PEG模擬干旱脅迫對玉米種子萌發(fā)的影響

李婉玲，陳曉龍，蔡立群，王正偉，張 軍

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

玉米(ZeamaysL.)是全球第一大糧食和飼料作物，也是干旱區(qū)旱作農(nóng)業(yè)的主力作物[1]。玉米種子的正常生長需要充足的水分條件，尤其是在種子萌發(fā)期。種子萌發(fā)是玉米的關(guān)鍵生育期，萌發(fā)期水分不足將嚴重抑制種子的萌發(fā)和正常生長[2]。目前已有較多關(guān)于干旱脅迫對小麥、水稻、亞麻等作物種子萌發(fā)影響的文獻報道[3-5]，但關(guān)于干旱脅迫對適于甘肅省種植的玉米種子萌發(fā)的影響研究還不多。

甘肅地處黃土高原，78%的耕地為旱地，主要依賴自然降水，糧食作物中玉米的播種面積占比高達78.3%[6-7]，干旱是制約甘肅玉米產(chǎn)量和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最主要問題之一[8]。盡管有學(xué)者曾在甘肅西部旱作區(qū)土壤類型對玉米生長的影響試驗研究中提到要研發(fā)出適合甘肅種植的抗旱性玉米品種[9]，但近年來對玉米抗旱性評價與篩選的研究主要局限在以往市場上表現(xiàn)良好的玉米品種[10-14]，并未對目前具有潛力的種質(zhì)進行評價與篩選，因此仍需盡快篩選出當(dāng)前適宜甘肅省種植的抗旱型玉米。

聚乙二醇(PEG-6000)水溶液作為一種高滲溶液調(diào)節(jié)劑，具有保持穩(wěn)定滲透壓、不含營養(yǎng)物質(zhì)、無毒害、重復(fù)性好、使活細胞緩慢吸水、可模擬田間干旱環(huán)境等優(yōu)良性狀[15]，已成為玉米自交系抗旱評價的常用方法[16]。研究表明，不同濃度的PEG-6000對玉米種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、根長、芽長及鮮質(zhì)量等形態(tài)指標均有抑制作用，并且隨著PEG-6000濃度的升高其抑制作用逐漸增強[17]。

本文采用PEG-6000溶液模擬不同程度的干旱脅迫[18]，旨在探明干旱脅迫程度對甘肅省常見的幾個玉米品種種子萌發(fā)的影響，比較其抗旱性，以期為今后甘肅省的玉米抗旱栽培實踐提供理論依據(jù)。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

采用6個不同的玉米雜交種，分別為金蘋608、金蘋628、慶單3號、五谷568、先玉335和隴單9號；其中金蘋608和金蘋628種子購置于武威金蘋果農(nóng)業(yè)股份有限公司，其余種子購置于甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院。

1.2 試驗方法

共設(shè)置了5個溶液梯度處理，分別為0(清水對照CK)、5% PEG-6000溶液(相應(yīng)水勢為-0.028，簡寫為Ψ5%=-0.028 MPa下同 )、15% PEG-6000溶液(Ψ15% =-0.099 MPa)、25% PEG-6000溶液(Ψ25%=-0.189 MPa)和35% PEG-6000溶液(Ψ35%=-0.298 MPa)，參照Michel等[19]關(guān)于PEG-6000溶液濃度與其滲透勢的關(guān)系計算并配制，每個處理3次重復(fù)。

人工挑選顆粒飽滿大小均一符合試驗標準的玉米種子，用0.1%高錳酸鉀溶液浸泡10 min進行消毒處理，再用蒸餾水沖洗干凈，然后將其放至鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿中放置20粒，加入配制好的不同濃度PEG-6000溶液(以溶液沒過種子1/3為標準)，蓋好蓋子放在25℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每天補充相應(yīng)的培養(yǎng)液保證種子所受到的脅迫濃度一致，培養(yǎng)期間每天至少觀察記錄一次種子發(fā)芽情況。

