低溫冷害對遼寧主栽玉米品種萌發特性的影響

摘要：以遼寧省9個主栽玉米（Zea mays L.）品種為試驗材料，研究低溫對玉米種子萌發特性的影響。結果表明，各品種的發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數均隨溫度的降低而減小。在5、10 ℃低溫條件下，遼單529和鄭單958各指標值均高于其他品種，表現出對低溫較好的耐性，為耐低溫品種；而良玉208和丹玉39各指標值均低于其他品種，屬于對低溫較敏感的品種。

關鍵詞：玉米（Zea mays L.）；種子萌發；低溫

中圖分類號：S513 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）01-0034-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.01.010

玉米（Zea mays L.）是世界上重要的谷類糧食作物之一，種植面積和總產量僅次于小麥和水稻，單位面積產量居谷類作物的首位。中國是世界上主要玉米生產國之一，播種面積和生產量都居世界第二位。低溫冷害是玉米農業生產上主要的氣象災害之一，尤其是在東北地區時常發生。2014年春天，遼寧省經歷了低溫天氣，發現田間發芽率普遍偏低，嚴重影響種子的發芽，造成缺苗斷壟，甚至“春種見苗收一半”的現象。關于溫度對玉米種子萌發的影響相關研究較多[1]，但關于遼寧省玉米品種發芽特性與溫度關系的報道較少。邢丹丹[2]對吉林省常用玉米品種進行種子萌發期間抗寒性的初步研究，篩選出了抗寒性強的玉米品種。本研究以遼寧省常用玉米品種為試驗材料，研究低溫對玉米種子萌發特性的影響，旨在為耐寒品種的選育以及防寒減災提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗選擇遼寧省9個主栽玉米品種，分別為鄭單958、丹玉39、遼單529、良玉208、東單5號、遼單565、長玉1號、丹玉405及遼單33。

1.2 試驗設計

分別取玉米各品種種子，經1%的次氯酸鈉溶液消毒10 min后，取50粒種子均勻擺放于直徑9 cm的培養皿中，置于5、10 ℃（低溫處理）冰箱中黑暗培養，保持適宜水分，以27 ℃（適溫處理）種子萌發培養為對照。以露白（胚根伸出0.5 mm）為標準，逐日測定種子的發芽數。

1.3 測定方法

27 ℃萌發2 d計算發芽勢、萌發3 d計算發芽率；5、10 ℃萌發8 d計算發芽勢、萌發12 d計算發芽率。其中，發芽勢=（2 d或8 d時萌發的種子數/總數量） ×100%；發芽率=（種子萌發數/總數量）×100%。并計算發芽指數與活力指數，其中，發芽指數（GRI）=∑（Gt/Dt）；活力指數（VI）=S×GRI。其中，Gt為萌發開始后第t天的發芽數；Dt為相應的發芽天數；S為第t天時10粒種子胚根的平均生長長度（mm）。5、10 ℃各指標與27 ℃各指標的比值作為相對值來衡量各品種耐低溫的綜合能力。

2 結果與分析

2.1 低溫對玉米種子發芽率的影響

低溫延長種子發芽時間，降低種子發芽率。由表1可見，不同品種的發芽率隨溫度的升高而提高，27 ℃下發芽率最高，其次是10 ℃，最后是5 ℃。在適溫27 ℃下，各品種發芽率沒有明顯差異。鄭單958和遼單529于第二天就已全部萌發，發芽率均達到100%；丹玉39和良玉208在第三天的發芽率也都達到90%及以上。10 ℃低溫下，各品種發芽率有一定差異，鄭單958、遼單529、遼單565有較高的發芽率。5 ℃低溫下，各品種發芽率有明顯差異，鄭單958、遼單529發芽率較高，丹玉39、良玉208、東單5號發芽率較低，說明丹玉39、良玉208、東單5號種子萌發時對低溫較敏感。

