關(guān)鍵詞：苦蕎；干旱脅迫；化控物質(zhì)；主成分分析

在全球范圍內(nèi)，干旱是影響農(nóng)作物正常生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量最為嚴(yán)重的非生物脅迫因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)1.279億hm2耕地面積中旱地面積約0.643億hm2，約占耕地面積的50.3%，因此，提高農(nóng)作物抗旱能力對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和糧食安全至關(guān)重要［1-2］。

化學(xué)調(diào)控是通過(guò)噴施外源植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，從而控制植株體內(nèi)的激素合成、運(yùn)輸及代謝，使作物生長(zhǎng)發(fā)育得到定向控制的技術(shù)手段。因其具有見(jiàn)效快、費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)便和對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，目前已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛用于調(diào)節(jié)植物抗旱性、控制農(nóng)藝性狀、控倒伏、提升農(nóng)作物增產(chǎn)和品質(zhì)等方面［3-4］。另外，為充分發(fā)揮化學(xué)調(diào)控在農(nóng)作物旱作栽培過(guò)程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，研究者已從化控物質(zhì)調(diào)控作物光合作用、抗氧化特性、水分蒸散、抗旱基因表達(dá)、激素合成及適宜施用方式等方面進(jìn)行了大量研究［5-7］，如：發(fā)現(xiàn)L-精氨酸可通過(guò)增加干旱條件下玉米植株的光合作用能力，改善植株水分代謝平衡，增強(qiáng)抗氧化系統(tǒng)，維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，從而增強(qiáng)玉米植株的抗旱性和提高產(chǎn)量［8］；多效唑可通過(guò)抑制GA的合成和促進(jìn)ABA的合成提高油菜幼苗抗旱性［9］；茉莉酸甲酯可通過(guò)提高小麥AOS、AOC、OPR1等基因的表達(dá)來(lái)提高其抗旱能力［10］；茉莉酸甲酯、殼聚糖與多效唑在適宜的配比下可提高香蕉幼苗的抗旱特性［11］。相關(guān)研究結(jié)果不僅提高了人們對(duì)化控物質(zhì)調(diào)節(jié)作物抗旱性的認(rèn)識(shí)，而且篩選出了甜菜堿、水楊酸、硫酸鋅等對(duì)多種作物抗旱性提升效果明顯的化控物質(zhì)［12-14］，為化學(xué)調(diào)控在農(nóng)作物旱作栽培中的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

苦蕎（FagopyrumtataricumL.）是山西重要的特色雜糧作物，常年種植面積約1.33萬(wàn)hm2，主要種植于山西北部冷涼氣候區(qū)，但種植地常為干旱地塊或在種植期時(shí)常遭遇干旱。出苗率低、出苗整齊度低，很大程度上限制了苦蕎的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量［15-16］，因此，如何提高山西苦蕎旱地栽培區(qū)出苗率和抗旱性成為促進(jìn)山西冷涼地區(qū)苦蕎產(chǎn)量提升的重要途徑之一。近年來(lái)，為提高山西苦蕎旱作產(chǎn)區(qū)的播期出苗率、抗旱性和產(chǎn)量，研究者已從鑒選優(yōu)質(zhì)抗旱苦蕎種質(zhì)資源、苦蕎抗旱基因挖掘、苦蕎適宜栽培模式、施用肥料最佳類別及用量等方面進(jìn)行了大量研究［17-19］，并鑒選出了迪慶苦蕎、西農(nóng)9909、奇臺(tái)農(nóng)家種、寧夏常規(guī)栽培苦蕎（寧蕎2號(hào)）、云南常規(guī)栽培苦蕎（云蕎2號(hào)）、山西常規(guī)栽培苦蕎（R105）、四川常規(guī)栽培苦蕎（川蕎1號(hào)-1）、西藏野生苦蕎（R217）等抗旱品種，發(fā)現(xiàn)FtRMA1、FtPIP13、FtDREB6、FtERF68、FtERF99、Ft2OGDD1和FtAAD1等苦蕎抗旱相關(guān)基因，構(gòu)建了適宜于半干旱區(qū)苦蕎增產(chǎn)增效的全膜覆土種植+低量施肥（N40kg·hm–2+P2O530kg·hm–2+K2O20kg·hm–2）的旱作栽培模式，但這些技術(shù)的操作方便性和應(yīng)用成本均明顯高于化學(xué)調(diào)控技術(shù)。另外，為提高苦蕎抗旱性，國(guó)內(nèi)外研究者還從干旱脅迫下外源物質(zhì)增強(qiáng)苦蕎抗氧化酶系統(tǒng)活性、減少光合作用損傷等方面進(jìn)行了大量研究［20-22］，但可以提高旱作區(qū)苦蕎種子萌發(fā)和產(chǎn)量品質(zhì)的優(yōu)選浸種化控物質(zhì)目前還不明確。

