PEG干旱胁迫下甜高粱生理响应与抗旱性比较

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0137

中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (21): 29-34.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0137

PEG干旱胁迫下甜高粱生理响应与抗旱性比较

阎昊(), 张伟, 王官, 贾峥嵘, 王磊, 赵威军, 郭瑞峰()

山西农业大学高粱研究所/高粱遗传与种质创新山西省重点实验室，山西晋中 030600

收稿日期:2023-02-23 修回日期:2023-05-15 出版日期:2024-07-25 发布日期:2024-07-11
通讯作者:
郭瑞峰，男，1984年出生，山西吕梁人，副研究员，研究生，博士，主要从事农田杂草防治研究工作。通信地址：030600 山西农业大学高粱研究所，山西省晋中市榆次区蕴华西街238号，Tel：0354-8593500，E-mail：zbsguorf@126.com。
作者简介:
阎昊，男，1980年出生，山西太原人，助理研究员，本科，学士，主要从事高粱病理学研究。通信地址：030600 山西农业大学高粱研究所，山西省晋中市榆次区蕴华西街238号，Tel：0354-8593500，E-mail：315607099@.com。
基金资助:
国家重点研发计划项目“晋中旱塬区生态循环农业技术体系构建与应用”(2021YFD1901105-1); 山西农业大学生物育种工程—抗蚜高粱亲本系创制以及新品种选育(YZGC060)

Physiological Response of Sweet Sorghum Under Drought Stress and Comparison of Drought Resistance

YAN Hao(), ZHANG Wei, WANG Guan, JIA Zhengrong, WANG Lei, ZHAO Weijun, GUO Ruifeng()

Sorghum Research Institute, Shanxi Agricultural University/Shanxi Key Laboratory of Sorghum Genetic and Germplasm Innovation, Jinzhong, Shanxi 030600

Received:2023-02-23 Revised:2023-05-15 Published:2024-07-25 Online:2024-07-11

摘要/Abstract

摘要：

本研究旨在探讨不同甜高粱品系在受到干旱胁迫时生理生态响应机制，并筛选出具有优良抗旱性的甜高粱恢复系。实验设计了4个不同浓度的PEG-6000水溶液：50、100、150、200 g/L，并以清水处理作为对照组，通过测量各处理组的发芽率、发芽势、胚芽长、胚根长、芽干重、根干重、干物质转运率等指标，评估了不同甜高粱品系的抗旱性能。研究结果显示，随着PEG浓度的增加发芽率、发芽势、胚根长、胚芽长、芽干重、根干重、干物质运转率整体均呈下降趋势，不同处理下品种2和品种7发芽势表现最好，浓度小于200 g/L处理下发芽势均未出现显著下降，在浓度达到200 g/L分别较对照下降11.5%、17.8%；品种7发芽率表现最好，20%的PEG浓度处理下较对照下降最少(5.6%)；品种6胚根长表现最好，150 g/L处理下，胚根长较对照增长7.1%；品种3和品种4胚芽长表现最好，在100 g/L和150 g/L处理下胚芽长均是较对照降低最少。品种2干物质运转率表现最好，所有处理均较对照下降最少。可见不同甜高粱品系应对干旱胁迫的响应机制各有不同。综合分析表明，不同的甜高粱品系对干旱胁迫的适应机制存在差异。通过隶属函数进行综合评价，得出8个甜高粱品系的抗旱性排序为：品种3>品种7>品种4>品种6>品种2>品种5>品种8>品种1。这一结果为甜高粱的抗旱育种提供了重要的理论依据。

关键词: 甜高粱, 干旱胁迫, 干物质运转率, 隶属函数

Abstract:

To explore the physiological and ecological response mechanism of different sweet sorghum varieties and screen better sweet sorghum restorer lines under drought stress, PEG-6000 aqueous solution with concentration gradients of 50 g/L, 100 g/L, 150 g/L and 200 g/L was set in this study, and water treatment was used as a control. The germination rate, germination potential, germ length, radicle length, radicle dry weight, germ dry weight and dry matter transport rate of different treatments were measured. The result showed that germination rate, germination potential, germ length, radicle length and dry matter transport rate all showed a downward trend with the increase of PEG concentration. Under different treatments, the germination potential of variety 2 and variety 7 showed the best performance, and did not decrease significantly under the concentration less than 200 g/L, and decreased by 11.5% and 17.8% compared with the control under the concentration of 200 g/L. The germination rate of cultivar 7 showed the best performance, and decreased the least (5.6%) under the treatment of 200 g/L PEG concentration. The radicle length of cultivar 6 showed the best performance and increased by 7.1% under concentration of 150 g/L. The germ length of cultivar 3 and cultivar 4 showed the best performance, and decreased the least compared with the control under concentration of 100 g/L and 150 g/L. The dry matter transport rate of cultivar 2 showed the best performance, and showed the least decrease under all treatments compared with the control. Different sweet sorghum varieties showed different response mechanisms on drought stress. According to the comprehensive evaluation of drought resistance by membership function, the order of drought resistance of 8 sweet sorghum lines was variety 3> variety 7> variety 4> variety 6> variety 2> ‘variety 5’> ‘variety 8’> ‘variety 1’.

