91份玉米自交系种子耐低温等级的评价

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(1.齐齐哈尔大学生命科学与农林学院， 黑龙江 齐齐哈尔 161006； 2.黑龙江省畜牧研究所， 黑龙江 齐齐哈尔 161000)

91份玉米自交系种子耐低温等级的评价

李波1，高云鹏1，徐艳霞2

(1.齐齐哈尔大学生命科学与农林学院， 黑龙江 齐齐哈尔 161006； 2.黑龙江省畜牧研究所， 黑龙江 齐齐哈尔 161000)

以91份玉米自交系为试验材料，在10 ℃低温胁迫下分别测定种子的发芽率、相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数以及低温胁迫下的发芽时间，研究低温处理对不同玉米自交系种子萌发特性的影响，利用隶属函数法对玉米自交系耐低温进行评价。结果表明：低温降低了玉米种子的发芽率、相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数，其中58、77和88下降幅度最大；低温延迟了种子的发芽时间，49号和84号种子发芽时间长达30 d。通过筛选获得极强、强耐低温10份和52份对低温胁迫强敏感自交系，91份玉米自交系被分为极强、强、中等、弱和极弱5个等级，为培育耐低温玉米新品种和挖掘耐低温相关基因提供种质资源。

玉米； 耐低温； 种子萌发； 隶属函数法； 评价

玉米是典型的喜温性植物，它对温度条件要求较高，对冷害的抗性较弱。黑龙江省早春气温较低, 地温回升缓慢, 玉米播种后常遇低温, 低温对种子发芽影响很大,导致种子发芽率降低[1-2]。制种玉米播种的都是自交系，生长势弱，发芽期或苗期的低温冷害、冻害会造成玉米减产甚至绝产。玉米种子萌发所需最低温度为8～10 ℃[3]，如果玉米播种至出苗期间温度低会推迟出苗、影响发育，甚至会导致植株死亡。玉米在发芽期和苗期也极易受低温危害，不同品种自交系在低温条件下发芽能力及玉米芽和玉米幼苗抗低温能力存在差异[4]。不同玉米品种在低温下的发芽能力差异显著,在很大程度上决定着种子发芽过程的耐冷性。本研究以91份玉米自交系种子为试材，研究在玉米发芽期抗低温能力存在差异，旨在为东北地区春季早播玉米耐低温性品种鉴定和筛选效率提供理论指导，为选择适宜的耐低温品种及培育耐低温新品种提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

以黑龙江省畜牧研究所提供的 91份玉米自选自交系种子为材料，材料编号为1～91。

1.2 试验方法

1.2.1 标准发芽试验

分别取玉米各自交系种子，以50 ℃温水浸种24 h，用0.1%氯化汞溶液对种子消毒5 min，后用去离子水冲洗,籽粒准确均匀摆放于直径为10 cm×10 cm垫有2层滤纸的发芽盒中，在每个发芽盒里加入适量去离子水，20 粒种子为1组，3次平行，放入25 ℃人工气候箱培养黑暗培养，以玉米芽突破种皮0.5 cm 为发芽，记录第7天种子发芽数。

1.2.2 种子低温处理培养方法

低温发芽试验的玉米种子处理方法同1.2.1，发芽盒置于10 ℃培养箱黑暗培养，适时补水，以露白(胚根伸出0.5 mm)为标准，逐日测定种子的发芽数，第30天统计种子发芽数，各组设3次重复，每重复20粒种子。

1.2.3 种子耐低温活力指标的测定

25 ℃ 7 d计算标准发芽率，22 d计算10 ℃发芽势、30 d计算10 ℃ 发芽率、相对发芽率、发芽指数和发芽时间。

发芽率(%)=种子萌发数/供检种子总数×100%；

相对发芽率(%)=低温条件下发芽率/标准发芽率×100%；

发芽势(%)=规定日期内正常发芽种子数/供检种子总数×100%；

发芽指数=∑Gt/Dt(式中：Dt为发芽日数，Gt为Dt相对应的每天发芽种子数与发芽日数)；

1.3 数据处理

采用Excel 2010软件进行数据统计处理，利用隶属函数法对不同自交系种子的耐低温性进行排序。

隶属度的计算：对测得数据用模糊数学隶属度公式进行转换，隶属函数公式为：

U(Xijk)=(Xijk-Xmin)/(Xmax-Xmin) (1)

U′(Xijk)=1-(Xijk-Xmin)/(Xmax-Xmin) (2)

式中，U(Xijk)、U′(Xijk) 为第i个品种第j个胁迫浓度的k项指标的隶属度，Xmin、Xmax分别为k项指标的最小值和最大值。与抗低温呈正相关的指标采用公式(1)，相反，则采用公式(2)。

