低温胁迫对玉米种子萌发和幼苗活力的影响

崔婷茹1袁范志强2袁郭晋杰2河北望都072450；河北保定071000）（1.望都县气象局，2.河北农业大学农学院，

摘要院通过检测10个玉米品种种子的发芽数、幼苗长势和干物质来探讨低温胁迫对玉米种子萌发及幼苗活力

低温处理对地上部鲜质量、地的影响。结果表明，低温处理对不同品种玉米种子的发芽数和株高都有极显著影响，下部鲜质量和地上部干质量影响极显著，地下部鲜质量在不同玉米品种间差异显著。了解低温胁迫条件下玉米种子萌发和幼苗活力的变化，可为玉米安全生产提供有益借鉴。生理生化特性关键词院玉米；种子和幼苗；低温胁迫；中图分类号院S513.04

文献标识码院A

文章编号院1002-2481（2019）10-1695-05

EffectofLowTemperatureStressonSeedGerminationandSeedlingVigorofMaize

CUITingru1，FANZhiqiang2，GUOJinjie2Wangdu072450，China；（1.WangduCountyMeteorologicalBureau，

2.CollegeofAgronomy，HebeiAgriculturalUniversity，Baoding071000，China）

Abstract：Theeffectsoflowtemperaturestressonseedgerminationandseedlingvigorof10maizevarietieswerestudiedbytestingseedgerminationnumber,seedlinggrowthanddrymatter.Theresultsshowedthatthegerminationnumberofmaizeseedsandplantheightweresignificantlyaffectedbylowtemperature.Thefreshqualityofaboveground,undergroundanddryqualityofabovegroundweresignificantlyaffectedbylowtemperature,andthefreshqualityofundergroundwassignificantlydifferentamongdifferentmaizevarieties.Understandingthechangesofmaizeseedgerminationandseedlingvigorunderlowtemperaturestresscanprovideusefulreferenceformaizesafetyproduction.

Keywords：maize;seedandseedling;lowtemperaturestress;physiologicalandbiochemicalcharacteristics

植物耐寒性低温胁迫是对植物耐寒性的检验。

是植物在低温胁迫的长期适应下通过植物本身的遗传变异和自然选择而获得的一种适应性。低温胁迫包括冻害（植物在0℃以下的低温伤害）和冷害（0℃以上的低温伤害）。低温胁迫对植物细胞的影响主要体现在酶活性、膜系统和细胞失水等方面，可导致细胞代谢紊乱，甚至死亡。温度的改变会影响到植物的生长发育及各种生理生化指标。同时，植物为应对环境温度的改变会通过改变各种生理生化指标来抵抗环境温度胁迫[1]。

玉米生产在世界农业粮饲生产中占有重要地位，20世纪90年代以来，全世界用于饲料的玉米占其总产量的70%以上[2]。近年来，我国北方玉米春播区频繁发生低温，对玉米生产造成较大范围的低并造成重大温冻害，严重制约了玉米行业的发展，经济损失。低温冷害对玉米不同发育阶段的影响有

收稿日期院2019-06-12

（QN2014200）基金项目院河北省教育厅项目

发育和功能影响显著[3]。所不同，对玉米幼苗生长、在玉米生产中，玉米种子在土壤中遭受低温冻害，会致使玉米种子的发芽率严重降低，给生产造成严重影响。玉米幼苗在生长发育过程中受到低温冻害，会严重影响玉米产量以及品质。低温使幼苗存影响结实，从而活率降低，致使成株期玉米矮小，玉米叶片生长速率影响繁殖能力。在低温环境下，

光合色素含量降降低、生长期延长、叶绿素被破坏、低、光合速率下降，从而导致有机物的含量降低。受到低温胁迫的叶片与相同叶龄叶片相比，叶片低温环境下，玉米根面积较小，叶面积拓展量降低。系活力也会下降，影响玉米对营养成分和水分的吸收[4-6]。

本研究探索了低温胁迫对玉米种子萌发和幼苗活力的影响，旨在探讨玉米种子发芽率低的原为解因，以便在玉米生产过程中采取有效的措施，

作者简介院崔婷茹（1988-），女，河北沽源人，工程师，硕士，主要从事农业气象研究工作。郭晋杰为通信作者。

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山西农业科学2019年第47卷第10期

决玉米生产冷害问题提供有益借鉴，以保证玉米安全生产。

1

1.1

材料和方法

1.4数据分析

利用MicrosoftExcel和SPSS17.0处理数据并作图。

试验材料

研究选取10个来自河北农业大学的玉米自交系作为试验材料，分别为G135、G105、15X-F-100、G-248、15B-G-100、丹598、MO113、HC2-16、沿812、W64a。

1.2主要仪器及试剂

低温恒温培养箱（三洋，MIR254），烘干箱（顺妙，DCTG-9203），电子秤（德安特，ES200）。无水乙醇、次氯酸钙等试剂购自天津市致远化学试剂有限公司。1.3试验方法