1.2.1 玉米種子發(fā)芽情況 每天觀察并記錄統(tǒng)計玉米種子的發(fā)芽數(shù)，直至玉米種子連續(xù)4 d不再新增發(fā)芽數(shù)截止。在第4天統(tǒng)計計算玉米種子的發(fā)芽勢；在發(fā)芽截止期統(tǒng)計計算發(fā)芽率；種子萌發(fā)抗旱系數(shù)參考王學(xué)智等[20]和葛云俠等[21]的計算方法。

發(fā)芽勢=(前4 d內(nèi)發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%

發(fā)芽率=(截止期發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%

種子萌發(fā)指數(shù)(PI)=1.00×nd2+0.75×nd4+

0.50×nd6+0.25×nd8

式中，nd2、nd4、nd6、nd8分別為萌發(fā)試驗第2天、第4天、第6天、第8天種子的萌發(fā)率，1.00、0.75、0.50 和 0.25 分別為相應(yīng)萌發(fā)天數(shù)所對應(yīng)的抗旱系數(shù)[22]。

種子萌發(fā)抗旱指數(shù)(GDRI)=PEG脅迫下種子萌發(fā)指數(shù)(PIS)/對照種子萌發(fā)指數(shù)(PIC)×100%

式中，PIS為PEG 脅迫下種子萌發(fā)指數(shù)，PIC為對照種子萌發(fā)指數(shù)[22]。

1.2.2 玉米種子幼苗生長情況 從種子萌發(fā)第2天開始觀察種子生長情況，在第7天測定胚芽長、胚根長、胚根干質(zhì)量和胚芽干質(zhì)量。

貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率=[(芽+根)干質(zhì)量/(芽+根+籽粒)干質(zhì)量]×100%

1.3 數(shù)據(jù)分析

本文數(shù)據(jù)、圖表采用Microsoft Excel 2016處理，采用SPSS 20.0進行單因素方差分析、顯著性差異分析和主成份分析，顯著性水平均為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 PEG-6000處理對不同品種玉米種子發(fā)芽勢的影響

發(fā)芽勢是衡量供試種子的發(fā)芽快慢和整齊度的重要指標[22]。由圖1可知，不同品種玉米種子的發(fā)芽勢隨PEG-6000濃度的升高整體均呈下降趨勢，各品種間響應(yīng)程度不同，35% PEG處理時均未萌發(fā)。5% PEG處理時，慶單3號的發(fā)芽勢較CK高5.4%，金蘋628、五谷568、金蘋608和先玉335的發(fā)芽勢較CK分別低2.3%、17.1%、19.2%和29.3%，均無顯著差異(P>0.05)。15%PEG處理時，金蘋628的發(fā)芽勢較CK高18.6%，隴單9號、慶單3號、金蘋608、先玉335和五谷568的發(fā)芽勢分別較CK低10.7%、16.2%、21.2%、22.0%和39.0%，均無顯著差異(P>0.05)。25% PEG處理時，金蘋608、金蘋628、五谷568、先玉335和隴單9號的發(fā)芽勢分別較CK顯著降低48.1%、62.8%、68.3%、80.5%和92.9%(P<0.05)，慶單3號的發(fā)芽勢較CK下降，但差異不顯著(P>0.05)。

注：圖中大寫字母表示相同濃度PGE-6000處理下不同玉米品種間差異顯著(P<0.05)；小寫字母表示不同濃度PEG-6000處理下同一玉米品種間差異顯著(P<0.05)，下同。Note: Capital letters in the figure indicate that there are significant differences among different maize varieties at the level of P<0.05 under the same concentration of PEG-6000. Lowercase letters indicate that there are significant differences among the same maize varieties under different concentrations of PEG-6000 (P<0.05). The same below.

