全 文 ：麦类作物学报　2008 , 28(6):1080-1085
Journal o f T riticeae Crops
春性饲草型小黑麦抗旱性的综合评价
＊
李春艳 ,李 诚＊ ,艾尼瓦尔 ,孔广超 ,虎小兵 ,曹连莆
(石河子大学农学院/新疆兵团绿洲生态农业重点实验室 ,新疆石河子 832003)
摘　要:为筛选出抗旱性强 、稳产 、更适合新疆干旱地区种植的春性饲草型小黑麦品种(系), 运用模糊综
合评判法对 20 个春性饲草型小黑麦品种(系)的与抗旱性紧密相关的生理和农艺性状进行了综合评价。结果
表明 ,在 20个参试品种(系)中 , 05 草鉴 3 、05 草鉴 8、04 草鉴 7 、H 05-5、H06-6 、H 26 和 H05-2 的抗旱性均优于
对照新小黑麦 3 号。抗旱性最强的 05 草鉴 3 和 05 草鉴 8 在干旱条件下产量 、单株干重 、种子萌发抗旱指数
和芽鞘存活率四项指标相对于正常灌溉条件下的变化幅度比其他参试品种要小 ,应进一步在旱区推广种植
或作为抗旱试验的参考种质资源。
关键词:小黑麦;抗旱性;综合评价
中图分类号:S512.4;S311　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1009-1041(2008)06-1080-06
Evaluation on Drought Resistance of Spring Forage Triticale
LI Chun-yan , LI Cheng＊ , Ainiwar , KONGGuang-chao , HU Xiao-bing , CAO Lian-pu
(Ag ricultural College of Shih ezi University , Shih ezi , Xinjian g 832003 , China)
Abstract:To identify the lines w ith higher drought resistance and stabler forage yield , which can
adapt to arid area and arid season in Xinjiang.A total of 10 t rai ts , including ag ronomical t rait s and
physical trait s that measured in 20 spring fo rage t ri ticales were analy zed using multifacto r evaluation
analysis.The resul ts show ed the drought resistance o f 05cao jian3 、05caojian8 、04cao jian7 、H05-5 H06-
6 ,H26 ,H05-2 are bet te r than the check.The integ ra ted drought resistance indexes including the plot
y ield , weight per plant , GDR I , f raction surviving o f coleoptiles w ithin w atering and no-i rrigation con-
ditions of 05caojian3 and 05caojian8 wi th highest drought resistance are bet te r than o ther lines.So
these tw o lines could be ex tended in a rid area or as the reference germplasm resources in w ate r stress
e xperiment.
Key words:Forage trit icale;Drought resistance;Mult ifacto r evaluation
　　干旱是全球性问题 ,不仅发生于干旱 、半干旱
地区 ,在一些湿润地区也常有发生 ,特别对于中国
西北地区 ,干旱是最主要的自然灾害 ,不仅干旱范
围广 ,而且旱情严重 。许多灌区由于水资源的日
益贫乏 ,也变成了干旱区 ,因此 ,发展种植抗旱 、稳
产 、高效的作物及品种类型 ,是当前西北农业结构
调整中急需解决的问题[ 1] 。
新疆地处欧亚大陆腹地 ,属于典型的内陆干