Key words: sweet sorghum, drought stress, dry matter transport rate, membership function

阎昊, 张伟, 王官, 贾峥嵘, 王磊, 赵威军, 郭瑞峰. PEG干旱胁迫下甜高粱生理响应与抗旱性比较[J]. 中国农学通报, 2024, 40(21): 29-34.

YAN Hao, ZHANG Wei, WANG Guan, JIA Zhengrong, WANG Lei, ZHAO Weijun, GUO Ruifeng. Physiological Response of Sweet Sorghum Under Drought Stress and Comparison of Drought Resistance[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(21): 29-34.

图/表 6

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PEG浓度	品种编号
PEG浓度	品种1	品种2	品种3	品种4	品种5	品种6	品种7	品种8
CK	85.6±4.8 a	96.7±1.9 a	95.6±2.2 a	96.7±0.0 a	98.9±1.1 a	98.9±1.1 a	100.0±0.0 a	95.6±2.2 a
50 g/L	68.9±2.9 b	95.6±1.1 a	96.7±0.0 a	81.1±6.2 b	100.0±0.0 a	100.0±0.0 a	100.0±0.0 a	94.4±2.9 a
100 g/L	53.3±3.8 c	97.8±1.1 a	88.9 ±2.2 ab	78.9±4.4 b	93.3±3.3 ab	75.6±18.2 ab	98.9±1.1 a	84.4±5.9 ab
150 g/L	47.8±6.7 c	97.8±1.1 a	83.3±1.9 b	62.2±4.9 c	84.4±5.9 b	71.1±2.2 b	97.8±2.2 a	75.6±8.0 b
200 g/L	3.3±0.0 d	81.6±1.1 b	65.6±2.9 c	12.2±5.9 d	10.0±3.3 c	5.6±1.1 c	82.2±9.1 b	27.8±4.9 c

PEG浓度	品种编号
PEG浓度	品种1	品种2	品种3	品种4	品种5	品种6	品种7	品种8
CK	85.6±4.8 a	96.7±1.9 a	95.6±2.2 a	96.7±0.0 a	98.9±1.1 a	98.9±1.1 a	100.0±0.0 a	95.6±2.2 a
50 g/L	68.9±2.9 b	95.6±1.1 a	96.7±0.0 a	81.1±6.2 b	100.0±0.0 a	100.0±0.0 a	100.0±0.0 a	94.4±2.9 a
100 g/L	53.3±3.8 c	97.8±1.1 a	88.9 ±2.2 ab	78.9±4.4 b	93.3±3.3 ab	75.6±18.2 ab	98.9±1.1 a	84.4±5.9 ab
150 g/L	47.8±6.7 c	97.8±1.1 a	83.3±1.9 b	62.2±4.9 c	84.4±5.9 b	71.1±2.2 b	97.8±2.2 a	75.6±8.0 b
200 g/L	3.3±0.0 d	81.6±1.1 b	65.6±2.9 c	12.2±5.9 d	10.0±3.3 c	5.6±1.1 c	82.2±9.1 b	27.8±4.9 c

PEG浓度	品种编号
PEG浓度	品种1	品种2	品种3	品种4	品种5	品种6	品种7		品种8
CK	88.9±2.9 a	96.7± 1.9 a	95.6±2.2 a	96.7±0.0 a	98.9± 1.1 a	98.9± 1.1 a	100.0± 0.0 a	97.8± 1.1 a
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100 g/L	65.6±2.9 b	97.8± 1.1 a	90.0±1.9 ab	90.0± 1.9 a	98.9± 1.1 a	100.0± 0.0 a	98.9± 1.1 a	97.8± 2.2 a
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200 g/L	13.3±3.3 d	81.1± 7.3 b	66.7±3.3 c	47.8± 13.9 b	14.4±9.9 b	16.7± 1.9 c	94.4± 4.0 a	52.2± 9.5 b

