青貯玉米自交系抗旱性初步分析

藍 嵐， 黃新育， 徐艷霞， 董佳強， 孫 蕊， 宋雪瑩

（黑龍江省農業(yè)科學院畜牧獸醫(yī)分院，黑龍江齊齊哈爾 161005）

植物的抗旱性是指植物體在進化過程中對水分脅迫下的適應性（韓金龍等，2010），抗旱性是由遺傳因素和環(huán)境因素共同作用的結果，抗旱機制分為逃旱、避旱和耐旱（Turner等，2007）。水分脅迫對不同植物的影響不同，同一植物的不同基因型也會表現(xiàn)出一定的差異性（劉化濤等，2020；Bai等，2006）。

黑龍江省西部地區(qū)是東北玉米的主產區(qū)，但春季降水匱乏，干旱限制了該地區(qū)青貯玉米的高產、穩(wěn)產（劉一龍等，2010）。研究水分脅迫對玉米幼苗的傷害機理，尋求提高玉米苗期抗旱能力的方法，種植耐旱性玉米品種是該地區(qū)實現(xiàn)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑（戚穎等，2019）。

隸屬函數(shù)均值是評價分析玉米抗旱性的重要指標，其均值越高抗旱性越強（楊小英等，2019）。試驗對22個青貯玉米自交系進行PEG-6000脅迫試驗，通過發(fā)芽勢、發(fā)芽率、胚根長勢、貯藏物質轉化率等指標計算隸屬函數(shù)均值以綜合評價青貯玉米自交系萌發(fā)期的抗旱性（高源等，2021；黎裕，1993）。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 試驗共22個青貯玉米自交系均由黑龍江省農業(yè)科學院畜牧獸醫(yī)分院提供，編號見表1。

表1 試驗青貯玉米自交系

1.2 試驗設計 對青貯玉米自交系分別以5%、10%、15%、20% PEG-6000溶液進行脅迫處理，蒸餾水作為對照，每隔2 d調查一次發(fā)芽數(shù)（以胚根長2 mm為發(fā)芽標準），直至第8天。第4天調查發(fā)芽勢，第7d調查發(fā)芽率（文景茹等，2021；許健等，2021）；第8天剪下胚芽、胚根，測量胚芽、胚根長（取10粒求平均值），然后把胚芽、胚根和種子置于105℃烘箱中殺青5 min后于80℃恒溫烘箱中烘干稱重。各指標計算公式如下：

發(fā)芽勢/%=（第4天發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù)）×100；

發(fā)芽率/%=（第7天天發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù)）×100；

相對發(fā)芽勢/%=（處理發(fā)芽勢/對照發(fā)芽勢）×100；

相對發(fā)芽率/%=（處理發(fā)芽率/對照發(fā)芽率）×100；

貯藏物質運轉率/%=[（芽+根）干質量/（芽+根+子粒）干質量]×100；

相對貯藏物質運轉率/%=（處理貯藏物質運轉率/對照貯藏物質運轉率）×100；

傷害率/%=（CK-T）/CK×100（CK為對照值，T為處理值）。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法 采用隸屬函數(shù)均值分析評價不同青貯玉米自交系的耐旱性：

式中：i＝1，2，…，n，Xi表示第j個綜合指標值；Xmin表示第j個綜合指標的最小值；Xmax表示第i個綜合指標的最大值，指標與抗旱性成正相關用隸屬函數(shù)公式，計算隸屬函數(shù)值。若i性狀與抗旱性正相關，采用公式（1）計算，若為負相關則用公式（2）。

2 結果與分析

2.1 不同濃度PEG溶液脅迫下種子發(fā)芽率的變化 由表2可知，5%PEG處理下，‘X18NY-5’、‘♂變’、‘422’、‘C53（N218)’和‘425’發(fā)芽率有所升高，說明適度干旱脅迫有利于種子的萌發(fā)，在濃度為10%和15%PEG模擬的水分脅迫下均抑制了種子的萌發(fā)，20%PEG高滲溶液處理的玉米種子，玉米種子發(fā)芽率低于20%。因此選擇濃度為15%的PEG溶液模擬水分脅迫，以此脅迫濃度來研究青貯玉米萌芽期抗旱性。

表2 水分脅迫對玉米發(fā)芽率的影響%

2.2 水分脅迫下玉米種子發(fā)芽率和傷害率變化由表3可知，水分脅迫抑制了種子的發(fā)芽率。‘422’發(fā)芽率受脅迫影響較大，傷害率達69.57%，共有10個自交系的傷害率超過50%；‘425’受脅迫影響較小，為27.40%。這說明干旱抑制了種子的萌發(fā)，不同自交系對干旱敏感程度存在明顯差異。

