萌芽期玉米自交系耐苏打碱的等级评价

2018-04-09文玉

种子 2018年2期

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(黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室，黑龙江八一农垦大学农学院，　黑龙江大庆 163319)

全球约有9.55×108hm2的土地存在不同程度的盐碱化，其中约有37%是苏打盐碱土[1]，主要以NaHCO3和Na2CO32种碱性盐为主，特点是pH值在8以上，对植物的伤害作用明显大于Na2SO4和NaCl等中性盐[2]。我国东北地区盐碱土总面积约3.84×106hm2，盐碱土耕地总面积约1.28×106hm2，是世界三大苏打盐碱土集中分布区之一[3]，其中松嫩平原是东北主要的盐碱土分布区，同时又是中国重要的粮食主产区和商品粮基地，该地区土壤盐碱化严重影响农作物的生长，制约农业经济的发展。

研究发现，玉米属于盐碱中度敏感作物[4]，耐盐碱差异很大，在中度盐碱土(含盐量0.3%～0.5%)种植玉米一般减产20.0%，严重者高达46.7% 甚至颗粒无收。因此，加快盐碱地区玉米耐盐碱品种选育已成为作物育种工作的首要任务。

目前没有统一的玉米种质资源耐碱性筛选和鉴定标准，常用的方法主要包括发芽期筛选法、苗期盆栽鉴定法、大田鉴定法等[5]。种子萌发是植物生命的起点，萌发情况直接关乎作物的形态生长及产量，因此，为快速有效地对大量玉米种质资源进行筛选鉴定，本研究以实验室前期筛选获得的苏打碱筛选浓度170 mmol/L[6]，在萌芽期胁迫处理120份玉米自交系，分析各供试材料的发芽势、发芽率、发芽指数的变化情况，从而对各玉米自交系进行综合的耐碱性评价，为选择适宜的耐苏打碱种质资源和培育耐苏打碱新品种提供理论依据。

1　材料和方法

1.1　试验材料

120份玉米自交系由黑龙江八一农垦大学提供，材料名称见表1。

1.2　试验方法

1.2.1标准发芽试验

每个品种挑选籽粒饱满大小一致的种子50粒，经0.1%次氯酸钠消毒15 min，用清水冲洗3遍，蒸馏水冲洗3遍后，在蒸馏水中浸种6 h，将籽粒准确均匀摆放于尺寸为13 cm×19 cm×12 cm垫有2层滤纸的发芽盒中，在每个发芽盒里加入适量蒸馏水润湿，放入25 ℃人工气候箱培养中培养，3次重复，每天补充蒸发的水分(蒸馏水)，并记录发芽情况(以玉米芽突破种皮0.5 cm计为发芽)。

1.2.2种子苏打碱处理培养方法

浸种前的操作同1.2.1，然后将种子在170 mmol/L碱性溶液(碳酸钠3 g、碳酸氢钠11.9 g溶于1 L蒸馏水中)中浸种6 h，将籽粒准确均匀摆放于相同尺寸并垫有2层滤纸的发芽盒中，在每个发芽盒里加入适量碱性溶液润湿，放入25 ℃人工气候箱培养中培养，3次重复，每重复50粒种子，每天补充蒸馏水，并记录发芽情况(方法同上)。

表1供试玉米自交系

编号自交系编号自交系编号自交系编号自交系1oh4331龙15361C1191BL422木单4/41要3298⁃2776278⁃2190⁃192KL43东4633吉63/垦4463高油11593高油115⁃544280⁃13409引杜642P33094建0944245GY202⁃135四单46265春油30⁃195冬106太163⁃136CN6166102896吉6378B5437V02267Hr4797东1568吉907388801868CS39098四单129HD10339PH6WC69195多99多明沟10反铁单44041要/44长70吉单131100金玉111F6600⁃141京糯A71HG⁃long101冬1712HB490⁃142SB5672辐海026102SN1913旬1143RM3⁃1473中单2(无叶舌)103SNC56514铁8444黄糯74春早461048183215A66245A691754F1105196⁃2166215446B1476苏80⁃1106JB6617龙15347JL02477东爆107447(旱)18K20248690泰杂78建09442410808⁃6⁃16⁃3⁃1191784948579CA156⁃210908(4)⁃4⁃2⁃120龙9850H旅2880483110甸杂妇/杂621铁0⁃251688泰杂81龙231111武3022298⁃27752BS90582oh43/南5112F24423F51553黄糯⁃183黑美人(1514)113烟草17晚24JB6554四单1984黑美人(1520)114k2425102855东23785吉63115SB57262P29156本育986龙福玉7雄116T10327叶单457KWS225⁃187吉单97117海014/41要28阿02858567黄E88群立118344/4282942859C1489吉131/华B虎119向莫17306215460JN4590庆31⁃4120中单2矮

