全 文 ：收稿日期:2005 - 03 - 03;修回日期:2005 - 08 - 10
基金项目:国家自然科学基金项目(30260074)
作者简介:马青枝(1961 -),女 ,内蒙古呼和浩特市人 ,高级实验师,从事测试分析工作 ,发表论文 10余篇.
披碱草和野大麦及其杂种苗期抗旱性研究
马青枝1 ,李造哲2
(1. 内蒙古农业大学生物工程学院 , 内蒙古　呼和浩特　010018;
2. 内蒙古农业大学生态环境学院 , 内蒙古　呼和浩特　010018)
　　摘要:在室内人工模拟干旱条件 , 测定了干旱胁迫下披碱草和野大麦及其杂种幼苗的相对含水
量 、细胞膜透性 、游离脯氨酸含量的变化。结果表明 ,干旱胁迫下亲本披碱草幼苗的组织相对含水量
下降的幅度最低 ,细胞膜受害最轻 , 游离脯氨酸积累的最多 , 相对生长率最高 ,表现出很强的抗旱性。
亲本野大麦幼苗的组织相对含水量下降的幅度最大 , 细胞膜受害最重 ,游离脯氨酸积累的最少 ,相对
生长率最低 ,抗旱性弱。杂种 F1 幼苗的保水能力 、细胞膜受害程度和游离脯氨酸积累能力 、相对生
长率均介于双亲之间 ,亦即其抗旱能力大于野大麦而小于披碱草 ,表现为双亲的中间型。正 、反交对
杂种 F1 的抗旱能力没有明显影响。
　　关键词:披碱草;野大麦;杂种;苗期;抗旱性
　　中图分类号:S543　　文献标识码:A　　文章编号:1000-6311(2005)06-0023-05
Studies on Drought Resistance of Elymus dahuricus , Hordeum brevisubulatum and
Their Hybrid F1 at Seedl ing Stage.MA Qing-zhi1 , LI Zao-zhe2(1.College of B io - en-
gineering , 2. Collegeo f Ecology and Env ironmental S cience , I nner Mongolia Agri-
cultural Universi ty , Hohhot , 010018 , China):Grassland o f China , No. 6 , 2005 ,
pp. 23 ～ 27.
Abstract:The relative w ate r content , cell membrane permeability and free proline
content o f E lymus duhuricus , Hordeum brev isubulatum and their hybrid at seedling
stage w ere determined under simulated drought conditions in room. The results
show ed that the relat ive w ater content of seedling s of E lymus dahuricus was declined
a lit t le , the cell membrane w as damaged slight ly , f ree pro line w as accumulated the
most , the relat ive g row th rate w as the hightest , which showed that the drought re-
sistance of Elymus d ahuricus was the st rongest. The w ater content of Hordeum bre-
visubulatum was decreased the most , the cell membrane w as damage the most seri-
ously , f ree pro line w as accumulated the least , relative g row th rate w as the low est ,
which show ed that the drought resistance of Hordeum brevisubulatum was the wea-
kest. The w ater conservation , damage deg ree of cel l membrane , ability of f ree pro-
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第 27卷　第 6期　　　　　　　　　　　　中　国　草　地　　　　　　　　　　　　2005 年 11 月
Vol. 27　No. 6　 　　　　　　　　　　　Gra ssland of China　　　　　　　　 　　　　Nov. 2005
line accumulat ion and relative grow th rate of F 1 seedling s w ere betw een Elymus
dahuricus and Hordeum brev isubulatum , which meant that the drought resistance o f
F1 seedlings w as in the middle of parents. There were no significant dif fe rences in
drought resistance betw een E lymus dahuricus×Hordeum brevisubulatum and Hor-
deum brevisubulatum ×E lumus dahuricus.
Key words:Drought resistance;E lymus dahuricus;Hordeum brev isubulatum ;Hy-
brid;Seedling stage
　　在我国北部广大的干旱和半干旱地区 ,
水分不足是限制牧草生产的重要因素 ,因此
筛选和培育抗旱性强而又高产的牧草或品种
对于人工草地的建立和天然草地的培育具有
重要 意 义。 披碱 草 (E lymus dahuricus
Turcz . )和野大麦(Hordeum brev isubula-
tum Link)[ 1] 是具有重要经济和生态价值的
国产小麦族多年生优良牧草。披碱草具有抗
旱能力强的特性 ,野大麦具有分蘖能力强 、草
质好 、耐盐碱等特性 。为了使二者的优良特
性综合在一起 ,培育出适合干旱 、盐渍生境的
牧草新品种(新类型),将披碱草和野大麦相
组合进行了远缘杂交 ,成功地获得了高度不
育的披碱草和野大麦的正 、反交 F1 代 。杂种
F1 代表现出很强的杂种优势 ,具有很高的育
种价值[ 2] 。本研究在室内人工模拟干旱条
件 ,测定了干旱胁迫下披碱草和野大麦及其
杂种幼苗的相对含水量 、细胞膜透性 、游离脯
氨酸含量的变化 ,以期为抗旱品种选育提供
理论依据 。
1　材料和方法
1. 1　供试材料
供试材料详见表 1。
表 1　供试材料基本情况
Table 1　Basic information on tested materials
编号
No.