無PEG脅迫時，各品種玉米種子的發(fā)芽勢由高到低依次是：金蘋608、金蘋628、五谷568、先玉335、慶單3號和隴單9號；相較先玉335，金蘋608和金蘋628的發(fā)芽勢分別高26.8%和4.9%，慶單3號和隴單9號的發(fā)芽勢分別低9.8%和31.7%，五谷568無變化，各品種均差異不顯著(P>0.05)。5% PEG處理時，相較先玉335，金蘋608、金蘋628、慶單3號和五谷568的發(fā)芽勢分別高44.8%、44.8%、34.5%和17.2%，隴單9號的發(fā)芽勢低3.5%，品種間無顯著差異(P>0.05)。15%PEG處理時，相較先玉335，金蘋628和金蘋608的發(fā)芽勢分別高59.4%和28.1%，慶單3號、五谷568和隴單9號的發(fā)芽勢分別較先玉335低3.1%、21.9%和21.9%，品種間差異不顯著(P>0.05)。25% PEG處理時，相較先玉335，金蘋608和慶單3號的發(fā)芽勢分別顯著高237.5%和212.5%(P<0.05)，金蘋628和五谷568的發(fā)芽勢分別高100.0%和62.5%，隴單9號的發(fā)芽勢低75.0%，均無顯著差異(P>0.05)。

2.2 PEG-6000處理對不同品種玉米種子發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率是衡量供試種子出苗情況的重要指標[23]。由圖2可知，不同品種玉米種子的發(fā)芽率隨PEG-6000濃度的升高整體均呈下降趨勢，各品種間響應(yīng)程度不同，35%PEG處理時幾乎不萌發(fā)。5%PEG處理時，先玉335的發(fā)芽率較CK顯著降低39.1%(P<0.05)，其他品種的發(fā)芽率均較CK無顯著差異(P>0.05)。15%PEG處理時，隴單9號和金蘋628的發(fā)芽率分別較CK高9.7%和1.9%，五谷568、金蘋608、慶單3號和先玉335的發(fā)芽率分別較CK低10.6%、13.0%、20.9%和26.1%，均無顯著差異(P>0.05)。25%PEG處理時，慶單3號、金蘋608、金蘋628、五谷568、隴單9號和先玉335的發(fā)芽率分別較CK顯著低44.2%、48.2%、64.2%、66.0.%、77.4%和82.6%(P<0.05)。

圖2 PEG-6000處理對不同品種玉米種子發(fā)芽率的影響Fig.2 Effects of PEG-6000 treatment on seed germination rate of different maize varieties

無PEG脅迫時，各品種的發(fā)芽率趨勢與發(fā)芽勢一致；各品種的發(fā)芽率均較先玉335差異不顯著(P>0.05)。5%PEG處理時，金蘋628和五谷568的發(fā)芽率分別較先玉335顯著高89.3%和78.6%(P<0.05)，其他品種差異性不顯著(P>0.05)。15%PEG處理時金蘋628的發(fā)芽率較先玉335顯著高58.8%(P<0.05)，其他品種的發(fā)芽率均與先玉335間的差異不顯著(P>0.05)。25%PEG處理時，金蘋608和慶單3號的發(fā)芽率分別較先玉335顯著高250.0%和200.0%(P<0.05)，金蘋628和五谷568的發(fā)芽率分別較先玉335高137.5%和100.0%，隴單9號的發(fā)芽率較先玉335低，但差異均不顯著(P>0.05)。

2.3 PEG-6000處理對不同品種玉米種子萌發(fā)指數(shù)的影響

萌發(fā)指數(shù)是可以反映種子發(fā)芽能力和活力的指標[24]。由圖3可知，不同品種玉米種子的萌發(fā)指數(shù)隨PEG-6000濃度的升高整體均呈下降趨勢，各品種間響應(yīng)程度不同。5%PEG處理時，先玉335的萌發(fā)指數(shù)較CK顯著降低34.2%(P<0.05)，其他品種的萌發(fā)指數(shù)均較CK無顯著差異(P>0.05)。15%PEG處理時，五谷568和先玉335的萌發(fā)指數(shù)分別較CK顯著降低44.0%和28.9%(P<0.05)，金蘋608、金蘋628和隴單9號的萌發(fā)指數(shù)分別較CK下降，但差異不顯著(P>0.05)。25%PEG處理時，慶單3號、金蘋608、金蘋628、五谷568、先玉335和隴單9號的萌發(fā)指數(shù)分別較CK顯著降低51.9%、53.1%、71.4%、77.1%、86.6%和87.9%(P<0.05)。

