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Effects of Indoor Simulated Drought Stress on Germinal Traits of Soybeans and Evaluation of Drought-Resistant

室内模拟干旱对大豆萌发性状的影响及抗旱性评价


本试验以22份不同基因型大豆品种(品系)为研究材料,使用快速简便的高渗溶剂聚乙二醇(PEG6000)进行室内模拟干旱胁迫试验,探讨干旱胁迫对不同大豆品种(品系)萌发性状的影响,并采用隶属函数值法对不同品种进行抗旱适应性评价。结果表明干旱胁迫条件下不同生态型大豆品种的吸水率、相对发芽率、相对发芽势、根长指数均比清水对照低。品种间萌发性状存在差异,其中变异系数最大的为相对发芽率,为73%,变异幅度为4.25%~44.56%,变异系数最小的为12h吸水率,为11%,变异幅度为28.54%~48.75%,12h吸水率、相对发芽势、相对发芽率、根长指数与萌发抗旱系数呈极显著正相关,可作为大豆芽期抗旱性鉴定的重要指标。初步鉴选出4个强抗型大豆品种,分别为:晋大74、晋大70、晋大83和晋大73,鉴选出3份敏感型品种,分别为晋大75、黑珍珠、扁茎豆,其他15份品种为中抗型品种。研究结果可为大豆萌发期抗旱性评价提供理论参考。


全 文 :  核 农 学 报  2014,28(6):1133 ~ 1141
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
收稿日期:2013⁃08⁃13  接受日期:2014⁃02⁃12
基金项目:黑龙江省自然科学基金重点项目(ZD2010003),国家自然科学基金项目(31371651),中国科学院大豆分子设计育种重点实验开放基

作者简介:王燕平,男,助理研究员,主要从事大豆遗传育种研究。 E⁃mail:wyping1981@ 126. com
通讯作者:任海祥,男,研究员,主要从事大豆遗传育种研究。 E⁃mail:rhx725@ 163. com
文章编号:1000⁃8551(2014)06⁃1133⁃09
室内模拟干旱对大豆萌发性状的影响
及抗旱性评价
王燕平1,2   王晓梅1   侯国强1   孙晓环1   齐主鑫1   宗春美1
白艳凤1   徐德海1   郭数进2   李贵全2   任海祥1
( 1黑龙江省农业科学院牡丹江分院,黑龙江 牡丹江  157041;2山西农业大学,山西 太谷  030801)
摘  要:本试验以 22 份不同基因型大豆品种(品系)为研究材料,使用快速简便的高渗溶剂聚乙二醇
(PEG6000)进行室内模拟干旱胁迫试验,探讨干旱胁迫对不同大豆品种(品系)萌发性状的影响,并采用
隶属函数值法对不同品种进行抗旱适应性评价。 结果表明干旱胁迫条件下不同生态型大豆品种的吸水
率、相对发芽率、相对发芽势、根长指数均比清水对照低。 品种间萌发性状存在差异,其中变异系数最大
的为相对发芽率,为 73% ,变异幅度为 4. 25% ~ 44. 56% ,变异系数最小的为 12h 吸水率,为 11% ,变异
幅度为 28. 54% ~48. 75% ,12h吸水率、相对发芽势、相对发芽率、根长指数与萌发抗旱系数呈极显著正
相关,可作为大豆芽期抗旱性鉴定的重要指标。 初步鉴选出 4 个强抗型大豆品种,分别为:晋大 74、晋
大 70、晋大 83 和晋大 73,鉴选出 3 份敏感型品种,分别为晋大 75、黑珍珠、扁茎豆,其他 15 份品种为中
抗型品种。 研究结果可为大豆萌发期抗旱性评价提供理论参考。
关键词:室内模拟;大豆;萌发性状;抗旱评价
DOI:10􀆰 11869 / j. issn. 100⁃8551􀆰 2014􀆰 06. 1133
    大豆抗旱性是对干旱胁迫的适应性反应。 生产实
践表明,具有广泛适应性的品种,即使种植在有不确定
的胁迫因子存在的低产环境条件下,也有可能达到优
良的表现水平。 干旱是影响农作物生产的主要非生物
胁迫因素,鉴定筛选抗旱大豆种质资源对大豆抗旱新
品种培育具有重要的意义。 国内外学者对农作物种质
资源的抗旱性鉴定工作都非常重视[1 - 6],对大豆干旱
胁迫的形态、生理生化和产量形成的适应性反应及机
理,抗旱种质资源评价与筛选进行了广泛的研究,并取
得了丰硕的成果[7 - 10]。 大多数研究者采用温室人工
控水鉴定和田间自然鉴定,费工费时,而室内模拟干旱
胁迫,可控性强,且简单易行。 本实验采用山西不同生
态型大豆种质资源进行室内干旱模拟实验,旨在为抗
旱种质的早期筛选鉴定提供理论和实践依据。
1  材料与方法
1. 1  供试材料
选择在山西种植和推广面积较大的国审品种晋豆
19、晋豆 24、晋豆 25、晋豆 26、晋豆 27,省审品种晋大
