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(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心/玉米DNA指紋及分子育種北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100097；2北京市種子管理站，北京100088）

玉米萌發(fā)幼苗期的抗旱性鑒定評(píng)價(jià)

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(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心/玉米DNA指紋及分子育種北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(gè)玉米種子萌發(fā)環(huán)境條件，對(duì)18個(gè)玉米生產(chǎn)主推品種進(jìn)行萌發(fā)幼苗期抗旱性鑒定與評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：（1）在4個(gè)萌發(fā)環(huán)境條件下，京科968、京科665、農(nóng)華101、聯(lián)科96、京農(nóng)科728、京單38、京單68和旺禾8號(hào)相對(duì)發(fā)芽率（培養(yǎng)后8d萌發(fā)率）相對(duì)較高；鄭單958、先玉335和遼單565等品種中等；農(nóng)大108、中單28、浚單20和紀(jì)元1號(hào)較低。（2）相對(duì)幼苗高度、相對(duì)幼苗鮮重、相對(duì)幼苗干重、相對(duì)根系鮮重、相對(duì)根系干重、相對(duì)根系長(zhǎng)度和相對(duì)根系條數(shù)在4個(gè)干旱環(huán)境條件下均小于對(duì)照；不同品種間降幅不同，其中春播品種京科968、京科665、農(nóng)華101等和夏播品種京農(nóng)科728、京單58、京單68降幅較小。春播品種農(nóng)大108、中單28等以及夏播品種浚單20和紀(jì)元1號(hào)降幅較大。（3）綜合分析得出，春播品種京科968、京科665、農(nóng)華101、先玉335和聯(lián)科96萌發(fā)幼苗期抗旱性強(qiáng)，鄭單958、農(nóng)大108和遼單565萌發(fā)幼苗期抗旱性中等，中單28萌發(fā)幼苗期抗旱性最差；夏播品種京農(nóng)科728、京單38、京單68、京單58和京科528萌發(fā)幼苗期抗旱性強(qiáng)，京單28、紀(jì)元1號(hào)和旺禾8號(hào)萌發(fā)幼苗期抗旱性中等，浚單20萌發(fā)幼苗期抗旱性最差。

玉米；萌發(fā)幼苗期；抗旱性；鑒定評(píng)價(jià)

玉米是目前我國(guó)種植面積最大、總產(chǎn)量最高的第一大作物，在保障國(guó)家糧食安全中發(fā)揮著主力軍作用。干旱是影響我國(guó)玉米生產(chǎn)的最主要因素，我國(guó)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(chǎn)幅度高達(dá)20%～30%[1]。種植抗旱高產(chǎn)玉米品種是我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)和方向。

玉米不同生育時(shí)期的干旱脅迫對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響不同，萌發(fā)幼苗期的干旱脅迫主要影響種子的萌發(fā)過程及出苗質(zhì)量；拔節(jié)期之后干旱脅迫則導(dǎo)致葉片生長(zhǎng)受到抑制、干物質(zhì)積累轉(zhuǎn)運(yùn)受阻、根條數(shù)變少等，從而影響玉米的生長(zhǎng)發(fā)育，在一定程度上造成玉米減產(chǎn)[2]；開花期是玉米的需水臨界期，干旱脅迫常導(dǎo)致散粉吐絲間隔增大，花粉和花絲活力降低，減產(chǎn)最嚴(yán)重；灌漿期干旱脅迫導(dǎo)致葉片早衰，光合能力下降，進(jìn)而減產(chǎn)[3-4]。大田生產(chǎn)中，玉米萌發(fā)幼苗期的抗旱性與田間出苗率及幼苗質(zhì)量密切相關(guān)，進(jìn)而直接影響留苗密度及群體整齊度。本研究以18個(gè)玉米生產(chǎn)主推品種為試驗(yàn)材料，采用PEG-6000溶液模擬不同干旱脅迫環(huán)境，在砂培模式下研究不同濃度PEG-6000脅迫處理對(duì)玉米種子萌發(fā)及幼苗質(zhì)量相關(guān)指標(biāo)的影響，旨在篩選萌發(fā)幼苗期抗旱性強(qiáng)的玉米品種。

