(遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所， 沈陽 110161)

玉米是典型的喜溫植物，生長發(fā)育需要適宜的溫度，當(dāng)遭遇低溫時很容易造成冷害脅迫[1-2]。尤其在生長發(fā)育的早期階段，玉米對低溫十分敏感，若此時發(fā)生冷害脅迫，會嚴(yán)重影響種子萌發(fā)、抑制幼苗生長發(fā)育、降低幼苗活力甚至導(dǎo)致死亡[3-5]。東北地區(qū)是我國的主要玉米生產(chǎn)地，然而該地區(qū)經(jīng)常發(fā)生早春低溫冷害，限制了玉米種子的萌發(fā)和幼苗的生長發(fā)育，嚴(yán)重時會導(dǎo)致玉米生長后期籽粒品質(zhì)和產(chǎn)量的下降，甚至大面積減產(chǎn)[6-7]。在東北地區(qū)低溫冷害已經(jīng)成為影響玉米早期生長發(fā)育的主要非生物逆境脅迫因素[8-10]。因此，鑒定和篩選玉米耐冷種質(zhì)資源進(jìn)而開展耐冷新品種選育是解決這一問題的重要途徑。

目前，玉米耐冷性鑒定方法主要包括田間自然鑒定和室內(nèi)鑒定。田間自然鑒定方法主要是通過調(diào)整播種時期，利用田間自然低溫條件直接從形態(tài)學(xué)指標(biāo)的變化來評價不同品種間耐冷性的差異[11]。田間鑒定比較直觀，但是鑒定成本較高，且鑒定結(jié)果受氣候條件影響較大，因此一般需要輔助室內(nèi)鑒定，從而獲得比較穩(wěn)定和準(zhǔn)確的試驗結(jié)果。室內(nèi)鑒定方法主要通過控制人工氣候培養(yǎng)箱或人工氣候室等儀器的低溫環(huán)境，進(jìn)而評價試驗材料的耐冷性。Strigens等[12]通過室內(nèi)鑒定，分析了375份玉米自交系光合效率、葉綠素含量、干物質(zhì)積累量和植株相對生長速率等指標(biāo)，篩選了玉米耐冷自交系；Huang等[13]利用同樣方法評價了125份玉米自交系的耐冷性；Brandolini等[14]研究了玉米萌發(fā)階段的耐冷性，并篩選出安第斯地區(qū)優(yōu)良的玉米耐冷品種；張曉聰[15]等研究了玉米芽期的耐冷性，并篩選了玉米芽期耐冷性鑒定指標(biāo)。田間鑒定結(jié)合室內(nèi)鑒定法是玉米早期耐冷性鑒定和種質(zhì)資源篩選以及進(jìn)行耐冷遺傳機(jī)理研究比較常用的方法。

低溫脅迫對植物的傷害主要表現(xiàn)為膜損傷而引起的內(nèi)部代謝紊亂[16-17]。丙二醛(MDA)為膜脂過氧化過程中活性氧攻擊細(xì)胞膜上的膜脂而產(chǎn)生，MDA含量是逆境生理研究中的一個標(biāo)志膜脂過氧化程度的重要生理指標(biāo)。而植物體內(nèi)重要的氧化酶類包括超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)能夠通過一系列化學(xué)反應(yīng)清除氧自由基，降低低溫脅迫造成的傷害[18]。因此，除了形態(tài)指標(biāo)外，生理指標(biāo)MDA、SOD和POD含量也可作為玉米耐冷性鑒定的重要指標(biāo)。本研究主要通過田間自然鑒定和室內(nèi)鑒定相結(jié)合的方法，對20個東北地區(qū)生產(chǎn)上主要利用的玉米骨干自交系種子發(fā)芽期至苗期進(jìn)行耐冷性鑒定，確定有效的鑒定指標(biāo)并篩選玉米耐冷自交系，為建立耐冷玉米種質(zhì)資源鑒定體系奠定基礎(chǔ)，并為玉米育種生產(chǎn)實踐提供重要基礎(chǔ)材料。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為20個東北地區(qū)生產(chǎn)上主要利用的玉米自交系，包括：中106、遼2386、遼68、C 8605-2、遼6027、遼1412、沈137、黃早4、遼2309、遼88、K 12、鐵9010、遼6082、遼7980、遼2345、鄭58、遼6049、遼511、S 121、PH 6 WC，以上自交系均為本實驗室當(dāng)年繁育材料。

