花期干旱脅迫對玉米農(nóng)藝性狀的影響

李春杰 葛志娟 趙永鋒 陳景堂

摘要 [目的]探討不同玉米自交系的抗旱能力，研究花期干旱脅迫對不同玉米自交系生長差異的影響，為選育抗旱玉米品種提供參考依據(jù)。[方法]利用40個玉米自交系，在正常灌水和干旱脅迫2種水分處理下，對花期不同玉米材料進行耐旱性鑒定，分析花期干旱對玉米株高、穗位高和第3、4節(jié)間長度的影響，探討農(nóng)藝性狀與玉米耐旱性之間的關(guān)系。[結(jié)果]花期干旱脅迫對玉米自交系影響較大，不同玉米自交系在2種水分處理下的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)差異顯著，旱區(qū)大于正常對照，表明苗期和拔節(jié)期供水充足對玉米株高、穗位高和節(jié)間生長影響不大。[結(jié)論]以綜合耐旱系數(shù)為指標(biāo)對玉米自交系的耐旱性進行評定，農(nóng)系3386、農(nóng)系3435、農(nóng)系3471和S121的綜合耐旱性較強，可在抗旱育種中加以利用。

關(guān)鍵詞 玉米;花期;干旱脅迫;農(nóng)藝性狀

中圖分類號 S513文獻標(biāo)識碼 A文章編號 0517-6611（2021）10-0045-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.10.012

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Effect of Drought Stress on Agronomic Characters of Maize in Flowering Period

LI Chun-jie1，2， GE Zhi-juan2， ZHAO Yong-feng2 et al

（1.Hebei Seed Management Station， Shijiazhuang， Hebei050031;2.Hebei Agricultural University，Baoding， Hebei 071000）

Abstract [Objective] In order to study the drought resistance of different maize inbred lines， the effects of drought stress on the growth differences of different maize inbred lines in flowering period， and to provide reference for the breeding of drought-resistant maize varieties.[Method] Using 40 maize inbred lines， under two water treatments of normal irrigation and drought stress， the drought tolerance of different maize materials at flowering stage was identified， and the effects of drought at flowering stage on plant height， ear height and the third and fourth nodes of maize were analyzed. The relationship between agronomic characters and drought tolerance of maize was discussed.[Result]Drought stress at flowering stage had a great influence on maize inbred lines.The performance of agronomic traits of different maize inbred lines under two water treatments is significantly different. The drought area was larger than the normal control， indicating that adequate water supply at seedling stage and jointing stage had little influence on maize plant height， spike height and internode growth. [Conclusion] The comprehensive drought tolerance coefficient was used as the index to evaluate the drought tolerance of maize inbred lines， and the comprehensive drought tolerance of Nongxi 3386， Nongxi 3435， Nongxi 3471 and S121 was strong， which could be used in drought resistance breeding.

Key words Maize;Flowering stage;Drought stress;Agronomic character

我國玉米產(chǎn)區(qū)大多數(shù)位于干旱和半干旱地區(qū)，干旱一般可造成玉米減產(chǎn)20%～30%[1-2]。研究表明，大喇叭口期—成熟期是玉米生長的關(guān)鍵時期，這一階段玉米的需水量達到高峰[3]，是生殖生長的關(guān)鍵時期。關(guān)于玉米生產(chǎn)中干旱脅迫對玉米農(nóng)藝性狀影響問題，專家學(xué)者已從不同角度進行了大量研究。前人研究表明，干旱脅迫下，玉米株高、穗位高和雄穗長測定值與正常灌溉相比有明顯降低的趨勢[4-9]。李亮等[10]研究認(rèn)為，玉米自交系在正常供水與干旱處理下各節(jié)間伸長規(guī)律基本相同，第3、4、5節(jié)伸長生長旺盛，其中干旱處理下第2節(jié)至第7節(jié)伸長生長較灌溉處理明顯減少，節(jié)間長度較對照下降43%左右，說明干旱脅迫下，玉米自交系的伸長生長主要是在第2節(jié)至第7節(jié)受抑制。前人研究表明，水分脅迫對玉米生長發(fā)育及干物質(zhì)積累有重要影響，從而導(dǎo)致玉米產(chǎn)量及品質(zhì)不同。

該研究對40份材料在人工智能化旱棚控水條件下進行正常供水和干旱脅迫2種水分處理，分析了不同遺傳背景自交系的耐旱性差異，旨在研究花期干旱脅迫對玉米農(nóng)藝性狀的影響，篩選出耐旱性好的自交系，為玉米育種提供優(yōu)良種質(zhì)資源。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

來源于不同雜種優(yōu)勢群的40份玉米自交系（表1），由河北農(nóng)業(yè)大學(xué)國家玉米改良中心河北分中心提供。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計。試驗在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗農(nóng)場智能抗旱棚內(nèi)進行。設(shè)灌溉與干旱脅迫2個處理，行長4.00 m，行距0.55 m，雙行區(qū)，2次重復(fù)，隨機區(qū)組設(shè)計。

