全 文 ：＊通讯作者
收稿日期:2008-07-27;修回日期:2008-11-11
基金项目:新疆草地资源与生态实验室开放课题(XJDX0209-
2007-07)
作者简介:刘永财(1981-),男 ,吉林松原人 , 在读硕士生 ,主要
从事草业科学研究.
文章编号:1673-5021(2009)02-0064-06
14份新麦草种质材料苗期抗旱性差异
刘永财1 , 2 ,孟　林2 , ＊ ,毛培春2 ,张国芳2 ,张德罡1
(1.甘肃农业大学草业学院 ,甘肃　兰州　730070;2.北京市农林科学院/北京草业与环境研究发展中心 ,北京　100097)
　　摘要:采用温室模拟干旱胁迫-复水方法 , 对 14 份新麦草种质材料苗期的叶片相对含水量 、叶绿素的 SPAD
值 、相对电导率 、丙二醛和脯氨酸含量等 5 个抗旱生理指标进行了测定 ,综合评价其抗旱性能。采用欧氏距离法进
行聚类分析 ,将 14 份新麦草种质材料的抗旱性划分为 3 个级别 , 相对抗旱的材料包括 XMC01 、XMC06 、XMC10 、
XMC11 ,中度抗旱的包括 XMC02 、XMC04 、XMC08、XMC09、XMC12 、XMC13 , 相对敏感的包括 XMC03 、XMC05 、
XMC07 、XMC14。
关键词:新麦草种质;苗期;抗旱性;差异
中图分类号:S54　　　文献标识码:A
　　 新麦草 [ Psathy rostachy s juncea (Fisch.)
Nevski] ,又名俄罗斯野黑麦(Russian Wildrye),为
多年生密丛型下繁禾草 ,分蘖多 、叶量大 ,具稠密的
须根系 ,根白色有沙套 ,主要分布在 0 ～ 30cm 土层
中。地上部枝条发育良好 ,直立 ,较硬 ,空心 ,高度为
60 ～ 120cm 。叶多基生 ,灰绿色 ,叶片长 10 ～ 20cm ,
宽 2 ～ 3mm[ 1] 。新麦草原产于中亚和西伯利亚 ,在
我国自然分布于天山 、阿尔泰山 、青藏高原 、陕西华
山 、甘肃等地的荒漠 、荒漠草原等不同草地类型和生
境条件下 ,近年来在我国北方地区广泛引种 ,生长表
现良好。目前已开展了新麦草植物学特性 、生产性
能评价 、引种驯化栽培 、染色体组及细胞遗传学 、种
子生产和人工放牧草地建设等方面的研究和应
用[ 1] ,但关于其抗旱性的研究较少。本文对新麦草
种质的抗旱性进行了研究 ,旨在为新麦草抗旱新品
种选育及荒漠化治理提供基础材料 。
1　材料与方法
1.1　试验材料
供试种质材料来自 5个国家 ,共 14 份材料 ,种
子由美国植物种质资源库提供 ,详见表 1。
1.2　试验设计
于 2008年 3 ～ 5 月在北京市农林科学院温室
内进行 。土壤选用大田的壤土 ,过筛 ,去掉石块 、
杂质 。将过筛土与草炭 2∶1 混合装入有孔塑料
花盆(高 18cm ,底径 16cm ,口径 26cm)内 , 每盆装
土 5.3kg 。采用苗期模拟干旱胁迫 -复水法[ 3] 。
将种子均匀撒播于盆中 ,轻轻用土覆盖 ,然后用水
浇透 ,出苗后间苗 , 2 ～ 3 片真叶时定苗 , 每盆选留
20株长势均匀的苗 , 3 次重复 。待生长到 4 ～ 5 片
真叶时进行干旱胁迫处理 ,干旱胁迫前将水浇透 ,
分别于停水当天(CK)和干旱胁迫第 7d 、14d 、21d 、
28d及复水后第 7d上午 8∶00时采样测定生理生
化指标 , 3次重复。
1.3　指标测定
土壤含水量采用烘干法[ 4] ;叶片相对含水量
(RWC)采用饱和称重法[ 5] ;叶绿素的 SPAD 值
(Chl-SPAD)采用 SPAD-502 型叶绿素仪测定;
相对电导率 (REC)采用电导法 (参照邹琦等的方
法[ 5]);丙二醛 (MDA)采取硫代巴比妥酸法 (参
照邹琦等的方法[ 5]);游离脯氨酸 (PRO)采用茚
三酮法测定[ 5] 。
1.4　数据处理
试验数据采用 SAS 8.2 统计软件进行方差分
析和聚类分析 。
2　结果与分析
2.1　干旱胁迫对叶片相对含水量的影响
叶片相对含水量随着干旱胁迫时间的延长和程
度的加重而逐渐下降。当干旱胁迫到第 28d ,各材
料差异显著(P<0.05),其中 XMC05下降的最多 ,
—64—
第 31 卷　第 2 期　　　　　　　　　　中　国　草　地　学　报　　　　　　　　　　2009 年 3 月