1.2.3种子耐苏打碱发芽指标的测定

处理7 d后，汇总统计每天发芽数目，3次重复求平均值，计算种子发芽势、发芽率、发芽指数，相对发芽势、相对发芽率、相对发芽指数。

相对性状(%)=处理/对照×100%[7]；

发芽势(%)= 第4天正常发芽种子数量/供试种子总数×100%；

发芽率(%)= 第7天正常发芽种子数量/供试种子总数×100%；

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

相对发芽率(%)=碱性条件下发芽率/标准发芽率×100%；

相对发芽势(%)=碱性条件下发芽势/标准发芽势×100%；

相对发芽指数=碱性条件下发芽指数/标准发芽指数。

1.3　数据处理

采用指标相对值的隶属函数值X(μ)=(X-Xmin)/ (Xmax-Xmin)对120份玉米材料进行耐碱等级分类[8]。X为实际测定数值，Xmin是该指标内最小值，Xmax是该指标内最大值，将自交系的各指标隶属函数值加和求平均数得出综合隶属函数值。应用Excel 2007进行数据统计整理，用SPASS 19.0进行相关分析。

表2各指标鉴定分级结果的相关分析

指标发芽势发芽率发芽指数发芽势1发芽率0．866∗∗1发芽指数0．929∗∗0．913∗∗1

2　结果与分析

2.1　发芽势、发芽率和发芽指数的相关分析

由表2相关分析结果可以看出，玉米萌发期各项指标间有极显著的相关性，发芽势与发芽率、发芽势与发芽指数、发芽率与发芽指数的相关系数分别为0.866、0.929、0.913。可见玉米萌发期种质资源耐碱性筛选评价时，可将发芽势、发芽率和发芽指数这3个指标作为鉴定指标。

表3各指标相对值隶属函数值

自交系Y1Y2Y2隶属值排名自交系Y1Y2Y2隶属值排名10．0750．1570．1010．11195610．2070．3380．2020．24954200．0850．0510．045113620．2710．3690．2290．294430．230．5770．3620．3929630．3250．2740．2990．2994240．1130．1480．1060．12290640．0630．1390．0750．09210250．040．7380．2830．35433650．90．9030．8640．889260．0570．1230．1060．095101660．6410．7740．4940．6361170．0630．0960．0760．078103670．6430．6750．5730．631280．1510．6350．2850．35731680．1130．1380．0920．1159490．0210．0320．0170．023119690．1430．4320．1910．25552100．0540．190．0750．10698700．2170．3240．1920．24457110．2740．3950．2880．31937710．0850．090．0250．066106120．1580．0620．1630．12888720．1810．3590．30．2847130．2130．6620．310．39528730．0330．0480．0240．035116140．120．3480．1480．20565740．2150．2390．20．21862150．0590．2010．0990．1291750．1330．370．2350．24655160．0270．0470．0280．034117760．2890．3660．2880．31439170．0240．1010．0450．057110770．1840．1930．1580．17873180．0560．0540．0380．049112780．1520．1720．0680．131851900．3010．0070．10399790．2570．2990．2480．26848200．1510．2040．1220．15979800．6150．8450．5740．6789210．1130．2010．1230．14681810．3250．3140．2950．31140220．3420．380．3170．34635820．0310．0750．030．045114230．1240．2110．1470．16177830．1870．2260．1690．19470240．0110．120．0460．059109840．5420．6940．5530．59615250．2310．2640．2630．25353850．1060．150．0690．10897260．240．2820．320．28146860．0430．2160．0940．11792270．4440．4210．4340．43326870．0450．0890．0620．065107280．5320．5140．6480．56416880．2070．2280．1730．20367290．3170．3170．2540．29643890．0380．1160．0590．071104300．0270．0430．0280．0331189000．060．0750．045115310．3430．5560．4610．45325910．2160．4730．2220．30441320．3560．530．5840．4922920．1990．2030．1330．17872330．130．1420．1160．12987930．4440．5390．40．46124340．270．3560．2350．28745940．1450．370．2240．24656350．0720．3490．1970．20664950．5210．6520．490．55417

