安順市6個(gè)玉米自交系抗逆性鑒定及綜合評(píng)價(jià)

摘 要 為鑒定安單系列玉米自交系的抗逆性，在不同肥料及水分脅迫下，以貴州省安順市6個(gè)玉米自交系為材料，籽粒產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因子及結(jié)實(shí)率為指標(biāo)進(jìn)行抗逆性評(píng)價(jià)并分類。結(jié)果表明：各材料抗逆性由高到低依次為AW、78599、W11/SO1、909-2、05CRE49、R92，其中AW、 78599的抗逆性最高，為強(qiáng)抗等級(jí)（Ⅰ級(jí)）； W11/SO1其次，為抗等級(jí)（Ⅱ級(jí)）；909-2、05CRE49居中，為中抗等級(jí)（Ⅲ級(jí)）；R92抗逆性最差，為不抗等級(jí)（Ⅴ級(jí)）。

關(guān)鍵詞 玉米自交系；抗逆性評(píng)價(jià)；貴州省安順市

中圖分類號(hào)：S513 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.03.023

貴州地貌屬于中國(guó)西南部高原山地，境內(nèi)地勢(shì)東低西高，自中部向北、東、南3面傾斜，平均海拔在1 100 m左右。全省地貌可分為：高原、山地、丘陵和盆地4種基本類型。高原山地居多，素有“八山一水一分田”之說(shuō)，是全國(guó)唯一沒(méi)有平原支撐的省份，海拔為147.8～2 900.6 m。貴州玉米的平均種植面積為72萬(wàn)hm2，該地玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)在山區(qū)，難點(diǎn)也在山區(qū)[1]。

貴州省玉米生產(chǎn)條件屬于典型的山區(qū)生態(tài)，特別是黔中喀斯特地區(qū)，土壤瘠薄、干旱頻發(fā)成為制約玉米單產(chǎn)水平提高的主要限制因子。受特殊的生產(chǎn)和生態(tài)條件限制，適合大面積生產(chǎn)需求的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗品種較少。相對(duì)較低的土壤肥力水平與水資源時(shí)空分布的不均，增加肥料投入就成為本地玉米生產(chǎn)的直接手段之一。受當(dāng)?shù)厣a(chǎn)條件的限制，肥料利用效率十分低下，解決的途徑除了改良土壤、配方施肥、提高栽培水平外，根本還得從種質(zhì)資源改良與選育入手，通過(guò)選育抗旱、耐瘠玉米材料，從而提高作物品種的抗逆性。在水資源日益短缺的今天，挖掘抗旱耐瘠種質(zhì)資源成為玉米育種的重要目標(biāo)[2]。

近年來(lái)，貴州省審定的玉米品種大多為大肥水型，推廣應(yīng)用面積有限，成果轉(zhuǎn)化率較低。適應(yīng)山區(qū)的耐瘠、抗旱、優(yōu)質(zhì)的玉米品種匱乏，成為制約貴州省玉米生產(chǎn)發(fā)展的主要瓶頸。為了改善這一狀況，有必要從現(xiàn)有的種質(zhì)資源庫(kù)中篩選和鑒定具有抗旱、耐瘠特性的相關(guān)基因，并進(jìn)行深入研究和應(yīng)用。這不僅能提高作物的抗逆性和水肥利用率、提升單產(chǎn)，還對(duì)保障該地區(qū)的糧食生產(chǎn)安全，實(shí)現(xiàn)節(jié)水節(jié)肥、高產(chǎn)高效的可持續(xù)農(nóng)業(yè)具有重要的理論和實(shí)踐意義。

本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)近幾年安順市農(nóng)業(yè)科學(xué)院新選育的具有本地血緣的玉米自交系進(jìn)行研究，設(shè)置肥料水平及水分脅迫2個(gè)試驗(yàn)因素，調(diào)查安單系列玉米自交系對(duì)水分及肥料的響應(yīng)規(guī)律及受逆境脅迫的影響程度，研究試驗(yàn)材料的抗逆性，為下一步玉米材料的抗逆性鑒定及抗旱、耐瘠品種的選育提供理論參考及實(shí)踐依據(jù)。

