玉米種子萌發對干旱脅迫的響應分析

高瓊 鄒原東

摘要 [目的]通過觀察玉米雜交種在干旱環境下的生長性狀表現，用玉米幼苗期的萌發抗旱指數來評價玉米的抗旱性，為抗旱品種選育提供借鑒。[方法]采用PEG-6000水溶液模擬干旱環境，比較4個玉米品種在幼苗期的發芽率、萌發性狀的變化。[結果]隨著天數的增加，4個品種的發芽率都表現為先增加后降低，在10%～15%的PEG-6000水溶液濃度下玉米品種的發芽率高于其他濃度處理;N7、NT3在干旱脅迫下種子萌發指數相對較高。從萌發抗旱指數的差異分析來看，N7、NT3與N3、T3有極顯著差異。[結論]N7、NT3的萌發性狀表現同抗旱指數差異性一致，可以用來鑒定玉米萌發期的抗旱性強弱。

關鍵詞 PEG-6000水溶液;抗旱;萌發;差異性

中圖分類號 S 513 ?文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）12-0032-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.12.009

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract [Objective] The drought resistance of maize was evaluated by germination drought resistance index at seedling stage， which could be used for reference in breeding drought resistant varieties. [Method] PEG6000 aqueous solution was used to simulate the drought environment to compare the germination rate and germination characteristics of four maize varieties in the seedling stage. [Result] The germination rate of the four varieties increased first and then decreased with the increase of days. The germination rate of 10%-15% PEG6000 aqueous solution was higher than other concentrations. N7 and NT3 had higher germination droughtresistant index. According to the difference analysis of sprout index of drought resisting， N7 and NT3 showed extremely significant differences with N3 and T3. [Conclusion] The germination characters of N7 and NT3 were consistent with the difference of drought resistance index， which could be used to identify the drought resistance of maize during germination.

Key words PEG6000 solution;Drought resistance;Germination;Difference

玉米是我國種植面積較大的糧食作物，產量占據糧食總產量的1/3以上[1]。近年來，隨著國家關于種子管理相關法律的落地與實施，及科技投入的加大，玉米的生產呈現出新態勢[2-3]。育種工作在提高玉米產量和質量中占據著不可估量的地位，但近些年干旱氣象災害頻發，這對玉米育種工作提出了嚴峻的挑戰。干旱不僅影響玉米的生長發育，也會直接影響到玉米的產量和收獲質量[4]。研究表明，玉米因為干旱致中度減產可達10%～25%，最直接的表現是植株的外部形態的變化，而內在生理的反映更多體現在根系吸水能力的減弱。因此，選育抗旱性強的玉米品種不僅是玉米育種中的重要任務，更關系到干旱地區玉米產量的提高和抵御旱災風險能力的提升[5-6]。對玉米選擇適宜的干旱鑒定指標進行抗旱研究，可以鑒別不同品種的抗旱適應性，從而進行不同級別的抗旱性評價，這對玉米產區特別是干旱地區玉米的生產具有現實指導意義[7-8]。鑒于此，筆者以4個雜交種為測試對象，研究不同PEG-6000水溶液濃度（10%、15%、20%、25%）脅迫下玉米幼苗期的發芽率和萌發性狀的變化，采用萌發抗旱指數來評價玉米品種的抗旱性，比較出抗旱性較強的玉米品種，為當地選育抗旱品種提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以4個玉米雜交種為試驗材料，各品種名稱及該試驗代碼見表1。

1.2 試驗方法

每個品種選取大小均勻、籽粒飽滿的種子各500粒，用75%的酒精消毒10 min，再用蒸餾水沖洗3次。在準備好的長20 cm、寬 10 cm發芽盒中鋪上一定質量的細沙，按照處理分別倒入配置好的濃度分別為10%、15%、20%和25%的PEG-6000水溶液，之后按照一定間距均勻將玉米種子擺放在發芽盒中，每個處理 50 粒，3 次重復，以蒸餾水作為對照，共計200粒種子。并將發芽盒置于SPX-250B-G型光照培養箱中，晝/夜溫度為26 ℃/25 ℃。采用早晚噴水的方法控制濕度在60%～70%，設定好數值，將光照時間調至白天/夜晚為12 h/12 h，光照強度為2 500 lx，連續培養10 d。在第 2、4、6、8天調查發芽數，計算發芽率。待生長到3葉1心時開始測定各項生長指標，包括根系長度、根系條數、幼苗高度、幼苗鮮重和根鮮重，測定方法為用吸水紙吸取植株表面水分，用電子天平分別測定;幼苗干重和根干重的測定方法為在105 ℃下殺青5 h，并在100 ℃下烘干24 h，取出冷卻后用電子天平分別測定[9]。