试验于2017年12月至2018年5月份在河北农业大学种质资源实验室进行。

1.3.1发芽试验每个玉米自交系各取150粒种子，分成3组，每组50粒。在75%乙醇中浸泡10s，用5%次氯酸钙溶液消毒10min，将消毒后的种子置于蒸馏水中于25℃培养箱浸种14h，然后将种子

并盖上4层灭菌湿润均匀撒在灭菌湿润的纱布上，

（25，的纱布于不同恒温箱10，40℃）催芽48h，每天

记录发芽结果。

1.3.2幼苗长势试验[7]每个玉米自交系各取20粒

在75%乙醇中浸泡10s，种子，用5%次氯酸钙溶液消毒10min，将消毒后的种子置于蒸馏水中于25℃恒温培养箱浸种14h，然后将种子均匀撒在灭菌湿润的纱布上，并盖上4层灭菌湿润纱布于25℃恒温培养箱中催芽48h。从每份玉米自交系萌发的种子中，选取长势一致的3株玉米种子转入蛭石中，在25℃恒温培养箱中培养10d，并每天测定1次株高，共培养25d。

同时，将地上部和地下部剪下并洗净，称取地

然后置于110℃杀青5min，上部和地下部的鲜质量；

于80℃烘箱烘干至质量恒定，并测定地上部和地下部干质量，计算根冠比。

变异来源

校正模型截距温度×品种

温度品种误差总计

III型平方和78.238103.5134.39857.2714.69210.437192.192

df4811829551600

2

2.1

结果与分析

低温对玉米种子发芽数的影响

每天记录的种子发芽数，可直观反映出种子

发芽速度和发芽率。以MO113为例，玉米种子在25，10，4℃这3个温度处理下进行萌发试验，结果表明，种子发芽数在25℃中最高，10℃次之，4℃最低（图1）。从表1可以看出，温度对玉米种子发芽数的影响达极显著，说明同一品种在不同温度处理

即温度变化下，玉米种子的发芽数存在极大差异，表明适宜的温度条件对玉米种子的萌发影响较大。

有助于玉米种子萌发，低温会导致种子的发芽数降低。

表1发芽数方差分析

均方

1.630103.5180.24428.6360.5210.019

F值86.0545465.20912.9011511.82227.522

P值0.0000.0000.0000.0000.000

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崔婷茹等：低温胁迫对玉米种子萌发和幼苗活力的影响

以G135、G105、15X-F-100为例，3个自交系结果表明，在10℃条件下进行发芽试验，3个自交系中G135发芽数最高，G105次之，15X-F-100最

其低（图2）。从表1也可以看出，玉米自交系不同，表明玉米品发芽率也不同且差异达到极显著水平。种不同，其种子的发芽率也显著不同。2.2

低温对玉米品种株高的影响

一株高能够直接反映玉米幼苗的生长状况，

幼苗的生长状般而言，苗期株高高，增长速度快，况则良好。从图3可以看出，W64a在25℃下株高

而在10℃环境下，呈现较快增长的趋势，幼苗株高增长相对缓慢，并且25℃中株高及其增长量均高于10℃。

自交系G-248株高的增长趋从图4可以看出，

温度和势显著高于15B-G-100。从表2可以看出，

玉米品种对株高影响差异均达到极显著水平。可不同品种对低见，低温胁迫会阻碍玉米幼苗生长，

温的适应性不同。

同一品种幼苗在4，10，25℃这3个温度梯度中表现出的植株高度以及株高增速均随着温度的升高而提高；不同品种玉米幼苗在同一温度条件下

与的植株高度和株高增长速度也表现出较大差异，发芽数相同，株高和株高增长速度因品种的不同而表现出较大差异，在很大程度上取决于品种的抗冷性。

表圆株高方差分析

变异来源

校正模型截距温度品种温度×品种

误差总计

III型平方和18313.805186993.6267316.2696087.1882500.7772443.919207751.350

df341199285320

均方538.641186993.6267316.269676.354277.8648.575

F值62.81421806.445853.19478.87432.403

P值0.0000.0000.0000.0000.000

2.3低温对玉米品种根冠比的影响

根冠比是指植物地下部分与地上部分的鲜质温度对根冠比比。根据表3的数据分析结果可知，

影响极显著，且25℃环境下的幼苗根冠比显著高于10℃低温环境中根冠比；而不同玉米自交系品种间差异则不显著。表明低温会导致幼苗根系受

发育缓慢。损，致使植株生长受阻，

F值2.991189.67012.6161.922

P值0.0570.0000.0060.172

量或干质量的比值。它的大小反映了植物地下部分

为了给作物创与地上部分的相关性，在作物苗期，增大根冠造良好营养生长条件，要促进根系生长，

表3干质量根冠比方差分析

变异来源

校正模型截距温度品种误差总计

III型平方和11.58573.4564.8866.6993.48688.526

df10119920

均方1.15873.4564.8860.7440.387

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山西农业科学2019年第47卷第10期

2.4低温对玉米幼苗地上部鲜质量尧干质量与地不同品种对地上部鲜质量的影响也达到显著性水平。同时，温度不同，玉米幼苗的地下部鲜质量也极显著不同；但不同玉米品种间的地下部鲜质量的差异则不显著。

