱指数的走向全部呈现出下降的趋势[6]。吴桂丽等采用PEG-6000模拟干旱胁迫，对5个品种的亚麻种子进行了萌发期抗旱性研究，结果表明，PEG-6000浓度不断提高的同时，5个品种亚麻种子的胚芽长、发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数均呈下降趋势，且PEG-6000的浓度提高到25%时种子不发芽[7]。

本研究结果发现，20%浓度的PEG-6000对藜麦种子萌发期的各项指标有显著影响。抗旱性状是很多因素相互作用而造成的复杂综合性状，它体现了一连串生理生化和形态变化过程，本研究只涉及藜麦萌发期的抗旱性，为更加全面地评定藜麦品种的苗期或全生育期的抗旱性，还应该通过田间和其他试验，对藜麦不同生长期的各项特征进行进一步的验证。