91份玉米自交系種子耐低溫等級的評價

， ，

(1.齊齊哈爾大學(xué)生命科學(xué)與農(nóng)林學(xué)院， 黑龍江 齊齊哈爾 161006； 2.黑龍江省畜牧研究所， 黑龍江 齊齊哈爾 161000)

91份玉米自交系種子耐低溫等級的評價

李波1，高云鵬1，徐艷霞2

(1.齊齊哈爾大學(xué)生命科學(xué)與農(nóng)林學(xué)院， 黑龍江 齊齊哈爾 161006； 2.黑龍江省畜牧研究所， 黑龍江 齊齊哈爾 161000)

以91份玉米自交系為試驗材料，在10 ℃低溫脅迫下分別測定種子的發(fā)芽率、相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽指數(shù)以及低溫脅迫下的發(fā)芽時間，研究低溫處理對不同玉米自交系種子萌發(fā)特性的影響，利用隸屬函數(shù)法對玉米自交系耐低溫進(jìn)行評價。結(jié)果表明：低溫降低了玉米種子的發(fā)芽率、相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽指數(shù)，其中58、77和88下降幅度最大；低溫延遲了種子的發(fā)芽時間，49號和84號種子發(fā)芽時間長達(dá)30 d。通過篩選獲得極強(qiáng)、強(qiáng)耐低溫10份和52份對低溫脅迫強(qiáng)敏感自交系，91份玉米自交系被分為極強(qiáng)、強(qiáng)、中等、弱和極弱5個等級，為培育耐低溫玉米新品種和挖掘耐低溫相關(guān)基因提供種質(zhì)資源。

玉米； 耐低溫； 種子萌發(fā)； 隸屬函數(shù)法； 評價

玉米是典型的喜溫性植物，它對溫度條件要求較高，對冷害的抗性較弱。黑龍江省早春氣溫較低, 地溫回升緩慢, 玉米播種后常遇低溫, 低溫對種子發(fā)芽影響很大,導(dǎo)致種子發(fā)芽率降低[1-2]。制種玉米播種的都是自交系，生長勢弱，發(fā)芽期或苗期的低溫冷害、凍害會造成玉米減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)。玉米種子萌發(fā)所需最低溫度為8～10 ℃[3]，如果玉米播種至出苗期間溫度低會推遲出苗、影響發(fā)育，甚至?xí)?dǎo)致植株死亡。玉米在發(fā)芽期和苗期也極易受低溫危害，不同品種自交系在低溫條件下發(fā)芽能力及玉米芽和玉米幼苗抗低溫能力存在差異[4]。不同玉米品種在低溫下的發(fā)芽能力差異顯著,在很大程度上決定著種子發(fā)芽過程的耐冷性。本研究以91份玉米自交系種子為試材，研究在玉米發(fā)芽期抗低溫能力存在差異，旨在為東北地區(qū)春季早播玉米耐低溫性品種鑒定和篩選效率提供理論指導(dǎo)，為選擇適宜的耐低溫品種及培育耐低溫新品種提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

以黑龍江省畜牧研究所提供的 91份玉米自選自交系種子為材料，材料編號為1～91。

1.2 試驗方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗

分別取玉米各自交系種子，以50 ℃溫水浸種24 h，用0.1%氯化汞溶液對種子消毒5 min，后用去離子水沖洗,籽粒準(zhǔn)確均勻擺放于直徑為10 cm×10 cm墊有2層濾紙的發(fā)芽盒中，在每個發(fā)芽盒里加入適量去離子水，20 粒種子為1組，3次平行，放入25 ℃人工氣候箱培養(yǎng)黑暗培養(yǎng)，以玉米芽突破種皮0.5 cm 為發(fā)芽，記錄第7天種子發(fā)芽數(shù)。

1.2.2 種子低溫處理培養(yǎng)方法

低溫發(fā)芽試驗的玉米種子處理方法同1.2.1，發(fā)芽盒置于10 ℃培養(yǎng)箱黑暗培養(yǎng)，適時補(bǔ)水，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)，第30天統(tǒng)計種子發(fā)芽數(shù)，各組設(shè)3次重復(fù)，每重復(fù)20粒種子。

