玉米EMS抗旱突變材料篩選

丁萬紅，唐 勇，趙 軍，馮懷章，張瑜琨，楊 偉，曾麗萍，陳 如，盧婷竹

1.新疆農科院綜合試驗場，烏魯木齊 830012 2.中國農科院生物技術研究所，北京 100081

玉米EMS抗旱突變材料篩選

丁萬紅1，唐 勇1，趙 軍2，馮懷章1，張瑜琨1，楊 偉1，曾麗萍1，陳 如1，盧婷竹1

1.新疆農科院綜合試驗場，烏魯木齊 830012 2.中國農科院生物技術研究所，北京 100081

以17份鄭58背景，EMS誘變抗旱玉米自交系為材料，通過大田試驗設置干旱脅迫、正常供水2個處理，通過抗旱表型鑒定和產量性狀測量，篩選獲得抗旱突變體。結果表明，干旱脅迫對于玉米的生長發育和產量構成都有明顯的影響，3號和9號自交系在干旱脅迫下ASI值小于對照，產量高于對照85.7%和37.06%，是具有抗旱性的高產突變體材料。

玉米；EMS抗旱突變材料；篩選

干旱與水資源短缺已成世界農業和社會發展的制約因素之一，我國是世界上主要的干旱國家之一,干旱半干旱土地約占全國面積的47%,其中干旱、半干旱耕地面積占耕地總面積的51%[1]。蕊蓮 （1999）認為我國農業受干旱面積逐年增加,每年因干旱損失糧食700～800億kg以上。胡瑞法（2004）對限制我國玉米生產發展的自然因素、技術因素和社會經濟因素進行綜合分析認為,干旱是限制我國玉米生產發展和產量提高的第一要素。干旱對玉米產量影響達20%～50%。通過選育抗旱性品種等途徑完全有可能大幅度降低由于干旱造成的玉米產量損失。

新疆干旱少雨,是開展農作物抗旱鑒定和抗旱育種的理想區域，由于水資源短缺,新疆95%的水資源用于農業，在農業灌溉節水30億m3的前景下，水資源承依然赤字近86億m3。目前以退耕的方式減少耕地。玉米作為疆內第二大糧食作物，缺水直接嚴重影響產量。因此通過選育抗旱性強的玉米新品種,是保證高產穩產的有效途徑之一。研究玉米的抗旱機制，選育抗旱性強的新品種不僅可以保證高產穩產，而且對于節省有限的水資源、為農民提供優良的抗旱玉米品種具有十分重要的意義。

水資源短缺、干旱對農業生產的威脅是一個世界性問題,已成為世界農業和社會發展的制約因素。我國是嚴重缺水的國家，人均水資源只是世界平均水平的1/4，導致旱災頻發，給糧食生產造成巨大損失。為了實現農業的可持續發展,保障我國的糧食生產安全,就要解決干旱和半旱地區水資源短缺所帶來的干旱問題,緩解農業干旱與農業發展之間的矛盾。隨著全球氣候變暖和水資源的日益匱乏，國外有關玉米干旱與抗旱性機理的研究更加受到重視。玉米自交系和雜交種耐旱脅迫的試驗研究已有很多報道[2，3]，一些研究正著手進行耐旱玉米自交系和雜交種的篩選與培育[4]。

本試驗通過從中國農科院生物技術研究所引進鄭58背景的玉米EMS突變體庫內6 700份材料，在大田干旱條件下，通過表型鑒定和產量測定，獲得耐旱突變體，為培育抗旱新品種提供新的種質自交系。

1 材料和方法

1.1 供試材料

根據前期田間試驗結果，選取獲得鄭58背景EMS誘變玉米自交系，共17份，材料編號為1-17,旱區編號為D1-D17，水區W1-W17。所有供試材料由新疆農科院綜合試驗場良種繁育中心和中國農科院生物技術研究所提供并進行材料編號。