续表3

自交系Y1Y2Y2隶属值排名自交系Y1Y2Y2隶属值排名360．2040．2450．2180．22259960．440．610．4810．5120370．1040．1810．0870．12489970．7920．8320．5840．7365380．3390．3370．3670．34734980．6430．8890．6040．71263900．1190．0430．054111990．4470．5110．2620．40727400．6120．9410．5280．69471000．4480．5130．4690．47723410．490．5930．4210．501211010．5640．60．390．51819420．1040．1750．1320．137821020．2450．1980．1590．20168430．2130．2470．1550．205661030．7380．9610．7020．83440．2310．3520．2140．266501040．6010．7710．6660．6798450．1850．1780．1390．168761050．2450．2310．1920．22358460．5450．5860．4320．521181060．0780．0710．0570．068105470．2190．1110．130．153801070．6530．7530．4610．62213480．1890．2640．2070．22601080．1190．1440．0850．11693490．1110．1950．1010．136831090．3670．3030．2780．3163850111111100．10．1270．1030．1196510．150．3140．1610．208631110．1510．1680．0850．13584520．0860．1660．1390．13861120．1630．2090．1680．1871530．7150．5520．5420．603141130．1040．0790．110．098100540．1310．2540．1430．176751140．3510．3980．2570．33536550．1450．1790．1580．161781150．4790．0920．0880．2261560．5780．5940．7950．656101160．2460．3210．2260．26451570．1630．2820．1540．2691170．2960．2870．2150．26649580．3230．5180．3190．387301180．0190．0180．0290．022120590．1560．1840．1890．177741190．3150．410．3430．35632600．8440．7720．6350．7541200．0510．0690．0680．063108

注：Y1为相对发芽势隶属值；Y2为相对发芽率隶属值；Y3为相对发芽指数隶属值。

2.2　苏打碱胁迫下各指标变化情况及隶属函数耐碱性评价

为了实验结果更准确，选取各个指标的相对值进行耐碱性筛选评价，结果如表3。相对发芽势的隶属值变化范围为1～0，相对发芽率的隶属值变化范围为1～0.019，相对发芽指数相对变化值范围为1～0，综合，隶属值变化范围为0～0.022。

根据综合隶属函数值进行耐碱性评价(表4)，120份玉米自交系被分为高耐、耐、中等、敏感和高感5个等级。隶属函数值范围为1.00～0.80的 H旅28、春油30-1等2份材料表现出极强耐碱性；隶属函数值范围为0.80～0.723的SNC 565、东156等4份材料表现为强耐碱性；隶属函数值范围为0.694～0.637的本育9、Hr 47等8份材料表现为中等耐碱性；隶属函数值范围为0.596～0.501的阿028和690泰杂等7份材料对碱胁迫敏感，而隶属函数值范围为0.49～0.022的龙98、叶单4等99份材料对碱胁迫表现为高度敏感性。

3　讨　论

种子的萌发是植物生长发育的前提，萌发质量直接影响田间苗齐苗壮。研究发现，碱胁迫对植物生长的抑制作用远大于盐胁迫的影响，因为碱胁迫对于植物的伤害除了盐胁迫的离子毒害、渗透胁迫，还有高pH伤害，且高pH是最重要的因素[9-10]。戴凌燕等研究表明，甜高粱种子经100 mmol/L苏打碱胁迫后，种子虽萌发但活力指数均为零[11]；柴媛媛用NaCl胁迫高粱种子发现，盐浓度达到300 mmol/L时，种子发芽率虽减低但活力指数不为0[12]。同时研究发现，1年生经济盐生植物灰绿藜(chenopodiumglaucumL.)经混合盐碱胁迫后，随着盐浓度和pH值的增高，种子萌发率呈下降趋势[13]。水稻种子经不同浓度的混合盐碱胁迫后，萌发期各项指标随着盐浓度升高和pH值增大而下降，盐浓度达到200 mmol/L时，各盐组合水稻种子均不萌发[14]。本实验也发现，种子在萌发期经碱处理后，发芽各指标明显降低，且筛选浓度较低，与前人研究结果一致。

表4玉米自交系种子耐苏打碱性等级的评价

等级分类隶属值范围材料份数(自交系)高耐1．00～0．8892(50、65、)耐0．80～0．7234(103、60、97、98)中等0．694～0．6378(40、104、80、56、66、67、107、53)敏感0．596～0．5017(84、28、95、48、101、96、41)高感0．49～0．02299(2、6、13、27等余下所有材料)

4　结　论

本试验以相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数3项指标构建种子综合活力指标，对其各指标隶属函数值加和求平均数得出综合隶属函数值(见表3)来评价玉米自交系萌芽期耐碱性强弱(见表4)，综合指标隶属函数值越大，耐碱能力越强，反之则越弱。参试120份材料按耐碱性强弱被分为5大类： H旅28、春油30-1等2份材料为高耐材料，SNC 565、东156等4份材料为耐碱性材料，本育9 、Hr 47等8份材料为耐碱性中等材料，阿028、690泰杂等7份材料为碱胁迫敏感材料，龙98、叶单4等99份材料为碱胁迫高敏感材料。

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