研究报告欧行奇等：黄淮地区主推小麦品种种子发芽期耐淹性研究
收稿日期:2021-08-11
基金项目：河南省重大科技专项 小麦新品种百农207产业化研究与开发
(151100110700)；河南省重大科技专项 矮秆多抗高产小麦优异种质创新及新品种培育 (191110110700)㊂作者简介：欧行奇(1964 )，男(汉族)，河南郸城人；教授，主要从事小麦育种工作(E -m a i l :o u y a n g x q
@163.c o m )㊂黄淮地区主推小麦品种种子发芽期耐淹性研究
欧行奇1, 李新华2, 欧阳娟2
(1.
河南科技学院, 河南新乡453003; 2.新乡市农乐种业有限责任公司, 河南新乡453003)摘 要：通过室内模拟淹水试验，研究黄淮地区四个主推小麦品种在种子发芽出苗期遭遇淹水胁迫时的敏感性㊂结果表明，随着淹水天数的增加，各品种相对发芽率㊁根系活力和干物重均呈降低趋势，百农207相对发芽率㊁
reactive substance
根系活力均显著高于其余三个品种㊂各品种叶片S O D 活性㊁P O D 活性均随淹水胁迫天数的增加而显著增加，淹水1d 和2d 处理百农207叶片S O D 和P O D 活性显著高于其余品种㊂各品种叶片丙二醛(
M D A )㊁可溶性蛋白㊁脯氨酸(P r o )含量均随淹水胁迫天数的增加而降低，同一淹水天数处理百农207叶片M D A 含量最低,
叶片可溶性蛋白㊁P r o 含量则显著高于其余三个品种㊂对比四个品种在淹水胁迫条件下的形态㊁酶活性和非酶物质的变化，百农207在种子发芽期具有较强的耐淹性,
其次是百农A K58，周麦18和周麦22种子发芽期耐淹性较差㊂
关键词: 小麦；淹水胁迫；种子发芽期
中图分类号: S 512.1  文献标志码:
A  文章编号: 1008-2239(2022)01-0013-05S t u d y o n W a t e r l o g g i n g S e n s i t i v i t y i nG e r m i n a t i o nS t a g e o f D o m i n a n tW h e a tV a r i e t i e s i nH u a n g h u a iR e g
i o n O UX i n g q i 1,L IX i n h u a 2,O UY a n g j
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(1.H e n a n I n s t i t u t e o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,X i n x i a n g H
e  n a n453003,C h i n a ;2.X i n x i a n g N o n g l eS e e d I n d u s t r y C o .,L t d .X i n x i a n g H
e  n a n453003,C h i n a )A b s t r a c t :T h ew a t e r l o g g i n g s e n s i t i v i t y o
f f o u rw h e a t v a r i e t i e s i n H u a n
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e w a s s t u d i e db y i n d o o r s i m u l a t i o ne x p
e r i m e n t .T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e r e l a t i v e g e r m i n a t i o nr a t e ,r o o t a c t i v i t y a n dd r y m a t t e rw e i g h t o
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07w a s t h e l o w e s t ,b u t t h e c o n t e n t o f s o l u b l e p r o t e i n a n d p r o l i n e i n t h e l e a v e s o fB a i n o n g 207w a s s i g n i f i c a n t l y h i g h e r t h a n t h a t o f t h e o t h e r t h r e e v a r i e t i e s .C o m p