旱型气候 ,是我国最干旱的地区之一 ,节约用水对
新疆的经济发展有十分重要的意义 。而小黑麦抗
旱性强 ,在干旱地区和年份都能取得较高的产量 ,
而且作为很好的耐瘠薄 、低投入高产出的新型饲
草作物[ 2 , 3] ,具有生物学产量高 、营养品质好 、饲
草加工形式灵活多样等特点 ,使其成为新疆及西
北地区优质饲草 、饲料的重要来源 。
鉴于作物的抗旱性十分复杂 ,由多基因共同
＊收稿日期:2008-05-27　　　修回日期:2008-08-06
＊并列为第一作者。
基金项目:石河子大学高层次人才科研启动项目(500002124001)。
作者简介:李春艳(1982-),女 ,在读博士生 ,主要从事麦类作物遗传育种研究。 E-mai l:lich unyan82@y ah oo.cn
通讯作者:曹连莆(1939-),男 ,教授 ,博士生导师 ,主要从事麦类作物遗传育种研究。
决定 ,要准确鉴定与评价其抗旱性 ,就必须把农艺
性状与生理生化性状结合起来[ 4 ～ 6] 。目前国内外
对小黑麦抗旱性的研究主要集中在开花期对水分
胁迫的响应机理[ 7 ～ 12] ,而对小黑麦抗旱性鉴定指
标研究很少 ,但对小麦抗旱性进行了大量的研究 ,
大致可以归纳为 2 类:一是形态及产量等农艺性
状鉴定 ,如株高 、分蘖 、叶片形态 、根系和产量构成
因素;二是与小麦适应干旱反应相关的生理生化
性状 ,如种子萌发 、光合速率 、气孔导度 、水分生
理 、MDA 含量 、过氧化物酶(POD)及超氧化物歧
化酶(SOD)活性等 ,这些指标是小麦对干旱胁迫
适应程度的反映 ,并最终决定产量的形成[ 13 ～ 20] 。
这些研究对小黑麦抗旱性鉴定有一定借鉴意义。
本研究通过适水和干旱两种处理 ,对小黑麦
不同生育期与抗旱性紧密相关的各项生理指标和
农艺性状进行综合评价 ,期望从 20个小黑麦品种
(系)中筛选得到抗旱强 、稳产 、更加适合新疆干旱
地区种植的品种(系)。
1　材料与方法
1.1　参试品种(系)
参试品种(系)共 20 个 , 品种(系)名称见
表 1 ,其中新小黑麦 3号为对照。
1.2　评价性状的选择
考虑到抗旱性可以发生在生长发育的各个阶
段 ,本研究在选择抗旱性相关指标时兼顾种子萌
发 、苗期 、三叶期 、分蘖期 、成熟期及植株的形态 、
生理 、生化指标 。主要测定指标有:种子萌发抗旱
指数(GDR I)、芽鞘存活率 、植株含水量变化率 、
离体叶片失水速率(6 ～ 9 h)、离体根系失水速率
(10 ～ 24 h)、电导率 、分蘖数 、株高 、单株干重 、小
区产量变化率。
1.3　一些性状值的数据转换
所测定的小黑麦性状中 ,少数性状的量值越
大越符合我们的目的(如:种子萌发抗旱指数 、芽
鞘存活率),但其他各指标的量值越小越符合我们
的目的 ,如离体叶片 、根系失水速率等 ,对这些数
据我们进行了的数据转换 ,目的在于使所有性状
都处于同一发展状态 。基于此 ,对离体叶片 、根系
失水速率的测定值直接进行了倒数转换(1/ X , X
为实际观测值或变化率),对植株含水量 、电导率 、
分蘖数 、株高 、单株干重 、小区产量各指标值先计
算变化率再进行倒数转换(表 1)。
1.4　试验设计与方法
1.4.1　种子萌发实验
供试种子要严格精选 ,整齐一致 。用 0.1%
氯化汞溶液消毒 15 min ,蒸馏水漂洗 3次 ,每次 5
min ,用滤纸吸干附着水。种子放在直径 9 cm ,铺
两层滤纸的灭菌培养皿中 ,每皿 40粒 ,三次重复 ,
分别加入 6 mL 蒸馏水或 6 mL 10%PEG-6000
(w/v)水溶液 ,萌发于 25℃黑暗条件下 。计发芽
率 、种子萌发抗旱指数。
本试验中种子萌发抗旱指数的计算公式为:
种子萌发抗早指数(GDR I)=水分胁迫下种子萌
发指数(P IS)/对照种子萌发指数(P IC)。其中
P I=(1.00)nd2 +(0.75)nd4 +(0.50)nd6 +
(0.25)nd8 ,nd2 、nd4 、nd6 、nd8分别为第 2 、4 、6 、8
天的种子萌发率[ 21] 。
1.4.2　PEG 胁迫试验
方法同种子萌发试验 ,每皿各加 6 mL 20%
PEG-6000(w /v)水溶液 ,胁迫 10 d 后(初期发芽
率 100%),复水 3 d 。计成活芽鞘。测量对照及
干旱模拟处理复水后的最大芽鞘长 、最大根长 、
根数 。
叶片细胞膜伤害率(电导率)测定　剪取 18
d苗龄 、20%PEG-6000处理 3 d的小麦叶片 ,称