　　Vol.31　No.2　　　　　　　　　　Chinese Journal of G rassland 　　　　　　　　　 Mar.2009　　
表 1　新麦草种质材料及来源
Table 1　Materials and sources of P. juncea
代号
Code
种质材料编号
ID of germplasm and
m aterial s
种质材料名
Name of germplasm
and materials
来源国家
C ount ries
XMC01 W6 13128 X93224 Xin jiang , China
XMC02 PI595184 X93257 Xin jiang , China
XMC03 PI440623 BOZOISKⅡ-3 Rus sia
XMC04 PI565053 DJ4156 Rus sia
XMC05 PI429801 689 Rus sia
XMC06 PI429807 1136 Rus sia
XMC07 PI619565 96N-238 Mongolia
XMC08 PI619484 96N-312 Mongolia
XMC09 PI476299 VINA LL North Dakot , United States
XMC10 PI549118 BOZOISK Y-SE LECT U tah , Uni ted S tates
XMC11 PI565050 DJ-4152 Kazak hstan
XMC12 PI565074 AJC-603 Kazak hstan
XMC13 PI598618 VIR U-0134634 Kazak hstan
XMC14 PI598626 VIR U-0134627 Kazak hstan
由干旱胁迫前的 94.27%下降到 51.31%, 而
XMC01 、XMC06 、XMC09 、XMC11的 RWC 下降趋
势相对平缓 ,均在 68%以上 。复水 7d 后 , RWC 均
有不同程度的恢复 ,其中以 XMC06 恢复的最好 ,
XMC05 、XMC14最差 ,但均未恢复到干旱胁迫前的
水平(表 2)。表明 XMC06的植物组织或细胞的受
损轻于 XMC05 、XMC14。
表 2　干旱胁迫处理下叶片相对含水量的变化(%)
Table 2　The RWC in 14 germplasm and materials leaves of P. j uncea at different drought stress days(%)
种质材料
Material s
干旱胁迫天数(d)　 Drough t s tress day s
0d 7d 14d 21d 28d
复水
Rew atering
XMC01 95.32 95.28 94.27 92.32 83.31a 91.88
XMC02 94.96 94.18 91.03 88.83 61.32e 92.79
XMC03 92.19 92.18 91.67 89.78 53.19f 92.02
XMC04 93.81 93.71 91.53 91.10 62.23ed 93.35
XMC05 94.27 92.58 92.03 88.79 51.31f 86.48
XMC06 96.51 95.09 91.81 91.80 75.04b 94.13
XMC07 93.30 93.02 92.50 90.29 53.05f 90.38
XMC08 95.15 94.59 93.67 92.20 59.46e 92.78
XMC09 95.98 94.21 91.38 89.98 79.97a 87.90
XMC10 94.59 94.36 93.99 93.57 61.13e 90.17
XMC11 94.90 94.74 90.80 89.94 68.14c 89.77
XMC12 92.96 91.77 90.78 81.10 63.21ed 91.84
XMC13 92.90 92.68 90.97 90.34 59.49e 91.47
XMC14 97.62 96.52 92.86 85.50 65.31cd 86.55
　　　注:不同小写字母之间差异显著(P<0.05),下表同。
　　　Note:The di fferent small letters indicate signif icant in same column(P<0.05), the same as below.
