李 穆， 臧宏圖， 高婷婷， 王 敏， 汪孟麗， 孟令聰，鄭淑波， 周德龍， 何 歡， 路 明

(1.吉林省農(nóng)業(yè)科學院玉米研究所/主要糧食作物國家工程研究中心/國家玉米工程技術研究中心(吉林)/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部東北中部玉米生物學與遺傳育種重點實驗室/吉林省農(nóng)作物育種南繁基地開放實驗室， 長春 130033；2.吉林吉農(nóng)高新技術發(fā)展股份有限公司， 吉林 公主嶺 136100)

種子活力是判斷玉米種子質(zhì)量的重要指標，種子耐老化性狀是衡量種子活力優(yōu)劣的重要指標之一[1]。玉米在生理成熟時種子活力最高，但隨著儲存時間的延長和外部環(huán)境的脅迫，種子內(nèi)部會發(fā)生代謝失調(diào)、有毒物質(zhì)積累等情況，導致種子出現(xiàn)不可逆轉的老化[2]。種子老化會影響種子的出苗質(zhì)量，降低抵抗外部不良條件的能力，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成不同程度的損失[3]。因此，鑒定綜合性狀優(yōu)良的耐老化玉米品種不僅能夠抵御老化脅迫所造成的不利影響，同時也是保證玉米安全生產(chǎn)的有效途徑[4]。

研究表明，種子耐老化性狀是由自身遺傳和外部脅迫共同決定的，不同基因型之間的玉米品種，種子老化特性存在顯著差異，為篩選耐老化品種提供了可能[5]。目前，一般采用人工老化法對種子萌發(fā)性狀進行分析，從而獲得耐老化性狀優(yōu)異的種質(zhì)資源[6-8]。李春雷等[9]對玉米雜交種鄭單958和先玉335進行老化脅迫，結果表明，兩個雜交種隨著脅迫時間的延長，發(fā)芽指標逐步降低；電導率、丙二醛含量等有害指標則隨著脅迫時間的延長而逐步升高。鄧杰等[10]選用不同活力的4個玉米雜交種進行老化后發(fā)現(xiàn)，不同類型玉米種子的萌發(fā)性狀隨著老化時間的延長差異逐漸增加，活力高的玉米雜交種在耐老化方面也有明顯差異，活力指標降低程度不同，而老化敏感型的玉米種子在出苗性狀上均受到嚴重抑制。王春蓮，鞠方成[11]以丹玉405、新丹336和宏碩737等3個玉米雜交種為材料，人工老化后發(fā)現(xiàn)，隨著老化時間的延長，所有雜交種的發(fā)芽性狀均呈下降趨勢，丹玉405的各項指標下降幅度均小于其他2個雜交種，說明其耐老化能力相對較強。

本研究以44份玉米雜交種為材料，采用高溫高濕老化法分析不同玉米品種的種子耐老化性狀，挖掘和篩選耐老化玉米品種的同時，也對把握老化對種子活力的影響和變化規(guī)律、降低種子貯藏成本、延長貯存年限具有重要的借鑒意義。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試材料為44份玉米雜交種，部分由吉林省農(nóng)業(yè)科學院玉米所提供，部分購于市場(表1)。

1.2 試驗方法

1.2.1人工老化

將未包衣的玉米雜交種晾曬至適宜含水量(含水量≤14%)，挑選表面整潔、均勻的種子，每份50粒種子，3次重復。在3%的NaClO溶液中浸泡30 min消毒后，用蒸餾水沖洗3次，裝入種子老化盒內(nèi)備用。利用LH-150 S型種子老化箱(浙江托普)對供試材料進行高溫高濕老化處理，處理前對老化箱進行消毒(75%乙醇)。老化箱設置條件參照王建華[12]的方法略有改動，人工老化處理溫度50 ℃、相對濕度95%，處理時長為5 d。

表1 44份玉米雜交種Table 1 Details of 44 maize varieties

1.2.2發(fā)芽指標測定

老化脅迫完的種子放置室溫下自然晾干后，以未做老化脅迫的種子為對照，參照國家標準進行標準發(fā)芽實驗，計算發(fā)芽勢、發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢和相對發(fā)芽率等指標[13]。

相對發(fā)芽勢(%)=(老化處理后發(fā)芽勢/對照發(fā)芽勢)×100%；

相對發(fā)芽率(%)=(老化處理后發(fā)芽率/對照發(fā)芽率)×100%。

1.2.3數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Office Excel 2010軟件和DPS 19.05軟件進行老化玉米種子發(fā)芽指標的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、方差分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 玉米雜交種老化后發(fā)芽指標方差分析

