烟草苗期对PEG模拟干旱环境的抗性比较和临界浓度分析
目 录
1 引言1
2 试验材料和方法2
2.1 试验材料2
2.2 试验设计2
2.3 测定指标及方法2
2.4 数据处理及分析2
3 结果与分析3
3.1 临界浓度分析3
3.2 烟草种子萌发和苗期的抗旱性比较7
3.3 不同耐旱性烟草品种的聚类分析11
3.4 烟草品种耐旱性指标的相关性分析11
4 讨论14
结论16
致谢17
参考文献18
附图20
1 引言
烟草是我国重要的经济作物之一,面积和总产量均居世界第一位。烟草税利是全国财政收入的主要来源之一(2012～2014年全国烟草行业税利上缴国家财政分别为 6001.18亿元、9559.86 亿元、10517.6亿元，分别占全国财政收入的 5.00%，4.7%，4.4%)，烟草作为中国经济作物的重要性不可忽视。烟草起源于雨量充沛的热带，对水分的要求很高，在特定生长时期，田间持水量如果未能保持在50％以上，就会严重影响烤烟的产量和品质[1]。烤烟的叶片大，需水多，未成熟叶片含水量在90％以上，成熟叶片也高于80％，若叶片含水量减少6％～8％即出现萎蔫现象[2]。水分不足会严重影响烟草叶片的生长，即使是轻微的水分亏缺，都会使叶的生长速度降低，叶片光合作用下降。要获得优质烟叶，必须在烤烟生长过程中保持适宜而充足的水分供应[3-4]。我国大部分烟区处于干旱、半干旱环境,水分已成为烟叶生产的主要限制因子[5],每年总有一些烟区因干旱而造成烟叶的产量和品质降低,甚至还会造成所生产的烟叶失去使利用价值,即使在雨量充沛的地区短期的土壤干旱也影响烟草正常生长和烟叶品 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
质[6]。韩锦峰指出，烟叶产量 60%的年间变异是由水分差异造成的(王益奎等 2010)，干旱已严重限制我国烟草的生产发展。因此，提高烟草抗旱能力成为大家研究的重要课题。
种子萌发是植物生活史中的关键阶段,不仅影响种子本身的播种品质,也影响到作物整个生长季的正常发育,故种子萌发期是进行植物抗旱性鉴定的重要时期[5]。种子发芽后胚根和胚轴是否伸长以及伸长的速度受干旱胁迫吸水能力的制约.干旱胁迫条件下，植物能调节自身地上与地下器官的协调关系，将有限的营养物质优先用于根系(胚根)生长的需要，干旱胁迫下胚轴与胚根的比值的减小是植物对干旱胁迫的一种适应性反应。干旱对烟草的影响主要表现在，根系吸水量和吸水速率受到抑制，土壤有效水分不足而导致土壤溶液的水势下降，根系的吸水速率也因此减慢。烟草体内的水分平衡受到破坏，迫使各部位之间的水分重新分配，酶系统因失水而发生紊乱，整个代谢活动受到干扰，水解酶活性增强，还原酶活性受到阻碍，从而使氧化分解占优势，各种激素改变了正常的生物合成，引起脱落酸积累，导致气孔关闭，抑制地上部生长，诱导脯氨酸含量增加等[6]。
先前报道大多以发芽和幼苗生长特征为指标进行聚类，未结合幼苗的生理指标进行综合分析。同时，以往进行聚类分析时选取的样本不多，聚类材料太少难以说明算法的可行性及结果的可靠性。品种的抗旱性是一个极其复杂的数量性状,因此采用多指标并且结合性状相对值对作物品种进行聚类分析是可行的的，聚类结果可以结合性状相对值之间的相关性进行分析。