2.2　干旱胁迫对叶绿素 SPAD值的影响
随着干旱胁迫时间的延长 , 各材料叶绿素的
S PAD值均呈下降趋势。干旱胁迫到第 28d ,各材料
间差异显著(P <0.05)。其中 ,XMC05下降的最多 ,
由干旱胁迫前的 38.10 下降到 5.57 , 叶绿素的
SPAD值最小 ,其抗旱性最弱;而 XMC01 、XMC09 、
XMC11干旱胁迫后 ,叶绿素的 SPAD 值均在 18.4
以上 ,表明其抗旱性较强(表 3)。复水第7d后 ,各材
—65—
刘永财　孟　林　毛培春　张国芳　张德罡　　14 份新麦草种质材料苗期抗旱性差异
料的叶绿素的 SPAD值均有不同程度的恢复 ,但均 未达到胁迫前的水平 。
表 3　干旱胁迫下叶绿素的 SPAD值的变化
Table 3　The SPAD values of chlorophyll in 14 germplasm and materials leaves of P. juncea at dif ferent drought stress days
种质材料
Material s
干旱胁迫天数(d)Drough t s tress day s
0d 7d 14d 21d 28d
复水
Rew atering
XMC01 44.67 38.37 32.70 30.87 18.40b 32.20
XMC02 41.97 34.33 28.87 28.23 6.07g 26.23
XMC03 40.10 34.00 30.67 24.53 12.28de 31.17
XMC04 44.57 38.33 34.20 28.57 17.43b 39.10
XMC05 38.10 32.37 30.00 28.13 5.57g 36.37
XMC06 42.10 35.43 31.29 27.97 13.13d 24.27
XMC07 43.10 36.72 30.50 30.33 11.17ef 30.93
XMC08 38.97 36.77 34.83 29.70 10.20f 29.30
XMC09 43.20 36.77 31.80 26.13 20.33a 37.77
XMC10 40.00 33.40 28.00 26.53 14.37c 33.33
XMC11 41.37 38.20 33.33 29.27 21.17a 39.77
XMC12 41.33 38.10 35.53 31.77 15.50c 38.67
XMC13 45.03 36.50 30.93 25.67 10.70f 22.67
XMC14 39.47 35.20 31.03 24.73 12.57d 36.20
2.3　干旱胁迫对丙二醛含量的影响
丙二醛含量随干旱胁迫进程的延长呈整体上升
趋势(表4)。其中 , XMC03 、XMC07增加最多 ,分别
为 2.93μmo l/g 和 2.88μmol/g ;增加最少的 是
XMC01 、XMC06 、XMC09 、XMC11 , 在 2.37μmol/g
～ 2.45μmo l/g 之间 。表明 , XMC03 、XMC07 受到
的伤害最大 ,而 XMC01 、XMC06 、XMC09 、XMC11
受到的伤害较小。当干旱胁迫到第 28d时 ,各材料
间差异显著(P<0.05)。
表 4　干旱胁迫下丙二醛含量的变化(μmol/ g)
Table 4　The content of MDA in 14 germplasm and materials leaves of P. j uncea under different drought stress days(μmol/g)
种质材料
Material s
干旱胁迫天数(d)Drough t s tress day s
0d 7d 14d 21d 28d
复水
Rew atering
XMC01 0.71 1.11 1.27 1.61 2.44h 1.41
XMC02 0.94 1.36 1.42 1.88 2.74cd 1.00
XMC03 1.02 1.22 1.35 1.84 2.93a 0.97
XMC04 1.12 1.61 1.63 1.75 2.70de 1.01
XMC05 0.96 1.34 1.35 1.57 2.78cd 1.73
XMC06 0.83 1.04 1.12 1.51 2.45h 1.41
XMC07 0.88 0.99 1.05 2.20 2.88ab 1.53
XMC08 0.78 1.20 1.30 1.90 2.81bc 1.10
XMC09 0.96 1.32 1.43 1.81 2.37h 1.25
XMC10 1.37 1.84 1.91 2.54 2.60fg 1.21
XMC11 0.74 0.84 1.07 1.53 2.42h 1.13
XMC12 0.77 1.21 1.38 2.14 2.55g 1.06
XMC13 0.82 0.90 1.07 1.84 2.69de 1.09
XMC14 0.61 1.09 1.13 2.02 2.64ef 1.25
—66—
中国草地学报　2009年　第 31 卷　第 2 期
2.4　干旱胁迫对相对电导率的影响
在干旱胁迫影响下 ,供试材料的细胞膜透性增
大 ,相对电导率呈上升趋势。当干旱胁迫到第 28d
时 , REC 变化幅度最大的是 XMC04 、XMC07 ,分别
为 34.23%和 30.88%,变化最小的是 XMC09 ,提高
了 16.80%。说明 XMC09的膜系统受干旱损伤最
小 ,抗旱性最强(表 5)。复水 7d后 ,供试材料呈现