1 材料與方法

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

1.2試驗(yàn)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(zhǎng)19cm、寬9cm、盛有一定質(zhì)量細(xì)沙的發(fā)芽盒中，種子間距離為粒長(zhǎng)1～2倍，各處理250粒，3次重復(fù)，每個(gè)品種各處理共750粒。PEG-6000水溶液質(zhì)量濃度分別為40g/L、60g/L、75g/L和87.5g/L，與之對(duì)應(yīng)的溶液水勢(shì)分別為-0.05MPa、-0.10MPa、-0.15MPa和-0.20MPa，以蒸餾水為對(duì)照。將發(fā)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(qiáng)度為134μmol/m2·s，連續(xù)培養(yǎng)10d。在第2、4、6、8天調(diào)查發(fā)芽數(shù)，于第8天測(cè)定根系長(zhǎng)度、根系條數(shù)、根系鮮重、根系干重、幼苗鮮重和幼苗干重，并計(jì)算相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)幼苗高度、相對(duì)幼苗鮮重、相對(duì)幼苗干重、相對(duì)根系鮮重、相對(duì)根系干重、相對(duì)根系長(zhǎng)度、相對(duì)根系條數(shù)[5]和相對(duì)種子萌發(fā)抗旱指數(shù)[6]。為了減少各玉米品種間固有的差異，對(duì)各測(cè)定指標(biāo)均采用干旱脅迫處理和對(duì)照測(cè)定的相對(duì)值，相對(duì)值比絕對(duì)值能更好地反映不同玉米品種的抗旱性。

表1 試驗(yàn)品種信息

1.3數(shù)據(jù)分析 采用Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1相對(duì)發(fā)芽率 由表2可知，相對(duì)發(fā)芽率在干旱脅迫下總體呈下降趨勢(shì)。隨脅迫程度加大，相對(duì)發(fā)芽率降幅增大。4個(gè)水勢(shì)下，參試品種的相對(duì)發(fā)芽率介于0.70～0.92之間。其中，春播品種京科968、京科665、農(nóng)華101和聯(lián)科96，夏播品種京農(nóng)科728、京單38、京單68和旺禾8號(hào)等品種相對(duì)發(fā)芽率（培養(yǎng)后8d萌發(fā)率）相對(duì)較高；鄭單958、先玉335和遼單565等品種中等；農(nóng)大108、中單28、浚單20和紀(jì)元1號(hào)較低，平均值為0.79。

2.2種子萌發(fā)抗旱指數(shù) 種子萌發(fā)抗旱指數(shù)是玉米萌發(fā)幼苗期抗旱性鑒定的重要指標(biāo)。由表3可知，相對(duì)種子萌發(fā)抗旱指數(shù)隨干旱脅迫程度增加總體呈下降趨勢(shì)。4個(gè)水勢(shì)下，參試品種的相對(duì)種子萌發(fā)抗旱指數(shù)介于0.39～0.98之間；春播品種相對(duì)種子萌發(fā)抗旱指數(shù)（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(lián)科96和農(nóng)華101相對(duì)種子萌發(fā)抗旱指數(shù)相對(duì)較高，鄭單958、先玉335、遼單565和農(nóng)大108中等，中單28最低，為0.57；夏播品種中京農(nóng)科728、京科528、旺禾8號(hào)和京單68相對(duì)種子萌發(fā)抗旱指數(shù)相對(duì)較高，京單38、京單58、京單28和紀(jì)元1號(hào)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(duì)發(fā)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(duì)種子萌發(fā)抗旱指數(shù)的變化