圖3 PEG-6000處理對不同品種玉米種子萌發(fā)指數(shù)的影響Fig.3 Effects of PEG-6000 treatment on seed germination index of different maize varieties

無PEG脅迫時，各品種的萌發(fā)指數(shù)由高到低依次是：金蘋608、金蘋628、五谷568、慶單3號、先玉335和隴單9號；相較先玉335，隴單9號的萌發(fā)指數(shù)顯著低37.5%；金蘋608、金蘋628和五谷568的萌發(fā)指數(shù)分別高24.9%、16.5%和6.4%，慶單3號的萌發(fā)指數(shù)無顯著差異(P>0.05)。5%PEG處理時，相較先玉335，金蘋608、慶單3號和金蘋628的萌發(fā)指數(shù)分別顯著高68.5%、66.4%和59.6%(P<0.05)，五谷568的萌發(fā)指數(shù)高12.3%，隴單9號的萌發(fā)指數(shù)低10.6%，無顯著差異(P>0.05)。15%PEG處理時，相較先玉335，金蘋608的萌發(fā)指數(shù)顯著高52.8%(P<0.05)，金蘋628的萌發(fā)指數(shù)高46.1%，慶單3號、五谷568和隴單9號的萌發(fā)指數(shù)分別低5.9%、16.1%和31.1%，無顯著差異(P>0.05)。25%PEG處理時，相較先玉335，金蘋608和慶單3號的萌發(fā)指數(shù)分別顯著高335.4%和260.4%(P<0.05)；金蘋628和五谷568的萌發(fā)指數(shù)分別高147.9%和81.3%，隴單9號低43.8%，無顯著差異(P>0.05)。

2.4 PEG-6000處理對不同品種玉米種子萌發(fā)抗旱指數(shù)的影響

抗旱指數(shù)表示不同品種的抗旱性的強弱[25]。由圖4可知，不同品種玉米的抗旱指數(shù)隨PEG-6000濃度的升高整體均呈下降趨勢。5%PEG處理時，先玉335的抗旱指數(shù)較CK顯著降低34.2%(P<0.05)，其他品種的抗旱指數(shù)較CK無顯著差異(P>0.05)。15%PEG處理時，先玉335、慶單3號和五谷568的抗旱指數(shù)分別較CK顯著降低28.9%、33.6%和44.0%(P<0.05)，其他品種的抗旱指數(shù)較CK無顯著差異(P>0.05)。25%PEG處理時，慶單3號、金蘋608、金蘋628、五谷568、先玉335和隴單9號的抗旱指數(shù)分別較CK顯著降低51.9%、53.1%、71.4%、77.1%、86.6%和87.9%(P<0.05，圖4)。

注：CK抗旱指數(shù)為100.00%。Note: CK drought resistance index is 100.00%.

