不同小麥品種抗低溫能力比較

馮素偉,董娜,胡鐵柱,李淦,李笑慧,茹振鋼

（河南科技學院小麥中心,河南新鄉(xiāng)453003）

抗寒性是植物對低溫寒冷環(huán)境長期適應中,通過本身的遺傳變異和自然選擇獲得的一種抗寒能力.長期以來，很多學者從不同研究角度出發(fā)對小麥的抗寒性進行了廣泛而深入的研究，并提出了一些有關植物抗寒性的鑒定方法及其指標[1-5].

由于農業(yè)技術措施的改革，秸稈還田技術大面積實施，復種指數不斷提高，使得晚播數量加大，漏風田面積增加，再加上抗寒性弱的一些小麥品種大量推廣，種植界限盲目向北推移，這些都使抗寒性的問題更為突出.2008年冬季干旱持續(xù)天數是近50年以來罕見的，干旱的同時凍害大面積發(fā)生，黃淮流域受凍面積達到45%以上，給小麥生產造成了很大的損失.提高小麥的抗寒性，克服或減少凍害損失，達到小麥的穩(wěn)產和增產，已經成為生產及育種上的重要研究領域[6-8].過去學者大多只從生態(tài)、形態(tài)、生理、生化等單一方面進行研究，很少把小麥的外部表現與內部發(fā)育結合起來，來準確評定小麥的綜合抗寒性.

冬小麥的抗寒性研究不僅關系到麥區(qū)劃分的界限，而且也是引種、選種、栽培技術確定和種植制度制定的重要依據[4,6].本文采用人工氣候模擬與幼穗分化觀察相結合的方法,對不同小麥品種的抗低溫能力進行比較，以期為小麥大田生產以及新品種的推廣區(qū)域界定提供技術支撐，為小麥育種提供理論依據.同時也為培育出的小麥新品系進行抗寒性評價提供鑒定方法.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2008年在河南科技學院小麥育種中心進行，供試品種14個，主要是生產上大面積應用與新近育成的小麥品種，半冬性品種有：新麥21、洛麥23、輪選01-1、淮麥0454、百農矮抗58、豫農982、浚麥99-7、鄭育麥9987、淮麥0566、洛麥21.偏春性品種有:鄭州9023、偃展4110，偏冬性品種有:非黑土地24、邯鄲6172.

1.2 試驗設計

試驗采用桶栽，桶的容積為10 L，每個品種播種3桶（其中兩桶為試驗桶,另外一桶為取樣桶），于2008年10月12號進行播種，間苗后保證每桶有5個單株，各個品種在一致的自然條件下生長，同時做好澆水、防病、防蟲工作.

1.3 試驗方法

根據生產經驗及以往的氣象資料,并結合小麥栽培情況所得到的不同發(fā)育階段可能出現的最低氣溫,設置不同的處理溫度，處理用天津生產的“澳珂瑪”可調式超低溫冰箱進行，在小麥的越冬期進行低溫處理，晚上處理12 h，白天取出在室外正常的環(huán)境下生長，處理溫度分別為-10℃、-12℃、-14℃、-16℃，處理時間分別為5 d、5 d、4 d、3 d，每一溫度處理結束后在室外生長7 d，調查記載葉片凍害級別及幼穗受凍情況，確認植株大部分分蘗受凍且幼穗受凍，不再進行下一級試驗.

1.4 測定項目與方法

1.4.1 凍害級別劃分 地上部凍害級別的劃分.1級：無凍害；2級：葉尖受凍發(fā)黃；3級：葉片凍死50%；4級：葉片全枯；5級：植株或大部分分蘗凍死.幼穗受凍情況分為：無凍害；輕微受凍或部分受凍；受凍害.

1.4.2 測定方法 于小麥越冬期進行低溫處理，每一處理結束后7 d，參照河南省區(qū)試鑒定凍害的標準，劃分凍害級別，同時取樣帶回實驗室用日產“OLYMPUS（奧林巴斯）體視顯微鏡”觀察幼穗受凍情況,并用“佳能A640型數碼相機”照相，放大倍數5.6×7.1.

2 結果與分析

2.1 不同處理條件下小麥的凍害級別

從表1可以看出，不同溫度處理下，不同小麥品種的抗低溫能力表現出明顯差異.鄭州9023地上部凍害在－10℃時就達到5級，偃展4110在－12℃時達到5級.－14℃達到5級凍害的有洛麥23、輪選01-1和豫農982；-16℃時達到5級凍害的有鄭豫麥9987和洛麥21；-16℃時地上部凍害達到3級的有：非黑土地24、新麥21、邯鄲6172、淮麥0454；在-16℃時地上部凍害達到4級的有：百農矮抗58、浚麥99-7、淮麥0566.綜合來看，偏春性品種的抗低溫能力較弱，半冬性品種次之，冬性品種較強，在-16℃低溫條件下，葉片仍能保持部分綠色，這為光合積累奠定了基礎.

近幾年黃淮麥區(qū)每年的極端低溫均在-10℃以下，不抗凍的小麥品種均受到不同程度的凍害，優(yōu)勝劣汰，逐年大面積推廣的品種均是廣適性的高產小麥品種.表1表明，在-10℃條件下，偏春性品種的地上部凍害在4級以上，偏冬性品種無凍害或凍害較輕，而半冬性品種的地上部凍害在2級以上.而且隨著溫度的降低，凍害加重.因此，在作物育種中可根據小麥越冬期極端最低溫度鑒別凍害級別，同時還可根據凍害級別判斷小麥的冬春性.