1.2.3 種子耐低溫活力指標(biāo)的測定

25 ℃ 7 d計算標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率，22 d計算10 ℃發(fā)芽勢、30 d計算10 ℃ 發(fā)芽率、相對發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽時間。

發(fā)芽率(%)=種子萌發(fā)數(shù)/供檢種子總數(shù)×100%；

相對發(fā)芽率(%)=低溫條件下發(fā)芽率/標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率×100%；

發(fā)芽勢(%)=規(guī)定日期內(nèi)正常發(fā)芽種子數(shù)/供檢種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt(式中：Dt為發(fā)芽日數(shù)，Gt為Dt相對應(yīng)的每天發(fā)芽種子數(shù)與發(fā)芽日數(shù))；

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理，利用隸屬函數(shù)法對不同自交系種子的耐低溫性進(jìn)行排序。

隸屬度的計算：對測得數(shù)據(jù)用模糊數(shù)學(xué)隸屬度公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，隸屬函數(shù)公式為：

U(Xijk)=(Xijk-Xmin)/(Xmax-Xmin) (1)

U′(Xijk)=1-(Xijk-Xmin)/(Xmax-Xmin) (2)

式中，U(Xijk)、U′(Xijk) 為第i個品種第j個脅迫濃度的k項指標(biāo)的隸屬度，Xmin、Xmax分別為k項指標(biāo)的最小值和最大值。與抗低溫呈正相關(guān)的指標(biāo)采用公式(1)，相反，則采用公式(2)。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫選擇壓力對自交系種子發(fā)芽率的影響

10 ℃低溫下不同玉米自交系種子的發(fā)芽率和相對發(fā)芽率的分布見圖1和圖2。由圖2可知，91份玉米自交系種子在低溫脅迫處理下發(fā)芽率產(chǎn)生顯著影響，相對發(fā)芽率在 80%～100% 之間的有18份材料，包括4、6、9、11、12、15、22、32、33、34、36、38、47、55、56、82、85和87，占總數(shù)的19.78%，而相對發(fā)芽率在60%以上的有51份材料，占總數(shù)56.04%，在60%～69%之間的材料最多，為19份材料，占總數(shù)的20.88%，相對發(fā)芽率最高的為6號材料，達(dá)到95.56%，1、14、35、46、57、69、76號和78號材料的發(fā)芽率和相對發(fā)芽率均為0。

圖1 低溫脅迫下不同玉米自交系發(fā)芽率的分布

低溫對玉米種子的發(fā)芽率和相對發(fā)芽率均產(chǎn)生一定的影響，發(fā)芽率和相對發(fā)芽率均在80%以上的材料包括4、11、12、22、34號和36號6份材料，占總數(shù)的6.59%，在60%以上的材料包括2、4、6、7、9、10、11、12、15、16、19、21、22、23、33、34、36、38、43、48、50、55、56、82號和89號25份材料，占總數(shù)的27.47%，其它材料的發(fā)芽率或相對發(fā)芽率均低于60%。

圖2 低溫脅迫下不同玉米自交系相對發(fā)芽率的分布

圖3 低溫脅迫下不同玉米自交系相對發(fā)芽勢的分布

2.2 低溫選擇壓力對自交系種子發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響

10 ℃低溫下玉米種子的相對發(fā)芽勢和相對發(fā)芽指數(shù)的分布見圖3和4圖。由于低溫的影響延遲了玉米種子的萌發(fā)，使玉米種子的相對發(fā)芽勢迅速降低，但不同自交系的變化不一，相對發(fā)芽勢達(dá)到60%以上的有17份材料，包括4、6、7、8、11、12、15、18、19、22、23、33、34、45、47、38號和64號，占總數(shù)的18.68%，其它材料的相對發(fā)芽勢均低于60%，相對發(fā)芽勢最高的為23號，達(dá)到96.43%，最低的發(fā)芽勢為0，包括21份材料。低溫對玉米種子的相對發(fā)芽指數(shù)產(chǎn)生不同的變化，相對發(fā)芽指數(shù)在4.00以上的包括4、6、12、14、19、23號和91號7份材料，占總數(shù)的7.69%，在5.00以上的材料包括6份，即6、11、15、19、23、34號，占總數(shù)的6.59%，其它材料的相對發(fā)芽指數(shù)低于5.00，相對發(fā)芽指數(shù)最高的為6號材料，達(dá)到5.30，最低的為0，包括1、14、35、46、57、69、76號和78號8份材料。

