祭秀亭+++裴玉賀++趙美愛+++郭新梅+++宋希云

摘要：以玉米品種青農(nóng)8號、鄭單958、農(nóng)大108為試材，在苗期采用鹽濃度為250 mm/L的營養(yǎng)液進行鹽脅迫處理，測定其MDA含量、總含水量、電導率、株高、莖粗、POD活性等耐鹽性鑒定指標，采用綜合隸屬度評價法進行耐鹽性評價，結果表明，青農(nóng)8號具有較好的耐鹽性，鄭單958次之，農(nóng)大108相對最差。采用反復干旱法處理，測定苗期3個玉米品種的MDA含量、相對含水量、含水量、電導率等抗旱性鑒定指標，采用綜合隸屬度評價法對其抗旱性進行評價，結果表明，鄭單958具有較好的抗旱性，青農(nóng)8號次之，農(nóng)大108相對最差。因此，青農(nóng)8號在我國鹽堿、中等干旱地區(qū)有較高的推廣應用價值。

關鍵詞：玉米；苗期；耐鹽性；抗旱性；評價

中圖分類號： S513.01文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）02-0108-03

收稿日期：2015-02-10

基金項目：國家科技支撐計劃（編號：2012AA101202、2011BAD35B01）；山東省良種工程和山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系玉米產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團隊。

作者簡介：祭秀亭（1985—），男，山東泰安人，碩士研究生，主要從事作物遺傳育種研究。Tel：（0532）86080459；E-mail：jixting163@163.com。

通信作者：宋希云，博士，教授，主要從事玉米遺傳育種研究。Tel：（0532）86080002；E-mail：songxy@qau.edu.cn。中國是世界鹽堿地大國之一，據(jù)2010年不完全統(tǒng)計，中國擁有鹽堿地9.913億hm2 [1]。氣候變化加劇導致全球干旱區(qū)出現(xiàn)糧食與能源資源危機，2014年入夏以來，中國西北、華北等多個糧食主產(chǎn)區(qū)持續(xù)高溫干旱，作物受旱面積超過46.7萬 hm2。玉米是世界上重要的糧食、飼料兼能源作物，培育耐鹽、抗旱優(yōu)良玉米品種是有效利用鹽堿地、提高干旱地區(qū)糧食產(chǎn)量比較有效的途徑。目前，由于我國耐鹽、抗旱種質(zhì)較少[2]，耐鹽、抗旱玉米的育種研究進展較為緩慢。

國內(nèi)外學者對玉米耐鹽、抗旱性已進行大量研究，但目前還沒有統(tǒng)一的鑒定標準能準確評價玉米種質(zhì)的耐鹽、抗旱性。劉芳等通過方差分析綜合比較發(fā)現(xiàn)，250 mmol/L的NaCl溶液可作為玉米苗期耐鹽性鑒定的理想濃度[3]；陳志輝等在自然生態(tài)條件下提出，綜合隸屬度值是評價玉米抗旱性的方法[4]，但該綜合隸屬度算法僅是各指標隸屬度的算術平均值，沒有考慮各指標對抗性鑒定的貢獻率。本試驗借鑒前人的研究結論，篩選與玉米耐鹽、抗旱性相關的生理指標及農(nóng)藝性狀作為抗性鑒定指標[5-8]，引入?yún)^(qū)分權[9]，實現(xiàn)指標隸屬度到玉米品種隸屬度的轉化，并在此基礎上，評價青農(nóng)8號、鄭單958、農(nóng)大108這3個玉米品種的相對耐鹽、抗旱性。

1材料與方法

1.1試驗材料

玉米品種青農(nóng)8號、鄭單958、農(nóng)大108，均由青島農(nóng)業(yè)大學分子育種實驗室提供。

1.2脅迫處理

1.2.1鹽脅迫選用飽滿度一致的玉米種子，0.1% HgCl2消毒10 min；滅菌自來水漂洗3遍，28 ℃進行發(fā)芽；挑選長勢較為一致的發(fā)芽種子，播種于裝有200 mL 1/2 Hoagland營養(yǎng)液的玻璃瓶中，每瓶10株；光照培養(yǎng)箱培養(yǎng)，晝夜溫度分別為（25±2）、（20±2） ℃，每天光照12 h，光照度為 600 μmol/（m2·s），相對濕度為60%～80%；2葉期時，每瓶選留生長一致的健壯幼苗5株[10]；3葉1心期，加入含終濃度為 250 mmol/L NaCl的營養(yǎng)液，以不添加NaCl的營養(yǎng)液為對照，每天更換培養(yǎng)液，處理7 d。每一品種每處理6瓶，重復3次。