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f o l l o w e db y
B a i n o n g A K58,Z h o u m a i 18a n dZ h o u m a i 22h a d p o o r t o l e r a n c e t o f l o o d i n g i n s e e d g e r m i n a t i o n s t a g e .K e y w
o r d s : w h e a t ;s o a k i n g s t r e s s ;s e e d g e r m i n a t i o n s t a g e  淹水胁迫指植物处于周期或长期厌氧或缺氧环境下，其有氧呼吸和维持生命活动所需能量产生受到限
制，是植物常遭受的非生物胁迫之一[
1
]
㊂种子耐淹性的筛选是世界范围内关注的问题，长期淹水使小麦发芽和发芽能力下降，且不同小麦品种之间差异显著[
2
]㊂长时间浸泡种子则显著降低种子中溶解氧的含量，从
㊃
31㊃
耕作与栽培第42卷第1期2022年02月
而降低其发芽率，其苗期的生物量㊁叶面积等都会受到影响[3]㊂小麦籽粒的耐淹性研究中，研究较多的有抗氧化酶系统包括S O D/C A T系统和硫氧还蛋白还原酶/1-C y s过氧化氢还原酶(1-C y s p e r o x i r e d o x i n,1-C y s p r x)系统[4-6]㊂淹水胁迫引起细胞内活性氧的积累，对植物造成严重的氧化损伤，从而抑制植株的生长和产量[7-8]，为了缓解活性氧对植物细胞的损伤，植物长期进化并形成了复杂的酶类和非酶类的防御体系[9-10]㊂植物在逆境条件下也会产生大量的渗透调节物质，如：脯氨酸㊁可溶性糖和甜菜碱等，这些物质能缓解R O S(r e a c t i v e o x y g e n s p e c i e s)的损伤作用[11]，研究发现，脯氨酸不仅仅是一种渗透调节物质，而且可以作为抗氧化剂和细胞程序性死亡的抑制剂[12]㊂灌浆期淹
水胁迫导致小麦根㊁叶片中氮总量降低，叶片中超氧化物歧化酶㊁过氧化物酶㊁抗氧化酶等活性降低，抗坏血酸㊁谷胱甘肽等抗氧化剂含量减少，氧含量升高，使根细胞死亡㊁旗叶衰老加剧[13]㊂
在冬小麦生长初期土壤涝渍会造成严重的产量损失[2]，拔节期和花后渍水处理显著降低了小麦产量㊁穗粒数㊁千粒重[14]，耐淹种质资源选育是保障稳产和高产的基础之一㊂我国秦岭㊁淮河以南，青藏高原以东，属南方冬麦区，大部分地区实行麦稻两熟制或麦稻稻㊁麦豆稻㊁稻麦肥等三熟制㊂水稻是唯一一种能够很好地适应洪涝㊁部分洪水或完全淹没的谷类作物[15]，小麦作为旱地栽培作物，其耐淹性则显著低于水稻㊂因此，在稻麦轮作系统中，因其特殊的种植环境则更需要关注小麦种子发芽出苗期的耐淹性㊂本研究选用黄淮南部麦区四个主推半冬性小麦品种(百农207㊁周麦18㊁周麦22㊁百农A K58)，采用不同时间淹水浸种处理，正常管理至发芽，测定其形态㊁酶活性和非酶物质的变化，研究其在种子发芽期的淹水敏感性㊂
1材料与方法
1.1试验材料
四个小麦品种均为半冬性小麦品种，分别为百农207㊁周麦18㊁周麦22㊁百农A K58，均为黄淮南部麦区的主推品种㊂
1.2试验设计
试验设置淹水1㊁2㊁3㊁4㊁5㊁6㊁7㊁8㊁9㊁10d，每个处理重复3次，每次重复50粒，对照(0d)为正常发芽管理的种子㊂
具体操作方法：选择健康均匀的小麦种子50粒，用5%双氧水消毒2m i n后，用自来水冲洗3次，再用纯净水将种子浸泡12h充分吸胀，将吸胀的种子放入玻璃培养皿中，用纯净水将种子全部淹没，每天早晨和
晚上将培养皿中的水倒出，用自来水冲洗后重新放入培养皿中，再倒入纯净水将种子全部淹没，设定淹水时间结束后进行正常的发芽管理，均统一管理到淹水解除后10d㊂发芽管理均在光照培养箱中25ħ培养，光照和黑暗各12h㊂
1.3植物形态调查和生理指标测定
发芽管理第7天时调查各处理的发芽数，正常管理10d时各处理每重复随机抽取5株，测量根长㊁苗高㊁根干重和苗干重，同时测定根系活力和10d苗龄小麦叶片过氧化物酶(P O D)活性㊁超氧化物歧化酶(S O D)活性㊁根系活力㊁脯氨酸(P r o)含量㊁丙二醛(M D A)含量㊁叶片可溶性蛋白含量[16]㊂
1.4试验数据处理
小麦发芽率㊁苗高㊁苗干重㊁根干重均以对照为100%，将淹水处理的相应结果除以对照获得相对发芽
