PEG脅迫下不同玉米種子萌發期的抗旱性鑒定

裴童心

摘要：干旱是限制作物生長發育和產量提高的主要逆境因素。提高玉米品種的抗旱性是減小因干旱帶來經濟損失的有效途徑之一。本試驗以25個玉米新組合品種作為供試材料，用20%的PEG高滲溶液模擬干旱條件，測定玉米萌發期抗旱性，測量25個玉米新組合品種在高滲溶液下植株的根數、根長、苗高、株鮮重、幼苗鮮重等各項生理生化指標，并分析不同玉米組合之間各項生理生化指標的差異，排列出玉米新組合的抗旱性順序。

關鍵詞：玉米；抗旱；PEG脅迫；萌發期

玉米是中國重要的糧食作物，在飼料、食品和原料等方面起重要作用。干旱是影響我國特別是西北方地區糧食產量的一個重要的因素，玉米是旱地作物中需水量最大、對水分脅迫很敏感的作物之一。我國許多玉米種植區經常遭受干旱的威脅，干旱是限制玉米產量與種子萌發率的重要原因。云南地區的地貌特征導致了云南地區春旱尤為嚴重，無額外水源只能靠天播種導致了玉米種子的萌發和出苗受到嚴重影響。近年來，全球氣候變暖和水資源的日益匱乏使得干旱發生周期越來越短，干旱程度越來越嚴重，對糧食生產已構成了嚴重的威脅。從玉米抗旱生理機制上尋找抗旱高產的突破口，研究云南地區玉米萌發出苗期的抗旱性顯得更為重要，篩選玉米新組合抗旱性指標對玉米種質鑒定和抗旱育種具有重要意義。

作物的抗旱性是一個極為復雜的數量性狀，目前用于檢測植物抗旱的指標有多種，但尚無一個有效、經濟方便、實用可靠、可直接用于生產上抗旱性鑒定的評價指標。作物的田間抗旱性指標被認為是最可靠的抗旱性狀，但存在周期長、不可控因素多等缺點，因此難于在實際抗旱性檢測中進行操作和具體量化。玉米的抗旱性是一個復雜的生理生化過程，本試驗測定了25個玉米新組合在PEG脅迫下的發芽率、發芽勢、萌發指數、萌芽抗旱指數、傷害率、抗旱指數等生理生化指標，以此作為抗旱性初步篩選指標，為玉米抗旱性鑒定提供理論與實踐依據。

1材料與方法

1.1材料

試驗共采用25個玉米新組合品種，具體詳見表1和圖1。供試PEG 6000濃度為20%。

1.2方法

試驗設蒸餾水（對照）和20%的PEG—6000兩個處理，3次重復。在試驗開始前1天將試驗所用到的所有發芽盒和培養箱用70%的酒精進行消毒處理，并將處理后的發芽盒用蒸餾水進行清洗，置于培養箱內晾干。試驗時每個發芽盒內精選大小均勻一致，籽粒飽滿、無破損的50粒種子（共300粒種子），用75%的酒精消毒處理3分鐘，后用蒸餾水將試驗種子清洗干凈，用濾紙吸干水分，試驗組加入20%的PEG 6000、對照組加入蒸餾水，將種子浸沒（浸種24小時）。

待種子充分吸脹，將種子分裝至6個發芽盒，試驗組和對照組均設3次重復，每個試驗組添加10毫升20%的PEG-6000溶液，對照組內添加等量蒸餾水，保持種子濕潤，置于培養箱內發芽，發芽溫度25℃，光強度10001x。

每天同一時間（19：00）對所有發芽盒進行觀察、補充等量的蒸餾水和PEG-6000溶液，保持種子濕潤。從第2天開始到第10天，每天對所有種子發芽情況作好記錄。從每個發芽盒內選擇10株有代表性植株對其根數、根長、苗高、株鮮重、幼苗鮮重、幼根鮮重進行測定和記錄。并計算發芽率、發芽勢、相對發芽率、相對發芽勢、相對胚芽長、相對胚根長、相對胚根數、相對胚芽重、相對胚根重、相對籽粒重、相對株重、萌發抗旱指數和脅迫指數，并對抗旱性進行綜合評價和排名。

1.3測定項目及方法

1.3.1種子萌發特性測定

種子萌發特性測定包括相對發芽勢（RGE）、相對發芽率（RGR）、相對胚根長（RERL）和相對胚芽長（RGL），并按照下式進行計算。

相對性狀指標（%）=（滲透脅迫處理下各性狀測定值/對照各性狀測定值）×100

1.3.2萌發抗旱指數計算萌發抗旱指數按照下式進行計算。

萌發抗旱指數（GDRI）=滲透脅迫下的萌發指數/對照萌發指數

萌發指數=（1.00）nd 2+（0.7 5）nd4+（0.50）nd6+（0.25）nd8

式中nd2、nd4、nd6、nd8分別為第2天、第4天、第6天、第8天的種子發芽率，1.00、0.75、0.50、0.25分別為相應萌發天數所賦予的抗旱系數。

1.4數據處理

利用Microsoft Excel 2016和SPSS19.0中的one-wayANOVA進行玉米品種問各指標的相關性分析、差異性檢驗。各指標降低率按照下式進行計算。抗旱性綜合評定采用五級評分法進行。