1.2.2干旱處理試驗在青島農(nóng)業(yè)大學溫室進行，采用反復干旱法[11]。試驗材料種植于盛有300 mL營養(yǎng)土的100 mm×260 mm 塑料盒中，每塑料盒15株；每天17：00，每塑料盒澆灌200 mL自來水；2葉期間苗，每塑料盒留10 株；3葉1心期，取樣測定各項指標。除水分脅迫外，管理措施均一致。每品種每一處理3塑料盒，重復3次。1.3指標測定

1.3.1生理指標葉綠素含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化物酶（POD）活性分別采用80%丙酮提取法、氮藍四唑（NBT）法、愈創(chuàng)木酚法測定[12]；細胞質(zhì)膜透性采用電導率法測定[13]；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）顯色法測定[14]。每個品種每處理重復3次。

1.3.2農(nóng)藝性狀去離子水洗去砂土培養(yǎng)的幼苗表面土壤，吸干多余水分；測量株高（苗地上部分最高點的拉直高度）、莖粗、根長、根鮮質(zhì)量、莖葉鮮質(zhì)量；烘箱中105 ℃殺青 40 min，80 ℃烘干至恒質(zhì)量；稱量根干質(zhì)量和莖葉干質(zhì)量，計算莖葉和根的含水量及根冠比[15]，含水量計算公式為：含水量=[（樣品鮮質(zhì)量-樣品干質(zhì)量）/樣品鮮質(zhì)量]×100%。同時，取相同質(zhì)量的葉片浸入蒸餾水中5～8 h，使葉片吸水成飽和狀態(tài)；取出，用吸水紙吸干表面的水分；稱質(zhì)量，計算玉米葉片的相對含水量：相對含水量=（mf-md）/（mt-md）×100%，其中，mf為葉片鮮質(zhì)量，md為葉片干質(zhì)量，mt為葉片飽水時質(zhì)量，單位均為g。各指標測定均重復3次。

1.4指標變化率與等級劃分

1.4.1指標變化率計算SOD、POD、株高等指標測量值越大，品種抗性表現(xiàn)越有利，其變化率計算公式為：變化率（X）=[（Xick-Xicl）/Xick]×100%；MDA、電導率等指標測量值越大，品種抗性表現(xiàn)越不利，其變化率計算公式為：變化率（X）=[（Xicl-Xick）/Xick]×100%。式中，Xick為對照第i項指標的測定值，Xicl為處理第i項指標的測定值。

1.4.2指標等級劃分試驗將用于抗性鑒定的各指標劃分為2個等級：Ⅰ級為抗，Ⅱ級為不抗，Ⅰ級的值為所有品種指標變化率的最小值，Ⅱ級的值為所有品種指標變化率的最大值。

1.5隸屬度抗性評價

1.5.1隸屬度確定指標隸屬度計算參照王黃英等的方法[16]，略有修改，計算公式為：uij=（Ximax-Xij）/（Ximax-Ximin）。式中，uij為j品種第i項指標的隸屬度，Xij為j品種第i項指標變化率的平均值，Ximin為全部品種第i項指標變化率的最小值，Ximax為全部品種第i項指標變化率的最大值。

1.5.2區(qū)分權重確立通常情況下，不同的各級指標隸屬度之間不具有可比性、可加性，區(qū)分權重參照劉開第等方法[9]進行計算。由于隸屬度uij對不同指標各等級取值的集中與分散程度決定Wij值，因此，Wij可表示為熵Hij的函數(shù)為：Hij=-∑nk=1 [uijk×ln（uijk）]、Vij=1-Hij/ln（n）、Wij=Vij/∑mt=1（Vijt）。式中，uijk為j品種i項指標第k等級隸屬度，n為各項指標的等級個數(shù)，Wij為j品種i項指標的區(qū)分權重，m為用于抗性鑒定的指標個數(shù)。

1.5.3綜合隸屬度抗性評價由于不同品種耐鹽、抗旱機理的復雜性和多層次性，各性狀對抗性鑒定的貢獻大小不一，很難用一個指標評判品種的抗性。因此，試驗采用綜合隸屬度評價3種玉米的耐鹽、抗旱性，利用指標區(qū)分權，將樣本的指標隸屬度轉化為可進行大小比較的樣本隸屬度[17]。各品種綜合隸屬度計算公式為：Uj=∑mt=1（uijt×Wijt）、Dj=∑mt=1[（1-uijt） ×Wijt]。式中，Uj為j品種Ⅰ級綜合隸屬度，Dj為j品種Ⅱ級綜合隸屬度，uijt為j品種第t個指標i的隸屬度，Wijt為j品種第t個指標i的區(qū)分權，m為用于抗性鑒定的指標個數(shù)。