表1 10 ℃低溫下玉米自交系種子各指標(biāo)隸屬值

自交系A(chǔ)BCDEF自交系A(chǔ)BCDEF20．6890．6330．3940．2210．3750．462470．6440．8320．7140．680．5780．6930．6000．6840．4970．7050．4880．595480．8000．7030．5650．3000．4890．57141．0220．8650．7620．8090．7020．832490．0000．3200．0000．0370．0000．07150．2220．5780．4150．5150．3080．408500．7560．7550．0650．3220．2200．42360．7331．0000．9561．0000．5730．853510．2890．5040．2980．070．3460．30270．8220．7620．9070．6790．7520．784520．1330．4900．0000．2480．1560．20680．3330．3090．6740．4320．6710．484530．2890．3460．1630．1040．3190．24490．8440．8620．4940．3580．4470．601540．3330．2710．1850．1670．3890．269100．7560．6100．5960．4960．8030．652550．6890．9940．3470．3330．3480．542111．0890．9490．9390．5651．0000．908560．8670．8650．5860．3850．4840．637121．0000．9010．8880．7420．6580．838580．2000．1140．1480．0300．2930．157130．2670．4230．5410．3270．8620．484590．1330．2000．2380．1290．3410．208150．8670．9770．9810．7350．6440．841600．6220．5530．2370．1530．3560．384160．7560．6250．5470．1890．5170．527610．0890．4560．1960．1620．2690．234170．4220．5900．4170．1580．3940．396620．0220．3060．0000．0520．1500．106180．3560．6480．6630．3070．6140．518630．4000．5570．4580．2630．4400．424190．7330．7140．9330．790．5160．737640．4890．5670．8300．5890．5490．605200．3110．7800．2820．650．2900．463650．5330．7810．0000．3290．2250．374210．7330．6030．5470．5420．5860．602660．2890．5320．0000．3310．2440．279220．9560．8390．7690．3550．5620．696670．0890．4190．0860．2210．1910．201230．8670．7691．0000．8570．6490．828680．3330．580．4440．2380．5530．43240．0220．0000．1480．1060．3690．129700．2670．3870．0840．1220．1580．203250．6670．5700．5800．2370．5530．521710．4890．5290．0720．1140．1360．268260．6220．6740．5190．3430．5070．533720．1330．4920．0000．0680．2160．182270．0890．2530．0000．1160．2300．138730．0670．5860．1210．1470．2880．242280．2000．2080．3480．2580．9680．397740．2890．6560．1610．1830．3440．327290．5330．6900．4750．5670．4480．543750．4670．5980．0790．1360．2400．304300．2890．4450．2070．2930．3190．311770．2220．1420．0000．0220．1240．102310．4890．3980．3870．2370．5460．411790．4000．3450．1770．1090．3270．272320．6000．8090．4520．5910．4850．587800．4670．5690．0000．1920．0380．253330．9330．8360．8320．480．8690．79810．4220．3820．0650．0880．1970．231340．9560．8550．9760．5280．6430．792820．8670．8290．0610．3320．0430．427361．0000．8620．2460．4880．2810．575830．4670．4380．0000．0690．1990．235370．0890．2420．1180．0810．2000．146840．2670．6590．0000．1790．0000．221380．8220．8210．7150．410．6020．674850．6000．8100．5390．3290．4540．546390．1560．4160．4150．4110．3600．352860．0440．5960．0000．2550．1000．199400．5330．5220．3460．2580．4220．416870．3560．8100．1130．3360．1540．354410．3560．3560．1210．1310．1990．233880．0220．0120．0970．0000．2820．083420．3330．5320．2110．1960．3240．319890．7560．7970．5510．3280．4080．568430．6890．6850．2850．2150．3630．447900．0670．5750．0000．1780．0130．166440．4000．4230．2790．280．4400．364910．1560．7270．3460．8370．2060．454450．6000．7110．730．6780．7610．696

