胚芽鞘

不同播深对玉米出苗、胚芽鞘特性及幼苗活力的影响

刘涛;宁毅;冯乃杰;郑殿峰;陈文浩;张盼盼;石英;刘洋;龚屾

【摘要】试验以玉米德美亚1号、郑单958及龙单49为研究材料,采用盆栽试验,

研究了5个不同播种深度对玉米出苗情况、幼苗活力、胚芽鞘特性及显微结构的

影响.结果表明:不同供试玉米品种,播种深度为4cm时,出苗最好,玉米幼苗活力最

高.伴随播种深度的增加,胚芽鞘特性改良效果更加显著.生产实践中,在最佳播深情况

下,胚芽鞘特性未能得到完全发挥,需要通过使用其他化学或物理方法来改善胚芽鞘

建成,增强其保护幼苗的功能.

【期刊名称】《黑龙江八一农垦大学学报》

【年(卷),期】2016(028)002

【总页数】8页(P5-11,21)

【关键词】玉米;胚芽鞘;显微结构;幼苗活力

【作者】刘涛;宁毅;冯乃杰;郑殿峰;陈文浩;张盼盼;石英;刘洋;龚屾

【作者单位】黑龙江八一农垦大学农学院,大庆163319;北大荒垦丰种业股份有限

公司宾县玉米生产分公司;黑龙江八一农垦大学农学院,大庆163319;黑龙江八一农

垦大学农学院,大庆163319;中国农业大学农学与生物技术学院;国家杂粮工程技术

研究中心;黑龙江八一农垦大学农学院,大庆163319;黑龙江八一农垦大学农学院,大

庆163319;黑龙江八一农垦大学农学院,大庆163319

【正文语种】中文

【中图分类】S513

玉米是重要的粮食产物，在黑龙江种植面积截至2013年已近676.2万hm2，位

居黑龙江省粮食作物产量的首位［1］。但黑龙江春旱现象发生频率过高严重危害

玉米的萌发和出苗。幼苗高出苗势、出苗率是玉米高产稳产的基础保障［2］。保

证玉米幼苗正常及时破土，玉米胚芽鞘及幼苗活力有着极其重要的作用。胚芽鞘是

单子叶植物萌发后形成的第一片鞘状叶，包裹植物的胚芽，首先穿出地面，保护胚

芽出土时不受损伤［3］。胚芽鞘的尖端可合成植物生长素，对于幼苗的出土同样

至关重要［4］。幼苗出土以后，胚芽鞘内所含的叶绿体即可进行光合作用，对幼

苗的独立生活起着极其重要的作用［5］。胚芽鞘是作物幼苗正常生长发育的起点。

玉米出苗后，幼苗活力泛指在大田条件下种子迅速整齐出苗及幼苗正常生长的潜在

能力［6］。幼苗活力高的植株表现为田间出苗率高、生育期缩短，玉米高产稳产，

植株的抗逆能力有效提高［7］。因此有必要对幼苗活力的相关性状进行深入的研

究。从20世纪六七十年代，人们就开始探索如何通过物理或环境因素来调节胚芽

鞘细胞机构强度，燕麦［8］、玉米［9-10］、小麦［11-14］、水稻［15-16］

都得到了国内外学者的广泛关注。近年来，MohanA、ArneSaatkamp和钱雪娅

通过不同播深对小麦胚芽鞘长度进行了一定的科学研究［17-19］。除此之外，不

同播深对胚芽鞘形态、细胞结构及幼苗活力影响领域的研究还比较缺乏，有待进一

步扩充补足。试验以德美亚1号、郑单958及龙单49，3个不同供试玉米品种，

通过5个不同播深处理，对玉米幼苗出苗情况、胚芽鞘的生长发育及幼苗活力进

行了探究，并对胚芽鞘细胞结构进行了显微结构拍摄。以期可以进一步了解不同播

种深度对玉米幼苗生长发育及胚芽鞘细胞结构产生的影响，为玉米实际生产提供理

论指导，丰富胚芽鞘研究内容。

1.1供试品种

德美亚1、郑单958、龙单49

1.2处理方法

室内不同播深试验，试验采用完全随机设计，使用30cm×28cm一次性培养钵，

3种玉米按2、4、6、8、10cm共5个播深进行处理，当装土到相应的播深时，

选择外观形态相同的种子均匀播种到土表面，每盆20粒，进行分层覆土，直至盆

内总土壤深度达到20cm。1个品种，5个播深处理，每处理设定4次重复，共

60盆。盆栽一次浇透，试验期间不浇水，室内温度设定为25℃。