率㊁相对苗高㊁相对苗干重㊁相对根干重㊂淹水4d处理有一个品种的相对发芽率为0，因此相对苗高㊁相对苗干重㊁相对根干重统计到淹水4d处理㊂淹水2d处理有2个品种的相对发芽率低于50%，因此根系活力㊁叶片S O D活性㊁叶片P O D活性㊁叶片M D A含量㊁叶片脯氨酸含量㊁叶片可溶性蛋白含量数据统计到淹水2d处理㊂数据用S P S S18.0软件进行方差分析和D u n c a n检验㊂
2结果与分析
2.1淹水胁迫对小麦种子相对发芽率㊁小麦相对苗高
和根长㊁干物质的影响
表1各小麦品种淹水处理相对发芽率
淹水时间
(d)相对发芽率(
%)
百农207周麦22周麦18百农A K58 0100.00a A100a A100a A100a A
198.51a A91.51a A84.29a b A97.36a A
281.95a b A B43.4d e C D E F46.28c d e B C D E72.04a b c A B C
363.16b c d A B C D10.38f g E F G11.29f g E F G30.18e f g D E F G 439.1d e f C D E F G0.00g G4.52g F G21.42e f g E F G
524.06e f g E F G0.00g G0.00g G5.84g F G
624.06e f g E F G0.00g G0.00g G0.00g G
724.06e f g E F G0.00g G0.00g G0.00g G
86.77g F G0.00g G0.00g G0.00g G
95.26g F G0.00g G0.00g G0.00g G 100.00g G0.00g G0.00g G0.00g G
注：表中不同大写字母表示0.01水平差异极显著，不同小写字母
表示0.05水平差异显著㊂下同㊂
由表1可知，随着种子淹水天数的增加，各品种种子相对发芽率呈降低趋势㊂淹水1d处理，百农207㊁周麦22㊁百农A K58种子相对发芽率同对照相比差异不显著，周麦18种子相对发芽率同对照相比差异显著㊂淹水2d处理，种子相对发芽率同对照相比差异显著，周
㊃41㊃
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理，周麦18㊁百农207和百农A K58种子相对发芽率分别为0㊁24.06%和5.84%㊂淹水6d 处理和淹水7d 处理，百农207种子相对发芽率降低不显著，百农A K58种子相对发芽率均为0㊂淹水8d 处理和淹水9d 处理，百农207种子相对发芽率分别为6.77%和5.26%，其余品种种子相对发芽率均为0㊂淹水10d 处理，各小麦品种种子相对发芽率均为0
㊂由表2可知，百农207平均相对根长最高，为84.99%，极显著高于百农A K58㊁周麦22和周麦18㊂
百农207平均相对苗高最高，为95.06%，显著高于周麦18，与周麦22和百农A K58差异不显著㊂百农
A K58平均相对根干重最高，为94.23%，与百农207和周麦18差异不显著，周麦22的平均相对根干重最小，为82.41%㊂百农207平均相对苗干重最高,
为90.63%，周麦18次之，周麦22平均相对苗高最低,
各品种差异不显著㊂
表2 淹水处理后各品种农艺性状差异分析 单位:%
品种平均相对
根长平均相对
苗高平均相对
根干重平均相对
苗干重百农20784.99A a 95.06A a
93.18A a
90.63A a
周麦22
77.67A B a b 86.43A a b
82.41A b 78.75A a 周麦1865.67B b
60.42A b
93.75A a
85.71A a
百农A K 5881.04A B a 92.81A a 94.23A a
85.42A a
2.2 淹水胁迫处理后小麦根系活力
由图1可知，各小麦品种种子淹水处理后,10d 苗龄根系活力呈降低趋势㊂各品种对照处理的根系活力百农207最高，极显著高于其余3个品种㊂淹水1d 处理百农207和百农A K58根系活力同对照相比差异不显著，周麦22根系活力显著小于对照，周麦18根系活力极显著小于对照，淹水1d 处理百农207根系活力极显著高于其余3个品种㊂淹水2d 处理百农207根系活力显著小于对照处理，百农A K58㊁周麦22和周麦18根系活力极显著小于对照处理,
淹水2d 处理百农207根系活力极显著高于其余3个品种㊂
图淹水处理各小麦品种根系活力
2.3 淹水处理对小麦抗氧化酶活性及膜质过氧化产
物含量的影响  由图2可知，淹水处理后各品种叶片S O D 活性和
P O D 活性均呈增加趋势㊂对照处理百农207叶片
S O D 活性最高，极显著高于其他品种㊂淹水1d 处理百农207叶片S O D 活性极显著高于其他品种,
周麦18叶片S O D 活性最低，极显著小于其他品种㊂淹水2d 处理百农207叶片S O D 活性极显著高于周麦18和
