黄淮麦区小麦品种抗倒春寒鉴定及其评价方法构建.pdf
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1、麦类作物学报2 0 2 3,43(10):12 8 8 12 97Journal of Triticeae Crops网络出版时间:2 0 2 3-0 7-13网络出版地址:https:/ 0 0 2)摘要:小麦抗倒春寒特性与发育进程和体内生理指标密切相关。为筛选小麦品种抗倒春寒指标,建立小麦春季抗寒性评价方法,以郑麦7 6 98、矮抗58、石麦19等11份黄淮麦区小麦品种为材料,于小麦二棱期、小花分化期、雌雄蕊分化期、药隔期和四分体期在人工气候室,对试验材料进行低温处理,于6、12 和18 h后观察幼穗的受冻情况,测定每个小麦品种的可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶
2、(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,并对产量性状进行测定。结果表明,幼穗冻害级别以二棱期最低,药隔期最高。进一步对小花分化期、雌雄蕊分化期、药隔期和四分体期低温处理后小麦叶片的生理指标进行比较,发现药隔期低温处理18 h后小麦叶片的可溶性糖含量以及CAT和SOD活性的平均降幅显著高于其他三个时期,分别为32.33%、38.2 2%和45.2 0%,MDA含量的平均增幅显著高于其他三个时期,为8 4.7 3%。幼穗冻害级别与药隔期低温处理12 h后的可溶性糖含量、SOD活性和MDA含量的变幅均呈极显著相关。这些结果说明,药隔期为小麦抗倒春寒鉴定的最佳生育期,可溶性糖含量、SOD活性和MDA含量
3、可作为小麦抗倒春寒鉴定的生理指标;基于以上3项生理指标的隶属函数综合值对不同品种进行抗寒性评价,综合值(D值)为0.6 5 D1.00、0.40 D 0.6 5和0.0 0 D0.40的小麦品种分别为强、中等和弱抗寒类型。关键词:小麦;抗倒春寒;抗寒指标;抗寒评价中图分类号:S512.1;S330Identification and Evaluation Method of Wheat Varieties Resistant to LateSpring Coldness in Huanghuai Wheat RegionFANG Yuhui,QI Xueli,ZHANG Yu,LI Yan,Z
4、HAO Mingzhong,(Henan Academy of Crops Molecular Breding/Key Laboratory for Wheat Biology of Henan Province/Key Laboratoryfor Innovation and Improvement of Triticeae Germplasm Resources of Henan Province/Shennong Laboratory,Zhengzhou,Abstract:Resistant to late spring coldness of wheat is closely rela
5、ted to its own development processand the internal physiological indexes at low temperatures.In order to screen the indexes of springcold resistance of wheat varieties and establish corresponding evaluation methods of wheat resistant tolate spring coldness,11 wheat cultivars including Zhengmai 7698,
6、Aikang 58,Shimai 19,and other 8representative varieties in Huanghuai wheat region were selected as experimental materials.After lowtemperature treatment of the test materials for 6,12 and 18 h in the artificial climate chamber duringthe wheat double ridge stage,floret differentiation stage,stamens a
7、nd pistils differentiation stage,an-ther connective stage and tetrad stage,the cold damage level of young spikes was observed,and thecontents of soluble sugar,soluble protein,and malondialdehyde(MDA),and activities of superoxide收稿日期:2 0 2 2-0 8-15基金项目:国家小麦产业技术体系专项(CARS-03-7);河南省农业科学院优秀青年基金项目(2 0 2 2
8、 YQ18)第一作者E-mail:通讯作者:许为钢(E-mail:x u w g 1958 16 3.c o m)文献标志码:AHU Lin,XU WeigangHenan 450002,China)修回日期:2 0 2 2-10-2 2文章编号:10 0 9-10 41(2 0 2 3)10-12 8 8-10第10 期dismutase(SOD)and catalase(CAT)in each variety were determined.Besides,the grain yield and itscomponents of wheat varieties at anther conn