重 1.000 g 放入试管 ,加入 20 mL 蒸馏水 ,震荡
20 min ,用 DDS-1型电导仪测定电导率;测定后
的材料再放入 100℃恒温水浴中处理 20 min 自
然冷却到室温 ,再测定水浴后的电导率 。
离体叶片 、根系失水率测定　快速剪取 20 d
苗龄的完整根系(先用滤纸吸干附着水)和功能叶
片 3 ～ 5片 ,迅速装入塑料袋密封 ,称叶片初始重 ,
将叶片置于纱网上自然失水 ,于 2 、6 、9 、24 h 称
重。根据文献[ 22]计算离体叶片和根系失水率。
植株含水量测定　20 d 苗龄的整个植株 ,先
用滤纸吸干根部附着水 ,快速称鲜重 , 105℃杀青
30 min , 65℃烘干至恒重。植株含水量=鲜重-
干重 。
1.4.3　田间试验
试验在石河子大学农学院实验站防渗水泥池
中进行。试验小区行长 1.4 m , 7 行区 ,点播 ,粒
距 5 cm ,干旱 、适水(滴灌)各两个重复。分蘖期
记分蘖数 。株高 、单株干重 、小区产量均为考种
数据 。
1.5　模糊综合评判分析方法
1.5.1　性状隶属度计算方法
·1081·第 6 期　　　　　　　　　　　李春艳等:春性饲草型小黑麦抗旱性的综合评价
性状隶属度计算方法 根据性状隶属度的概
念[ 22 ～ 24] 及公式 R ij =(X ij-X imin )/ (X ima x-
X imin)(i =1 ,2 , …m , j =1 , 2 , …n), m为
评价指标数 , n为待评品种数 , X ij表示第 j 品种
第 i 性状值 , X imin和 X imax分别表示第n 个品种第
i 性状集合中的最小值和最大值 , R ij表示第 j 品
种第 i 性状值对于最大值(X ima x)的隶属度第 n
个品种第 i 性状集合中的最小值和最大值 , R ij表
示第 j 品种第 i 性状值对于最大值(X ima x)的隶
属度[ 22 ～ 2 4] 。
1.5.2　糊综合评判方法
对每个因素就其重要程度赋予一定的权重 ,
得到模糊子集 A={a1 , a2 , a3 , …an},其中 a i
为第 i 个因素的权重 ,且 ΢a i = 1给出评判集 V
={v 1 , v2 , v3 , …vm},对于第 i个因素求出 V
上的模糊集R i ={r i1 , ri2 , r i3 , …rim}, 得到模
糊评判矩阵[ 5] 。
R=
R1
R2
…
Rn
=
R 11 R 12 … R1m
R 21 R 22 … R2m
… … … …
R n1 R n2 … Rnm
则该对象的模糊综合评判 B 是评判集 V 上
的模糊子集 , B =A ×R 。
表 1　不同小黑麦品种(系)的性状综合处理结果
Table 1　Comprehensive characters of different triticale varieties
品种(系)
Variety
(line)
种子萌发
抗旱指数
GDR I
(%)
芽鞘
存活率
Fraction
su rviving of
coleop tiles
(%)
植株含水量
Water
con tent
of
w hole
plant
(g)
离体叶片
失水率
Water loss
rate of
detached
leaves
(mg H2O
h-1 ·
g-1DW)
离体根系
失水率
Water loss
rate of
detached
roots
(mg H 2O
h-1·
g-1DW)
电导率
Elect ronic
condu ctance
(%)
分蘖数
Number
of ti llers
per plant
株高
Plant
heigh t
(cm)
单株
干物重
Weight
per
plan t
(g)
小区产量
Plot
yield
(kg)
H 03-5 1.117 0.750 13.289 0.819 53.340 9.063 50.000 3.119 0.108 0.004
H 03-7 0.970 0.600 9.934 0.497 74.928 4.348 2.154 2.654 0.156 0.008
H 05-2 1.051 0.800 7.074 0.546 36.890 3.066 2.778 2.071 0.448 0.010
H 05-5 0.918 1.000 23.239 0.448 36.288 5.105 3.750 1.989 0.332 0.011
