全 文 ：麦类作物学报　2011 , 31(4):753-756
Journa l of T riticeae Crops
裸燕麦种子萌发对模拟干旱胁迫的响应及其耐旱性综合评价
＊
牛瑞明 , 王　燕 , 吴桂丽 , 高明照
(河北北方学院农林科技学院 ,河北张家口 075000)
摘　要:为了筛选耐旱性较好的裸燕麦新品种 ,以河北坝上地区新育成和冀西北常用的共 15 个裸燕麦
材料为试材 ,以不同渗透势的 PEG-6000溶液模拟水分胁迫条件 , 通过测定萌发抗旱指数 、活力抗旱指数 、相
对发芽率和相对发芽势 4 个指标 ,采用模糊隶属法用上述 4 个指标对 15 个参试材料的耐旱性进行了综合评
价。结果表明 ,坝莜 6 号最耐旱 , 花早 2 号最不耐旱 ,耐旱隶属函数总平均值分别为 0.719 和 0.141。
关键词:裸燕麦;水分胁迫;耐旱性;模糊隶属法
中图分类号:S512.6;S311　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1009-1041(2011)04-0753-04
Evaluation of Drought Resistant and Response of Naked
Oats Seed Germination under Drought Stress
NIU Rui-ming , WANG Yan , WU Gui-l i , GAO Ming-zhao
(Department of Agricul tu ral Sciences , H ebei North Universi ty , Zhangjiak ou , H ebei 075000 , China)
Abstract:Naked oat(Avena nuda L.)w ith mainly upland cult ivation has high nutritional value , edi-
ble value and medical value.In o rder to select drought re sistant varieties to adapt to cultivation on dry
land.In this study , the materials are 15 naked oat materials w hich are new ly bred in Bashang area and
commonly used in northw est Hebei Province.The sprout index o f drought resisting , vigo r index of
drought re sist ing , and relative ge rmination rate , relative g ermina tion potential of 15 naked oats seeds
tested unde r dif ferent osmotic potentials (PEG-6000)to evaluate thei r drought resistance using the
fussy subo rdinate function.The resul ts indicated that dam N aked Oat No.6 and Huazao No.2 had rel-
a tively the highest and the lowest drought resistance.The average subordinate values of them resist-
ance to drought stress w ere relatively 0.719 and 0.141.
Key words:Naked oa t;Water st ress;Drought resistance;Subordinative function method
　　裸燕麦(Avena nuda L .)又称莜麦 ,主要分
布于我国北方内蒙古 、陕西和山西北部一带 ,以旱
地种植为主。裸燕麦具有极高的营养价值和医用
价值 ,同时也是粮草兼用作物 ,对发展畜牧业具有
重要意义 。干旱严重限制了裸燕麦生产的发展 ,
培育裸燕麦抗旱品种是提高其产量的有效途径。