1.2 試驗設計

2015年5月1日采取隨機區組設計種植供試材料，單行區，行長2.4 m，每行10穴，每穴定單株，種植密度為66 660株/hm2，行距配置（40+85）cm的寬窄行模式，株距24 cm，小區面積1.5 m2，3次重復，水、旱2個處理，旱區從拔節到授粉中期進行控水處理，水勢從0升到199 Bar，水區水勢控制在0-70 Bar。采用不覆膜滴灌栽培，施肥與田間管理略高于大田生產。參照國家玉米區域試驗記載和測定標準，每個小區選取中間的8株進行田間調查和室內考種，田間調查散粉期、吐絲期、ASI、NDVI值，室內考種項目有收獲株數、收獲穗數、百粒重、產量、抗旱指數。

1.3 試驗地點

新疆農業科學院綜合試驗場20號地

1.4 試驗地概況

試驗設在新疆農科院綜合試驗場20號地，海拔 575-600 m，年平均氣溫 8℃ ，年平均日照時數2733.6℃，無霜期156 d，年降水量332 mm，年平均蒸發量1 914 mm，試驗地肥力中等，土質灰漠土，有機質含17.5 g/kg，全量N 0.98 mg/kg，全量P 0.96 mg/kg，速效N 92.67 mg/kg，速效 P16.5mg/kg，速效K 248.6 mg/kg，前茬油葵。

1.5 田間管理

水旱2區都是播前用100 ml/666.7m2的金都爾做了土壤封閉，2015年5月1日進行人工點種，5月5日滴出苗水，5月16日出苗期并統計了出苗數，5月中、下旬進行2次中耕，6月 20日澆拔節水，水區一直正常澆水，旱區從拔節開始控水到7月22日復水，9月27日收獲水區，10月1日收獲旱區。據統計，水區全生育期澆水12次，旱區全生育期澆水7次。

1.6 測定指標及標準

玉米田間干旱鑒定指標測定：通過玉米旱區和水區的產量分析玉米的抗旱性，抗旱系數和抗旱指數的計算公式如下。數據統計采用Excel軟件，用T檢驗分析材料之間的差異。

抗旱系數(DC)=旱地產量/正常澆水的產量

抗旱指數(DI)=抗旱系數(DC)/對照品種抗旱系數(DC)

玉米種質資源的抗旱性根據抗旱指數分為 5級,其評價標準為[5-7]:

抗旱性極強（抗旱指數>1.16）1級

抗旱性強（抗旱指數1.06～1.15）3級

抗旱性中（抗旱指數0.96～1.05）5級

抗旱性弱（抗旱指數0.80～0.95）7級

抗旱性極弱（抗旱指數0.80）9級

2 結果與分析

2.1 17份自交系的ASI對比

表1 17份材料水區花期調查表

由以上表一可以看出，3、4、5、8、9、13-17號材料的ASI值為0，而他們的對照均是2-7 d，可以看出各個材料具有抗旱的潛質。

表2 17份材料旱區花期調查表

由上表可以看出，D03、D04、D05、D06、D09、D14、D17號的ASI均小于或等于對照的ASI,初步說明這幾份材料在旱環境下,抵抗能力較強，具有一定的抗旱性。

2.2 17份自交系旱區、水區NDVI比較

表3 17份材料旱區、水區NDVI測定表

由上表可以看出，測定的水、旱區NDVI突變材料均大于對照的材料編號是3、9、13、14、15、16號， 旱區增減率為 23.05%，7.02%，41.67%，41.10%，13.46%，21.53%，水區增減率分別為6.16%，11.66%，5.77%，13.91%，2.31%和9.20%。旱區增減率最大的是13號材料，水區增減率最大的是14號材料。

2.3 17份材料水區、旱區產量比較

表4 17份材料產量分析表

由上表可以看出，水旱2區產量方面材料均高于對照的有3、4、9、14、15號。水區增產明顯的有3、4和9號分別高于對照42.75%和27.85%和20.21%，水區14、15號高于對照7.45%和5.36%，增產不明顯。經過T檢驗分析后，3號、4號水區產量達到顯著差異，分別高于對照 42.75%和27.85%；

