青農(nóng)8號等3個(gè)玉米品種苗期耐鹽抗旱性鑒定

祭秀亭+++裴玉賀++趙美愛+++郭新梅+++宋希云

摘要：以玉米品種青農(nóng)8號、鄭單958、農(nóng)大108為試材，在苗期采用鹽濃度為250 mm/L的營養(yǎng)液進(jìn)行鹽脅迫處理，測定其MDA含量、總含水量、電導(dǎo)率、株高、莖粗、POD活性等耐鹽性鑒定指標(biāo)，采用綜合隸屬度評價(jià)法進(jìn)行耐鹽性評價(jià)，結(jié)果表明，青農(nóng)8號具有較好的耐鹽性，鄭單958次之，農(nóng)大108相對最差。采用反復(fù)干旱法處理，測定苗期3個(gè)玉米品種的MDA含量、相對含水量、含水量、電導(dǎo)率等抗旱性鑒定指標(biāo)，采用綜合隸屬度評價(jià)法對其抗旱性進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果表明，鄭單958具有較好的抗旱性，青農(nóng)8號次之，農(nóng)大108相對最差。因此，青農(nóng)8號在我國鹽堿、中等干旱地區(qū)有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：玉米；苗期；耐鹽性；抗旱性；評價(jià)

中圖分類號： S513.01文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2016）02-0108-03

收稿日期：2015-02-10

基金項(xiàng)目：國家科技支撐計(jì)劃（編號：2012AA101202、2011BAD35B01）；山東省良種工程和山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系玉米產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。

作者簡介：祭秀亭（1985—），男，山東泰安人，碩士研究生，主要從事作物遺傳育種研究。Tel：（0532）86080459；E-mail：jixting163@163.com。

通信作者：宋希云，博士，教授，主要從事玉米遺傳育種研究。Tel：（0532）86080002；E-mail：songxy@qau.edu.cn。中國是世界鹽堿地大國之一，據(jù)2010年不完全統(tǒng)計(jì)，中國擁有鹽堿地9.913億hm2 [1]。氣候變化加劇導(dǎo)致全球干旱區(qū)出現(xiàn)糧食與能源資源危機(jī)，2014年入夏以來，中國西北、華北等多個(gè)糧食主產(chǎn)區(qū)持續(xù)高溫干旱，作物受旱面積超過46.7萬 hm2。玉米是世界上重要的糧食、飼料兼能源作物，培育耐鹽、抗旱優(yōu)良玉米品種是有效利用鹽堿地、提高干旱地區(qū)糧食產(chǎn)量比較有效的途徑。目前，由于我國耐鹽、抗旱種質(zhì)較少[2]，耐鹽、抗旱玉米的育種研究進(jìn)展較為緩慢。

國內(nèi)外學(xué)者對玉米耐鹽、抗旱性已進(jìn)行大量研究，但目前還沒有統(tǒng)一的鑒定標(biāo)準(zhǔn)能準(zhǔn)確評價(jià)玉米種質(zhì)的耐鹽、抗旱性。劉芳等通過方差分析綜合比較發(fā)現(xiàn)，250 mmol/L的NaCl溶液可作為玉米苗期耐鹽性鑒定的理想濃度[3]；陳志輝等在自然生態(tài)條件下提出，綜合隸屬度值是評價(jià)玉米抗旱性的方法[4]，但該綜合隸屬度算法僅是各指標(biāo)隸屬度的算術(shù)平均值，沒有考慮各指標(biāo)對抗性鑒定的貢獻(xiàn)率。本試驗(yàn)借鑒前人的研究結(jié)論，篩選與玉米耐鹽、抗旱性相關(guān)的生理指標(biāo)及農(nóng)藝性狀作為抗性鑒定指標(biāo)[5-8]，引入?yún)^(qū)分權(quán)[9]，實(shí)現(xiàn)指標(biāo)隸屬度到玉米品種隸屬度的轉(zhuǎn)化，并在此基礎(chǔ)上，評價(jià)青農(nóng)8號、鄭單958、農(nóng)大108這3個(gè)玉米品種的相對耐鹽、抗旱性。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

玉米品種青農(nóng)8號、鄭單958、農(nóng)大108，均由青島農(nóng)業(yè)大學(xué)分子育種實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2脅迫處理

