不同玉米品種萌芽期抗旱篩選

裴玉賀++軒慧冬+宋希云

摘要：以12個常用玉米品種為試材，在萌芽期用20%PEG-6000（聚乙二醇-6000）進行室內模擬干旱脅迫，測定20%PEG-6000處理與對照的發芽勢、發芽率以及相關形態指標，通過發芽勢、發芽率、胚根長、胚根干物質重、貯藏物質運轉率的相對值及種子的萌發抗旱指數GRDI來計算各品種的隸屬函數平均值，綜合評價這12個品種的抗旱性。結果表明：玉米品種抗旱性大小排序為：LN1>現豐968>農華101>金海5號>鄭單958>東單80>青農8號>川單14號>農大108>青農105>中單808>蠡玉16；LN1和現豐968是典型抗旱類型品種，農華101、金海5號、鄭單958、東單80是較抗旱類型品種，其它品種為不抗旱品種。

關鍵詞：玉米品種；萌芽期；抗旱篩選；隸屬函數

中圖分類號：S513.034文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2017）02-0030-06

干旱是影響全世界作物生長發育和產量的主要環境因素[1]。玉米的需水量較多且對水分較敏感[2]，除苗期需適當控制水量以外，以后的生長都必須滿足需水要求才能獲得高產。我國東北與西北都是玉米主產區，為主要的干旱與半干旱地區，降水總量少，降水頻率較低而且分布不規律，連同華北地區都經常遭受干旱的威脅[3]。因此，干旱已成為影響我國玉米生產的重要因素。

種子萌芽期對水分十分敏感。如果萌芽期缺水，會嚴重影響出苗率，高者能達到40%～50%[4]。因此，在萌芽期對玉米進行抗旱篩選非常重要，而且還能省工省時。郝楠等[5]的研究表明，可以用-0.6 MPa的高滲溶液（20% PEG-6000）模擬玉米抗旱性篩選的干旱脅迫條件，用其得到的結果與種子在中等干旱程度環境中的相一致[6]。因此，本試驗擬在以往的玉米品種抗旱性鑒定研究[6-10]基礎上，以12個常用玉米品種為材料，用20%PEG-6000（聚乙二醇-6000）模擬干旱脅迫，進行玉米萌芽期抗旱性篩選，以期為抗旱玉米品種的早期鑒定、篩選和培育提供技術依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

農大108、鄭單958、中單808、川單14、青農8號、蠡玉16、金海5號、東單80、現豐968、農華101、青農105、LN1共12個玉米品種均由青島農業大學玉米分子育種室購買。于2015年在青島農業大學分子育種實驗室進行。

1.2試驗設計與方法

挑選飽滿一致、胚完好無損的玉米種子，用0.1% HgCl溶液消毒10 min，再用無菌水沖洗2～3遍，然后均勻排列在鋪有雙層濾紙的培養皿中，每皿30粒。用20% PEG-6000溶液 25 mL模擬干旱脅迫條件，對照用等量無菌水，置于人工智能氣候培養箱中，恒溫25℃進行3天暗處理，之后設定光照周期為12 h/12 h（光期/暗期），光強為2 500 lx培養，每處理重復3次。每天定時更換20% PEG-6000溶液和蒸餾水（保持恒定的脅迫濃度）。從第一粒種子萌發（以胚根長2 mm為發芽鑒定標準）開始，每天按時查數每個培養皿的發芽種子數。

1.3指標測定

在第8天，從每個培養皿中隨機選取10株長勢相當的幼苗進行形態指標測定[11]，記錄每株幼苗的根數，并用數顯卡尺測量胚根長度、幼苗長度。將選取的幼苗剪成幼芽、根與籽粒三部分，放到烘箱里105℃殺青5 min，再將溫度調至85℃烘至恒重，用千分之一的天平進行稱重。

