农单玉米新品种及其亲本萌芽期抗旱性鉴定

李建平 刘伊凡 王子铭 尹冰雨 李青青 王海颖 郭晋杰

摘要：以农单476、农单145、先玉335等3个杂交种及其亲本为研究对象，通过PEG胁迫处理进行抗旱性鉴定，在萌芽期对不同玉米品种及其亲本的胚根长、苗长、中胚轴长、胚芽鞘长、胚根鲜质量、胚根干质量、苗干质量、苗鲜质量、种子鲜质量、种子干质量10个指标进行测定。结果表明，在干旱胁迫下，杂交种农单476、自交系农系3435萌发期具有较强的抗旱性，其他参试材料萌发期抗旱性中等。

关键词：农单玉米;萌芽期;抗旱性;PEG胁迫

中图分类号：S513.01   文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2021）13-0070-04

玉米是作物中需水量较大的作物，是世界上主要的粮食作物、重要的饲料和工业原料[1-4]。我国现状是水资源比较贫乏，并且近些年来极端气候出现较多，干旱对农业生产的威胁大大增加，所以研究和选育抗旱性较好的玉米新品种对保障我国的粮食生产安全具有重要的作用[5-7]。因为玉米干旱影响比较敏感，而且需水较多，所以干旱会使玉米减产20%～30%[8-9]。干旱影响种子萌发、出苗，影响出苗率高达40%～50%，造成缺苗断垅，对玉米的产量造成严重的影响[10-13]。本研究选用河北农业大学选育的国审玉米品种农单476（抗旱性鉴定为极强）和河北省审定的玉米品种农单145，以及日本先锋公司选育的玉米品种先玉335为研究对象，通过PEG胁迫模拟干旱处理，在萌芽期测定3个杂交种及其亲本表型，从而鉴定其抗旱性差异，为农单系列玉米抗旱新品种选育和遗传机制的研究奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料均为河北农业大学国家玉米改良中心河北分中心提供：2017年国审玉米品种农单476（PH6WC×农系3435），2018年河北省审定的玉米品种农单145（PH6WC×农系376），对照品种为先锋公司选育玉米品种先玉335（PH6WC×PH4CV）。其中玉米品种农单476经过河北省农林科学院旱作农业研究所鉴定表现为极强抗旱性。

1.2 试验设计

萌芽期处理参考余贵海等的方法[14]，于2019年4月在河北农业大学作物遗传育种室进行试验，试验设干旱胁迫与非干旱胁迫2种处理，使用浓度为15% PEG-6000溶液进行干旱模拟，试验设3次重复。

1.3 性状测定

每天固定时间调查每个培养皿的发芽种子数（胚根长 2 mm 为发芽标准），到第8天为止。在第4天调查发芽势，第7天调查发芽率，第8天剪下胚芽、胚根，用游标卡尺或直尺测量胚芽长、胚根长（取5粒求平均值），然后把胚芽、胚根和种子分别用滤纸包好标号，置于 105 ℃烘箱中杀青5 min，而后于65 ℃恒温烘箱中烘干称质量。

发芽势=第4天发芽的种子数/试验种子总数×100%;

相对发芽势=处理发芽势/对照发芽势 ×100%;

发芽率=第7天发芽的种子数/试验种子总数×100%;

相对发芽率=处理发芽率/对照发芽率×100%;

发芽指数（GI）：GI=∑（Gt/Dt）;

活力指数（VI）VI=GI×S;

贮藏物质运转率=（胚芽干质量+胚根干质量）/（胚芽干质量+胚根干质量+籽粒干质量）×100%;

种子萌发抗旱指数 =处理种子萌发指数/对照种子萌发指数;

PI=1.00×nd2+0.75×nd4+0.50×nd6+0.25×nd8;

式中：Dt表示发芽时长，d;Gt表示与Dt相对应的每天发芽种子数;S为8 d内正常幼苗的质量，g;nd2、nd4、 nd6、nd8分别为第2、第4、第6、第8天种子的萌发率;1.00，0.75，0.50，0.25分别为相应萌发时间所赋予的抗旱系数。

干旱伤害率=（CK-T）/CK×100%;

式中：CK 为正常水分处理下的性状值，T为干旱胁迫下的性状值。

1.4 数据处理与分析

采用Excel 2016和SPSS 21.0对原始数据进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对不同玉米品种萌发抗旱指数的影响