基于上述研究背景，本研究選擇了15種在提高不同作物抗旱性方面具有明顯效果的化控物質(zhì)，針對(duì)山西苦蕎產(chǎn)區(qū)因播期降雨量低，干旱時(shí)常發(fā)生引起的出苗率低的問(wèn)題，一方面通過(guò)種子萌發(fā)試驗(yàn)探究其對(duì)干旱脅迫下苦蕎種子萌發(fā)和萌發(fā)階段表型變化的影響，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)主成分分析分析對(duì)優(yōu)選化控物質(zhì)及使用濃度進(jìn)行鑒選；另一方面，為進(jìn)一步驗(yàn)證鑒選結(jié)果的可靠性，還通過(guò)盆栽模擬干旱試驗(yàn)對(duì)優(yōu)選控制物質(zhì)及使用濃度下的苦蕎種子萌發(fā)及成熟期產(chǎn)量品質(zhì)進(jìn)行分析，旨在為化控物質(zhì)在苦蕎旱作栽培中的科學(xué)使用提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試苦蕎品種：‘黑豐1號(hào)’，由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)作物研究所提供。

供試化控物質(zhì)：選擇目前已在其它作物上報(bào)道但尚不明確其對(duì)苦蕎干旱脅迫緩解特性的8大類15種化控物質(zhì)為供試藥劑，供試化控物質(zhì)分類、名稱、使用濃度、廠家及分類依據(jù)詳見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 15種化控物質(zhì)浸種對(duì)干旱脅迫下苦蕎種子萌發(fā)的影響

采用嵌套設(shè)計(jì)試驗(yàn)，定義1級(jí)為15種化控物質(zhì)，2級(jí)為15種化控物質(zhì)的5個(gè)濃度梯度，3級(jí)為正常供水及PEG模擬干旱脅迫。以正常供水（田間持水量為65%～75%）為對(duì)照1記作CK1，干旱脅迫（滲透勢(shì)梯度為?0.4Mpa，持水量為45%～55%的PEG溶液）為對(duì)照2記作CK2，每個(gè)處理重復(fù)3次，共152個(gè)處理。

（1） 種子表面消毒、浸種及干旱脅迫處理

選取成熟飽滿，大小均一且無(wú)病害的種子，用3%過(guò)氧化氫消毒10min，再用蒸餾水沖洗3次，最后用吸水紙吸干附著水分備用，采用直徑7cm的培養(yǎng)皿進(jìn)行水培試驗(yàn)。在避光條件下，將處理好的種子在各物質(zhì)濃度、蒸餾水中浸種24h，取出時(shí)表面水分用吸水紙吸干。培養(yǎng)皿中鋪上濾紙后需經(jīng)過(guò)高壓蒸汽滅菌鍋消毒，每個(gè)培養(yǎng)皿中均勻放置100粒種子，加入模擬干旱脅迫的滲透勢(shì)梯度處理液5.5mL后，放入光照培養(yǎng)箱中。每24h加3mL蒸餾水，3d換1次濾紙，觀察7d并記錄指標(biāo)數(shù)據(jù)。第8d開(kāi)始每3d補(bǔ)充1/2Hoagland營(yíng)養(yǎng)液，直至試驗(yàn)完成。

（2） 不同處理苦蕎發(fā)芽特性差異調(diào)查

參照《國(guó)際種子檢驗(yàn)規(guī)程》［34］，每隔1d統(tǒng)計(jì)種子萌發(fā)數(shù)，于種子發(fā)芽第3d計(jì)算發(fā)芽勢(shì)；第7d計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)，第8d測(cè)量胚根、胚芽長(zhǎng)度、胚根鮮重、胚芽鮮重，同時(shí)計(jì)算根冠比。

1.2.2 基于主成分分析的苦蕎抗旱化控物質(zhì)鑒選

通過(guò)SPSS17.0對(duì)種子萌發(fā)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用R軟件進(jìn)行主成分分析，量化15種化控物質(zhì)緩解苦蕎干旱效果，對(duì)15種物質(zhì)的5個(gè)濃度梯度進(jìn)行排名，篩選出苦蕎抗旱最佳化控物質(zhì)及濃度。