H 03-9 0.922 0.750 6.396 0.666 91.980 3.683 3.000 1.842 0.258 0.010
H 06-6 1.119 1.000 13.406 0.546 39.760 3.759 1.971 2.36 10.314 0.009
H 05-1 0.833 0.667 11.461 0.546 23.240 3.629 1.860 1.909 0.324 0.008
H 05-4 0.963 0.800 13.196 0.516 83.020 4.758 3.368 2.291 0.223 0.006
04草鉴 7
04 caojian 7
0.950 1.000 11.671 0.584 27.226 8.522 1.735 2.698 0.182 0.011
05草鉴 3
05 caojian 3
1.181 1.000 12.900 0.543 34.178 8.194 1.773 1.931 0.386 0.013
05草鉴 8
05 caojian 8
1.000 0.800 7.337 0.630 106.680 7.963 25.500 1.863 0.292 0.012
05草鉴 10
05 caojian 10
1.141 0.500 12.612 0.476 72.840 6.194 2.435 2.143 0.229 0.003
05草鉴 12
05 caojian 12
0.828 1.000 14.377 0.637 41.548 5.672 6.000 2.855 0.108 0.003
05草鉴 21
05 caojian 21
1.044 0.600 8.84 20.659 39.404 5.361 1.667 2.018 0.201 0.008
05草鉴 7
05 caojian 7
0.815 1.000 13.130 0.426 48.790 6.844 2.484 2.468 0.266 0.008
0051-0052 0.671 1.000 13.379 0.695 27.941 3.907 1.844 2.517 0.292 0.009
05草鉴 28
05 caojian 28
0.862 0.800 4.359 0.512 215.880 4.951 2.609 2.102 0.291 0.007
H 26 0.758 0.750 8.710 0.640 61.473 6.971 2.444 2.599 0.199 0.012
H 33 0.945 0.600 10.896 0.497 122.304 5.879 1.689 2.47 70.126 0.011
新小黑麦 3号
Xinxiaoh eimai 3
0.958 1.000 11.738 0.546 39.480 5.329 1.625 2.233 0.232 0.010
性状权重系数
Rat io of t rait s
0.1 0.1 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 0.1 0.1 0.3
表中数据均经转化处理 ,标注单位为原始数据单位。 　A ll data in this tab le are t ran sformed , th e unit i s as the original data.
·1082· 麦　类　作　物　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　第 28 卷
2　结果与分析
初步来看 ,各品种(系)的性状表现中 , 05草
鉴 3的种子萌发抗旱指数 、芽鞘存活率 、电导率 、
单株干重 、小区产量等指标值比较突出 ,而离体根
系失水速率 、株高表现较差。05 草鉴 8的种子萌
发抗旱指数 、芽鞘存活率 、离体叶片 、根系失水速
率 、电导率 、分蘖数 、小区产量等指标值比较突出 ,
而植株含水量 、株高表现较差 。05 草鉴 10的种
子萌发抗旱指数 、离体根系失水速率表现较好 ,而
芽鞘存活率 、离体叶片失水速率 、小区产量的表现
较差 。05草鉴 12的芽鞘存活率 、植株含水量 、株
高表现较好 ,而种子萌发抗旱指数 、单株干重 、小
区产量的表现较差。
表 2　不同小黑麦品种(系)的性状模糊集
Table 2　Fuzzy clustering of characters of different triticales
品种(系)
Variety
(line)
种子萌发
抗旱指数
GDR I