1.2 試驗方法

1.2.1田間自然低溫種子萌發(fā)試驗

試驗地點(diǎn)設(shè)置在遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院內(nèi)試驗基地，試驗地地勢平坦，土層均勻。試驗分2期進(jìn)行播種，第1期利用早春低溫天氣提前播種，時間為2017年4月7日(比正常播種提前18 d)，第2期為適期播種，時間為2017年4月25日(對照)。試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3個區(qū)組，20個小區(qū)，3次重復(fù)。行長2.5 m，行距20 cm，每行30粒種子，均勻單粒播種。待50%以上種子出土高度達(dá)到2～3 cm時統(tǒng)計田間出苗率。

1.2.2低溫處理種子萌發(fā)試驗

每個自交系挑選健康飽滿的種子100粒，先用0.5%次氯酸鈉溶液消毒5 min，然后用蒸餾水沖洗3次，溫水浸種24 h后分別轉(zhuǎn)入墊有濕潤濾紙的培養(yǎng)皿進(jìn)行發(fā)芽試驗。試驗采用人工氣候培養(yǎng)箱(三洋MLR-351 H)模擬低溫，根據(jù)前人研究經(jīng)驗，培養(yǎng)環(huán)境設(shè)置為10 ℃恒溫(對照為25 ℃恒溫)[19]，每天光照12 h。培養(yǎng)15 d統(tǒng)計種子胚根突破種皮2 mm以上的種子數(shù)量，并計算萌發(fā)率。設(shè)置4次生物學(xué)重復(fù)。

萌發(fā)率(%)=(發(fā)芽試驗?zāi)┢谝?guī)定日期內(nèi)正常的萌發(fā)種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%。

1.2.3玉米芽期低溫試驗

每個自交系挑選健康飽滿的50粒種子在25 ℃恒溫箱中發(fā)芽，待芽長0.5 cm左右時，將幼芽放入2 ℃低溫培養(yǎng)箱中(每天光照12 h)低溫脅迫6 d，然后在25 ℃培養(yǎng)箱中(每天光照12 h)恢復(fù)培養(yǎng)6 d[19]。按照幼芽形態(tài)和存活率將玉米自交系耐冷性分為5級，處理結(jié)束后統(tǒng)計各個自交系幼芽存活率和耐冷等級。設(shè)置4次生物學(xué)重復(fù)。

1.2.4玉米苗期低溫試驗

每個自交系挑選健康飽滿的50粒種子，按照GB/T 3543.4-1995標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗規(guī)程[20]，采用沙盤培養(yǎng)法在25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱里進(jìn)行發(fā)芽試驗。發(fā)芽7 d后，將處理組幼苗置于3 °C低溫培養(yǎng)箱中(每天光照12 h)進(jìn)行低溫脅迫5 d，然后在25 ℃培養(yǎng)箱中(每天光照12 h)恢復(fù)培養(yǎng)3 d。對照組一直放置在25 ℃光照培養(yǎng)箱中正常生長[19]。設(shè)置4次生物學(xué)重復(fù)。處理結(jié)束后將幼苗葉片取下，迅速放入液氮中，測定葉片中MDA含量和SOD、POD活性。MDA含量測定采用硫代巴比妥(TBA)顯色反應(yīng)法，SOD活性測定采用氮藍(lán)四唑(NBT)光化還原法，POD活性測定采用愈創(chuàng)木酚法，具體參照張蜀秋[21]的方法。

表1 田間自然低溫和室內(nèi)低溫對種子萌發(fā)的影響方差分析

指標(biāo) 變異來源平方和SS自由度df均方MSF值田間適時播種出苗率自交系3325.60019175.03212.776??誤差548.0004013.700田間早春低溫播種出苗率自交系20883.519191099.13316.129??誤差2725.9264068.148田間早春低溫播種相對出苗率自交系25649.866191349.99314.567??誤差3706.9214092.673室內(nèi)25℃萌發(fā)率自交系2615.65019137.6668.352??誤差659.3334016.483室內(nèi)10℃萌發(fā)率自交系32707.066191721.42543.311??誤差1589.8214039.746室內(nèi)10℃相對萌發(fā)率自交系39664.023192087.58047.537??誤差1756.5914043.915