不同玉米品种的萌发抗旱指数不同，表现出的抗旱性也不同。萌发抗旱指数是鉴定不同玉米品种在相同处理下抗旱性能的一个重要指标，数值越大，品种抗旱性越强，数值越小，品种抗旱性越弱[15]。从表1可以看出，数值最高的品种为农单476，说明农单476具有较强的抗旱性，其他品种抗旱性适中，所以可以用作抗旱品种种植，也可作为其他品种抗旱性分析的对比材料。

2.2 干旱胁迫对不同玉米品种相对发芽势、相对发芽率的影响

对比表1、表2可以看出，随着萌发抗旱指数的升高，各个材料的相对发芽势、相对发芽率也在逐渐变大，相关性分析后发现萌发抗旱指数与二者均呈正相關（r=0.986* *，r=0.963* *），由此可见干旱对种子萌发初期影响较大。农单476具有较高相对发芽率（182.22%）和相对发芽势（158.33%），表明其抗旱性较好，抗旱能力较强。

2.3 干旱胁迫对胚根、胚芽生长的影响

从表3可以看出，胚芽长的伤害率相对胚根长伤害率高一些，可见胚根、胚芽在干旱胁迫下生长均受到抑制。笔者对二者与萌发抗旱指数进行相关性分析，发现胚根长的伤害率与萌发抗旱指数呈明显负相关（r=-0.627*，n=7），其中胚根受干旱影响较小。

2.4 干旱胁迫对物质运转率的影响

贮藏物质运转是萌发种子内的贮藏物质消耗用来供给胚根、胚芽生长的过程，贮藏物质运转率越高，说明萌芽期抗旱能力越强[16]。从表4可以看出，在干旱胁迫下，所有品种的贮藏物质运转率均有所降低，与表1对比后发现，贮藏物质运转率伤害率较高的品种萌发抗旱指数较高。农系376、农系3435、农单476伤害率较高，说明农系376、农系3435、农单476具有较强的抗旱性。

2.5 干旱胁迫对种子活力指数的影响

种子活力是种子品质的重要指标[17-18]。从表5可以看出，在干旱胁迫下，各个品种的种子活力均有大幅下降，这与其他文献报道[19]一致。对种子活力指数与萌发抗旱指数进行相关分析，萌发抗旱指数与伤害率呈明显负相关（r=-0.921* *，n=7），说明抗旱性强的品种，干旱胁迫对其种子活力的影响越小。

2.6 父本与子代抗旱性对照分析

本试验意在探究杂交种与亲代间的抗旱性关系，通过对以上试验数据的整合，对3个杂交种农单476、农单145、先玉335与其相对应的父本进行进行相关分析，结果见表6。先玉335与其父本PH4CV相关系数为0.962，农单145与其父本农系376相关系数为0.971，农单476与其父本农系3435相关系数为0.960，通过分析可以看出3个杂交种与其父本相关性较强，且通过雷达图分析（图1）可以看出杂交种与父本差异趋势相同。

3 讨论与结论

作物的抗旱性受多方面因素影响，其中产生较大影响为环境因素与作物本身的遗传因素，而作物在大田生长中如水分、天气等不可控因素较多，很难达到试验目的，而室内模拟干旱环境较为容易控制。评价作物抗旱性，要依据多指标进行综合考虑，对各个影响因素进行综合分析从而对作物的抗旱性作出客观评价。通过本试验可以发现，农单系列玉米具有较好的抗旱性，尤其3个父本自交系中的农系3435具有较强的抗旱性，可以作为未来培育抗旱新品种的父本自交系。同时通过分子标记等基因技术寻找并定位抗旱基因位点，通过多代回交的方法不断累加抗旱基因，从而培育出具有更强抗旱性的新品种。

本试验用PEG-6000模拟干旱环境，对室内发芽种子的胚芽长、胚根长、相对发芽率、相对发芽势、贮藏物质运转率和种子活力指数进行测定及分析，结果显示，干旱胁迫会影响种子萌发速度、幼苗生长和根系发育，减少干物质积累和贮藏物质转运率，影像种子活力，从而导致成活率降低[20-21]。在干旱胁迫下，3个杂交种相比较，相对发芽势、相对发芽率、萌发抗旱指数3个指标的变化关系表现为农单476>先玉335>农单145，3个父本自交系变化关系为PH4CV>农系3435>农系376。胚根长、胚芽长这2个指标在3个杂交种中表现为先玉335>农单476>农单145，3个父本自交系变化关系表现为农系3435>农系376>PH4CV。贮藏物质运转率指标在3个杂交种中表现为农单476>农单145>先玉335，3个父本自交系变化关系表现为农系376>农系3435>先玉335。种子活力在3个杂交种中表现为农单476>先玉335>农单145，3个父本自交系变化关系表现为农系3435>PH4CV>农系376。通过数据综合分析发现，3个杂交种中农单476的抗旱性最强，3个父本自交系中农系3435的抗旱性最强，其他杂交种及父本自交系抗旱性中等。同时对3个杂交种及其父本进行相关性分析，发现3个杂交种与其父本有较强的的相关性。由此可见，亲本与F1代间的抗旱性具有较强的相关性，这与前人的研究結果[22]一致。参考文献：

