44份玉米杂交种的耐老化筛选

李 穆， 臧宏图， 高婷婷， 王 敏， 汪孟丽， 孟令聪，郑淑波， 周德龙， 何 欢， 路 明

(1.吉林省农业科学院玉米研究所/主要粮食作物国家工程研究中心/国家玉米工程技术研究中心(吉林)/农业农村部东北中部玉米生物学与遗传育种重点实验室/吉林省农作物育种南繁基地开放实验室， 长春 130033；2.吉林吉农高新技术发展股份有限公司， 吉林 公主岭 136100)

种子活力是判断玉米种子质量的重要指标，种子耐老化性状是衡量种子活力优劣的重要指标之一[1]。玉米在生理成熟时种子活力最高，但随着储存时间的延长和外部环境的胁迫，种子内部会发生代谢失调、有毒物质积累等情况，导致种子出现不可逆转的老化[2]。种子老化会影响种子的出苗质量，降低抵抗外部不良条件的能力，给农业生产造成不同程度的损失[3]。因此，鉴定综合性状优良的耐老化玉米品种不仅能够抵御老化胁迫所造成的不利影响，同时也是保证玉米安全生产的有效途径[4]。

研究表明，种子耐老化性状是由自身遗传和外部胁迫共同决定的，不同基因型之间的玉米品种，种子老化特性存在显著差异，为筛选耐老化品种提供了可能[5]。目前，一般采用人工老化法对种子萌发性状进行分析，从而获得耐老化性状优异的种质资源[6-8]。李春雷等[9]对玉米杂交种郑单958和先玉335进行老化胁迫，结果表明，两个杂交种随着胁迫时间的延长，发芽指标逐步降低；电导率、丙二醛含量等有害指标则随着胁迫时间的延长而逐步升高。邓杰等[10]选用不同活力的4个玉米杂交种进行老化后发现，不同类型玉米种子的萌发性状随着老化时间的延长差异逐渐增加，活力高的玉米杂交种在耐老化方面也有明显差异，活力指标降低程度不同，而老化敏感型的玉米种子在出苗性状上均受到严重抑制。王春莲，鞠方成[11]以丹玉405、新丹336和宏硕737等3个玉米杂交种为材料，人工老化后发现，随着老化时间的延长，所有杂交种的发芽性状均呈下降趋势，丹玉405的各项指标下降幅度均小于其他2个杂交种，说明其耐老化能力相对较强。

本研究以44份玉米杂交种为材料，采用高温高湿老化法分析不同玉米品种的种子耐老化性状，挖掘和筛选耐老化玉米品种的同时，也对把握老化对种子活力的影响和变化规律、降低种子贮藏成本、延长贮存年限具有重要的借鉴意义。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试材料为44份玉米杂交种，部分由吉林省农业科学院玉米所提供，部分购于市场(表1)。

1.2 试验方法

1.2.1人工老化

将未包衣的玉米杂交种晾晒至适宜含水量(含水量≤14%)，挑选表面整洁、均匀的种子，每份50粒种子，3次重复。在3%的NaClO溶液中浸泡30 min消毒后，用蒸馏水冲洗3次，装入种子老化盒内备用。利用LH-150 S型种子老化箱(浙江托普)对供试材料进行高温高湿老化处理，处理前对老化箱进行消毒(75%乙醇)。老化箱设置条件参照王建华[12]的方法略有改动，人工老化处理温度50 ℃、相对湿度95%，处理时长为5 d。

表1 44份玉米杂交种Table 1 Details of 44 maize varieties

1.2.2发芽指标测定

老化胁迫完的种子放置室温下自然晾干后，以未做老化胁迫的种子为对照，参照国家标准进行标准发芽实验，计算发芽势、发芽率、相对发芽势和相对发芽率等指标[13]。

相对发芽势(%)=(老化处理后发芽势/对照发芽势)×100%；

相对发芽率(%)=(老化处理后发芽率/对照发芽率)×100%。

1.2.3数据分析

利用Microsoft Office Excel 2010软件和DPS 19.05软件进行老化玉米种子发芽指标的数据统计分析、方差分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 玉米杂交种老化后发芽指标方差分析

