時 麗 冉

(衡水學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，河北 衡水 053000)

水分脅迫對小黑麥光合性能及水分利用率的影響

時 麗 冉

(衡水學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，河北 衡水 053000)

用 20%PEG-6000模擬水分脅迫對 8個不同基因型飼用小黑麥幼苗進(jìn)行處理，測定幼苗的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間 CO2體積比以及水分利用率.實驗結(jié)果表明，在水分脅迫下，所有品種小黑麥均表現(xiàn)為凈光合速率下降、蒸騰速率降低、氣孔導(dǎo)度降低.但胞間 CO2體積比變化趨勢不同，勁松 49表現(xiàn)為上升，其它品種下降.水分脅迫下，與對照相比，抗旱能力強的品種表現(xiàn)為水分利用率升高，抗旱能力弱的水分利用率下降.綜合以上指標(biāo)，可以初步認(rèn)為：8個小黑麥品種中，抗旱能力最強的是中新 830；中飼 828、冀飼 1號、冀飼 2號、中飼 237抗旱能力較強；NTH1888、NTH1048抗旱能力中等；抗旱能力最弱的是勁松49.

水分脅迫；小黑麥；光合性能；水分利用率

小黑麥?zhǔn)怯尚←満秃邴湆匍g雜交和雜種染色體加倍重組、人工培育成的一個新物種，既保持了小麥的豐產(chǎn)和優(yōu)良品質(zhì)，又結(jié)合了黑麥抗病、抗寒、抗逆性強等特點.作為飼料或飼草使用的稱為飼用小黑麥，飼用小黑麥具有生物產(chǎn)量高、營養(yǎng)價值好、抗逆性強、適應(yīng)性廣、抗旱節(jié)水等特點，可利用冬閑田種植，并能有效緩解冬春枯草季飼草緊張的矛盾，是一種優(yōu)質(zhì)高蛋白麥類青飼料作物[1].衡水地區(qū)屬于干旱缺水地域，充分利用冬閑棉田、果樹、林地，加強飼草小黑麥作物生產(chǎn)，對于發(fā)展衡水地區(qū)畜牧業(yè)和優(yōu)化種植業(yè)結(jié)構(gòu)，農(nóng)民增收具有重要的現(xiàn)實意義[2].目前關(guān)于小黑麥抗旱性研究還比較少.前人的研究主要集中在萌發(fā)期抗旱性研究，或生長期形態(tài)指標(biāo)的比較，從光合性能的角度對不同品種小黑麥的抗旱能力進(jìn)行研究還鮮有報道.本實驗以8個不同基因型飼用小黑麥為研究材料，通過測定其在水分脅迫下光合性能以及水分利用率的變化，確定其抗旱等級，為小黑麥在干旱地區(qū)的推廣利用提供指導(dǎo)作用和理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試的 8個飼用小黑麥品種為：中新 830、中飼 828、冀飼 1號、冀飼 2號、中飼 237、NTH1048、NTH1888、勁松49，均由河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所提供，供試的聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)-6000為分析純.

1.2 試驗方法

將小黑麥種子用0.1 % HgCl2消毒10 min，蒸餾水沖洗干凈，用濾紙法發(fā)芽.將萌發(fā)一致的種子栽種在培養(yǎng)盒的紗網(wǎng)上，自來水培養(yǎng).待真葉展開，改用 1/2 Hoagland溶液培養(yǎng)，幼苗長至三葉期時開始處理，用聚乙二醇6000(PEG-6000)模擬水分脅迫處理，PEG-6000用1/2 Hoagland溶液配置，對照仍用1/2 Hoagland溶液培養(yǎng).每2 d更換一次培養(yǎng)液.培養(yǎng)條件為(28±2) ～ (20±2) ℃，自然光照.處理10 d后進(jìn)行光合性能測定.用TPS-1便攜式光合測定儀測定第 3葉片的凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(E)、胞間 CO2體積比(Ci)和氣孔導(dǎo)度(Gs).每個處理 5次重復(fù)，取平均值.光照強度為1 000 ～ 1 200 μmol/m2·s.水分利用率(WUE)由Pn/E計算(μmol/mmol).

2 結(jié)果與分析

2.1 水分脅迫對不同基因型飼用小黑麥光合性能的影響

水分脅迫對植物的光合作用影響是多方面的.首先，氣孔運動對葉片缺水非常敏感，輕度水分虧缺就會引起氣孔導(dǎo)度下降，導(dǎo)致進(jìn)入葉內(nèi)的CO2減少，從而導(dǎo)致光合速率降低.中度和重度水分虧缺不僅直接引發(fā)了光合機構(gòu)的異常，同時也影響光合電子傳遞，甚至造成類囊體結(jié)構(gòu)破壞[3].

從表1可以看出，20 % PEG-6000模擬干旱造成的水分虧缺對不同基因型小黑麥的光合性能均造成了影響，表現(xiàn)為凈光合速率下降，蒸騰速率降低，氣孔導(dǎo)度減小.而胞間 CO2體積比除勁松 49升高外，其余品種均有所下降.可能是因為缺水已經(jīng)造成勁松49光合機構(gòu)受到破壞，CO2擴散速率和利用效率降低，導(dǎo)致CO2積累.

從表 2可以看出，相同程度的水分脅迫下，不同基因型小黑麥的凈光合速率受到的抑制程度不同，中新830的抑制率只有18.2 %，而勁松49卻達(dá)到了50.8 %.一般認(rèn)為，在水分脅迫下具有較高光合速率的品種抗旱能力較強，能利用有限的水分進(jìn)行生長發(fā)育，也決定了最后的產(chǎn)量.