注：*、**分別代表在0.05、0.01水平差異顯著。下同。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，應(yīng)用SPSS 19.0軟件進(jìn)行單因素方差分析和多重比較，用皮爾遜相關(guān)系數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，用R Studio歐式聚類法進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米自交系萌發(fā)期耐冷性鑒定分析

對出苗率和萌發(fā)率各指標(biāo)進(jìn)行方差分析結(jié)果顯示，在田間自然條件和室內(nèi)培養(yǎng)條件下，不同自交系各指標(biāo)均達(dá)到極顯著水平(表1)。田間適時播種出苗率的變異幅度為75.33%～98.67%，而早春低溫播種相對出苗率的變異幅度顯著變大，為17.18%～91.70%；室內(nèi)25 ℃條件各自交系種子萌發(fā)率的變異幅度為78.67%～98.67%，而10 ℃條件相對萌發(fā)率變異幅度也顯著變大，為0.00%～79.00%。多重比較結(jié)果顯示，早春低溫播種相對出苗率較高的自交系為遼1412、遼7980和遼2386，出苗率分別為(91.70±4.39)%、(88.58±18.31)%和(86.48±4.79)%，其次是遼6049、遼2345和鄭58；室內(nèi)10 ℃低溫條件下相對萌發(fā)率較高的自交系為遼1412、遼2386和遼6049，萌發(fā)率分別為(79.00±9.64)%、(74.19±6.45)%和(74.19±6.45)%，其次是遼511、中106和遼2309(表2)。說明不同自交系對低溫敏感性不同，低溫發(fā)芽率和萌發(fā)率存在很大的遺傳變異。

2.2 玉米自交系芽期耐冷性鑒定分析

對不同自交系芽期進(jìn)行低溫處理，大部分植株表現(xiàn)出葉片萎蔫、黃化、植株矮小等現(xiàn)象，且部分植株死亡。以低溫處理后玉米幼芽的形態(tài)作為評價指標(biāo)，分1～5級評價，并以此將不同的自交系劃分出不同的耐冷等級。耐冷等級較高的自交系為S 121和PH 6 WC，其次為中106、遼2386、黃早4和遼88，耐冷等級較低的自交系為遼68、遼1412、遼2309、K 12、遼6082、遼511和遼6049(表3)。低溫處理后植株存活率較高的自交系為S 121、遼7980、C 8605-2和中106，存活率分別為(91.67±8.33)%、(88.92±1.98)%、(86.34±0.62)%和(80.89±6.61)%，其次是黃早4和遼2386(圖1)。綜合芽期存活率和表型鑒定，芽期耐冷性較高的自交系為S 121、中106、黃早4和遼2386，較低的自交系為遼68、遼1412、遼2309、K 12、遼6082、遼511和遼6049。

圖1 玉米自交系芽期低溫處理后植株存活率

2.3 玉米自交系苗期耐冷性鑒定分析

低溫脅迫對玉米外觀形態(tài)的影響源于幼苗體內(nèi)生理生化反應(yīng)發(fā)生的變化。一般認(rèn)為，植物內(nèi)部的POD、SOD活性與植物對低溫逆境的適應(yīng)性呈正相關(guān)，而MDA含量與植物對低溫逆境的適應(yīng)性呈負(fù)相關(guān)[18]。對玉米自交系苗期低溫處理前后的葉片進(jìn)行MDA含量和SOD、POD活性測定。結(jié)果顯示，低溫脅迫后大部分自交系MDA、SOD和POD含量顯著升高。其中SOD和POD活性增幅較大、MDA含量增幅較小的自交系表現(xiàn)為耐冷性較強(qiáng)，包括遼2386、PH 6 WC和中106，而SOD和POD活性增幅較小、MDA含量增幅較大的自交系表現(xiàn)為冷敏感性，包括遼6082、遼2309、K 12(表4)。