不同程度的恢复 ,但均未达到胁迫前的水平 。
表 5　干旱胁迫处理下相对电导率的变化(%)
Table 5　The REC of 14 germplasm and materials of P. j uncea at different drought stress days(%)
种质材料
Material s
干旱胁迫天数(d)Drough t s tress day s
0d 7d 14d 21d 28d
复水
Rew atering
XMC01 10.99 15.38 16.48 20.01 24.88f 16.83
XMC02 11.78 15.83 16.59 19.01 26.05ef 19.81
XMC03 16.23 17.59 21.65 24.00 28.33c 20.80
XMC04 15.04 17.88 21.96 24.23 34.23a 23.67
XMC05 14.51 16.33 16.56 23.19 27.85dc 19.85
XMC06 11.65 17.09 19.82 26.42 21.82g 18.60
XMC07 12.51 16.92 20.63 25.88 30.88b 20.45
XMC08 12.57 17.49 20.10 26.78 28.99c 17.83
XMC09 12.90 14.80 16.61 21.97 16.80h 14.27
XMC10 14.06 17.50 20.63 22.77 24.77f 18.40
XMC11 16.01 17.96 18.85 24.83 25.43ef 21.23
XMC12 14.48 18.75 21.16 24.48 25.75ef 20.02
XMC13 10.79 13.25 17.74 22.02 26.73de 21.63
XMC14 12.74 17.47 20.46 26.29 28.29c 19.29
2.5　干旱胁迫对游离脯氨酸含量的影响
随着干旱胁迫进程的延长 ,供试材料的游离脯
氨酸含量均随之增加 ,胁迫到第 28d时 ,急剧增加。
其中 , 以 XMC05 、XMC07 增加最多 , 分别达到
947.46μg/g 和 1013.02μg/g ;XMC01 、 XMC06 、
XMC10 、XMC11 的积 累速度较 慢 , 仅分 别为
197.43μg/g ～ 266.44μg/g 。可见 , XMC01 、XMC06 、
XMC10 、XMC11的抗旱性较强 。复水第 7d 后 ,各
供试材料均有不同程度的恢复 ,但均未恢复到原来
水平(表 6)。
表 6　干旱胁迫下游离脯氨酸含量的变化(μg/g)
Table 6　The PRO of 14 germplasm and materials of P. j uncea at different drought stress days(μg/ g)
种质材料
Material s
干旱胁迫天数(d)Drough t s tress day s
0d 7d 14d 21d 28d
复水
Rew atering
XMC01 12.84 35.65 40.17 45.15 253.40g 51.19
XMC02 12.59 27.96 38.12 45.50 601.84d 50.78
XMC03 6.78 26.38 29.72 47.36 906.67c 42.89
XMC04 7.50 26.47 35.10 39.31 348.87f 41.83
XMC05 10.72 25.79 29.10 35.53 947.46b 38.30
XMC06 12.66 21.24 34.34 45.17 197.43g 46.36
XMC07 25.69 31.72 38.74 46.98 1013.02a 45.80
XMC08 16.65 27.34 33.27 53.25 453.57e 46.59
XMC09 7.97 29.65 35.18 45.03 450.00e 45.24
XMC10 7.34 26.64 28.42 48.66 266.44g 54.41
XMC11 10.16 15.60 31.62 43.52 221.47g 41.05
XMC12 6.72 26.99 35.75 59.48 604.14d 50.89
XMC13 9.17 23.46 37.96 38.71 477.12e 48.54
XMC14 14.21 24.19 39.30 58.40 874.41c 49.32
—67—
刘永财　孟　林　毛培春　张国芳　张德罡　　14 份新麦草种质材料苗期抗旱性差异
2.6　抗旱性综合评价
采用欧氏距离法综合聚类分析[ 6] 并对测定的 5
个生理生化指标进行综合评价 ,可将 14份新麦草种
质材料划分为 3个抗旱级别 ,即相对抗旱:XMC01 、
XMC06 、XMC10 、 XMC11;中 度抗 旱:XMC02 、
XMC04 、XMC08 、XMC09 、XMC12 、XMC13;相对敏
感:XMC03 、XMC05 、XMC07 、XMC14(图 1)。
图 1　14份新麦草种质材料的聚类树状图
Fig.1　Graph o f cluster analy sis for 14 P.juncea
3　讨论与结论
3.1　随着干旱胁迫时间的延长 ,植物体的外貌形态
表现为叶片萎蔫 、变黄 ,甚至干枯死亡。本试验的新
麦草种质材料在干旱胁迫 21d前 ,呈现出叶片形态 、
生理生化指标变化相对平稳的态势 ,当胁迫到 28d
时 ,叶片表现出叶面灰暗 、卷曲 、萎蔫等现象 ,并伴有
