不同玉米品种萌芽期抗旱筛选

裴玉贺++轩慧冬+宋希云

摘要：以12个常用玉米品种为试材，在萌芽期用20%PEG-6000（聚乙二醇-6000）进行室内模拟干旱胁迫，测定20%PEG-6000处理与对照的发芽势、发芽率以及相关形态指标，通过发芽势、发芽率、胚根长、胚根干物质重、贮藏物质运转率的相对值及种子的萌发抗旱指数GRDI来计算各品种的隶属函数平均值，综合评价这12个品种的抗旱性。结果表明：玉米品种抗旱性大小排序为：LN1>现丰968>农华101>金海5号>郑单958>东单80>青农8号>川单14号>农大108>青农105>中单808>蠡玉16；LN1和现丰968是典型抗旱类型品种，农华101、金海5号、郑单958、东单80是较抗旱类型品种，其它品种为不抗旱品种。

关键词：玉米品种；萌芽期；抗旱筛选；隶属函数

中图分类号：S513.034文献标识号：A文章编号：1001-4942（2017）02-0030-06

干旱是影响全世界作物生长发育和产量的主要环境因素[1]。玉米的需水量较多且对水分较敏感[2]，除苗期需适当控制水量以外，以后的生长都必须满足需水要求才能获得高产。我国东北与西北都是玉米主产区，为主要的干旱与半干旱地区，降水总量少，降水频率较低而且分布不规律，连同华北地区都经常遭受干旱的威胁[3]。因此，干旱已成为影响我国玉米生产的重要因素。

种子萌芽期对水分十分敏感。如果萌芽期缺水，会严重影响出苗率，高者能达到40%～50%[4]。因此，在萌芽期对玉米进行抗旱筛选非常重要，而且还能省工省时。郝楠等[5]的研究表明，可以用-0.6 MPa的高渗溶液（20% PEG-6000）模拟玉米抗旱性筛选的干旱胁迫条件，用其得到的结果与种子在中等干旱程度环境中的相一致[6]。因此，本试验拟在以往的玉米品种抗旱性鉴定研究[6-10]基础上，以12个常用玉米品种为材料，用20%PEG-6000（聚乙二醇-6000）模拟干旱胁迫，进行玉米萌芽期抗旱性筛选，以期为抗旱玉米品种的早期鉴定、筛选和培育提供技术依据。

1材料与方法

1.1试验材料

农大108、郑单958、中单808、川单14、青农8号、蠡玉16、金海5号、东单80、现丰968、农华101、青农105、LN1共12个玉米品种均由青岛农业大学玉米分子育种室购买。于2015年在青岛农业大学分子育种实验室进行。

1.2试验设计与方法

挑选饱满一致、胚完好无损的玉米种子，用0.1% HgCl溶液消毒10 min，再用无菌水冲洗2～3遍，然后均匀排列在铺有双层滤纸的培养皿中，每皿30粒。用20% PEG-6000溶液 25 mL模拟干旱胁迫条件，对照用等量无菌水，置于人工智能气候培养箱中，恒温25℃进行3天暗处理，之后设定光照周期为12 h/12 h（光期/暗期），光强为2 500 lx培养，每处理重复3次。每天定时更换20% PEG-6000溶液和蒸馏水（保持恒定的胁迫浓度）。从第一粒种子萌发（以胚根长2 mm为发芽鉴定标准）开始，每天按时查数每个培养皿的发芽种子数。

1.3指标测定

在第8天，从每个培养皿中随机选取10株长势相当的幼苗进行形态指标测定[11]，记录每株幼苗的根数，并用数显卡尺测量胚根长度、幼苗长度。将选取的幼苗剪成幼芽、根与籽粒三部分，放到烘箱里105℃杀青5 min，再将温度调至85℃烘至恒重，用千分之一的天平进行称重。

1.4数据处理

计算公式：发芽势GE=第4 d发芽种子数/供试种子数×100%；发芽率GR=第7 d发芽种子数/供试种子数×100%[12]；相对发芽率=干旱处理的发芽率/对照发芽率；相对发芽势=干旱处理的发芽势/对照发芽势；贮藏物质运转率=（芽+根）干物质重/（芽+根+种子）干物质重×100%；种子萌发抗旱指数（GDRI）=干旱胁迫下种子萌发指数（PIs）/对照种子萌发指数（PIc） ；种子萌发指数PI=1.00nd2+0.75nd4+0.50nd6+0.25nd8 （注：nd2、nd4、nd6、nd8分别指第2、4、6、8 d种子的萌发率）；伤害率=（对照值-处理值）/对照值；隶属度（Uij）=（Xij-Ximin）/（Ximax-Ximin），式中Uij為某品种第i项指标的隶属度，Xij为某品种第i项指标的测定值，Ximin为全部品种i项指标中的最小值，Ximax为全部品种第i项指标中的最大值，i为某项指标，j为某个品种，并求出各品种的各测定指标隶属函数值的平均数。

