PEG胁迫下不同玉米种子萌发期的抗旱性鉴定

裴童心

摘要：干旱是限制作物生长发育和产量提高的主要逆境因素。提高玉米品种的抗旱性是减小因干旱带来经济损失的有效途径之一。本试验以25个玉米新组合品种作为供试材料，用20%的PEG高渗溶液模拟干旱条件，测定玉米萌发期抗旱性，测量25个玉米新组合品种在高渗溶液下植株的根数、根长、苗高、株鲜重、幼苗鲜重等各项生理生化指标，并分析不同玉米组合之间各项生理生化指标的差异，排列出玉米新组合的抗旱性顺序。

关键词：玉米；抗旱；PEG胁迫；萌发期

玉米是中国重要的粮食作物，在饲料、食品和原料等方面起重要作用。干旱是影响我国特别是西北方地区粮食产量的一个重要的因素，玉米是旱地作物中需水量最大、对水分胁迫很敏感的作物之一。我国许多玉米种植区经常遭受干旱的威胁，干旱是限制玉米产量与种子萌发率的重要原因。云南地区的地貌特征导致了云南地区春旱尤为严重，无额外水源只能靠天播种导致了玉米种子的萌发和出苗受到严重影响。近年来，全球气候变暖和水资源的日益匮乏使得干旱发生周期越来越短，干旱程度越来越严重，对粮食生产已构成了严重的威胁。从玉米抗旱生理机制上寻找抗旱高产的突破口，研究云南地区玉米萌发出苗期的抗旱性显得更为重要，筛选玉米新组合抗旱性指标对玉米种质鉴定和抗旱育种具有重要意义。

作物的抗旱性是一个极为复杂的数量性状，目前用于检测植物抗旱的指标有多种，但尚无一个有效、经济方便、实用可靠、可直接用于生产上抗旱性鉴定的评价指标。作物的田间抗旱性指标被认为是最可靠的抗旱性状，但存在周期长、不可控因素多等缺点，因此难于在实际抗旱性检测中进行操作和具体量化。玉米的抗旱性是一个复杂的生理生化过程，本试验测定了25个玉米新组合在PEG胁迫下的发芽率、发芽势、萌发指数、萌芽抗旱指数、伤害率、抗旱指数等生理生化指标，以此作为抗旱性初步筛选指标，为玉米抗旱性鉴定提供理论与实践依据。

1材料与方法

1.1材料

试验共采用25个玉米新组合品种，具体详见表1和图1。供试PEG 6000浓度为20%。

1.2方法

试验设蒸馏水（对照）和20%的PEG—6000两个处理，3次重复。在试验开始前1天将试验所用到的所有发芽盒和培养箱用70%的酒精进行消毒处理，并将处理后的发芽盒用蒸馏水进行清洗，置于培养箱内晾干。试验时每个发芽盒内精选大小均匀一致，籽粒饱满、无破损的50粒种子（共300粒种子），用75%的酒精消毒处理3分钟，后用蒸馏水将试验种子清洗干净，用滤纸吸干水分，试验组加入20%的PEG 6000、对照组加入蒸馏水，将种子浸没（浸种24小时）。

待种子充分吸胀，将种子分装至6个发芽盒，试验组和对照组均设3次重复，每个试验组添加10毫升20%的PEG-6000溶液，对照组内添加等量蒸馏水，保持种子湿润，置于培养箱内发芽，发芽温度25℃，光强度10001x。

每天同一时间（19：00）对所有发芽盒进行观察、补充等量的蒸馏水和PEG-6000溶液，保持种子湿润。从第2天开始到第10天，每天对所有种子发芽情况作好记录。从每个发芽盒内选择10株有代表性植株对其根数、根长、苗高、株鲜重、幼苗鲜重、幼根鲜重进行测定和记录。并计算发芽率、发芽势、相对发芽率、相对发芽势、相对胚芽长、相对胚根长、相对胚根数、相对胚芽重、相对胚根重、相对籽粒重、相对株重、萌发抗旱指数和胁迫指数，并对抗旱性进行综合评价和排名。

1.3测定项目及方法

1.3.1种子萌发特性测定

种子萌发特性测定包括相对发芽势（RGE）、相对发芽率（RGR）、相对胚根长（RERL）和相对胚芽长（RGL），并按照下式进行计算。

相对性状指标（%）=（渗透胁迫处理下各性状测定值/对照各性状测定值）×100

1.3.2萌发抗旱指数计算萌发抗旱指数按照下式进行计算。

萌发抗旱指数（GDRI）=渗透胁迫下的萌发指数/对照萌发指数

萌发指数=（1.00）nd 2+（0.7 5）nd4+（0.50）nd6+（0.25）nd8

式中nd2、nd4、nd6、nd8分别为第2天、第4天、第6天、第8天的种子发芽率，1.00、0.75、0.50、0.25分别为相应萌发天数所赋予的抗旱系数。

1.4数据处理

利用Microsoft Excel 2016和SPSS19.0中的one-wayANOVA进行玉米品种问各指标的相关性分析、差异性检验。各指标降低率按照下式进行计算。抗旱性综合评定采用五级评分法进行。

