山栏稻资源早期抗旱性评价及抗旱资源筛选

唐力琼，严小微，唐清杰，徐 靖，朱红林，王效宁

(海南省农业科学院粮食作物研究所/海南省农作物遗传育种重点实验室， 海南 海口 571100)

干旱(西北、华北常年干旱及南方伏、秋旱等季节性干旱)对我国农业生产造成严重威胁[1]，而水稻是耗水量最大的主要粮食作物，因此加强稻种资源的抗旱性评价，筛选和培育抗旱品种，对节水农业具有重要意义。

山栏稻是经过黎族人民长期选育而成的旱稻品种，具有耐旱、耐虫害、较抗倒伏等独特农艺特征[2]，是进行抗旱研究的宝贵种质资源。郑成木等研究表明，山栏稻种子在高渗溶液中的发芽能力、细胞质膜抗旱稳定性、离体叶片保水率、根系吸水能力等具有较强优势，并利用山栏稻和水稻杂交获得了抗旱、高产的新品系，表明山栏稻在抗旱育种方面具有较大潜力[3-4]；刘维俊等研究了干旱胁迫下2个山栏稻与栽培水稻品种苗期表型性状及生理差异，结果表明在干旱胁迫下山栏稻降低了地上部分的生物量并增加了地下部分的生物量，叶绿素含量、MDA含量以及脯氨酸含量均有不同程度的提高，初步判断山栏稻苗期具有较强的抗旱特性[5]。莫饶等利用同工酶分析研究水分胁迫下山栏稻的抗旱性，结果表明山栏稻的酯酶酶带活性的减弱程度显著轻于水稻，抗旱性较强[6]。大部分文献采用少数山栏稻品种为研究对象，主要研究比较干旱条件下与水稻的性状差异以及生理机制；而山栏稻种类较多，有关其抗旱系统评价及抗旱差异性研究未见报道。

抗旱评价的关键是寻找并建立科学准确、简单快速的抗旱鉴定方法和指标体系，前人在稻种资源的抗旱性鉴定方面取得较大进展，然而，由于鉴定条件不同，结果存在较大差异[7-9]。而实践经验表明，旱地直播山栏稻，其种子萌发率低、幼苗抗旱性较弱，选择芽期和幼苗期进行鉴定能够较准确反映山栏稻资源的抗旱性。为此，研究20个山栏稻资源的芽期、苗期抗旱性，筛选抗旱性强的资源，对季节性干旱地区推广山栏稻抗旱种质以及抗旱品种选育提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

从海南省东方市、乐东县、保亭县等地收集山栏稻资源，选取明显农艺性状差异的20份种质进行试验，其编号、来源、名称及明显特征见表1。

1.2 方 法

1.2.1 芽期抗旱鉴定 在直径150 mm培养皿底垫上2层圆形滤纸，每个培养皿均匀摆放100粒饱满种子。每份资源均设置干旱和对照两个处理，处理为20 ml 15%PEG-6000溶液，对照为20 ml清水，放置在28℃恒温培养箱中培养。每天更换相应体积的溶液。三次重复，完全随机设计。第2、4、6、8天测定各培养皿的种子萌发率；在第10天测定发芽率，每个培养皿取10株测定胚芽长、胚根长，选择50株测定根芽干重。根芽干重的测定：将50株材料全部根和芽洗净，105℃杀青30 min，再80℃烘干至恒重，称重。

1.2.2 苗期抗旱鉴定 试验在温室内进行，采用发芽盒沙培方式，每个发芽盒装入3 cm厚度的干净河沙。每个材料设置两个处理，一盒为PEG模拟干旱胁迫处理，一盒为不做干旱胁迫的对照。浸种催芽，每个材料挑选幼芽整齐的种子30粒，均匀播于发芽盒内，浇透水，播后用少量河沙覆盖。三次重复，随机排列。二叶一心后，每天用20 ml国际水稻所营养液[10]浇灌。三叶一心时，进行干旱处理，浇灌20 ml 20%PEG溶液(用国际水稻所营养液配制)。待所有品种出现萎蔫，50%品种叶片出现不同程度枯萎，少数品种出现暂时性整株枯死时，立即浇透清水，之后每天浇灌20 ml营养液，3天后调查存活苗数。调查完后，再次浇灌20 ml 20%PEG溶液，以同样的方法进行第二次干旱处理，调查幼苗萎蔫度，3天后，每盒选择10苗，测定苗高、倒二叶长、发根力、存活苗数。