5%PEG處理時，相較先玉335，五谷568、金蘋608、金蘋628、隴單9號和慶單3號的抗旱指數(shù)分別高5.5%、34.9%、36.9%、43.1%和65.0%，但差異不顯著(P>0.05)。15%PEG處理時，相較先玉335，隴單9號、金蘋608和金蘋628的抗旱指數(shù)分別高10.3%、22.3%和25.4%，慶單3號和五谷568的抗旱指數(shù)分別低6.7%和21.2%，均無顯著差異(P>0.05)。25%PEG處理時，相較先玉335，金蘋608和慶單3號的抗旱指數(shù)分別顯著高248.5%和257.4%(P<0.05)，金蘋628、五谷568的抗旱指數(shù)分別高112.8%、70.3%，隴單9號的抗旱指數(shù)低10.0%，無顯著差異(P>0.05)。

2.5 PEG-6000處理對不同品種玉米種子幼苗生長的影響

2.5.1 PEG-6000處理對不同品種玉米種子幼苗長勢的影響 根長和芽長是植物對干旱脅迫耐受的重要指標[26]。由圖5可知，不同品種玉米種子正常處理下長勢最好，且隨PEG-6000濃度的升高長勢整體呈下降趨勢，不同品種間比較可以看出金蘋608、金蘋628和慶單3號長勢相對較好，其他品種次之。

圖5 PEG-6000處理對不同品種玉米種子第7天長勢的影響Fig.5 Effects of PEG-6000 treatment on the seventh day growth of different maize varieties

2.5.2 PEG-6000處理對不同品種玉米種子胚根長、胚芽長的影響 由表1可知，不同品種玉米種子的胚根長及胚芽長均隨PEG-6000濃度的升高整體呈下降趨勢，不同處理時各品種玉米的胚根長較CK均存在顯著性差異(P>0.05)。5% PEG處理時，金蘋608、金蘋628、五谷568、先玉335和隴單9號的胚根長分別較CK顯著降低37.3%、42.4%、30.6%、59.0%和44.2%(P<0.05)，慶單3號的胚根長較CK顯著升高48.8%(P<0.05)；金蘋628、金蘋608和隴單9號的胚芽長較CK分別顯著降低33.4%、45.4%和27.0%(P<0.05)；慶單3號、先玉335和五谷568的胚芽長均無顯著差異(P>0.05)。15%PEG處理時，金蘋608、金蘋628、五谷568、先玉335和隴單9號的胚根長分別顯著低34.5%、44.1%、44.3%、62.3%和48.1%(P<0.05)，慶單3號的胚根長與CK差異不顯著(P>0.05)；金蘋608、金蘋628、慶單3號、五谷568、先玉335和隴單9號的胚芽長較CK分別顯著低58.2%、63.0%、69.8%、63.7%、45.1%和56.9%(P<0.05)。25% PEG處理時，金蘋608、金蘋628、慶單3號、五谷568、先玉335和隴單9號的胚根長顯著降低68.8%、86.9%、61.2%、78.6%、88.2%和83.4%(P<0.05)，胚芽長較CK分別顯著降低93.1%、96.0%、93.8%、92.2%、100.0%和100.0%(P<0.05)。

表1 PEG-6000處理對不同品種玉米種子胚根長和胚芽長的影響

Table 1 Effects of PEG-6000 treatment on radicle and germ length of different maize varieties

玉米品種Maize varietyPEG濃度/%PEG concentration胚根長/cmRadicle length胚芽長/cmGerm length先玉335Xianyu 3350(CK)5.66±1.16ABCa3.60±0.15Ba52.32±0.30Cb3.21±0.23BCa152.13±0.10Cb1.97±0.12Bb250.67±0.10Cb35金蘋608Jinping 6080(CK)7.97±0.22ABa7.44±0.57Aa55.00±0.59ABb4.07±0.25Bb155.22±0.29Ab3.11±0.10Ab252.49±0.14Ac0.51±0.02Ac350.22±0.11Ad金蘋628Jinping 6280(CK)8.30±1.67Aa7.73±0.96Aa54.79±0.93ABb5.15±0.39Ab154.64±0.82ABb2.86±0.03Ac251.08±0.10BCc0.31±0.03Bd35慶單3號Qingdan 30(CK)4.02±0.85Cb5.02±0.21Ba55.98±0.52Aa5.12±0.28Aa153.48±0.70BCab1.52±0.38BCb251.56±0.28Bc0.31±0.09Bc35隴單9號Longdan 90(CK)3.58±0.67Ca4.45±0.19Ba52.00±0.32Cb3.25±0.20BCb151.86±0.11Cb1.92±0.13Bc250.59±0.06Cc35五谷568Wugu 5680(CK)4.75±0.79BCa3.45±0.54Ba53.30±0.12BCb2.80±0.29Ca152.65±0.28Cb1.25±0.17Cb251.02±0.17BCc0.27±0.04Bb350.13±0.13Ac