对于烟草抗旱性的研究，前人一般只研究某一个时期的抗旱性，或者只是研究形态、生理、生化指标中的某一小类，本试验究选取30个有代表性品种烟草品种作为抗旱性鉴定材料，建立起利用高渗透压PEG溶液发芽试验评价烟草抗旱性的方法，找到一个（或几个）不同品种发芽的临界PEG浓度，筛选出抗旱指标，综合运用种子发芽、幼苗生长特征以及幼苗生理指标进行聚类分析，筛选出不同抗旱性品种，以期为烟草抗旱性研究提供一种快速有效的鉴定方法。
2 试验材料和方法
2.1 试验材料
（1）临界浓度分析试验：兴烟1号、K326、南江3号、中烟14、云85、豫烟6号、红大、牛津26、麻江大红花、贵定黑土烟、A18、K730、安顺小吊枝、VA444，14个烟草裸种，种子由贵州烟草科学研究院提供。
（2）抗旱性比较试验：K326、云87、中烟14、贵烟2号、牛津26、麻江大红花、大柳叶节骨密、福泉永团叶摺烟、从江塘洞烟、K149、大黄金5210、独山软杆、福泉大枇杷叶、黔江一号、长脖黄、云85、云97、NC82、兴烟1号、遵烟6号、中烟100、贵烟5号、贵烟6号、贵烟8号、柳叶尖0695、胎里富1011、歪把子、小白筋0948、永定401、哲伍毛烟，30个烟草裸种，种子由贵州烟草科学研究院提供。
(3) 胁迫试剂:以Amresco公司生产的PEG-8000(分析纯,化学式为HO(CH2CH2
O)nH, n=108～125)为渗透剂,模拟干旱胁迫环境。
(4)仪器与材料：GZP-250B智能光照培养箱、培养皿（Φ=6cm）、直尺、蒸馏水、中速滤纸（Φ=6cm）、PARAFILM封口膜
2.2 试验设计
2.2.1 PEG-8000溶液浓度的筛选试验
临界浓度分析试验设置0%、20%、22%、24%、26%、28%、30%,7个不同浓度的PEG-8000溶液,通过14个烟草品种的种子萌发和幼苗生长期间的干旱胁迫试验，筛选出合适的PEG-8000溶液浓度。
2.2.2 种子萌发期用高渗透压溶液法进行抗旱性比较试验
即用筛选出的合适浓度的PEG-8000水溶液对种子进行为期14天的水分胁迫处理，以蒸馏水培养作为对照。容器为培养皿，以滤纸为芽床。
2.2.3 干旱胁迫下种子萌发及幼苗生长试验
用 0.5%的次氯酸钠溶液消毒烟草种子5 min,然后将每个鉴定品种消毒处理过的50粒种子，用牙签以7x7的形状点播在铺好滤纸的培养皿中，然后在外围再散落一粒，加入溶液1.2ml，用PARAFILM封口膜封口减少水分蒸发。将培养皿放入培养箱内，在25℃，光周期8h，光照强度4000Lx的条件下进行干旱胁迫培养。以蒸馏水处理为对照，处理与对照各设置4个重复。
2.2.4 测定指标及方法
（1）第1至14天，每日统计种子发芽数量；第14日用刻度尺和镊子测量发芽种子的根长和茎长。
（2）计算指标
发芽率（GR）=(第14天发芽种子数／每皿供试种子数)×100
相对发芽率=(胁迫条件下的发芽率/零浓度14天发芽率）
发芽指数GI=Σ(Gt／Dt)[7]
（Gt为t时间内的发芽种子数，Dt为相应的种子发芽天数。）
烟苗活力指数= 发芽指数×苗长(下胚轴+根长)[8]
相对烟苗活力指数=烟苗活力指数/对照苗长
相对根长=(干旱下幼苗的根长／对照幼苗的根长)
相对茎长=(干旱下幼苗的茎长／对照幼苗的茎长)
（3）烟草品种耐旱性评价指标的计算
采用指标的相对值作来评价品种耐旱性，进而消除不同烟草品种遗传背景的差异[9]。性状相对值 = xL/xN（xL 为干旱条件下测得的各指标值，xN 为正常供水条件下测得的各指标值[10]）。
1 引言1
