低溫冷害對遼寧主栽玉米品種萌發(fā)特性的影響

摘要：以遼寧省9個(gè)主栽玉米（Zea mays L.）品種為試驗(yàn)材料，研究低溫對玉米種子萌發(fā)特性的影響。結(jié)果表明，各品種的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均隨溫度的降低而減小。在5、10 ℃低溫條件下，遼單529和鄭單958各指標(biāo)值均高于其他品種，表現(xiàn)出對低溫較好的耐性，為耐低溫品種；而良玉208和丹玉39各指標(biāo)值均低于其他品種，屬于對低溫較敏感的品種。

關(guān)鍵詞：玉米（Zea mays L.）；種子萌發(fā)；低溫

中圖分類號(hào)：S513 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）01-0034-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.01.010

玉米（Zea mays L.）是世界上重要的谷類糧食作物之一，種植面積和總產(chǎn)量僅次于小麥和水稻，單位面積產(chǎn)量居谷類作物的首位。中國是世界上主要玉米生產(chǎn)國之一，播種面積和生產(chǎn)量都居世界第二位。低溫冷害是玉米農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上主要的氣象災(zāi)害之一，尤其是在東北地區(qū)時(shí)常發(fā)生。2014年春天，遼寧省經(jīng)歷了低溫天氣，發(fā)現(xiàn)田間發(fā)芽率普遍偏低，嚴(yán)重影響種子的發(fā)芽，造成缺苗斷壟，甚至“春種見苗收一半”的現(xiàn)象。關(guān)于溫度對玉米種子萌發(fā)的影響相關(guān)研究較多[1]，但關(guān)于遼寧省玉米品種發(fā)芽特性與溫度關(guān)系的報(bào)道較少。邢丹丹[2]對吉林省常用玉米品種進(jìn)行種子萌發(fā)期間抗寒性的初步研究，篩選出了抗寒性強(qiáng)的玉米品種。本研究以遼寧省常用玉米品種為試驗(yàn)材料，研究低溫對玉米種子萌發(fā)特性的影響，旨在為耐寒品種的選育以及防寒減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選擇遼寧省9個(gè)主栽玉米品種，分別為鄭單958、丹玉39、遼單529、良玉208、東單5號(hào)、遼單565、長玉1號(hào)、丹玉405及遼單33。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

分別取玉米各品種種子，經(jīng)1%的次氯酸鈉溶液消毒10 min后，取50粒種子均勻擺放于直徑9 cm的培養(yǎng)皿中，置于5、10 ℃（低溫處理）冰箱中黑暗培養(yǎng)，保持適宜水分，以27 ℃（適溫處理）種子萌發(fā)培養(yǎng)為對照。以露白（胚根伸出0.5 mm）為標(biāo)準(zhǔn)，逐日測定種子的發(fā)芽數(shù)。

1.3 測定方法

27 ℃萌發(fā)2 d計(jì)算發(fā)芽勢、萌發(fā)3 d計(jì)算發(fā)芽率；5、10 ℃萌發(fā)8 d計(jì)算發(fā)芽勢、萌發(fā)12 d計(jì)算發(fā)芽率。其中，發(fā)芽勢=（2 d或8 d時(shí)萌發(fā)的種子數(shù)/總數(shù)量） ×100%；發(fā)芽率=（種子萌發(fā)數(shù)/總數(shù)量）×100%。并計(jì)算發(fā)芽指數(shù)與活力指數(shù)，其中，發(fā)芽指數(shù)（GRI）=∑（Gt/Dt）；活力指數(shù)（VI）=S×GRI。其中，Gt為萌發(fā)開始后第t天的發(fā)芽數(shù)；Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)；S為第t天時(shí)10粒種子胚根的平均生長長度（mm）。5、10 ℃各指標(biāo)與27 ℃各指標(biāo)的比值作為相對值來衡量各品種耐低溫的綜合能力。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫對玉米種子發(fā)芽率的影響

低溫延長種子發(fā)芽時(shí)間，降低種子發(fā)芽率。由表1可見，不同品種的發(fā)芽率隨溫度的升高而提高，27 ℃下發(fā)芽率最高，其次是10 ℃，最后是5 ℃。在適溫27 ℃下，各品種發(fā)芽率沒有明顯差異。鄭單958和遼單529于第二天就已全部萌發(fā)，發(fā)芽率均達(dá)到100%；丹玉39和良玉208在第三天的發(fā)芽率也都達(dá)到90%及以上。10 ℃低溫下，各品種發(fā)芽率有一定差異，鄭單958、遼單529、遼單565有較高的發(fā)芽率。5 ℃低溫下，各品種發(fā)芽率有明顯差異，鄭單958、遼單529發(fā)芽率較高，丹玉39、良玉208、東單5號(hào)發(fā)芽率較低，說明丹玉39、良玉208、東單5號(hào)種子萌發(fā)時(shí)對低溫較敏感。

2.2 低溫對玉米種子發(fā)芽勢的影響

發(fā)芽勢是衡量種子發(fā)芽整齊度和生長速度的一個(gè)重要指標(biāo)。由表2可見，不同品種的發(fā)芽勢隨溫度升高而提高。在27 ℃下，鄭單958和遼單529發(fā)芽勢達(dá)到100%，丹玉39和良玉208發(fā)芽勢也接近80%，差異不明顯。在10、5 ℃低溫下，種子發(fā)芽勢差異非常明顯，鄭單958和遼單529發(fā)芽勢明顯高于丹玉39和良玉208。說明鄭單958和遼單529耐低溫性較強(qiáng)，而丹玉39和良玉208對低溫較敏感。