降低率（%）=（對照-處理）/對照×100

2結果與分析

2.1 PEG脅迫對供試玉米種子萌發特性的影響

發芽勢、發芽率作為種子發芽能力的重要指標，分別反映了種子的發芽速度，發芽能力。試驗結果表明，PEG脅迫下的種子與對照相比，供試玉米種子的發芽率、發芽勢都呈現降低趨勢，但不同玉米種子降低程度存在一定的差異。方差分析表明，無論是對照還是PE G滲透脅迫處理，各供試玉米材料的發芽率、發芽勢都差異顯著（P<0.05）。從發芽率上看N20的降低率最大，而N4、N21和N24的降低率較小，分別為9.38%、7.81%和6.87%；從發芽勢上看，N18的降低率較大，為81.4%，N21和N24的降低率較小，分別為6.67%和4.24%。一般來說，各指標的降低率越大，則該玉米品種的抗旱性就越差。

2.2 PEG脅迫下供試玉米種子的相對發茅率、相對發芽勢、萌發指數和萌發抗旱指數

相對發芽率和相對發芽勢是對PEG脅迫下，種子萌發特性受抑制程度的反映，相對值越高，受干旱脅迫抑制的程度越低。PEG脅迫下，不同玉米材料的相對發芽勢和相對發芽率存在一定的差異。方差分析表明，各供試玉米材料間差異顯著（P<0.05）。N4（0.9063）、N21（0.9219）和N24（0.9313）的相對發芽率較高，顯示出較強的抗旱能力，其他大多處于中間型。在相對發芽勢上，N4（0.9000）、N21（0.9333）和N24（0.9576）受到PEG的影響較小。在萌發抗旱指數上，N2l（0.9169）、N15（0.8235）和N4（0.8045）表現出較強的抗旱能力，而N20（0.0000）、N8（0.1734）和N22（0.1997）受到PEG溶液的脅迫抗旱能力較弱。

2.3 PEG脅迫下供試玉米種子的萌發性狀

PEG脅迫下，供試玉米種子的相對根重、相對苗重、相對株重、相對胚根長、相對胚芽長和相對胚根數存在一定得差異，方差分析表明，各供試玉米材料間差異顯著（P<0.05）。在相對根重上N3（81.80%）、N4（84.94%）和N12（84.41%）較大，明顯高于N16（15.10%）。在相對株重上，N14（95.26%）、N18（91.69%）、N22（91.53%）和N25（102.22%）較大，說明其在20%PEG-6000脅迫下長勢仍舊較好。在相對胚根長上N23（93.14%）、N24（97.76%）和N25（1 55.38%）較大，說明其在P E G脅迫下胚根仍較發達。在相對胚根數上，N24（123.04%）和N23（96.92%）較大，說明其在PEG脅迫下根系發達。

2.4供試玉米種子萌發抗旱指數與各項測定指標的降低率相關性分析

使用SPSS19.0分析供試玉米種子萌發抗旱指數與各項測定指標的降低率相關性，結果表明在0.01顯著水平上，初生根數降低率、發芽勢降低率、胚芽長降低率、根鮮重降低率、苗鮮重降低率、發芽率降低率都與玉米新組合種子萌發抗旱指數顯著相關。在0.05顯著水平上，胚根長降低率、株鮮重與供試玉米種子萌發抗旱指數顯著相關。

2.5供試玉米種子萌發期耐旱性綜合評價

作物品種的耐旱性是一個較為復雜的性狀，鑒定一個作物品種的抗旱性應采用若干性狀進行綜合評價，但各個指標與耐旱性的相關性具有大小之分，必須根據各個指標和耐旱性的密切程度進行權重分配。本研究采用五級評分法對供試玉米種子萌發期耐旱性進行綜合評價，該方法可消除各指標因數值大小和變化幅度的不同而產生的差異。

經相關性分析，初生根數、發芽勢、胚芽長、根鮮重、苗鮮重、發芽率、胚根長和株鮮重降低率與玉米種子耐旱性密切相關，將初生根數、發芽勢、胚芽長、根鮮重、苗鮮重、發芽率、胚根長和株鮮重均用相對值表示。利用五級評分法將上述指標換算成對應的定值，代表品種各個指標所達到的水平（應得分），供試玉米新組合各指標應得分構成單項鑒定矩陣，用R表示。再通過變異系數確定各指標參與綜合評價的權重系數矩陣A，最后進行復合運算B=A×R，得各品種的綜合評價指數。

3結論與討論

種子萌發的過程是一個復雜的生理生化過程，而PEG脅迫下對種子萌發的影響因素很多，在對植物萌發抗旱性研究時需要進行多指標的綜合考慮，對可能影響種子萌發的各個因素進行分析。本研究采用五級評分法，以相對發芽勢、相對發芽率、相對初生根數、相對胚根長、相對胚芽長、相對胚根重、相對胚芽重、相對株重和萌發抗旱指數，9個指標為依據，對供試玉米種子的萌發抗旱性進行綜合性評價。一般而言，綜合性評價值越大，表明其抗旱能力越強。