1.2.3 優(yōu)選化控物質(zhì)硫酸鋅、甜菜堿浸種處理對(duì)

干旱脅迫下苦蕎出苗率及產(chǎn)量的影響

為進(jìn)一步探明優(yōu)選物質(zhì)浸種處理對(duì)干旱脅迫下苦蕎產(chǎn)量形成的影響及推薦其在生產(chǎn)上應(yīng)用的較優(yōu)處理濃度，設(shè)計(jì)如下盆栽試驗(yàn)：

（1） 盆栽植株、土壤類型及基礎(chǔ)肥力

供試苦蕎品種為‘黑豐1號(hào)’；供試土壤為黃土母質(zhì)上發(fā)育而成的褐土，有機(jī)質(zhì)含量26.87g·kg-1，全氮含量1.03g·kg-1，有效磷含量23.14mg·kg-1，速效鉀含量157.67mg·kg-1。

（2） 盆栽試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇經(jīng)種子萌發(fā)試驗(yàn)篩選的較優(yōu)化控物質(zhì)硫酸鋅和甜菜堿進(jìn)行浸種處理，2種物質(zhì)均設(shè)置5個(gè)濃度梯度，其中硫酸鋅濃度梯度為0.2（Z1）、0.4（Z2）、0.8（Z3）、1（Z4）和1.6（Z5）g·L-1；甜菜堿濃度梯度為5（B1）、10（B2）、20（B3）、30（B4）、40（B5）mmol·L-1；干旱脅迫設(shè)置為正常供水（D0）即田間持水量65%～75%、中度脅迫（D1）即田間持水量45%～55%和重度脅迫（D2）即田間持水量25%～35%；硫酸鋅與甜菜堿分別與水分梯度進(jìn)行兩因素完全隨機(jī)試驗(yàn)，均以蒸餾水浸種、3個(gè)水分梯度作用下為對(duì)照，記作CKD0、CKD1、CKD2，共18個(gè)處理，每處理重復(fù)3次，共計(jì)54盆。

（3） 浸種、干旱脅迫及盆栽管理

采用25cm×30cm的聚乙烯塑料盆進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，每盆土14kg，為保證試驗(yàn)期間幼苗生長(zhǎng)不受養(yǎng)分限制，每盆同時(shí)施入尿素2.8g、過(guò)磷酸鈣4.3g、氯化鉀2.4g作為底肥。試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，將挑選好的種子用5%次氯酸鈉消毒5min，蒸餾水沖洗4次，吸水紙吸干附著水分備用，將備用的種子放入硫酸鋅和甜菜堿各濃度溶液中浸種24h。于3月30日播種，每盆播種18粒，待第1片真葉完全展開(kāi)后間苗，每盆留苗6株，期間正常供水，采用稱重法保持各處理田間持水量統(tǒng)一為65%～75%。直至3葉1心期開(kāi)始進(jìn)行干旱脅迫，且脅迫前4d停止?jié)菜?，同樣采用稱重法保持各處理所對(duì)應(yīng)田間持水量，直至收獲。待苦蕎生長(zhǎng)至開(kāi)花期（6月25日）時(shí)采用科學(xué)計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)各處理花序數(shù)量，完熟期（9月15日）收獲后采用稱重法測(cè)定不同處理下的苦蕎單株粒重、千粒重和產(chǎn)量，苦蕎籽粒品質(zhì)指標(biāo)蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定［35］、黃酮含量采用AlCl3分光光度法測(cè)定［36］。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用SPSS17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，R軟件進(jìn)行主成分分析，Origin10.0作圖。

2結(jié)果與分析

2.1 化控物質(zhì)浸種對(duì)干旱脅迫下種子萌發(fā)及表型變化的影響

2.1.1 植物激素類化控物質(zhì)浸種對(duì)干旱脅迫下苦蕎種子萌發(fā)的影響

正常供水及干旱脅迫下，0.06g·L-1吲哚乙酸浸種處理下苦蕎種子萌發(fā)情況最優(yōu)，苦蕎種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均隨著植物激素浸種濃度的增加表現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)。

正常供水下與CK1相比，0.05mmol·L-1水楊酸處理下發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)達(dá)到最高值，比CK1顯著提高了14.81%、40.73%；0.06g·L-1吲哚乙酸浸種處理下發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)最高，比CK1顯著提高31.52%，237.80%（Plt;0.05）。干旱脅迫下與CK2相比，0.05mmol·L-1水楊酸浸種處理下發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)值最高，比CK2顯著增長(zhǎng)29.18%、53.97%、44.16%；0.06g·L-1吲哚乙酸浸種下苦蕎種子活力指數(shù)值最高，比CK2顯著增加了230.41%（Plt;0.05）（圖1A～圖1B）。

