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干旱缺水是限制包括冀中北在内的河北省小麦生产的主要胁迫因素,为筛选适合冀中北种植的抗旱节水小麦品种,明确抗旱生理基础并找出适合小麦抗旱性鉴定的指标,本研究利用12个小麦品种为材料,研究了苗期聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫及复水后根长、根鲜重、根干重、根体积、根系活力、根系总吸收面积和根系活跃吸收面积等7个性状的变化,并采用抗旱性度量值(D值)、综合抗旱系数(CDC值)、加权抗旱系数(WDC)、频次分析、主成分分析、灰色关联度分析、聚类分析、隶属函数分析和逐步回归分析相结合的方法,进行了苗期抗旱性鉴定和抗旱指标筛选。同时,利用全生育期自然干旱胁迫法,测定了 12个不同抗旱性小麦品种在各个生育时期(拔节期、孕穗期、开花期和灌浆期)的9个生理生化性状和成熟期的9个农艺性状以及产量,分析了这些品种的抗旱性差异。此外,本研究还对河北省新审定的25个小麦品种,进行了冬后浇2水(D2)、浇1水(D1)和不浇水(0水,D0)等不同水处理下的抗旱筛选。主要结果如下:1、用20%浓度的PEG6000模拟干旱胁迫,对12个小麦品种进行了苗期水分胁迫试验,研究小麦根系性状与抗旱性的关系。频次分析表明,各性状对PEG胁迫反应的敏感性依次为根长、根系活力、根系总吸收面积、根系活跃吸收面积、根鲜重和根体积,根干重在PEG胁迫第5天反应较敏感,复水后则表现不敏感。主成分分析表明:PEG胁迫第5天,小麦抗旱性93.11%的原始数据信息量可被2个主成分所代表;复水第3天,小麦抗旱性90.51%的原始数据信息量可被3个主成分所代表。PEG胁迫下和复水后不同品种基于CDC值、WDC值和D值的抗旱敏感性评价结果基本拟合。灰色关联度分析表明,PEG胁迫第5天各个指标的DC值与D值间的关联度和与WDC值的关联度相同,从大到小依次为根系活跃吸收面积、根系总吸收面积、根系活力、根干重、根体积、根长和根鲜重。复水第3天,各个指标DC值与WDC值和D值的关联度基本一致。根据D值进行聚类分析,可将供试品种划分为3个抗旱级别,PEG胁迫第5天和复水第3天结果相同:其中第Ⅰ类为抗性品种,分别有石麦22、小偃60、石农952、中麦1062、中信麦99和西途555;第Ⅱ类为中抗性品种,有中信麦9号、中麦155和河农6425;剩下的沧麦119等3个品种为第Ⅲ类敏感品种。除根鲜重、根干重和根系活力外,其余指标的隶属函数值、D值、CDC值和WDC值均随抗旱级别的升高而增大。逐步回归分析表明,PEG胁迫第5天除根长和根鲜重外剩下的根系总吸收面积等5个指标均与D值密切相关;复水第3天根长、根系活力和根系活跃吸收面积指标均与D值密切相关。2、在小麦成熟后测定其在干旱胁迫和正常浇水条件下的各个农艺性状(大田),结果发现:12个抗旱性不同的小麦品种在大田干旱胁迫下穗粒数显著增加,其余各农艺性状指标均下降,但下降幅度不同,下降幅度最大的是分蘖和产量,下降幅度最小的是小穗数性状。河农6425、中信麦9号、衡4399、沧麦119和轮选169受到干旱胁迫后不孕小穗增加,剩下石农952等7个品种降低。石农952、石麦22、中信麦99、西途555、小偃60、中麦1062和中麦155在各个性状的下降幅度和穗粒数的增加幅度均较小,衡4399、沧麦119和轮选169则相反。旱棚条件下,石农952、轮选169、中信麦99、西途555、衡4399和小偃60等品种受干旱胁迫后各个农艺性状变化均较小。3、采集不同生育时期的12个小麦品种的旗叶(大田),对其进行叶片离体失水速率(RWL)和叶片相对含水量(RWC)的测定,结果发现:在干旱胁迫和对照条件下,RWL和RWC在各个生育时期均呈现先升后降的趋势,分别在灌浆期和孕穗期的降幅最小。在拔节期等4个时期,石农952、石麦22、小偃60、西途555和中信麦99的RWL和RWC降幅始终低于河农6425、沧麦119和衡4399。利用叶绿素仪和叶绿素荧光仪测定了小麦旗叶叶绿素含量和荧光参数(F0、Fm、Fv/Fm),结果发现:叶绿素含量和荧光参数在干旱胁迫和对照条件下同样呈现出先升后降的趋势,但较之D2处理,D0处理下的F0值均高于D2处理;而D0处理下的叶绿素含量、Fm值和Fv/Fm值均低于D2处理。不同品种干旱胁迫下降低和增加的幅度不同,叶绿素含量和Fm值降幅最小的品种是石农952和石麦22,Fv/Fm降幅最小的品种是石农952和西途555,F0增加幅度最小的品种为石农952和小偃60。旱棚条件下,衡4399、西途555、轮选169、中麦1062和小偃60等品种的RWL、RWC、叶绿素含量及叶绿素荧光参数下降或增加幅度均小于沧麦119和中麦155。4、测定大田不同生育时期的12个小麦品种旗叶的SOD、CAT酶活性和MDA含量,结果表明,除拔节期的SOD活性外,其余时期SOD、CAT活性和MDA含量在干旱胁迫下均上升,不同时期上升的幅度不同,SOD在灌浆期增幅最大,CAT和MDA在拔节期增幅最大,灌浆期和开花期增幅最小。不同抗旱性小麦品种增加幅度也不相同,其中SOD活性增幅最小的品种为石农952和中信麦99,最大的品种为衡4399和中信9号;CAT活性和MDA含量增幅最小的品种为石农952和石麦22,增幅最大的品种为沧麦119和衡4399。5、石农952、中信麦99、石麦22、西途555、小偃60和中麦1062在苗期(PEG模拟干旱)和大田(河北农业大学教学试验基地)条件下均表现出较好的抗旱性,衡4399和轮选169在旱棚条件下表现出较好的抗旱性。根长、根系活力、根系总吸收面积和根系活跃吸收面积可作为小麦品种苗期鉴定、直观的抗旱评价指标。对12个不同抗旱性小麦品种的株高、分蘖、旗叶长等10个农艺性状和9个不同生育时期的生理生化指标采用主成分分析法进行分析,获得了小麦抗旱性的3个主成分指标,分别为拔节期、孕穗期和灌浆期的Fv/Fm,开花期的相对含水量和成熟期的分蘖。6、在徐水试验站对河北省25份材料进行抗旱性鉴定发现,中麦1062、河农6049、京花11、河农6425、科伟20、京冬18和衡4444等7个品种综合抗性突出,在不同浇水处理条件影响下,科茂53表现出了较好的节水、稳产抗逆性能。