1.2.2 農(nóng)藝性狀獲取。在正常供水區(qū)和干旱脅迫處理區(qū)，選取各小區(qū)長勢均勻一致且具有代表性的植株，每個品種從中選取5株，利用直尺和卷尺等測量工具分別測量并記錄株高、穗位高和3、4節(jié)間長度。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理方法。采用Excel 2007和SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。為消除自交系間各指標(biāo)固有的差異，將方差分析顯著的測定指標(biāo)，按下列公式計算：

耐旱系數(shù)[4]=1-（灌溉測定值-干旱測定值）/灌溉測定值

綜合耐旱系數(shù)= 1/n[1-（灌溉測定值-干旱測定值）/灌溉測定值]

式中，n為指標(biāo)性狀數(shù)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 花期干旱脅迫對玉米株高的影響

方差分析結(jié)果表明（表2），在正常供水和干旱脅迫處理下，處理間和材料間差異均達極顯著水平，說明干旱脅迫對不同玉米自交系的株高影響較大。由表3可看出，花期干旱脅迫下株高的增幅范圍是-11.37%～14.61%，40個自交系中農(nóng)系3351株高增幅最大，干旱處理的株高與正常供水相比增高了29.30 cm，增幅為14.61%;農(nóng)系972株高增幅最小，干旱處理下的株高與正常供水相比降低了24.20 cm，增幅為-11.37%。其中自交系ZH1、農(nóng)系3331、農(nóng)系1731、農(nóng)系1450、黃早四和農(nóng)系5182的增幅接近于0，說明材料的耐旱性較好。

2.2 花期干旱脅迫對玉米穗位高的影響

方差分析結(jié)果表明（表4），穗位高在正常供水和干旱脅迫處理下，處理間和材料間差異達到極顯著水平，說明干旱脅迫對不同玉米自交系的穗位高影響較大。由表5可看出，干旱脅迫下穗位高的增幅范圍是-54.65%～47.44%。40個自交系中農(nóng)系3351的穗位高增幅最大，干旱處理下的穗位高與正常供水相比增高了30.04 cm，增幅為47.44%;L25的增幅最小，干旱處理下的穗位高與正常供水相比降低了28.50 cm，增幅為-54.65%。其中，自交系京92、農(nóng)系1372和X178的增幅接近于0，說明這幾個材料的耐旱性較好。

2.3 花期干旱脅迫對玉米第3節(jié)間長度的影響

方差分析結(jié)果表明（表6），第3節(jié)間長度在正常供水和干旱脅迫處理下，處理間和材料間差異達到極顯著水平，說明干旱脅迫對不同玉米自交系的第3節(jié)間影響較大;重復(fù)和處理及材料間未達到顯著水平。由表7可看出，干旱脅迫下節(jié)間長度的增幅范圍是-15.68%～37.57%。40個自交系中農(nóng)系3435的第3節(jié)間長增幅最大，干旱處理下的節(jié)間長度與正常供水相比增高了3.25 cm，增幅為35.57%;農(nóng)系1731的增幅最小，干旱處理下的節(jié)間長度與正常供水相比降低了1.85 cm，增幅為-15.68%。其中，自交系L25、農(nóng)系3351和農(nóng)系3551的增幅接近于0，說明這幾個材料的耐旱性較好。

2.4 花期干旱脅迫對玉米第4節(jié)間長度的影響

方差分析結(jié)果表明（表8），第4節(jié)間長度在正常供水和干旱脅迫處理下，處理間和材料間差異達到極顯著水平。而重復(fù)間卻達到顯著水平，說明可能存在人為誤差或自然環(huán)境的影響，造成重復(fù)間差異較大。由表9可看出，干旱脅迫下節(jié)間長度的增幅范圍是-10.39%～45.73%。40個自交系中S121的節(jié)間長度增幅最大，干旱處理下的節(jié)間長度與正常供水相比增高了4.55 cm，增幅為45.73%;農(nóng)系3514的增幅最小，干旱處理下的節(jié)間長度與正常供水相比降低了1.45 cm，增幅為-10.39%。其中，自交系京92、黃早四、農(nóng)系6982的增幅接近于0，說明材料的耐旱性較好。

2.5 不同玉米自交系耐旱性分析 選擇受水分脅迫影響顯著且變化趨勢相同的株高、穗位高、第3節(jié)間長度和第4節(jié)間長度這4個性狀作為評定指標(biāo)對40個自交系進行耐旱性綜合評估。耐旱系數(shù)越小，說明在干旱脅迫下農(nóng)藝性狀發(fā)生了較大的變化，耐旱能力越差;耐旱系數(shù)越大，則表明性狀在干旱脅迫下改變較小，耐旱能力越強。然后將指標(biāo)性狀的耐旱系數(shù)相加，求出平均值即可得出綜合耐旱系數(shù)。綜合耐旱系數(shù)越大，耐旱能力越強，反之越差。以綜合耐旱系數(shù)（CDTC）為指標(biāo)，對品種的耐旱性進行分析，依據(jù)前人研究結(jié)果[4]，玉米自交系的耐旱性可分為3個級別：CDTC>0.85，耐旱性強;0.78≤CDTC≤0.85，耐旱性中等;CDTC<0.78，耐旱性較差。

通過數(shù)據(jù)分析可知，40個玉米自交系的綜合耐旱系數(shù)均大于0.85，均為一級耐旱材料（表10）。依據(jù)參考文獻[4]，CDTC≥1.20為抗旱性強，1.00