70、晋大 73、晋大 74、晋大 75、晋大 83、晋大 84、晋大
85,山西地方品种太谷回马、兴县大豆、石楼大豆及黑
珍珠、绿宝石和扁茎豆等种质资源为本试验的研究材
料。 试验材料基本生物学性状见表 1。
1. 2  试验设计
本试验在山西农业大学遗传育种重点实验室进
行。 经严格挑选,去杂,选取健康饱满、整齐一致的大
豆种子,先用 0. 1‰的高锰酸钾溶液消毒 5min,再用蒸
馏水冲洗干净,晾干,放入事先消毒、洗净、烘干的 9cm
×9cm 培养皿中,铺 2 层滤纸。 每皿摆 25 粒大豆种
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核  农  学  报 28 卷
            表 1  供试大豆基本生物学性状
Table 1  The basic biological character of tested soybean varieties
品种名称
Name of
varieties
叶形
Leaf
shape
花色
Flower color
脐色
Umbilicus
color
茸毛色
Pubescence
color
生育期
Growth period /

百粒重
100 - grain
weightg / g
结荚习性
Podding
habit
晋豆 19
‘Jindou19’
椭圆
Elliptical
紫色
Purple
褐色
Brown
棕色
Brown 135 20. 7
亚有限
Sub - indeterminate
‘晋豆 24’
Jindou 24
披针
Lanceolate
紫色
Purple
淡色
Light
棕色
Brown 125 22. 8
亚有限
Sub - indeterminate
晋豆 25
‘Jindou 25’
椭圆
Elliptical
紫色
Purple
褐色
Brown
棕色
Brown 110 22. 2
无限
Indeterminate
晋豆 26
‘Jindou 26’
椭圆
Elliptical
白色
White
淡色
Light
棕色
Brown 128 18. 8
无限
Indeterminate
晋豆 27
‘Jindou 27’

Round
白色
White
褐色
Brown
棕色.
Brown 107 15. 6
亚有限
Sub - indeterminate
晋大 73
‘Jinda 73’
披针
Lanceolate
白色
White
黑色
Black
棕色
Brown 127 19. 2
无限
Indeterminate
晋大 74
‘Jinda 74’
椭圆
Elliptical
白色
White
黑色
Black
棕色
Brown 128 19. 5
无限
Indeterminate
晋大 75
‘Jinda 75’
披针
Lanceolate
白色
White
淡色
Light
灰色
Gray 100 20. 5
亚有限
Sub - indeterminate
晋大 78
‘Jinda 78’
椭圆
Elliptical
白色
White
褐色
Brown
灰色
Gray 120 21. 0
亚有限
Sub - indeterminate
晋大 80
‘Jinda 80’
椭圆
Elliptical
紫色
Purple
褐色
Brown
棕色
Brown 119 22. 6
亚有限
Sub - indeterminate
晋大 82
‘Jinda 82’
椭圆
Elliptical
白色
White
褐色
Brown
灰色
Gray 123 20. 8
亚有限
Sub - indeterminate
晋大 83
‘Jinda 83’
椭圆
Elliptical
紫色
Purple
褐色
Brown
棕色
Brown 122 19. 8
亚有限
Sub - indeterminate
晋大 84
‘Jinda 84’
椭圆
Elliptical
白色
White
褐色
Brown
棕色
Brown 120 20. 6
亚有限
Sub - indeterminate
晋大 85
‘Jinda 85’
披针
Lanceolate
紫色
Purple
褐色
Brown
棕色
Brown 121 20. 4
亚有限
Sub - indeterminate
绿宝石
‘Lvbaoshi’
披针
Lanceolate
紫色
Purple
淡色
Light
棕色
Brown 121 20. 4
亚有限
Sub - indeterminate
黑珍珠
‘Heizhenzhu’

Round
紫色
Purple
淡色
Light
棕色
Brown 123 19. 1
亚有限
Sub - indeterminate
扁茎豆
‘Bianjingdou’
披针
Lanceolate
紫色