(%)
芽鞘
存活率
Fraction
su rviving of
coleop tiles
(%)
植株含水量
Water
con tent
of
w hole
plant
(g)
离体叶片
失水率
Water
loss
rate of
detached
leaves
(mg H2O
h-1 ·
g-1DW)
离体根系
失水率
Water
los s
rate of
detached
roots
(mg H 2O
h-1·
g-1DW)
电导率
Elect ronic
condu ctance
(%)
分蘖数
Number
of ti llers
per plant
株高
Plant
heigh t
(cm)
单株
干物重
Weight
per
plan t
(g)
小区产量
Plot
yield
(kg)
H 03-5 0.875 0.500 0.473 1.002 0.156 1.000 1.000 1.000 0.000 0.085
H 03-7 0.587 0.200 0.295 0.182 0.268 0.214 0.011 0.636 0.141 0.520
H 05-2 0.745 0.600 0.144 0.306 0.071 0.000 0.024 0.179 0.998 0.719
H 05-5 0.484 1.000 1.000 0.057 0.068 0.340 0.044 0.115 0.658 0.817
H 03-9 0.492 0.500 0.108 0.612 0.357 0.103 0.028 0.000 0.440 0.662
H 06-6 0.878 1.000 0.479 0.305 0.086 0.116 0.007 0.407 0.605 0.621
H 05-1 0.318 0.333 0.376 0.305 0.000 0.094 0.005 0.052 0.632 0.506
H 05-4 0.572 0.600 0.468 0.228 0.310 0.282 0.036 0.351 0.338 0.299
04草鉴 7
04 caojian 7
0.547 1.000 0.387 0.403 0.021 0.910 0.002 0.670 0.216 0.773
05草鉴 3
05 caojian 3
1.001 1.000 0.452 0.299 0.057 0.855 0.003 0.070 0.816 1.022
05草鉴 8
05 caojian 8
0.645 0.600 0.158 0.521 0.433 0.817 0.494 0.017 0.538 0.873
05草鉴 10
05 caojian 10
0.921 0.000 0.437 0.127 0.257 0.522 0.017 0.236 0.354 0.000
05草鉴 12
05 caojian 12
0.309 1.000 0.531 0.537 0.095 0.435 0.090 0.793 0.001 0.047
05草鉴 21
05 caojian 21
0.732 0.200 0.237 0.593 0.084 0.383 0.001 0.137 0.273 0.471
05草鉴 7
05 caojian 7
0.283 1.000 0.465 0.001 0.133 0.630 0.018 0.490 0.463 0.487
0051-0052 0.001 1.000 0.478 0.687 0.024 0.140 0.005 0.528 0.538 0.627
05草鉴 28
05 caojian 28
0.374 0.600 0.000 0.219 1.000 0.314 0.020 0.203 0.537 0.379
H 26 0.170 0.500 0.230 0.546 0.198 0.651 0.017 0.593 0.267 0.868
H 33 0.537 0.200 0.346 0.182 0.514 0.469 0.001 0.497 0.053 0.766
新小黑麦 3号
Xinxiaoh eimai 3
0.563 1.000 0.391 0.306 0.084 0.377 0.000 0.306 0.364 0.682
　　为了进行模糊综合分析 ,依据新疆饲用型小
黑麦的育种目标 、用途及生产上对其抗旱特性的
要求 ,得权重模糊集 A ={0.1 , 0.1 , 0.06 , 0.06 ,