老化胁迫后，对44份玉米杂交种种子进行发芽试验，计算发芽势与发芽率并进行方差分析。结果表明，杂交种间发芽势和发芽率达极显著水平，重复间不显著，说明不同杂交种间存在显著性差异(表2、表3)，这说明不同玉米杂交种在老化胁迫下，能够区分种子对老化的耐性。

表2 发芽势方差分析Table 2 Analysis of germination potential variance

表3 发芽率方差分析Table 3 Analysis of germination rate variance

2.2 老化胁迫对不同玉米杂交种的影响

对44份玉米杂交种种子进行老化胁迫处理。结果(表4)表明，随着老化时间的延长，与对照相比，大部分杂交种老化后的发芽势、发芽率均有明显下降，老化5 d的发芽势和发芽率两项指标比对照分别降低了6%和18%。发芽势大于等于80%的有11个(吉禹619、金园15、先玉335、必祥809、远科105、必祥199、华农159、富民558、辽科88、富民108、梨玉816)，占供试材料的25%；发芽率大于等于95%的有5个(先玉335、吉禹619、金园15、必祥809、富民105)，占供试材料的11.3%。相对发芽势变异幅度为9%～98%，平均为75%，相对发芽率变异幅度为26%～100%，平均为81%。

表4 44份杂交种老化后的发芽指标Table 4 Germination indicators of 44 hybrids after aging

图1 44份玉米杂交种老化后发芽性状聚类分析 Fig.1 Cluster analysis of 44 hybrids germination traits after aging

2.3 玉米杂交种的耐老化聚类分析

以44份玉米杂交种种子相对发芽指标进行聚类分析，将44份杂交种耐老化等级划分为3个级别，先玉335、吉禹619、金园15、必祥809、富民105等5份材料为耐老化杂交种，稷秾1205等14份材料为老化敏感型杂交种，其他25份材料为中间型杂交种。综合发芽结果，先玉335、吉禹619、金园15、必祥809、富民105等5份杂交种在发芽势和发芽率等方面优于其他杂交种(图1)。表明随着老化时间的延长，种子受到老化胁迫的影响就越大，只有少量玉米杂交种能够降低老化胁迫所带来的伤害。

3 讨论与结论

玉米种子在收获储藏后会遭遇各种逆境胁迫从而发生老化。在老化过程中，种子内部物质会发生明显的改变，保护酶活力会随储藏时间的延长呈下降的趋势；电导率、丙二醛等则随储藏时间的延长而升高，导致种子活力降低，缺苗、出苗慢以及苗势弱等问题，从而造成玉米产量的年际波动较大，品质也大受影响，严重威胁我国粮食安全[9,14,15]。因此，研究种子耐老化性状，挖掘高活力玉米种质资源，对于把握玉米种子储存年限，保护与利用种质资源以及耐老化新品种选育具有至关重要的意义。研究表明，老化胁迫后，玉米种子在发芽势和发芽率等多项指标上均有明显下降，但在下降幅度上存在较为明显的差异[16-18]。在本研究中，随着储藏时间的延长，44份玉米杂交种在发芽势和发芽率等指标上均有不同程度的下降。与对照相比，耐老化杂交种的相对发芽指标均大于老化敏感型杂交种，呈现较为明显的遗传差异。

本研究通过高温高湿老化法对44份玉米杂交种的种子进行老化胁迫后，测定发芽势、发芽率等指标，结果表明，所有杂交种在老化胁迫后，发芽势、发芽率等指标均表现出下降趋势，随着储藏时间的延长，下降趋势存在着明显差异，大部分杂交种两项发芽指标都维持在低水平状态，验证了不同杂交种之间存在明显的遗传差异。先玉335、吉禹619、金园15、必祥809、富民105等5个玉米杂交种为耐老化品种。