1.3调查指标

1.3.1出苗势及最终出苗数

以幼苗出土2cm为出苗标准，每天统计出苗数，结束后计算出苗势、出苗率及出

苗时间［20］。

出苗势（%）=（第6天出苗数/播种数）×100%；

出苗率（%）=（第8天出苗数/播种数）×100%；

出苗时间（d）为出苗率达到50%的天数。

1.3.2胚芽鞘形态指标

出土率达到50%后进行取样，每盆5株，观测胚芽鞘长度、粗度（游标卡尺）、

重量（万分之一天平）、韧性（取胚芽鞘进行两端固定，用数字拉力计进行拉伸，

测定记录胚芽鞘发生明显断折的数据）。

1.3.3胚芽鞘的显微结构

植株出土2cm时进行取样，选取胚芽鞘顶端，在靠近尖端的1/4处取材（长约5

mm）做石蜡切片，用标准固定液（FAA）固定保存，用酒精和二甲苯系列脱水，

石蜡包埋，横切片厚度10μm，番红-固绿二重整染，甘油封片。在Motic

BA310digital显微镜下，测量组织横切面维管束面积，纵切面单位长度（400

μm）内的细胞数及相同单位长度下的细胞壁细胞的细胞数。每个处理观测10个

视野，取均值，同时进行显微照相。

1.3.4幼苗活力的测定

各处理全部出苗后，对该处理进行取样，随机取10株，测定edingvigor（幼

苗活力）［21］：测定根干重（万分之一天平）幼苗苗长（直尺）、苗干重、中

胚轴干重等。

1.4统计分析

应用MicrosoftExcel2003处理数据并作图；在SPSS中完成统计分析；用

Imagej2X进行细胞图像的处理。

2.1不同播深对玉米出苗的影响

供试玉米品种出苗势随播种深度增加逐渐降低（图1），且不同品种出苗势播深4

cm和播深6cm存在极显著差异。德美亚1号出苗势中，6cm播深处理比4cm

播深处理降低了69.2%，郑单958和龙单49则分别降低30.8%和30.0%。相同

播种深度处理下各供试品种出苗势存在差异性，其中德美亚1号2cm播深出苗势

最高，10cm播深出苗势最低。

从表1可以看出不同供试品种出苗率随播种深度增加逐渐下降。其中，10cm播

深处理的各供试品种玉米的出芽率低于其他播深处理，并与2～4cm播深处理达

到极显著差异。同时，德美亚1号10cm播深处理出苗率普遍低于50%。不同播

深处理下，玉米出苗时间呈现与出苗势相反趋势，随播种深度增加逐渐增大（表

2）。其中，8cm和10cm播深处理下，出苗时间均比4cm播深处理下延后了

1～2d，且与2～4cm播深处理存在显著性差异。

2.2不同播深对玉米胚芽鞘形态的影响

随播种深度的增加，玉米胚芽鞘形态指标呈现不同趋势，供试品种胚芽鞘随播种深

度的增加，胚芽鞘长度及重量均得到稳步升高，即处理10cm＞8cm＞6cm＞4

cm＞2cm；胚芽鞘粗度有处理4cm＞2cm＞10cm＞8cm＞6cm，即结至5

cm，胚芽鞘粗度随播种深度增加而加粗，6cm附近出现显著变化，重新出现最

小值，后继续增重。

2.3不同播深对玉米胚芽鞘细胞结构的影响

2.3.1不同播深对玉米胚芽鞘维管束面积的影响

维管束在植物胚芽鞘中具有输导水分、无机盐及有机物的作用，同时还具有有效支

撑功能。维管束横截面面积在一定程度上可以有效反映出维管束的输送及支持能力。

从表3，我们可以看出随播种深度的增加，胚芽鞘横截面的维管束面积逐渐增大。

各品种表现情况略有差异但总体趋势相同。其中，各供试品种的6、8、10cm播

深处理均与2cm播深处理呈现极显著差异，德美亚1号与郑单958的6cm和

10cm处理彼此之间存在显著差异。

2.3.2不同播深对玉米胚芽鞘横切面细胞壁单位长度细胞数的影响

胚芽鞘壁细胞的密集度在一定程度上对胚芽鞘保护幼苗有着直接的影响。以6cm

播深处理为对照，对供试品种胚芽鞘壁细胞的密集程度作分析比较，观察不同播深