2 试验材料和方法2
2.1 试验材料2
2.2 试验设计2
2.3 测定指标及方法2
2.4 数据处理及分析2
3 结果与分析3
3.1 临界浓度分析3
3.2 烟草种子萌发和苗期的抗旱性比较7
3.3 不同耐旱性烟草品种的聚类分析11
3.4 烟草品种耐旱性指标的相关性分析11
4 讨论14
结论16
致谢17
参考文献18
附图20
1 引言
烟草是我国重要的经济作物之一,面积和总产量均居世界第一位。烟草税利是全国财政收入的主要来源之一(2012～2014年全国烟草行业税利上缴国家财政分别为 6001.18亿元、9559.86 亿元、10517.6亿元，分别占全国财政收入的 5.00%，4.7%，4.4%)，烟草作为中国经济作物的重要性不可忽视。烟草起源于雨量充沛的热带，对水分的要求很高，在特定生长时期，田间持水量如果未能保持在50％以上，就会严重影响烤烟的产量和品质[1]。烤烟的叶片大，需水多，未成熟叶片含水量在90％以上，成熟叶片也高于80％，若叶片含水量减少6％～8％即出现萎蔫现象[2]。水分不足会严重影响烟草叶片的生长，即使是轻微的水分亏缺，都会使叶的生长速度降低，叶片光合作用下降。要获得优质烟叶，必须在烤烟生长过程中保持适宜而充足的水分供应[3-4]。我国大部分烟区处于干旱、半干旱环境,水分已成为烟叶生产的主要限制因子[5],每年总有一些烟区因干旱而造成烟叶的产量和品质降低,甚至还会造成所生产的烟叶失去使利用价值,即使在雨量充沛的地区短期的土壤干旱也影响烟草正常生长和烟叶品 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
质[6]。韩锦峰指出，烟叶产量 60%的年间变异是由水分差异造成的(王益奎等 2010)，干旱已严重限制我国烟草的生产发展。因此，提高烟草抗旱能力成为大家研究的重要课题。
种子萌发是植物生活史中的关键阶段,不仅影响种子本身的播种品质,也影响到作物整个生长季的正常发育,故种子萌发期是进行植物抗旱性鉴定的重要时期[5]。种子发芽后胚根和胚轴是否伸长以及伸长的速度受干旱胁迫吸水能力的制约.干旱胁迫条件下，植物能调节自身地上与地下器官的协调关系，将有限的营养物质优先用于根系(胚根)生长的需要，干旱胁迫下胚轴与胚根的比值的减小是植物对干旱胁迫的一种适应性反应。干旱对烟草的影响主要表现在，根系吸水量和吸水速率受到抑制，土壤有效水分不足而导致土壤溶液的水势下降，根系的吸水速率也因此减慢。烟草体内的水分平衡受到破坏，迫使各部位之间的水分重新分配，酶系统因失水而发生紊乱，整个代谢活动受到干扰，水解酶活性增强，还原酶活性受到阻碍，从而使氧化分解占优势，各种激素改变了正常的生物合成，引起脱落酸积累，导致气孔关闭，抑制地上部生长，诱导脯氨酸含量增加等[6]。
先前报道大多以发芽和幼苗生长特征为指标进行聚类，未结合幼苗的生理指标进行综合分析。同时，以往进行聚类分析时选取的样本不多，聚类材料太少难以说明算法的可行性及结果的可靠性。品种的抗旱性是一个极其复杂的数量性状,因此采用多指标并且结合性状相对值对作物品种进行聚类分析是可行的的，聚类结果可以结合性状相对值之间的相关性进行分析。
对于烟草抗旱性的研究，前人一般只研究某一个时期的抗旱性，或者只是研究形态、生理、生化指标中的某一小类，本试验究选取30个有代表性品种烟草品种作为抗旱性鉴定材料，建立起利用高渗透压PEG溶液发芽试验评价烟草抗旱性的方法，找到一个（或几个）不同品种发芽的临界PEG浓度，筛选出抗旱指标，综合运用种子发芽、幼苗生长特征以及幼苗生理指标进行聚类分析，筛选出不同抗旱性品种，以期为烟草抗旱性研究提供一种快速有效的鉴定方法。