0.06 ,0.06 ,0.06 , 0.1 , 0.1 , 0.3}(表 1)。根据性
状隶属度的概念及公式 , 计算 20 个品种(系)各
性状的隶属度(表 2),再根据公式 B =A ×R ,得
到模糊综合评判集 B ={0.481 , 0.371 , 0.501 ,
0.561 ,0.414 , 0.535 ,0.332 ,0.355 ,0.579 ,0.695 ,
0.587 ,0.233 , 0.326 ,0.353 ,0.445 ,0.475 ,0.378 ,
0.512 ,0.449 , 0.497},该集中各数值对应品种
(系)分别为 H03-5 、H05-2 、H05-5 、H03-9 、H06-
6 、H05-1 、H05-4 、04草鉴 7 、05草鉴 3 、05草鉴 8 、
·1083·第 6 期　　　　　　　　　　　李春艳等:春性饲草型小黑麦抗旱性的综合评价
05草鉴 10 、05 草鉴 12 、05 草鉴 21 、05 草鉴 7 、
0051-0052 、05草鉴 28 、H26 、H33 、新小黑麦 3号。
由此结果可知 , 20个参试品种(系)的抗旱性强弱
次序为:05草鉴 3 、05 草鉴 8 、04 草鉴 7 、H05-5 、
H06-6 、H26 、H05-2 、新小黑麦 3 号(对照)、H03-
5 、0051-0052 、H33 、05草鉴 7 、H03-9 、05草鉴 28 、
H03-7 、H05-4 、05 草鉴 21 、H05-1 、05 草鉴 12 、
05草鉴 10。
产量水平的高低 ,从某种程度上来说 ,实际就
是作物对干旱胁迫的综合反映 。由于饲草型小黑
麦是用秸秆做青贮饲料 、籽粒做精饲料的饲草型
作物 ,因此我们在评价它的抗旱性方面需要兼评
两个产量指标 ,即籽粒产量和干草产量(小区产
量 、单株干重)。依此进行综合评价 ,在 20个品种
(系)中 ,05草鉴 3和 05 草鉴 8两个品系的抗旱
性最强;05草鉴 12和 05 草鉴 10的抗旱性最弱。
从上文对这四个品系的各性状表现值分析结果来
看 ,05草鉴 3和 05草鉴 8两个品系的小区产量
指标最突出 ,单株干重也较好;而 05 草鉴 12 和
05草鉴 10的小区产量则最差 ,单株干重也较差。
这说明该分析结果与品种的实际表现基本一致。
3　讨论
本研究通过综合农艺性状和生理性状 ,对 20
个参试品种(系)的抗旱性强弱进行比较 ,有 7个
品种(系)的抗旱性都超过对照。抗旱性最强的
05草鉴 3和 05草鉴 8在干旱条件下综合籽粒产
量 、单株干重 、种子萌发抗旱指数和芽鞘存活率四
项指标相对于正常灌溉条件下的变化幅度比其他
参试品种要小 ,说明这两个品种在萌发期 、苗期和
成熟期抗旱性较强 ,在旱区特别是在春夏两季干
旱少雨的新疆种植可保证出苗及成熟 ,可进一步
在生产上推广种植或作为抗旱育种的种质资源。
关于作物抗旱性评价及抗旱性指标筛选方
面 ,许多学者利用苗期反复干旱法 ,通过灰色关联
度分析 、建立回归方程等数学手段对抗旱性进行
评价[ 25 ～ 3 0] ,或是对不同生育时期各性状指标进行
关联度分析 ,建立抗旱性评价的初级和次级评价
体系[ 21] 。这些研究为合理评价作物的抗旱性和
稳产性提供了很有价值的结果 ,但利用灰色关联
分析在对不同作物品种进行抗旱性分析时 ,大都
需要根据试验样本去构造理想品种各性状的理想
值 ,而不同的试验群体以及构造时所采用的原则
和人为因素都会对品种抗旱性的评价产生影
响[ 31 , 32] 。本研究为消除品种间固有差异对判断
的准确性产生的影响 ,以水 、旱环境中各指标的变
化率(变化率=(对照值-处理值)/对照值)改造数
据 ,选择抗旱性相关指标时兼顾了种子萌发 、苗
期 、三叶期 、分蘖期及成熟期的表现 ,结合室内人
工模拟干旱条件与大田环境条件进行分析 ,更能
体现抗旱性的内涵 ,消除了品种间固有差异 ,可以
真正在比较出品种抗旱性大小的基础上 ,保证抗
旱品种在产量等性状方面的稳定性 。
另外 ,由于目前小黑麦抗旱性研究较少 ,所用
研究手段及性状选择均参考小麦和水稻等禾本科
作物 ,但是由于小黑麦染色体组的复杂性特别是
R染色体的存在也决定了它在某些方面的特异
性 ,可能包括对抗旱性的影响 ,因此 ,今后应重视
对小黑麦抗逆性的研究。
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·1085·第 6 期　　　　　　　　　　　李春艳等:春性饲草型小黑麦抗旱性的综合评价