玉米萌發幼苗期的抗旱性鑒定評價

徐田軍 呂天放 趙久然 王榮煥 劉月娥 張連平 葉翠玉 劉秀芝

（1北京市農林科學院玉米研究中心/玉米DNA指紋及分子育種北京市重點實驗室，北京100097；2北京市種子管理站，北京100088）

玉米萌發幼苗期的抗旱性鑒定評價

徐田軍1呂天放1趙久然1王榮煥1劉月娥1張連平2葉翠玉2劉秀芝1

（1北京市農林科學院玉米研究中心/玉米DNA指紋及分子育種北京市重點實驗室，北京100097；2北京市種子管理站，北京100088）

以不同濃度PEG-6000水溶液模擬4個玉米種子萌發環境條件，對18個玉米生產主推品種進行萌發幼苗期抗旱性鑒定與評價。結果表明：（1）在4個萌發環境條件下，京科968、京科665、農華101、聯科96、京農科728、京單38、京單68和旺禾8號相對發芽率（培養后8d萌發率）相對較高；鄭單958、先玉335和遼單565等品種中等；農大108、中單28、浚單20和紀元1號較低。（2）相對幼苗高度、相對幼苗鮮重、相對幼苗干重、相對根系鮮重、相對根系干重、相對根系長度和相對根系條數在4個干旱環境條件下均小于對照；不同品種間降幅不同，其中春播品種京科968、京科665、農華101等和夏播品種京農科728、京單58、京單68降幅較小。春播品種農大108、中單28等以及夏播品種浚單20和紀元1號降幅較大。（3）綜合分析得出，春播品種京科968、京科665、農華101、先玉335和聯科96萌發幼苗期抗旱性強，鄭單958、農大108和遼單565萌發幼苗期抗旱性中等，中單28萌發幼苗期抗旱性最差；夏播品種京農科728、京單38、京單68、京單58和京科528萌發幼苗期抗旱性強，京單28、紀元1號和旺禾8號萌發幼苗期抗旱性中等，浚單20萌發幼苗期抗旱性最差。

玉米；萌發幼苗期；抗旱性；鑒定評價

玉米是目前我國種植面積最大、總產量最高的第一大作物，在保障國家糧食安全中發揮著主力軍作用。干旱是影響我國玉米生產的最主要因素，我國約60%的玉米種植面積均受到不同程度的干旱脅迫，由此造成的玉米減產幅度高達20%～30%[1]。種植抗旱高產玉米品種是我國現代農業綠色可持續發展的必然趨勢和方向。

玉米不同生育時期的干旱脅迫對其生長發育和產量的影響不同，萌發幼苗期的干旱脅迫主要影響種子的萌發過程及出苗質量；拔節期之后干旱脅迫則導致葉片生長受到抑制、干物質積累轉運受阻、根條數變少等，從而影響玉米的生長發育，在一定程度上造成玉米減產[2]；開花期是玉米的需水臨界期，干旱脅迫常導致散粉吐絲間隔增大，花粉和花絲活力降低，減產最嚴重；灌漿期干旱脅迫導致葉片早衰，光合能力下降，進而減產[3-4]。大田生產中，玉米萌發幼苗期的抗旱性與田間出苗率及幼苗質量密切相關，進而直接影響留苗密度及群體整齊度。本研究以18個玉米生產主推品種為試驗材料，采用PEG-6000溶液模擬不同干旱脅迫環境，在砂培模式下研究不同濃度PEG-6000脅迫處理對玉米種子萌發及幼苗質量相關指標的影響，旨在篩選萌發幼苗期抗旱性強的玉米品種。

1 材料與方法

1.1試驗材料 以18個玉米生產主推品種為試驗材料。其中，春播和夏播品種各9個（表1）。

1.2試驗方法 每品種選取大小均勻一致、飽滿的種子1000粒，用7%次氯酸鈉溶液消毒10min，再用蒸餾水沖洗5次，用濾紙吸干后擺放在長19cm、寬9cm、盛有一定質量細沙的發芽盒中，種子間距離為粒長1～2倍，各處理250粒，3次重復，每個品種各處理共750粒。PEG-6000水溶液質量濃度分別為40g/L、60g/L、75g/L和87.5g/L，與之對應的溶液水勢分別為-0.05MPa、-0.10MPa、-0.15MPa和-0.20MPa，以蒸餾水為對照。將發芽盒置于RXZ-1000B型人工氣候箱，其晝/夜溫度為28℃/25℃，濕度為60%，光照/黑暗為12h/12h，光照強度為134μmol/m2·s，連續培養10d。在第2、4、6、8天調查發芽數，于第8天測定根系長度、根系條數、根系鮮重、根系干重、幼苗鮮重和幼苗干重，并計算相對發芽率、相對幼苗高度、相對幼苗鮮重、相對幼苗干重、相對根系鮮重、相對根系干重、相對根系長度、相對根系條數[5]和相對種子萌發抗旱指數[6]。為了減少各玉米品種間固有的差異，對各測定指標均采用干旱脅迫處理和對照測定的相對值，相對值比絕對值能更好地反映不同玉米品種的抗旱性。

表1 試驗品種信息

1.3數據分析 采用Excel 2007軟件進行數據整理與作圖。

2 結果與分析

2.1相對發芽率 由表2可知，相對發芽率在干旱脅迫下總體呈下降趨勢。隨脅迫程度加大，相對發芽率降幅增大。4個水勢下，參試品種的相對發芽率介于0.70～0.92之間。其中，春播品種京科968、京科665、農華101和聯科96，夏播品種京農科728、京單38、京單68和旺禾8號等品種相對發芽率（培養后8d萌發率）相對較高；鄭單958、先玉335和遼單565等品種中等；農大108、中單28、浚單20和紀元1號較低，平均值為0.79。