9、ective stage were analyzed under low temperature stress.The results showed that the cold damage level of young spikes at double ridge stage and anther con-nective stage was the lowest and the highest.Physiological indexes of wheat leaves after low tempera-ture treatment at other four stages were fur
10、ther studied,the result showed that the average decreaseof soluble sugar content,CAT activity and SOD activity of each variety after low temperature treat-ment for 18 h at anther connective stage was significantly higher than that of other three stages,witha decrease rate of 32.33%,38.22%and 45.20%,
11、respectively,and the average increase of MDA con-tent was significantly higher than that of other three stages,with an increase rate of 84.73%.Thecorrelation analysis demonstrated that the cold damage level of young spikes was highly significantlycorrelated with the amplitude of soluble sugar conten
12、t,SOD activity and MDA content after 12 h oflow temperature treatment at anther connective stage.In conclusion,the anther connective stage wasthe most proper growth stage for the identification of wheat resistance to late spring coldness,and thesoluble sugar content,SOD activity and MDA content can
13、be used as physiological indexes for the i-dentification of wheat resistance to late spring coldness.The cold resistance in spring of different vari-eties was evaluated based on the comprehensive values of the fuzzy mathematics method of the abovethree physiological indexes,which were 0.65D1.00,0.40
14、D0.65 and 0.00D0.40,cor-responding to cold-resistant levels of strong,medium and weak,respectively.Keywords:Wheat;Resistant to late spring coldness;Cold resistance index;Cold resistance evaluation倒春寒是指每年2 月中下旬至4月上中旬降黄淮麦区是中国生态条件最适宜小麦生长的温幅度高达6 10 的现象。该阶段是小麦拔节地区,以种植半冬半春性小麦为主。不同地理微至孕穗的关键时期,如遭遇倒春寒将会对幼穗分生
15、态条件下,同一品种的抗寒性差异较大,在不同化和结实产生十分不利的影响,是小麦生产上危地区缺乏统一的抗寒性鉴定方法。前人研究认害最严重的春季低温气象灾害之一 1。近年来黄为,小麦在冬季的抗寒性与品种的冬春性相关,而淮麦区倒春寒现象频繁发生 2 ,如2 0 13年3月中在春季的抗寒性与品种的发育进程 14以及体内下旬至4月上旬,黄淮麦区发生大范围的倒春寒生理指标密切相关 15-16 。本研究以黄准麦区11天气,导致河南、安徽、山东等省的小麦减产严重,个代表性小麦品种为材料,分析小麦遭遇倒春寒受灾面积达总播种面积的41.8%,对小麦生产造后,不同幼穗发育时期小麦的受冻害情况以及体成极大损失 3内生理
16、指标的变化状况,在此基础上形成小麦抗倒春寒可使植株产生大量活性氧自由基,导倒春寒综合评价方法,以期为小麦品种抗倒春寒致膜脂过氧化 4,最终造成细胞和组织损伤甚至鉴定和品种选育提供技术依据。死亡 5。在低温胁迫过程中,小麦会通过诱导新1材料与方法蛋白质的合成 6 、渗透调节物质含量增加7 以及抗氧化酶活性增强 8 1等生理反应,来减轻或消除低温产生的不利影响。分析低温胁迫下生理指标的变化是判断小麦抗寒性的重要依据。隶属函数法是根据模糊数学原理 9,通过计算多项指标的隶属函数值,可较为准确地反映出品种间的抗寒性差异,在小麦 10 、茶树 11、甘蔗 12 等植物中均有应用。钟秀丽等 131研究表明
17、,不同类型小麦品种的抗寒性鉴定,宜在低温敏感期进行。方宇辉等:黄淮麦区小麦品种抗倒春寒鉴定及其评价方法构建1.1供试材料与试验设计试验选用的黄淮麦区11个代表性品种及其育成单位如表1所示。材料于2 0 15一2 0 16 年在河南省农业科学院原阳试验基地进行盆栽种植,盆直径30 cm,盆高35cm,每盆装土15kg,土壤取自0 30 cm大田耕层,土壤基础养分含量为碱解氮7 8.2 mgkg-l、速效磷2 3.8 mgkg-1、速效钾115.8 mgkg-1。于2 0 15年10 月15日进:12 8 9 1290麦类作物学报第43卷表1供试小麦品种名称及育成单位Table 1 Name of
