玉米EMS抗旱突变材料筛选

丁万红，唐 勇，赵 军，冯怀章，张瑜琨，杨 伟，曾丽萍，陈 如，卢婷竹

1.新疆农科院综合试验场，乌鲁木齐 830012 2.中国农科院生物技术研究所，北京 100081

玉米EMS抗旱突变材料筛选

丁万红1，唐 勇1，赵 军2，冯怀章1，张瑜琨1，杨 伟1，曾丽萍1，陈 如1，卢婷竹1

1.新疆农科院综合试验场，乌鲁木齐 830012 2.中国农科院生物技术研究所，北京 100081

以17份郑58背景，EMS诱变抗旱玉米自交系为材料，通过大田试验设置干旱胁迫、正常供水2个处理，通过抗旱表型鉴定和产量性状测量，筛选获得抗旱突变体。结果表明，干旱胁迫对于玉米的生长发育和产量构成都有明显的影响，3号和9号自交系在干旱胁迫下ASI值小于对照，产量高于对照85.7%和37.06%，是具有抗旱性的高产突变体材料。

玉米；EMS抗旱突变材料；筛选

干旱与水资源短缺已成世界农业和社会发展的制约因素之一，我国是世界上主要的干旱国家之一,干旱半干旱土地约占全国面积的47%,其中干旱、半干旱耕地面积占耕地总面积的51%[1]。蕊莲 （1999）认为我国农业受干旱面积逐年增加,每年因干旱损失粮食700～800亿kg以上。胡瑞法（2004）对限制我国玉米生产发展的自然因素、技术因素和社会经济因素进行综合分析认为,干旱是限制我国玉米生产发展和产量提高的第一要素。干旱对玉米产量影响达20%～50%。通过选育抗旱性品种等途径完全有可能大幅度降低由于干旱造成的玉米产量损失。

新疆干旱少雨,是开展农作物抗旱鉴定和抗旱育种的理想区域，由于水资源短缺,新疆95%的水资源用于农业，在农业灌溉节水30亿m3的前景下，水资源承依然赤字近86亿m3。目前以退耕的方式减少耕地。玉米作为疆内第二大粮食作物，缺水直接严重影响产量。因此通过选育抗旱性强的玉米新品种,是保证高产稳产的有效途径之一。研究玉米的抗旱机制，选育抗旱性强的新品种不仅可以保证高产稳产，而且对于节省有限的水资源、为农民提供优良的抗旱玉米品种具有十分重要的意义。

水资源短缺、干旱对农业生产的威胁是一个世界性问题,已成为世界农业和社会发展的制约因素。我国是严重缺水的国家，人均水资源只是世界平均水平的1/4，导致旱灾频发，给粮食生产造成巨大损失。为了实现农业的可持续发展,保障我国的粮食生产安全,就要解决干旱和半旱地区水资源短缺所带来的干旱问题,缓解农业干旱与农业发展之间的矛盾。随着全球气候变暖和水资源的日益匮乏，国外有关玉米干旱与抗旱性机理的研究更加受到重视。玉米自交系和杂交种耐旱胁迫的试验研究已有很多报道[2，3]，一些研究正着手进行耐旱玉米自交系和杂交种的筛选与培育[4]。

本试验通过从中国农科院生物技术研究所引进郑58背景的玉米EMS突变体库内6 700份材料，在大田干旱条件下，通过表型鉴定和产量测定，获得耐旱突变体，为培育抗旱新品种提供新的种质自交系。

1 材料和方法

1.1 供试材料

根据前期田间试验结果，选取获得郑58背景EMS诱变玉米自交系，共17份，材料编号为1-17,旱区编号为D1-D17，水区W1-W17。所有供试材料由新疆农科院综合试验场良种繁育中心和中国农科院生物技术研究所提供并进行材料编号。

