80份玉米材料耐旱研究初報

賀正華 張士龍 黃益勤

（1湖北省農業科學院糧食作物研究所 湖北 武漢 430064；2長江大學 “主要糧食作物產業化湖北省協同創新中心” 湖北 荊州 434025；3糧食作物種質創新與遺傳改良湖北省重點實驗室 湖北 武漢 430064）

80份玉米材料耐旱研究初報

賀正華1，3張士龍1，3黃益勤1，2

（1湖北省農業科學院糧食作物研究所 湖北 武漢 430064；2長江大學 “主要糧食作物產業化湖北省協同創新中心” 湖北 荊州 434025；3糧食作物種質創新與遺傳改良湖北省重點實驗室 湖北 武漢 430064）

通過把國內外搜集的80份玉米材料，種植在防雨大棚中，在喇叭口期開始自然干旱處理，使玉米材料在花期遭受極端干旱脅迫，調查植株在正常供水和干旱脅迫下的散粉吐絲習性、植株葉色、結實性等，篩選鑒定這80份玉米材料的耐旱性，為玉米耐旱品種選育及種質材料創新提供參考。

玉米；耐旱；散粉；吐絲；結實

玉米已經發展成為我國第一大糧食作物，在我國農業生產發展及國民經濟增長中占據重要的一席。隨著人民生活水平的提高，人們的飲食結構發生變化，對肉類蛋白的需要越來越旺盛，促使畜牧業不斷發展，隨著飼料需求的增加，從而對玉米的需求量也會不斷增加。然而，玉米生產過程中對環境要求較高，特別是對水分的需求量較大，玉米花期需水特別旺盛，此階段若供水不足，灌漿會受阻，將會嚴重影響玉米產量，甚至造成絕收。我國是水資源缺乏國家，有超過一半的土地在干旱或半干旱地區，因干旱而受到影響的耕作土地占玉米總耕種面積的60%以上。干旱嚴重影響了玉米的生產，每年因為干旱損失玉米150億kg以上[1]。為解決這一問題，育種專家希望通過改良品種來增強玉米的耐旱性，而耐旱種質的缺乏制約了育種進展。本研究從國內外收集80份玉米材料，在玉米需水最關鍵的開花期來進行干旱處理，鑒定這批材料的耐旱性，篩選耐旱性強的種質材料，為耐旱育種提供種質基礎。

表1 材料編號及來源

1 材料與方法

1.1 試驗材料。

從國內外收集80份玉米自交系材料，這些材料來自溫帶、亞熱帶和熱帶等地。具體編號及名稱見表1。

1.2 試驗方法。

玉米種植于溫室大棚，便于人工控水。采用育苗移栽的方式，將玉米種子單粒播種在穴盤上，待長至3葉期時，選取長勢一致的幼苗移栽。小區行長2.0 m，行距0.65 m，株距0.25 m，單行區。對照和處理各設置2個重復。對照正常供水處理，保證玉米全生育期水分充足；干旱處理在生長前期與對照正常供水的管理完全相同，待玉米長到喇叭口期時，開始灌透水，保證所有玉米材料供水一致，后期自然干旱30 d直到玉米抽雄。

1.3 土壤含水量測定。

在玉米花期時，取正常供水區和干旱處理區10 cm耕層的土壤測定含水量，每8個材料測一個點，每個重復測10個點。

1.4 調查指標。

極端干旱脅迫下，在花期調查玉米散粉、吐絲習性，抽雄30 d后調查植株葉色，抽雄40 d后調查植株空稈率、結實性等。

2 結果與分析

在玉米花期測定土壤含水量，對照每個重復土壤含水量在25%～30%，完全能滿足玉米對水分的需求。對照的2個重復中，玉米生長正常，均能正常散粉吐絲，葉色正常，抽雄45 d后調查果穗，結實飽滿。說明在防雨大棚內玉米能正常生長。干旱處理區土壤含水量測定，每個重復10個點的含水量在9%～11%，此時土壤含水量已經很低，表明玉米受到重度干旱脅迫，干旱處理很成功。

2.1 干旱對散粉吐絲習性的影響。

從表2可以看出，干旱影響玉米抽雄散粉，80份玉米材料中，全部都能正常抽雄，但雄花較小，分支不多，有42份材料可見散粉，38份材料無法散粉。干旱對玉米吐絲影響更加嚴重，對80份玉米材料調查吐絲性狀，只有21份材料吐絲超過2 cm，而26份材料長有雌穗，但沒花絲吐出，還有35份材料受干旱影響最為嚴重，植株上沒有分蘗出雌穗，調查表現為空稈。

