玉米种子萌发抗旱药剂的筛选

屈佳伟，高聚林，于晓芳，孙继颖，王志刚，王 振，田 磊

（内蒙古农业大学农学院，内蒙古呼和浩特 010019）

干旱是气候变化最不可预测、不可避免的非生物胁迫之一，也是世界范围内限制作物产量的主要因素之一。每年因干旱造成的粮食减产近乎其他所有非生物胁迫因子的总和[1]，干旱严重威胁我国粮食安全。玉米是全球种植最广泛的作物之一，是我国极其重要的粮食、饲料、经济兼用型作物。进入21 世纪以来，干旱发生频次和程度呈加剧趋势，严重影响玉米的生长发育和产量[2]。因此，研究提高玉米抗旱性的措施，对于保障玉米稳产增产具有十分重要的意义。

干旱胁迫对植物的伤害主要表现为细胞脱水、膜系统受破坏以及酶活性受影响，干旱导致细胞代谢紊乱，影响植物的生长发育[3]。近年来，植物生长调节剂因其显著、高效的调节效应被广泛应用于农业生产[4]。在提高作物抗逆能力方面，植物生长调节剂如脱落酸[5-7]、烯效唑[8]、水杨酸[9-10]、甜菜碱、亚精胺[11]、乙烯利[12]、2－（3，4－二氯苯氧基）三乙胺（DCPTA）[13]等可以通过改变植物生长发育和生理活性，增强作物对环境的适应性和资源利用能力。有研究表明，干旱条件下硝普钠[14]、氯化钙[15]、氯化钾[16]等无机盐处理后的玉米，由于Na+、K＋、Ca2＋等无机离子的增加能够显著提高植物渗透调节能力，增强植株抗旱性。生长调节剂不同浓度对不同玉米品种的浸种效果不同。不同化学药剂及浓度在不同作物上的效果也不一致，且对同一作物、不同类型药剂的影响也有差异[17-18]，对不同类型玉米均有抗旱效果的化学药剂尚未见报道。

药剂引发是一种提高种子抗逆性的有效处理方法。为了提高内蒙古地区春玉米苗期抗旱能力，提高玉米发芽率和出苗率，本研究采用不同药剂对玉米种子进行引发处理，在聚乙二醇6000（PEG-6000）模拟干旱胁迫条件下，选用14 种药剂引发，筛选出对不同抗旱性品种均有效果的化控调节剂，旨在为解决春旱区玉米种子出苗问题及抗旱种衣剂的研发提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验所用聚乙二醇6000 （PEG-6000）由BIOSHARP 公司提供；玉米种子先玉335（XY335）由真金种业提供，科河8 号（KH8）由科河种业提供；供试14 种化学药剂来源见表1。

1.2 试验设计和方法

选取籽粒饱满、均匀一致的玉米种子300 粒，用10%H2O2消毒15 min，蒸馏水冲洗干净浸泡在不同浓度的供试化学药剂中，18 ℃下引发24 h，之后用蒸馏水将种子冲洗干净，滤纸吸干种子表面水分，室温下晾干1 d，待用。每种药剂引发的种子各取100 粒，50 粒置于发芽盒中加入浓度为25%的PEG-6000 溶液，进行引发试验；50 粒加入适量的蒸馏水，进行发芽试验。以蒸馏水引发处理的种子作对照1（CK1），以未进行引发处理的种子作对照2（CK2）。置于25 ℃暗培养箱内，每隔1 d 加适量25%PEG-6000 溶液或蒸馏水以保证种子萌发的湿度，每天记录发芽数，连续8 d。

试验待筛选的药剂共14 种，包括生长调节剂、渗透调节剂、农药，选择农药的目的是选出既有杀菌效果又有抗旱效果的试剂，每种药剂3 个浓度（表1），共计42 个处理。试验通过对相对发芽率指标的测定进行初筛，初筛分批次进行，每一批次CK1 和CK2数值不同，为了进行药剂相互比较，选取相对发芽率进行分析，初筛结果发芽率高于CK1 和CK2 的5 个药剂进行复筛。复筛对种子发芽势、发芽率、萌发抗旱指数、发芽指数、活力指数进行测定，对照为CK1和CK2，每种处理3 次重复。

