青农8号等3个玉米品种苗期耐盐抗旱性鉴定

祭秀亭+++裴玉贺++赵美爱+++郭新梅+++宋希云

摘要：以玉米品种青农8号、郑单958、农大108为试材，在苗期采用盐浓度为250 mm/L的营养液进行盐胁迫处理，测定其MDA含量、总含水量、电导率、株高、茎粗、POD活性等耐盐性鉴定指标，采用综合隶属度评价法进行耐盐性评价，结果表明，青农8号具有较好的耐盐性，郑单958次之，农大108相对最差。采用反复干旱法处理，测定苗期3个玉米品种的MDA含量、相对含水量、含水量、电导率等抗旱性鉴定指标，采用综合隶属度评价法对其抗旱性进行评价，结果表明，郑单958具有较好的抗旱性，青农8号次之，农大108相对最差。因此，青农8号在我国盐碱、中等干旱地区有较高的推广应用价值。

关键词：玉米；苗期；耐盐性；抗旱性；评价

中图分类号： S513.01文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）02-0108-03

收稿日期：2015-02-10

基金项目：国家科技支撑计划（编号：2012AA101202、2011BAD35B01）；山东省良种工程和山东省现代农业产业技术体系玉米产业创新团队。

作者简介：祭秀亭（1985—），男，山东泰安人，硕士研究生，主要从事作物遗传育种研究。Tel：（0532）86080459；E-mail：jixting163@163.com。

通信作者：宋希云，博士，教授，主要从事玉米遗传育种研究。Tel：（0532）86080002；E-mail：songxy@qau.edu.cn。中国是世界盐碱地大国之一，据2010年不完全统计，中国拥有盐碱地9.913亿hm2 [1]。气候变化加剧导致全球干旱区出现粮食与能源资源危机，2014年入夏以来，中国西北、华北等多个粮食主产区持续高温干旱，作物受旱面积超过46.7万 hm2。玉米是世界上重要的粮食、饲料兼能源作物，培育耐盐、抗旱优良玉米品种是有效利用盐碱地、提高干旱地区粮食产量比较有效的途径。目前，由于我国耐盐、抗旱种质较少[2]，耐盐、抗旱玉米的育种研究进展较为缓慢。

国内外学者对玉米耐盐、抗旱性已进行大量研究，但目前还没有统一的鉴定标准能准确评价玉米种质的耐盐、抗旱性。刘芳等通过方差分析综合比较发现，250 mmol/L的NaCl溶液可作为玉米苗期耐盐性鉴定的理想浓度[3]；陈志辉等在自然生态条件下提出，综合隶属度值是评价玉米抗旱性的方法[4]，但该综合隶属度算法仅是各指标隶属度的算术平均值，没有考虑各指标对抗性鉴定的贡献率。本试验借鉴前人的研究结论，筛选与玉米耐盐、抗旱性相关的生理指标及农艺性状作为抗性鉴定指标[5-8]，引入区分权[9]，实现指标隶属度到玉米品种隶属度的转化，并在此基础上，评价青农8号、郑单958、农大108这3个玉米品种的相对耐盐、抗旱性。

1材料与方法

1.1试验材料

玉米品种青农8号、郑单958、农大108，均由青岛农业大学分子育种实验室提供。

1.2胁迫处理

1.2.1盐胁迫选用饱满度一致的玉米种子，0.1% HgCl2消毒10 min；灭菌自来水漂洗3遍，28 ℃进行发芽；挑选长势较为一致的发芽种子，播种于装有200 mL 1/2 Hoagland营养液的玻璃瓶中，每瓶10株；光照培养箱培养，昼夜温度分别为（25±2）、（20±2） ℃，每天光照12 h，光照度为 600 μmol/（m2·s），相对湿度为60%～80%；2叶期时，每瓶选留生长一致的健壮幼苗5株[10]；3叶1心期，加入含终浓度为 250 mmol/L NaCl的营养液，以不添加NaCl的营养液为对照，每天更换培养液，处理7 d。每一品种每处理6瓶，重复3次。