1.6數(shù)據(jù)分析與處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007及SPSS 20.0軟件進行分析，采用Duncans 極差法進行多重比較以檢驗脅迫處理后各品種之間變化率的差異顯著性。

2結果與分析

2.1耐鹽性鑒定

2.1.1指標變化率由表1可見，青農(nóng)8號MDA、株高的變化率顯著低于鄭單958及農(nóng)大108，其總含水量的變化率顯著低于鄭單958，電導率、POD的變化率顯著低于農(nóng)大108；鄭單958莖粗的變化率顯著低于農(nóng)大108；3個玉米品種葉綠素含量、SOD、干質(zhì)量的變化率相互間差異不顯著。因此，指標MDA、總含水量、電導率、株高、POD、莖粗可作為3種玉米耐鹽性的鑒定指標，而葉綠素含量、SOD、干質(zhì)量不可以作為鑒定指標。

2.1.2綜合隸屬度由表2可見，農(nóng)大108耐鹽性相對青農(nóng)8號和鄭單958為不抗，Ⅱ級綜合隸屬度大于0.80；青農(nóng)8號耐鹽性相對其他2個玉米品種為抗，Ⅰ級綜合隸屬度大于 0.89；鄭單958耐鹽性雖然表現(xiàn)為不抗，但其Ⅱ級綜合隸屬度不大于0.60，其耐鹽性處于3個品種之間；3個玉米品種的耐鹽性順序為青農(nóng)8號>鄭單958>農(nóng)大108。

2.2抗旱性鑒定

2.2.1指標變化率由表3可見，指標MDA含量、相對含水量、電導率、含水量在3個玉米品種間存在差異顯著性，可作為3個玉米品種抗旱性的鑒定指標，而株高、成活率、莖粗、根冠比、根長在3個玉米品種間沒有差異顯著性，不能作為3個

2.2.2綜合隸屬度由表4可見，農(nóng)大108抗旱性相對青農(nóng)8號和鄭單958為不抗，Ⅱ級綜合隸屬度大于0.90；鄭單958抗旱性相對其他2個品種為抗，Ⅰ級綜合隸屬度大于0.87；青農(nóng)8號雖然表現(xiàn)為抗，但其Ⅰ級綜合隸屬度相對較小，不大表3青農(nóng)8號等3個玉米品種的干旱脅迫指標變化率方差分析

3結論與討論

本試驗以玉米品種青農(nóng)8號、鄭單958、農(nóng)大108為材料，測得的各項生理及農(nóng)藝性狀數(shù)值轉化為指標變化率[18]，通過方差分析篩選出差異顯著的指標用于隸屬度計算，可減少無用指標對綜合隸屬度評價造成的誤差。同時，引入?yún)^(qū)分權，對各指標隸屬度進行單獨評價，配以各自的區(qū)分權重，經(jīng)歸一化運算得出依據(jù)各指標的綜合評價結果[19]，對玉米耐鹽、抗旱性鑒定具有一定的指導作用。

本研究表明，苗期鹽處理的3種玉米，其MDA含量、總含水量、電導率、株高、莖粗、POD活性的變化率等存在顯著差異，與胡寶忱等研究結果[5，15，20]類似，這6個指標可用于玉米苗期耐鹽性鑒定。苗期干旱脅迫處理的3種玉米，其MDA含量、相對含水量、含水量、電導率的變化率等也存在顯著差異，與任小燕等研究結果[1，4，18]類似，這4個指標可用于玉米苗期耐旱性鑒定。有文獻報道，株高能較好地代表作物的抗旱性，株高變化越小，抗旱性越強，本試驗也符合此規(guī)律，但由于差異未達到顯著水平而未被采用。

綜合隸屬度評價方法結果準確客觀、可靠性好[21]，在許多領域應用廣泛。綜合隸屬度評價方法結果的準確性依賴于隸屬度函數(shù)的正確建立，而目前大多數(shù)系統(tǒng)還停留在經(jīng)驗和試驗的基礎上[22]。本試驗為避免建立各指標隸屬度函數(shù)可能帶來的誤差，將用于抗性鑒定的各指標劃分為2個等級，沒有對各級分類限度值規(guī)定具體數(shù)值，抗性鑒定結果只是3個品種之間互相比較所得的相對抗性值，不能代表實際生產(chǎn)中的抗性等級。本試驗中，農(nóng)大108的抗旱性相對青農(nóng)8號和鄭單958表現(xiàn)為不抗，而生產(chǎn)上農(nóng)大108是抗旱性較強的品種。