高渗透溶液模拟水分胁迫鉴定品种的抗旱性已得
到广泛应用。近年来有研究者用不同浓度 PEG
鉴定小麦 、玉米等作物的抗旱性[ 1-4] ,但有关 PEG
在裸燕麦的抗旱性鉴定中相关报道较少 。本实验
采用不同浓度的 PEG-6000溶液室内模拟水分胁
迫条件 ,对裸燕麦材料的种子萌发抗旱指数 、活力
抗旱指数 、相对发芽率和相对发芽势 4 个指标进
行了测定 ,并采用模糊数学中的隶属函数法对上
述 4个指标进行综合评价 ,目的是明确各试材对
干旱胁迫的响应能力 ,为裸燕麦品种萌芽期耐旱
性鉴定提供理论依据和生产实践指导。
1　材料与方法
1.1　材 料
参试材料为冀西北常用和坝上地区新育成的
15个裸燕麦材料 ,分别为坝莜 1号 、坝莜 3号 、坝
＊收稿日期:2010-12-16　　　修回日期:2011-02-20
基金项目:国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BAD02B05-9);河北省重点学科建设项目。
作者简介:牛瑞明(1956-),男 ,教授 ,主要从事干旱及半干旱地区农业研究。 E-mai l:pubaoh ua@126.com
莜5号 、坝莜 6号 、坝莜 8号 、坝莜10号 、冀张莜3
号 、冀张莜 4号 、花早 2 号 、冬选 43号 、STA RK 、
H44 、BYXS-63-5 、PA LL 、S013 。
1.2　试验处理
渗透试剂选用 PEG-6000(化学纯 ,平均分子
量 6 000 ～ 8 000 ,天津科技有限公司生产)模拟水
分胁迫 。配制浓度分别为 5%、10%、15%、17%
的四种 PEG-6000 胁迫溶液 ,其渗透势分别为 0 、
-0.2 、-0.4 、-0.48 MPa。在 15 cm 培养皿内
铺两层滤纸为发芽床 ,选取均匀饱满种子 ,称重 、
消毒(75%乙醇溶液浸泡 2 min后洗净)分别摆放
于滤纸上 ,种子间距为种子长的 1 ～ 2倍 。每个培
养皿放 10粒种子为一组 ,分别注入 10 mL 不同
浓度的 PEG-6000胁迫溶液 ,以去离子水作为对
照 ,共 5个处理 ,每个处理三次重复 。控温范围为
15 ～ 20℃。培养皿外用纸盒遮光 ,每天补充适量
蒸馏水 ,以保持渗透势不变。用于萌芽期耐旱性
鉴定的种子 ,每隔 2 d调查发芽数一次(以胚根长
2 mm 为发芽标准),直至第 11 d 。并在第 5 d调
查发芽势 ,第 10 d调查发芽率。
1.3　种子萌发指标测定
萌发抗旱指数=水分胁迫下种子萌发指数/
对照种子萌发指数 ,萌发指数(PI)=1.0nd3 +
0.8nd5+0.6nd7+0.4nd9+0.2nd11 ,式中 nd3 、
nd5 、nd7 、nd9 、nd11分别为第 3 、5 、7 、9 、11 d的种
子萌发率[ 5] 。
活力抗旱指数=水分胁迫下种子活力指数/
对照种子活力指数 ,活力指数(VI)=PI×S x 。其
中 Sx 为第 11 d芽平均长度[ 6] 。
相对发芽率=(处理发芽率/对照发芽率)×
100%。
相对发芽势=(处理发芽势/对照发芽势)×
100%。
1.4　不同材料耐旱性综合评价
利用模糊数学中求隶属函数的方法[ 7] 进行综
合评价。过程如下:首先分别求出各供试材料的
各测定指标在不同 PEG 浓度下的隶属值 ,隶属值
计算公式为 X′ij =(X ij - X jmin)/ (X jma x -
X jmin),公式中 X′ij为 i材料 j指标在某一 PEG 浓
度下的耐旱隶属值 , X ij为 i材料 j指标在该 PEG
浓度下的测定值 , X jmax为该 PEG 浓度下 j指标测
定的最大值 , X jmin为该 PEG 浓度下 j指标中的最
小值 。然后把 j指标在各 PEG 浓度下的隶属值
累加 ,求其平均值 ,该平均值即为 i材料 j指标的
耐旱隶属值。最后将 i材料各指标的耐旱隶属值
累加求其平均值 ,该平均值即为 i 材料耐旱隶属
值总平均值大小 ,耐旱隶属总平均值越大耐旱性
越强 。以坝莜 6 号为例 ,计算过程如下:在 5%
PEG浓度胁迫下其相对发芽势为 275 ,在该浓度
胁迫下 15个供试材料中 ,相对发芽势最小值为坝
莜 10号(43.75),最大值为坝莜 6号(275)。根据
上述公式求得坝莜 6号在 5%PEG 浓度胁迫下相
对发芽势的耐旱隶属值为 1。同样方法分别求取