F值10.555261.92168.3124.137

P值0.0010.0000.0000.023

下部鲜质量尧干质量的影响

从表4～7可以看出，相同品种的地上部鲜质

且量因温度条件不同而表现出极显著的差异水平；

表4地上部鲜质量方差分析

变异来源

校正模型截距温度品种误差总计

III型平方和2.3285.7781.5070.8210.1998.305

df10119920

均方0.2335.7781.5070.0910.022

表5地下部鲜质量方差分析

变异来源校正模型截距温度品种误差总计

III型平方和

4.51130.5541.6132.8981.18636.250

df10119920

均方0.45130.5541.6130.3220.132

F值3.424231.94212.2462.444

P值0.0390.0000.0070.100

表6地上部干质量方差分析

变异来源校正模型截距温度品种误差总计

III型平方和0.0500.1790.0250.0250.0100.239

df10119920

均方0.0050.1790.0250.0030.001

F值4.502160.02422.5832.493

P值0.0170.0000.0010.095

表7地下部干质量方差分析

变异来源校正模型截距温度品种误差总计

III型平方和0.0530.4680.0120.0420.0440.566

df10119920

均方0.0050.4680.0120.0050.005

F值1.07694.9442.3360.936

P值0.4610.0000.1610.539

地上部干质量因温度条件的改变而表现为极显著的差异水平；而不同的品种对其地上部的干质

温度和品量影响不显著。对于地下部干质量而言，

种对其影响不显著。

地下部鲜质量、地上部干质量、地上部鲜质量、地下部干质量以及幼苗根冠比可直观反映玉米幼同一品种在25℃下培养的玉米幼苗，苗生长状况。

地下部鲜质量、地上部干质量、地其地上部鲜质量、

下部干质量普遍高于10℃下培养的幼苗。试验材料差异即品种的差异应对地上部鲜质

地上部干质量、地下部干质量产量、地下部鲜质量、生较大影响，然而本试验中因品种不同对地上部鲜

窑1698窑

地下部鲜质量、地上部干质量、地下部干质量质量、

的影响均未表现出极显著水平。

3结论与讨论

玉米种子萌发通常用发芽率、发芽势和发芽指

数等指标来衡量[8]。影响种子萌发的因素很多[9-11]。在本研究中，对4，10，25℃这3个温度梯度中的玉米种子进行发芽率测定，结果表明，25℃条件下玉米种子发芽数显著高于4，10℃低温环境中的玉米

会影响种子的种子。玉米种子在遭受低温胁迫后，

甚至使种子完全丧失发芽出苗整齐度，减少成苗，能力，并且温度越低，对种子发芽势的影响越严

崔婷茹等：低温胁迫对玉米种子萌发和幼苗活力的影响

重[12-14]。不同玉米品种在低温下的发芽能力显著不同，发芽数和发芽速度也因品种不同为表现出较大

差异。

本研究还表明，在适宜温度条件下种子出芽、

芽生长能力，成苗能力强，玉米幼苗具备较强的根、根干质量均较大。温度苗较高、根较长，苗干质量、

幼苗和根系生较低时种子活力低，种子萌发较晚，所以，叶片较小，根系细长较弱，干物质积累较少，

才能弱。玉米种子萌发需要在适宜的温度范围内，在生完成种子的萌动与出苗等生理过程。因此，

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叶植物遗传资源学报曳2020年征订启事

中国科技核《植物遗传资源学报》是中国农业科学院作物科学研究所和中国农学会主办的学术期刊，

中国科学引文数据库（CSCD）心期刊、全国中文核心期刊、核心期刊，被国内多家数据库收录，被CA化学文（2014）荣获2015年度中国自然资源学会高影摘（美）、JST日本科学技术振兴机构数据库（日）（2018）收录，

（核心版）统计：居21种农艺学科期刊响力十佳期刊。据《中国科技期刊引证报告》2018年影响因子1.159，的第二位。

《世界学术期刊学术影响力指数（WAJCI）中，在2018年中国科学文献计量评价研究中心发布的年报》

在世界农艺学102种期刊中排名49，《植物遗传资源学报》入选Q2区。

草类植物及其一切经济植物的有关植物遗传报道内容为大田、园艺作物，观赏、药用植物，林用植物、资源基础理论研究、应用研究方面的研究成果、创新性学术论文和高水平综述或评论。如种质资源的考察、演化、分类等系统学；基因发掘、鉴定、克隆、基因文收集、保存、评价、利用、创新，信息学、管理学等；起源、库建立、遗传多样性研究。

大16开本，双月刊，288页，彩色铜版纸印刷。定价68元，全年408元。各地邮局发行。邮发代号：82-643。国内连续出版物号：CN11-4996/S，国际连续出版物号：ISSN1672-1810。本刊编辑部常年办理订阅

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