1.2.2干旱处理试验在青岛农业大学温室进行，采用反复干旱法[11]。试验材料种植于盛有300 mL营养土的100 mm×260 mm 塑料盒中，每塑料盒15株；每天17：00，每塑料盒浇灌200 mL自来水；2叶期间苗，每塑料盒留10 株；3叶1心期，取样测定各项指标。除水分胁迫外，管理措施均一致。每品种每一处理3塑料盒，重复3次。1.3指标测定

1.3.1生理指标叶绿素含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化物酶（POD）活性分别采用80%丙酮提取法、氮蓝四唑（NBT）法、愈创木酚法测定[12]；细胞质膜透性采用电导率法测定[13]；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）显色法测定[14]。每个品种每处理重复3次。

1.3.2农艺性状去离子水洗去砂土培养的幼苗表面土壤，吸干多余水分；测量株高（苗地上部分最高点的拉直高度）、茎粗、根长、根鲜质量、茎叶鲜质量；烘箱中105 ℃杀青 40 min，80 ℃烘干至恒质量；称量根干质量和茎叶干质量，计算茎叶和根的含水量及根冠比[15]，含水量计算公式为：含水量=[（样品鲜质量-样品干质量）/样品鲜质量]×100%。同时，取相同质量的叶片浸入蒸馏水中5～8 h，使叶片吸水成饱和状态；取出，用吸水纸吸干表面的水分；称质量，计算玉米叶片的相对含水量：相对含水量=（mf-md）/（mt-md）×100%，其中，mf为叶片鲜质量，md为叶片干质量，mt为叶片饱水时质量，单位均为g。各指标测定均重复3次。

1.4指标变化率与等级划分

1.4.1指标变化率计算SOD、POD、株高等指标测量值越大，品种抗性表现越有利，其变化率计算公式为：变化率（X）=[（Xick-Xicl）/Xick]×100%；MDA、电导率等指标测量值越大，品种抗性表现越不利，其变化率计算公式为：变化率（X）=[（Xicl-Xick）/Xick]×100%。式中，Xick为对照第i项指标的测定值，Xicl为处理第i项指标的测定值。

1.4.2指标等级划分试验将用于抗性鉴定的各指标划分为2个等级：Ⅰ级为抗，Ⅱ级为不抗，Ⅰ级的值为所有品种指标变化率的最小值，Ⅱ级的值为所有品种指标变化率的最大值。

1.5隶属度抗性评价

1.5.1隶属度确定指标隶属度计算参照王黄英等的方法[16]，略有修改，计算公式为：uij=（Ximax-Xij）/（Ximax-Ximin）。式中，uij为j品种第i项指标的隶属度，Xij为j品种第i项指标变化率的平均值，Ximin为全部品种第i项指标变化率的最小值，Ximax为全部品种第i项指标变化率的最大值。

1.5.2区分权重确立通常情况下，不同的各级指标隶属度之间不具有可比性、可加性，区分权重参照刘开第等方法[9]进行计算。由于隶属度uij对不同指标各等级取值的集中与分散程度决定Wij值，因此，Wij可表示为熵Hij的函数为：Hij=-∑nk=1 [uijk×ln（uijk）]、Vij=1-Hij/ln（n）、Wij=Vij/∑mt=1（Vijt）。式中，uijk为j品种i项指标第k等级隶属度，n为各项指标的等级个数，Wij为j品种i项指标的区分权重，m为用于抗性鉴定的指标个数。

1.5.3综合隶属度抗性评价由于不同品种耐盐、抗旱机理的复杂性和多层次性，各性状对抗性鉴定的贡献大小不一，很难用一个指标评判品种的抗性。因此，试验采用综合隶属度评价3种玉米的耐盐、抗旱性，利用指标区分权，将样本的指标隶属度转化为可进行大小比较的样本隶属度[17]。各品种综合隶属度计算公式为：Uj=∑mt=1（uijt×Wijt）、Dj=∑mt=1[（1-uijt） ×Wijt]。式中，Uj为j品种Ⅰ级综合隶属度，Dj为j品种Ⅱ级综合隶属度，uijt为j品种第t个指标i的隶属度，Wijt为j品种第t个指标i的区分权，m为用于抗性鉴定的指标个数。

