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干旱胁迫对辽宁省主栽玉米种子萌发的影响

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宫亚南　张少斌　王新博　洪日

摘要：以辽宁省主栽的9个玉米品种为试验材料，以聚乙二醇6000模拟干旱胁迫，研究干旱胁迫对玉米种子萌发的影响。结果表明：在20% PEG时，东单339、郑单958的发芽率较高，分别为100%和98%，长玉1与丹玉99较低，为52%和60%。不同品种发芽势的结果与发芽率相似。抗旱萌发指数以东单339和郑单958较高，长玉1和丹玉99较低。干旱胁迫对贮藏物质转运率、胚芽长和胚根长的伤害率均以东单339和郑单958较低，长玉1与丹玉99较高。由此可见，东单339和郑单958种子萌发期抗旱性较强，而长玉1和丹玉99则对干旱较为敏感，本研究为干旱地区种植玉米奠定了基础。

关键词：玉米;干旱胁迫;种子萌发;辽宁省;伤害率

中图分类号：S513 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2019）19-0080-04

收稿日期：2018-07-17

基金项目：辽宁省自然科学基金（编号：2013020072）。

作者简介：宫亚南（1994—），女，黑龙江大兴安岭人，硕士研究生，主要从事植物生化与分子生物学研究。E-mail：617995755@qq.com。

通信作者：张少斌，博士，副教授，主要从事植物生化与分子生物学研究。E-mail：zsb010024@163.com。

玉米在中国的种植历史已有470多年，播种面积在0.2亿hm2左右，仅次于稻、麦，在粮食作物中位居第3位。中国属于世界上相对干旱的国家之一，干旱和半干旱的土地面积占了总面积的47%，而且随着全球温室效应的加剧和气候变化，干旱耕地面积增加，玉米不仅需水量很大，而且对水分胁迫敏感。因此，为节省水资源、提高水分利用率和产量是各个国家所关心的重要课题。对玉米进行抗旱性鉴定，选择适合在干旱地区的品种，对节约水资源、增加玉米产量具有重要意义[1]。

聚乙二醇作为一种渗透调节剂，其水溶液可作为理想的高渗溶液模拟田间干旱条件[2]，本研究利用不同浓度的聚乙二醇6000（PEG-6000）来模拟轻度、中度和重度干旱胁迫[3]，进而对不同玉米品种在干旱胁迫下的萌发特性进行详细分析，旨在筛选出适合辽宁干旱地区种植的品种，为提高玉米产量以及抗旱育种提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点与材料

试验时间为2018年，试验地点为沈阳农业大学生物科学技术学院实验研究室与培养室。试验选用9种玉米品种，分别为东单339、农科玉368、长玉1、辽单33、元玉66、丹玉99、郑单958、公主719、辽源1号，所有的玉米品种都是来自沈阳种子批发商场。

1.2 试验方法

挑选颗粒圆润、大小一致的玉米种子，用1%次氯酸钠溶液进行浸泡消毒10 min，然后用蒸馏水冲洗3遍，而后在蒸馏水中浸泡12 h[4]。将50粒种子均匀的放在垫有3层纱布的培养基中。本试验将PEG-6000溶液设置为3个浓度，分别为15% PEG（轻度胁迫）、20% PEG（中度胁迫）和25% PEG（重度胁迫），对照组加入蒸馏水，将所有处理置于25 ℃恒温培养箱中进行种子萌发试验[5]。每天观察统计种子萌发情况，第4天计算种子发芽势，第7天计算发芽率，第8天切下胚根和胚芽，测量其长度后烘干并称干质量。最后采用SPSS 13.0进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 水分胁迫对玉米种子发芽势与发芽率的影响

发芽势是判断种子发芽整齐与快慢的一个衡量标准。由表1可见，随着PEG浓度的升高，玉米种子的发芽势降低，PEG浓度在15%时，长玉1与丹玉99已降至60%及以下，说明轻度干旱胁迫对其影响很大。PEG浓度为20%时大部分品种都保持在70%以上，而长玉1与丹玉99则较低。PEG浓度为25%时，东单339、农科玉368和郑单958芽势较高，长玉1为24%，丹玉99为0[6]。