2.3萌發(fā)性狀的相對(duì)值 由表4可知，春播玉米品種京科665、京科968、農(nóng)華101和聯(lián)科96的根長(zhǎng)、幼苗高度、幼苗鮮重、根系鮮重、幼苗干重和根系干重的相對(duì)值較大；鄭單958、農(nóng)大108、遼單565和中單28各項(xiàng)指標(biāo)的相對(duì)值比較小，對(duì)干旱脅迫比較敏感。夏播玉米品種中京農(nóng)科728、旺禾8號(hào)、京單68和京科528的根長(zhǎng)、幼苗高度、幼苗鮮重、根系鮮重、幼苗干重和根系干重的相對(duì)值較大；而紀(jì)元1號(hào)和浚單20的各項(xiàng)指標(biāo)的相對(duì)值比較小。

表4 干旱脅迫條件下參試玉米品種萌發(fā)性狀的相對(duì)值

表4（續(xù)）

3 討論與結(jié)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(jìn)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(jié)果[7-8]。玉米生產(chǎn)中，萌發(fā)出苗期是實(shí)現(xiàn)苗全、苗齊、苗壯的關(guān)鍵時(shí)期[9]。玉米種子萌發(fā)期抗旱性評(píng)價(jià)是節(jié)水農(nóng)業(yè)研究中的熱點(diǎn)問題之一。通過簡(jiǎn)便、快速而準(zhǔn)確的萌發(fā)期抗旱性鑒定分析方法，篩選出萌發(fā)期抗旱性強(qiáng)的品種，對(duì)指導(dǎo)生產(chǎn)品種布局具有重要參考和指導(dǎo)意義。本研究表明，玉米種子的發(fā)芽率、種子萌發(fā)抗旱指數(shù)、初生根條數(shù)、根系長(zhǎng)度、苗高、幼苗和根系鮮重、幼苗和根系干重適用于評(píng)價(jià)鑒定玉米萌發(fā)期抗旱性，基于該性狀的抗旱性排序與試驗(yàn)中的觀察結(jié)果基本一致，能夠有效地對(duì)試驗(yàn)品種的抗旱性進(jìn)行評(píng)定。

4個(gè)萌發(fā)環(huán)境條件下，相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)種子萌發(fā)抗旱指數(shù)、相對(duì)根系長(zhǎng)度、相對(duì)根系條數(shù)、相對(duì)根系鮮重、相對(duì)根系干重、相對(duì)幼苗鮮重和相對(duì)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(fā)過程。春播玉米品種京科665、京科968、農(nóng)華101和聯(lián)科96的根長(zhǎng)、幼苗高度、幼苗鮮重、根系鮮重、幼苗干重和根系干重的相對(duì)值較大，鄭單958、農(nóng)大108、遼單565和中單28各項(xiàng)指標(biāo)的相對(duì)值比較?。幌牟ビ衩灼贩N中京農(nóng)科728、旺禾8號(hào)、京單68和京科528的根長(zhǎng)、幼苗高度、幼苗鮮重、根系鮮重、幼苗干重和根系干重的相對(duì)值較大，而紀(jì)元1號(hào)和浚單20的各項(xiàng)指標(biāo)的相對(duì)值比較小。

綜合分析玉米萌發(fā)幼苗期的抗旱性表明，春播品種中京科968、京科665、農(nóng)華101、先玉335和聯(lián)科96萌發(fā)幼苗期抗旱性強(qiáng)，鄭單958、農(nóng)大108和遼單565萌發(fā)幼苗期抗旱性中等，中單28萌發(fā)幼苗期抗旱性最差；夏播品種中京農(nóng)科728、京單38、京單68、京單58和京科528萌發(fā)幼苗期抗旱性強(qiáng)，京單28、紀(jì)元1號(hào)和旺禾8號(hào)萌發(fā)幼苗期抗旱性中等，浚單20萌發(fā)幼苗期抗旱性最差。

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2017-02-06）

北京市科技計(jì)劃課題（Z151100001015014）；北京市優(yōu)秀人才培養(yǎng)資助項(xiàng)目（2014000020060G177）；國(guó)家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-02-18）；北京市農(nóng)林科學(xué)院科技創(chuàng)新能力建設(shè)專項(xiàng)（KJCX20170708）；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFD0300106）

徐田軍、呂天放為共同第一作者

趙久然，王榮煥