王维领，刘 畅，张雨婷，段瑞华，赵 灿，李国辉，许 轲，霍中洋

(1.江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心，扬州大学，江苏扬州 225009；2. 连云港市植物保护植物检疫站，江苏连云港 222599)

小麦是我国最重要的粮食作物之一，其高产稳产对保障我国经济安全和民生稳定具有重要作用。倒春寒是威胁我国黄淮和长江中下游冬麦区高产稳产的重要气象因子之一。小麦遭受倒春寒危害后一般减产10%～30%，严重时减产幅度可达50%以上。近年来，由于全球气候变暖，小麦品种的选择逐渐偏春性化，其冬春生长快，起身拔节早；加之在气候变暖背景下，春季气温发生大幅波动的可能性增加，小麦遭遇倒春寒危害的风险不断提高。我国冬小麦85%的种植区域属于倒春寒发生的风险区域。因此，加强小麦倒春寒抗性方面的研究对保障全球气候变化下我国小麦高产稳产具有十分重要的现实意义。

种植抗倒春寒品种是预防倒春寒危害的首选栽培措施，而鉴选抗倒春寒品种可为种植品种的选择提供参考。在生产上，人们常以冬春性来推断品种的倒春寒抗性。钟秀丽等研究指出，小麦倒春寒抗性与品种冬春性并无明显关联。但席吉龙等研究发现，小麦倒春寒抗性与品种冬春性紧密相关。王树刚等分别以拔节期冷冻胁迫下小麦叶片生理生化指标和籽粒产量变化对不同冬小麦品种的倒春寒抗性进行分析，发现以不同的评价方法可以将相同品种划分在不同的倒春寒抗性级别中。因此，如何准确鉴选抗倒春寒的小麦品种仍需要进一步研究。

本研究以黄淮和长江中下游冬麦区24个主栽或近年来审定的小麦品种为研究材料，利用人工智能温室在拔节期设置不同强度的冷冻胁迫处理，通过调查叶片受冻指数、幼穗冻伤率、产量降幅等指标，明确各品种倒春寒抗性的强弱，同时结合各品种越冬期抗寒性和冬春性，探明小麦品种倒春寒抗性与越冬期抗冻性及其冬春性的关系，以期为小麦倒春寒品种鉴选提供理论依据。

供试材料为24个在黄淮和长江中下游冬麦区推广种植的小麦品种，品种名称、冬春性、熟性及审定年份等具体信息见表1。

本试验于2020-2021年在扬州大学盆栽试验场进行，小麦采用盆栽方式在自然环境下生长。盆钵直径为25 cm，高22 cm，每盆装土9.5 kg；盆底均匀钻6个小孔，以防渍水。为缩短小麦品种间幼穗分化差异，将不同冬春性小麦品种进行分期播种。其中，半冬性小麦品种播期为11月8日，弱春性小麦品种为11月12日，春性小麦品种为11月16日。播种时挑取饱满的种子每盆均匀摆放20粒，于两叶期间苗，每盆留10株。每盆基施1.0 g尿素和1.5 g磷酸二氢钾(与土壤混合拌匀后装盆)，并于返青期和孕穗期各追施0.5 g尿素。每盆浇水量保持一致，其他管理措施与大田基本一致。

(1)拔节期冻害。当各品种主茎处于倒二叶出生期(幼穗发育至药隔形成期)时，将各品种平均分为三组，一组继续放置在自然环境(平均温度约为13 ℃/5 ℃，昼/夜)下生长，作为对照(ck)；另外两组利用人工智能温室模拟倒春寒进行冷冻胁迫处理(l)。冷冻胁迫处理1(l1)：首先将温度迅速降至4 ℃，之后以每小时下降2 ℃的速度进行降温，当温度降至-4 ℃时维持(气温波动约为 ±2 ℃)，共处理1 d；冷冻胁迫处理2(l2)：首先将温度迅速降至4 ℃，之后以每小时下降2 ℃的速度进行降温，当温度降至-2 ℃时维持(气温波动约为±2 ℃)，共处理2 d。冷冻胁迫处理结束后将气候室温度升至4 ℃，过夜后将盆搬至自然环境中进行恢复生长，直至成熟收获。整个温度处理过程中，光周期设置为10 h，光合有效辐射约为300 μmol·m·s。

(2)越冬期冻害。2020年12月30日和2021年1月6日左右，扬州地区发生两次高强度降温天气，出现单日最高温度低于0 ℃，最低气温降至-10 ℃以下的历史极端低温(图1a)。本研究于2021年1月13日(第二次降温后一周)对各品种叶片受冻情况进行了调查和分析。

表1 供试材料信息表table 1 information table of test materials

1.4.1 叶片受冻程度调查

于越冬期和拔节期冷冻胁迫后7 d(冻害症状已经完全显现)，根据全国小麦区域试验冻害5级指标进行叶片冻害程度的调查(略有改动)。具体分级如下：1级，叶片未产生伤害；2级，叶片受冻发黄面积小于1/3；3级，叶片受冻发黄面积介于1/3～1/2；4级，叶片受冻发黄面积介于1/2～2/3；5级，叶片受冻发黄面积大于2/3。调查对象为主茎顶三叶，取平均值作为代表该主茎叶片受冻程度。每品种每处理至少调查15个小麦主茎。冻害指数的计算公式如下：

冻害发生率=达到冻害级别的茎蘖数/总茎蘖数×100%

冻害指数=∑[冻害等级(2级以上)× 冻害发生率]/(冻害五级×100%)

1.4.2 幼穗冻伤率调查

拔节期冷冻胁迫处理后7 d，取各处理小麦主茎，用解剖针和解剖刀将叶鞘剥离后通过显微镜观察主茎幼穗受冻情况。幼穗颜色发白干枯、无弹性者即判定为冻伤幼穗。每品种每处理至少调查30个主茎，计算幼穗冻伤率。

1.4.3 产量性状调查

于拔节期冷冻胁迫处理前，每品种每处理各挑出3盆标出主茎，于成熟期调查每盆主茎数量、主茎穗粒数、主茎粒重、主茎产量以及每盆穗数(主茎穗+分蘖穗)、穗粒数、粒重和每盆总产量，每一盆为一个生物学重复。

1.4.4 农艺性状调查

于拔节期(冷冻胁迫处理前1 d)调查对照组主茎农艺指标。使用spad仪(spectrum，美国)测定spad值，测定对象为全展顶一叶，在叶片上、中、下处读取数值后取平均值作为最终值；用米尺测量主茎最大长度(即株高)；将叶鞘剥离后用游标卡尺测定主茎基部第二节间粗度，计为茎粗；用米尺测定基部节间到幼穗的长度，计为茎长；将主茎样品放置105 ℃烘箱杀青30 min后，在80 ℃条件下烘干至恒重，称重记录。每5株为一个生物学重复，重复3次。

采用 microsoft excel 2016 软件对数据进行处理并绘图，使用spss 22.0软件进行方差分析。

图1 2020年12月至2021年1月温度数据(a)和拔节期低温处理温度数据(b)

小麦品种间拔节期叶片抗寒性存在明显差异，且l1处理整体上对小麦叶片的伤害程度明显高于l2处理(图2)。在l1和l2处理下，半冬性、弱春性和春性品种的叶片平均受冻指数分别为0.338和0.087、0.503和0.139、0.647和 0.283，基本上呈现出半冬性