从表2可见，水分胁迫对玉米的的发芽率有一定的影响。PEG浓度为15%时，大部分品种影响不大，只有辽源1号、长玉1和丹玉99发芽率较低。20%时东单339、农玉368和郑单958发芽率在98%以上，丹玉99发芽率已经降至32%。25%时东单339、农玉368和郑单958依旧在90%以上，而长玉1与丹玉99发芽率较低，说明东单339、农玉368和郑单958耐旱性强，长玉1和丹玉99为干旱敏感型。

2.2 水分胁迫对玉米种子萌发指数和贮藏物质转运率的影响

由表3可见，在浓度为15%时各品种间的萌发抗旱指数相差不大，大部分都在0.9以上，只有长玉1、辽源1号和丹玉99为 0.85、0.81和0.7。随着PEG浓度的增加，玉米种子的萌发抗旱指数不断下降，但几乎都保持在0.7以上，只有长玉1、辽源1号与丹玉99在0.7以下。东单339与郑单958一直保持在0.9以上[7]。

如表4所示，随着PEG浓度的升高，贮藏物质转运率不断下降而伤害率不断上升。在不同水分胁迫下，东单339与郑单958的贮藏物质转运率较高，伤害率较小;长玉1与丹玉99的贮藏物质转运率较低，伤害率较高。说明东单339与郑单958为耐旱型，长玉1与丹玉99为干旱敏感型[8]。

2.3 水分胁迫对玉米种子胚芽与胚根生长的影响

由表5可見，随着PEG浓度的升高，各品种的胚芽长都逐渐减小，伤害率增加。在PEG浓度为15%时，所有品种伤害率均在60%内。当浓度为20%和25%时，大多数品种的胚芽长都小于1 cm，伤害率均在63%以内，其中丹玉99伤害率为100%。东单339与郑单958伤害率较小。

如表6所示，随着水分胁迫的加剧，所有品种的胚根长都减小，伤害率增高。其中，东单339与郑单958的伤害率和胚根长变化较小，在重度胁迫时伤害率在50%左右。而长玉1与丹玉99胚根长与伤害率较大，在轻度胁迫时伤害率已达到50%左右。说明东单339与郑单958为耐旱型，长玉1与丹玉99为干旱敏感型。

2.4 不同PEG浓度下玉米种子的发芽势、发芽率等相关性分析

由表7可见，玉米在不同PEG浓度下发芽势与发芽率呈极显著正相关，与胚根长呈较弱正相关，其余为较强正相关。发芽率与胚根长呈较弱正相关，其余呈较强正相关。萌发指数与贮藏物质转运率、胚芽长呈显著正相关，与胚根长呈中等正相關。贮藏物质转运率与胚芽长呈极显著正相关，与胚根长呈中等正相关。胚芽长与胚根长呈中等正相关，说明玉米种子的各个特性都有一定的相关性，且都为正相关[9]。

3 结论与讨论

玉米是需水量极大的作物，干旱胁迫会对其生长和发育造成严重影响，导致产量降低。在玉米生长过程中，水分胁迫对玉米种子的萌发特性和其不同时期的生长发育都有较大影响，为保证玉米在干旱下生长良好，最有效的方法是筛选出耐旱性强的玉米品种[10]。用不同浓度PEG来模拟胁迫干旱，能够很真实地还原田间干旱的条件，方法简便且数据真实性高。众多研究表明，干旱胁迫后玉米幼苗的叶片含水量下降，导电率则增加，而脯氨酸、ABA等渗透调节物质含量也会明显增加以调节体内的渗透平衡，并且这些物质会随着干旱胁迫时间的延长而增加。当胁迫到一定程度时，幼苗本身的保护系统会受到破坏，一些有毒物质如丙二醛等积累，进而影响玉米幼苗的正常发育。和玉米幼苗一样，玉米种子在干旱胁迫下，其发芽率、发芽势等指标也会受到一定影响[11]。