1.2.1鹽脅迫選用飽滿度一致的玉米種子，0.1% HgCl2消毒10 min；滅菌自來水漂洗3遍，28 ℃進(jìn)行發(fā)芽；挑選長勢較為一致的發(fā)芽種子，播種于裝有200 mL 1/2 Hoagland營養(yǎng)液的玻璃瓶中，每瓶10株；光照培養(yǎng)箱培養(yǎng)，晝夜溫度分別為（25±2）、（20±2） ℃，每天光照12 h，光照度為 600 μmol/（m2·s），相對濕度為60%～80%；2葉期時(shí)，每瓶選留生長一致的健壯幼苗5株[10]；3葉1心期，加入含終濃度為 250 mmol/L NaCl的營養(yǎng)液，以不添加NaCl的營養(yǎng)液為對照，每天更換培養(yǎng)液，處理7 d。每一品種每處理6瓶，重復(fù)3次。

1.2.2干旱處理試驗(yàn)在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)溫室進(jìn)行，采用反復(fù)干旱法[11]。試驗(yàn)材料種植于盛有300 mL營養(yǎng)土的100 mm×260 mm 塑料盒中，每塑料盒15株；每天17：00，每塑料盒澆灌200 mL自來水；2葉期間苗，每塑料盒留10 株；3葉1心期，取樣測定各項(xiàng)指標(biāo)。除水分脅迫外，管理措施均一致。每品種每一處理3塑料盒，重復(fù)3次。1.3指標(biāo)測定

1.3.1生理指標(biāo)葉綠素含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化物酶（POD）活性分別采用80%丙酮提取法、氮藍(lán)四唑（NBT）法、愈創(chuàng)木酚法測定[12]；細(xì)胞質(zhì)膜透性采用電導(dǎo)率法測定[13]；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）顯色法測定[14]。每個(gè)品種每處理重復(fù)3次。

1.3.2農(nóng)藝性狀去離子水洗去砂土培養(yǎng)的幼苗表面土壤，吸干多余水分；測量株高（苗地上部分最高點(diǎn)的拉直高度）、莖粗、根長、根鮮質(zhì)量、莖葉鮮質(zhì)量；烘箱中105 ℃殺青 40 min，80 ℃烘干至恒質(zhì)量；稱量根干質(zhì)量和莖葉干質(zhì)量，計(jì)算莖葉和根的含水量及根冠比[15]，含水量計(jì)算公式為：含水量=[（樣品鮮質(zhì)量-樣品干質(zhì)量）/樣品鮮質(zhì)量]×100%。同時(shí)，取相同質(zhì)量的葉片浸入蒸餾水中5～8 h，使葉片吸水成飽和狀態(tài)；取出，用吸水紙吸干表面的水分；稱質(zhì)量，計(jì)算玉米葉片的相對含水量：相對含水量=（mf-md）/（mt-md）×100%，其中，mf為葉片鮮質(zhì)量，md為葉片干質(zhì)量，mt為葉片飽水時(shí)質(zhì)量，單位均為g。各指標(biāo)測定均重復(fù)3次。

1.4指標(biāo)變化率與等級劃分

1.4.1指標(biāo)變化率計(jì)算SOD、POD、株高等指標(biāo)測量值越大，品種抗性表現(xiàn)越有利，其變化率計(jì)算公式為：變化率（X）=[（Xick-Xicl）/Xick]×100%；MDA、電導(dǎo)率等指標(biāo)測量值越大，品種抗性表現(xiàn)越不利，其變化率計(jì)算公式為：變化率（X）=[（Xicl-Xick）/Xick]×100%。式中，Xick為對照第i項(xiàng)指標(biāo)的測定值，Xicl為處理第i項(xiàng)指標(biāo)的測定值。

1.4.2指標(biāo)等級劃分試驗(yàn)將用于抗性鑒定的各指標(biāo)劃分為2個(gè)等級：Ⅰ級為抗，Ⅱ級為不抗，Ⅰ級的值為所有品種指標(biāo)變化率的最小值，Ⅱ級的值為所有品種指標(biāo)變化率的最大值。

1.5隸屬度抗性評價(jià)