注：表中大寫字母表示相同濃度PGE-6000處理下不同玉米品種間種子的胚根長和胚芽長分別在P<0.05水平上差異顯著；小寫字母表示不同濃度PEG-6000處理下同一玉米品種間種子的胚根長和胚芽長分別在P<0.05水平上差異顯著。

Note: Capital letters in the table indicated that there are significant differences in radicle and plumule length among different maize varieties at the same concentration of PGE-6000 at the level of P<0.05. Lowercase letters indicate that there are significant differences in radicle and plumule length at P<0.05 level in different concentrations of PEG-6000 among the same maize varieties.

無PEG脅迫時，相較先玉335，金蘋628和金蘋608的胚根長分別高46.8%和41.0%(P>0.05)，金蘋628和金蘋608的胚芽長分別顯著高115.0%和107.0%(P<0.05)；慶單3號和隴單9號的胚根長分別低29.0%和36.7%；慶單3號和隴單9號的胚芽長分別高39.5%和23.7%，五谷568的胚根長和胚芽長下降，但差異均不顯著(P>0.05)。5% PEG處理時，相較先玉335，金蘋608、金蘋628和慶單3號的胚根長分別顯著高115.7%、106.6%和158.1%(P<0.05)，五谷568和隴單9號的胚根長無顯著差異(P>0.05)，金蘋628和慶單3號的胚芽長分別顯著高60.5%和60.0%(P<0.05)；金蘋608、五谷568和隴單9號的胚芽長均無顯著差異(P>0.05)。15% PEG處理時，相較先玉335，金蘋608和金蘋628的胚根長分別顯著高144.7%和117.5%(P<0.05)，慶單3號、五谷568和隴單9號的胚根長無顯著差異(P>0.05)；金蘋608和金蘋628的胚芽長分別顯著高57.8%和44.9%(P<0.05)，五谷568的胚芽長顯著低36.5%(P<0.05)；慶單3號和隴單9號無顯著差異(P>0.05)。25% PEG處理時，相較先玉335，金蘋608和慶單3號的胚根長分別顯著高271.6%和132.8%(P<0.05)，金蘋628、五谷568和隴單9號的胚根長差異不顯著(P>0.05)，金蘋608、金蘋628、慶單3號和五谷568的胚芽長分別顯著高51.0%、31.0%、31.0%和27.0%(P<0.05)。

2.6 PEG-6000處理對不同品種玉米種子貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率的影響

貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率也是反映植物耐旱的一項指標[27]。由圖6可知，不同品種玉米的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率隨PEG-6000濃度的升高整體均呈下降趨勢，各品種間響應(yīng)程度不同。5% PEG處理時，五谷568和隴單9號的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率較CK分別顯著降低54.4%和26.0%(P<0.05)；金蘋608、慶單3號和先玉335的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率分別較CK下降，但差異不顯著(P>0.05)。15% PEG處理時，先玉335、隴單9號、金蘋628、五谷568和慶單3號的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率較CK分別顯著降低32.1%、46.9%、50.3%、64.5%和65.1%(P<0.05)；金蘋608的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率較CK下降，但差異不顯著(P>0.05)。25% PEG處理時，金蘋608、金蘋628、隴單9號、慶單3號、先玉335和五谷568的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率較CK分別顯著降低71.1%、79.8%、81.6%、85.1%、86.7%和86.6%(P<0.05)。

圖6 PEG-6000處理對不同品種玉米種子貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率的影響Fig.6 Effects of PEG-6000 treatment on storage substance inversion rate of different maize varieties