1.6数据分析与处理

试验数据采用Excel 2007及SPSS 20.0软件进行分析，采用Duncans 极差法进行多重比较以检验胁迫处理后各品种之间变化率的差异显著性。

2结果与分析

2.1耐盐性鉴定

2.1.1指标变化率由表1可见，青农8号MDA、株高的变化率显著低于郑单958及农大108，其总含水量的变化率显著低于郑单958，电导率、POD的变化率显著低于农大108；郑单958茎粗的变化率显著低于农大108；3个玉米品种叶绿素含量、SOD、干质量的变化率相互间差异不显著。因此，指标MDA、总含水量、电导率、株高、POD、茎粗可作为3种玉米耐盐性的鉴定指标，而叶绿素含量、SOD、干质量不可以作为鉴定指标。

2.1.2综合隶属度由表2可见，农大108耐盐性相对青农8号和郑单958为不抗，Ⅱ级综合隶属度大于0.80；青农8号耐盐性相对其他2个玉米品种为抗，Ⅰ级综合隶属度大于 0.89；郑单958耐盐性虽然表现为不抗，但其Ⅱ级综合隶属度不大于0.60，其耐盐性处于3个品种之间；3个玉米品种的耐盐性顺序为青农8号>郑单958>农大108。

2.2抗旱性鉴定

2.2.1指标变化率由表3可见，指标MDA含量、相对含水量、电导率、含水量在3个玉米品种间存在差异显著性，可作为3个玉米品种抗旱性的鉴定指标，而株高、成活率、茎粗、根冠比、根长在3个玉米品种间没有差异显著性，不能作为3个

2.2.2综合隶属度由表4可见，农大108抗旱性相对青农8号和郑单958为不抗，Ⅱ级综合隶属度大于0.90；郑单958抗旱性相对其他2个品种为抗，Ⅰ级综合隶属度大于0.87；青农8号虽然表现为抗，但其Ⅰ级综合隶属度相对较小，不大表3青农8号等3个玉米品种的干旱胁迫指标变化率方差分析

3结论与讨论

本试验以玉米品种青农8号、郑单958、农大108为材料，测得的各项生理及农艺性状数值转化为指标变化率[18]，通过方差分析筛选出差异显著的指标用于隶属度计算，可减少无用指标对综合隶属度评价造成的误差。同时，引入区分权，对各指标隶属度进行单独评价，配以各自的区分权重，经归一化运算得出依据各指标的综合评价结果[19]，对玉米耐盐、抗旱性鉴定具有一定的指导作用。

本研究表明，苗期盐处理的3种玉米，其MDA含量、总含水量、电导率、株高、茎粗、POD活性的变化率等存在显著差异，与胡宝忱等研究结果[5，15，20]类似，这6个指标可用于玉米苗期耐盐性鉴定。苗期干旱胁迫处理的3种玉米，其MDA含量、相对含水量、含水量、电导率的变化率等也存在显著差异，与任小燕等研究结果[1，4，18]类似，这4个指标可用于玉米苗期耐旱性鉴定。有文献报道，株高能较好地代表作物的抗旱性，株高变化越小，抗旱性越强，本试验也符合此规律，但由于差异未达到显著水平而未被采用。

综合隶属度评价方法结果准确客观、可靠性好[21]，在许多领域应用广泛。综合隶属度评价方法结果的准确性依赖于隶属度函数的正确建立，而目前大多数系统还停留在经验和试验的基础上[22]。本试验为避免建立各指标隶属度函数可能带来的误差，将用于抗性鉴定的各指标划分为2个等级，没有对各级分类限度值规定具体数值，抗性鉴定结果只是3个品种之间互相比较所得的相对抗性值，不能代表实际生产中的抗性等级。本试验中，农大108的抗旱性相对青农8号和郑单958表现为不抗，而生产上农大108是抗旱性较强的品种。

对粮食作物生产而言，产量是作物抗旱性最直接、最切合生产实际的鉴定指标，其抗旱能力的大小主要体现在产量方面[23-24]。因此，有必要进一步以产量为鉴定指标，对3个玉米品种进行全生育期的耐盐、抗旱性鉴定。

参考文献：

[1]任小燕，杜建中，孙毅. 转AhCMO基因玉米后代的获得及耐盐性鉴定[J]. 分子植物育种，2013，11（3）：332-338.