降低率（%）=（对照-处理）/对照×100

2结果与分析

2.1 PEG胁迫对供试玉米种子萌发特性的影响

发芽势、发芽率作为种子发芽能力的重要指标，分别反映了种子的发芽速度，发芽能力。试验结果表明，PEG胁迫下的种子与对照相比，供试玉米种子的发芽率、发芽势都呈现降低趋势，但不同玉米种子降低程度存在一定的差异。方差分析表明，无论是对照还是PE G渗透胁迫处理，各供试玉米材料的发芽率、发芽势都差异显著（P<0.05）。從发芽率上看N20的降低率最大，而N4、N21和N24的降低率较小，分别为9.38%、7.81%和6.87%；从发芽势上看，N18的降低率较大，为81.4%，N21和N24的降低率较小，分别为6.67%和4.24%。一般来说，各指标的降低率越大，则该玉米品种的抗旱性就越差。

2.2 PEG胁迫下供试玉米种子的相对发茅率、相对发芽势、萌发指数和萌发抗旱指数

相对发芽率和相对发芽势是对PEG胁迫下，种子萌发特性受抑制程度的反映，相对值越高，受干旱胁迫抑制的程度越低。PEG胁迫下，不同玉米材料的相对发芽势和相对发芽率存在一定的差异。方差分析表明，各供试玉米材料间差异显著（P<0.05）。N4（0.9063）、N21（0.9219）和N24（0.9313）的相对发芽率较高，显示出较强的抗旱能力，其他大多处于中间型。在相对发芽势上，N4（0.9000）、N21（0.9333）和N24（0.9576）受到PEG的影响较小。在萌发抗旱指数上，N2l（0.9169）、N15（0.8235）和N4（0.8045）表现出较强的抗旱能力，而N20（0.0000）、N8（0.1734）和N22（0.1997）受到PEG溶液的胁迫抗旱能力较弱。

2.3 PEG胁迫下供试玉米种子的萌发性状

PEG胁迫下，供试玉米种子的相对根重、相对苗重、相对株重、相对胚根长、相对胚芽长和相对胚根数存在一定得差异，方差分析表明，各供试玉米材料间差异显著（P<0.05）。在相对根重上N3（81.80%）、N4（84.94%）和N12（84.41%）较大，明显高于N16（15.10%）。在相对株重上，N14（95.26%）、N18（91.69%）、N22（91.53%）和N25（102.22%）較大，说明其在20%PEG-6000胁迫下长势仍旧较好。在相对胚根长上N23（93.14%）、N24（97.76%）和N25（1 55.38%）较大，说明其在P E G胁迫下胚根仍较发达。在相对胚根数上，N24（123.04%）和N23（96.92%）较大，说明其在PEG胁迫下根系发达。

2.4供试玉米种子萌发抗旱指数与各项测定指标的降低率相关性分析

使用SPSS19.0分析供试玉米种子萌发抗旱指数与各项测定指标的降低率相关性，结果表明在0.01显著水平上，初生根数降低率、发芽势降低率、胚芽长降低率、根鲜重降低率、苗鲜重降低率、发芽率降低率都与玉米新组合种子萌发抗旱指数显著相关。在0.05显著水平上，胚根长降低率、株鲜重与供试玉米种子萌发抗旱指数显著相关。

2.5供试玉米种子萌发期耐旱性综合评价

作物品种的耐旱性是一个较为复杂的性状，鉴定一个作物品种的抗旱性应采用若干性状进行综合评价，但各个指标与耐旱性的相关性具有大小之分，必须根据各个指标和耐旱性的密切程度进行权重分配。本研究采用五级评分法对供试玉米种子萌发期耐旱性进行综合评价，该方法可消除各指标因数值大小和变化幅度的不同而产生的差异。

经相关性分析，初生根数、发芽势、胚芽长、根鲜重、苗鲜重、发芽率、胚根长和株鲜重降低率与玉米种子耐旱性密切相关，将初生根数、发芽势、胚芽长、根鲜重、苗鲜重、发芽率、胚根长和株鲜重均用相对值表示。利用五级评分法将上述指标换算成对应的定值，代表品种各个指标所达到的水平（应得分），供试玉米新组合各指标应得分构成单项鉴定矩阵，用R表示。再通过变异系数确定各指标参与综合评价的权重系数矩阵A，最后进行复合运算B=A×R，得各品种的综合评价指数。

3结论与讨论

种子萌发的过程是一个复杂的生理生化过程，而PEG胁迫下对种子萌发的影响因素很多，在对植物萌发抗旱性研究时需要进行多指标的综合考虑，对可能影响种子萌发的各个因素进行分析。本研究采用五级评分法，以相对发芽势、相对发芽率、相对初生根数、相对胚根长、相对胚芽长、相对胚根重、相对胚芽重、相对株重和萌发抗旱指数，9个指标为依据，对供试玉米种子的萌发抗旱性进行综合性评价。一般而言，综合性评价值越大，表明其抗旱能力越强。