1" 材料與方法

1.1" 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2022年4—9月在安順市農(nóng)業(yè)科學(xué)院抗旱大棚中進(jìn)行，該地位于東經(jīng)105.845°、北緯26.30°，海拔1 290 m，典型的喀斯特地貌集中地區(qū)，亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)西段，年平均氣溫在15 ℃左右，年降雨量1 300～1 400 mm。土質(zhì)黃壤，肥力中等。

1.2" 試驗(yàn)材料

安順市農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所玉米骨干自交系6個(gè)，分別為05CRE49、78599、R92、909-2、W11/SO1、AW。

1.3" 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂-裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主區(qū)A為干旱脅迫（設(shè)A1中度干旱脅迫、A2不脅迫2個(gè)水平），副區(qū)B為肥料脅迫（設(shè)B1全施肥、B2 1/2施肥，B3 1/4施肥，B4 不施肥4個(gè)水平），副副區(qū)C為自交系（C1為05CRE49、C2為78599、C3為R92、C4為909-2、C5為W11/SO1、C6為AW）。小區(qū)行長(zhǎng)3.8 m，行距0.6 m，重復(fù)間走道0.6 m，小區(qū)面積2.28 m2，單株留苗，密度70 200株·hm-2，四周設(shè)置保護(hù)行。

干旱脅迫選擇大喇叭口期和散粉期進(jìn)行2次干旱脅迫，每次脅迫10 d[3-5]。肥料脅迫的全施肥標(biāo)準(zhǔn)為底肥750 kg·hm-2復(fù)合肥，追肥375 kg·hm-2尿素。

1.4" 測(cè)定項(xiàng)目

成熟期小區(qū)測(cè)產(chǎn)，對(duì)比產(chǎn)量、結(jié)實(shí)率差異；隨機(jī)取樣10株果穗，室內(nèi)考種，對(duì)比穗長(zhǎng)、穗粗、禿尖、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重等差異。

1.5" 分析方法

計(jì)算各性狀的抗逆系數(shù)，并采用模糊函數(shù)法計(jì)算隸屬度，對(duì)各自交系的抗逆性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[6]。計(jì)算公式：

抗逆系數(shù)=脅迫處理測(cè)定值/正常處理測(cè)定值 （1）

隸屬度R=（Xi-Xmin）/（ Xmax -Xmin）" "（2）

式中，Xi為指標(biāo)測(cè)定值，Xmin和Xmax為參試材料某一指標(biāo)的最小值和最大值。當(dāng)性狀與抗逆性呈負(fù)相關(guān)時(shí)，用反隸屬函數(shù)1- R計(jì)算。平均隸屬函數(shù)值X是各處理R的平均值，X越大表示耐脅迫性越強(qiáng)。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 在不同水分及肥料脅迫下的產(chǎn)量分析

由表1和表2可以看出，水分脅迫對(duì)產(chǎn)量的影響達(dá)到顯著水平，水分脅迫較正常處理下的產(chǎn)量降低了31.18%。肥料脅迫對(duì)產(chǎn)量的影響達(dá)到極顯著水平，產(chǎn)量水平隨著施肥水平的提高呈現(xiàn)先顯著上升后逐漸趨于平緩。0～1/4施肥水平，產(chǎn)量提高了34.46%；1/4～1/2施肥水平，產(chǎn)量提高了23.92%；1/2～1施肥水平，產(chǎn)量提高了17.2%。各自交系產(chǎn)量差異達(dá)到極顯著水平，產(chǎn)量水平由高到低依次為909-2、AW、R92、78599、W11/SO1、05CRE49（其中R92與78599的平均產(chǎn)量差異不顯著）。自交系與水分脅迫互作對(duì)產(chǎn)量的影響大多達(dá)到極顯著水平，正常澆水情況下各自交系的平均產(chǎn)量高于水分脅迫下的平均產(chǎn)量，其中909-2×正常澆水下的平均產(chǎn)量最高，達(dá)到5 556 kg·hm-2，05CRE49×水分脅迫的平均產(chǎn)量最低，為1 570.50 kg·hm-2。在水分脅迫下的減產(chǎn)幅度由高到低依次為R92（-45.57%）、909-2（-39.56%）、05CRE49（-29.06%）、78599（-25.48%）、W11/SO1（-20.28%）、AW（-18.93%）。