旱區產量增產明顯的也是3、4和9號分別高于對照85.70%、20.15%和37.06%，旱區14、15號高于對照8.12%和2.13%，增產不明顯。3號旱區達到極顯著差異，相比對照增產達85.70%?？购抵笖到咏?1的有 4、9、14、15號分別為0.94、1.14、1.01和0.97，明顯高的是3號抗旱指數是1.89；

由上綜合分析，3號和9號產量高于對照，抗旱指數也高，具有抗旱潛力，是很好的耐旱材料。

3 討論

3.1 干旱脅迫下對玉米花期和生長量的影響

干旱脅迫能夠通過改變植株形態和誘導一系列生理代謝過程而調節植物的生長發育[8]。玉米抗旱育種常用的性狀指標是散粉至抽絲的間隔(Anthesis-SilkingInterval,ASI)。ASI具有高遺傳力,特別是在強干旱脅迫環境下,其長度與產量存在極顯著負相關。干旱脅迫處理后,對玉米自交系的ASI的調查結果,水分脅迫明顯延長了玉米自交系抽絲、散粉時間,散粉延遲天數為1～6 d,抽絲延遲天數為2～9 d;水分脅迫造成ASI增加,不同玉米自交系增加幅度不同。本試驗結果表明，干旱脅迫下，影響了玉米的ASI，3、4、5、8、9、13、14、15、16、17號材料的ASI值為0，而他們的對照均是2-7 d，可以看出3、4、5、8、9、13-17材料具有抗旱的潛質。

3.2 干旱脅迫對產量的影響

因玉米是喜水作物，干旱脅迫會對玉米產量造成一定的影響，從產量測定表可以看出，水旱2區產量方面材料均高于對照的有 3、4、9、14、15號。經過T檢驗分析后，其中3號、4號水區產量達到顯著差異，分別高于對照42.75%和27.85%。

旱區產量增產明顯的也是3、4和9號分別高于對照85.70%、20.15%和37.06%，經過T檢驗分析后，3號旱區達到極顯著差異，相比對照增產達85.70%。

抗旱指數接近 1的有 4、9、14、15號分別為0.94、1.14、1.01和0.97，明顯高的是3號抗旱指數是1.89；

由上綜合分析，3號和9號產量高于對照，抗旱指數也高，具有抗旱潛力，是很好的耐旱突變體材料。

[1]韓金龍,王同燕,徐子利，等。玉米抗旱機理及抗旱性鑒定指標研究進展[J].中國農學通報，2010,26(21):142-146.

[2]王瑋，周琦，楊興洪，等。水分脅迫下冬小麥牙鞘長度與抗旱性的關系及其遺傳特性的研究[J].西北植物學報，1998,18(1):24-29.

[3]催震海，張立軍，樊金娟，等。玉米苗期不同供水條件下穗部性狀與產量的相關分析[J].華北農學報，2008,23（1): 123-127.

[4]楊國虎，李建生，羅湘寧，等。干旱條件下玉米葉面積變化及地上干物質積累與分配的研究[J].西北農林科技大學學報學報(自然科學版)，2005,33(5):27-32.

[5]鈕力亞，付 晶，王偉偉，等.不同玉米品種抗旱性及產量因素分析[J].中國農學通報 ，2013,29(36):102-108.

[6]黎 裕，王天宇，劉 成，等.玉米抗旱品種的篩選指標研究[J].植物遺傳資源學報，2004,5(3):210-215.

[7]付風玲，周樹峰，潘光堂，等.玉米耐旱系數的多元回歸分析[J].作物學報，2003,29(3):468-472.

[8]楊國虎，李建生，羅湘寧，等。干旱條件下玉米葉面積變化及地上干物質積累與分配的研究[J].西北農林科技大學學報學報(自然科學版)，2005,33(5)：27-32.

丁萬紅，（1980年03月—），本科學歷，農藝師，研究方向：農作物育種與栽培。

新疆維吾爾自治區科技廳科技支疆項目（201491140）。

2016-11-18