寒地水稻种质资源苗期抗旱性筛选与评价
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作者:牛同旭 郑桂萍 李志彬 朱崴 唐占兵
摘 要：为了筛选寒地水稻苗期抗旱性强的种质资源，在干旱棚内进行水分胁迫，以地上干重、根长、株高和地下干重4个指标的相对值作为寒地水稻苗期抗旱性筛选的鉴定指标，对不同水稻品种（系）苗期的各项指标进行测定。结果表明：DPB112、DPB71、垦稻24号、DPB120等18份供试材料的抗旱性强，其中抗旱性最强的是DPB112。
关键词：水稻;苗期;抗旱性筛选;综合评价
中图分类号 S511 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2020）13-0021-04
Abstract： In order to screen the rice germplasm resources with strong drought resistance at seedling stage， the 20% polyethylene glycol-6000 solution was used to simulate drought，that the relative coleoptile length，relative shoot length， relative shoot dry weight were used as screening for drought resistance identification indexes，and the indexes of different rice varieties （lines） were detemined. The results showed strong drought resistance varieties（lines） DPB112， DPB71， Longjing 4，DPB120，Songjing 16， DPB15 and DPB70 were screened out，among them，DPB112 had the strongest drought resistance.
Key words： Rice; Seeding stage; Drought resistance screening; Comprehensive evaluation
反复干旱存活率是近年来鉴定作物品种苗期抗旱性用得比较多的一个指标。据国内外相關研究报道，采用该方法鉴定作物品种的抗旱性，理论依据充分，简便易行，具有较强的实用价值，许多研究者将该指标作为水稻材料苗期大规模初步筛选最适宜的抗旱指标[1-3]。苗期鉴定具有时间短，容量大，重复性强，易于活体鉴定，环境影响小等优点[4]。近年来，学者们已对各生育时期水稻抗旱性及其鉴定指标进行了研究[5-7]，但苗期的研究还不深入，特别是干旱胁迫下苗期生理生化特性变化以及综合鉴定指标更鲜见报道。于艳敏等[8]研究发现，幼苗存活率明显下降，不同品种下降幅度不同，通过对主成分分析和相关分析，得出株高、叶干重、根长及根干重可以作为水稻苗期抗旱性鉴定的形态指标。邓冠维[9]研究发现，以株高差异相对率为指标，品种间有极显著的差异。各品种幼苗根冠比在干旱胁迫处理前后存在着显著差异，根冠比变化的大小在一定程度上反映了水稻的抗旱能力。不同品种之间的叶面积系数存在显著的差异，在干旱胁迫处理下，品种的MDA含量的相对值与抗旱性呈显著负相关;脯氨酸含量的变化跟抗旱性呈正相关;抗旱性强的品种体内保护性酶类（SOD，POD）的活性增加幅度高于抗旱性相对较弱的品种。肖宇龙等[10]研究发现，卷叶、枯叶和复水恢复能力作为苗期抗旱性指标，能有效地筛选苗期抗旱性品种。
本试验在干旱棚内，对不同水稻品种（系）苗期进行水分胁迫，测定各项抗旱性指标，以期筛选寒地水稻苗期抗寒性强的优质资源。
1 材料与方法