处理对玉米胚芽鞘壁细胞密集程度的影响（图6）。从表4，可以看出在胚芽鞘壁

细胞密集程度上，供试玉米品种之间存在一定差异性。德美亚1号和龙单49中有

4cm播深处理一定程度上增加了胚芽鞘壁细胞的密集度，在郑单958中则显示播

深8cm可以有效增加此指标。

2.3.3不同播深对玉米胚芽纵切面单位长度细胞数的影响

胚芽鞘细胞薄壁细胞长短一定程度上决定了胚芽鞘破土能力，纵切中细胞越长相对

于短细胞，更容易发生弯折。以6cm播深为对照，观察三个供试玉米品种薄壁细

胞的纵切长度。通过表5，可以看出随播种深度的增加，供试玉米胚芽鞘薄壁细胞

都得到了一定程度的缩短，保障了其有效地破土能力，即薄壁细胞纵切长度有2

cm＞4cm＞6cm＞8cm＞10cm的规律。

2.4不同播深对玉米幼苗活力及幼苗干物质积累的影响

各播深处理均达到出苗标准后进行一次性取样，分析结果表明，玉米各部位干重在

不同播深处理下略有差异，但并非全部显著。从表6可以看出，2cm、4cm播深

处理的苗长、苗干重、根干重优于其他播深处理，为较优播深。中胚轴长度则显示

10cm播种深度优于其他播深处理。

（1）玉米幼苗出苗情况中有不同播种深度对种子出苗率、出苗势及出苗时间均有

一定的影响，总体表现为随播种深度的增加出苗率、出苗势逐渐降低，出苗时间逐

渐延后。这与MaunM，nberger等［22-23］研究的不同播深处理影

响玉米出苗情况的结果相符。

（2）胚芽鞘形态方面，随播种深度的增加，玉米胚芽鞘干重逐渐增加，粗度呈现

增大趋势。这说明玉米种子破土期间，运转到胚芽鞘的种子贮藏物质在不断增加，

从而为胚芽鞘出苗提供更好的物质保障。这与吴海燕等［24］的研究结果一致，

同时，不同品种间玉米胚芽鞘长度、重量差异表现略有差异，郑单958、龙单49

表现的差异性更为显著。

（3）不同播深处理对玉米胚芽鞘细胞结构的影响在研究中首次出现，研究结果表

明，伴随播种深度的增加，胚芽鞘维管束增粗，胚芽鞘壁细胞密度先增后减，薄壁

细胞长度缩短，其原因是维管束增粗、细胞长度缩短更有利于增加胚芽鞘破土能力，

是胚芽鞘适应环境的一种体现。

（4）实验中，通过最终统一取样的供试品种总干重，可以看出2cm、4cm播深

处理的苗长、苗干重、根干重优于其他播深处理，为较优播深。与Molatudi.R

［25］等研究结果一致。

出苗情况及幼苗活力是评价玉米耐深播的重要指标，是由多个幼苗性状共同作用的，

同时受到环境因素的影响。从结果中可以看出，2、4cm播深是大部分供试玉米

品种盆栽种植的最优播深，但现实农业生产中，2cm播深过浅，不符合实际生产

需要。播深对玉米胚芽鞘有一定的影响作用，但随播深的增加，胚芽鞘相关指标会

产生相关适应性变化，保证玉米幼苗的顺利出土。因此，在保证玉米最佳出苗率及

高幼苗活力的最佳播深4cm下，我们可以通过其他方法来对玉米胚芽鞘相关性状

进行调控，从而进一步提高玉米幼苗生长发育及抗逆能力，达到高产稳产的目的。

玉米是黑龙江省重要的粮食、经济作物，其产量高低对该省具有重大影响［26］，

化学及物理方法调控幼苗可作为下一步研究玉米的重点方向。

【相关文献】

［1］潘旭琳，曹龙奎.玉米蛋白粉研究进展［J］.黑龙江八一农垦大学学报，2013，25（4）：

53-57.

［2］BulliedWJ，VanAckerRC，hermalmodelingofedling

emergencetimingacrosstopographyandsoildepth［J］.AgronomyJournal，2012，104

（2）：423-436.

［3］erofmovementinplants［M］.England：C..ambridge

UniversityPress，1880.