1.5.1隸屬度確定指標(biāo)隸屬度計(jì)算參照王黃英等的方法[16]，略有修改，計(jì)算公式為：uij=（Ximax-Xij）/（Ximax-Ximin）。式中，uij為j品種第i項(xiàng)指標(biāo)的隸屬度，Xij為j品種第i項(xiàng)指標(biāo)變化率的平均值，Ximin為全部品種第i項(xiàng)指標(biāo)變化率的最小值，Ximax為全部品種第i項(xiàng)指標(biāo)變化率的最大值。

1.5.2區(qū)分權(quán)重確立通常情況下，不同的各級指標(biāo)隸屬度之間不具有可比性、可加性，區(qū)分權(quán)重參照劉開第等方法[9]進(jìn)行計(jì)算。由于隸屬度uij對不同指標(biāo)各等級取值的集中與分散程度決定Wij值，因此，Wij可表示為熵Hij的函數(shù)為：Hij=-∑nk=1 [uijk×ln（uijk）]、Vij=1-Hij/ln（n）、Wij=Vij/∑mt=1（Vijt）。式中，uijk為j品種i項(xiàng)指標(biāo)第k等級隸屬度，n為各項(xiàng)指標(biāo)的等級個(gè)數(shù)，Wij為j品種i項(xiàng)指標(biāo)的區(qū)分權(quán)重，m為用于抗性鑒定的指標(biāo)個(gè)數(shù)。

1.5.3綜合隸屬度抗性評價(jià)由于不同品種耐鹽、抗旱機(jī)理的復(fù)雜性和多層次性，各性狀對抗性鑒定的貢獻(xiàn)大小不一，很難用一個(gè)指標(biāo)評判品種的抗性。因此，試驗(yàn)采用綜合隸屬度評價(jià)3種玉米的耐鹽、抗旱性，利用指標(biāo)區(qū)分權(quán)，將樣本的指標(biāo)隸屬度轉(zhuǎn)化為可進(jìn)行大小比較的樣本隸屬度[17]。各品種綜合隸屬度計(jì)算公式為：Uj=∑mt=1（uijt×Wijt）、Dj=∑mt=1[（1-uijt） ×Wijt]。式中，Uj為j品種Ⅰ級綜合隸屬度，Dj為j品種Ⅱ級綜合隸屬度，uijt為j品種第t個(gè)指標(biāo)i的隸屬度，Wijt為j品種第t個(gè)指標(biāo)i的區(qū)分權(quán)，m為用于抗性鑒定的指標(biāo)個(gè)數(shù)。

1.6數(shù)據(jù)分析與處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007及SPSS 20.0軟件進(jìn)行分析，采用Duncans 極差法進(jìn)行多重比較以檢驗(yàn)脅迫處理后各品種之間變化率的差異顯著性。

2結(jié)果與分析

2.1耐鹽性鑒定

2.1.1指標(biāo)變化率由表1可見，青農(nóng)8號MDA、株高的變化率顯著低于鄭單958及農(nóng)大108，其總含水量的變化率顯著低于鄭單958，電導(dǎo)率、POD的變化率顯著低于農(nóng)大108；鄭單958莖粗的變化率顯著低于農(nóng)大108；3個(gè)玉米品種葉綠素含量、SOD、干質(zhì)量的變化率相互間差異不顯著。因此，指標(biāo)MDA、總含水量、電導(dǎo)率、株高、POD、莖粗可作為3種玉米耐鹽性的鑒定指標(biāo)，而葉綠素含量、SOD、干質(zhì)量不可以作為鑒定指標(biāo)。

2.1.2綜合隸屬度由表2可見，農(nóng)大108耐鹽性相對青農(nóng)8號和鄭單958為不抗，Ⅱ級綜合隸屬度大于0.80；青農(nóng)8號耐鹽性相對其他2個(gè)玉米品種為抗，Ⅰ級綜合隸屬度大于 0.89；鄭單958耐鹽性雖然表現(xiàn)為不抗，但其Ⅱ級綜合隸屬度不大于0.60，其耐鹽性處于3個(gè)品種之間；3個(gè)玉米品種的耐鹽性順序?yàn)榍噢r(nóng)8號>鄭單958>農(nóng)大108。

