全 文 ：华北农学报 · 2010, 25(6):191-193
收稿日期:2010-09-12
基金项目:国家科技支撑计划专题(2007BAD69B01-2)
作者简介:左文博(1983-),男 ,河北张北人 ,在读硕士 ,主要从事作物目标性状的遗传与改良的研究。
通讯作者:刘桂茹(1956-),女 ,河北保定人 ,教授 ,主要从事小麦遗传育种和作物育种教学工作。
干旱胁迫对小麦根系活力和可溶性糖含量的影响
左文博 ,吴静利 ,杨　奇 ,张嘉楠 ,刘桂茹
(河北农业大学 农学院,河北 保定　071001)
　　摘要:本试验测定了北方冬麦区主推的 22个冬小麦品种的根系活力以及根系可溶性糖含量 , 并测定了各品种的
抗旱性 , 尝试寻找根系活力和根系可溶性糖含量与作物抗旱性之间的关系。试验结果显示:22个供试品种中 , 抗旱指
数较高的品种有长 6878、长 4378、保麦 9号 、河农 825、中旱 110等;灌浆中期旱胁迫条件下的根系可溶性糖含量与作
物抗旱性呈负相关 , 推测抗旱性强的品种在旱胁迫条件下将根部形成的可溶性糖运输至穗部灌浆 , 弥补由于干旱造
成的光合产物量的不足。
关键词:干旱胁迫;小麦;根;根系活力;可溶性糖
中图分类号:S512.01　　文献标识码:A　　文章编号:1000-7091(2010)06-0191-03
StudyontheInfluenceofRootofDifferent
WheatVarietiesunderDroughtStress
ZUOWen-bo, WUJing-li, YANGQi, ZHANGJia-nan, LIUGui-ru
(ColegeofAgronomy, HebeiAgriculturalUniversity, Baoding　071001, China)
Abstract:Inordertofindtherelationbetweenrootactivity, rootsolublesugars, andtheirdroughtresistance, 22
winterwheatvarietieswhichmainlyplantedinthenorthofChinaweredetected.TheresultdisplayedChang6878,
chang4378, Baomai9, Henong825andZhonghan110gotahighdroughtindexamongthe22varieties.Infilingmedi-
umnegativecorelationwasdiscoveredbetweenrootsolublesugarsanddroughtindex.Sowespeculatedthatdrought
resistancevarietiesunderdroughtstrescansynthesistherootsolublesugarthentransportthemtoearfiling, forthe
purposeofreplenishthedroughtcausedbyinsuficientamountofphotosyntheticproducts.
Keywords:Droughtstress;Wheat;Root;Rootacitivity;Solublecarbohydrate
　　小麦(TriticumaestivumL.)是我国第二大粮食
作物 ,干旱一直是影响小麦生产的最主要非生物胁
迫因素 。培育兼具抗旱节水和高产的小麦品种来提
高水分利用效率 ,是提高小麦单产 、保证全国粮食安
全和可持续生产最基本的途径之一 [ 1] 。作物抗旱
性是一个复杂的生物学性状 ,它反映在一系列生理
和形态变化上 ,以及生长发育的节奏与农业气候因
素变化相配合的程度 ,并最终对产量产生一定影
响 [ 2] 。当土壤干旱时 ,作物根系首先感受到胁迫 ,
并迅速发出信号 ,使整个植株对干旱做出反应 ,同时
作物还以变化的根系形态适应土壤干旱 ,因此 ,根系
是研究作物抗旱性的一个重要组成部分 [ 3] 。 Eka-
nayake等[ 4]研究表明根长 、根粗 、根系穿透力 、总根
重等性状与抗旱性关系密切。周桂莲 [ 5] 指出与不
抗旱品种相比 ,在干旱条件下 ,抗旱小麦品种的根系
发达 、根重和根长值大 、根系入土深 、根冠比高 。但
对根系活力和可溶性糖的研究还鲜见报道。本试验
拟以我国北方冬麦区主推的 22个小麦品种为材料 ,
分析灌浆中期与灌浆后期水 、旱两种环境下小麦根
系可溶性糖和根系活力的变化 ,评估其与产量的关
系 ,旨在从小麦根系代谢生理水平探讨小麦的抗旱