Purple
淡褐色
Light brown
灰色
Gray 121 18. 2
有限
Determinate
SN420
‘SN420’
披针
Lanceolate
紫色
Purple
淡褐色
Light brow
灰色
Gray 120 20. 5
亚有限
Sub - indeterminate
太谷回马
‘Taiguhuima’
椭圆
Elliptical
紫色
Purple
淡褐色
Light brow
棕色
Brown 120 22. 6
亚有限
Sub - indeterminate
兴县大豆
‘Xingxian soybean’

Round
紫色
Purple
淡褐色
Light brow
棕色
Brown 132 14. 1
无限
Indeterminate
石楼大豆
‘Shilou soybean’

Round
紫色
Purple
淡褐色
Light brow
棕色
Brown 135 14. 6
无限
Indeterminate
晋大 70
‘Jinda 70’
椭圆
Elliptical
白色
White
淡色
Light
棕色
Brown 107 16. 6
有限
Determinate
4311
  6 期 室内模拟干旱对大豆萌发性状的影响及抗旱性评价
子。 用快速简便的聚乙二醇(PEG6000)处理全部 22 份
试验材料,参考杨剑平等[11]构建的实验室 PEG6000模
拟干旱胁迫体系进行种子处理。 其中种子吸水率试验
的处理浓度为 30% (W / V)。 种子萌发数、种子发芽
率、种子发芽势、根长等试验处理浓度为 15% (W / V),
以蒸 馏 水 处 理 为 对 照。 每 个 培 养 皿 中 加 入
20mLPEG6000溶液,重复 3 次,置于恒温光照培养箱中,
25℃条件下进行萌发。
1. 3  测定项目与方法
1. 3. 1   种子吸水率测定  处理浓度为 30% ,分别在
6、12、18、24、30、36、42、48、54、60h 10 个时间点测定种
子的吸水率。 计算公式:种子吸水率 = (B - A) / A ×
100%   其中 A、B分别为吸水前后的种子重量。
1. 3. 2   萌发性状测定  处理浓度为 15% ,以蒸馏水
处理为对照,在直径为 9cm × 9cm 的培养皿铺两层滤
纸,每皿摆 25 粒大豆种子,加 20mL PEG6000溶液,对照
加蒸馏水 20mL,重复 3 次,置于 25℃条件下进行萌
发,每天清洗种子,换溶液 2 ~ 3 次。 为了测定种子萌
发抗旱指数,每隔 2 d调查一次发芽数(以胚根长 2mm
为标准),直至第 8d。 第 5d调查发芽势,第 7d 调查发
芽率,第 8d测定胚根长(在每个培养皿中随机抽取 10
粒测量,求平均值)。 计算公式:
种子萌发抗旱指数 =水分胁迫下种子萌发指数 /
对照种子萌发指数;其中萌发指数 = (1. 00)Rd2 + (0.
75)Rd4 + (0. 50)Rd6 + (0. 25)Rd8(Rd2、Rd4、Rd6、Rd8
分别为第 2、4、6、8d的种子萌发率) [12 - 14]。
相对发芽势 =处理发芽势 /对照发芽势 × 100%
相对发芽率 =处理发芽数 /对照发芽数 × 100%
根长指数 =处理根长 /对照根长 × 100%
1. 4  数据分析
采用 EXCEL2003 进行全部原始数据处理,采用
DPS6. 05 进行数据处理。 抗旱性评价应用模糊数学中
的隶属函数值法[15 - 16 ],对不同品种各个与抗旱性相
关的萌发性状的隶属函数值进行累加,求其平均值,进
行品种间的比较,来评价品种抗旱性。 计算公式:
当指标性状与抗旱性呈正相关时,公式为:
χ^ ij =
χ ij - χ jmin
χ jmax - χ jmin
    当指标性状与抗旱性呈负相关时
χ^ ij = 1 -
χ ij - χ jmin
χ jmax - χ jmin
    其中, χ^ ij 为第 i个品种第 j个性状的隶属函数值,
χ ij 为第 i个品种第 j个性状值, χ jmin 为各品种 j性状的
最小值, χ jmax 为各品种 j性状的最大值。
将每一个品种各指标的抗旱隶属函数值进行累
加,求平均值。 计算公式:
􀭰χi = 1n∑

j = 1
χ^ij
    其中,n为指标的性状数量, 􀭰χ i 为品种抗旱隶属函
数平均值。
2  结果与分析
2. 1  室内 PEG6000模拟干旱胁迫下萌发性状的变异分

为了明确不同生态型大豆品种之间抗旱能力是否
存在真实差异,利用 DPS6. 05 分析软件进行方差分
析。 发现不同生态型大豆品种间萌发性状变异系数均
大于 10% ,存在较大变异,(表 2)。 其中变异系数最
大的为相对发芽率,为 73% ,变异幅度为 4. 25% ~ 44.