表1 不同處理溫度小麥的凍害級別

2.2 不同品種受凍級別與幼穗的關系

不同品種類型主莖幼穗受凍害時的溫度也有很大差異，由表2可知，偏春性品種其幼穗受凍溫度較高，例如鄭州9023和偃展4110，在-10℃時就已經受凍.冬性品種的受凍溫度較低，非黑土地24的致死溫度可達到－16℃；半冬性品種介于冬性與春性品種之間，幼穗致死溫度在-12℃與-16℃之間，但不同品種間存在著差異，例如，半冬性品種輪選01-1幼穗受凍溫度只有-12℃，大部分的半冬性品種的幼穗致死溫度為-14℃，而邯鄲6172、百農矮抗58、淮麥0454的幼穗受凍溫度達-16℃.

幼穗抗凍性較強的非黑土地24、邯鄲6172、淮麥0454、百農矮抗58，其幼穗分化均處在單楞期，處在二楞期的洛麥23、輪選01-1、浚99-7、偃展4110和洛麥21的抗凍性較單楞期弱，而處在小花原基分化期的鄭州9023和處在二楞末期的偃展4110，主莖幼穗受凍溫度只有-10℃.因此，根據以上分析可知，主莖幼穗分化時期越早其幼穗抗凍性越強，隨著分化時期的推進抗凍性逐漸減弱.

表2 不同品種的受害溫度、級別及幼穗分化時期

2.3 幼穗受凍情況

小麥幼穗受凍后植株停止生長最終全株死亡，因此，小麥幼穗在分化時期受到凍害會給產量造成很大的損失.圖1、圖2和圖3是小麥幼穗在不同分化時期時的受凍情況.幼穗受凍后細胞質外泄，外部表現為縮水、粘連，但最終表現為受凍幼穗干縮、新葉死亡.另外，還有輕微受凍的情況，幼穗受凍較輕或部分受凍，最終表現為畸形穗或穗部出現畸形小花，部分小花開花結實.總之，無論那種凍害發(fā)生均會給小麥生產帶來不利影響.

圖1 單楞期幼穗受凍情況

圖2 二楞期幼穗受凍情況

圖3 小花分化期幼穗受凍情況

3 討論與小結

小麥抗寒性是小麥生產應用中的一個重要特性，也是反映小麥生長發(fā)育特性，決定其適應性、穩(wěn)產性的一個重要指標.品種類型不同其抗低溫能力有很大差異,越冬期幼穗分化在二楞期前不易受凍，超過二楞期，若遇低溫其幼穗很容易遭遇不可恢復的凍害.一般偏春性品種冬前幼穗分化已達二楞期，如果溫度繼續(xù)升高或早播田塊在越冬期就會受到低溫的危害；除早播植株以二楞初的狀態(tài)越冬外，半冬性品種田間正常播種的在當地以單楞狀態(tài)越冬；冬性品種要求低溫春化的時間較長，均以單楞狀態(tài)越冬.因此，在正常播種的條件下鏡檢幼穗分化時期也可判斷品種的冬春性，而不必分期播種[8]，費時占地，增加工作量.

試驗中偏冬性品種非黑土地24、邯鄲6172和淮麥0454幼穗初受凍時的植株外部凍害級別均在3級，只有到植株返青后才能結合死亡的植株判定其抗寒性，這樣給田間鑒定品種或新品系的抗寒性帶來很大不便，因此，冬前通過觀察苗相以及低溫后葉片的受凍程度來判斷品種的抗寒性并不太準確.由于育種技術的發(fā)展，選育抗寒性強的偏春性小麥品種成為可能，因此，亦不能利用冬季抗寒性來準確判斷小麥的冬春性.

本次試驗的材料是在低溫冰箱中進行，溫度的上下波動幅度為1℃，在-16℃時的冰箱最低溫度能達到-17℃，而且，試驗材料均在10 L的塑料桶中進行，緊貼桶壁的根系也會受到凍害.也就是說，在同樣的低溫條件下，品種的受凍程度要比大田重.因此評定品種的極限溫度時，要較試驗鑒定的溫度適量下延，以便準確劃定品種的推廣區(qū)域，為小麥生產發(fā)揮最大的增產優(yōu)勢.在抗寒性品種的選育過程中，地上部凍害級別結合越冬期幼穗分化時期觀察幼穗凍害級別，不僅能準確評定新品系的抗寒性，便于早代及時鑒定新品系的冬春性，而且可以避免品種推廣過程中遭遇極端低溫造成的極大損失.

[1]張淑霞,鐘陽和,魏淑秋.實驗室冷凍法鑒定2個冬小麥品種抗寒性研究[J].中國生態(tài)農業(yè)學報，2003,11(3):38-40.

[2]倪勝利,張國宏,李興茂.小麥抗寒性研究概述[J].甘肅農業(yè)科技,2008,(8):23-26.

[3]張淑霞,鐘陽和,魏淑秋.實驗室冷凍法鑒定2個小麥品種抗寒性研究[J].中國生態(tài)農業(yè)學報,2003,11(3):38-40.

[4]周麗英,楊麗濤,鄭堅瑜.植物抗寒基因工程研究進展[J].植物學通報,2001,18(3):225-231.

[5]孫金月,趙玉田,梁博文,等.HRGP在小麥抗寒鍛煉過程中的變化及其與抗寒性的關系[J].植物遺傳資源學報,2004,(1):7-12.

[6]趙立尚,石明權,梅涌現,等.關于小麥凍害問題的研究與探討[J].農業(yè)科技通訊,2005,(10):15-16.

[7]馬翎健,胡銀崗,奚亞軍,等.小麥幼穗分化及抗寒性雜種優(yōu)勢研究[J].西北植物學報,2000,20(1):86-91.

[8]楊春玲,宋志均,陳玉香,等.小麥抗寒性機理研究[J].山西農業(yè)科學,2008,36(1):49-52.