表2 80份材料性狀調查

2.2 干旱對植株葉色的影響。

干旱能影響植物正常生長，玉米受到干旱脅迫時，植株生長受抑制，葉片發生萎蔫，嚴重的會發生枯黃。在玉米抽雄30 d時調查整株葉色，從表2調查葉色數據可以看出，80份玉米材料中，有52份玉米植株葉色萎蔫嚴重，葉色已經變黃，還有28份玉米材料受影響要小，植株依然顯綠。可見，在干旱脅迫下，材料間葉色差異很大。

2.3 干旱對玉米結實的影響。

為調查極端干旱脅迫下玉米的結實情況，本研究在玉米喇叭口期就開始停止水分供應，到玉米花期時，土壤含水量只有10%左右，說明玉米遭受了很嚴重的干旱脅迫。即使如此惡劣的條件下，依然有玉米能開花結實。從表2對結實性的調查可以看出，在抽雄40 d后對80份玉米材料結實性進行調查發現，有7份材料果穗結有籽粒，其中，3份材料結實很好。而其他73份材料無法正常結實。

3 討論與結論

3.1 玉米耐旱鑒定方法選定。

玉米種質(親本)材料的耐旱性鑒定是耐旱品種選育的關鍵，栽培玉米是喜水作物，整個生育期都離不開水分供應。在玉米的不同時期，包括芽期、苗期、喇叭口期、灌漿期等，都可以設置受旱時期，進行耐旱鑒定[2]。篩選鑒定耐旱材料的方法也有很多種，如PEG干旱模擬試驗、遮雨棚干旱控水試驗、田間自然少雨條件試驗[3]。本研究從生產實際和應用出發，在玉米對水分需求最為敏感的花期進行干旱脅迫，在防雨大棚環境中，及早斷水，使玉米材料在花期處于極端干旱條件下，來篩選耐旱性強的玉米材料。在玉米抽雄時調查土壤含水量，只有10%左右，說明玉米遭受了極端干旱脅迫，在此條件下，調查散粉吐絲習性、植株葉色、結實性等性狀，發現材料間差異很大，說明干旱處理很成功。

3.2 干旱對玉米生長的影響。

干旱會影響植株生長發育，玉米在花期受干旱影響最為敏感[4]。為篩選耐極端干旱脅迫的玉米材料，本試驗設置在溫室大棚內，在玉米喇叭口期開始做斷水處理，后期嚴格控水，在玉米抽雄期土壤含水量只有10%左右，已經對玉米造成極端干旱脅迫。在此條件下，全部玉米材料都能抽雄，過半能夠散粉，21份材料能夠吐絲，說明吐絲比抽雄對干旱脅迫更為敏感，受干旱影響更大。而近一半的材料為空稈，沒有長出雌穗，可見極端干旱脅迫下，玉米雌穗發育受抑制明顯。

3.3 80份玉米材料耐旱性鑒定。

在極端干旱脅迫條件下，對來自于國內外的80份玉米材料進行耐旱鑒定，從結實性來看，有7份材料能結實，考慮其他性狀，有1份材料W38，雖然吐絲結實，但卻因干旱導致花粉敗育而不能散粉，受雄花干旱影響很大。因此，綜合考慮調查性狀，CIMBL47、K10、975-12、CIMBL92、GEMS41、CIMBL17這6份玉米材料鑒定為耐旱，其中CIMBL92、GEMS41、CIMBL17這 3個材料不但能正常抽雄散粉吐絲，最終收獲種子，而且后期保綠性好，結實較為飽滿，其生長受干旱影響最小，表現最為耐旱，這3個材料可作為玉米耐旱種質資源，為玉米品種耐旱改良提供材料基礎。其他材料中，近一半的玉米植株表現空稈，受干旱脅迫嚴重，沒有雌穗長出，其中 TIE7922、GEMS16、ZONG31等14個材料受干旱脅迫最為嚴重，具體表現為空稈，雄花敗育，葉片枯黃。可見，這些材料對干旱也最為敏感。把鑒定的干旱敏感材料和耐旱材料相互雜交，構建連鎖分離群體，可進一步進行耐旱基因克隆和功能研究。在本研究中，一些對水分敏感或十分耐旱的自交系容易得到表現，而不易區分耐旱性差異較小的自交系，因此，今后還需對試驗材料進行多次的重復鑒定，以更好地區分各自交系的耐旱性差異。

[1]王曉琴，袁繼超.玉米抗旱性研究的現狀及展望[J].玉米科學， 2002， 10(1)： 57～60.

[2]陳勛基，阿不來提，鄭軍，等.玉米不同自交系抗旱性綜合評價研究 [J].新疆農業科學，2008，45(2)： 317， 322.

[3]張寶石，徐世呂，宋鳳斌，等.玉米抗旱基因型鑒定方法和指標的探討 [J].玉米科學，1996，4(3)：19～22.

[4]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.

湖北省農業科技創新中心項目，長江大學 “主要糧食作物產業化湖北省協同創新中心”項目。