2.2" 不同處理對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響分析

由表3可以看出，水分脅迫對(duì)穗部的生長(zhǎng)產(chǎn)生了顯著的抑制作用。具體而言，水分脅迫對(duì)穗長(zhǎng)和行粒數(shù)的影響極為顯著，分別降低了12.73%和12.00%，同時(shí)穗行數(shù)也受到了一定程度的影響，下降了6.97%；水分脅迫對(duì)穗粗、禿尖和百粒重的影響相對(duì)較小，說(shuō)明這些性狀在水分不足的情況下仍能維持一定的穩(wěn)定性。結(jié)果表明，雖然水分脅迫會(huì)影響玉米的生長(zhǎng)，但其對(duì)某些性狀的影響并不如其他因素明顯。肥料脅迫對(duì)穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)和百粒重的影響均達(dá)到了極顯著水平，顯示出肥料的充足與否對(duì)玉米生長(zhǎng)的重要性；在肥料不足的情況下，各項(xiàng)性狀的表現(xiàn)均顯著下降，肥料脅迫對(duì)禿尖的影響相對(duì)較小。各自交系的產(chǎn)量構(gòu)成因子均呈現(xiàn)出極顯著差異，說(shuō)明不同自交系在對(duì)水分和肥料脅迫的適應(yīng)能力上存在明顯的遺傳差異，肥料脅迫對(duì)自交系的影響明顯大于水分脅迫。這種差異可能與各自交系在營(yíng)養(yǎng)吸收和利用效率方面的不同有關(guān)。

2.3" 不同處理對(duì)玉米結(jié)實(shí)率的影響分析

由表4可以看出，各自交系的結(jié)實(shí)率除受自身遺傳特性的影響外，水分、肥料脅迫均顯著影響玉米果穗的形成。主區(qū)、副區(qū)、副副區(qū)均達(dá)到顯著水平。水分脅迫（67.01%）較正常處理（90.12%）果穗結(jié)實(shí)率下降了25.64%；隨著施肥量的減少，果穗結(jié)實(shí)率呈明顯下降趨勢(shì)，正常施肥（90.40%）較不施肥（62.67%）高27.73個(gè)百分點(diǎn)。施肥水平1～1/2，結(jié)實(shí)率下降6.95%，施肥水平1/2～1/4，結(jié)實(shí)率下降8.37%，施肥水平1/4～0，結(jié)實(shí)率下降18.69%。各自交系的結(jié)實(shí)率存在巨大差異，結(jié)實(shí)率由高到低依次為：78599、AW、 W11/SO1、909-2、R92、05CRE49，其中78599（89.32%）、AW（88.98%）、W11/SO1（88.28%）最高，909-2（81.43%）居中，R92（65.32%）、05CRE49（58.07%）顯著低于其他自交系。

2.4" 各自交系的抗逆性

由表5至表7可以看出，各自交系的產(chǎn)量在水分及肥料脅迫下均出現(xiàn)明顯降低，各自交系產(chǎn)量的抗逆系數(shù)依次為：W11/SO1、AW、78599、909-2、05CRE49、R92。依據(jù)五級(jí)制劃分標(biāo)準(zhǔn)：隸屬度R≥0.7的為強(qiáng)抗等級(jí)（Ⅰ級(jí)），0.7＜R≥0.6的為抗等級(jí)（Ⅱ級(jí)），0.6＜R≥0.4的為中抗等級(jí)（Ⅲ級(jí)），0.4＜R≥0.3的為弱抗等級(jí)（Ⅳ級(jí)），R＜0.3的為不抗等級(jí)（Ⅴ級(jí)）[7]，可以得出各自交系的抗逆等級(jí)為：AW與78599為Ⅰ級(jí)，W11/SO1為Ⅱ級(jí)，909-2與05CRE49為Ⅲ級(jí)，R92為Ⅴ級(jí)。