表3 水分脅迫下的發(fā)芽率和傷害率%

2.3 水分脅迫下玉米種子發(fā)芽勢和傷害率變化由表4可知，干旱脅迫對青貯玉米自交系的發(fā)芽勢有不同程度的影響，自交系不同發(fā)芽勢的變化不同，從相對發(fā)芽勢上可以看出，自交系的發(fā)芽勢均受到PEG脅迫影響。自交系‘♂208-M303’、‘♂208-968’受到脅迫程度較低，相對發(fā)芽勢均為74.23%，其他自交系的脅迫程度相對穩(wěn)定，相對發(fā)芽勢為62%～73%。

表4 15%PEG脅迫下種子發(fā)芽勢%

2.4 水分脅迫下胚根、胚芽生長量變化 由表5、表6可知，PEG脅迫會抑制胚芽、胚根的生長，不同自交系的抑制程度差異明顯。從胚根、胚芽長度傷害率可以看出：自交系‘中農大236♀’、‘♂208-M303’的胚芽長度受脅迫抑制嚴重，分別為74.47%、73.84%，自交系‘KSX青3’的胚芽傷害率較低，為22.64%；自交系‘♂335’、‘QY046-968’的胚根長度受PEG脅迫傷害最嚴重，分別為76.19%、75.47%，自交系‘KSX青4’、‘♂208-M303’、‘中農大236♀’、‘寬城10♀’在PEG脅迫下，促進了胚根的生長，尤其‘KSX青4’的反傷害率達90.07%。從胚根、胚芽干重的傷害率可以看出，自交系‘中農大236♀’、‘♀ks-4’的胚芽干重受脅迫抑制嚴重，分別為83.74%、82.83%，自交系‘德玉18♀’的傷害率最低，為16.12%；自交系‘♂208’、‘♀ks-3’的胚根干重受PEG脅迫傷害最嚴重，分別為86.11%、83.67%，自交系‘KSX青4’、‘寬城10♀’在PEG脅迫下，胚根干重有所增長，尤其‘KSX青4’的反傷害率達62.88%。

表5 水分脅迫對胚根、胚芽長度的影響

比較胚根、胚芽的傷害率，發(fā)現(xiàn)胚芽的傷害率普遍大于胚根的傷害率，說明干旱脅迫時，地上生長受抑制程度明顯高于地下生長受抑制程度。

2.5 水分脅迫對貯藏物質轉運率的影響 由表7可知，與對CK相比，水分脅迫下各自交系的貯藏物質的運轉率均顯著降低，從傷害率上來看萌發(fā)指數(shù)高的青貯玉米自交系受到的傷害率較低，如 ‘KSX青4’的 傷害率為18.24%，‘F（F1712)’、‘14197-2’、‘德玉18♀’的傷害率分別為30.48%、32.02%、32.19%，抗旱性弱的的青貯玉米自交系的傷害率較高，如 ‘♀ks-4’、‘X18NY-14’的 傷 害 率 分 別 為74.46%、和68.48%。相關分析表明貯藏物質運轉率和種子萌發(fā)指數(shù)相關，因此貯藏物質運轉效率可以反映青貯玉米種子的抗旱性。

表7 水分脅迫對貯藏物質轉化率的影響

2.6 自交系種子萌發(fā)期15%PEG脅迫下隸屬函數(shù)分析 由表8可知，‘KSX青4’的自交系萌發(fā)期抗旱性最強，隸屬函數(shù)均值為0.8003，自交‘♂208-M303’次之，均值為0.7137，自交系‘X18NY-14’的萌發(fā)期抗旱性最弱，均值0.0786。

表8 自交系隸屬函數(shù)值

3 小結

研究表明，用PEG-6000溶液模擬水分脅迫處理青貯玉米種子的試驗方法已被廣泛認可。本試驗以0、5%、10%、15%、20%濃度PEG-6000溶液對供試材料進行處理發(fā)現(xiàn)，水分脅迫阻礙了青貯玉米種子貯藏物質運轉，降低了種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率，胚根胚芽的生長亦受到抑制。本試驗通過相關分析表明，種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、貯藏物質運轉率、胚根干重、胚根長度和種子萌發(fā)抗旱指數(shù)關系密切，可作為評價品種抗旱性的指標。

隸屬函數(shù)法是評價植物抗旱性的一種常用的綜合評價方法，它可以在多個指標測定的基礎上對植物抗旱下做出綜合、全面的評價。‘KSX青4’在胚根長勢、發(fā)芽勢、貯藏物質轉化率方面表現(xiàn)優(yōu)良，隸屬函數(shù)均值最高為0.8003，萌發(fā)期抗旱性優(yōu)良；‘♂208-M303’的發(fā)芽勢、發(fā)芽率表現(xiàn)突出，隸屬函數(shù)均值為0.7137，具有萌發(fā)期抗旱性。