青贮玉米自交系抗旱性初步分析

蓝 岚， 黄新育， 徐艳霞， 董佳强， 孙 蕊， 宋雪莹

（黑龙江省农业科学院畜牧兽医分院，黑龙江齐齐哈尔 161005）

植物的抗旱性是指植物体在进化过程中对水分胁迫下的适应性（韩金龙等，2010），抗旱性是由遗传因素和环境因素共同作用的结果，抗旱机制分为逃旱、避旱和耐旱（Turner等，2007）。水分胁迫对不同植物的影响不同，同一植物的不同基因型也会表现出一定的差异性（刘化涛等，2020；Bai等，2006）。

黑龙江省西部地区是东北玉米的主产区，但春季降水匮乏，干旱限制了该地区青贮玉米的高产、稳产（刘一龙等，2010）。研究水分胁迫对玉米幼苗的伤害机理，寻求提高玉米苗期抗旱能力的方法，种植耐旱性玉米品种是该地区实现农业可持续发展的重要途径（戚颖等，2019）。

隶属函数均值是评价分析玉米抗旱性的重要指标，其均值越高抗旱性越强（杨小英等，2019）。试验对22个青贮玉米自交系进行PEG-6000胁迫试验，通过发芽势、发芽率、胚根长势、贮藏物质转化率等指标计算隶属函数均值以综合评价青贮玉米自交系萌发期的抗旱性（高源等，2021；黎裕，1993）。

1 材料与方法

1.1 试验材料 试验共22个青贮玉米自交系均由黑龙江省农业科学院畜牧兽医分院提供，编号见表1。

表1 试验青贮玉米自交系

1.2 试验设计 对青贮玉米自交系分别以5%、10%、15%、20% PEG-6000溶液进行胁迫处理，蒸馏水作为对照，每隔2 d调查一次发芽数（以胚根长2 mm为发芽标准），直至第8天。第4天调查发芽势，第7d调查发芽率（文景茹等，2021；许健等，2021）；第8天剪下胚芽、胚根，测量胚芽、胚根长（取10粒求平均值），然后把胚芽、胚根和种子置于105℃烘箱中杀青5 min后于80℃恒温烘箱中烘干称重。各指标计算公式如下：

发芽势/%=（第4天发芽的种子数/供试种子总数）×100；

发芽率/%=（第7天天发芽的种子数/供试种子总数）×100；

相对发芽势/%=（处理发芽势/对照发芽势）×100；

相对发芽率/%=（处理发芽率/对照发芽率）×100；

贮藏物质运转率/%=[（芽+根）干质量/（芽+根+子粒）干质量]×100；

相对贮藏物质运转率/%=（处理贮藏物质运转率/对照贮藏物质运转率）×100；

伤害率/%=（CK-T）/CK×100（CK为对照值，T为处理值）。

1.3 数据分析方法 采用隶属函数均值分析评价不同青贮玉米自交系的耐旱性：

式中：i＝1，2，…，n，Xi表示第j个综合指标值；Xmin表示第j个综合指标的最小值；Xmax表示第i个综合指标的最大值，指标与抗旱性成正相关用隶属函数公式，计算隶属函数值。若i性状与抗旱性正相关，采用公式（1）计算，若为负相关则用公式（2）。

2 结果与分析

2.1 不同浓度PEG溶液胁迫下种子发芽率的变化 由表2可知，5%PEG处理下，‘X18NY-5’、‘♂变’、‘422’、‘C53（N218)’和‘425’发芽率有所升高，说明适度干旱胁迫有利于种子的萌发，在浓度为10%和15%PEG模拟的水分胁迫下均抑制了种子的萌发，20%PEG高渗溶液处理的玉米种子，玉米种子发芽率低于20%。因此选择浓度为15%的PEG溶液模拟水分胁迫，以此胁迫浓度来研究青贮玉米萌芽期抗旱性。

表2 水分胁迫对玉米发芽率的影响%

2.2 水分胁迫下玉米种子发芽率和伤害率变化由表3可知，水分胁迫抑制了种子的发芽率。‘422’发芽率受胁迫影响较大，伤害率达69.57%，共有10个自交系的伤害率超过50%；‘425’受胁迫影响较小，为27.40%。这说明干旱抑制了种子的萌发，不同自交系对干旱敏感程度存在明显差异。