1.2 试验设计

2015年5月1日采取随机区组设计种植供试材料，单行区，行长2.4 m，每行10穴，每穴定单株，种植密度为66 660株/hm2，行距配置（40+85）cm的宽窄行模式，株距24 cm，小区面积1.5 m2，3次重复，水、旱2个处理，旱区从拔节到授粉中期进行控水处理，水势从0升到199 Bar，水区水势控制在0-70 Bar。采用不覆膜滴灌栽培，施肥与田间管理略高于大田生产。参照国家玉米区域试验记载和测定标准，每个小区选取中间的8株进行田间调查和室内考种，田间调查散粉期、吐丝期、ASI、NDVI值，室内考种项目有收获株数、收获穗数、百粒重、产量、抗旱指数。

1.3 试验地点

新疆农业科学院综合试验场20号地

1.4 试验地概况

试验设在新疆农科院综合试验场20号地，海拔 575-600 m，年平均气温 8℃ ，年平均日照时数2733.6℃，无霜期156 d，年降水量332 mm，年平均蒸发量1 914 mm，试验地肥力中等，土质灰漠土，有机质含17.5 g/kg，全量N 0.98 mg/kg，全量P 0.96 mg/kg，速效N 92.67 mg/kg，速效 P16.5mg/kg，速效K 248.6 mg/kg，前茬油葵。

1.5 田间管理

水旱2区都是播前用100 ml/666.7m2的金都尔做了土壤封闭，2015年5月1日进行人工点种，5月5日滴出苗水，5月16日出苗期并统计了出苗数，5月中、下旬进行2次中耕，6月 20日浇拔节水，水区一直正常浇水，旱区从拔节开始控水到7月22日复水，9月27日收获水区，10月1日收获旱区。据统计，水区全生育期浇水12次，旱区全生育期浇水7次。

1.6 测定指标及标准

玉米田间干旱鉴定指标测定：通过玉米旱区和水区的产量分析玉米的抗旱性，抗旱系数和抗旱指数的计算公式如下。数据统计采用Excel软件，用T检验分析材料之间的差异。

抗旱系数(DC)=旱地产量/正常浇水的产量

抗旱指数(DI)=抗旱系数(DC)/对照品种抗旱系数(DC)

玉米种质资源的抗旱性根据抗旱指数分为 5级,其评价标准为[5-7]:

抗旱性极强（抗旱指数>1.16）1级

抗旱性强（抗旱指数1.06～1.15）3级

抗旱性中（抗旱指数0.96～1.05）5级

抗旱性弱（抗旱指数0.80～0.95）7级

抗旱性极弱（抗旱指数0.80）9级

2 结果与分析

2.1 17份自交系的ASI对比

表1 17份材料水区花期调查表

由以上表一可以看出，3、4、5、8、9、13-17号材料的ASI值为0，而他们的对照均是2-7 d，可以看出各个材料具有抗旱的潜质。

表2 17份材料旱区花期调查表

由上表可以看出，D03、D04、D05、D06、D09、D14、D17号的ASI均小于或等于对照的ASI,初步说明这几份材料在旱环境下,抵抗能力较强，具有一定的抗旱性。

2.2 17份自交系旱区、水区NDVI比较

表3 17份材料旱区、水区NDVI测定表

由上表可以看出，测定的水、旱区NDVI突变材料均大于对照的材料编号是3、9、13、14、15、16号， 旱区增减率为 23.05%，7.02%，41.67%，41.10%，13.46%，21.53%，水区增减率分别为6.16%，11.66%，5.77%，13.91%，2.31%和9.20%。旱区增减率最大的是13号材料，水区增减率最大的是14号材料。

2.3 17份材料水区、旱区产量比较

表4 17份材料产量分析表

由上表可以看出，水旱2区产量方面材料均高于对照的有3、4、9、14、15号。水区增产明显的有3、4和9号分别高于对照42.75%和27.85%和20.21%，水区14、15号高于对照7.45%和5.36%，增产不明显。经过T检验分析后，3号、4号水区产量达到显著差异，分别高于对照 42.75%和27.85%；

