不同类型玉米苗期抗旱性探讨

Abstract: A studies of the drought-resistant identification on nine types(18 maize varieties) in condition of simulated drought stress were tested though 3 agronomical indexes such as relative germination frequency, root dry weight, leaf water content, the subordinate Fuzzy function was used to evaluate compressively the drought resistance of the eighteen maize varieties. Based on the average subordinative value, the drought resistance of different cultivars of maize was arranged. The result showed that the half-horse type have the highest drought resistance; and the second is pop 、high protein 、horse type; and the hard 、sticky 、soft、sweet、high oil type possessed of small drought resistance

Key words: maize; drought-resistance; simulated drought stress; subordinative Fuzzy function

　　玉米是我国三大粮食品种之一，每年种植面积达到2500万公顷左右，主要分布在东北、华北及西南、西北等一部分地区，而我国干旱、半干旱地区（包括华北、西北、内蒙古和青藏高原等地区）主要分布在这一带，约占全国土地面积的二人之一[1]。因此，对玉米抗旱性研究是提高其产量的一个行之有效的途径。传统的作物抗旱研究是在干旱条件下进行的产量鉴定，程序复杂，工作量大，效率低。本试验分析了9个类型18个品种种子苗期抗旱性的生理特性，以期探索鉴定玉米抗旱性的简便方法，为玉米抗旱高产栽培、培育抗旱性玉米品种提供科学依据。

　　1、材料与方法

　　1.1 供试材料

常规类型

马齿型：农单5 登海11

半马齿型：莱玉2冀玉9

粉质型：掖单20西玉3

特用类型

油质型：高油115 高油298

高蛋白型：中单9409 丰达2000

甜质型：超甜1 京科甜115

硬粒型：农大108唐抗5

糯质型：中糯1紫糯

爆裂型：爆裂玉米黄玫瑰

　　1.2 供试方法

用15%PEG进行浸种5小时后，用HgCL消毒，然后进行标准发芽试验。测其相对发芽率、相对根生长量、相对叶片含水量。计算公式如下：

相对发芽率（%）=

叶片相对含水量(ＲＷＣ)=(鲜重-干重)/(饱和鲜重)

根相对生长量（%）=

隶属函数值的计算：用模糊隶属法对相对发芽率，根的相对生长量，相对含水量进行综合评价，下述公式计算各品种的具体隶属值[57]。

式中 xij： i 品种的j性状值

ximin：j 性状中的最小值

ximax：j 性状中的最大值

xij ：i 品种j性状的抗旱隶属值

　　然后将品种的所有性状的抗旱隶属值进行累加，并求平均数,式中xi是i品种的抗旱隶属系数，xi大者抗旱性强。并规定抗旱程度的指标为：当xi>0.80为强抗，0.50≤xi＜0.80为较抗，0.30≤xi＜0.5为弱抗，xi＜0.30为不抗。

　　2、结果与分析

　　2.1 不同品种的相对发芽率

　　本试验测试了不同品种在水分胁迫时相对发芽率的差异，结果如图1。从图可以看出，水分胁迫导致相对发芽率明显下降，各品种表现有较大差异。其中莱玉2、丰达2000、中单9409对水分胁迫较不敏感，发芽率下降较少，超甜1、农大108、京科甜115、西玉3受胁迫程度较大，发芽率下降相对较多。

　　2.2 不同品种叶片相对含水量（RWC）测定

　　植物体内相对含水量（RWC）大小是反映其抗旱能力大小的一个重要指标，抗旱性较强的品种有较强的保水能力。从图2可以看出，在正常水分条件下，各品种间的相对含水量无明显差异，但对18个品种进行PEG处理后，其RWC均明显下降，其中超甜1、高油298、农大108、西玉3、京科甜115受水分胁迫较深，降低幅度相对较大。

图2 水分胁迫条件下不同玉米幼苗叶片相对含水量比较

Leaf water content of different maize varieties in water stress condition

　　2.3 不同品种根系干重的变化

　　根系是玉米的吸收器官，在幼苗阶段建成发达的根系可为后期生长打下良好的基础。根系发达的表现是根粗而长，根体积较大，根冠比大，这些指标值越大，植株吸收水分的能力越强，其增强抗旱能力也越强。图3是不同品种不同条件下根系干重的变化情况，从图中可看出，在水分胁迫条件下，玉米种子根系干物质形成方面受到明显抑制，这可能是由于在种子萌发期以胚根的干物质形成为主，此期受胁迫胚根干物质形成必然反应明显；另外不同类型玉米品种下降的幅度不同，可能是因为胚根在水分胁迫条件下，生长能力越强即干物质积累多的玉米品种抗旱性较强。其中莱玉2、丰达2000、黄玫瑰等根的干重相对较大，则抗旱性较强；而农大108、唐抗5、西玉3等根的相对生长量小一些，抗旱性稍小。

