试验材料为青海牧区普遍种植的林纳(A. sativa cv. Linna)、青引1号(A. sativa cv. Qingyin No.1)、青引2号(A. sativa cv. Qingyin No.2)、青燕1号(A. sativa cv. Qingyan No.1)、青海甜燕麦(A. sativa cv. Qinghai sweet oat)、青海444(A. sativa cv. Qinghai No. 444)、青引3号莜麦(A. sativa cv. Qingyin No.3)7个燕麦品种, 均由西南民族大学青藏高原研究院提供。

对试验材料粒选, 选择成熟、饱满和大小相对一致的种子150粒, 种子用0.1% HgCl₂消毒15 min, 以蒸馏水冲洗干净, 播种于石英砂(含水量为70%)和营养液为1:2的沙盘(长30 cm× 宽20 cm× 高10 cm)中, 每个品种各播种3盘, 每盘播种50粒, 放置于25 ℃的恒温培养箱中培养, 光照4 000 lx, 每天照明12 h, 相对湿度60%~70%。培育至植株长出两片真叶后转置于5 ℃培养箱进行低温胁迫处理, 连续处理60 h, 分别测定低温胁迫前(0 h)及胁迫12、36和60 h后的MDA含量、POD、SOD和Pro活性及SPAD, 每个指标测定3次。

参照邹琦^[15]和夏超等^[16]方法测定各个生理指标。MDA含量采用硫代巴比妥酸法测定; SPAD采用SPAD叶绿素仪测定; Pro含量采用双组分光光度计测定; POD活性采用双组分光光度计测定; SOD活性采用双组分光光度计测定。

采用Excel 2007进行数据处理和图表绘制。用SPSS 18.0对不同时间低温胁迫燕麦幼苗各生理生化指标进行单因素方差分析, 并用Duncan法对测定指标进行多重比较; 用SPSS 18.0对7个燕麦品种幼苗抗寒性进行主成分分析并排序。

低温胁迫处理前(0 h), 以青引3号莜麦、青燕1号和林纳MDA含量较高, 分别为0.06、0.03和0.02 μ mol· g^-1; 低温胁迫处理12、36和60 h后, 7个品种MDA含量均发生变化。低温处理至12 h时, 7个燕麦品种MDA含量均增加, 林纳和青海甜燕麦MDA含量增加最快, 分别增加了0.14和0.13 μ mol· g^-1, 显著大于其它品种(P< 0.05); 其次是青海444、青引2号, 都增加了0.08 μ mol· g^-1; 青引3号莜麦和青引1号分别增加了0.03和0.04 μ mol· g^-1; 青燕1号MDA含量最大(P< 0.05), 增加了0.02 μ mol· g^-1。低温胁迫至36 h, 各品种MDA含量均显著降低(P< 0.05), 林纳和青海甜燕麦MDA含量下降最多, 分别降了0.10和0.09 μ mol· g^-1; 青引3号莜麦MDA含量下降了0.05 μ mol· g^-1, 但这3个品种显著高于其余品种, 其它燕麦品种MDA含量下降了0.02 μ mol· g^-1左右; 低温胁迫至60 h, 7个燕麦品种MDA含量与36 h处理相比差异不大, 青引3号莜麦继续下降, 青海444、青燕1号、青引1号和青引2号均较处理前有少量增加。总体上看, 不同时间低温胁迫对燕麦幼苗MDA含量产生显著影响, 12 h低温胁迫下燕麦幼苗MDA含量达到最大, 这可能是品种对MDA含量的积累有很大影响(图1)。

图1

Fig.1

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图1 低温胁迫时间对7个燕麦品种幼苗MDA含量的影响 注:不同大写字母表示相同低温胁迫时间下不同燕麦品种幼苗间差异显著(P< 0.05), 不同小写字母表示相同燕麦品种幼苗不同低温胁迫时间处理间差异显著(P< 0.05)。胁迫时间0 h为未进行低温胁迫处理, 作为对照。下同。Fig.1 Effects of chilling stress time on the MDA contents of seven cultivars of oat seedlings Note: Different capital letters show significant difference among different oat seedlings in the same chilling time at 0.05 level, and different lower case letters show significant difference among different chilling time in the same oat seedlings at 0.05 level. The same below.