2 结果与分析

2.1 低温选择压力对自交系种子发芽率的影响

10 ℃低温下不同玉米自交系种子的发芽率和相对发芽率的分布见图1和图2。由图2可知，91份玉米自交系种子在低温胁迫处理下发芽率产生显著影响，相对发芽率在 80%～100% 之间的有18份材料，包括4、6、9、11、12、15、22、32、33、34、36、38、47、55、56、82、85和87，占总数的19.78%，而相对发芽率在60%以上的有51份材料，占总数56.04%，在60%～69%之间的材料最多，为19份材料，占总数的20.88%，相对发芽率最高的为6号材料，达到95.56%，1、14、35、46、57、69、76号和78号材料的发芽率和相对发芽率均为0。

图1 低温胁迫下不同玉米自交系发芽率的分布

低温对玉米种子的发芽率和相对发芽率均产生一定的影响，发芽率和相对发芽率均在80%以上的材料包括4、11、12、22、34号和36号6份材料，占总数的6.59%，在60%以上的材料包括2、4、6、7、9、10、11、12、15、16、19、21、22、23、33、34、36、38、43、48、50、55、56、82号和89号25份材料，占总数的27.47%，其它材料的发芽率或相对发芽率均低于60%。

图2 低温胁迫下不同玉米自交系相对发芽率的分布

图3 低温胁迫下不同玉米自交系相对发芽势的分布

2.2 低温选择压力对自交系种子发芽势和发芽指数的影响

10 ℃低温下玉米种子的相对发芽势和相对发芽指数的分布见图3和4图。由于低温的影响延迟了玉米种子的萌发，使玉米种子的相对发芽势迅速降低，但不同自交系的变化不一，相对发芽势达到60%以上的有17份材料，包括4、6、7、8、11、12、15、18、19、22、23、33、34、45、47、38号和64号，占总数的18.68%，其它材料的相对发芽势均低于60%，相对发芽势最高的为23号，达到96.43%，最低的发芽势为0，包括21份材料。低温对玉米种子的相对发芽指数产生不同的变化，相对发芽指数在4.00以上的包括4、6、12、14、19、23号和91号7份材料，占总数的7.69%，在5.00以上的材料包括6份，即6、11、15、19、23、34号，占总数的6.59%，其它材料的相对发芽指数低于5.00，相对发芽指数最高的为6号材料，达到5.30，最低的为0，包括1、14、35、46、57、69、76号和78号8份材料。

表1 10 ℃低温下玉米自交系种子各指标隶属值

自交系ABCDEF自交系ABCDEF20．6890．6330．3940．2210．3750．462470．6440．8320．7140．680．5780．6930．6000．6840．4970．7050．4880．595480．8000．7030．5650．3000．4890．57141．0220．8650．7620．8090．7020．832490．0000．3200．0000．0370．0000．07150．2220．5780．4150．5150．3080．408500．7560．7550．0650．3220．2200．42360．7331．0000．9561．0000．5730．853510．2890．5040．2980．070．3460．30270．8220．7620．9070．6790．7520．784520．1330．4900．0000．2480．1560．20680．3330．3090．6740．4320．6710．484530．2890．3460．1630．1040．3190．24490．8440．8620．4940．3580．4470．601540．3330．2710．1850．1670．3890．269100．7560．6100．5960．4960．8030．652550．6890．9940．3470．3330．3480．542111．0890．9490．9390．5651．0000．908560．8670．8650．5860．3850．4840．637121．0000．9010．8880．7420．6580．838580．2000．1140．1480．0300．2930．157130．2670．4230．5410．3270．8620．484590．1330．2000．2380．1290．3410．208150．8670．9770．9810．7350．6440．841600．6220．5530．2370．1530．3560．384160．7560．6250．5470．1890．5170．527610．0890．4560．1960．1620．2690．234170．4220．5900．4170．1580．3940．396620．0220．3060．0000．0520．1500．106180．3560．6480．6630．3070．6140．518630．4000．5570．4580．2630．4400．424190．7330．7140．9330．790．5160．737640．4890．5670．8300．5890．5490．605200．3110．7800．2820．650．2900．463650．5330．7810．0000．3290．2250．374210．7330．6030．5470．5420．5860．602660．2890．5320．0000．3310．2440．279220．9560．8390．7690．3550．5620．696670．0890．4190．0860．2210．1910．201230．8670．7691．0000．8570．6490．828680．3330．580．4440．2380．5530．43240．0220．0000．1480．1060．3690．129700．2670．3870．0840．1220．1580．203250．6670．5700．5800．2370．5530．521710．4890．5290．0720．1140．1360．268260．6220．6740．5190．3430．5070．533720．1330．4920．0000．0680．2160．182270．0890．2530．0000．1160．2300．138730．0670．5860．1210．1470．2880．242280．2000．2080．3480．2580．9680．397740．2890．6560．1610．1830．3440．327290．5330．6900．4750．5670．4480．543750．4670．5980．0790．1360．2400．304300．2890．4450．2070．2930．3190．311770．2220．1420．0000．0220．1240．102310．4890．3980．3870．2370．5460．411790．4000．3450．1770．1090．3270．272320．6000．8090．4520．5910．4850．587800．4670．5690．0000．1920．0380．253330．9330．8360．8320．480．8690．79810．4220．3820．0650．0880．1970．231340．9560．8550．9760．5280．6430．792820．8670．8290．0610．3320．0430．427361．0000．8620．2460．4880．2810．575830．4670．4380．0000．0690．1990．235370．0890．2420．1180．0810．2000．146840．2670．6590．0000．1790．0000．221380．8220．8210．7150．410．6020．674850．6000．8100．5390．3290．4540．546390．1560．4160．4150．4110．3600．352860．0440．5960．0000．2550．1000．199400．5330．5220．3460．2580．4220．416870．3560．8100．1130．3360．1540．354410．3560．3560．1210．1310．1990．233880．0220．0120．0970．0000．2820．083420．3330．5320．2110．1960．3240．319890．7560．7970．5510．3280．4080．568430．6890．6850．2850．2150．3630．447900．0670．5750．0000．1780．0130．166440．4000．4230．2790．280．4400．364910．1560．7270．3460．8370．2060．454450．6000．7110．730．6780．7610．696