56% ,变异系数最小的为 12h 吸水率,为 11% ,变异幅
度为 28. 54% ~48. 75% ,这说明不同生态型品种之间
在干旱胁迫下萌发性状产生较大的变异,对干旱胁迫
的抵御能力存在较大的遗传差异。
表 2  干旱胁迫下芽期萌发性状的变异
Table 2  The variation of germination traits under drought stress
项目
Items
最大值
Max
最小值
Min
平均值
Mean
标准差
Std Dew
方差
Variance
变异系数
CV / %
萌发抗旱指数 GDRI 1. 74 0. 12 0. 58 0. 23 89. 57 39. 66
12h吸水率 12h WA 48. 75 28. 54 42. 42 4. 79 22. 97 11. 29
24h吸水率 24h WA 59. 56 42. 30 53. 63 6. 58 68. 25 12. 27
相对发芽势 RGE 45. 98 5. 24 19. 20 11. 39 129. 81 59. 32
相对发芽率 RGR 44. 56 4. 25 15. 46 11. 33 128. 29 73. 29
根长指数 RLI 120. 58 15. 22 46. 38 30. 95 957. 98 66. 73
    Note: GDRI:Germination drought resistance index; WA:Water absorption; RGE:Relative germination; RGR:Relative germination rate; RLI:Root length
index.
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核  农  学  报 28 卷
2. 2  室内 PEG6000模拟干旱胁迫下种子吸水率与抗旱
性的关系
种子吸水率可用以表示种子在胁迫条件下对水分
的摄取状况,反映了种子在干旱条件下可以维持生命
的能力。 王以芝等[17]研究指出,不同抗旱型的大豆种
子吸水力不同。 萌发时的临界吸水量及种子萌发速率
也不同。 抗旱类型的吸水率均高于非抗旱类型。 抗旱
型大豆种子吸水速度快,萌发时间短,萌芽吸水量少。
由图 1 可知,在 30% PEG6000旱胁迫条件下,所观察记
录的 60h之内,所研究的大豆种子吸水率总体变化规
律为:快—慢—快,符合种子萌发吸水规律。 本试验
22 个大豆品种在 30%的 PEG6000溶液中,不同品种吸
水率差异比较明显,且其吸水率均比清水对照低,说明
30%的 PEG6000溶液所形成的干旱胁迫影响了大豆种
图 1  不同生态型大豆种子吸水率
Fig. 1  Water absorption of different ecological soybeans
子的正常吸水功能,也为选择在干旱胁迫下吸水力大、
吸水速度快的品种提供了条件。 其中在 60h这一时间
点,吸水速率大于等于 70%的品种有 4 个,分别为:晋
豆 27、晋大 74、晋大 70 和晋大 83;吸水速率大于 60%
而小于 70%的品种有 16 个,分别为:晋豆 19、晋豆 24、
晋豆 25、晋豆 26、晋大 73、晋大 75、晋大 78、晋大 80、
晋大 82、晋大 84、晋大 85、绿宝石、SN420、太谷回马、
兴县农家种、石楼农家种;小于等于 60%的品种有 2
份,分别为:黑珍珠和扁茎豆。 根据品种在 30% 的
PEG6000溶液模拟胁迫下吸水率这一指标筛选出的强抗
旱品种是:晋豆 27、晋大 74、晋大 70 和晋大 83 等 4 个
品种。
2. 3  干旱胁迫对大豆发芽势、发芽率和根长的影响
由表 3 可知,经 15% PEG6000溶液处理之后,各品
种发芽势均低于清水对照,抗旱性强的大豆品种在干
旱胁迫条件下,相对发芽势降低幅度较小,能够保持较
高的相对发芽势,而抗旱性低的品种则相反。 本试验
中不同生态型大豆品种的相对发芽势变异幅度为 5.
