不同耐旱玉米品种(系)雌穗分化对干旱胁迫的反应差异

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(1.辽宁丹玉种业科技股份有限公司， 辽宁 凤城 118000； 2.丹东农业科学院， 辽宁 凤城 118109)

近年来随着全球气候变暖，干旱灾害对玉米生产影响程度在逐步加重。干旱是导致我国近60年来粮食减产主要的自然灾害之一，约占总量的60%，东北玉米主产区更是干旱灾害频发，每年减产30%～35%。2014—2015年辽宁地区遭遇50年来最严重干旱，大部分地区较常年减产50%，干旱严重威胁粮食安全。玉米生长发育过程中经常遇到干旱少雨等情况，特别是孕穗期和灌浆期的干旱，对玉米生长发育和产量形成具有重要的影响，关于干旱胁迫对作物的影响国内外有很多研究。干旱胁迫使玉米光合产物积累下降、籽粒生产受阻、花粉败育、幼穗分化延迟、产量和品质下降等，玉米幼穗分化与干旱之间的关系研究具有重要意义。本试验以不同耐旱性玉米品种和自交系为试材，利用盆栽试验，对不同干旱胁迫下各品种(系)的幼穗分化和穗部性状的变化进行研究，探讨玉米干旱条件下果穗形成基础和幼穗分化机制，为玉米抗旱栽培及节水灌溉提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

D 88-34 R和PB 08-5 S是由丹东农业科学院选育的对干旱胁迫耐性不同的玉米自交系。其中，D 88-34 R是经多年干旱胁迫试验筛选出的抗旱性好，不易发生空秆的自交系，而PB 08-5 S是对干旱胁迫敏感易产生空秆的自交系；不易空秆玉米杂交种选用干旱地区主栽品种丹玉39，而容易发生空秆杂交种代号D 06。

图1 干旱胁迫下自交系幼穗长度变化

图2 干旱胁迫下杂交种幼穗长度变化

1.2 试验设计

2016年在丹东农业科学院内温室内进行盆栽试验。塑料桶规格相同内径25 cm，深39 cm，盆栽土壤取自农田0～20 cm土层，过筛后去除杂草和石块风干后备用，土壤pH值为7.2，有机质为34.6 g/kg、速效氮为145 mg/kg、速效磷为116.5 mg/kg、速效钾为276.8 mg/kg，土壤田间含水量为28.15%。每盆装土19 kg，桶底装鹅卵石，上铺滤纸与土隔离。设正常供水(ck)、轻度干旱(LS)、中度干旱(MS)和重度干旱(SS)4个处理，其土壤相对含水量分别为土壤田间最大持水量的70%～80%、60%～70%、50%～60%和35%～45%，设3次重复。播前施“史丹利”缓释肥10 g/盆，处理前各盆浇水量相同。

1.3 测定项目与方法

3叶期间苗，5叶期定苗每盆2株并开始控水，每天08：00时和18：00时采用称重法补水控水并记录。在第5叶完全展开时选取有代表性的植株30株做标记。出苗45 d(10～12片完展叶)至吐丝后15 d，每间隔5 d取样，每次3株，用解剖镜观察幼穗分化进程并在成熟后调查各处理空秆株数。

1.4 数据处理

采用Excel软件和SPSS软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同耐旱品种雌穗分化对干旱胁迫的响应

2.1.1 自交系雌穗分化对干旱胁迫的响应

由表1、图1可见，对空秆率、幼穗长度调查显示，未经干旱胁迫处理下D 88-34 R、PB 08-5 S的幼穗长度分别为15.12 cm和16.27 cm，空秆率分别为2.7%和9.8%。在轻度和中度干旱胁迫下，D 88-34 R的幼穗长度分别减少8.3%和29.4%，空秆率分别提高5.9个百分点和29.35个百分点；PB 08-5 S幼穗长度分别减少47.3%和77.4%，空秆率增加63.6个百分点和78.8个百分点。随着干旱胁迫程度增加，自交系的幼穗分化受到严重制约，结实率反应敏感，空秆率接近100%。D 88-34 R在中度胁迫下反应比较明显，而PB 08-5 S在轻度胁迫下就开始产生明显差异。

表1 干旱胁迫对不同耐旱性品种空秆率的影响

品种胁迫强度空秆率(%)品种胁迫强度空秆率(%)D88-34Rck2.7LS8.6MS32.7SS96.5丹玉39ck0LS4.2MS14.7SS59.4PB08-5Sck9.8LS73.4MS88.6SS100D06ck0LS20.6MS58.2SS100