幼苗萎蔫度测定：4个等级，1级-叶尖卷曲，但不超过叶片总长度的1/5；2级-叶尖卷曲，但不超过叶片总长度的1/3；3级-叶片萎蔫，并有1/2长度叶片下垂；4级-植株明显失水、倒伏，复水后无法恢复。

发根力测定：将秧苗不定根剪去，6天后，统计长出新生白根数。

1.2.3 数据处理 计算各资源的种子萌发抗旱指数、反复干旱存活率、各指标相对值、抗旱隶属函值。

种子萌发抗旱指数(GDRI)=水分胁迫下种子萌发指数/对照种子萌发指数，公式中种子萌发指数=1.00nd2+0.75nd4+0.50nd6+0.25nd8(nd2、nd4、nd6、nd8分别为第 2、4、6、8 天的种子萌发率)。

反复干旱存活率(SRDS)=[(第1次干旱处理存活苗数/第1次干旱前总株数)+(第2次干旱存活苗数/第2次干旱前总株数)]/2。

各指标相对值=干旱胁迫处理测定值/对照测定值

各指标相对值的抗旱隶属函值(DRSFV)采用吕凤山的方法[11]计算，将每个资源所有性状的抗旱隶属值进行累加，求其平均数(Xi)，即为总的抗旱隶属函数值。并规定抗旱等级的指标值为：当Xi≥0.80为强抗；0.50≤Xi<0.80为中抗；0.30≤Xi<0.50为弱抗；Xi<0.30为不抗。

数据用Excel2007进行数据整理，用DPS7.05软件进行方差分析，采用Duncan氏新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 山栏稻资源芽期抗旱性分析

在干旱胁迫下，芽期各指标相对值在山栏稻资源间存在显著差异，且值大多小于1(表2)，说明干旱胁迫对芽期山栏稻资源有不同程度的影响。此外，F测验表明，干旱胁迫对山栏稻资源的影响程度依次为根芽干重(F值518.249)、发芽率(F值54.503)、萌发抗旱指数(F值47.647)、根长(F值6.895)、芽长(F值6.834)。

表2显示，不同山栏稻资源的芽期抗旱指标相对值变幅不尽相同，萌发抗旱指数、相对发芽率、相对根长、相对芽长、相对根芽干重变幅依次为0.428～0.929、0.453～0.913、0.467～1.034、0.362～0.763、0.362～0.912。总体来看，L6、L30、L31、L33各指标相对值均较高，抗旱性较强。此外，L55在种子萌发抗旱指数和相对根长两个指标方面表现出较好的抗旱性，L9、L10、L15、L17、L19在根长方面表现出较好抗旱性，L40在芽长方面表现出较好抗旱性。

2.2 山栏稻资源苗期抗旱性分析

在干旱胁迫下，苗期各指标相对值在山栏稻资源间均存在显著差异，且值大多小于1(表3)，说明干旱胁迫对苗期山栏稻资源有不同程度的影响。此外，F测验表明，影响程度依次为发根力(F值211.773)、苗高(F值199.488)、反复干旱存活率(F值10.993)、倒二叶长(F值1.912)。

干旱胁迫下，山栏稻资源的苗期抗旱指标相对值变幅差异较大，反复干旱存活率、倒二叶长、苗高、发根力的相对值变幅依次为0.148～0.942、0.693～1.075、0.658～1.023、0.415～1.073。总体来看，L6、L26、L30、L31各指标相对值均较高，抗旱性较强。此外，L64在反复干旱存活率方面表现出较好的抗旱性，L3、L4、L5在倒二叶长方面表现出较好抗旱性，L33、L40苗高和发根力表现出较好抗旱性。

表1 20份山栏稻资源信息表

表2 干旱胁迫下山栏稻资源芽期抗旱指标相对值

注：表中同列数据后不同字母表示经Duncan氏新复极差法检验在P<0.05水平差异显著。

Note: Different letters within the same index in the table represent significant difference among them atP<0.05.

表3 干旱胁迫下山栏稻资源苗期抗旱指标相对值

注：表中同列数据后不同字母表示经Duncan氏新复极差法检验在P<0.05水平差异显著。

Note: Different letters within the same index in the table represent significant difference among them atP<0.05.