老化脅迫后，對44份玉米雜交種種子進行發(fā)芽試驗，計算發(fā)芽勢與發(fā)芽率并進行方差分析。結果表明，雜交種間發(fā)芽勢和發(fā)芽率達極顯著水平，重復間不顯著，說明不同雜交種間存在顯著性差異(表2、表3)，這說明不同玉米雜交種在老化脅迫下，能夠區(qū)分種子對老化的耐性。

表2 發(fā)芽勢方差分析Table 2 Analysis of germination potential variance

表3 發(fā)芽率方差分析Table 3 Analysis of germination rate variance

2.2 老化脅迫對不同玉米雜交種的影響

對44份玉米雜交種種子進行老化脅迫處理。結果(表4)表明，隨著老化時間的延長，與對照相比，大部分雜交種老化后的發(fā)芽勢、發(fā)芽率均有明顯下降，老化5 d的發(fā)芽勢和發(fā)芽率兩項指標比對照分別降低了6%和18%。發(fā)芽勢大于等于80%的有11個(吉禹619、金園15、先玉335、必祥809、遠科105、必祥199、華農(nóng)159、富民558、遼科88、富民108、梨玉816)，占供試材料的25%；發(fā)芽率大于等于95%的有5個(先玉335、吉禹619、金園15、必祥809、富民105)，占供試材料的11.3%。相對發(fā)芽勢變異幅度為9%～98%，平均為75%，相對發(fā)芽率變異幅度為26%～100%，平均為81%。

表4 44份雜交種老化后的發(fā)芽指標Table 4 Germination indicators of 44 hybrids after aging

圖1 44份玉米雜交種老化后發(fā)芽性狀聚類分析 Fig.1 Cluster analysis of 44 hybrids germination traits after aging

2.3 玉米雜交種的耐老化聚類分析

以44份玉米雜交種種子相對發(fā)芽指標進行聚類分析，將44份雜交種耐老化等級劃分為3個級別，先玉335、吉禹619、金園15、必祥809、富民105等5份材料為耐老化雜交種，稷秾1205等14份材料為老化敏感型雜交種，其他25份材料為中間型雜交種。綜合發(fā)芽結果，先玉335、吉禹619、金園15、必祥809、富民105等5份雜交種在發(fā)芽勢和發(fā)芽率等方面優(yōu)于其他雜交種(圖1)。表明隨著老化時間的延長，種子受到老化脅迫的影響就越大，只有少量玉米雜交種能夠降低老化脅迫所帶來的傷害。

3 討論與結論

玉米種子在收獲儲藏后會遭遇各種逆境脅迫從而發(fā)生老化。在老化過程中，種子內(nèi)部物質(zhì)會發(fā)生明顯的改變，保護酶活力會隨儲藏時間的延長呈下降的趨勢；電導率、丙二醛等則隨儲藏時間的延長而升高，導致種子活力降低，缺苗、出苗慢以及苗勢弱等問題，從而造成玉米產(chǎn)量的年際波動較大，品質(zhì)也大受影響，嚴重威脅我國糧食安全[9,14,15]。因此，研究種子耐老化性狀，挖掘高活力玉米種質(zhì)資源，對于把握玉米種子儲存年限，保護與利用種質(zhì)資源以及耐老化新品種選育具有至關重要的意義。研究表明，老化脅迫后，玉米種子在發(fā)芽勢和發(fā)芽率等多項指標上均有明顯下降，但在下降幅度上存在較為明顯的差異[16-18]。在本研究中，隨著儲藏時間的延長，44份玉米雜交種在發(fā)芽勢和發(fā)芽率等指標上均有不同程度的下降。與對照相比，耐老化雜交種的相對發(fā)芽指標均大于老化敏感型雜交種，呈現(xiàn)較為明顯的遺傳差異。

本研究通過高溫高濕老化法對44份玉米雜交種的種子進行老化脅迫后，測定發(fā)芽勢、發(fā)芽率等指標，結果表明，所有雜交種在老化脅迫后，發(fā)芽勢、發(fā)芽率等指標均表現(xiàn)出下降趨勢，隨著儲藏時間的延長，下降趨勢存在著明顯差異，大部分雜交種兩項發(fā)芽指標都維持在低水平狀態(tài)，驗證了不同雜交種之間存在明顯的遺傳差異。先玉335、吉禹619、金園15、必祥809、富民105等5個玉米雜交種為耐老化品種。