表1 供试化学药剂名称、浓度、代码和生产企业

1.3 测定指标

试验测定指标的计算公式为

式中，种子萌发指数=（1.00）nd2+（0.75）nd4+（0.50）nd6+（0.25）nd8，nd2、nd4、nd6、nd8 分别为第2、4、6、8 天的种子萌发率。

式中，Gt为求和发芽数；Dt 为发芽天数。

2 结果与分析

2.1 不同药剂初筛结果分析

2.1.1 不同药剂处理XY335 种子的相对发芽率 由图1 可知，42 个处理组合分布在不同象限，第1 象限的处理组合表示种子相对发芽率既高于CK1，又高于CK2，符合筛选目标，筛选出来的药剂组合见表2。由表2 可知，8 种药剂不同浓度处理中XY335的相对发芽率与CK1 相比，增加幅度最高的药剂处理为烯效唑100 mg/L（D3），增加22.15%；与CK2 相比，增加幅度最高的处理为氨基寡糖素3.00 mg/L（K2），增加68.97%。

表2 XY335 引发试验初筛选出的药剂

图1 不同药剂处理对XY335 相对发芽率的影响

2.1.2 不同药剂处理KH8 种子的相对发芽率 由图2 可知，14 种药剂不同浓度处理对玉米品种KH8 种子的相对发芽率存在一定影响，相对发芽率高于CK1 和CK2 的药剂处理组合位于第1 象限，初筛得到的药剂见表3。由表3 可知，6 种药剂不同浓度处理KH8 的相对发芽率与CK1 相比，增加幅度最高的处理为吡唑醚菌酯3.00 mg/L（J2），增加16.84%；与CK2 相比，增加幅度最高的处理为水杨酸0.50 mmol/L（C2），增加78.27%。

表3 KH8 引发试验初筛选出的药剂

图2 不同药剂处理对KH8 相对发芽率的影响

综合分析认为，在浓度25%聚乙二醇6000（PEG-6000）模拟干旱胁迫条件下，14 种药剂不同浓度处理2 个玉米品种相对发芽率均高于CK1 和CK2的药剂处理包括5 种，分别是100 mg/L 烯效唑（D3）、100 mg/L 乙烯利（E1）、200 mg/L 乙烯利（E2）、0.03 mg/L 吡唑醚菌酯（J1）、0.03 mg/L 氨基寡糖素（K1）。

2.2 不同药剂复筛结果分析

2.2.1 发芽势、发芽率 由表4 可知，在不同药剂处理下，玉米品种XY335 种子的发芽势和发芽率均明显高于KH8，100 mg/L 乙烯利处理发芽势和发芽率显著高于其他处理（P＜0.05）；100 mg/L 烯效唑处理对XY335 种子发芽势的影响不显著（P＞0.05），但是显著提高了种子的发芽率（P＜0.05）。

表4 不同药剂处理XY335、KH8 的发芽势、发芽率

在不同药剂浓度处理下，玉米品种KH8 种子的发芽势表现不一致。100 mg/L 乙烯利浓度处理加快了种子的萌发，发芽势和发芽率提高最明显，发芽势较CK1增加了6.00 个百分点，显著高于其他处理（P<0.05），较CK2 增加了9.33 个百分点；发芽率较CK1 增加了6.67 个百分点，较CK2 增加了28.00 个百分点，与其他处理差异显著（P＜0.05）。100 mg/L 烯效唑处理发芽势优势不明显，与CK1 比较差异不显著（P＞0.05），但发芽率显著高于CK1（P＜0.05），说明烯效唑与乙烯利相比延缓玉米种子的萌发，但不影响发芽率。

2.2.2 发芽指数 由图3 可知，在模拟干旱条件下，各处理XY335 种子的发芽指数都高于KH8，各药剂引发处理种子发芽指数都显著高于CK2（P＜0.05）。100 mg/L 乙烯利（E1）处理种子发芽指数最大，2 个品种分别比CK1 增加46.35%（KH8） 和43.39%（XY335）；其次是100 mg/L 烯效唑（D3）处理，发芽指数高于200 mg/L 乙烯利（E2）、0.03 mg/L 吡唑醚菌酯（J1）和0.03 mg/L 氨基寡糖素（K1）处理；100 mg/L烯效唑（D3）处理KH8 与CK1 差异不显著（P＞0.05），100 mg/L 烯效唑（D3）处理XY335 与CK1 差异显著（P＜0.05），2 个品种吡唑醚菌酯（J1）和氨基寡糖素（K1）处理与CK1 差异均不显著（P＞0.05）。