［4］rvationsoncoleoptilecellultrastructureinungerminatedgrains

ofrice（OryzasativaL）［J］.Planta，1971，102（1）：61-71.

［5］HiromiS，AiO，-lightregulationofZm-PHOT1andZmPHOT2gene

expressionandthepossibleinvolvementofZmphot1inphototropisminmaize

coleoptiles［J］.Planta，2014，240：251-261.

［6］曹立勇，朱军，任立飞，等.水稻幼苗活力相关性状的QTLs定位和上位性分析［J］.作物学

报，2002，28（6）：809-815.

［7］岳丽杰，文涛，杨勤，等.不同播种深度对玉米出苗的影响［J］.玉米科学，2012，20（5）：

88-93.

［8］ivegrowthofplantcellwalls［J］.PlantPhysiologyand

Biochemistry，2000，38（1）：109-124.

［9］HagaK，-growthrelationshipsinmaizecoleoptilesandpeainternodes

andcontrolbyauxinofthetissuensitivitytoauxin［J］.PlantPhysiology，1998，117

（4）：1473-1486.

［10］高灿红，胡晋，郑昀晔，等.玉米幼苗抗氧化酶活性、脯氨酸含量变化及与其耐寒性的关系

［J］.应用生态学报，2006，17（6）：1045-1050.

［11］TrethowanRM，SinghRP，Huerta-EspinoJ，tilelengthvariationof

near-isogenicRhtlinesofmodernCIMMYTbreadanddurumwheats［J］.FieldCrops

Rearch，2001，70（3）：167-176.

［12］张杰，郑根昌，张瑞富，等.肥料用量与种植密度对春玉米产量及效益的影响［J］.内蒙古

民族大学学报：自然科学版，2015（1）：235-239.

［13］王玮，邹琦，杨军，等.水分胁迫条件下抗旱性不同小麦品种芽鞘生长的动态分析［J］.植

物生理学通讯，1999，35（5）：359-362.

［14］邹琦，王玮，杨兴洪，等.冬小麦抗旱性鉴定的新方法——低水势下胚芽鞘长度法［J］.中

国农学通报，2000，16（5）：23-28.

［15］胡颂平，杨华，邹桂花，等.水稻胚芽鞘长度与抗旱性的关系及QTL定位［J］.中国水稻科

学，2006，20（1）：19-24.

［16］SanKH，SugeH，RappaportL，ationofricecoleoptilegrowthby

ethylene［J］.Planta，1970，90（4）：333-339.

［17］SaatkampA，AffreL，BaumbergerT，pthdetectionbyedsand

diurnallyfluctuatingtemperatures：differentdynamicsin10annualplants［J］.Plantand

Soil，2011，349（1-2）：331-340.

［18］MohanA，SchillingerWF，eedlingemergencefromdeep

plantingdepthsanditsrelationshipwithcoleoptilelength［J］.PloSone，2013（9）：

73314.

［19］钱雪娅，景蕊莲，王辉，等.不同处理条件下小麦胚芽鞘长的遗传分析［J］.西北植物学报，

2008，28（12）：2436-2441.

［20］宫赫阳，李鹏，吴委林，等.玉米高蛋氨酸蛋白基因dzs18的克隆及其原核表达载体构

建［J］.延边大学农学学报，2015（3）：183-187.

［21］CuiK，PengS，XingY，lardisctionofedling-vigorand

associatedphysiologicaltraitsinrice［J］.TheoreticalandAppliedGenetics，2002，105

（5）：745-753.

［22］MaunM，logyofearyopsis，edlingsandedlingemergenceof

thegrassCalimovilfalongifoliafromvariousdepthsinSand［J］.Ecology，1981，49：

137-142.

［23］KnappenbergerT，mentofthecorrelationofeding

depthwithemergenceandyieldofcorn［J］.PrecisionAgriculture，2012，13（2）：

163-180.

［24］吴海燕，崔彦宏，孙昌凤.不同类型玉米杂交种播种深度与出苗相关性的研究［J］.玉米科

学，2011，19（2）：109-113.

［25］MolatudiRL，ectofmaizeedsizeanddepthofplantingon

edlingemergenceandedlingvigour［J］.JournalofAppliedSciencesRearch，

2009，5（12）：2234-2237.

［26］张宏天，张吉利，王宁，等.不同施氮方式对玉米各器官养分含量的影响［J］.黑龙江八一

农垦大学学报，2014，26（1）：9-13.