2.2種子萌發抗旱指數 種子萌發抗旱指數是玉米萌發幼苗期抗旱性鑒定的重要指標。由表3可知，相對種子萌發抗旱指數隨干旱脅迫程度增加總體呈下降趨勢。4個水勢下，參試品種的相對種子萌發抗旱指數介于0.39～0.98之間；春播品種相對種子萌發抗旱指數（0.68）低于夏播品種（0.76），其中春播玉米品種京科665、京科968、聯科96和農華101相對種子萌發抗旱指數相對較高，鄭單958、先玉335、遼單565和農大108中等，中單28最低，為0.57；夏播品種中京農科728、京科528、旺禾8號和京單68相對種子萌發抗旱指數相對較高，京單38、京單58、京單28和紀元1號中等，浚單20最低。

表2 不同PEG-6000水溶液濃度脅迫下參試玉米種子相對發芽率的變化

表3 不同PEG-6000水溶液濃度脅迫下參試玉米相對種子萌發抗旱指數的變化

2.3萌發性狀的相對值 由表4可知，春播玉米品種京科665、京科968、農華101和聯科96的根長、幼苗高度、幼苗鮮重、根系鮮重、幼苗干重和根系干重的相對值較大；鄭單958、農大108、遼單565和中單28各項指標的相對值比較小，對干旱脅迫比較敏感。夏播玉米品種中京農科728、旺禾8號、京單68和京科528的根長、幼苗高度、幼苗鮮重、根系鮮重、幼苗干重和根系干重的相對值較大；而紀元1號和浚單20的各項指標的相對值比較小。

表4 干旱脅迫條件下參試玉米品種萌發性狀的相對值

表4（續）

3 討論與結論

玉米的抗旱性在品種間存在較大的遺傳差異。用高滲溶液進行干旱模擬可代替土壤水分脅迫處理并獲得比較可靠的結果[7-8]。玉米生產中，萌發出苗期是實現苗全、苗齊、苗壯的關鍵時期[9]。玉米種子萌發期抗旱性評價是節水農業研究中的熱點問題之一。通過簡便、快速而準確的萌發期抗旱性鑒定分析方法，篩選出萌發期抗旱性強的品種，對指導生產品種布局具有重要參考和指導意義。本研究表明，玉米種子的發芽率、種子萌發抗旱指數、初生根條數、根系長度、苗高、幼苗和根系鮮重、幼苗和根系干重適用于評價鑒定玉米萌發期抗旱性，基于該性狀的抗旱性排序與試驗中的觀察結果基本一致，能夠有效地對試驗品種的抗旱性進行評定。

4個萌發環境條件下，相對發芽率、相對種子萌發抗旱指數、相對根系長度、相對根系條數、相對根系鮮重、相對根系干重、相對幼苗鮮重和相對幼苗干重都有不同程度的降低，這說明干旱脅迫抑制了玉米種子的萌發過程。春播玉米品種京科665、京科968、農華101和聯科96的根長、幼苗高度、幼苗鮮重、根系鮮重、幼苗干重和根系干重的相對值較大，鄭單958、農大108、遼單565和中單28各項指標的相對值比較小；夏播玉米品種中京農科728、旺禾8號、京單68和京科528的根長、幼苗高度、幼苗鮮重、根系鮮重、幼苗干重和根系干重的相對值較大，而紀元1號和浚單20的各項指標的相對值比較小。

綜合分析玉米萌發幼苗期的抗旱性表明，春播品種中京科968、京科665、農華101、先玉335和聯科96萌發幼苗期抗旱性強，鄭單958、農大108和遼單565萌發幼苗期抗旱性中等，中單28萌發幼苗期抗旱性最差；夏播品種中京農科728、京單38、京單68、京單58和京科528萌發幼苗期抗旱性強，京單28、紀元1號和旺禾8號萌發幼苗期抗旱性中等，浚單20萌發幼苗期抗旱性最差。

[1] 孫喜云，張艷，盧廣遠.玉米抗旱育種的研究進展[J].中國種業，2011（1）：16-17

[2] 劉海燕.前期干旱脅迫對春玉米產量和品質影響的研究[J].中國種業，2011（11）：43-45

[3] 李玉玲，劉華山，臺國琴.玉米不同基因型種子發芽及幼苗性狀分析[J].華北農學報，1998，13（3）：53-58

[4] 孫景寬，張文輝，張潔明，等.種子萌發期4種植物對干旱脅迫的響應及其抗旱性評價研究[J].西北植物學報，2006，26（9）：1811-1818

[5] 王多成.干燥方式對玉米種子發芽特性及活力的影響[J].中國種業，2016（10）：47-49

[6] 蔡甫格.3個雜交玉米種子萌發期及苗期對水分脅迫的響應[J].中國種業，2016（5）：46-48

[7] 王藝陶，周宇飛，李豐先，等.基于主成分和SOM聚類分析的高粱品種萌發期抗旱性鑒定與分類[J].作物學報，2014，40（1）：110-121

[8] 徐明慧，關義新，馬興林.玉米芽苗期抗旱性研究進展綜述[J].玉米科學，2002，10（4）：35-38

[9] 黎裕.作物抗旱鑒定方法與指標[J].干旱地區農業研究，1993（11）：91-99

2017-02-06）

北京市科技計劃課題（Z151100001015014）；北京市優秀人才培養資助項目（2014000020060G177）；國家玉米產業技術體系（CARS-02-18）；北京市農林科學院科技創新能力建設專項（KJCX20170708）；國家重點研發計劃項目（2016YFD0300106）

徐田軍、呂天放為共同第一作者

趙久然，王榮煥