采用Microsoft Excel 2010进行数据整理，采用 DPS v 7.05版软件进行统计分析，5%显著水平下用Duncans 方法进行多重比较，检验各处理平均值之间的差异显著性。依据模糊隶属函数法对玉米抗旱性进行综合评价[13]。

2结果与分析

2.1干旱胁迫对不同玉米品种发芽势的影响

由表1可以看出，干旱胁迫对种子的发芽势有一定的抑制作用，不同品种的伤害率之间存在明显的差异。品种LN1干旱胁迫下的发芽势最大，达到76%，金海5号的次之，为60%，中单808的发芽势最小，仅为13%。从相对发芽势和伤害率上可以看出，LN1的相对发芽势最高，达到0.99；LN1的伤害率最小，为0.04，其次是金海5号，最大的是蠡玉16。相对发芽势的值越大，说明该品种在干旱胁迫下的发芽势与对照相比差异越小，伤害率的值越小，受胁迫条件的影响就越小，相应的抗旱性水平就相对越高。

3讨论与结论

不同玉米品种在干旱胁迫条件下的差异，与品种自身的遗传基因有关。杨国虎[18]研究表明，玉米的抗旱性是由多基因共同表达控制，受基因加性效应影响。所以不能把品种间的这种差异完全归因于环境条件。

本研究通过玉米种子萌发抗旱指数GDRI对12个玉米品种进行筛选，结果表明：LN1 抗旱性最强；郑单958、金海5号、东单80、现丰968、农华101共5个玉米品种属于抗旱或较抗旱品种。本研究的GDRI评价结果与模糊隶属函数综合分析的结果比较一致，与张倩等[17]的研究结果相符合。王策[19]研究认为郑单958属于耗水、高水分利用型玉米，与本研究的郑单958为较抗旱品种的结论一致。江绪文等[20]也利用PEG模拟干旱对5个玉米品种进行了抗旱性鉴定，结果表明5 个玉米品种抗旱性强弱顺序为郑单958>鲁单 818>金海5号>农华101>蠡玉 35。与我们的排序结果存在一定差异，可能是因为不同的评价指标和评价方法所致。刘承等[21]利用聚乙二醇模拟干旱和复水，对郑单958和吉单522进行干旱生理特性研究，进一步证明郑单958干旱后复水的恢复能力好于吉单522，这与本研究郑单958属于较抗旱品种的结论一致。孙军伟等[22]研究认为郑单958抗旱性大于中单808和农大108，与本试验结论一致。

萌发抗旱指数GDRI是在种子萌芽期进行抗旱性鉴定与筛选的一个可靠的综合性指标。很多研究者用它对玉米的抗旱性进行过鉴定[23，24]。作物抗旱性是多基因共同作用的结果，以单一指标不能准确评价玉米的抗旱性。李凤海[25]采用模糊隶属函数法对玉米品种的抗旱性进行了鉴定。由此认为，在玉米萌芽期抗旱性研究中使用种子萌发抗旱指数GRDI与模糊隶属函数相结合的方法能够得到更准确、更加可靠的研究结果。

参考文献：

[1]Waraich E A，Ahmad R，Saifullah，et al. Role of mineral nutrition in alleviation of drought stress in plants[J]. Aust. J. Crop Sci.，2011，5（6）：764-777.

[2]施关正，赵致，袁玉清. 干旱胁迫下玉米杂交组合抗旱性及水分利用的研究[J]. 玉米科学，2008，16（5）：103-107.

[3]徐金芳，邓振镛. 我国北方半干旱半湿润气候区防旱减灾技术述评[J]. 安徽农业科学，2009，37（29）：14229-14231，14359.

[4]山仑. 我国西北地区植物水分研究与旱地农业增产[J]. 植物生理学通讯，1983（5）：7-10.

[5]郝楠，李月明，吴玉群，等. 玉米种子萌芽期抗旱性的初步筛选[J]. 辽宁农业科学， 2010（5）：40-43.

[6]张建华. 云南玉米资源萌芽期的抗旱性评价[J]. 作物品种资源，1999（2）：32-33.

[7]孙彩霞. 玉米抗旱性鉴定指标体系及抗旱鉴定指标遗传特性的研究[D]. 沈阳：沈阳农业大学，2001.

[8]孙军伟，冀天会，杨子光，等. 玉米萌芽期抗旱性指标[J]. 中国农学通报，2009， 25（3）：104-107.

[9]张健，池宝亮，黄学芳，等. 玉米萌芽期水分胁迫的抗旱性分析[J]. 山西农业科学， 2007，35（2）：34-38.

[10]赵玉坤，高根来，王向东，等. PEG模拟干旱胁迫条件下玉米种子的萌发特性研究[J]. 农学学报，2014，4（7）：1-4，12.

[11]降云峰，马宏斌，刘永忠，等. 玉米抗旱性鉴定指标研究现状与进展[J]. 山西农业科学，2014，40（2）：800-803.