2.2抗旱性鑒定

2.2.1指標(biāo)變化率由表3可見，指標(biāo)MDA含量、相對含水量、電導(dǎo)率、含水量在3個(gè)玉米品種間存在差異顯著性，可作為3個(gè)玉米品種抗旱性的鑒定指標(biāo)，而株高、成活率、莖粗、根冠比、根長在3個(gè)玉米品種間沒有差異顯著性，不能作為3個(gè)

2.2.2綜合隸屬度由表4可見，農(nóng)大108抗旱性相對青農(nóng)8號和鄭單958為不抗，Ⅱ級綜合隸屬度大于0.90；鄭單958抗旱性相對其他2個(gè)品種為抗，Ⅰ級綜合隸屬度大于0.87；青農(nóng)8號雖然表現(xiàn)為抗，但其Ⅰ級綜合隸屬度相對較小，不大表3青農(nóng)8號等3個(gè)玉米品種的干旱脅迫指標(biāo)變化率方差分析

3結(jié)論與討論

本試驗(yàn)以玉米品種青農(nóng)8號、鄭單958、農(nóng)大108為材料，測得的各項(xiàng)生理及農(nóng)藝性狀數(shù)值轉(zhuǎn)化為指標(biāo)變化率[18]，通過方差分析篩選出差異顯著的指標(biāo)用于隸屬度計(jì)算，可減少無用指標(biāo)對綜合隸屬度評價(jià)造成的誤差。同時(shí)，引入?yún)^(qū)分權(quán)，對各指標(biāo)隸屬度進(jìn)行單獨(dú)評價(jià)，配以各自的區(qū)分權(quán)重，經(jīng)歸一化運(yùn)算得出依據(jù)各指標(biāo)的綜合評價(jià)結(jié)果[19]，對玉米耐鹽、抗旱性鑒定具有一定的指導(dǎo)作用。

本研究表明，苗期鹽處理的3種玉米，其MDA含量、總含水量、電導(dǎo)率、株高、莖粗、POD活性的變化率等存在顯著差異，與胡寶忱等研究結(jié)果[5，15，20]類似，這6個(gè)指標(biāo)可用于玉米苗期耐鹽性鑒定。苗期干旱脅迫處理的3種玉米，其MDA含量、相對含水量、含水量、電導(dǎo)率的變化率等也存在顯著差異，與任小燕等研究結(jié)果[1，4，18]類似，這4個(gè)指標(biāo)可用于玉米苗期耐旱性鑒定。有文獻(xiàn)報(bào)道，株高能較好地代表作物的抗旱性，株高變化越小，抗旱性越強(qiáng)，本試驗(yàn)也符合此規(guī)律，但由于差異未達(dá)到顯著水平而未被采用。

綜合隸屬度評價(jià)方法結(jié)果準(zhǔn)確客觀、可靠性好[21]，在許多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。綜合隸屬度評價(jià)方法結(jié)果的準(zhǔn)確性依賴于隸屬度函數(shù)的正確建立，而目前大多數(shù)系統(tǒng)還停留在經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)的基礎(chǔ)上[22]。本試驗(yàn)為避免建立各指標(biāo)隸屬度函數(shù)可能帶來的誤差，將用于抗性鑒定的各指標(biāo)劃分為2個(gè)等級，沒有對各級分類限度值規(guī)定具體數(shù)值，抗性鑒定結(jié)果只是3個(gè)品種之間互相比較所得的相對抗性值，不能代表實(shí)際生產(chǎn)中的抗性等級。本試驗(yàn)中，農(nóng)大108的抗旱性相對青農(nóng)8號和鄭單958表現(xiàn)為不抗，而生產(chǎn)上農(nóng)大108是抗旱性較強(qiáng)的品種。

對糧食作物生產(chǎn)而言，產(chǎn)量是作物抗旱性最直接、最切合生產(chǎn)實(shí)際的鑒定指標(biāo)，其抗旱能力的大小主要體現(xiàn)在產(chǎn)量方面[23-24]。因此，有必要進(jìn)一步以產(chǎn)量為鑒定指標(biāo)，對3個(gè)玉米品種進(jìn)行全生育期的耐鹽、抗旱性鑒定。

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