無PEG脅迫時，相較先玉335，金蘋628、慶單3號、五谷568和金蘋608的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率分別高62.1%、73.7%、41.5%和11.2%，隴單9號的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)換率低8.8%，無顯著差異(P>0.05)。5% PEG處理時，相較先玉335，慶單3號的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率顯著高74.7%(P<0.05)；金蘋608和金蘋628的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率分別高21.7%和24.8%，五谷568和隴單9號的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率分別低29.2%和25.9%，差異均不顯著(P>0.05)。15% PEG處理時，相較先玉335，金蘋608的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率顯著高55.3%(P<0.05),隴單9號的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率顯著低28.8%(P<0.05)；金蘋628的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率高18.7%，慶單3號、五谷568的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率分別低10.9%、26.0%，但差異均不顯著(P>0.05)。25% PEG處理時，金蘋628、金蘋608、慶單3號和五谷568的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率較先玉335分別顯著高141.8%、146.4%、93.9%和42.0%(P<0.05)，隴單9號的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率差異不顯著(P>0.05)。

2.7 構(gòu)建抗旱性綜合評價體系

不同品種玉米的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、萌發(fā)指數(shù)、抗旱指數(shù)、胚根長、胚芽長、貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率不同，均可以用來作為玉米品種抗旱性的評價指標，但僅用某一評價指標不能綜合反映該品種的真實抗旱性[28]。為了探究各品種的抗旱性，本文根據(jù)主成分的特征值和貢獻率選擇主成分，對玉米萌發(fā)期的7個評價指標進行主成分分析構(gòu)建抗旱性體系[29]，得到相關(guān)矩陣(表2)，由表2可知，第一個主成分(Y1)解釋了全部方差的87.807%。

表2 各處理測定指標的主成分分析

Y1的線性組合為：

Y1=0.396X1+0.382X2+0.378X3+0.378X4+

0.376X5+0.370X6+0.365X7

根據(jù)主成分得分和以該主成分方差的貢獻率為權(quán)重計算的綜合得分得到表3。

表3 主成分得分和綜合得分

由表3可知：無PEG脅迫時，各品種的綜合得分均大于1，說明正常條件下所有品種表現(xiàn)較好，其中金蘋628和金蘋608表現(xiàn)最好，慶單3號次之。5% PEG處理下，慶單3號、金蘋628和金蘋608的綜合得分均大于1，五谷568、隴單9號和先玉335一般。15% PEG處理時，金蘋628和金蘋608的綜合得分均大于1 ，慶單3號和先玉335一般，五谷568和隴單9號的綜合得分均小于0。25% PEG處理時，各品種的綜合得分均小于0，其中綜合得分相對較高的仍為金蘋608和慶單3號。

由此可見，在各處理下，金蘋628和608的綜合得分都靠前，說明金蘋628和金蘋608在干旱條件下具有較強耐旱性；慶單3號在5% PEG處理下綜合得分最高，說明其在低濃度干旱脅迫下具有較強耐旱性。

3 討論與結(jié)論

PEG-6000模擬的干旱脅迫影響種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、萌發(fā)指數(shù)、抗旱指數(shù)、胚根長、胚芽長和貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)換率等相關(guān)指標，抑制玉米種子的生長活力，但各品種的響應(yīng)程度不同[30]。

5% PEG處理時，相較先玉335，金蘋608、金蘋628和慶單3號的萌發(fā)指數(shù)、胚根長、胚芽長均顯著升高，其他指標差異不顯著；五谷568的發(fā)芽率顯著升高，發(fā)芽勢、萌發(fā)指數(shù)、胚根長、抗旱指數(shù)和貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)換率均差異不顯著；隴單9號的各指標差異不顯著。與CK相比，慶單3號、五谷568和隴單9號的發(fā)芽率有所升高，說明低濃度干旱脅迫不僅不會抑制其發(fā)芽，反而可以促進一些玉米品種發(fā)芽，與前人研究結(jié)果一致[24-26,31]，可能與干旱脅迫下植物體內(nèi)離子平衡及干旱脅迫植物逆境調(diào)節(jié)機制有關(guān)[32]，除此之外，慶單3號的胚根長和胚芽長均有所增加，說明低濃度干旱脅迫也會促進個別玉米品種胚根和胚芽的生長。