2.1.2 微量元素、有機(jī)酸、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)干旱脅迫下苦蕎種子萌發(fā)的影響

3類化控物質(zhì)浸種后，隨著濃度的升高種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)出現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)。與CK1相比，0.8g·L-1硫酸鋅、4mg·L-1亞硒酸鈉、200mg·L-1多效唑浸種處理均顯著提高苦蕎種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)（Plt;0.05）。正常供水及干旱脅迫條件下，0.8g·L-1硫酸鋅浸種后種子萌發(fā)4個(gè)指標(biāo)均為最高值，比CK1顯著增加20.09%、54.82%、71.14%、342.14%，比CK2顯著增加35.40%、75.21%、60.33%、276.21%（圖1C～圖1D）。

2.1.3 糖類、生物堿、無(wú)機(jī)離子化控物質(zhì)對(duì)干旱脅迫下苦蕎種子萌發(fā)的影響

正常供水下，苦蕎種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均隨著化控物質(zhì)浸種濃度的增加呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)。與對(duì)照相比，1mmol·L-1葡萄糖、20mmol·L-1甜菜堿、600mg·L-1氯化鈣均顯著提高苦蕎種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)（Plt;0.05）。20mmol·L-1甜菜堿浸種下，苦蕎種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)達(dá)到最高值，比CK1顯著增加15.98%、42.98%、257.38%。1mmol·L-1葡萄糖浸種下種子發(fā)芽勢(shì)達(dá)到峰值，比CK1顯著增加45.18%。干旱脅迫下，20mmol·L-1甜菜堿浸種后種子發(fā)芽率、活力指數(shù)達(dá)到最大值，比CK2顯著增加31.58%、259.49%；1mmol·L-1葡萄糖浸種后種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)達(dá)到最大值，比CK2顯著增加65.46%、48.72%。葡萄糖、甜菜堿、氯化鉀、氯化鈣4種化控物質(zhì)中，20mmol·L-1甜菜堿和1mmol·L-1葡萄糖對(duì)苦蕎種子萌發(fā)的促進(jìn)作用明顯（圖1E～圖1F）。

2.1.4 其它類化控物質(zhì)浸種對(duì)干旱脅迫下苦蕎種子萌發(fā)的影響

維生素、聚丙烯酰胺、過(guò)氧化氫浸種后，苦蕎種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均隨著浸種濃度的升高出現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)。與對(duì)照相比，120mg·L-1維生素、0.1%過(guò)氧化氫均顯著提高苦蕎種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)（Plt;0.05）。120mg·L-1維生素浸種在正常供水下種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均達(dá)到峰值，比CK1顯著增加17.63%、39.58%、215.49%；干旱脅迫下活力指數(shù)達(dá)到最大值，比CK2顯著增加146.56%。正常供水下，0.1%過(guò)氧化氫浸種下種子發(fā)芽勢(shì)達(dá)到峰值，比CK1顯著增加28.89%；干旱脅迫下，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)達(dá)到最大值，比CK2顯著增加24.87%、45.13%、39.06%。3種物質(zhì)相比，120mg·L-1維生素、0.1%過(guò)氧化氫在種子萌發(fā)過(guò)程中促進(jìn)效果較好（圖1G～圖1H）。

2.1.5 植物激素類化控物質(zhì)浸種對(duì)干旱脅迫下苦蕎種子表型特征的影響

苦蕎根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、根鮮重均隨著植物激素浸種濃度的升高，呈現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)，根冠比則先降低后升高。與對(duì)照相比，200mg·L-1赤霉素、0.06g·L-1脫落酸、0.05mmol·L-1水楊酸、0.06g·L-1吲哚乙酸浸種處理下苦蕎根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、根鮮重、根冠比均存在顯著性差異（Plt;0.05）。其中0.06g·L-1吲哚乙酸浸種下苦蕎萌發(fā)效果最佳，干旱脅迫下表現(xiàn)出更強(qiáng)的適應(yīng)性。0.06g·L-1吲哚乙酸浸種下，苦蕎根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、根鮮重達(dá)到最高值，比CK1顯著增加61.64%、65.36%、113.16%，比CK2顯著增加64.15%、114.43%、87.88%。0.06g·L-1吲哚乙酸浸種根冠比達(dá)到最小值，正常供水及干旱脅迫下均與對(duì)照差異顯著（Plt;0.05），正常供水下降幅為18.18%，干旱脅迫下降幅為19.35%（圖2A、圖2C）。