材料名称
Tested material name
染色体组
C hromosome
genome
染色体数
Ch rom osome
num ber
产地
Origin
1 披碱草(Elymus d anuricus Turcz.) S dSdH dH dYY 2n=42 内蒙古
2 野大麦(Hordeum brevisubulatum Link) HHHH 2n=28 内蒙古
3　 披碱草×野大麦(F1) (E ly mus danur icus×Hord eumbrevisubu latum) S dH dHHY
4　 野大麦×披碱草(F1)(Hordeum brevisubulatum ×E ly-mus danuricus) S dH dHHY
1. 2　方法
1. 2. 1　幼苗培育
将田间刚返青的供试植物幼苗(2叶期)
带土取回 ,洗去根部泥土 ,分株移栽到搁有尼
龙网架的塑料盆中 , 置生长箱内用 pH 值
6. 7的 Hoag land 营养液培养。生长箱内昼
夜温度为 25±2℃/20℃±2℃,相对湿度为
60±7%,光强 11000 ～ 13000lx , 光期 14h 。
培养期间每日用气泵给溶液通气 1 ～ 2次 ,定
期更换营养液 ,以保证幼苗生长对 O 2 和无
机养分的需求 。
1. 2. 2　干旱处理
待幼苗长到 5 ～ 6叶期 ,基部出现新的分
蘖时进行干旱胁迫。用 - 8 Pa 高渗溶液(营
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中国草地　2005 年　第 27 卷　第 6 期
养液中加入一定量的分子量为 6000 目的
PEG)处理幼苗根系 ,在干旱处理的 0 、24h 、
48h 、72h取样测定各项指标 。
1. 2. 3　生理生化指标测定
组织相对含水量(RWC)采用华东师范
大学的方法[ 3] , 3 次重复。细胞膜相对透性
测定采用电导法 。随机单株取样 0. 5g ,用蒸
馏水和无离子水各冲洗两次 ,放入 10m l指
型管中 ,加 5ml无离子水 ,真空渗入 8min ,在
室温下浸泡 2h ,测电导率初值 ,然后沸水中
煮 15min ,取出冷却至室温后测电导率终值 ,
6次重复 。细胞膜相对透性=(电导率初值 /
电导率终值)×100%。游离脯氨酸采用酸性
茚三酮法。取 0. 5 ～ 1g 叶片 ,用 10ml 80%
乙醇研磨成浆状 ,置试管中 ,加盖暗处室温下
提取 24h , 加适量活性碳去除色素 ,离心沉
淀。取 2m l上清液于试管中 ,在沸水浴上蒸
去乙醇 ,然后加入 2m l水 、2ml冰乙酸和 2m l
茚三酮试剂 ,加盖密封 ,沸水浴 45min 。用蒸
馏水代替样品作对照。在分光光度计上用
515nm 比色 ,从标准曲线上求出样品溶液中
脯氨酸含量 ,重复 3次 。干旱胁迫前定株 10
株测量高度 ,干旱处理后再测高度 。相对生
长率=(处理后高度 - 处理前高度) /处理前
高度×100%。
2　结果与分析
2. 1　干旱胁迫下幼苗相对含水量的变化
披碱草 、野大麦及其杂种 F 1 对照幼苗的
相对含水量(RWC)在 88. 31%～ 91. 31%之
间 ,且差异不显著。幼苗随干旱处理时间的
延长 RWC 呈下降趋势(表2)。野大麦 RWC
下降的幅度较大 ,表明其幼苗保水力较差 ,是
抗旱性弱的生理表现;披碱草 RWC 下降的
幅度较小 ,说明其保水力强 ,抗旱性强;杂种
F1 幼苗 RWC 下降的幅度居于双亲中间 ,与
亲本存在显著差异 ,说明杂种 F 1 幼苗的保水
能力较强 ,正交 F1 与反交 F1 幼苗的抗旱性
没有显著差异 。
表 2　干旱胁迫下幼苗相对含水量(RWC)(%)
Table 2　Relative water content in seedlings under drought
材料名称 Material name 干旱胁迫时间 Drought st res s time(h)
CK 24 48 72
披 碱 草 91. 31a 86. 50a 74. 32a 69. 23a
野 大 麦 89. 77a 81. 90b 62. 10c 54. 60c
披碱草×野大麦 89. 74a 81. 20b 69. 89b 62. 39b
野大麦×披碱草 88. 31a 82. 48b 68. 23b 61. 51b
　　注:小写字母表示在 P<0. 05水平上差异显著;下表同。
2. 2　干旱胁迫下幼苗细胞膜透性的变化
由表 3可以看出 ,披碱草 、野大麦及其杂
种 F1 对照幼苗的膜透性均很小 ,在 6. 78%
～ 8. 95%之间 ,差异不显著 。随着干旱处理
时间的增加 ,膜透性增大 。其中 ,野大麦细胞
膜透性增加的幅度较大 ,表明细胞膜受害较