表2 田間自然低溫和室內(nèi)低溫條件下玉米自交系出苗率的變化

自交系 田 間 室 內(nèi) 適時播種出苗率/%早春低溫播種出苗率/%早春低溫播種相對出苗率/%25℃萌發(fā)率/%10℃萌發(fā)率/%10℃相對萌發(fā)率/%遼141294.67±6.11abc86.67±3.33a91.70±4.39a90.00±7.21cdef71.48±13.85a79.00±9.64a遼798077.33±7.02h67.78±10.18bc88.58±18.31a79.67±3.51g24.13±6.25cde30.43±8.70cd遼238687.33±1.15def75.56±5.09ab86.48±4.79a90.33±4.51bcde66.83±2.50a74.19±6.45a遼604989.33±1.15cde61.11±10.18bcde68.32±10.63b92.00±2.00abcd68.22±5.40a74.19±6.45a遼234598.67±1.15a66.67±10.00bcd67.51±9.43b94.67±4.62abc14.65±6.51efgh15.31±6.12efg鄭5882.00±2.00fgh54.44±15.14cdef66.16±17.62b82.67±3.06fg17.87±4.32def21.52±4.38de遼8896.67±1.15ab61.11±3.85bcde63.21±3.68bc97.33±3.06abc16.91±4.32efg17.48±5.04efPH6WC92.67±2.52abcd56.67±8.82cdef61.35±11.27bcd93.33±1.15abcd5.94±7.85ghi6.32±8.36fgh遼6894.00±2.00abcd55.56±6.94cdef59.20±8.44bcde97.33±3.06abc0.00±0.00i0.00±0.00h遼51185.33±6.11efg50.00±6.67efg58.56±6.06bcde86.00±4.00defg42.86±8.58b50.00±10.71b中10694.67±1.53abc51.11±9.62def53.90±9.43bcde95.33±1.15abc40.86±5.90b42.86±6.12b遼608296.00±2.00abc44.44±8.39fgh46.26±8.46cdef98.00±2.00ab0.00±0.00i0.00±0.00h遼230996.67±3.06ab44.44±10.72fgh45.80±9.66cdef97.67±2.52abc41.25±11.35b42.31±12.01bC8605-280.00±8.72gh35.56±12.62ghi44.46±14.33defg83.33±6.43efg33.15±8.47bc39.71±8.82bc沈13798.67±2.31a42.22±5.09fgh42.82±5.39efg98.67±1.15a0.92±1.60i0.94±1.63hK1294.67±1.15abc33.33±6.67hij35.21±7.11fgh96.00±3.46abc28.74±2.06cd30.00±3.00cdS12175.33±4.16h23.33±3.33ijk31.15±5.62fghi78.67±4.16g3.38±3.27hi4.41±4.41gh鐵901094.00±2.00abcd25.56±1.92ijk27.20±2.14ghi96.00±4.00abc8.57±7.61fghi9.09±8.02fgh遼602777.33±3.06h18.89±8.39jk24.62±11.61hi83.33±7.57efg0.00±0.00i0.00±0.00h黃早490.67±1.15bcde15.56±1.92k17.17±2.32i83.33±4.16efg4.13±1.63hi5.00±2.17gh變異幅度75.33～98.6715.56～86.6717.18～91.7078.67～98.670.00～71.480.00～79.00

注：同列不同小寫字母表示0.05 水平差異顯著(LSD)。下同。

表3 玉米自交系芽期冷害等級劃分及表型

耐冷等級自交系表型Ⅰ級S121、PH6WC植株健壯,葉片生長正常,綠色有光澤,大部分植株基本沒有受到影響。Ⅱ級中106、遼2386、黃早4、遼88植株稍有萎蔫,受害葉邊緣萎縮呈灰黑色或者葉片卷縮呈針狀。Ⅲ級C8605-2、遼6027、沈137、鄭58有約半數(shù)葉片受害,中下部葉片下垂皺縮,部分植株生長矮小。Ⅳ級鐵9010、遼7980、遼2345大部分葉片受害, 受害葉局部或大部分失水萎縮或葉片卷縮呈針狀,大部分植株生長矮小。Ⅴ級遼68、遼1412、遼2309、K12、遼6082、遼511、遼6049全部葉片均受凍害,葉片失水褐化,皺縮下垂,大部分死亡。