24% ~45. 98% ,其中相对发芽势最大的为晋大 74,为
45. 98% ,相对发芽势最小的为黑珍珠,为 5. 24% ,相
对发芽势大于 30%的有 5 个品种,分别为晋大 73、晋
大 74、晋大 75、晋大 83 和晋大 70,占品种总数的
22% ,为强抗旱品种,小于 10%有 4 个品种,分别为晋
豆 27、晋大 78、黑珍珠和扁茎豆,占品种总数的 18% ,
6311
  6 期 室内模拟干旱对大豆萌发性状的影响及抗旱性评价
为干旱敏感型品种。 其他 13 个品种的相对发芽势介
于 10%与 30%之间,为中抗旱品种。
与相对发芽势相同,在 15% PEG6000溶液处理之
后,不同生态型大豆品种的发芽率均低于清水对照,在
干旱胁迫条件下,抗旱强性的品种,能保持较高的发芽
能力,具有较高的相对发芽率,而非抗旱品种则相反。
本试验中不同生态型大豆品种的相对发芽率变异幅度
为 4. 25% ~ 44. 56% ,其中相对发芽率最大的为晋大
74,为 44. 56% ,相对发芽率最小的为黑珍珠,为 4.
25% ,相对发芽率大于 20%的有 6 个品种,为强抗旱
品种,分别为晋豆 26、晋大 73、晋大 74、晋大 75、晋大
83 和晋大 70,占品种总数的 27% ,相对发芽率小于
10%的有 9 个品种,为干旱敏感型品种,分别为晋豆
19、晋豆 25、晋豆 27、晋大 78、晋大 84、黑珍珠、扁茎
豆、SN420、石楼农家种,占品种总数的 41% ,其他品种
介于 10%与 20%之间,为中抗旱品种。
PEG6000作为一种高渗溶剂,对不同生态型大豆品
种的胚根生长有较为显著的抑制作用。 在萌发第 8 天
测得的大豆种子胚根长度,可以作为抗旱指标。 抗旱
型大豆品种具有较强的适应干旱能力,在干旱胁迫条
件下,因萌芽时间短,胚根生长速度快,抗旱性大豆品
种的根系生长速度大于非抗旱型大豆。 本试验使用相
对根长,即用根长指数来区分品种的抗旱能力,根长指
数 > 60%为抗旱型品种的鉴定标准,本试验中筛选出
的较抗旱品种有晋大 73、晋大 74、晋大 80 和晋大 70
共 4 个品种。
表 2  不同生态型大豆萌发性状的表现
Table 2  The performance of germination traits in different ecological soybeans
品种
Varieties
发芽势
Germination energy / %
发芽率
Germination rate / %
根长
Root length / cm
对照
CK
PEG6000
相对发芽势
RGE
对照
CK
PEG6000
相对发芽势
RGE
对照
CK
PEG6000
相对发芽势
RGE
晋豆 19 84. 11 12. 72 15. 12 75. 56 6. 49 8. 59 2. 80 0. 74 26. 35
晋豆 24 78. 30 15. 28 19. 51 84. 11 8. 87 10. 55 5. 25 1. 85 35. 26
晋豆 25 57. 65 10. 67 18. 50 48. 55 4. 65 9. 58 4. 98 1. 31 26. 37
晋豆 26 71. 25 8. 05 11. 30 78. 29 15. 76 20. 13 6. 56 2. 48 37. 85
晋豆 27 80. 10 7. 43 9. 28 90. 50 7. 10 7. 85 2. 82 0. 55 19. 58
晋大 73 95. 78 34. 72 36. 25 85. 45 32. 86 38. 45 9. 58 9. 60 100. 23
晋大 74 90. 79 41. 75 45. 98 97. 22 43. 32 44. 56 10. 69 10. 68 99. 86
晋大 75 67. 15 20. 29 30. 21 64. 12 18. 30 28. 54 4. 85 2. 23 45. 89
晋大 78 70. 20 4. 20 5. 98 72. 58 5. 50 7. 58 3. 68 2. 25 61. 22
晋大 80 68. 45 12. 70 18. 55 68. 50 7. 13 10. 41 4. 79 2. 66 55. 48
晋大 82 91. 25 19. 78 21. 68 92. 55 11. 21 12. 11 5. 62 2. 67 47. 48
晋大 83 77. 50 31. 09 40. 12 68. 12 15. 42 22. 63 7. 50 9. 04 120. 58
晋大 84 75. 14 7. 70 10. 25 71. 10 6. 07 8. 54 4. 56 1. 53 33. 55
晋大 85 87. 25 17. 35 19. 88 82. 5 9. 55 11. 58 1. 26 0. 25 19. 55
绿宝石 68. 70 10. 48 15. 25 70. 15 9. 53 13. 59 5. 54 1. 14 20. 58
黑珍珠 64. 89 3. 40 5. 24 65. 48 2. 78 4. 25 2. 65 0. 52 19. 50