2 結果與分析

2.1 不同濃度PEG-6000水溶液處理對玉米種子發芽率的影響

由表2可知，每個試驗品種的發芽率在干旱脅迫下的表現一致，隨著PEG-6000水溶液濃度的增加，發芽率降低，下降的趨勢在不同品種之間的差異較大，從第8天的表現來看，高低濃度之間發芽率差異最大的是N3，為0.90～0.28，其他的品種發芽率的差異由大到小依次為T3、NT3和N7。從天數來看，隨著天數的延長，4個品種的發芽率都呈先增加后降低的趨勢，降低的幅度由大到小依次為N7、NT3、T3、N3。綜合天數和濃度分析可知，N7在第6天、10%和15%濃度下的發芽率最高，NT3、N3、T3在第6天、10%濃度下的發芽率最高。

2.2 不同濃度PEG-6000水溶液處理對玉米種子萌發性狀的影響

由表3可知，隨著PEG-6000水溶液濃度的升高，4個品種的抗旱指數均下降，并且在10%濃度下的抗旱指數最大，25%濃度下最小。從品種來看，T3在10%濃度下的抗旱指數為0.84，而在25%的時候則達到0.40，在所有品種中下降的幅度最大，達到52.38%;下降最小的為N7，僅為41.11%。從15%以及20%濃度下的抗旱指數來看，不同玉米品種由大到小順序依次為NT3>N7>T3>N3。可見與T3、N3相比，N7、NT3在干旱脅迫下種子萌發指數相對較高。

隨著PEG-6000水溶液濃度的升高，4個品種的根系長度、根系條數、幼苗高度、根系鮮重、幼苗鮮重、根干重、幼苗干重7個待測指標都呈現出不同程度的下降。具體來看，N3、T3的根系長度隨著滲透液的濃度升高，下降的幅度要大于N7和NT3;NT3和T3玉米品種的根系條數都在10%濃度達到最大，而另外2個品種則在10%和15%的濃度下達到最大;在不同水溶液濃度下，N7、T3的幼苗高于另外2個品種，N7的幼苗高度下降幅度最小;不同濃度下，同一個品種的根系鮮重、根系干重的變化相同，從不同品種來看，NT3和N3在不同濃度下的數值也高于其他品種;N7的幼苗鮮重、干重在不同濃度下的下降幅度要小于其他品種。

2.3 相同濃度PEG-6000水溶液處理下不同玉米品種對萌發性狀的影響

由表4可知，在25%PEG-6000水溶液處理下4個品種間的萌發性狀有差異。其中N7的根系長度與其他品種有極顯著差異（P<0.01）N7、N3、T3的根系條數和NT3有極顯著差異（P<0.01）;N7、NT3、T3的幼苗高度和N3有極顯著差異（P<0.01）;4個品種之間在根系鮮重上表現出差異極顯著（P<0.01）;N3在幼苗鮮重上與其他品種有極顯著差異（P<0.01）;N7和NT3的根系干重、幼苗干重2個性狀與N7、N3有極顯著差異（P<0.01）。從萌發抗旱指數的差異分析來看，N7、NT3與N3、T3有極顯著差異（P<0.01）。

3 結論與討論

研究發現，在玉米遭受干旱脅迫條件下，科學地對其抗旱性指標進行鑒定并采取相應的方法評價，對篩選玉米新品種，特別是抗旱性品種的育種具有重要的意義。袁志偉等[10]研究發現，采用形態和萌發指標來鑒定作物的抗旱性是較為有效的，在作物種子萌發時可以采用抗旱指數來進行評價。

該研究表明，隨著PEG-6000水溶液濃度的升高，4個品種根系長度、根系條數、幼苗高度、根系鮮重、幼苗鮮重、根干重、幼苗干重呈現出不同程度的下降，使用此濃度梯度來檢驗玉米種子在干旱條件下的萌發是可行的。從上述性狀指標的表現來看，干旱抑制了玉米的萌發，從不同品種來看，N7和NT3的定根系長度、根系條數、幼苗高度、根系鮮重的數值高于其他2個品種，并且在干旱脅迫下數值下降較小。NT3和N3的根系鮮重、根系干重隨著干旱脅迫的加強，其數值較大，且下降幅度緩慢。4個品種的幼苗鮮重和幼苗干重隨著干旱程度的加劇，數值相差較小，在不同濃度梯度下的數值差別較小。綜合分析抗旱性狀來看，N7和NT3幼苗期間的抗旱性要優于N3和T3，2個品種的萌發性狀表現同抗旱指數差異性表現一致，在試驗范圍內可以作為評價鑒定玉米萌發期的抗旱性，由此可以為選出抗旱性強的品種提供依據。

該試驗僅從玉米苗期宏觀生長狀態下進行調查研究，為了更深入的探究待測品種的抗旱機理，今后可結合玉米體內滲透調節物質的變化及蛋白質編碼基因的誘導，不斷地改進玉米抗旱性鑒定指標及評價方法，從而更準確、高效地反映玉米在干旱條件下的生長狀態及內部生理變化，為玉米抗旱育種的研究提供支持。

參考文獻

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[10] 袁志偉，孫小妹.作物抗旱性鑒定指標及評價方法研究進展[J].甘肅農業科技，2012（11）：36-39.