本试验利用不同浓度的PEG来模拟不同程度的干旱胁迫，研究其种子在干旱胁迫下的萌发特性[12-15]。结果显示，在PEG浓度为15%时对玉米种子无影响或影响较小，随着PEG浓度的升高，各个玉米品种的各项萌发特性指标产生了变化。各个品种间表现出很大的差异，抗旱性强的品种相对于对照组变化较小，干旱敏感型品种相对于对照组变化较大，笔者对于每个萌发特性都作了差异性比较。本试验初步筛选出抗旱性强的品种东单339和郑单958，干旱敏感型品种长玉1号和丹玉1号[16-17]。本研究还对不同PEG浓度下的玉米种子的各个萌发特性作了相关型分析，发现每个特性之间均存在正相关关系，其中发芽势与发芽率呈极显著正相关，发芽指数与贮藏物质转运率、胚芽长呈显著正相关，贮藏物质转运率与胚芽长呈极显著正相关，结果表明玉米种子的各个特性都有一定的相关性，且都为正相关[18-20]。

参考文献：

[1]赵玉坤，高根来，王向东，等. PEG模拟干旱胁迫条件下玉米种子的萌发特性研究[J]. 农学学报，2014，4（7）：1-4，12.

[2]吴晨，葛锦，张少斌. PEG模拟干旱胁迫处理辽宁省主栽玉米品种的萌发特性[J]. 贵州农业科学，2017，45（2）：26-30.

[3]李鹏鹏，张文辉. 干旱胁迫与不同储藏时间对杠柳种子萌发的影响[J]. 植物研究，2012，32（5）：567-572.

[4]吴晨. 干旱胁迫下钙对玉米生理生化的影响及CIPK的克隆与表达分析[D]. 沈阳：沈阳农业大学，2017.

[5]段义忠，张雄，王建武. 不同绿豆品种萌发期对干旱胁迫的响应及抗旱性评价[J]. 中国农学通报，2014，30（18）：125-130.

[6]孙军伟，齐华，张振平，等. 玉米萌芽期抗旱性研究[J]. 玉米科学，2008，16（4）：115-118.

[7]Ferreira G，Alfonso M，Depino S A. Effect of planting density on nutritional quality of green-chopped corn for silage[J]. Journal of Dairy Science，2014，97（9）：5918-5921.

[8]闫伟平，边少锋，张丽华，等.半干旱区抗旱丰产玉米品种的评价及筛选[J]. 东北农业科学学报， 2017，42（3）：1-5.

[9]Jane J. Structure of starch granules[J]. Journal of Applied Glycoscience，2009，54（1）：193-236.

[10]Williams M M. Agronomics and economics of plant population density on processing sweet corn[M]. Field Crops REs，2012，128（2）：55-61.

[11]高剑. 中性盐和碱性盐对龙葵的胁迫作用研究[D]. 牡丹江：牡丹江师范学院，2017.[HJ1.7mm]

[12]邹文桐，曹智，林茂兹. 铜锌复合胁迫对包菜种子萌发、幼苗生长及子叶若干生理指标的影响[J]. 种子，2018，37（3）：92-95.

[13]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.

[14]王德信，孙晓莹. 玉米苗期对干旱胁迫的生理响应[J]. 贵州农业科学报，2018，46（4）：26-29.

[15]赵永锋，王亚卿，贾晓，等. 玉米杂交种苗期抗旱性鉴定与评价[J]. 安徽农业科学，2018，46（9）：51-53.

[16]李青超，王俊河，苗亿，等. 黑龙江省西部地区玉米主栽品种的抗旱性评价[J]. 黑龙江农业科学，2018（1）：17-21.

[17]Zhou G L，Wang Q J. A new nonlinear method for calculating growing degree days[J]. Scientific Reports，2018，8（8）：101-149.

[18]Li X J，Chen S T，Huang H，et al. In-situ corn fiber conversion improves ethanol yield in corn dry-mill process[J]. Industrial Crops and Products，2018，113：217-224.

[19]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）：36-40.

[20]闫伟平，边少锋，张丽华，等. 半干旱区抗旱丰产玉米品种的评价及筛选[J]. 东北农业科学，2017，42（3）：1-5.

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