扁茎豆 59. 80 4. 59 7. 68 58. 47 3. 71 6. 35 3. 26 0. 50 15. 22
SN420 80. 12 9. 26 11. 56 85. 45 6. 73 7. 88 4. 58 1. 38 30. 21
太谷回马 78. 12 14. 34 18. 35 79. 50 9. 19 11. 56 6. 89 3. 12 45. 23
兴县农家种 68. 79 11. 38 16. 55 67. 00 7. 30 10. 89 5. 68 1. 65 28. 98
石楼农家种 66. 57 7. 04 10. 58 54. 58 4. 88 8. 95 6. 54 2. 09 31. 89
晋大 70 89. 49 30. 92 34. 55 95. 25 33. 79 35. 48 8. 95 8. 90 99. 41
7311
核  农  学  报 28 卷
表 4  萌发性状相关性
Table 4 Correlation of germination Traits
项目
Items
萌发抗旱指数
PI
12h吸水率
12h WA
24h吸水率
12h WA 相对发芽势 RGE 相对发芽率 RGR
根长指数
RLI
萌发抗旱指数 GDRI
12h吸水率 12h WA 0. 568∗∗ 1
24h吸水率 24h WA 0. 102 0. 136 1
相对发芽势 RGE 0. 810∗∗ 0. 545∗∗ 0. 056 1
相对发芽率 RGR 0. 791∗∗ 0. 289 0. 278 0. 848∗∗ 1
根长指数 RLI 0. 982∗∗ 0. 535∗∗ 0. 158 0. 578∗∗ 0. 746∗∗
    注:表中∗∗表示在 0. 01 水平上显著, ∗ 表示在 0. 05 水平上显著。
Note: ∗∗significant at the 0. 01 level, ∗ indicates significant at the 0. 05 level.
2. 4  干旱胁迫下大豆芽期萌发性状相关分析
有研究表明,种子萌发指数是评价种子萌发耐旱
性的可靠指标[18 - 19]。 用 SPSS 13. 0 软件对 22 份大豆
芽期萌发性状指标进行相关分析(表 4),结果表明:不
同萌发指标均存在一定的相关性,12h 吸水率、相对发
芽势、相对发芽率、根长指数均与萌发抗旱指数为极显
著正相关,相关系数分别为 r = 0. 568、0. 810、0. 791 和
0. 982,其中相关系数最大的为根长指数( r = 0. 982),
而 24h吸水率与 12h 吸水率、萌发抗旱指数相关性不
显著,12h吸水率与相对发芽势之间为极显著正相关。
2. 5  不同生态型大豆品种芽期的隶属函数值法评价
Bouslama等[12]根据种子在高渗溶液中的发芽势
和发芽率来评价萌发期的抗旱性,安永平等[19]提出用
种子萌发抗旱指数这一指标来鉴定品种间芽期抗旱性
差异,认为种子萌发抗旱指数是评价种子萌芽期抗旱
性的可靠指标。 以大豆种子萌发抗旱系数作为大豆实
际抗旱性的评价标准,22 个大豆品种的萌发抗旱性系
数间的极差都比较小,用来分级存在一定的困难,所以
本研究以 12h吸水率、相对发芽势、相对发芽率、根长
指数 4 个与萌发胁迫指数相关性显著指标为依据(表
4),计算各个指标的隶属函数值,采用模糊数学中的
隶属函数值法进行综合评价,将品种的抗旱系数定于
(0,1)闭区间上,从而可把全部参试品种的抗旱性分
为三级:强抗(抗旱系数≥0. 5)、中抗(0. 2≤抗旱系数
< 0. 5)、弱抗(抗旱系数 < 0. 2)。 从所试验的 22 个品
种中鉴选出 4 个强抗旱品种,分别为:晋大 74、晋大
70、晋大 83 和晋大 73,鉴选出 3 份弱抗品种,分别为
晋大 75、黑珍珠、扁茎豆,其他 15 份品种为中抗型品
种。
3  讨论
3. 1  室内模拟干旱胁迫聚乙二醇的生理效应
聚乙二醇(PEG)是一种高分子物质,其本身不能
渗入活细胞,处理之后使种子处于一定渗透压溶液中,
使种子处于低水势介质中,部分水合但又不发生可见
的萌发[20]。 一定浓度 PEG 具有改变种子的渗透势、
诱发植物合成与抗逆相关的物质(POD、SOD、CAT)、
诱导细胞膜及 DNA 损伤修复等特点,可加快种子萌
发,提高萌发整齐度,提高种子抗逆性[21 - 22]。 从七十
年代中期,Heydecker 等[23 - 24]首次使用聚乙二醇引发
洋葱种子试验获得成功,至今,PEG 已被广泛应用于
种子引发及室内模拟干旱胁迫的研究中,因其使用过
程快速简便,所以可作为植物种质资源前期抗旱性鉴
定与筛选较为常用的处理物质。 不同的作物其模拟干
旱适合的浓度不同。 本试验所用 PEG6000的处理浓度
与杨剑平[11]室内模拟干旱处理浓度一致。 需要注意,
在整个试验过程中,由于种子吸水和水分自然蒸发导
致处理液浓度会有一定的变化,每天换清水和处理溶
液 1 ~ 2 次,不但防止种子腐烂,而且可使处理液浓度
维持在一定水平。
本研究通过采用快速简便的 PEG6000处理种子,对
山西省不同生态型大豆品种的芽期萌发性状及芽期抗