1.4數據處理

計算公式：發芽勢GE=第4 d發芽種子數/供試種子數×100%；發芽率GR=第7 d發芽種子數/供試種子數×100%[12]；相對發芽率=干旱處理的發芽率/對照發芽率；相對發芽勢=干旱處理的發芽勢/對照發芽勢；貯藏物質運轉率=（芽+根）干物質重/（芽+根+種子）干物質重×100%；種子萌發抗旱指數（GDRI）=干旱脅迫下種子萌發指數（PIs）/對照種子萌發指數（PIc） ；種子萌發指數PI=1.00nd2+0.75nd4+0.50nd6+0.25nd8 （注：nd2、nd4、nd6、nd8分別指第2、4、6、8 d種子的萌發率）；傷害率=（對照值-處理值）/對照值；隸屬度（Uij）=（Xij-Ximin）/（Ximax-Ximin），式中Uij為某品種第i項指標的隸屬度，Xij為某品種第i項指標的測定值，Ximin為全部品種i項指標中的最小值，Ximax為全部品種第i項指標中的最大值，i為某項指標，j為某個品種，并求出各品種的各測定指標隸屬函數值的平均數。

采用Microsoft Excel 2010進行數據整理，采用 DPS v 7.05版軟件進行統計分析，5%顯著水平下用Duncans 方法進行多重比較，檢驗各處理平均值之間的差異顯著性。依據模糊隸屬函數法對玉米抗旱性進行綜合評價[13]。

2結果與分析

2.1干旱脅迫對不同玉米品種發芽勢的影響

由表1可以看出，干旱脅迫對種子的發芽勢有一定的抑制作用，不同品種的傷害率之間存在明顯的差異。品種LN1干旱脅迫下的發芽勢最大，達到76%，金海5號的次之，為60%，中單808的發芽勢最小，僅為13%。從相對發芽勢和傷害率上可以看出，LN1的相對發芽勢最高，達到0.99；LN1的傷害率最小，為0.04，其次是金海5號，最大的是蠡玉16。相對發芽勢的值越大，說明該品種在干旱脅迫下的發芽勢與對照相比差異越小，傷害率的值越小，受脅迫條件的影響就越小，相應的抗旱性水平就相對越高。

3討論與結論

不同玉米品種在干旱脅迫條件下的差異，與品種自身的遺傳基因有關。楊國虎[18]研究表明，玉米的抗旱性是由多基因共同表達控制，受基因加性效應影響。所以不能把品種間的這種差異完全歸因于環境條件。

本研究通過玉米種子萌發抗旱指數GDRI對12個玉米品種進行篩選，結果表明：LN1 抗旱性最強；鄭單958、金海5號、東單80、現豐968、農華101共5個玉米品種屬于抗旱或較抗旱品種。本研究的GDRI評價結果與模糊隸屬函數綜合分析的結果比較一致，與張倩等[17]的研究結果相符合。王策[19]研究認為鄭單958屬于耗水、高水分利用型玉米，與本研究的鄭單958為較抗旱品種的結論一致。江緒文等[20]也利用PEG模擬干旱對5個玉米品種進行了抗旱性鑒定，結果表明5 個玉米品種抗旱性強弱順序為鄭單958>魯單 818>金海5號>農華101>蠡玉 35。與我們的排序結果存在一定差異，可能是因為不同的評價指標和評價方法所致。劉承等[21]利用聚乙二醇模擬干旱和復水，對鄭單958和吉單522進行干旱生理特性研究，進一步證明鄭單958干旱后復水的恢復能力好于吉單522，這與本研究鄭單958屬于較抗旱品種的結論一致。孫軍偉等[22]研究認為鄭單958抗旱性大于中單808和農大108，與本試驗結論一致。

萌發抗旱指數GDRI是在種子萌芽期進行抗旱性鑒定與篩選的一個可靠的綜合性指標。很多研究者用它對玉米的抗旱性進行過鑒定[23，24]。作物抗旱性是多基因共同作用的結果，以單一指標不能準確評價玉米的抗旱性。李鳳海[25]采用模糊隸屬函數法對玉米品種的抗旱性進行了鑒定。由此認為，在玉米萌芽期抗旱性研究中使用種子萌發抗旱指數GRDI與模糊隸屬函數相結合的方法能夠得到更準確、更加可靠的研究結果。

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收稿日期：2016-08-30

基金項目：國家農業科技成果轉化資金項目；山東省農業科學院青年科研基金項目（2015YQN03）；山東省科技重大專項（2015ZDJS03001）；山東省現代農業產業技術體系玉米創新團隊項目（SDAIT-02-07）

作者簡介：劉春曉（1980-），女，山東新泰人，碩士，研究方向為玉米遺傳育種。E-mail：clickchx@163.com