2.3 山栏稻资源抗旱性综合评价

以各指标相对值计算抗旱隶属函数值，结果表明，芽期、苗期抗旱隶属函数值在各山栏稻资源中的排序基本一致，仅有个别资源的芽期隶属函数值较低，而苗期为中等(表4)。依据总抗旱隶属函数值，对20个山栏稻资源进行抗旱性分级，强抗旱的资源有L6、L30、L31，中抗的有L4、L9、L17、L26、L33、L40、L55、L64，弱抗的是L3、L5、L6、L7、L10、L19，不抗的是L1、L2、L13、L15，这与幼苗萎蔫度表现大致相同。

表4 山栏稻资源抗旱隶属函数值及抗旱等级

2.4 芽期、苗期抗旱性相关性分析

相关分析表明，种子萌发指数、反复干旱存活率、芽期隶属函数值、苗期隶属函数值四者之间均存在极显著的相关关系(表5)，说明种子萌发指数、幼苗反复干旱存活率能够准确反映出稻种资源对干旱胁迫的反应，在大量鉴定时，可选择它们作为芽期、苗期抗旱性鉴定标准。此外，苗期、芽期抗旱鉴定结果呈显著相关关系，表明筛选的抗旱鉴定指标可以在一定程度上反映其他生育期的抗旱能力，而抗旱性强的品种具有连续、稳定的抗旱能力。

3 讨 论

种子萌发抗旱指数是由Bouslama等首先提出，反映了种子在高渗溶液中的发芽率和发芽势，被广泛用于小麦、玉米的抗旱性鉴定[12-14]。幼苗反复干旱存活率是在2003年我国进一步改进水稻抗旱性的鉴定方法过程中，以其作为苗期抗旱性的分级标准。本研究结果表明，山栏稻资源种子萌发抗旱指数和幼苗反复干旱存活率均与抗旱隶属函数值极显著正相关，进一步证明两者可分别对芽期、苗期抗旱性做出可靠评价。

表5 种子萌发抗旱指数、反复干旱存活率、隶属函数值之间的相关系数

注：*、**分别表示经相关分析在P<0.05和P<0.01水平差异显著。

Note: * and ** represent the significant difference atP<0.05 andP<0.01 by correlation analysis, respectively.

采用不同的评价指标，资源间的抗旱性排序不同，如以反复干旱存活率鉴定，L64表现出较强的抗旱性，以苗高和发根力鉴定，L33、L40表现出较强的抗旱性，可见，采用单一指标进行抗旱性评价具有片面性，在实际应用过程中，应选择多个指标进行抗旱性综合评价，指标之间评判抗旱性的不利作用和有利作用可相互弥补，使鉴定结果更加客观，多指标鉴定，结果更接近实际[15-16]。

抗旱性强的山栏稻资源，其种子的萌发抗旱指数和相对发芽率高，说明山栏稻种子在高渗溶液中吸收水分且发芽的能力强，有利于维持细胞代谢的正常进行[17]，进一步验证了其适合山坡生长的特性；根长和发根力的相对值普遍较高(大多在60%以上)，说明其根系的生存能力和复原抗性能力越好，能较好地适应干旱环境[18-20]；芽长、根芽干重、倒二叶长、苗高的相对值较大，说明其在干旱环境中，能够保证足够的生物量，这是适应干旱的机制之一，其中，倒二叶长相对值大多在0.8以上，有的甚至超过1，说明叶片性状对干旱具有较强的耐受力。

20份山栏稻资源抗旱性具有显著差异，这是由于植物抗旱性是一种受多种因素影响的复杂数量遗传性状[21]，各资源对干旱的反应不一致，这主要由其基因型决定的[22]。根据抗旱隶属函数值分级，中抗以上的资源11份，占55%，说明山栏稻资源总体抗旱性较强，其中，L6、L30、L31这个几个资源抗旱性最强。本研究筛选到更多抗旱性强的山栏稻资源，进行了较好的补充。

4 结 论

采用不同的评价指标，资源间的抗旱性排序有所不同；山栏稻资源的抗旱性具有显著差异；芽期、苗期抗性极显著正相关，芽期抗旱性较强的资源有L6、L30、L31、L33，苗期抗旱性较强的资源有L6、L26、L30、L31；采用隶属函数法进行抗旱性综合分级，结果显示山栏稻资源总体抗旱性较强，中抗以上的资源占55%，其中L6、L30、L31几个资源具有强抗旱性，建议在季节性干旱地区推广，同时为抗旱种质创新利用提供参考。而L1、L2、L13、L15几个资源抗旱性较弱，适合雨水较多的地区或水田种植。

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