重 ,其抗旱能力弱。披碱草和杂种 F 1 细胞膜
透性增加的幅度较小 ,表明其细胞膜受害较
轻 ,抗旱能力较强 ,它们之间差异不显著 。
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马青枝　李造哲　披碱草和野大麦及其杂种苗期抗旱性研究
表 3　干旱胁迫下幼苗细胞膜透性变化(%)
Table 3　Cell membrane permeability of seedlings under drought
材料名称 Material nam e 干旱胁迫时间 Drought st res s time(h)
CK 24 48 72
披 碱 草 8. 03a 13. 38b 18. 46b 24. 13b
野 大 麦 8. 95a 20. 31a 30. 44a 40. 17a
披碱草×野大麦 7. 51a 10. 65b 22. 88b 27. 40b
野大麦×披碱草 6. 78a 13. 18b 20. 95b 29. 01b
2. 3　干旱胁迫下幼苗游离脯氨酸含量变化
随着干旱胁迫时间的增加 ,各供试材料
体内大量积累游离脯氨酸(表 4)。披碱草体
内游离脯氨酸积累的最多 ,野大麦积累的最
少。幼苗体内积累游离脯氨酸的能力依次为
披碱草>披碱草×野大麦 F 1 =野大麦×披
碱草 F 1 >野大麦。干旱胁迫下植物体内积
累游离脯氨酸是植物对干旱的一种生理生化
适应性反应 ,因为脯氨酸的积累能增加细胞
的渗透性和亲水性 ,有利于组织或细胞的保
水[ 4] 。
表 4　干旱胁迫下幼苗游离脯氨酸含量(mg /g dw)
Table 4　Free proline content in seedlings under drought
材料名称 Material name 干旱胁迫时间 Drought st res s time(h)
CK 24 48 72
披 碱 草 0. 58a 9. 44a 18. 10a 28. 94b
野 大 麦 0. 62a 6. 19a 10. 22b 12. 37c
披碱草×野大麦 0. 32a 8. 50a 16. 27a 23. 98a
野大麦×披碱草 0. 42a 7. 51a 15. 18a 21. 17a
2. 4　干旱胁迫下幼苗相对生长率
干旱胁迫下植物的生长受到抑制 ,抗旱
性强的植物受抑制的程度较低 ,抗旱性弱的
植物受抑制的程度较大。披碱草在干旱胁迫
下仍保持较高的相对生长率(图 1),表明其
抗旱性强;而野大麦在干旱胁迫下相对生长
率最低 ,表明其抗旱性弱;正 、反交杂种 F 1的
相对生长率接近披碱草。
3　结论
干旱胁迫下亲本披碱草幼苗的组织相对
含水量下降的幅度最低 ,细胞膜受害最轻 ,游
离脯氨酸积累的最多 ,相对生长率最高 ,表现
图 1　干旱胁迫下幼苗的相对生长率
Fig. 1　Relative g row th rate of seedlings
unde r drought
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中国草地　2005 年　第 27 卷　第 6 期
出很强的抗旱性 。亲本野大麦幼苗的组织相
对含水量下降的幅度最大 ,细胞膜受害最重 ,
游离脯氨酸积累的最少 ,相对生长率最低 ,抗
旱性弱。杂种 F1 幼苗的保水能力 、细胞膜受
害程度 、游离脯氨酸积累能力 、相对生长率均
介于双亲之间 ,亦即其抗旱能力大于野大麦
而小于披碱草 ,表现为双亲的中间型 。正 、反
交对杂种 F 1的抗旱能力没有明显影响 。
参考文献:
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　　(上接第 22页)
3. 2　冷季型草种各品种适应性差异
据报道 ,同一饲草不同品种生产性能差
异很大 ,其适应性和产量也明显不同[ 5] 。本
试验结果再次证实了这一观点 。从供试的豆
科饲草看 ,白三叶和紫花苜蓿各品种在出苗
速度 、物候期 、产草量指标方面都有一定差
异。从禾本科多花黑麦草各品种来看 ,特高
在产草量方面明显高于百特宝和爱蔻 812 。
3. 3　冷季型草种各品种营养成分差异
本试验结果表明 ,供试冷季型饲草不但
种间营养成分含量差异显著 ,而且不同品种
间营养成分含量也有明显差异 。供试的白三
叶 、紫花苜蓿 、多花黑麦草各品种间粗蛋白
质 、粗脂肪 、粗纤维 、灰分含量明显不同 ,有些
指标差异达到显著水平(P<0. 05)。这种营
养成分的差异可能与其各品种的适应性有一
定关系。明确这种差异性 ,可以为饲草间合
理搭配使用提供一定的参考依据。
参考文献:
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马青枝　李造哲　披碱草和野大麦及其杂种苗期抗旱性研究