18、 wheat varieties for test and their breeding institutes品种名称Variety周麦18Zhoumai 18良星9 9Liangxing99济麦2 2Jimai 22矮抗58Aikang58郑麦7 6 9 8Zhengmai 7698周麦2 2Zhoumai 22山农2 0Shannong 20石麦19Shimai 19石麦2 2Shimai 22安农0 7 11Annong 0711准麦33Huaimai 33行播种,每盆点播2 0 穴,三叶期定苗10 株,将盆埋于试验田中,盆内土壤与盆外大田齐平。常规栽培管理。1.2试验方法待盆栽小麦麦穗
19、发育至二棱期(I)、小花分化期()、雌雄蕊分化期()、药隔期(IV)和四分体期(V)时,分别将试验材料移至人工气候室进行低温处理。气候室温度设置为白天0(8:0 0 一20:0 0),夜间一3,温度变幅为士0.5,白天采用人工光源补光,光照强度为6 0 0 molm。s-1。低温处理6、12 和18 h后,取小麦主茎幼穗进行冻害级别调查及第1片展开叶生理指标测定,以未处理植株的幼穗和叶片为对照(CK)。低温处理结束后,将盆栽小麦埋于田间直至成熟收获。1.2.1幼穗冻害级别调查经低温处理后的小麦品种,选取低温处理后长势均匀一致的植株,每个品种取3株,用解剖针将小麦主茎和分藥幼穗剥开后,依据崔金梅
20、等 17和刘平湘等 18 的方法在Olympus体视显微镜下观察小麦幼穗发育进程,并记录幼穗在二棱期(I)、小花分化期()、雌雄蕊分化期()、药隔期(IV)和四分体期(V)时的受冻害等级。育成单位Breeding institute河南省周口市农业科学院Zhoukou Academy of Agricultural Sciences,Henan山东德州市良星种子研究所Liangxing Institute of Seed Research,Dezhou,Shandong山东省农业科学院作物研究所Crop Research Institute,Shandong Academy of Agricu
21、ltural Sciences河南科技学院小麦育种中心Center of Wheat Breeding,Henan Institute of Science and Technology河南省农业科学院小麦研究所Wheat Research Institute,Henan Academy of Agricultural Sciences河南省周口市农业科学院Zhoukou Academy of Agricultural Sciences,Henan山东农业大学Shandong Agricultural University河北省石家庄市农林科学研究院Shijiazhuang Academy o
22、f Agricultural and Forestry Sciences,Hebei河北省石家庄市农林科学研究院Shijiazhuang Academy of Agricultural and Forestry Sciences,Hebei安徽农业大学Anhui Agricultural University江苏徐淮地区淮阴农业科技研究所Huaiyin Institute of Agricultural Science and Technology,Xuhuai,Jiangsu1.3抗倒春寒性状评价指标1.3.1性状相对值用公式(1)10 1计算性状相对值X,,作为评价材料抗寒性的指标。相对值
23、(X,)三(低温处理下某一指标测定值/对照测定值)X100%(1)1.3.2隶属函数值参考模糊数学中的隶属函数法,用公式(2)和(3)计算各供试材料相对性状的隶属函数值 2 1。u(X,)=(X;-Xm i n)/(Xm a x-Xm i n)(与抗寒性呈正相关的指标)(2)u(X;)=1一(X;,-Xmin)/(Xmax-Xmin)(与抗寒性呈负相关的指标)(3)1.2.2生理指标测定采用考马斯亮蓝G-250染色法 19 测定可溶性蛋白含量;采用葱酮比色法 19 测定可溶性糖含量;采用氮蓝四唑(NBT)光化还原法 19 测定超氧化物歧化酶(SOD)活性;采用过氧化氢法 2 0 测定过氧化氢酶
24、(CAT活性;采用硫代巴比妥酸(TBA)反应法 2 0)测定丙二醛(MDA)含量。于小麦成熟后,统计有效穗数、穗粒数,测定单株产量和千粒重。第10 期式中,u(X,)为i样品i性状的隶属函数值,X;为i样品i性状的相对值,Xmax和Xmin分别为该指标的最大相对值和最小相对值。1.3.3综合评价值用公式(4)2 2 计算供试小麦材料的春季抗寒性综合评价值(D,)。D;=Zu(X,)/n式中,D;为i材料的平均隶属函数值,n为测定指标数,D;值越大,表明抗寒性越强。1.4数据处理用MicrosoftExcel2007软件进行数据统计及作图,用DPS7.05软件进行方差分析和相关性分析。2结果与分
25、析2.1小麦品种的抗倒春寒鉴定结果2.1.1幼穗不同发育时期低温处理下小麦品种的受冻害情况从表2 可以看出,在二棱期、小花分化期、雌雄蕊分化期、药隔期和四分体期,11个代表性小麦品种随着低温处理时间的延长,幼穗冻害等级均逐步提高。在药隔期达到最高,随后在四分体期有所降低,说明药隔期是小麦对低温胁迫最敏感的时期。Table 2Cold damage level of young ear under different development stages of low temperature treatmentsV品种处理时间VarietyTreatment time/h61218周麦 18 Z
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