少量弱小植株的死亡 。
3.2　相对含水量(RWC)反映了植物体内水分亏缺
的程度 ,在干旱胁迫下 ,植物能维持较高的 RWC ,
表明植株的叶片持水力较强 ,抗旱性较强[ 7] 。若在
干旱胁迫下 , RWC下降较大 ,表明细胞质膜受到了
一定程度的破坏 ,质膜透性增大 ,造成细胞质外泄 ,
REC就会增大。同时 ,剧烈的水分损失也会引起叶
绿素的生物合成减弱 。干旱导致植物体内活性氧积
累 ,积累的含氧自由基直接或间接地启动了膜脂过
氧化作用 , 导致细胞膜破损伤害 , 叶绿素分解加
快[ 8 , 9] ,最终表现为抗旱性较弱 。植物器官在干旱
胁迫下会发生膜脂过氧化作用 ,丙二醛(MDA)含量
可以反映植物遭受伤害的程度 。MDA 含量数值较
小表明其受伤害较小 ,抗旱性较强[ 10 , 11] 。本研究结
果显示 ,在连续干旱胁迫下 14份新麦草种质材料的
叶片 RWC和叶绿素的 SPAD 值均呈下降趋势 ,而
REC 、MDA 和 PRO 含量则呈增加趋势 , 复水后各
生理生化指标均有不同程度的恢复 ,但均未恢复到
受胁迫前的水平。
3.3　综合 5个生理指标值进行数学聚类 ,可将 14
份新麦草种质材料的抗旱性划分为 3个抗旱级别:
相 对 抗 旱 的 包 括 XMC01 、 XMC06 、 XMC10 、
XMC11 , 中 度 抗 旱 的 包 括 XMC02 、 XMC04 、
XMC08 、XMC09 、XMC12 、XMC13 , 相对敏感的包
括 XMC03 、XMC05 、XMC07 、XMC14。
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Difference of Drought Resistance among 14
Psathyrostachys j uncea Accessions at Seedling Stage
LIU Yong-cai1 , 2 , MENG Lin2 ,MAO Pei-chun2 ,ZHANG Guo-fang2 ,ZHANG De-gang1
(1.Pratacultural Col lege , Gansu Agricultural Universi ty , Lanzhou 730070 , China ;
2.Bei j ing Academy o f Agriculture and Forestry Sciences , Bei j ing Research and
Development Center f or Grasses and Environment , Bei j ing 100097 , China)
Abstract:The drought resistance of 14 accessions of Psathy rostachy s juncea (Fisch.)Nevski at seedling
stage w as comprehensively identi fied and evaluated using the simulated drought st ress and rew atering
method in g reenhouse.The morpho logical and phy siological indexes were measured and analyzed.The re-
sults showed that :as the stress of drought w as intensified , the relative w ate r content of leav es and the
S PAD values of chlo rophyll w ere decreased ;meanwhile , the relat ive elect rical conductivi ty rate , content
of MDA and free proline accumulat ion w ere increased.After rew atering , the values of measured indexes
were recovered at the different deg rees.With cluster analy sis , 14 P.juncea accessions w ere divided into
three g rades of the drought resistance , e.g.the st ronger drought resistant germplasm including XMC01 ,
XMC06 , XMC10 , XMC11;the medium drought resistant germplasm including XMC02 , XMC04 ,
XMC08 , XMC09 , XMC12 , XMC13;and the w eaker drought resistant germplasm including XMC03 ,
XMC05 , XMC07 , XMC14.
Key words:P sathy rostachy s juncea;Seedling stage;Drought resistance;Dif ference
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刘永财　孟　林　毛培春　张国芳　张德罡　　14 份新麦草种质材料苗期抗旱性差异