玉米品種初期抗旱性分析

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摘要：對(duì)山東省主推的9個(gè)玉米品種進(jìn)行了萌發(fā)期PEG模擬水分脅迫試驗(yàn)，結(jié)果表明：水分脅迫對(duì)每個(gè)玉米品種的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、胚根長(zhǎng)、胚根干重等都有影響，但不同雜交種在抗旱性上存在明顯差異。本研究使用隸屬函數(shù)法對(duì)參試材料抗旱性進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)，其中菜農(nóng)14、農(nóng)大108、登海701為早期典型抗旱型品種；浚單20、金海5號(hào)、青農(nóng)105、中科11為早期較抗旱型品種；登海662、鄭單958為早期不抗旱型品種。其它各抗旱篩選指標(biāo)中，種子萌發(fā)抗旱指數(shù)與隸屬函數(shù)對(duì)品種抗旱性分析結(jié)果較為一致。

關(guān)鍵詞：玉米；滲透脅迫；抗旱指數(shù)；隸屬函數(shù)法；抗旱性

中圖分類(lèi)號(hào)：S513.01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001－4942(2011)02－0021－03

“十年九旱”是我國(guó)北方的自然特點(diǎn)，干旱已成為我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要限制因素，嚴(yán)重影響著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。玉米雖是雨熱同期作物，但近幾年來(lái)山東經(jīng)常出現(xiàn)伏旱，玉米早期出苗及苗期生長(zhǎng)受到不同程度的影響，造成不同程度的減產(chǎn)或絕收。因此篩選早期抗旱性強(qiáng)的高產(chǎn)品種對(duì)于規(guī)避玉米早期階段旱情，保證穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)具有重要意義。目前國(guó)內(nèi)已形成規(guī)范的利用PEG(聚乙二醇)室內(nèi)水分脅迫模擬鑒定品種抗旱性的具體方法及鑒定指標(biāo)，如《國(guó)際種子檢驗(yàn)規(guī)程》(ISTA)。本試驗(yàn)采用室內(nèi)15％PEG－6000溶液模擬水分脅迫，對(duì)山東省主推的9個(gè)玉米品種進(jìn)行了萌發(fā)期滲透脅迫試驗(yàn)，測(cè)定了與抗旱性有關(guān)的7項(xiàng)指標(biāo)，利用隸屬函數(shù)法進(jìn)行定量分析，評(píng)價(jià)玉米品種早期抗旱性，篩選出早期抗旱高產(chǎn)玉米品種。本研究結(jié)果將對(duì)山東省玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有重要指導(dǎo)意義。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2010年5～6月在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)旱作技術(shù)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。供試9個(gè)玉米雜交種為：中科11、金海5號(hào)、登海662、登海701、青農(nóng)105、農(nóng)大108、鄭單958、菜農(nóng)14、浚單20。

1.2試驗(yàn)方法

種子水分脅迫萌發(fā)試驗(yàn)根據(jù)《國(guó)際種子檢驗(yàn)規(guī)程》(ISTA)進(jìn)行。將精選飽滿(mǎn)的種子用75％的酒精消毒3min，用無(wú)菌蒸餾水沖洗干凈，自然風(fēng)干后放在12.5cm×9.5cm的無(wú)菌塑料盒(15粒/盒，種子間距離為粒長(zhǎng)的1～2倍)中，雙層濾紙做發(fā)芽床。本試驗(yàn)先對(duì)所有參試材料進(jìn)行20％、15％PEG-6000(天津天泰精細(xì)化學(xué)有限公司)脅迫敏感反應(yīng)預(yù)備試驗(yàn)，結(jié)果20％PEG-6000造成80％的材料發(fā)芽受到抑制，因此，本研究采用15％PEG-6000，每培養(yǎng)皿加40ml，對(duì)照加等量蒸餾水。將種子置于25℃恒溫培養(yǎng)箱中暗萌發(fā)。每隔1天調(diào)查1次發(fā)芽數(shù)(以胚根長(zhǎng)2mm為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn))至第8天。第4天調(diào)查發(fā)芽勢(shì)，第7天調(diào)查發(fā)芽率，處理8天后測(cè)定各指標(biāo)(重復(fù)3次)。

1.3調(diào)查項(xiàng)目及方法

調(diào)查發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、胚根長(zhǎng)、胚芽干重、胚根干重、籽粒剩余部分干重等性狀。

種子萌發(fā)抗旱指數(shù)(GDRI)=水分脅迫下種子萌發(fā)指數(shù)(PIS)/對(duì)照萌發(fā)指數(shù)(PIC)，PI=1.00nd2+0.75nd4+0.50nd6+0.25nd8，其中nd2、nd4、nd6、nd8分別為第2、4、6、8天種子的萌發(fā)率。