该指标下 10%、15%和 17%胁迫浓度下的耐旱隶
属值为 1 、0.7143和 0.7115 。四个 PEG 浓度胁
迫下的耐旱隶属值累加求平均值为 0.856 ,即为
坝莜 6号相对发芽势指标的耐旱隶属值 。计算方
法同上 ,分别求得坝莜 6号的萌发抗旱指数 、活力
抗旱指数和相对发芽率指标的耐旱隶属值。最后
求取四个指标的耐旱隶属值的平均值 ,即为耐旱
隶属值的总平均值大小 ,该总平均值越大耐旱性
越强 。
数据处理利用 Micro sof t Excel 2003 ,差异显
著性分析应用 SPSS 13.0软件。
2　结果与分析
2.1　水分胁迫对裸燕麦萌发抗旱指数的影响
随胁迫程度的加重 ,不同材料的萌发抗旱指
数逐渐降低。高浓度胁迫对萌发抗旱指数影响较
大 ,5%和 17%两种浓度胁迫下的萌发抗旱指数
存在显著差异(表 1)。坝莜 8号和坝莜 6号的平
均萌发抗旱指数最高 ,分别为 0.917和 0.903 ,然
后依次是坝莜 3 号 、H44 、PA LL 、冀张莜 4 号 、
S013 、冀张莜 3 号 、坝莜 10 号 、坝莜 1 号 、
STA RK 、冬选 43号 、坝莜 5号 、BYXS-63-5 ,花早
2号的萌发抗旱指数最低 ,为0.393(表 2)。
2.2　水分胁迫对活力抗旱指数的影响
随胁迫浓度增加 ,不同材料的活力抗旱指数
逐渐降低 ,5%和 17%两种浓度胁迫下的活力抗
旱指数存在显著差异(表 1)。不同材料的活力抗
旱指数测定表明 ,坝莜 6号的平均活力抗旱指数
最高 ,为 0.973 ,且与其余材料存在显著差异 ,其
次为 H44 、冀张莜4号 、坝莜 3号 、坝莜 8号 、冀张
莜 3号 、PA LL 、坝莜 1 号 、S013 、STA RK 、莜 10
号 、坝莜 1号 、BYXS-63-5 、坝莜 5号 ,花早 2号的
活力抗旱指数最低(表 2)。
2.3　水分胁迫对相对发芽势和相对发芽率的影响
低浓度 5%PEG 胁迫下 ,对发芽势和发芽率
·754· 麦　类　作　物　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 31 卷
影响较小 ,随胁迫浓度升高 ,相对发芽势和相对发
芽率均在下降 ,高浓度 17%PEG胁迫下相对发芽
势和相对发芽率值与 5%PEG 胁迫下存在显著性
差异(表 1)。相对发芽势结果表明 ,坝莜 6号的
相对发芽势值最高 , PA LL 和坝莜 8号的相对发
芽势值较高 ,水分胁迫轻微提高了 3 个材料的发
芽势 ,这与低浓度 PEG时提高了 3个材料的发芽
势 ,且高浓度胁迫对发芽势影响较小有关 ,因此水
分胁迫对坝莜 6 号 、PA LL 和坝莜 8号的发芽势
影响较小 。花早 2号的相对发芽势值最低 ,为0.3
(表 2)。相对发芽率数值表明 ,低浓度 PEG胁迫
也有提高发芽率的作用。在供试材料中 ,坝莜 3
号的发芽率最高 ,水分胁迫对其发芽率影响较小 ,
其次是坝莜 8号 、坝莜 6号 、PALL 、坝莜 10号相
对较高 ,花早 2号最低(表 2)。
表 1　不同浓度 PEG胁迫下裸燕麦种子的萌发特性
Table 1　Seed germination character of Naked oat under different PEG conditions
PEG 浓度
Density of PEG
萌发抗旱指数
Drought resi stance
index
活力抗旱指数
Vigo r index
相对发芽势
Relative germinat ion
poten tial
相对发芽率
Relative
germinat ion rate
5% 0.868a 0.674a 0.971a 0.861a
10% 0.707ab 0.497ab 0.646ab 0.829a
15% 0.616b 0.281b c 0.742ab 0.675b
17% 0.512b 0.136c 0.566b 0.564b
　　同列不同小写字母表示在 5%水平差异显著。下同。
Dif feren t small let ters in the same column mean difference signif icant at 5% level s.The sam e are as in the follow ing.