1.1 试验材料 2018年采用从2016年273份芽期抗旱性筛选出的30份材料进行苗期抗旱性筛选，其中抗旱性强的15份（编号1～43）、抗旱性弱的15份（编号247～273）（表1）。
1.2 试验设计 选取籽粒成熟饱满、大小均匀、稻壳完整的种子，20℃浸种7d后不催芽播种于装有苗床土的塑料方盒中。采用完全随机试验设计，每个材料分为干旱和对照2个处理，每个方盒中120粒，出苗后间苗至100株苗，3次重复，共180个处理。干旱处理：当约50%的秧苗达到3叶1心期时停止浇水，待所有材料叶片在清晨叶尖无露珠、中午前后萎蔫，50%材料叶片出现不同程度干枯，少数材料出现整株暂时干枯时，立即浇透水，停止浇水120h后调查存活茎数。第2次干旱处理同第1次干旱处理，待所有材料再度萎蔫，50%材料出现不同程度整株干枯，第2次浇透水，其后5d调查存活茎数。
1.3 测定项目及方法 （1）第1次干旱处理120h后，从方盒内随机取样，考察15株秧苗的株高、叶龄、根长、根数，再测其茎基部的最粗处，即得到秧苗的茎基宽。并将植株分成地上部和地下部2个部分，用蒸馏水洗干净后，于105℃杀青30min，然后保持80℃烘干至恒重后，称干物重量。测算方法按照《水稻田间试验方法与测定技术》[16]进行。（2）用日本产SPAD-502型叶绿素测定仪测定叶绿素含量，每份材料选取代表性10株，测定功能叶叶片中部的SPAD值，测定时避开有损伤的叶片。
2 结果与分析
2.1 苗期各性状相对值比较 如表2所示，相对株高最大的为龙庆稻21号，最小的为龙生04021;相对叶龄最大的为北稻7号，最小的为DPB71;相对根长最大的为北稻7号，最小的为垦稻24号;相对根数最大的为绥稻3号，最小的为垦交16-1178;相对SPAD最大的为DPB71，最小的为DPB68;相对茎基宽最大的为DPB112，最小的为龙生04021;相对地上干重最大的为DPB112，最小的为DPB70;相对地下干重最大的为北稻7号，最小的为垦交16-1178。苗期干旱胁迫对各性状的抑制程度呈地下干重>地上干重>茎基宽>根数>SPAD>根长>株高>叶龄的趋势。各性状的变异系数呈地下干重=根长>根数>地上干重>SPAD=株高>茎基宽>叶龄的趋势，表明苗期干旱胁迫下地下部更易受到影响。 2.2 苗期反复干旱成活率聚类分析 如图1所示，对30份水稻材料用WPGMA法，在欧式距离19.43处分为强、中等、弱3个抗旱等级。其中，抗旱性强的材料有18份，DPB112、DPB71、垦稻24号、松粳9号、DPB120、DPB70、DPB65、DPB15、龙稻17号、龙粳20号、龙粳52号、垦08-17-16、垦255、莲稻1号、DPB82为芽期抗旱性较强的材料，绥稻4号、北稻7号、DPB68为芽期抗旱性弱的材料;抗旱性中的材料有6份，垦交16-1162、垦交16-1178、龙庆稻21号、龙生04021、芦苇稻、绥粳21号的芽期抗旱性较弱;抗旱性弱的材料有6份，DPB69、绥稻3号、齐粳10号、莹稻2号、绥育117463、绥育11846的芽期抗旱性也弱。
2.3 不同抗旱类型苗期反复干旱的成活率 如表3所示，不同抗旱类型苗期反复干旱成活率的差异达到极显著水平，各抗旱类型的变异度呈中>弱>强的趋势，各抗旱类型的标准差呈中>强>弱的趋势，强抗旱类型的反复干旱成活率为80.38%，95%置信区间在77.88～82.89;中抗旱类型的反复干旱成活率为57.97%，95%置信区间在49.59～66.34;弱抗旱类型的反复干旱成活率为38.84%，95%置信区间在33.62～44.05。
2.4 寒地水稻种质资源苗期各指标相对值主成分分析 由表4可知，前4个主成分的特征根累计贡献率为87.32%>85%，因此，前4个特征根作为主因子可以代表总的数据信息。由表5可知，第1主成分主要由地上干重决定的，贡献率为40.18%;第2主成分主要由根长决定的，贡献率为29.11%;第3主成分主要由株高决定的，贡献率为10.97%;第4主成分主要由地下干重决定的，贡献率为7.05%。