15% PEG處理時，相較先玉335，金蘋608的萌發(fā)指數(shù)、胚根長、胚芽長及貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)換率均顯著升高，發(fā)芽率差異不顯著；金蘋628的發(fā)芽率、胚根長及胚芽長均顯著升高，其他指標差異不顯著；慶單3號各指標差異不顯著；五谷568的胚芽長顯著降低，其他指標差異不顯著；隴單9號貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化率顯著降低，其他指標差異不顯著。與CK相比，金蘋628和隴單9號的發(fā)芽率略高，說明中濃度干旱脅迫也可以促進個別玉米品種的萌發(fā)；各品種的胚根長和胚芽長均受到一定程度的抑制，其中金蘋608、金蘋628和慶單3號胚根長度受抑制較小，且胚芽長度受抑制較大，說明一定濃度的干旱脅迫可使胚芽生長變慢，與周芳等[33]研究結(jié)果一致，說明適度的干旱會控制胚芽旺長，有利于胚根發(fā)育，提高植株抗旱能力。

25% PEG處理時，相較先玉335，金蘋608和慶單3號的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、萌發(fā)指數(shù)、抗旱指數(shù)、胚根長、胚芽長及貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)換率均顯著升高；金蘋628和五谷568的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)換率顯著升高，其他指標差異不顯著；隴單9號的各指標差異不顯著。與CK相比，6個品種的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、萌發(fā)指數(shù)、抗旱指數(shù)、胚根長、胚芽長和貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)換率指標均受到嚴重影響，說明高濃度干旱脅迫嚴重影響各品種玉米的正常生長，種子發(fā)芽能力和活力均受到不同程度的損傷，與前人研究結(jié)果一致[22,34]。

比較發(fā)現(xiàn)：在低濃度干旱脅迫(5%PEG處理)時，慶單3號抗旱性最強，金蘋608和金蘋628較強，五谷568和隴單9號次之；在中濃度干旱脅迫(15%PEG處理)時，金蘋608和金蘋628抗旱性最強，慶單3號和五谷568較強，隴單9號較弱；在高濃度干旱脅迫(25% PEG處理)時，金蘋608、金蘋628和慶單3號最強，五谷568較強，隴單9號較弱。

通過主成分分析和綜合得分建立綜合評價體系可知，在各PEG處理下，金蘋628和608的排名都靠前，說明金蘋628和金蘋608在干旱脅迫條件下均具有較強耐旱性，慶單3號次之，五谷568和隴單9號排名均靠后，抗旱性較弱；在低濃度(5% PEG)處理時，慶單3號排名第一，說明其在低濃度干旱脅迫下具有較強耐旱性。

綜上所述，本研究評價篩選出抗旱性較強的玉米品種為金蘋628和金蘋608，有利于后續(xù)抗旱性玉米的育種與培養(yǎng)研究；在模擬低濃度干旱脅迫進行抗旱性玉米育種與培養(yǎng)時，可以優(yōu)先選擇慶單3號。發(fā)芽勢、發(fā)芽率、萌發(fā)指數(shù)、抗旱指數(shù)、根長、芽長和貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)換率作為玉米抗旱性的篩選指標，可靠性較高，可為后續(xù)相關(guān)抗旱性試驗提供借鑒。通過PEG-6000模擬干旱脅迫來篩選抗旱性較好的玉米品種，可以減少在田間費力費時的篩選工作，是一種玉米品種品質(zhì)高質(zhì)量篩選的方法。