2.2 低溫對玉米種子發芽勢的影響

發芽勢是衡量種子發芽整齊度和生長速度的一個重要指標。由表2可見，不同品種的發芽勢隨溫度升高而提高。在27 ℃下，鄭單958和遼單529發芽勢達到100%，丹玉39和良玉208發芽勢也接近80%，差異不明顯。在10、5 ℃低溫下，種子發芽勢差異非常明顯，鄭單958和遼單529發芽勢明顯高于丹玉39和良玉208。說明鄭單958和遼單529耐低溫性較強，而丹玉39和良玉208對低溫較敏感。

2.3 低溫對玉米種子發芽指數的影響

發芽指數反映種子發芽的速率和整齊程度，發芽指數越高，說明種子的發芽速率和整齊度越高。由表3可見，不同品種的發芽指數隨溫度的降低而明顯下降。27 ℃下各品種的發芽指數為52.00～75.67，10 ℃下各品種發芽指數為15.42～40.16，5 ℃下各品種發芽指數為1.80～13.42。各品種在低溫條件下萌發速度明顯下降，生長緩慢。各品種在低溫下的發芽能力明顯不同，10 ℃下，鄭單958、遼單529的發芽指數較高，都在40左右；丹玉39、良玉208發芽指數較小，在20以下。5 ℃下，鄭單958、遼單529的發芽指數分別為12.34和13.42，高于其他品種；而丹玉39和良玉208的發芽指數分別為1.80和2.15，低于其他品種。通過比較發現，低溫下發芽能力強的有鄭單958和遼單529，發芽能力弱的有丹玉39和良玉208。

2.4 低溫對玉米種子活力指數的影響

種子活力指數表現了種子的發芽能力和幼苗長勢，其值越大表明種子活力越高。由表4可以看出，種子的活力指數隨溫度的下降而減小，27 ℃下，各品種種子活力指數為61.9～212.8；10 ℃下，各品種種子活力指數為12.3～170.2；5 ℃下，各品種種子活力指數除遼單529外都在17以下。在相同溫度下，耐寒性強的種子活力指數高于耐寒性弱的。在10 ℃下，各品種種子活力指數差異較大；5 ℃下，耐寒性弱的種子活力指數幾乎為0，種子沒有萌發能力。其中，鄭單958和遼單529的活力指數在各溫度下均高于其他品種，而丹玉39和良玉208的活力指數在各溫度下均低于其他品種。可見，鄭單958和遼單529在種子萌發階段對低溫的耐性較強；而丹玉39和良玉208在種子萌發階段對低溫較敏感。

3 小結與討論

低溫影響玉米種子萌發，使玉米發芽進程減慢，降低發芽勢和發芽率，延遲出苗，降低幼苗的活力。在種子萌發的過程中，溫度越低，萌發需要的時間越長，對萌發的影響也越大[3，4]。低溫誘導玉米表達一系列與光合作用和信號轉導有關基因的表達[5]。種子吸水后較長時期處于低溫下會因霉菌的侵入而壞死[6]。王立志等[7]研究了不同溫度條件下玉米種子發芽的量化模型， 結果表明低溫對種子發芽有很大影響， 不同品種在不同溫度條件下發芽情況有很大差異。郝楠等[8]研究發現，在7 d的發芽試驗期限內，13 ℃可作為發芽的起點。一般而言，玉米種子萌發所需最低溫度為 5 ℃。謝皓[9]研究認為玉米種子發芽的最適溫度是24～31 ℃，并且在這個溫度范圍內，溫度越高，萌發的速度越快。陳民生等[10]在進行溫度對玉米種子萌發特性的影響試驗中發現，27.5～32.5 ℃時明顯提高了玉米的發芽指數和活力指數，溫度高于 35 ℃或低于20 ℃時，發芽指數和活力指數都較低。在玉米萌發過程中，溫度過高或過低都將對玉米產生不利影響。張雪峰等[11]研究表明，玉米種子萌發的低溫敏感期在適溫萌發后的12 h，因此低溫萌發耐受性的鑒定可以在此期間進行。