2.1.6 微量元素、有機(jī)酸、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)干旱脅迫下苦蕎種子表型特征的影響

與對(duì)照相比，硫酸鋅（0.4、0.8g·L-1）、亞硒酸鈉（4、6mg·L-1）、檸檬酸（10%、15%）、多效唑（100、200、300mg·L-1）浸種均顯著提高苦蕎根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、根鮮重，顯著降低苦蕎根冠比（Plt;0.05）。0.8g·L-1硫酸鋅浸種下苦蕎根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、根鮮重均達(dá)到峰值，比CK1顯著增加61.13%、65.17%、128.95%，比CK2顯著增加57.75%、126.89%、78.79%；根冠比降低到最小值，比CK1顯著降低23.86%；比CK2顯著降低25.81%。微量元素、有機(jī)酸、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑中，0.8g·L-1硫酸鋅浸種效果最佳，顯著促進(jìn)種子萌發(fā)，增強(qiáng)苦蕎抗逆性（圖2A、圖2C）。

2.1.7 糖類、生物堿、無(wú)機(jī)離子化控物質(zhì)對(duì)干旱脅迫下苦蕎種子表型特征的影響

與對(duì)照相比，1mmol·L-1葡萄糖、甜菜堿（5、10、20、30、40mmol·L-1）、氯化鉀（400、600、800mg·L-1）、氯化鈣（400、600mg·L-1）浸種處理均顯著提高苦蕎種子根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、根鮮重，顯著降低苦蕎根冠比（Plt;0.05）。20mmol·L-1甜菜堿浸種后，正常供水下苦蕎根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、根鮮重達(dá)到峰值，比CK1顯著增加了59.59%、65.17%、94.74%；干旱脅迫下根長(zhǎng)、根鮮重達(dá)到峰值，比CK2顯著增加了55.23%、84.85%。在干旱脅迫下，600mg·L-1氯化鉀浸種后芽長(zhǎng)達(dá)到最高值，比CK2顯著增加了113.77%。20mmol·L-1甜菜堿浸種后，在正常供水及干旱脅迫下，苦蕎根冠比降到最低值，正常供水下降幅22.73%，干旱脅迫下降幅24.73%。相比之下，20mmol·L-1甜菜堿促進(jìn)苦蕎種子萌發(fā)效果最優(yōu)（圖2B、圖2D）。

2.1.8 其它類化控物質(zhì)浸種對(duì)干旱脅迫下苦蕎萌發(fā)種子表型特征的影響

與對(duì)照相比，120mg·L-1維生素、5%聚丙烯酰胺、0.1%過(guò)氧化氫均顯著提高苦蕎種子根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、根鮮重，均顯著降低苦蕎根冠比（Plt;0.05）。5%聚丙烯酰胺浸種后，正常供水下顯著促進(jìn)了苦蕎的根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、根鮮重，比CK1顯著增加59.42%、64.38%、105.26%。干旱脅迫下顯著促進(jìn)根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)，比CK2顯著增加41.67%、110.82%。120mg·L-1維生素浸種后，干旱脅迫下種子根鮮重達(dá)到峰值，比CK2差異增加57.58%；正常供水及干旱脅迫下根冠比達(dá)到最小值，正常供水下比CK1降低19.32%，干旱脅迫下比CK2降低25.51%（圖2B、圖2D）。

根據(jù)15種化控物質(zhì)浸種對(duì)苦蕎種子萌發(fā)的影響進(jìn)行綜合比較，與正常供水相比，干旱脅迫下0.8g·L-1硫酸鋅浸種處理對(duì)提高苦蕎種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、活力指數(shù)效果最佳，其次為20mmol·L-1甜菜堿，200mg·L-1多效唑提高苦蕎種子發(fā)芽指數(shù)的效果要優(yōu)于硫酸鋅。干旱脅迫下對(duì)苦蕎種子形態(tài)指標(biāo)影響較大的物質(zhì)為0.8g·L-1硫酸鋅、0.06g·L-1吲哚乙酸，其中吲哚乙酸對(duì)苦蕎根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)影響最大，硫酸鋅對(duì)苦蕎根鮮重、根冠比影響最大。