旱区产量增产明显的也是3、4和9号分别高于对照85.70%、20.15%和37.06%，旱区14、15号高于对照8.12%和2.13%，增产不明显。3号旱区达到极显著差异，相比对照增产达85.70%。抗旱指数接近 1的有 4、9、14、15号分别为0.94、1.14、1.01和0.97，明显高的是3号抗旱指数是1.89；

由上综合分析，3号和9号产量高于对照，抗旱指数也高，具有抗旱潜力，是很好的耐旱材料。

3 讨论

3.1 干旱胁迫下对玉米花期和生长量的影响

干旱胁迫能够通过改变植株形态和诱导一系列生理代谢过程而调节植物的生长发育[8]。玉米抗旱育种常用的性状指标是散粉至抽丝的间隔(Anthesis-SilkingInterval,ASI)。ASI具有高遗传力,特别是在强干旱胁迫环境下,其长度与产量存在极显著负相关。干旱胁迫处理后,对玉米自交系的ASI的调查结果,水分胁迫明显延长了玉米自交系抽丝、散粉时间,散粉延迟天数为1～6 d,抽丝延迟天数为2～9 d;水分胁迫造成ASI增加,不同玉米自交系增加幅度不同。本试验结果表明，干旱胁迫下，影响了玉米的ASI，3、4、5、8、9、13、14、15、16、17号材料的ASI值为0，而他们的对照均是2-7 d，可以看出3、4、5、8、9、13-17材料具有抗旱的潜质。

3.2 干旱胁迫对产量的影响

因玉米是喜水作物，干旱胁迫会对玉米产量造成一定的影响，从产量测定表可以看出，水旱2区产量方面材料均高于对照的有 3、4、9、14、15号。经过T检验分析后，其中3号、4号水区产量达到显著差异，分别高于对照42.75%和27.85%。

旱区产量增产明显的也是3、4和9号分别高于对照85.70%、20.15%和37.06%，经过T检验分析后，3号旱区达到极显著差异，相比对照增产达85.70%。

抗旱指数接近 1的有 4、9、14、15号分别为0.94、1.14、1.01和0.97，明显高的是3号抗旱指数是1.89；

由上综合分析，3号和9号产量高于对照，抗旱指数也高，具有抗旱潜力，是很好的耐旱突变体材料。

[1]韩金龙,王同燕,徐子利，等。玉米抗旱机理及抗旱性鉴定指标研究进展[J].中国农学通报，2010,26(21):142-146.

[2]王玮，周琦，杨兴洪，等。水分胁迫下冬小麦牙鞘长度与抗旱性的关系及其遗传特性的研究[J].西北植物学报，1998,18(1):24-29.

[3]催震海，张立军，樊金娟，等。玉米苗期不同供水条件下穗部性状与产量的相关分析[J].华北农学报，2008,23（1): 123-127.

[4]杨国虎，李建生，罗湘宁，等。干旱条件下玉米叶面积变化及地上干物质积累与分配的研究[J].西北农林科技大学学报学报(自然科学版)，2005,33(5):27-32.

[5]钮力亚，付 晶，王伟伟，等.不同玉米品种抗旱性及产量因素分析[J].中国农学通报 ，2013,29(36):102-108.

[6]黎 裕，王天宇，刘 成，等.玉米抗旱品种的筛选指标研究[J].植物遗传资源学报，2004,5(3):210-215.

[7]付风玲，周树峰，潘光堂，等.玉米耐旱系数的多元回归分析[J].作物学报，2003,29(3):468-472.

[8]杨国虎，李建生，罗湘宁，等。干旱条件下玉米叶面积变化及地上干物质积累与分配的研究[J].西北农林科技大学学报学报(自然科学版)，2005,33(5)：27-32.

丁万红，（1980年03月—），本科学历，农艺师，研究方向：农作物育种与栽培。

新疆维吾尔自治区科技厅科技支疆项目（201491140）。

2016-11-18