机制 ,为我国北方冬麦区小麦的栽培与抗旱育种提
供一定的理论依据 。
1　材料和方法
1.1　试验材料
供试材料为我国当前北方冬麦区主推的 22个
冬小麦品种(表 1)。供试材料种植在河北农业大学
教学农场 , 2008年 10月上旬播种 , 2009年 6月中旬
收获 ,采用随机区组设计 ,每个材料种植 5行 ,行长
192　 华　北　农　学　报 25卷
3 m,每个处理设 3次重复 ,各小区其他管理措施保
持一致 。试验设置 2种水分环境 ,旱胁迫(Drought-
stress, DS)和灌溉(Irrigation, IR),旱胁迫处理种质
在人工旱棚 ,播种后不浇水 ,灌溉处理采用常规管
理 ,春季浇 3水 。每个品种按 20万基本苗播种。
表 1　供试小麦品种
Tab.1　Testwheatvarieties
代号Code 品种Varieties 代号Code 品种Varieties 代号Code 品种Varieties
1 轮选 987 9 保麦 9号 17 中优 206
2 京冬 8号 10 保 5067 18 唐麦 6号
3 京冬 17 11 河农 825 19 唐麦 8号
4 CA0045 12 河农 831 20 京冬 12号
5 CA0175 13 石麦 15 21 北农 9549
6 长 6878 14 石新 733 22 中旱 110
7 长 4378 15 石新 828
8 晋麦 47 16 邯 4564
1.2　测定方法
1.2.1　抗旱指数的测定　在成熟期分别收取整个
小区植株 ,室内考种计产。抗旱系数 、抗旱指数的计
算按参考文献 [ 6]的方法进行。抗旱系数:DRC=
YDS/YIR;抗旱指数:DRI=YDS×YDS/YIRYDS
式中 YDS为某品种在旱胁迫处理中的小区平均
产量;YIR为某品种在灌溉处理中的小区平均产量;
YDS为所有供试品种在干旱处理中的小区产量平
均值。
1.2.2　根系指标的测定　分别于小麦花后 12 d和
24 d取根 ,在田间用铁锹挖取带有 20 cm×20 cm×
25 cm土坨的植株 ,依次用标签注明代号。将根系
置于水中里浸泡 ,后用自来水小心冲洗干净 ,注意防
止根系损伤 、折断 ,尽量保持根系完整 ,同时去除杂
物。用滤纸擦干后剪成根样小段 ,混匀。从中称取
若干根样进行可溶性糖含量(Solublecarbohydrate,
SC)和根系活力(Rootactivity, RA)的测定。
根系可溶性糖含量测定方法采用蒽酮比色法 ,
具体步骤参照文献 [ 7] 。
根系活力测定采用 TTC还原法 ,具体步骤参照
文献 [ 8, 9] 。
2　结果与分析
2.1　两种环境下小麦不同时期可溶性糖含量的变
化分析
小麦开花后 12 d和 24 d,水 、旱两种环境下可
溶性糖含量变化情况见表 2。
表 2　两种环境下小麦根系可溶性糖含量变化
Tab.2　Undertheenvironmentoftwokindsofwheatrootsolublesugarcontentchanges
性状Traits
旱胁迫处理TreatmentofdroughtDS 灌溉处理TretmentofirrigationIR
Min. Max. Mean Std.Dev. CV/% Min. Max. Mean Std.Dev. CV/%
SC12 /% 0.17 0.89 0.38 0.16 43 0.24 0.75 0.45 0.15 33SC24 /% 0.19 0.44 0.30 0.07 22 0.13 0.60 0.32 0.13 39
　　由表 2可以看出 ,干旱胁迫使小麦根性可溶性
糖含量下降 ,小麦开花后 12d,旱地处理与水地处理
比较 , 22个小麦品种的可溶性糖含量平均下降
15.56%,小麦开花后 24 d平均下降 6.25%。小麦
开花后 24d的可溶性糖含量与开花后 12d相比 ,无
论是旱处理还是水处理都有所下降 ,旱地条件下降
低 21.05%,水地条件下降低 28.89%。
2.2　两种环境下小麦不同时期根系活力的变化
在小麦开花后 12 d和 24 d,测定小麦根系活
力 ,结果列于表 3。正常灌水条件下 ,开花后 24d与
开花后 12 d相比较 ,小麦品种根系活力平均下降
19.13%。其中 2, 5, 16, 19等品种下降幅度较大 。
干旱条件下 ,开花后 24 d与开花后 12 d相比较 ,小
麦品种根系活力平均下降 28.04%。其中 2, 6, 16
等根系活力降低 50%以上;7, 8, 10, 12, 15, 21等根
系活力降低 30%左右。 1, 13, 14 , 17等品种根系活