PEG浓度	品种编号
PEG浓度	品种1	品种2	品种3	品种4	品种5	品种6	品种7		品种8
CK	88.9±2.9 a	96.7± 1.9 a	95.6±2.2 a	96.7±0.0 a	98.9± 1.1 a	98.9± 1.1 a	100.0± 0.0 a	97.8± 1.1 a
50 g/L	76.7±1.9 b	96.7± 0.0 a	95.6±1.1 a	86.7± 5.1 a	100.0± 0.0 a	100.0± 0.0 a	100.0± 0.0 a	96.7± 1.9 a
100 g/L	65.6±2.9 b	97.8± 1.1 a	90.0±1.9 ab	90.0± 1.9 a	98.9± 1.1 a	100.0± 0.0 a	98.9± 1.1 a	97.8± 2.2 a
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PEG浓度	品种编号
PEG浓度	品种1	品种2	品种3	品种4	品种5	品种6	品种7	品种8
CK	100.9±8.4a	68.9±7.4 a	81.9±7.5 a	79.4±3.1 a	118.1±1.2 a	81.3±9.0 a	63.4±1.0 a	87.8±4.9 a
50 g/L	90.8±10.9a	56.6±3.6 ab	78.7±5.5 a	81.3±11.4 a	97.6±3.3 b	78.1±5.1 a	62.5±3.7 a	79.4±5.3 a
100 g/L	37.0±2.0b	50.1±4.2 ab	70.3±4.6 a	70.9±8.8 a	91.5±1.5 b	87.3±2.0 a	56.7±3.6 ab	74.9±6.2 a
150 g/L	35.2±1.8b	40.1±5.2 b	74.9±9.0 a	65.3±13.4 a	57.3±10.2 c	87.1±2.9 a	50.8±4.4 b	41.6±4.2 b
200 g/L	--	47.3±12.4ab	74.4±10.7 a	--	--	--	39.2±4.1 c	32.9±1.2 b

PEG干旱胁迫下甜高粱生理响应与抗旱性比较

Physiological Response of Sweet Sorghum Under Drought Stress and Comparison of Drought Resistance

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	相对发势	相对发芽率	相对胚根长	相对胚芽长	相对干物质运转率	相对根干重	相对芽干重	平均值	排名
品种1	0.930	0.000	0.000	0.000	--	--	--	0.133	8
品种2	0.000	1.000	0.322	0.654	0.682	0.717	0.000	0.482	5
品种3	0.122	0.672	0.785	1.000	1.000	1.000	1.000	0.797	1
品种4	0.535	0.651	0.657	0.874	0.711	0.867	0.136	0.633	3
品种5	0.663	0.926	0.188	0.015	0.174	0.239	0.715	0.417	6
品种6	0.150	0.755	1.000	0.246	0.193	0.652	0.939	0.562	4
品种7	0.151	0.902	0.628	0.698	0.487	0.652	0.939	0.637	2
品种8	1.000	0.629	0.173	0.043	0.000	0.000	0.358	0.315	7

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PEG浓度	品种编号
PEG浓度	品种1	品种2	品种3	品种4	品种5	品种6	品种7	品种8
CK	46.4±1.1 a	81.6±3.7 a	70.5±7.5 a	80.7±0.4 a	91.9±4.4 a	68.5±1.5 a	63.9±4.7 a	69.2±7.4 a
50 g/L	35.4±2.4 b	70.5±4.5 a	52.7±0.6 b	78.1±6.3 a	57.3±3.8 b	58.8±10.5 a	62.9±0.9 a	57.5±0.8 b
100 g/L	18.8±2.0 c	65.5±2.7 ab	60.5±5.9 ab	65.1±5.6 b	46.5±1.8 b	38.1±2.7 b	47.6±3.0 b	40.1±1.3 c
150 g/L	14.4±0.9 c	46.8±6.6 b	50.3±3.0 b	53.5±1.9 b	29.1±7.6 c	28.0±1.0 c	37.8±3.3 c	22.7±2.0 d
200 g/L	--	47.2±9.5 b	31.3±1.4 c	--	--	--	13.3±1.5 d	14.1±0.6 d

PEG浓度	品种编号
PEG浓度	品种1	品种2	品种3	品种4	品种5	品种6	品种7	品种8
CK	46.4±1.1 a	81.6±3.7 a	70.5±7.5 a	80.7±0.4 a	91.9±4.4 a	68.5±1.5 a	63.9±4.7 a	69.2±7.4 a
50 g/L	35.4±2.4 b	70.5±4.5 a	52.7±0.6 b	78.1±6.3 a	57.3±3.8 b	58.8±10.5 a	62.9±0.9 a	57.5±0.8 b
100 g/L	18.8±2.0 c	65.5±2.7 ab	60.5±5.9 ab	65.1±5.6 b	46.5±1.8 b	38.1±2.7 b	47.6±3.0 b	40.1±1.3 c
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