表1 水分脅迫對不同基因型小黑麥光合性能的影響

表2 水分脅迫下不同基因型小黑麥凈光合速率抑制率的比較

2.2 水分脅迫下不同基因型飼用小黑麥水分利用率的變化

植物受旱是由于環(huán)境中缺水導(dǎo)致吸水不足或失水過度，影響正常生理生化活動，以至組織受害，甚至死亡.因此，減少氣孔蒸騰是控制失水和抗旱的關(guān)鍵[4].水分利用效率(WUE)是植物消耗單位重量水分所固定CO2的數(shù)量，用凈光合速率/蒸騰速率表示植物對水分的利用水平，當(dāng)植物的供水出現(xiàn)緊張時植物一般趨向于通過調(diào)節(jié)氣孔的開放程度以達(dá)到高的水分利用效率，同時維持較高的光合速率，尤其是環(huán)境水分供應(yīng)出現(xiàn)不足時，植物會通過降低氣孔導(dǎo)度來減少水分的蒸騰，提高水分的利用效率，這是植物明顯的適應(yīng)特征[5].

表3的數(shù)據(jù)表明，水分脅迫下，8個品種中有6個品種的水分利用率提高，其中中新830的水分利用率提高了35.83 %，有2個品種的水分利用率下降，下降最多的是勁松49，達(dá)到了40.41 %.

表3 水分脅迫下不同基因型小黑麥水分利用率的變化

3 討論

小黑麥作為抗旱能力較強的物種，在干旱半干旱地區(qū)抗旱節(jié)水農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中具有很好的推廣前景，盡管如此，仍需從眾多的小黑麥品種中逐步篩選出抗旱能力強、生物產(chǎn)量高的品種.前人的許多實驗表明，植物在水分虧缺狀態(tài)下光合速率會隨之降低，降低的幅度取決于水分虧缺程度和植物的抗干旱能力[6-7].

本實驗通過測定 8個不同基因型的小黑麥在相同水分脅迫下光合性能及水分利用率的變化，可以初步認(rèn)為：8個品種中中新830光合速率下降最少，水分利用率最高，是抗旱性很強的品種，中飼828、冀飼1號、冀飼2號、中飼237抗旱能力較強，NTH1048、NTH1888抗旱能力中等，勁松49為干旱敏感品種.從外部形態(tài)看，中新830在經(jīng)過10 d的水分脅迫后，葉片沒有萎蔫現(xiàn)象，葉片尖端也很少有干枯現(xiàn)象.而勁松49則表現(xiàn)出葉片萎蔫，并有部分第二葉片干枯死亡.其它品種中 NTH1048、NTH1888也出現(xiàn)葉片發(fā)黃和相對較嚴(yán)重的早期葉片干枯現(xiàn)象.

本實驗只是從幼苗期對小黑麥進(jìn)行了干旱篩選，至于生育期尤其是成熟期小黑麥的抗旱能力是否和幼苗期一致還需要進(jìn)一步研究.

[1] 孫元樞.中國小黑麥遺傳育種研究與應(yīng)用[M].寧波:浙江科學(xué)技術(shù)出版社,2002:235-237.

[2] 謝楠,李源,趙海明,等.飼用小黑麥品種在黑龍港地區(qū)的引進(jìn)篩選[J].草業(yè)科學(xué),2010,27(7):58-62.

[3] 李合生.現(xiàn)代植物生理學(xué)[M].2版.北京:高等教育出版社,2006:187.

[4] 趙可夫,王韶唐.作物抗性生理[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社,1990:180.

[5] 趙平,曾小平,彭少麟,等.海南紅豆夏季葉片氣體交換、氣孔導(dǎo)度和水分利用效率的日變化[J].熱帶亞熱帶植物學(xué)報, 2000,8(1):35-42.

[6] 韓建秋.水分脅迫對白三葉光合特性的影響[J].上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2009,9(2):106-120.

[7] 王強,陳存根,錢紅格,等.水分脅迫對6種苗木光合生理特性的影響[J].水土保持通報,2009,29(2):144-149.

The Effect of Water Stress on Photosynthetic Characteristics and Water Use Efficiency of Various Triticale

SHI Li-ran
(College of Life Sciences, Hengshui University, Hengshui, Hebei 053000, China)

Six varieties of triticale cultivars were treated under 20 % PEG 6000 simulated water stress, then examined the photosynthetic properties and water use efficiency after 10 days. The results of the experiment shows that the net photosynthetic rate, transpiration rate and stomatal conductance of the seedlings decreased under water stress. The intercellular CO2concentration in JINSONG 49 increased, but decreased in others cultivars. The water use efficiency of the triticale cultivars with strong drought resistance increased and declined in the drought-sensitive cultivars. Based on the results above we concluded that ZHONGXIN 830 was a cultivar with the strongest drought resistance, the drought resistance ability of ZHONGSI 828, JISI NO.1, JISI NO.2, ZHONGSI 237 were stronger, NTH 1048 and NTH 1888 were medium. JINSONG 49 was drought-sensitive cultivar in all cultivars.

water-stress; Triticale; photosynthetic characteristics; water use efficiency

Q945

A

1673-2065(2011)04-0053-03

2011-03-15

衡水市科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計劃項目(2010063-3)

時麗冉(1970-),女,河北深州人,衡水學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院副教授,理學(xué)碩士.

(責(zé)任編校：李建明英文校對：李玉玲)