力降低较少。
干旱胁迫导致小麦根系活力下降 ,小麦开花后
12d,旱地处理与水地处理比较 , 22个小麦品种的
根系活力平均下降 28.45%,小麦开花后 24 d平均
下降 36.34%。由此说明 ,随着旱情的加重 ,小麦根
系活力也迅速降低 。
2.3　小麦根系生理代谢与抗旱性的相关分析
相关性分析结果显示(表 4),干旱胁迫条件下小
麦开花后 12d的可溶性糖含量与抗旱指数呈显著负相
关 ,相关系数为-0.625,说明在灌浆中期根系可溶性糖
6期 左文博等:干旱胁迫对小麦根系活力和可溶性糖含量的影响 193　
含量与品种的抗旱性密切相关 ,抗旱性强的品种在旱
胁迫条件下可以将根部形成的可溶性糖运输至穗部灌
浆 ,弥补由于干旱造成的光合产物量的不足。
干旱胁迫下小麦根系活力与抗旱指数呈正相关
关系 ,说明抗旱性好的小麦品种 ,根系活力强 ,但两
者之间的相关系数未达到显著水平 ,因此 ,不能单纯
以根系活力来评价小麦品种的抗旱性。
小麦开花后 12 d灌溉条件下的可溶性糖含量
与同时期两种水分环境下的根系活力呈负相关 ,但
相关系数不高 ,分别为 -0.381和 -0.384 ,推测较
高的根系活力可以吸收更多的水分 ,使得根系内运
输加剧 ,可溶性糖被运输至穗部 ,因此含量减少。
表 3　两种环境下小麦根系活力的变化
Tab.3　Twokindsofwheatrootvigorundertheenvironmentofthechange
性状Traits
旱胁迫处理TreatmentofdroughtDS 灌溉处理TretmentofirrigationIR
Min. Max. Mean Std.Dev. CV/% Min. Max. Mean Std.Dev.CV/%
RA12 /(μg/(g· h)) 167.61 490.32 308.23 89.96 29 289.60 522.95 430.80 87.09 20RA24 /(μg/(g· h)) 136.80 344.51 221.79 61.08 28 213.72 481.51 348.39 88.26 25
表 4　根系生理代谢与抗旱指数的相关性分析
Tab.4　Rootphysiologicaldroughtresistanceindexandcorrelationanalysis
RAIR12 RADS12 RAIR24 RADS24 SCIR12 SCDS12 SCIR24 SCDS24RADS12 0.515＊＊RAIR24 0.746＊＊ 0.063RADS24 0.407＊ 0.444＊ 0.410＊SCIR12 -0.381＊ -0.384＊ -0.118 -0.190SCDS12 -0.084 -0.306 -0.126 -0.139 0.109SCIR24 -0.278 -0.210 -0.126 -0.141 0.625＊＊ 0.310SCDS24 -0.280 -0.371＊ -0.236 -0.209 0.090 0.152 0.026DRI -0.199 0.164 0.024 0.182 -0.017 -0.625＊＊ -0.133 -0.065
3　讨论
当土壤干旱时 ,作物根系首先感受到胁迫 ,并迅
速发出信号 ,使整个植株对干旱做出反应 ,同时作物
还以变化的根系形态适应土壤干旱。因此 ,根系是研
究作物抗旱性的一个重要组成部分[ 3] 。本试验结果
显示灌溉条件下 ,花后 12 d的可溶性糖含量与花后
24d的可溶性糖含量呈显著的正相关 ,同时抗旱指数
与胁迫条件下花后 12 d的可溶性糖含量呈显著负相
关 ,说明在灌浆中期根系可溶性糖含量与抗旱性密切
相关 ,抗旱性强的品种在旱胁迫条件下可以将根部形
成的可溶性糖运输至穗部灌浆 ,弥补由于干旱造成的
光合产物量的不足。旱胁迫条件下的根系活力明显
低于灌溉条件下 ,说明旱胁迫促使小麦根系部分功能
丧失或关闭 ,活力减弱。而灌浆后期根系活力低于灌
浆中期 ,说明灌浆后期对水分的需求降低 ,运输减弱 ,
逐渐进入成熟期 。
小麦花前和花后贮存在茎秆中的可溶性碳水化
合物已被证明是小麦生育后期籽粒灌浆的主要碳源
之一 [ 10, 11] ,尤其是在干旱胁迫条件下。适度的干旱
胁迫可以促进小麦茎秆中可溶性碳水化合物的积累
,以及向籽粒中的转运 ,从而弥补干旱造成的光合产
物量的不足[ 11, 12] 。本研究的结果显示根部的可溶性
糖可以补充至茎部或直接灌浆 。因此灌浆中期的根
系可溶性糖含量可作为评价作物抗旱性的一个性状。
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