[2]谷思玉，周连仁，王佳佳. 不同品种玉米萌发期耐盐性的比较[J]. 中国农学通报，2011，27（33）：34-39.

[3]刘芳，付艳，高树仁，等. 玉米幼苗的盐胁迫反应及玉米耐盐性的鉴定[J]. 黑龙江八一农垦大学学报，2007，19（6）：22-26.

[4]陈志辉，李立，黄虎兰. 玉米品种抗旱性鉴定方法与指标研究[J]. 农业现代化研究，2011，32（1）：120-124.

[5]胡宝忱，艾军，郭守东，等. 盐胁迫对玉米幼苗生长的影响[J]. 杂粮作物，2008，28（3）：166-168.

[6]白向历，齐华，刘明，等. 玉米抗旱性与生理生化指标关系的研究[J]. 玉米科学，2007，15（5）：79-83.

[7]孙彩霞，武志杰，张振平，等. 玉米抗旱性评价指标的系统分析[J]. 农业系统科学与综合研究，2004，20（1）：43-47.

[8]宋凤斌，徐世昌. 玉米抗旱性鉴定指标的研究[J]. 中国生态农业学报，2004，12（1）：128-129.

[9]刘开第，庞彦军，栗文国. 多指标决策中隶属度转换算法及其应用[J]. 自动化学报，2009，35（3）：315-319.

[10]付艳，高树仁，杨克军，等. 盐胁迫对玉米耐盐系与盐敏感系苗期几个生理生化指标的影响[J]. 植物生理学报，2011，47（5）：459-462.

[11]张志方，刘亚，任雯，等. 转TsVP基因玉米抗旱性鉴定研究[J]. 生物技术进展，2013（3）：206-210.

[12]李合生. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京：高等教育出版社，2000：134-169.

[13]张蜀秋. 植物生理学实验技术教程[M]. 北京：科学出版社，2011：203-204.

[14]史树德，孙亚卿，魏磊. 植物生理学实验指导[M]. 北京：中国林业出版社，2011：126-127.

[15]严杰，陶琴君，陈静，等. 新选玉米自交系耐盐性鉴定及耐盐机理浅析[J]. 广东农业科学，2013（8）：8-10，21.

[16]王黄英，郭还威，罗坤，等. 几个玉米品种抗旱性的直接鉴定[J]. 玉米科学，2000，8（1）：40-41.

[17]刘昕，刘开第，李春杰，等. 水质评价中的指标权重与隶属度转换算法[J]. 兰州理工大学学报，2009，35（1）：63-66.

[18]李凤海，朱敏，吕香玲. 常用玉米自交系抗旱性及抗旱性鉴定指标研究[J]. 种子，2011，30（1）：31-34.

[19]李无为. 模糊数学综合评判隶属度的假设检验方法初探[J]. 中国卫生统计，1991，8（4）：38-39.

[20]郑飞，陈艳萍，孟庆长，等. 7份玉米自交系耐盐性鉴定[J]. 江苏农业科学，2012，40（12）：112-115.

[21]潘理黎，黄小华，严国奇，等. 地表水模糊综合评价中隶属度的图算方法[J]. 安全与环境学报，2004，4（6）：11-13.

[22]王季方，卢正鼎. 模糊控制中隶属度函数的确定方法[J]. 河南科学，2000，18（4）：348-351.

[23]Crosbie J M，Mock J J. Changes in physiological traits associated with grain yield improvement in three maize breeding programs[J]. Crop Science，1981，21：255-258.

[24]David C，Nielsen，Onathan，et al. Black bean sensitivity to water stress at various growth stages[J]. Crop Science，1998，38：422-427.