2.2 基于主成分分析的苦蕎浸種處理較優(yōu)化控物質(zhì)篩選

為綜合評(píng)價(jià)15種化控物質(zhì)浸種對(duì)苦蕎干旱脅迫的緩解效應(yīng)，采用主成分分析，通過(guò)可視化與量化的手段來(lái)篩選出較優(yōu)化控物質(zhì)及濃度。KMO值為0.842（大于0.6），Bartlett’s檢驗(yàn)Plt;0.001，表明主成分分析適用于本試驗(yàn)，提取了特征值大于1的2個(gè)主成分，累積貢獻(xiàn)率占總方差90.2%，2個(gè)主成分對(duì)總信息的解釋度達(dá)到90.2%，能夠作為評(píng)價(jià)化控物質(zhì)緩解苦蕎干旱脅迫效應(yīng)的依據(jù)。PC1正相關(guān)于發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、根鮮重，負(fù)相關(guān)于根冠比。PC2正相關(guān)于根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、根鮮重、根冠比，負(fù)相關(guān)于發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)。表明主成分1可綜合反映苦蕎種子萌發(fā)情況，主成分2則主要反映苦蕎幼苗種子形態(tài)指標(biāo)。

通過(guò)主成分分析可得到8個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的因子得分系數(shù)，可以計(jì)算出每個(gè)主成分因子得分，其得分表達(dá)式為：

以主成分貢獻(xiàn)率為權(quán)重，構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)得分函數(shù)：F=0.773F1+0.129F2。根據(jù)綜合評(píng)價(jià)得分函數(shù)，可計(jì)算出15種化控物質(zhì)緩解苦蕎干旱的綜合得分及其排序，F(xiàn)值越大，表明該物質(zhì)濃度的緩解作用最好。由表2對(duì)15種化控物質(zhì)緩解苦蕎干旱脅迫效果進(jìn)行排序：硫酸鋅（Z3：0.8g·L-1）gt;甜菜堿（B3：20mmo·lL-1）gt;吲哚乙酸（I3：0.06g·L-1）gt;多效唑（P3：200mg·L-1）gt;氯化鉀（K3：600mg·L-1）gt;水楊酸（S3：0.05mmo·lL-1）gt;亞硒酸鈉（Y3：4mg·L-1）gt;氯化鈣（C3：600mg·L-1）gt;葡萄糖（L3：1mmo·lL-1）gt;維生素C（V3：120mg·L-1）gt;聚丙烯酰胺（O3：5%）gt;檸檬酸（N3：15%）gt;赤霉素（G3：200mg·L-1）gt;過(guò)氧化氫（H3：0.1%）gt;脫落酸（A3：0.06g·L-1）。

根據(jù)15種化控物質(zhì)浸種對(duì)苦蕎種子萌發(fā)特性的影響可知，硫酸鋅（Z3：0.8g·L-1）、甜菜堿（B3：20mmol·L-1）效果較優(yōu)；依據(jù)對(duì)苦蕎種子表型的影響可知，硫酸鋅（Z3：0.8g·L-1）、吲哚乙酸（I3：0.06g·L-1）效果最優(yōu)。與綜合評(píng)價(jià)結(jié)果相結(jié)合，可知硫酸鋅、甜菜堿在緩解苦蕎干旱脅迫方面優(yōu)勢(shì)更明顯，可選用這2種化控物質(zhì)后續(xù)展開(kāi)對(duì)苦蕎苗期及產(chǎn)量的影響，進(jìn)行更加深入的研究。

2.3 硫酸鋅、甜菜堿2種優(yōu)選化控物質(zhì)浸種處理對(duì)苦蕎產(chǎn)量的影響

由表3、表4可見(jiàn)，在相同浸種濃度下，隨著干旱程度的增加，苦蕎的花序數(shù)，單株粒重，千粒重，產(chǎn)量均顯著降低（Plt;0.05），同一水分條件下，隨著硫酸鋅、甜菜堿濃度的增加，苦蕎的花序數(shù)、單株粒重、千粒重、產(chǎn)量均呈現(xiàn)出先增后降的趨勢(shì)，且在Z3（0.8g·L-1）濃度下達(dá)到各水分條件下的最大值，與對(duì)照（CKD1、CKD2）相比，苦蕎的花序數(shù)、單株粒重、千粒重、產(chǎn)量分別增加了100.00%、160.00%、103.73%、120.54%，30.51%、24.93%，125.99%、152.17%，與對(duì)照及同水分條件下的其他濃度處理差異性顯著（Plt;0.05）。B3時(shí)苦蕎花序數(shù)、單株粒重、千粒重、產(chǎn)量達(dá)各水分條件下的最大值，與對(duì)照（CKD1、CKD2）比，分別增加了100.00%、160.00%，103.73%、120.54%，30.51%、24.93%，125.99%、152.17%，與對(duì)照及同水分條件下的其它濃度處理差異顯著（Plt;0.05），D1、D2處理下硫酸鋅（0.8g·L-1）與甜菜堿（20mmol·L-1）較優(yōu)處理濃度產(chǎn)量分別為17.74g和15.66g，說(shuō)明硫酸鋅和甜菜堿浸種的苦蕎抗旱、增產(chǎn)效果顯著。