周麦22，显著高于百农A K 58㊂淹水2d 处理百农207叶片S O D 活性均高于其他处理㊂叶片P O D 活性随着淹水天数的增加呈增加趋势，不同处理的P O D 活性变化趋势同S O D 活性变化趋势基本一致㊂百农207淹水1d 处理叶片P O D 活性最高,
极显著高于其他品种，淹水2d 处理百农207叶片P O D 活性显著高于百农和周麦苗龄叶片膜脂过氧化产物M D A 含量呈降低趋势㊂对
照处理中周麦22和周麦18叶片M D A 含量极显著高于百农207和百农A K58，淹水1d 处理周麦22叶片
M D A 含量显著高于周麦18，极显著高于百农207和
百农A K 58㊂淹水2d 处理周麦22叶片M D A 含量最高，显著高于周麦18，极显著高于百农207和百农
耕作与栽培
第42卷 第1期 2022年02月
A
图3 不同小麦品种淹水处理后叶片M D A 含量
2.4 淹水胁迫处理后小麦叶片可溶性蛋白和P r o 含
量  由图4可知，淹水处理后各小麦品种10d 龄苗叶
片的可溶性蛋白和P r o 含量均呈降低趋势㊂对照处理
中百农207叶片P r o 含量极显著高于其他品种,
周麦18叶片P r o 含量最低㊂淹水1d 处理百农207叶片
P r o 含量显著高于百农A K58，极显著高于周麦22和
周麦18㊂淹水2d 处理百农207叶片P r o 含量显著高于百农A K 58，极显著高于周麦22和周麦18，周18的
P r o 含量最低㊂种子淹水处理后各品种10d 叶龄叶片
可溶性蛋白含量同对照相比呈降低趋势㊂对照处理百农207叶片可溶性蛋白含量极显著高于其他品种,
周麦18叶片可溶性蛋白含量最低㊂淹水1d 处理百农207叶片可溶性蛋白含量显著高于百农A K58,
极显著高于周麦
和周麦叶片可溶性蛋白含3 小结与讨论
黄淮南片麦区四个主推小麦品种在出苗期种子遭遇淹水胁迫时，随着淹水处理天数的增加，品种间种子相对发芽率差异极显著㊂淹水处理4d 周麦22种子
0，淹水处理5d 周麦22和周麦18种子0，淹水处理6d 百农A K58种子相0㊂淹水处理4d 后各品种种子相对发50%，百农207种子淹水处理7d 时相对
24.06%，各品种各处理相对发芽率数据显207在种子出苗期具有较强的耐淹水能力㊂
07的10d 苗龄的平均相对根长㊁平均相对苗，百农A K 58平均
，周麦18的平均相对根长
㊂小麦耐水淹基因型形，淹水后
苗高和干物重降低[17-18
]㊂10d 苗龄小麦根系活力随着
种子淹水天数的增加呈降低趋势，同一淹水处理条件下百农207根系活力显著高于其余三个品种，品种间根系活力差异显著㊂本研究中百农207种子淹水胁迫后其相对干物量㊁相对苗高㊁根系活力等显著高于其他
品种，具有较好的耐淹特性㊂
淹水处理后小麦叶片S O D 活性和P O D 活性变化
趋势一致，均随淹水天数的增加呈显著增加趋势，百农
207叶片S O D 活性和P O D 活性均极显著高于其余品
种同一淹水处理㊂不同小麦品种种子淹水处理后10d 龄苗叶片膜脂过氧化产物M D A 随种子淹水天数增加呈降低趋势，同一淹水天数处理百农207叶片M D A 含量最低㊂不同小麦品种种子淹水处理后,10d 龄苗
叶片的可溶性蛋白和P r o 含量均随淹水天数增加呈降低趋势，不同品种同一淹水天数处理百农207叶片可溶性蛋白含量显著高于其余三个品种，百农207对照,207叶片P r o 含量显
处理能导致小麦根㊁叶片中
性等活性降低,M D A 含量增
时，芍药通过提高叶片S O D
可溶性蛋白含量等途径提高]
㊂M D A 是膜脂过氧化指标之
M D A 含量通常较高,
另P r o 会强的品种往往积累较多的
207同一淹水天数处理叶片
S O D 酶活性㊁P O D 酶活性㊁P r o 和可溶性蛋白含量显
著高于其余品种,M D A 含量则显著低于其余品种,
说明在淹水胁迫条件下，百农207的抗逆性生理代谢快速响应，提高自身对涝渍的适应能力，说明百农207具
有较好的耐淹性㊂有研究表明，种子渗出液和叶片㊃
61㊃
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M D A含量随着逆境胁迫的增加而增加[21-24]，采取相应措施缓解胁迫条件后则作物叶片M D A含量降低[25-26]㊂而本研究中小麦种子淹水胁迫发芽后，小麦叶片M D A含量则降低，可能由于短时间的淹水胁迫，植物的抗氧化系统快速反应，降低了叶片中M D A的含量㊂综合以上讨论和研究结果，百农207在种子发芽出苗期有较强的耐淹性，其耐淹性显著高于其余三个品种㊂
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