干旱傷害率(％)=[(CK－T)/CK]×100CK為對(duì)照值，T為處理值，均為供試材料第8天的發(fā)芽數(shù)。

貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率(％)=[(芽+根)干質(zhì)量/(芽+根+籽粒)干質(zhì)量]×100

隸屬度(Uij)=(Xij-Ximin)/(Ximax-Ximin)，其中Uij為某品種對(duì)于第i項(xiàng)指標(biāo)的隸屬度，Xij為某品種第i項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定值，Ximin為全部品種i項(xiàng)指標(biāo)的最小值，Ximax為全部品種i項(xiàng)的最大值，i為某項(xiàng)指標(biāo)，j為某個(gè)品種。并求出各品種隸屬函數(shù)平均值。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用SAS1996軟件。

2結(jié)果與分析

2.1滲透脅迫對(duì)不同品種種子發(fā)芽及胚根生長(zhǎng)的影響

由表1可以看出，PEG滲透脅迫對(duì)每個(gè)玉米品種的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、胚根長(zhǎng)、胚根干重都有影響，但品種間敏感程度存在明顯差異。在PEG脅迫下，農(nóng)大108、浚單20等品種仍保持較高的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率，而登海662、鄭單958的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率受影響較大。脅迫條件下胚根生長(zhǎng)受抑制程度在一定程度上取決于是否能夠獲取足夠的水分，也是判斷玉米萌發(fā)期抗旱性的重要指標(biāo)。同樣，發(fā)芽勢(shì)強(qiáng)的農(nóng)大108、菜農(nóng)14等品種胚根長(zhǎng)與胚根干重受影響較小，而鄭單958、登海662受影響較大。

2.2滲透脅迫對(duì)不同品種貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率的影響

貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)是指萌發(fā)種子內(nèi)的貯藏物質(zhì)消耗用來(lái)供給胚根、胚芽生長(zhǎng)的過(guò)程，貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率越高說(shuō)明該玉米品種萌發(fā)期抗旱能力越強(qiáng)。在PEG滲透脅迫下，與對(duì)照相比，貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率顯著下降，而且品種間敏感程度存在顯著差異，品種間相對(duì)貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率差異顯著(表2)。相對(duì)貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率在一定程度上可以反映出品種的抗旱性，其值越高則說(shuō)明品種的抗旱能力越強(qiáng)。參試材料中，農(nóng)大108的相對(duì)貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率較高，登海662值較小。

2.3滲透脅迫對(duì)不同品種干旱傷害率與抗旱性指數(shù)的影響

干旱傷害率是玉米抗旱性鑒定的一個(gè)重要指標(biāo)，抗旱性與干旱傷害率呈負(fù)相關(guān)。參試材料中，登海662干旱傷害率值最大，農(nóng)大108值最低。品種間萌發(fā)抗旱指數(shù)差異顯著(表3)，在0.51～1.04之間。根據(jù)張振文等的方法，將參試材料分為5類(lèi)：極抗旱型(≥0.90)有登海701(1.04)、浚單20(0.93)；比較抗旱型(0.75～0.90)有菜農(nóng)14(0.89)、農(nóng)大108(0.79)、金海5號(hào)(0.75)、中科11(0.75)；抗旱型(0.50～0.75)有青農(nóng)105(0.71)、登海662(0.60)、鄭單958(0.51)；不抗旱型(0.35～0.50)無(wú)；極不抗旱型(≤0.35)無(wú)。

2.4滲透脅迫下各品種隸屬函數(shù)分析

隸屬函數(shù)均值也是玉米抗旱性鑒定的重要指標(biāo)，抗旱性越強(qiáng)其均值越高。根據(jù)李壯等的研究，本研究從所測(cè)指標(biāo)中選出發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、胚根長(zhǎng)、萌發(fā)抗旱指數(shù)、貯運(yùn)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率5個(gè)指標(biāo)進(jìn)行隸屬度分析，最后得出隸屬函數(shù)均值。參試材料中菜農(nóng)14均值最高(0.841)，農(nóng)大108、登海701次之，均屬于典型的抗旱品種；浚單20、金海5號(hào)、青農(nóng)105、中科11均值在0.613～0.486范圍內(nèi)，屬于較抗旱類(lèi)型品種；登海662、鄭單958均值均在0.4以下，屬于不抗旱類(lèi)型品種(表4)。

3小結(jié)

本研究采用隸屬函數(shù)法對(duì)參試材料抗旱性進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)，其中菜農(nóng)14、農(nóng)大108、登海701為早期典型抗旱型品種；浚單20、金海5號(hào)、青農(nóng)105、中科11為早期較抗旱型品種；登海662、鄭單958為早期不抗旱型品種。其它各抗旱篩選指標(biāo)中，種子萌發(fā)抗旱指數(shù)與隸屬函數(shù)對(duì)品種抗旱性分析結(jié)果較為一致，生產(chǎn)實(shí)踐中也可結(jié)合兩者對(duì)參試材料早期抗旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。