2.4 硫酸鋅、甜菜堿2種優(yōu)選化控物質(zhì)浸種處理對(duì)苦蕎籽粒品質(zhì)的影響

相同浸種濃度下，隨著干旱程度增加，苦蕎籽?？扇苄缘鞍准包S酮含量均顯著下降（Plt;0.05）；同水分條件下，隨著化控物質(zhì)浸種濃度的增加，苦蕎籽?？扇苄缘鞍住ⅫS酮含量均先增后減，0.8g·L-1硫酸鋅、20mmol·L-1甜菜堿浸種濃度下籽粒品質(zhì)較優(yōu)，與對(duì)照（CKD0、CKD1、CKD2）相比，0.8g·L-1硫酸鋅浸種可溶性蛋白含量分別顯著增加了25.56%、19.49%、38.30%，黃酮含量分別顯著增加了69.91%、44.66%、106.94%（Plt;0.05）；20mmo·lL-1甜菜堿浸種可溶性蛋白含量分別顯著增加了11.69%、11.15%、23.39%，黃酮含量分別增加了56.00%、32.03%、88.88%（Plt;0.05），0.8g·L-1硫酸鋅較20mmol·L-1甜菜堿對(duì)苦蕎籽粒品質(zhì)的提升效果較好（圖3～圖4）。

3討論

種子萌發(fā)對(duì)于植物生長(zhǎng)發(fā)育來(lái)說(shuō)是首要且關(guān)鍵的，此階段植物對(duì)周圍環(huán)境十分敏感，種子能否順利快速萌發(fā)成為衡量植物抗旱性強(qiáng)弱的重要依據(jù)，且已有大量研究表明萌發(fā)階段遭遇干旱會(huì)在很大程度上降低種子活力、發(fā)芽率和形成弱苗，最終引起減產(chǎn)和品質(zhì)下降，因此提高種子萌發(fā)階段抗旱能力、出苗率是提高其抗旱性和產(chǎn)量的重要途徑之一。

本研究采用化控物質(zhì)浸種處理方式，在干旱脅迫下以種子萌發(fā)率、發(fā)芽勢(shì)、根長(zhǎng)、根冠比等與抗旱相關(guān)表型為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)可顯著提高苦蕎種子萌發(fā)階段抗旱能力的優(yōu)選化控物質(zhì)及適宜使用濃度進(jìn)行篩選，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)盆栽試驗(yàn)驗(yàn)證了優(yōu)選化控物質(zhì)浸種對(duì)干旱脅迫下苦蕎最終產(chǎn)量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)15種化控物質(zhì)中以0.8g·L-1硫酸鋅和20mmol·L-1甜菜堿浸種處理，可顯著提高苦蕎種子萌發(fā)階段的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，是提高苦蕎種子萌發(fā)階段抗旱能力的優(yōu)選化控物質(zhì)和使用濃度，且該研究結(jié)果與趙麗芳等［37］（干旱脅迫下使用0.8g·L-1硫酸鋅與磷肥混合施用可顯著提高玉米種子發(fā)芽勢(shì)、活力指數(shù)和單株幼苗干重，且減緩脂質(zhì)過(guò)氧化作用，進(jìn)而提升其抗旱性）、張二芳等［38］（干旱脅迫下甜菜堿浸種處理，10～40mmol·L-1的甜菜堿能有效緩解干旱脅迫對(duì)芫荽種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)產(chǎn)生的傷害，提高種子及幼苗的抗旱能力）、王永吉等［39］（干旱脅迫下10mmol·L-1甜菜堿浸種處理下顯著促進(jìn)了紫花苜蓿種子萌發(fā)，有效緩解了干旱脅迫，能夠提高紫花苜蓿的抗逆性）在化控物質(zhì)種類上結(jié)論一致，但不同作物的較優(yōu)使用濃度存在一定差異，說(shuō)明同種化控物質(zhì)在不同作物上的較優(yōu)使用濃度存在一定差異。石艷華［20］研究發(fā)現(xiàn)采用150mg·kg-1水楊酸浸種對(duì)干旱脅迫下苦蕎生長(zhǎng)的促進(jìn)效果最明顯，其次為0.05%硫酸鋅，可顯著增加單株幼苗干重，降低丙二醛含量，增加可溶性糖含量，與本研究結(jié)果（0.8g·L-1硫酸鋅浸種促進(jìn)苦蕎種子萌發(fā)效果優(yōu)于0.05mmol·L-1水楊酸）存在差異，造成這種差異的原因可能是兩者干旱脅迫程度田間持水量不同，且石艷華主要通過(guò)苦蕎幼苗生理指標(biāo)（葉綠素、游離脯氨酸、可溶性糖含量等）來(lái)反映緩解干旱脅迫效果，而本研究則通過(guò)苦蕎種子萌發(fā)效果（發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)等）來(lái)進(jìn)行分析。