图3 不同处理下不同玉米品种种子的发芽指数

2.2.3 活力指数 种子活力指数是判断种子发芽质量的一项指标。由图4 可知，在模拟干旱条件下，不同处理XY335 种子的活力指数要高于KH8，2 个品种活力指数均表现100 mg/L 乙烯利（E1）处理最大，显著高于CK1 和CK2（P＜0.05），2 个品种比CK1 分别高372.72%（KH8）和155.09%（XY335）；其次是100 mg/L 烯效唑（D3）处理，种子活力指数高于其他药剂处理，显著高于CK1（P＜0.05）；200 mg/L 乙烯利（E2）、0.03 mg/L 吡唑醚菌酯（J1）以及0.03 mg/L 氨基寡糖素（K1）处理间差异不显著（P＞0.05）。

图4 不同处理下不同玉米品种种子的活力指数

2.2.4 萌发抗旱指数 种子萌发抗旱指数是萌芽期抗旱性鉴定的常用指标。由图5 可知，不同药剂处理对XY335 的效果要强于KH8。对于XY335，100 mg/L烯效唑（D3）处理的抗旱效果最好，与100 mg/L 乙烯利（E1）处理差异不显著（P＞0.05）；对于KH8，100 mg/L 乙烯利（E1）处理的抗旱效果最好，与100 mg/L 烯效唑（D3）处理差异不显著，说明100 mg/L烯效唑（D3）、100 mg/L 乙烯利（E1）两个处理对种子萌发期的抗旱效果较好。

图5 不同处理下不同玉米品种种子萌发抗旱指数

3 讨论与结论

应用植物生长调节剂进行浸种，可以打破种子休眠，促进种子萌发，改善种子在逆境下的生长，提高幼苗的抗逆性和抗倒伏能力。但是，由于生长调节剂的浓度和试验材料不同，浸种处理的效果不同。烯效唑，又名优康唑、高效唑，代号为S-3307，属于三唑类调节剂，具有延缓生长[20]、壮苗的作用，同时具有保绿效应及保护细胞膜和细胞器的作用，能显著缓解膜质过氧化，在提高作物抗逆性方面具有显著作用。孙丽荣[21]研究表明，烯效唑对玉米种子萌发具有明显的控制作用。烯效唑通过抑制种子的萌发速度，降低了发芽势，但对发芽率的影响不大，这表明烯效唑对种子萌发的影响主要是在萌发的前期而不是在后期。本研究表明，烯效唑对种子发芽势的影响与蒸馏水（CK1）相比，差异不显著，说明烯效唑没有促进种子的萌发，对抑制种子的萌发表现也不明显，可能由于药剂浓度过低，没有抑制种子的萌发，与刘传飞等[22]研究结果一致，但显著提高了种子的发芽率，这与孙丽荣[21]研究结果一致。田文杰[23]研究表明，在乙烯利125 mg/L 和250 mg/L 两个较低浓度下均可提高农禾518 玉米种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数。闫秋洁等[24]研究表明，100～800 mg/L的乙烯利能提高PEG-6000 胁迫下玉米种子的发芽率和幼苗长度，200 mg/L 乙烯利浸种能显著缓解玉米幼苗在5%～15% PEG-6000 模拟下的干旱胁迫。本研究表明，乙烯利对提高干旱胁迫下种子的发芽率有显著效果，对不同抗旱性品种均有效果的乙烯利浓度是100 mg/L，浓度增加，抗旱性降低，这与前人的研究结果不一致，分析其原因可能是本研究所用的2 个玉米品种抗旱性不同，对不同浓度的药剂反应不同。

PEG-6000 模拟干旱胁迫条件下，各药剂引发对先玉335 和科河8 号种子的发芽势、发芽率、活力指数、发芽指数、萌发抗旱指数均高于不引发，说明药剂浸种对提高种子的抗旱性有重要作用，且对先玉335 的效果要强于科河8 号。各药剂中100 mg/L乙烯利和100 mg/L 烯效唑浸种处理，种子的发芽率、发芽指数、活力指数、萌发抗旱指数对先玉335和科河8 号均有较好的效果，可以作为抗旱药剂进一步推广。