2.4 玉米自交系耐冷性鑒定指標(biāo)的相關(guān)性分析

對不同自交系低溫出苗率、芽期存活率和苗期等耐冷性狀進(jìn)行相關(guān)分析結(jié)果顯示，田間自然條件下的早春低溫播種相對出苗率和室內(nèi)10 ℃相對萌發(fā)率相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，相關(guān)系數(shù)為0.619，而不同生育時期耐冷相關(guān)性狀相關(guān)性均不顯著(表5)，推測原因可能是因為玉米不同生育時期的耐冷機(jī)理不同。

2.5 玉米自交系耐冷性的聚類分析

為了綜合分析評定玉米自交系在生育期前期的耐冷性，以田間相對出苗率、室內(nèi)萌發(fā)率、芽期存活率以及苗期生理指標(biāo)的相對值為變量進(jìn)行聚類分析，20個自交系可分為3類(圖2)。類Ⅰ為玉米綜合耐冷性較強(qiáng)的自交系遼1412、遼6049、遼7980、遼2386和中106，其田間條件下早春低溫播種相對出苗率、室內(nèi)低溫萌發(fā)率和芽期低溫存活率高，平均分別為77.79%、60.14%和52.02%，苗期低溫處理后SOD和POD增幅大。類Ⅱ為耐冷性中等的自交系PH 6 WC、遼6027、C 8605-2、遼88、遼68、沈137、鐵9010、遼2345和鄭58，其田間條件下早春低溫播種相對出苗率和芽期低溫存活率較高。類Ⅲ為耐冷性弱的自交系S 121、黃早4、K 12、遼6082、遼2309和遼511，其田間條件下早春低溫播種相對出苗率、室內(nèi)低溫萌發(fā)率和芽期低溫存活率較低，平均分別為39.03%、21.95%和32.35%，苗期低溫處理后MDA含量增幅較大(表6)。

圖2 玉米自交系聚類分析

表4 玉米苗期低溫條件下MDA含量以及SOD和POD活性的變化

自交系 MDA含量/[U·(g·min)-1](FW) SOD活性/[U·(g·min)-1](FW) POD活性/[U·(g·min)-1](FW) ck低溫脅迫增加幅度/%ck低溫脅迫增加幅度/%ck低溫脅迫增加幅度/%遼14123.77±1.033.47±0.26-8.0314.91±5.7925.89±8.4473.62767.58±106.961126.04±176.0746.70遼79802.28±0.187.44±1.82226.1318.68±2.7019.35±1.693.60631.47±62.731433.56±32.29127.02遼23866.74±1.5415.05±2.76123.2210.49±3.5125.89±1.47146.89613.36±78.961624.07±56.74164.78遼60494.90±2.5010.80±2.95120.408.32±6.8113.52±1.4662.35693.18±179.851539.13±32.52122.04遼23453.36±1.124.26±0.8126.9617.13±2.9828.59±8.3566.94656.37±11.93923.67±221.8140.72鄭583.49±0.069.44±2.11170.5310.41±3.5020.45±7.3196.35700.72±79.01932.63±56.1533.10遼8817.28±2.657.81±0.45-54.7717.77±3.0112.19±8.52-31.38539.57±11.33791.26±1.7146.65PH6WC3.83±0.6610.42±0.52172.3216.56±7.1126.26±4.8358.52381.00±73.402008.61±297.04427.19遼689.24±3.544.16±0.70-54.997.71±2.6112.36±1.3660.28752.29±73.061047.87±101.9039.29遼5111.67±0.0510.00±2.33499.0215.73±4.0623.02±0.6646.33430.33±89.821230.76±194.26186.01中1063.71±0.315.91±0.6359.5410.45±1.3925.00±12.40139.20425.47±61.191061.67±348.63149.53遼60822.51±0.9613.31±5.64429.8215.40±6.3626.94±0.6174.88744.54±240.341110.65±22.4849.17遼23093.76±0.0620.65±12.09449.7721.77±0.2724.54±10.4212.69521.53±140.24728.01±91.2339.59C8605-22.59±0.145.25±0.88102.8923.18±5.5120.97±6.81-9.52487.26±112.76895.24±120.1683.73沈1373.29±2.044.93±0.2550.0015.98±6.5528.05±1.7275.53687.25±160.381021.88±121.8948.69K121.84±0.046.43±0.10249.238.73±2.1216.71±0.1091.51652.60±83.08796.46±26.2922.05S1211.98±1.137.03±0.89255.5313.07±1.8218.85±9.2544.23413.48±34.541198.98±17.14189.97鐵90105.72±1.3512.85±5.80124.4810.01±0.5119.59±4.3195.63536.98±190.85769.50±97.5043.30遼60272.46±0.354.55±1.5784.827.61±5.993.13±1.20-58.80495.38±162.54957.02±23.3493.19黃早41.39±0.5310.16±3.26632.6614.00±1.6113.92±6.23-0.53470.28±44.731103.60±267.37134.67