[12]张春庆，王建华. 种子检验学[M]. 北京：高等教育出版社，2006.

[13]何雪银，文仁来，吴翠荣，等. 模糊隶属函数法对玉米苗期抗旱性的分析[J]. 西南农业学报，2008，21（1）：52-56.

[14]张振文，陈丽珍，郑永清，等. 玉米芽期抗旱性研究初报[J]. 安徽农业科学，2008，36（27）：11642-11644.

[15]吴文荣. 玉米不同品种芽苗期抗旱性及指标的研究[D]. 北京：中国农业科学院研究生院，2008.

[16]Fischer K S. Recurrent selection for reduced tassel branch and reduced leaf area density adove the ear in tropical maize populations[J]. Crop Sci.，1987， 27（5）：1150-1156.

[17]张倩，张洪生，盖伟玲，等. 玉米品种早期抗旱性分析[J]. 山东农业科学，2011（2）：21-23.

[18]杨国虎. 玉米抗旱性的鉴定指标及遗传育种研究进展[J]. 甘肃农业科技，2002（10）：19-21.

[19]王策. 黄淮海主栽玉米品种抗旱节水性研究与评价[D]. 郑州：河南农业大学，2012.

[20]江绪文，李贺勤，王晓琨，等. PEG-6000 模拟干旱胁迫对 5 个玉米品种种子萌发及活力的影响[J]. 种子，2015，34（5）：5-8.

[21]刘承，李佐同，杨克军，等. 水分胁迫及复水对不同耐旱性玉米生理特性的影响[J]. 植物生理学报，2015，51（5）：702-708.

[22]孙军伟，孙世贤，杨国航，等. 玉米苗期抗旱性鉴定指标的研究[J]. 华北农学报，2008，23（增刊）：114-117.

[23]刘承. 耐旱型玉米品种筛选及其幼苗对水分胁迫及复水的响应[D]. 大庆：黑龙江八一 农垦大学，2015.

[24]宋碧，曾永德，左乾勇，等. 不同玉米品种萌芽期抗旱性研究[J]. 贵州农业科学， 2005，33（1）：17-19.

[25]李鳳海. 玉米抗旱性指标的筛选及其遗传特性研究[D]. 沈阳：沈阳农业大学，2001.（上接第29页）

参考文献：

[1]单承莺，马世宏，张卫明. 保健蔬菜黄秋葵的应用价值与前景[J]. 中国野生植物资源， 2012，31（2）： 68-71.

[2]薛志忠， 刘思雨， 杨雅华. 黄秋葵的应用价值与开发利用研究进展[J].保鲜与加工， 2013，13（2）：58-60.

[3]刘娜. 黄秋葵的综合利用及前景[J].中国食物与营养，2007（6）：27-30.

[4]宫慧慧， 于倩， 王恩军， 等.黄秋葵的应用价值和产业化开发前景[J].山东农业科学，2013，45（10）：131-134.

[5]李加兴， 陈选， 邓佳琴， 等. 黄秋葵黄酮的提取工艺和体外抗氧化活性研究[J].食品科学， 2014， 35（10）：121-125.

[6]田洋.黄秋葵的研究进展[J].农业科技与装备， 2015（9）：48-50.

[7]赵文若，程哲，王志丽，等.黄秋葵品种比较试验[J].吉林蔬菜，2005（1）：40-41.

[8]张向前， 刘景辉， 齐冰洁， 等.燕麦种质资源主要农艺性状的遗传多样性分析[J].植物遗传资源学报，2010，11（2）：168-174.

[9]韩秉进， 潘相文， 金剑，等.大豆农艺及产量性状的主成分分析[J].大豆科学，2008，27（1）：67-73.

[10]庄萍萍， 李伟， 魏育明，等.波斯小麦农艺性状相关性及主成分分析[J].麦类作物学报，2006，26（4）：11-14.

[11]陈连珠，肖日升，林道元，等.基于灰色关联分析的黄秋葵品种综合评估[J].南方农业学报，2016，47（3）：419-423.

[12]邵贵荣， 方淑桂， 林峰， 等.黄秋葵品种比较试验[J].福建农业科技，2013（7）：23-24.山 东 农 业 科 学2017，49（2）：36～39Shandong Agricultural Sciences山 东 农 业 科 学第49卷第2期刘春晓，等：不同种植密度对玉米叶面积指数、干物质积累及产量的影响DOI：10.14083/j.issn.1001-4942.2017.02.007

收稿日期：2016-08-30

基金项目：国家农业科技成果转化资金项目；山东省农业科学院青年科研基金项目（2015YQN03）；山东省科技重大专项（2015ZDJS03001）；山东省现代农业产业技术体系玉米创新团队项目（SDAIT-02-07）

作者简介：刘春晓（1980-），女，山东新泰人，硕士，研究方向为玉米遗传育种。E-mail：clickchx@163.com