2.3 低溫對玉米種子發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)反映種子發(fā)芽的速率和整齊程度，發(fā)芽指數(shù)越高，說明種子的發(fā)芽速率和整齊度越高。由表3可見，不同品種的發(fā)芽指數(shù)隨溫度的降低而明顯下降。27 ℃下各品種的發(fā)芽指數(shù)為52.00～75.67，10 ℃下各品種發(fā)芽指數(shù)為15.42～40.16，5 ℃下各品種發(fā)芽指數(shù)為1.80～13.42。各品種在低溫條件下萌發(fā)速度明顯下降，生長緩慢。各品種在低溫下的發(fā)芽能力明顯不同，10 ℃下，鄭單958、遼單529的發(fā)芽指數(shù)較高，都在40左右；丹玉39、良玉208發(fā)芽指數(shù)較小，在20以下。5 ℃下，鄭單958、遼單529的發(fā)芽指數(shù)分別為12.34和13.42，高于其他品種；而丹玉39和良玉208的發(fā)芽指數(shù)分別為1.80和2.15，低于其他品種。通過比較發(fā)現(xiàn)，低溫下發(fā)芽能力強(qiáng)的有鄭單958和遼單529，發(fā)芽能力弱的有丹玉39和良玉208。

2.4 低溫對玉米種子活力指數(shù)的影響

種子活力指數(shù)表現(xiàn)了種子的發(fā)芽能力和幼苗長勢，其值越大表明種子活力越高。由表4可以看出，種子的活力指數(shù)隨溫度的下降而減小，27 ℃下，各品種種子活力指數(shù)為61.9～212.8；10 ℃下，各品種種子活力指數(shù)為12.3～170.2；5 ℃下，各品種種子活力指數(shù)除遼單529外都在17以下。在相同溫度下，耐寒性強(qiáng)的種子活力指數(shù)高于耐寒性弱的。在10 ℃下，各品種種子活力指數(shù)差異較大；5 ℃下，耐寒性弱的種子活力指數(shù)幾乎為0，種子沒有萌發(fā)能力。其中，鄭單958和遼單529的活力指數(shù)在各溫度下均高于其他品種，而丹玉39和良玉208的活力指數(shù)在各溫度下均低于其他品種。可見，鄭單958和遼單529在種子萌發(fā)階段對低溫的耐性較強(qiáng)；而丹玉39和良玉208在種子萌發(fā)階段對低溫較敏感。

3 小結(jié)與討論

低溫影響玉米種子萌發(fā)，使玉米發(fā)芽進(jìn)程減慢，降低發(fā)芽勢和發(fā)芽率，延遲出苗，降低幼苗的活力。在種子萌發(fā)的過程中，溫度越低，萌發(fā)需要的時(shí)間越長，對萌發(fā)的影響也越大[3，4]。低溫誘導(dǎo)玉米表達(dá)一系列與光合作用和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)基因的表達(dá)[5]。種子吸水后較長時(shí)期處于低溫下會(huì)因霉菌的侵入而壞死[6]。王立志等[7]研究了不同溫度條件下玉米種子發(fā)芽的量化模型， 結(jié)果表明低溫對種子發(fā)芽有很大影響， 不同品種在不同溫度條件下發(fā)芽情況有很大差異。郝楠等[8]研究發(fā)現(xiàn)，在7 d的發(fā)芽試驗(yàn)期限內(nèi)，13 ℃可作為發(fā)芽的起點(diǎn)。一般而言，玉米種子萌發(fā)所需最低溫度為 5 ℃。謝皓[9]研究認(rèn)為玉米種子發(fā)芽的最適溫度是24～31 ℃，并且在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，溫度越高，萌發(fā)的速度越快。陳民生等[10]在進(jìn)行溫度對玉米種子萌發(fā)特性的影響試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，27.5～32.5 ℃時(shí)明顯提高了玉米的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，溫度高于 35 ℃或低于20 ℃時(shí)，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)都較低。在玉米萌發(fā)過程中，溫度過高或過低都將對玉米產(chǎn)生不利影響。張雪峰等[11]研究表明，玉米種子萌發(fā)的低溫敏感期在適溫萌發(fā)后的12 h，因此低溫萌發(fā)耐受性的鑒定可以在此期間進(jìn)行。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，各品種種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均隨溫度的降低而減小。在27 ℃下，各品種發(fā)芽率在90%以上，發(fā)芽較快、整齊。在10 ℃下，第六天有種子萌發(fā)，而5 ℃下，第八天才有種子萌發(fā)，且種子有腫脹現(xiàn)象，導(dǎo)致粉種、爛種，嚴(yán)重影響種子發(fā)芽率。通過對27、10、5 ℃下玉米種子萌發(fā)相關(guān)的4項(xiàng)指標(biāo)的測定，得出鄭單958和遼單529在萌發(fā)期耐低溫性強(qiáng)，丹玉39和良玉208在萌發(fā)期耐低溫性弱，對低溫較敏感。

Amarjits等[12]通過赤霉素（GA）、脫落酸（ABA）處理玉米種子，種子在低溫條件下發(fā)芽率提高，縮短了發(fā)芽時(shí)間。張雪峰等[13]研究發(fā)現(xiàn)，適宜濃度的GA、ABA可以緩解低溫脅迫對玉米種子萌發(fā)的抑制作用，提高不同耐冷品系的耐冷性。孟婧等[14]發(fā)現(xiàn)用0.5% CaCl2浸種培養(yǎng)的玉米幼苗耐低溫性增強(qiáng)。化學(xué)藥劑處理玉米種子對種子耐低溫性的影響本研究沒有涉及，尚需進(jìn)一步深入探究。

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