表5 玉米自交系各性狀間的相關(guān)系數(shù)

性狀早春低溫播種相對出苗率室內(nèi)10℃相對萌發(fā)率芽期存活率MDA增加幅度SOD增加幅度POD增加幅度早春低溫播種相對出苗率10.619??-0.122-0.3900.2950.084室內(nèi)10℃相對萌發(fā)率1-0.200-0.0760.3090.008芽期存活率1.000-0.068-0.1200.407MDA增加幅度1.0000.1380.182SOD增加幅度1.0000.038POD增加幅度1.000

表6 3類不同耐冷性玉米自交系各性狀平均相對值

類群早春低溫播種相對出苗率/%室內(nèi)10℃相對萌發(fā)率/%芽期存活率/%MDA增加幅度SOD增加幅度POD增加幅度Ⅰ77.7960.1452.02104.2585.13122.01Ⅱ50.7212.2653.9169.1439.2895.10Ⅲ39.0321.9532.35419.3444.85103.58

3 討 論

玉米耐冷特性是非常復(fù)雜的由多基因控制的數(shù)量性狀，是遺傳因素與環(huán)境因素長期互作的結(jié)果[22-23]，一般采用單個的耐冷指標(biāo)很難對玉米品種的耐冷性做出準(zhǔn)確的評價，同時由于不同血緣玉米品種遺傳背景差異較大，因此，常采用多個性狀指標(biāo)或者低溫與常溫下的相對值作為評價指標(biāo)綜合評價玉米耐冷性[24]。張曉聰?shù)萚15]以8個玉米自交系為材料，采用6個相對性狀對自交系芽期的耐冷特性進(jìn)行鑒定，并篩選出玉米較好的芽期鑒定指標(biāo)。扈光輝等[25]以玉米出苗率和出苗指數(shù)為鑒定指標(biāo)，對60分玉米自交系進(jìn)行鑒定篩選，篩選出5份耐低溫種質(zhì)。本試驗綜合采用了玉米出苗期的早春低溫播種相對出苗率和室內(nèi)10 ℃相對萌發(fā)率、芽期存活率和苗期生理指標(biāo)的增加幅度共計6個耐冷指標(biāo)作為評價標(biāo)準(zhǔn)，并通過聚類分析等方法綜合評價20個玉米自交系的耐冷性，分別篩選出耐冷性較強(qiáng)、中等和較弱的自交系，為玉米耐冷種質(zhì)資源篩選和生產(chǎn)實踐提供了重要基礎(chǔ)材料。