3" 討論與結(jié)論

逆境脅迫對(duì)玉米自交系的產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因子及結(jié)實(shí)率影響均較大。本研究結(jié)果表明，水分脅迫顯著影響了自交系的產(chǎn)量，自交系在脅迫下的平均產(chǎn)量較正常處理減少了31.18%。肥料脅迫對(duì)自交系產(chǎn)量的影響呈線性變化，隨著施肥的減少，產(chǎn)量呈明顯下降趨勢(shì)，肥料施用量每下降50%，平均產(chǎn)量下降19.90%。逆境脅迫下各自交系之間也存在顯著不同，其中909-2×正常澆水下平均產(chǎn)量最高，AW×水分脅迫下平均產(chǎn)量最高，05CRE49的平均產(chǎn)量最低。

肥料脅迫與水分脅迫在對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響上存在差異。水分脅迫顯著影響穗長(zhǎng)、穗行數(shù)與行粒數(shù)；肥料脅迫顯著影響穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)與百粒重；各自交系對(duì)肥料的敏感度大于水分的敏感度，說(shuō)明在各產(chǎn)量構(gòu)成因子中，穗長(zhǎng)、穗行數(shù)與行粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的影響較其他性狀大。

各自交系的果穗結(jié)實(shí)率在水分脅迫下，下降了25.64%；在肥料脅迫下，施肥量每降低50%，平均結(jié)實(shí)率下降11.30%。結(jié)實(shí)率最高的是78599，最差的是05CRE49。

作物的抗逆性受多種因素的影響，包括環(huán)境條件、遺傳背景、管理措施等，因此采用不同的指標(biāo)對(duì)作物抗逆性進(jìn)行評(píng)價(jià)，往往會(huì)得出不同的結(jié)論。這種差異不僅與所選指標(biāo)的性質(zhì)有關(guān)，也與評(píng)價(jià)方法的選擇密切相關(guān)。為了盡可能減小評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之間的誤差，綜合考慮多種因素進(jìn)行全面評(píng)價(jià)顯得尤為重要?？鼓嫦禂?shù)可以在一定程度上反映玉米自交系的產(chǎn)量穩(wěn)定性，然而，它并不能準(zhǔn)確地反映在脅迫條件下的實(shí)際產(chǎn)量水平。這是因?yàn)榭鼓嫦禂?shù)主要側(cè)重于評(píng)估作物在不同環(huán)境條件下的相對(duì)表現(xiàn)，而忽略了在極端脅迫下的生產(chǎn)潛力。僅依靠抗逆系數(shù)來(lái)評(píng)估作物的抗逆性可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)其真實(shí)表現(xiàn)的誤判，因此，選擇與抗逆性密切相關(guān)的7個(gè)指標(biāo)性狀及產(chǎn)量，采用模糊函數(shù)法對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，可以有效地量化各自交系在不同脅迫條件下的抗逆性差異，從而使得不同自交系之間的抗逆性具有可比性。從抗逆隸屬度結(jié)果可以得出各自交系的抗逆等級(jí)為：AW與78599為Ⅰ級(jí)，W11/SO1為Ⅱ級(jí)，909-2與CRE49為Ⅲ級(jí)，R92為Ⅴ級(jí)。

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（責(zé)任編輯：敬廷桃）

基金項(xiàng)目：貴州省種業(yè)發(fā)展項(xiàng)目。

作者簡(jiǎn)介：潘中濤（1981—），高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事玉米育種及栽培。E-mail：nkypzt@126.com。