表 2　PEG胁迫下不同裸燕麦种子的萌发特性
Table 2　Seed germination character of dif ferent Naked oat under PEG conditions
材料名称
Varieties(lines)
萌发抗旱指数
Drought resi stance
index
活力抗旱指数
Vigo r index
相对发芽势
Relative germinat ion
poten tial
相对发芽率
Relative
germinat ion rate
坝莜 1号 0.643abc 0.390b 0.625abc 0.596a
坝莜 3号 0.883ab 0.465ab 0.942abc 0.958a
坝莜 5号 0.473bc 0.183b 0.404bc 0.597a
坝莜 6号 0.903ab 0.973a 1.563a 0.841a
坝莜 8号 0.917a 0.449ab 1.025ab 0.882a
坝莜 10号 0.658abc 0.275b 0.594abc 0.829a
冀张莜 3号 0.664abc 0.423ab 0.688abc 0.711a
冀张莜 4号 0.760abc 0.547ab 0.896abc 0.711a
花早 2号 0.393c 0.157b 0.304c 0.574a
冬选 43号 0.493abc 0.163b 0.450abc 0.662a
ST ARK 0.558abc 0.349b 0.583abc 0.700a
H44 0.815abc 0.559ab 0.883abc 0.800a
BYXS-63-5 0.469bc 0.239b 0.350bc 0.613a
PA LL 0.777abc 0.423ab 1.036ab 0.675a
S013 0.734abc 0.358b 0.625abc 0.833a
2.4　耐旱性综合评价
用模糊数学中隶属函数方法 ,对以上受试 15
个材料的 4个测定指标进行隶属函数值计算 ,得
出 15个裸燕麦材料耐旱隶属函数总平均值范围
为 0.141 ～ 0.719。坝莜 6 号总平均值最高 ,为
0.719 ,其耐旱性最高 ,其次为坝莜 3号和坝莜 8
号 ,总平均值分别为 0.568 、0.535 ,而花早 2号
总平均值最低 ,为 0.141 ,其耐旱性最低(表 3)。
3　讨论
众多研究表明 ,利用 PEG 模拟干旱水分胁
迫 ,鉴定不同材料的耐旱性是一种比较可靠的方
法。种子萌发抗旱指数 、活力指数 、发芽率 、发芽
势作为植物种子在水分胁迫下的耐旱指标 ,常用
·755·第 4 期　　　　　　　　　牛瑞明等:裸燕麦种子萌发对模拟干旱胁迫的响应及其耐旱性综合评价
表 3　耐旱指标隶属值及耐旱性综合评价
Table 3　Subordinate function value of drought resistant and comprehensive evaluation of different populations
材料名称
Varieties(lines)
萌发抗旱指数
Sprout index of
drough t resist ing
活力抗旱指数
Vigor index of
drought resi sting
相对发芽势
Relat ive
germination
potential
相对发芽率
Relative
germinat ion
rate
平均值
Average
耐旱名次
Order
坝莜 6号 0.461 0.828 0.856 0.732 0.719 1
坝莜 3号 0.557 0.503 0.545 0.668 0.568 2
坝莜 8号 0.557 0.345 0.552 0.687 0.535 3
H44 0.399 0.462 0.487 0.554 0.476 4
冀张莜 4号 0.335 0.542 0.520 0.466 0.466 5
PA LL 0.409 0.386 0.551 0.504 0.462 6
坝莜 10号 0.354 0.384 0.311 0.534 0.396 7
S013 0.382 0.339 0.339 0.467 0.382 8
冀张莜 3号 0.317 0.400 0.341 0.466 0.381 9
坝莜 1号 0.380 0.441 0.313 0.245 0.345 10
ST ARK 0.182 0.243 0.256 0.473 0.288 11