随着低温胁迫时间的延长, 7个燕麦品种SPAD呈降低趋势(图2)。低温胁迫处理前(0 h), 青海444、青引3号莜麦和林纳的SPAD最大(P< 0.05), 分别为45.1、43.2和39.6; 低温胁迫至12 h, 青引3号莜麦的SPAD为43.24, 林纳、青海444和青海甜燕麦SPAD基本一致, 青燕1号、青引1号和青引2号差异不显著(P> 0.05)。低温处理36和60 h时, 7个燕麦品种SPAD降低, 其中青海444显著下降(P< 0.05), 相比处理前(0 h)分别降低了17.2和20.3。

图2

Fig.2

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	图2 低温胁迫时间对7个燕麦品种幼苗SPAD的影响Fig.2 Effects of chilling stress time on the SPAD of seven cultivars of oat seedlings

低温胁迫处理前, 青海444的Pro含量最大, 显著高于其它品种, 青海甜燕麦最小(图3)。低温处理后, 7个燕麦品种幼苗Pro含量显著高于对照(P< 0.05)。胁迫处理12 h时, Pro含量活性上升最快, 青海444、青燕1号、林纳和青海甜燕麦分别升高了4.90、3.48、3.40和2.25 μ g· g^-1, 青引1号、青引2号和青引3号莜麦Pro含量差异显著(P< 0.05), 分别增加了0.97、1.32和1.71 μ g· g^-1。相比12 h低温处理, 在36 h低温胁迫下, 林纳、青海444和青燕1号分别降低了2.00、1.62和1.27 μ g· g^-1, 而青引1号上升了1.13 μ g· g^-1, 这可能与品种间对低温的耐受范围不同有关。低温胁迫60 h, 青引2号和青引3号莜麦Pro含量分别升高了2.43和1.58 μ g· g^-1。总体上看, 胁迫处理后燕麦幼苗中Pro含量较处理前有所增加。

图3

Fig.3

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	图3 低温胁迫时间对7个燕麦品种幼苗Pro含量的影响Fig.3 Effects of chilling stress time on the Pro content of seven cultivars of oat seedlings

低温胁迫处理12、36和60 h后燕麦幼苗POD活性同胁迫前相比发生了明显变化(图4)。低温胁迫处理前, 除青海甜燕麦(4.41 U· g^-1)以外, 其它6个燕麦品种幼苗POD活性无显著差异(P> 0.05)。低温胁迫持续处理12 h后, POD活性显著增加, 以青引2号POD活性最高, 增加了6.53 U· g^-1, 显著高于其他品种(P< 0.05); 青引3号莜麦、青燕1号POD活性分别增加了1.98和1.32 U· g^-1。低温持续胁迫处理至36 h时, 各品种POD活性均下降, 青引2号、青海444和林纳显著降低(P< 0.05), 分别下降了5.69、4.01 和3.51 U· g^-1, 青引3号莜麦POD活性降低了0.07 U· g^-1(P> 0.05)。低温持续胁迫处理至60 h, 青海444和青燕1号POD活性继续降低, 其它品种开始增加。

图4

Fig.4

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	图4 低温胁迫时间对7个燕麦品种幼苗POD活性的影响Fig.4 Effects of chilling stress time on the POD activity of seven cultivars of oat seedlings

低温胁迫处理(12、36、60 h)后与低温胁迫处理前(0 h)相比, 燕麦幼苗SOD活性表现出先升高后降低趋势(图5)。低温胁迫前, 以青引2号SOD活性较大, 为1.52 U· g^-1, 其次青引3号莜麦为1.25 U· g^-1, 其它5个品种无显著差异(P> 0.05); 低温胁迫12 h对燕麦幼苗SOD活性影响最大, 以青引3号莜麦增加最快(P< 0.05), 增加了2.35 U· g^-1; 胁迫36 h后燕麦幼苗SOD活性开始下降, 但均高于胁迫前(P< 0.05), 青引3号莜麦、青引1号和林纳下降最显著(P< 0.05), 分别降低了1.97、1.51和1.37 U· g^-1; 胁迫至60 h, 青海444、青海甜燕麦和青引2号SOD活性继续降低, 青引3号莜麦、林纳、青引1号和青燕1号SOD活性开始增加。总体而言, 燕麦幼苗SOD活性在在低温胁迫12 h下达到最大值, 随胁迫时间延长趋于下降, 但均高于胁迫前。