玉米的耐冷性鑒定研究方法中主要有田間鑒定法和室內(nèi)鑒定法，由于田間鑒定法受氣候影響較大，因此一般采用田間鑒定和室內(nèi)鑒定相結(jié)合的方法[26-27]。在本試驗中，以田間早春低溫播種相對出苗率和室內(nèi)10 ℃低溫條件下相對萌發(fā)率作為出苗期耐冷篩選的重要指標(biāo)。多重比較結(jié)果顯示，不同自交系低溫發(fā)芽率和萌發(fā)率存在很大的遺傳變異，雖然田間自然條件下的早春低溫播種相對出苗率和室內(nèi)10 ℃相對萌發(fā)率相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，但是同一自交系這2個指標(biāo)上還是存在一定的差異，例如遼7980田間相對出苗率為(88.58±18.31)%，而室內(nèi)相對萌發(fā)率為(30.43±8.70)%，分析原因可能是由于室外播種受氣候條件影響導(dǎo)致。Hope等研究顯示，在10 ℃低溫條件下，玉米自交系經(jīng)常在出苗前出現(xiàn)死亡現(xiàn)象[28]；而本試驗采用10 ℃作為室內(nèi)低溫篩選條件，并篩選出了耐冷的自交系，結(jié)論與Hope等研究結(jié)果略有差異，可能是由于本試驗所選用的20個自交系均為東北地區(qū)篩選的骨干自交系，處于高緯度地區(qū)，所以耐冷性相對較強(qiáng)。

目前，對冷害機(jī)制研究較多，黃偉超等研究表明，植物細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及抗氧化保護(hù)酶系統(tǒng)與植物耐冷性具有密切的關(guān)系[18]。本研究選用的玉米苗期鑒定指標(biāo)均為細(xì)胞膜系統(tǒng)穩(wěn)定性以及與抗氧化酶相關(guān)的生理指標(biāo)。MDA為膜脂過氧化過程中，活性氧攻擊細(xì)胞膜上的膜脂而產(chǎn)生。MDA含量越高，說明植物受冷脅迫影響越大。而POD和SOD能夠通過化學(xué)反應(yīng)清除植物體內(nèi)的氧自由基，保護(hù)植物細(xì)胞。曹夢可研究表明，玉米耐冷品種受低溫影響各指標(biāo)的變化幅度明顯小于低溫敏感品種，且MDA含量下降，MDA含量與保護(hù)酶活性基本呈負(fù)相關(guān)[29]。伊凡研究也表明，植物細(xì)胞內(nèi)的抗氧化酶活性與玉米苗期耐冷性具有顯著的相關(guān)性[30]。本試驗對玉米自交系苗期低溫處理前后的葉片進(jìn)行MDA含量和SOD、POD活性測定，其中大部分耐冷性較強(qiáng)的自交系表現(xiàn)為SOD和POD活性增幅較大、MDA含量增幅較小，冷敏感自交系表現(xiàn)相反，這與前人研究結(jié)果相一致。

玉米不同生育時期耐冷的遺傳機(jī)制尚未得到明確的闡釋。部分研究認(rèn)為，玉米出苗期、芽期和苗期可能受不同的遺傳因素調(diào)控，因此耐冷性可能會有所不同。本試驗對不同自交系低溫出苗率、芽期存活率和苗期等耐冷性狀進(jìn)行相關(guān)分析結(jié)果顯示，不同生育時期耐冷相關(guān)性狀相關(guān)性均不顯著，且聚類分析結(jié)果中類Ⅰ自交系早春低溫播種相對出苗率較高，而苗期葉片中抗氧化酶增加幅度卻相對較低，說明玉米不同生育時期的耐冷性可能有不同的調(diào)控路徑參與，進(jìn)而導(dǎo)致耐冷機(jī)理不同，有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

以20個玉米自交系為材料，通過以玉米出苗期的早春低溫播種相對出苗率和室內(nèi)10 ℃相對萌發(fā)率、芽期存活率和苗期生理指標(biāo)的增加幅度共計6個耐冷指標(biāo)作為評價標(biāo)準(zhǔn)，對自交系進(jìn)行了出苗期、芽期和苗期耐冷性綜合鑒定評價。通過聚類分析發(fā)現(xiàn)，自交系遼1412、遼6049、遼7980、遼2386和中106耐冷性較強(qiáng)，自交系PH 6 WC、遼6027、C 8605-2、遼88、遼68、沈137、鐵9010、遼2345和鄭58耐冷性中等，自交系S 121、黃早4、K 12、遼6082、遼2309和遼511耐冷性弱。本試驗為建立耐冷玉米種質(zhì)鑒定技術(shù)體系奠定了重要基礎(chǔ)，同時為玉米耐冷種質(zhì)資源改良提供了重要材料。