2 试验材料和方法
2.1 试验材料
（1）临界浓度分析试验：兴烟1号、K326、南江3号、中烟14、云85、豫烟6号、红大、牛津26、麻江大红花、贵定黑土烟、A18、K730、安顺小吊枝、VA444，14个烟草裸种，种子由贵州烟草科学研究院提供。
（2）抗旱性比较试验：K326、云87、中烟14、贵烟2号、牛津26、麻江大红花、大柳叶节骨密、福泉永团叶摺烟、从江塘洞烟、K149、大黄金5210、独山软杆、福泉大枇杷叶、黔江一号、长脖黄、云85、云97、NC82、兴烟1号、遵烟6号、中烟100、贵烟5号、贵烟6号、贵烟8号、柳叶尖0695、胎里富1011、歪把子、小白筋0948、永定401、哲伍毛烟，30个烟草裸种，种子由贵州烟草科学研究院提供。
(3) 胁迫试剂:以Amresco公司生产的PEG-8000(分析纯,化学式为HO(CH2CH2
O)nH, n=108～125)为渗透剂,模拟干旱胁迫环境。
(4)仪器与材料：GZP-250B智能光照培养箱、培养皿（Φ=6cm）、直尺、蒸馏水、中速滤纸（Φ=6cm）、PARAFILM封口膜
2.2 试验设计
2.2.1 PEG-8000溶液浓度的筛选试验
临界浓度分析试验设置0%、20%、22%、24%、26%、28%、30%,7个不同浓度的PEG-8000溶液,通过14个烟草品种的种子萌发和幼苗生长期间的干旱胁迫试验，筛选出合适的PEG-8000溶液浓度。
2.2.2 种子萌发期用高渗透压溶液法进行抗旱性比较试验
即用筛选出的合适浓度的PEG-8000水溶液对种子进行为期14天的水分胁迫处理，以蒸馏水培养作为对照。容器为培养皿，以滤纸为芽床。
2.2.3 干旱胁迫下种子萌发及幼苗生长试验
用 0.5%的次氯酸钠溶液消毒烟草种子5 min,然后将每个鉴定品种消毒处理过的50粒种子，用牙签以7x7的形状点播在铺好滤纸的培养皿中，然后在外围再散落一粒，加入溶液1.2ml，用PARAFILM封口膜封口减少水分蒸发。将培养皿放入培养箱内，在25℃，光周期8h，光照强度4000Lx的条件下进行干旱胁迫培养。以蒸馏水处理为对照，处理与对照各设置4个重复。
2.2.4 测定指标及方法
（1）第1至14天，每日统计种子发芽数量；第14日用刻度尺和镊子测量发芽种子的根长和茎长。
（2）计算指标
发芽率（GR）=(第14天发芽种子数／每皿供试种子数)×100
相对发芽率=(胁迫条件下的发芽率/零浓度14天发芽率）
发芽指数GI=Σ(Gt／Dt)[7]
（Gt为t时间内的发芽种子数，Dt为相应的种子发芽天数。）
烟苗活力指数= 发芽指数×苗长(下胚轴+根长)[8]
相对烟苗活力指数=烟苗活力指数/对照苗长
相对根长=(干旱下幼苗的根长／对照幼苗的根长)
相对茎长=(干旱下幼苗的茎长／对照幼苗的茎长)
（3）烟草品种耐旱性评价指标的计算
采用指标的相对值作来评价品种耐旱性，进而消除不同烟草品种遗传背景的差异[9]。性状相对值 = xL/xN（xL 为干旱条件下测得的各指标值，xN 为正常供水条件下测得的各指标值[10]）。
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