注：A为发芽率，B为相对发芽率，C为相对发芽势，D为相对发芽指数，E为发芽时间，F为隶属值。

2.3 低温选择压力对玉米自交系种子发芽时间的影响

不同玉米自交系种子在 25 ℃条件下第1天就开始萌发，7 d结束发芽，而在10 ℃低温胁迫下，第12天种子才开始萌发，因此低温影响了玉米种子的萌发，使种子的发芽时间延长，不同材料在10 ℃低温条件下的平均发芽时间的分布见图5。平均发芽时间在12～22 d的材料达到31份，占总数的32.97%，其中平均发芽时间最短的为11号材料，为12.26 d (其低温条件下的发芽率为90.00%)，49号和90 号材料的平均发芽时间长达30 d(其低温条件下的发芽率仅为8.33%和13.33%)，其中发芽时间在20～24 d的玉米自交系材料数量最多，达到 30 份，占总数的32.97%。

表2 玉米自交系耐低温等级的评价

等级分类隶属值范围材料份数(自交系)极强0．905～0．8286(4、6、11、12、15、23)强0．792～0．7374(7、19、33、34)中等0．696～0．6019(9、10、21、22、38、45、47、56、64)弱0．595～0．51812(3、16、18、25、26、29、32、36、48、55、85、89)极弱0．484～0．07152(2、5、8、13、17、20、24、27、28、30、31、37、39、40、41、42、43、44、49、50、51、52、53、54、58、59、60、61、62、63、65、66、67、68、70、71、72、73、74、75、77、79、80、81、82、83、84、86、87、88、90、91)

图4 低温胁迫下不同玉米自交系相对发芽指数的分布

图5 低温胁迫下不同玉米自交系发芽时间的分布

2.4 自交系种子耐低温等级的评价

以发芽率、相对发芽率、 相对发芽势、 相对发芽指数和发芽时间5项指标构建种子综合活力指标，对其各指标隶属函数值(见表1)用于筛选耐低温性强的玉米自交系，去除低温发芽率为0的8份材料，对83份玉米自交系种子的抗低温进行综合评价(见表2)，综合指标隶属函数值越大，抗低温能力越强，反之则越弱。在筛选的材料中，抗低温极强的材料 6份，抗低温强的材料 4份，敏感的材料52份。

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我刊常用计量单位

凡涉及计量的地方请用法定计量单位，重量单位：公斤用kg，克用g，吨用t；长度单位：米用m，厘米用cm，毫米用mm，微米用μm；面积单位：公顷用hm2、平方米用m2，不能使用亩制；浓度单位：采用百分比浓度或mol/L；时间单位：小时用h，分钟用min，秒用s等。未使用法定计量单位的稿件原则上不拟采用。

Evaluation of Low Temperature Tolerance of 91 Maize Inbred Lines Seed

LIBo1，GAOYunpeng1，XUYanxia2

2016-07-30

齐齐哈尔市科技计划项(编号：NYGG-201316)；省财政自拟课题项目(编号：XZNKT 14-4)。

李 波(1962—)，女，辽宁鞍山人；本科，教授，主要从事细胞生物学的教学和科研工作；E-mail：libo1962@163.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.12.074

S 513

A

1001-4705(2016)12-0074-04