2.1.2 干旱胁迫对杂交种雌穗分化的影响

由表1和图2可见，未经干旱胁迫处理丹玉39和D 06的空秆率为0%，具有较好的结实性，幼穗长度分别为24.35 cm和26.27 cm。在轻度胁迫下，丹玉39空秆率增加了4.2个百分点，幼穗长度减少7.8%，D 06空秆率增加了20.6个百分点，幼穗长度减少14.1%。在中度胁迫下，丹玉39空秆率增加了14.7个百分点，幼穗长度减少27.7%，D 06空秆率增加了58.2个百分点，幼穗长度减少55.6%。在重度胁迫下，丹玉39的空秆率上升了59.4个百分点，幼穗长度减少41.0%。D 06全部为空秆。与自交系表现相似，只是丹玉39对干旱胁迫的反应较D 06小，在重度胁迫下空秆率明显增加，而D 06全部空秆。

表2 干旱胁迫下雌穗发育情况

品种胁迫强度穗行数下降(%)行粒数下降(%)总小花数下降(%)败育粒数增加(%)D88-34Rck15.026.8521.298.2LS14.53.324.110.1499.54.1120.322.5MS12.516.712.553.4377.427.6178.481.7SSPB08-5Sck16.027.1596.4152.2LS14.012.517.236.5532.710.7208.436.9MS8.050.07.871.2260.356.4381.2150.5SS丹玉39ck17.828.4678.335.4LS1610.127.82.1652.43.872.5104.8MS1515.720.228.9502.126.098.1177.1SS11.237.114.548.9472.330.4300.4748.6D06ck18.443.6924.257.9LS1423.932.126.4784.315.1384.2563.6MS1423.913.170.0768.416.9602.1939.9SS342.163.0

2.2 不同品种穗行数和行粒数对干旱的反应

由表2 可见，不同自交系和杂交种的穗行数随着干旱胁迫强度增加而减少，自交系较杂交种反应敏感，D 88-34 R在中度胁迫下下降16.7%，PB 08-5 S下降50%较前者严重，重度胁迫下二者均不能正常发育。抗旱性较好的丹玉39在各级干旱胁迫下下降比例分别为10.1%、15.7%和37.1%，明显好于D 06。

自交系和杂交种的行粒数对干旱胁迫反应十分敏感，在中度及重度胁迫处理下下降幅度很大，D 88-34 R、PB 08-5 S、丹玉39和D 06下降幅度分别为53.4%～100%、71.2%～100%、70.0%～100%和28.8%～48.9%，丹玉39的抗性好于其他三者。

2.3 干旱胁迫对不同耐性品种小花数和败育籽粒的影响

由表2可看出，败育粒对干旱胁迫的反应最敏感，4个品种(系)随干旱胁迫强度增加败育粒数急剧增加，在轻度和中度胁迫下D 88-34 R、PB 08-5 S分别增加22.5%、81.7%和36.9%和150.5%，重度胁迫下不结实。丹玉39虽然败育粒数增加幅度较大，但总败育粒数远远低于其他3个品种(系)，在干旱胁迫下表现出较好的结实性。D 06随着胁迫强度增加败育粒数增加显著，重度干旱胁迫下全部空秆。

小花数对干旱胁迫反应不同，杂交种的小花数较自交系多，下降幅度相对较小，丹玉39与对照相比小花数分别下降3.8%、26.0%和30.4%。D 06小花数分别下降15.1%、16.9%和63.0%，平均下降幅度较丹玉39大。2个自交系在重度胁迫下小花均不能正常分化，在轻度和中度胁迫下D 88-34 R、PB 08-5 S分别下降4.1%、27.6%和10.7%、56.4%。

3 结论与讨论

干旱胁迫下玉米幼穗发育均受到影响，一是穗长变短，行数、行粒数和小花数减少，败育粒数、空秆率增加并随胁迫强度增加而加重；二是不同耐性杂交种和自交系对干旱胁迫的反应程度不同，易空秆自交系和杂交种对干旱胁迫反应强烈，雌穗发育受到影响较大，小花和败育粒数增加，导致空秆率显著增加；三是穗行数受干旱胁迫的影响相对较小，自交系和杂交种所受影响差异不大；四是杂交种和自交系对干旱胁迫反应不同，自交系相对杂交种敏感。

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