图5

Fig.5

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	图5 低温胁迫时间对7个燕麦品种幼苗SOD活性的影响Fig.5 Effects of chilling stress time on the SOD activity of seven cultivars of oat seedlings

对各生理指标进行PCA分析, 选取特征根大于1, 累积贡献率达到83.214%的前3个因子作为主成分(表1), 代表燕麦抗寒性指标, 由主成分载荷矩阵计算出相应的主成分表达式, 以各主成分所对应的特征值占所提取主成分总的特征值之和的比例作为权重计算主成分综合模型。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 解释的总方差表 Table 1 Explain the total variance 成分 Component 初始特征值Initial eigenvalues 提取平方和载入Extraction of sum of squares loadings 合计 Total 贡献率 Contribution rate/% 累积贡献率 Cumulative contribution/% 合计 Total 贡献率 Contribution rate/% 累积贡献率 Cumulative contribution/% SOD 2.011 40.222 40.222 2.011 40.222 40.222 POD 1.206 24.125 64.347 1.206 24.125 64.347 MDA 0.943 18.867 83.214 0.943 18.867 83.214 SPAD 0.565 11.298 94.512 Pro 0.274 5.488 100.00

表1 解释的总方差表 Table 1 Explain the total variance

2.6.1 低温胁迫下燕麦各生理指标主成分表达式

F₁=0.080X_Pro+0.103X_POD-0.103X_MDA+0.053X_SOD+0.104X_SPAD (1)

F₂=-0.059X_Pro-0.034X_POD+0.124X_MDA+0.207X_SOD+0.07X_SPAD (2)

F₃=0.323X_Pro-0.244X_POD+0.118X_MDA-0.025X_SOD+0.123X_SPAD (3)

由各主成分得分表达式得综合模型:F=0.268X_Pro+0.094X_POD-0.062X_MDA+0.319X_SOD+0.357X_SPAD。

2.6.2 供试品种抗寒性综合评价 将不同生理指标的含量值与相应主成分得分系数的乘积相加得到燕麦抗寒性的主成分得分, 根据主成分得分综合模型即可对燕麦抗寒性进行综合评价, 得分越高, 表明抗寒性越强(表2)。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 各品种综合评价得分 Table 2 Comprehensive evaluation score of seven cultivars of oat 品种 Cultivar 综合得分 Composite Score 排序 Rank 抗寒性 Cold resistance 青引3号莜麦 Qingyin No.3 15.15 1 强抗寒Strong cold resistance 青海甜燕麦 Qinghai sweet oat 13.22 2 中度抗寒Moderate cold resistance 青引2号 Qingyin No.2 13.11 3 中度抗寒Moderate cold resistance 林纳 Linna 12.81 4 中度抗寒Moderate cold resistance 青燕1号 Qingyan No.1 12.64 5 中度抗寒Moderate cold resistance 青海444 Qinghai 444 12.62 6 中度抗寒Moderate cold resistance 青引1号 Qingyin No.1 11.70 7 弱抗寒Weak cold resistance

表2 各品种综合评价得分 Table 2 Comprehensive evaluation score of seven cultivars of oat

根据主成分综合模型计算各品种抗寒能力高低, 根据各品种得分值大小对其进行抗寒性强弱排序(表2)。青引3号莜麦得分值最高, 为15.15, 说明抗寒性最强; 青海甜燕麦、青引2号、林纳、青燕1号、青海444得分值依次降低, 都略低于青引3号莜麦, 表明抗寒性适中; 青引1号得分值最低, 为11.70, 说明抗寒性最弱。