注：A為發(fā)芽率，B為相對發(fā)芽率，C為相對發(fā)芽勢，D為相對發(fā)芽指數(shù)，E為發(fā)芽時間，F(xiàn)為隸屬值。

2.3 低溫選擇壓力對玉米自交系種子發(fā)芽時間的影響

不同玉米自交系種子在 25 ℃條件下第1天就開始萌發(fā)，7 d結(jié)束發(fā)芽，而在10 ℃低溫脅迫下，第12天種子才開始萌發(fā)，因此低溫影響了玉米種子的萌發(fā)，使種子的發(fā)芽時間延長，不同材料在10 ℃低溫條件下的平均發(fā)芽時間的分布見圖5。平均發(fā)芽時間在12～22 d的材料達(dá)到31份，占總數(shù)的32.97%，其中平均發(fā)芽時間最短的為11號材料，為12.26 d (其低溫條件下的發(fā)芽率為90.00%)，49號和90 號材料的平均發(fā)芽時間長達(dá)30 d(其低溫條件下的發(fā)芽率僅為8.33%和13.33%)，其中發(fā)芽時間在20～24 d的玉米自交系材料數(shù)量最多，達(dá)到 30 份，占總數(shù)的32.97%。

表2 玉米自交系耐低溫等級的評價

等級分類隸屬值范圍材料份數(shù)(自交系)極強(qiáng)0．905～0．8286(4、6、11、12、15、23)強(qiáng)0．792～0．7374(7、19、33、34)中等0．696～0．6019(9、10、21、22、38、45、47、56、64)弱0．595～0．51812(3、16、18、25、26、29、32、36、48、55、85、89)極弱0．484～0．07152(2、5、8、13、17、20、24、27、28、30、31、37、39、40、41、42、43、44、49、50、51、52、53、54、58、59、60、61、62、63、65、66、67、68、70、71、72、73、74、75、77、79、80、81、82、83、84、86、87、88、90、91)

圖4 低溫脅迫下不同玉米自交系相對發(fā)芽指數(shù)的分布

圖5 低溫脅迫下不同玉米自交系發(fā)芽時間的分布

2.4 自交系種子耐低溫等級的評價

以發(fā)芽率、相對發(fā)芽率、 相對發(fā)芽勢、 相對發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽時間5項指標(biāo)構(gòu)建種子綜合活力指標(biāo)，對其各指標(biāo)隸屬函數(shù)值(見表1)用于篩選耐低溫性強(qiáng)的玉米自交系，去除低溫發(fā)芽率為0的8份材料，對83份玉米自交系種子的抗低溫進(jìn)行綜合評價(見表2)，綜合指標(biāo)隸屬函數(shù)值越大，抗低溫能力越強(qiáng)，反之則越弱。在篩選的材料中，抗低溫極強(qiáng)的材料 6份，抗低溫強(qiáng)的材料 4份，敏感的材料52份。

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我刊常用計量單位

凡涉及計量的地方請用法定計量單位，重量單位：公斤用kg，克用g，噸用t；長度單位：米用m，厘米用cm，毫米用mm，微米用μm；面積單位：公頃用hm2、平方米用m2，不能使用畝制；濃度單位：采用百分比濃度或mol/L；時間單位：小時用h，分鐘用min，秒用s等。未使用法定計量單位的稿件原則上不擬采用。

Evaluation of Low Temperature Tolerance of 91 Maize Inbred Lines Seed

LIBo1，GAOYunpeng1，XUYanxia2

2016-07-30

齊齊哈爾市科技計劃項(編號：NYGG-201316)；省財政自擬課題項目(編號：XZNKT 14-4)。

李 波(1962—)，女，遼寧鞍山人；本科，教授，主要從事細(xì)胞生物學(xué)的教學(xué)和科研工作；E-mail：libo1962@163.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.12.074

S 513

A

1001-4705(2016)12-0074-04