冬选 43号 0.130 0.123 0.161 0.532 0.237 12
坝莜 5号 0.192 0.137 0.136 0.317 0.196 13
BYXS-63-5 0.153 0.154 0.080 0.313 0.175 14
花早 2号 0.149 0.079 0.045 0.290 0.141 15
于了解不同材料在水分胁迫下的耐旱性程度 。本
实验采用上述 4个指标对 15个不同的裸燕麦材
料的耐旱性进行了评价 ,但 15份材料 4个指标的
耐旱性顺序并不完全一致 ,这可能与植物的耐旱
性受多种因素影响有关。不同材料对某个指标的
耐旱性不尽相同 ,单一指标难以反映某一材料的
耐旱性强弱[ 8] 。采用多指标进行综合评价可避免
单因素评定的差异 ,全面反映植物的抗旱性 。吕
德彬等[ 9] 使用多个生理性状隶属函数综合值评价
小麦品种的抗旱性。刘学义[ 10] 采用模糊数学中
的隶属函数 ,对小麦品种各个抗旱指标函数的隶
属值进行累加求其平均数 ,并进行品种间比较以
评定其抗旱性。李培英等[ 11] 众多研究者近年来
用隶属函数法对多种材料的抗旱性进行了评定。
本实验对与耐旱性相关的抗旱指数 、活力指数 、相
对发芽率及相对发芽势 4个指标采用隶属函数平
均法 ,对 15个不同裸燕麦的材料耐旱性进行了综
合性评价 ,其中坝莜 6号最耐旱 ,花早 2号最不耐
旱 ,坝莜 6号的 4个指标的耐旱性均较高 ,花早 2
号的 4个指标的耐旱性均是最低值 ,因此采用隶
属函数综合评价能够避免单个指标造成的差异。
结合实际生产栽培来看 ,坝莜 6号和坝莜 3
号在坝上地区广泛种植 ,表现了良好的抗旱性 ,花
早 2号在生产栽培中最不耐旱 ,但水分充足条件
下也表现良好的生产性质 ,这与本研究的耐旱性
评价结果一致。冬选 43 号 、 STA RK 、H44 、
BYXS-63-5 、PALL 、S013为新育成材料 ,在本研
究中耐旱性一般 ,但 PA LL 材料水分胁迫下仍具
有较高的相对发芽率和相对发芽势 ,对这些新育
成材料还需进一步研究。
参考文献:
[ 1]王　瑾 ,刘桂茹 ,杨学举.PEG 胁迫下小麦再生植株根系特性
与抗旱性的关系[ J] .麦类作物学报 , 2006 , 26(3):117-119.
[ 2] 景蕊莲 ,昌小平.用渗透胁迫鉴定小麦种子萌发期抗旱性的方
法分析[ J] .植物遗传资源学报 , 2003 , 4(4):292-296.
[ 3]孙军伟 ,齐　华 ,张振平 ,等.玉米萌芽期抗旱性研究[ J] .玉米
科学 , 2008 , 16(4):115-118.
[ 4] 张　健 ,池宝亮 ,黄学芳 ,等.玉米萌芽期水分胁迫的抗旱性分
析[ J] .山西农业科学 , 2007 , 35(2):34-38.
[ 5] Bou slam a M , SchapaughW T.S t res s tolerance in soybeans Ⅰ :
evaluation of three screening techniques for heat and d rou ght
tolerance [ J] .C rop Science , 1984 , 24:933- 937.
[ 6] 张　健 ,池宝亮 ,黄学芳 ,等.以活力抗旱指数作为玉米萌芽期
抗旱性评价指标的初探[ J] .华北农学报 , 2007 , 22(1):22-25.
[ 7] 张惠霞 ,陶　玲.甘肃苜蓿地方品种抗旱性的种苗形态指标研
究[ J] .青海草业, 1997 , 6(2):7-12.
[ 8]揭雨成 ,黄丕生 ,李宗道.竺麻基因型抗旱性差异及其早期鉴
定研究[ J] .作物学报 , 2000 , 26(6):942-946.
[ 9] 吕德彬 ,杨建平.水分胁迫下不同小麦品种抗性反应与产量表
现的相关研究[ J] .河南农业大学学报 , 1994 , 28(3):230-235.
[ 10]刘学义.大豆植物抗旱性评定方法的研究[ J] .中国油料 ,
1986(4):47-51.
[ 11] 李培英 ,孙宗玖 ,阿不来提.PEG 模拟干旱胁迫下 29份偃麦
草种质种子萌发期抗旱性评价[ J] .中国草地学报 , 2010 , 132
(1):32-39.
·756· 麦　类　作　物　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 31 卷