表3 水分胁迫下的发芽率和伤害率%

2.3 水分胁迫下玉米种子发芽势和伤害率变化由表4可知，干旱胁迫对青贮玉米自交系的发芽势有不同程度的影响，自交系不同发芽势的变化不同，从相对发芽势上可以看出，自交系的发芽势均受到PEG胁迫影响。自交系‘♂208-M303’、‘♂208-968’受到胁迫程度较低，相对发芽势均为74.23%，其他自交系的胁迫程度相对稳定，相对发芽势为62%～73%。

表4 15%PEG胁迫下种子发芽势%

2.4 水分胁迫下胚根、胚芽生长量变化 由表5、表6可知，PEG胁迫会抑制胚芽、胚根的生长，不同自交系的抑制程度差异明显。从胚根、胚芽长度伤害率可以看出：自交系‘中农大236♀’、‘♂208-M303’的胚芽长度受胁迫抑制严重，分别为74.47%、73.84%，自交系‘KSX青3’的胚芽伤害率较低，为22.64%；自交系‘♂335’、‘QY046-968’的胚根长度受PEG胁迫伤害最严重，分别为76.19%、75.47%，自交系‘KSX青4’、‘♂208-M303’、‘中农大236♀’、‘宽城10♀’在PEG胁迫下，促进了胚根的生长，尤其‘KSX青4’的反伤害率达90.07%。从胚根、胚芽干重的伤害率可以看出，自交系‘中农大236♀’、‘♀ks-4’的胚芽干重受胁迫抑制严重，分别为83.74%、82.83%，自交系‘德玉18♀’的伤害率最低，为16.12%；自交系‘♂208’、‘♀ks-3’的胚根干重受PEG胁迫伤害最严重，分别为86.11%、83.67%，自交系‘KSX青4’、‘宽城10♀’在PEG胁迫下，胚根干重有所增长，尤其‘KSX青4’的反伤害率达62.88%。

表5 水分胁迫对胚根、胚芽长度的影响

比较胚根、胚芽的伤害率，发现胚芽的伤害率普遍大于胚根的伤害率，说明干旱胁迫时，地上生长受抑制程度明显高于地下生长受抑制程度。

2.5 水分胁迫对贮藏物质转运率的影响 由表7可知，与对CK相比，水分胁迫下各自交系的贮藏物质的运转率均显著降低，从伤害率上来看萌发指数高的青贮玉米自交系受到的伤害率较低，如 ‘KSX青4’的 伤害率为18.24%，‘F（F1712)’、‘14197-2’、‘德玉18♀’的伤害率分别为30.48%、32.02%、32.19%，抗旱性弱的的青贮玉米自交系的伤害率较高，如 ‘♀ks-4’、‘X18NY-14’的 伤 害 率 分 别 为74.46%、和68.48%。相关分析表明贮藏物质运转率和种子萌发指数相关，因此贮藏物质运转效率可以反映青贮玉米种子的抗旱性。

表7 水分胁迫对贮藏物质转化率的影响

2.6 自交系种子萌发期15%PEG胁迫下隶属函数分析 由表8可知，‘KSX青4’的自交系萌发期抗旱性最强，隶属函数均值为0.8003，自交‘♂208-M303’次之，均值为0.7137，自交系‘X18NY-14’的萌发期抗旱性最弱，均值0.0786。

表8 自交系隶属函数值

3 小结

研究表明，用PEG-6000溶液模拟水分胁迫处理青贮玉米种子的试验方法已被广泛认可。本试验以0、5%、10%、15%、20%浓度PEG-6000溶液对供试材料进行处理发现，水分胁迫阻碍了青贮玉米种子贮藏物质运转，降低了种子发芽势、发芽率，胚根胚芽的生长亦受到抑制。本试验通过相关分析表明，种子发芽势、发芽率、贮藏物质运转率、胚根干重、胚根长度和种子萌发抗旱指数关系密切，可作为评价品种抗旱性的指标。

隶属函数法是评价植物抗旱性的一种常用的综合评价方法，它可以在多个指标测定的基础上对植物抗旱下做出综合、全面的评价。‘KSX青4’在胚根长势、发芽势、贮藏物质转化率方面表现优良，隶属函数均值最高为0.8003，萌发期抗旱性优良；‘♂208-M303’的发芽势、发芽率表现突出，隶属函数均值为0.7137，具有萌发期抗旱性。