3 结论与讨论
3.1 结论 苗期强抗旱的材料有DPB112、DPB71、垦稻24等18份;中抗旱的有垦交16-1162、垦交16-1178、龙庆稻21号等6份;弱抗旱的有DPB69、绥稻3号、齐粳10号等6份。秧苗地上干重、根长、株高和地下干重4个指标的相对值可以作为寒地水稻苗期抗旱性筛选的鉴定指标。
3.2 讨论 前人对水稻苗期抗旱性鉴定已经做了很多研究，如叶鲜重、叶龄、可溶性蛋白、AA、GSH、ASA、脯氨酸、MDA等指标[11-12]，但都是单独的生理生化指标，当样本量大时，很难进行鉴定。在干旱条件下，水稻会做出一些形态上的直观现象，使其能维持正常的代谢。反复干旱成活率与作物抗旱性呈显著相关性，具有可靠性、样品量大鉴定等优点。王育红等[13]研究表明，旱稻抗旱性鉴定指标有根长、根重、根冠比、根茎粗，张灿军等[14]研究表明，旱稻苗期株高可以作为抗旱性筛选指标;王贺正等[15]研究表明，水稻苗期叶龄、叶鲜重、根长、心叶下倒数第1叶叶面积可以作为抗旱性鉴定指标。本试验以苗期反复干旱成活率为标准，通过主成分分析和聚类分析筛选出地上干重、根长、株高和地下干重可以作为寒地水稻苗期抗旱性鉴定指标，表明强抗旱类型反复干旱成活率>中抗旱类型>弱抗旱类型。这可能是因为不同水稻品种抗旱性存在差异，也可能是粳稻和籼稻生长发育和抗旱性机理方面存在区别。
参考文献
[1]丁国华，马殿荣，马巍，等.杂草稻幼苗期耐旱性的初步筛选与评价[J].北方水稻，2010（01）：11-14，53.
[2]李艳，马均，王贺正，等.水稻品种苗期抗旱性鉴定指标筛选及其综合评价[J].西南农业学报，2005（03）：250-255.
[3]胡荣海，昌小平.反复干旱法的生理基础及其应用[J].华北农学报，1996（03）：52-57.
[4]何丹，林承勇，王秀全，等.玉米苗期抗旱性鉴定研究[J].绵阳经济技术高等专科学校，1999，16（3）：20-23.
[5]程建峰，潘晓云，刘宜柏，等.水稻抗旱性鉴定的形态指标[J].生态学报，2005（11）：325-333.
[6]王贺正，马均，李旭毅，等.水稻开花期抗旱性鉴定指标的筛选[J].作物学报，2005（11）：101-105.
[7]杨建昌，王志琴，朱庆森，等.水稻品种的抗旱性及其生理特性的研究[J].中国农业科学，1995（05）：65-72.
[8]于艳敏，武洪涛，张书利，等.水稻品种苗期抗旱性筛选与评价[J].中国农学通报，2015（03）：23-28.
[9]邓冠维.早稻品种苗期抗旱性研究[D].长沙：湖南农业大学，2014.
[10]肖宇龙，余传元，雷建国，等.水稻种质资源的苗期抗旱性鉴定[J].江西农业大学学报，2012（03）：428-433，444.
[11]敬礼恒，刘利成，梅坤，等.水稻抗旱性能鉴定方法及评价指标研究进展[J].中国农学通报，2013，29（12）：1-5.
[12]王贺正，马均，李旭毅，等.水稻苗期生理生化特性与品种抗旱性的关系[J].华北农学报，2009，24（04）：174-178.
[13]王育红，姚宇卿，张灿军，等.旱稻抗旱性鉴定方法与指标研究——旱稻苗期抗旱性[J].干旱地区农业研究，2005（04）：134-137，164.
[14]张灿军，姚宇卿，王育红，等.旱稻抗旱性鉴定方法与指标研究——Ⅰ鉴定方法与评价指标[J].干旱地区农业研究，2005（03）：33-36.
[15]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（09）：1523-1529.
[16]张龙步，董克，徐正进，等.水稻田间试验方法与测定技术[M].沈阳：辽宁农业科学技术出版社，1993：62-94.
（責编：张宏民）
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