[1]肖 宇，李金英，刘青松，等. 河北省10个主栽夏玉米品种的抗旱性评价[J]. 河北农业科学，2017，21（4）：60-63.

[2]覃永嫒，温国泉，顾明华，等. 干旱胁迫对4份玉米自交系生理与光合特性的影响[J]. 西南农业学报，2016，29（6）：1264-1269.

[3]韩 猛，王霄汉，张中保，等. BADH基因转入玉米自交系的研究[J]. 作物杂志，2015（2）：64-69.

[4]闫治斌，罗致春，段卫稷，等. 玉米自交系抗旱性鉴定试验报告[J]. 中国种业，2019（7）：44-48.

[5]鲁晓民，曹丽茹，张 新，等. PEG胁迫下玉米自交系苗期抗旱性鉴定及评价[J]. 河南农业科学，2017，46（5）：39-44.

[6]庄泽龙，慕 平，彭云玲，等. PEG模拟干旱胁迫下玉米胚芽鞘长与其抗旱性的关系分析[J]. 分子植物育种，2020，18（8）：2713-2720.

[7]王绍新，许 洛，曹志艳，等. 12个玉米杂交种及其亲本抗旱性鉴定[J]. 江苏农业科学，2018，46（3）：66-69.

[8]祁有玲. 水分亏缺和施氮对玉米苗期生理特性的影响[J]. 甘肃科技，2018，34（3）：138-140.

[9]杨绍华. 浅谈水分胁迫对玉米产量的影响[J]. 现代化农业，2016（7）：5-6.

[10]王兴月，王存连，丁丽梅，等. 不同玉米品种及其亲本自交系苗期抗旱指标测定及分析[J]. 河北北方学院学报（自然科学版），2009，25（2）：42-45.

[11]裴玉贺，轩慧冬，宋希云. 不同玉米品种萌芽期抗旱筛选[J]. 山东农业科学，2017，49（2）：30-35.

[12]殷 跃，王振华. 不同玉米杂交种苗期耐旱性比较[J]. 黑龙江农业科学，2014（1）：4-6，20.

[13]姚启伦，霍仕平，张俊军. 玉米自交系响应高温、干旱胁迫的关键基因及通路[J]. 江苏农业学报，2021，37（1）：29-37.

[14]余贵海，起雪宏，王正启，等. 14个玉米杂交种萌发期抗旱性评价[J]. 西南农业学报，2016，29（7）：1499-1505.

[15]赵 茜，田 蜜，宋天宇，等. 糯玉米自交系芽期抗旱性鉴评[J]. 种子，2017，36（10）：94-98.

[16]张 倩，张洪生，盖伟玲，等. 玉米品种早期抗旱性分析[J]. 山东农业科学，2011（2）：21-23.

[17]向莹莹，李浩卓，张婷婷，等. 电导率法早期检测玉米和小麦种子活力[J]. 中国农业大学学报，2020，25（6）：12-19.

[18]江绪文，李贺勤，王晓琨，等. PEG-6000模拟干旱胁迫对5个玉米品种种子萌发及活力的影响[J]. 种子，2015，34（5）：5-8.

[19]李凤海. 玉米抗旱性指标的筛选及其遗传特性研究[D]. 沈阳：沈阳农业大学，2011.

[20]赫福霞，李柱刚，阎秀峰，等. 渗透胁迫条件下玉米萌芽期抗旱性研究[J]. 作物杂志，2014（5）：144-147.

[21]姚玉波，于 莹，赵东升，等. 不同玉米自交系萌发期抗旱性鉴定[J]. 玉米科学，2020，28（1）：79-85.

[22]李凤海，张宝石，王志斌. 不同玉米杂交种及其亲本自交系抗旱性研究[J]. 种子，2008（4）：77-81.