图３ 水分胁迫条件下不同玉米品种幼苗根系干重比较

Root dry weight of different varieties in water stress condition

　　2.4 用隶属函数值法综合评价不同品种萌发期的抗旱能力

　　表1为玉米各类型之间隶属函数值之间的差异显著性。从表中分析结果可以看出，莱玉2的抗旱能力最强，其次是冀玉9，抗旱能力最低的是高油298。在所有类型中除了高油型（高油115与高油298）品种间差异很大外，其他类型品种间差异不显著，分析其原因可能是因为种子粒形差异造成的，因为高油298种子为大粒圆型，而高油115的种子为小且扁型；也可能是由于种子本身的质量问题而造成的试验误差。此外，根据表中9种类型显著性

表1不同类型苗期抗旱性的方差分析

Table 1 variance analysis of different types in Subordinative value

　　差异分析结果，可将其分为三大类：1.强抗：半马齿型；2.较抗：爆裂型、高蛋白型、马齿型；3.弱抗：硬粒型、糯质型、软粒型、甜质型、高油型。

　　3、讨论与小结

　　前人在玉米及其他作物苗期抗旱性方面上已有相关报道[2,3,4,5, 6]，作物的抗旱性是多基因控制的性状，是多因素互作的结果，因而以某一单价指标评价玉米的抗旱性，虽然都有一定的相关性，但若反映整体抗旱水平，有时有较大的出入。本文按对供试指标进行综合评定，18个品种的平均抗旱隶属值由0.062~0.916连续变异，说明不同品种间萌发期的抗早性存在差异，用模糊隶属法综合评定玉米抗早性是比较可靠的。

　　土壤水分不足,对于玉米萌发出苗造成了一个逆境环境,使种子活力降低,即种子萌发初始时间推迟,萌发率下降,种苗生长缓慢。这是水分胁迫抑制种子萌发出苗的直观表现[7]。

　　相对含水量是指植物组织实际含水量占组织饱和含水量的百分比，是一个常被用来表示植株在遭受水分胁迫后水分亏缺程度的参数。在同样的水分胁迫条件下，人们一般认为下降幅度越大的品种的抗旱性越差[7]。

　　根系是作物直接感受土壤水分信号并吸收土壤水分的器官。一些研究认为，根系大、深、密是抗旱作物的基本特征，较多的深层根、根系较长的品种抗旱性较强。玉米根的多少和重量与抗旱性有关[8]。

　　本试验从相对发芽率、根的相对生长量、以及相对含水量等指标对玉米9个类型18个品种的抗旱性进行了测定，最后用模糊隶属法进行综合评价，结果表明相对发芽率较高，说明品种在萌发期间抗干旱胁迫能力较强；根生长速度快，表明在干旱胁迫时根系迅速下扎，能充分利用较深层的土壤有效水分，从而提高幼苗的抗旱能力；相对含水量高，说明幼苗的保水能力强，在水分亏缺的条件下，仍能正常生长。因此我们可以认为:高渗溶液模拟水分胁迫条件下相对发芽率、根干重和相对含水量，可作为玉米萌发期抗旱性鉴定的指标。但本研究结果与农业生产上推广的抗旱品种有一定差异，这可能是由于本研究仅对萌发期的抗旱性做了一个综合评价，但并不能代表玉米整个生育期都具有抗旱性。

　　干旱是我国广大玉米产区的主要环境胁迫，是玉米生产发展的重要限制因素[9,10,11,12]。夺取玉米高产稳产的关键之一是选育抗旱性强、具有优良农艺性状的品种。萌发期主要是以长根和分化茎叶为主的营养生长阶段，并为后期产量的构成奠定物质基础[13]，萌发期抗旱性成为初次筛选的必要途径。因此，探讨玉米萌发期抗旱鉴定的指标与方法，从而选择出苗期抗旱性强的品种，是玉米抗旱播种基础研究的重要内容。本文的研究结果表明，PEG溶液的种子萌发耐旱指数能够反映种子在高渗溶液中形成发芽的能力，是评价玉米萌发?

[7] 徐明慧,关义新,马兴林,等.玉米芽苗期抗旱性研究进展综述, 玉米科学[J].2002,10(4):35～38

[8]李运朝,王元东,崔彦宏,等.玉米抗旱性鉴定研究进展[J].玉米科学.2004,12(1):63~68

[9] 王建华,刘鸿先.超氧化物歧化酶在植物逆境和衰老生理中的作用[J].植物生理学通讯,1989,(1):1~7.

[10] 山仑,陈培元.旱地农业生理生态基础[M].北京:科学出版社,1998.

[11] 刘丽君,尹田夫,薛津,等.渗透胁迫对大豆幼苗过氧化物酶及脯氨酸含量的影响[J].大豆科学,1987,6(3):221~224.

[12]Elestner E F Plant Physiol[M].Ann Rev,1982,73~96.