旱性进行分析,在试验过程中我们发现经 PEG6000处理
的大豆种子富有光泽,且种子无损伤,而清水对照则相
反,表现为种子表面无光泽,这可能是因为在未完成种
子损伤修复的前提下快速吸水,下胚轴与种子连接点
极易脱落,导致出现烂种现象。 处理组较对照种子萌
发表现的更健康、整齐、一致(图 2),且不同品种间萌
发性状存在较为明显的差异。
8311
  6 期 室内模拟干旱对大豆萌发性状的影响及抗旱性评价
表 4  品种萌发性状隶属函数值
Table 4  Membership function value of germination traits of different varieties
品种
Varieties
12h吸水率
WAR in 12h
相对
发芽势
RGE
相对
发芽率
RGR
根长指数
RLI
平均数
Average
抗旱性排序
Sort
抗旱等级
Rank
晋大 74 ‘Jinda 74’ 0. 66 0. 79 0. 66 0. 89 0. 75 1 强抗
晋大 70 ‘Jinda 70’ 0. 65 0. 77 0. 60 0. 89 0. 73 2 Strong resistance
晋大 83 ‘Jinda 83’ 0. 69 0. 55 0. 52 0. 74 0. 62 3
晋大 73 ‘Jinda 73’ 0. 41 0. 54 0. 45 0. 90 0. 57 4
晋大 85 ‘Jinda 85’ 0. 30 0. 60 0. 41 0. 46 0. 44 5 中抗
晋豆 25 ‘Jindou 25’ 0. 28 0. 54 0. 52 0. 41 0. 44 6 Medium resistance
太谷回马‘Taiguhuima’ 0. 35 0. 54 0. 49 0. 32 0. 42 7
晋大 82 ‘Jinda 82’ 0. 32 0. 46 0. 42 0. 34 0. 38 8
晋大 80 ‘Jinda 80’ 0. 23 0. 54 0. 34 0. 42 0. 38 9
晋豆 19 ‘Jindou 19’ 0. 32 0. 40 0. 32 0. 43 0. 37 10
晋大 84 ‘Jinda 84 0. 28 0. 49 0. 37 0. 19 0. 33 11
晋豆 27 ‘Jindou 27’ 0. 37 0. 17 0. 28 0. 49 0. 33 12
晋豆 26 ‘Jindou 26’ 0. 25 0. 25 0. 32 0. 39 0. 30 13
晋大 78 ‘Jinda 78 0. 29 0. 16 0. 25 0. 48 0. 29 14
兴县豆 ‘Xingxian soybean’ 0. 30 0. 46 0. 27 0. 14 0. 29 15
晋豆 24 ‘Jindou 24’ 0. 26 0. 58 0. 06 0. 26 0. 29 16
石楼豆 ‘Shilou soybean’ 0. 30 0. 22 0. 42 0. 18 0. 28 17
绿宝石 ‘Lvbaoshi’ 0. 31 0. 41 0. 13 0. 26 0. 28 18
SN420 ‘SN420’ 0. 27 0. 26 0. 29 0. 16 0. 24 19
晋大 75 ‘Jinda 75’ 0. 14 0. 26 0. 14 0. 12 0. 16 20 弱抗
黑珍珠 ‘Heizhenzhu’ 0. 36 0. 00 0. 00 0. 24 0. 15 21 Sensitiveness to drought
扁茎豆‘ Bianjingdou’ 0. 00 0. 06 0. 23 0. 00 0. 07 22
图 2  处理与清水对照
Fig. 2  15% PEG6000 and CK
9311
核  农  学  报 28 卷
3. 2  大豆萌发期抗旱性评价
植物的抗旱性是植物在干旱环境中生长、繁殖或
生存以及在干旱解除后迅速恢复生长的能力。 是一个
受多种因素影响的复杂的数量性状,是多个抗旱相关
基因在精确的调控之下时间或组织特异性协调表达的
结果[25],单一指标难以全面准确地反映抗旱性强
弱[26 - 28],耐旱指标的选择直接关系到实验结果的可靠
性,各个材料不可能在所有的指标上都表现突出,且各
萌发性状指标间都存在一定的相关性,所以应综合多
方面的指标来对品种芽期的抗旱能力做一个较为合理
的评价[29]。 本研究通过室内 PEG6000模拟干旱,研究
胁迫条件下不同生态型大豆芽期吸水率及萌发性状指
标,这些指标基本可以反映所研究品种的遗传特性,通
过萌发抗旱系数与各性状之间的相关分析,确定与芽
期抗旱密切相关的几个指标,并使用抗旱隶属函数值
法对所研究的 22 份材料进行芽期抗旱适应性综合评
价与排序。 结果表明芽期 12h吸水率、相对发芽势、相
对发芽率、根长指数与萌发抗旱系数呈极显著正相关,
可作为大豆芽期抗旱性鉴定的重要指标。 使用快速简
便的室内 PEG6000模拟干旱,可在早期对不同大豆种质
资源进行抗旱能力鉴选,为抗旱高产大豆选育及亲本
选配提供较为科学的理论依据。
4  结论
提出了萌发期室内抗旱性鉴定指标,筛选出晋大