本試驗結果表明，各品種種子的發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數均隨溫度的降低而減小。在27 ℃下，各品種發芽率在90%以上，發芽較快、整齊。在10 ℃下，第六天有種子萌發，而5 ℃下，第八天才有種子萌發，且種子有腫脹現象，導致粉種、爛種，嚴重影響種子發芽率。通過對27、10、5 ℃下玉米種子萌發相關的4項指標的測定，得出鄭單958和遼單529在萌發期耐低溫性強，丹玉39和良玉208在萌發期耐低溫性弱，對低溫較敏感。

Amarjits等[12]通過赤霉素（GA）、脫落酸（ABA）處理玉米種子，種子在低溫條件下發芽率提高，縮短了發芽時間。張雪峰等[13]研究發現，適宜濃度的GA、ABA可以緩解低溫脅迫對玉米種子萌發的抑制作用，提高不同耐冷品系的耐冷性。孟婧等[14]發現用0.5% CaCl2浸種培養的玉米幼苗耐低溫性增強。化學藥劑處理玉米種子對種子耐低溫性的影響本研究沒有涉及，尚需進一步深入探究。

參考文獻：

[1] 王洪剛，李 丹，李 楊，等.溫度對玉米種子發芽及苗期生長的影響[J].黑龍江農業科學，2008（1）：37-39.

[2] 邢丹丹.玉米種子萌發期間抗寒性的初步研究[J].科教文匯，2010（12）：128-130.

[3] LANDI P，FRASCAROLI E，LOVATO A. Divergent full-sib recurrent selection for germination at low temperature in a maize population[J]. Euphytica，1992， 64（1-2）：21-29.

[4] GUAN Y J， HU J， WANG X J， et al. Seed priming with chitosan improves maize germination and seedling growth in relation to physiological changes under low temperature stress[J]. J Zhejiang Univ Sci B， 2009，10（6）：427-433.

[5] NGUYEN H T， LEIPNER J， STAMP P， et al. Low temperature stress in maize （Zea mays L.） induces genes involved in photosynthesis and signal transduction as studied by suppression subtractive hybridization[J]. Plant Physiol Biochem，2009， 47（2）：116-122.

[6] 張 旭，趙 明，李連祿，等.溫度對玉米生理生化特性的影響[J]. 玉米科學，2002，10（3）：60-62.

[7] 王立志，王連敏，張國民，等.不同溫度條件下玉米種子發芽的量化模型[J].中國農業氣象，2000，21（3）：36-38.

[8] 郝 楠，王延波，李月明，等.溫度對玉米種子萌發特性的影響[J].玉米科學，2013，21（4）：59-63.

[9] 謝 皓.玉米種子發芽與溫度相關性的研究[J].種子，1998， 9（2）：13-16.

[10] 陳民生，耿忠義，趙京嵐，等.溫度對玉米種子萌發特性的影響[J].山東農業大學學報（自然科學版），2007，38（2）：196-202.

[11] 張雪峰，張立軍，胡 濱，等.玉米萌發期種子耐低溫鑒定指標的篩選[J].遼寧農業科學，2011（1）：25-30.

[12] AMARJITS S B，REWA D，MALIK C P.Influence of the seed pre-treatments with plant growth regulators on metablic alterlations of germinating maize embryos under stressing temperature regimes[J].Annals of Botany，1989，64（1）：37-41.

[13] 張雪峰，胡 濱，金 丹，等.不同外源藥劑預處理對低溫脅迫下玉米種子萌發的影響[J].黑龍江農業科學，2011（4）：69-73.

[14] 孟 婧，朱祥春，史芝文，等.CaCl2浸種對玉米幼苗雙脅迫抗性的研究[J].東北農業大學學報，2007，38（2）：149-152.