對糧食作物生產(chǎn)而言，產(chǎn)量是作物抗旱性最直接、最切合生產(chǎn)實際的鑒定指標，其抗旱能力的大小主要體現(xiàn)在產(chǎn)量方面[23-24]。因此，有必要進一步以產(chǎn)量為鑒定指標，對3個玉米品種進行全生育期的耐鹽、抗旱性鑒定。

參考文獻：

[1]任小燕，杜建中，孫毅. 轉AhCMO基因玉米后代的獲得及耐鹽性鑒定[J]. 分子植物育種，2013，11（3）：332-338.

[2]谷思玉，周連仁，王佳佳. 不同品種玉米萌發(fā)期耐鹽性的比較[J]. 中國農(nóng)學通報，2011，27（33）：34-39.

[3]劉芳，付艷，高樹仁，等. 玉米幼苗的鹽脅迫反應及玉米耐鹽性的鑒定[J]. 黑龍江八一農(nóng)墾大學學報，2007，19（6）：22-26.

[4]陳志輝，李立，黃虎蘭. 玉米品種抗旱性鑒定方法與指標研究[J]. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2011，32（1）：120-124.

[5]胡寶忱，艾軍，郭守東，等. 鹽脅迫對玉米幼苗生長的影響[J]. 雜糧作物，2008，28（3）：166-168.

[6]白向歷，齊華，劉明，等. 玉米抗旱性與生理生化指標關系的研究[J]. 玉米科學，2007，15（5）：79-83.

[7]孫彩霞，武志杰，張振平，等. 玉米抗旱性評價指標的系統(tǒng)分析[J]. 農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學與綜合研究，2004，20（1）：43-47.

[8]宋鳳斌，徐世昌. 玉米抗旱性鑒定指標的研究[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2004，12（1）：128-129.

[9]劉開第，龐彥軍，栗文國. 多指標決策中隸屬度轉換算法及其應用[J]. 自動化學報，2009，35（3）：315-319.

[10]付艷，高樹仁，楊克軍，等. 鹽脅迫對玉米耐鹽系與鹽敏感系苗期幾個生理生化指標的影響[J]. 植物生理學報，2011，47（5）：459-462.

[11]張志方，劉亞，任雯，等. 轉TsVP基因玉米抗旱性鑒定研究[J]. 生物技術進展，2013（3）：206-210.

[12]李合生. 植物生理生化實驗原理和技術[M]. 北京：高等教育出版社，2000：134-169.

[13]張蜀秋. 植物生理學實驗技術教程[M]. 北京：科學出版社，2011：203-204.

[14]史樹德，孫亞卿，魏磊. 植物生理學實驗指導[M]. 北京：中國林業(yè)出版社，2011：126-127.

[15]嚴杰，陶琴君，陳靜，等. 新選玉米自交系耐鹽性鑒定及耐鹽機理淺析[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學，2013（8）：8-10，21.

[16]王黃英，郭還威，羅坤，等. 幾個玉米品種抗旱性的直接鑒定[J]. 玉米科學，2000，8（1）：40-41.

[17]劉昕，劉開第，李春杰，等. 水質(zhì)評價中的指標權重與隸屬度轉換算法[J]. 蘭州理工大學學報，2009，35（1）：63-66.

[18]李鳳海，朱敏，呂香玲. 常用玉米自交系抗旱性及抗旱性鑒定指標研究[J]. 種子，2011，30（1）：31-34.

[19]李無為. 模糊數(shù)學綜合評判隸屬度的假設檢驗方法初探[J]. 中國衛(wèi)生統(tǒng)計，1991，8（4）：38-39.

[20]鄭飛，陳艷萍，孟慶長，等. 7份玉米自交系耐鹽性鑒定[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學，2012，40（12）：112-115.

[21]潘理黎，黃小華，嚴國奇，等. 地表水模糊綜合評價中隸屬度的圖算方法[J]. 安全與環(huán)境學報，2004，4（6）：11-13.

[22]王季方，盧正鼎. 模糊控制中隸屬度函數(shù)的確定方法[J]. 河南科學，2000，18（4）：348-351.

[23]Crosbie J M，Mock J J. Changes in physiological traits associated with grain yield improvement in three maize breeding programs[J]. Crop Science，1981，21：255-258.

[24]David C，Nielsen，Onathan，et al. Black bean sensitivity to water stress at various growth stages[J]. Crop Science，1998，38：422-427.