在明確可顯著提高苦蕎種子萌發(fā)階段抗旱能力的優(yōu)選化控物質(zhì)和適宜使用濃度后，本研究還通過(guò)盆栽試驗(yàn)對(duì)優(yōu)選化控物質(zhì)在干旱脅迫下的苦蕎產(chǎn)量及品質(zhì)提升效果進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：0.8g·L-1硫酸鋅較20mmol·L-1甜菜堿對(duì)提升干旱脅迫下苦蕎產(chǎn)量及品質(zhì)效果更優(yōu)，顯著增加了苦蕎的花序數(shù)、單粒重、千粒重、產(chǎn)量、可溶性蛋白與黃酮含量，同干旱脅迫下化控物質(zhì)對(duì)苦蕎萌發(fā)期緩解作用結(jié)果一致，且該研究結(jié)果與邢艷麗等［40］（葉面噴施0.8%硫酸鋅溶液顯著增加了干旱脅迫下谷子的穗重、穗粒重、千粒重、產(chǎn)量）、賀麗江等［41］（葉面噴施0.5g·L-1甜菜堿溶液可顯著提高干旱脅迫下苧麻鮮莖重和鮮皮重）、陳靜等［42］（葉面噴施10mmol·L–1的甜菜堿后，玉米灌漿前中期葉片中抗氧化酶活性升高，有利于前期粒重的增加，最終實(shí)現(xiàn)玉米產(chǎn)量的增加）、馬仲煉等［43-44］（葉面噴施100μmol·L-1褪黑素能顯著提高苦蕎籽?？扇苄缘鞍缀?，150μmol·L-1褪黑素能顯著提高籽粒黃酮含量、0.6mmol·L-1GABA處理能顯著提高蕎麥籽?？扇苄蕴恰⑦€原糖、可溶性蛋白含量）對(duì)苦蕎產(chǎn)量及品質(zhì)提升效果相一致，但化控物質(zhì)種類及作用于植物的施用方式有所不同。

最后，綜合15種化控物質(zhì)對(duì)不同水分條件下苦蕎種子萌發(fā)、種子表型特征及產(chǎn)量品質(zhì)的影響，本研究發(fā)現(xiàn)采用0.8g·L-1硫酸鋅和20mmol·L-1甜菜堿浸種處理可顯著提高苦蕎種子萌發(fā)階段抗旱能力及苦蕎產(chǎn)量品質(zhì)，但2種化控物質(zhì)調(diào)節(jié)苦蕎抗旱性的分子機(jī)制、生理機(jī)制、復(fù)配效果、田間應(yīng)用效果及其在大田環(huán)境下對(duì)苦蕎全生育期表型發(fā)育的影響還需進(jìn)一步研究，以期為苦蕎旱作栽培中應(yīng)用化學(xué)調(diào)控技術(shù)提供科學(xué)的參考依據(jù)。

4結(jié)論

適宜的化控物質(zhì)浸種處理可有助于提升苦蕎苗期緩解苦蕎耐干旱脅迫能力，促進(jìn)種子萌發(fā)和幼苗正常生長(zhǎng)。在本試驗(yàn)條件下，綜合考慮各因素后推薦0.8g·L-1硫酸鋅、20mmol·L-1甜菜堿為緩解苦蕎干旱脅迫的最優(yōu)化控物質(zhì)，顯著提高了苦蕎的花序數(shù)，單株粒重，千粒重，產(chǎn)量、可溶性蛋白與黃酮含量，0.8g·L-1硫酸鋅處理下的苦蕎產(chǎn)量及品質(zhì)均優(yōu)于甜菜堿，最大程度緩解了干旱脅迫對(duì)苦蕎的影響。