74、晋大 70、晋大 83 和晋大 73 等 4 份强抗旱材料,这
些材料可在适宜生态区被进一步验证和利用。
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Effects of Indoor Simulated Drought Stress on Germinal Traits of
Soybeans and Evaluation of Drought⁃Resistant
WANG Yan⁃ping1,2   WANG Xiao⁃mei1   HOU Guo⁃qiang1   SUN Xiao⁃huan1   QI Yu⁃xin1
Zong Chun⁃mei1   Bai Yan⁃feng1   Xu De⁃hai1   GUO Shu⁃jin2   LI Gui⁃quan2   REN Hai⁃xiang1
( 1 Mudanjiang Branch of Heilongjiang Academy of Agricultural sciences, Mudanjiang, Heilongjiang,  57041;
2 Shanxi Agricultural University, Taigu, Shanxi,030801)
Abstract:22 soybean cultivars from different eco⁃types were collected as test materials, and through indoor simulating
drought stress with polyethylene glycol(PEG6000) to study the effect of drought on germinal traits of different soybean
cultivars (strains), and evaluate the drought⁃resistant adaptability of different cultivars by subordinate function. Results
showed that under water stress, water absorption rate, relative germination rate, relative germination potential and root
length index of different eco⁃types were lower than those of pure water. There was difference between germinal traits of
cultivars; the variation coefficient of relative germination rate was the highest one (73% ), the variation range was 4.
25% ~44. 56% . The variation coefficient of 12h water absorption rate was the lowest one (11% ), the variation range
was 28. 54% ~48. 75% . 12h water absorption rate, relative germination potential, relative germination rate, root length
index, were significantly positively correlated with germinal drought⁃resistant index, which could be the important
indexes for evaluation of drought resistance of soybeans in seedling stage. 4 cultivars with strong drought resistance were
initiatively selected, they were ‘ Jinda74 ’, ‘ Jinda70 ’, ‘ Jinda80 ’, and ‘ Jinda73 ’. 3 sensitive cultivars were
selected, they were ‘Jinda75’, ‘Black Pearl’ and 'Bianjing'. Other 15 varieties ( lines) were cultivars with medium
drought resistance. The results can provide evaluation of drought resistance of soybeans in germination stage with
theoretical reference.
Key words:Laboratory simulation; Soybean; Germination traits; Drought⁃resistant evaluation
1411