玉米抗渍生化制剂筛选研究

玉米抗渍生化制剂筛选研究摘要：于2013年在大田条件下研究了12种生化制剂和6种复配生化制剂对苗期受渍玉米的影响。结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，苯基脲（PU）处理、脱落酸（ABA）处理、抗坏血酸和6-苄基腺嘌呤复配（VC+6-BA）处理、抗坏血酸和表油菜素内酯复配（VC+NBR）处理的净光合速率、产量显著高于淹水不喷生化制剂处理（CK2），且穗重与功能叶光合速率相关性达极显著水平。说明PU、ABA、VC+6-BA和VC+NBR能快速恢复功能叶的光合能力，从而提高穗重，可以作为缓解玉米苗期渍害的有效生化制剂。关键词：玉米；渍害；生化制剂AbstractTwelvebiochemicalreagentsand6oftheircombinationswereusedtostudytheirinfluencesonwater-loggedmaizeinseedlingperiodin2003infield.TheresultsshowedthatthephotosyntheticrateandyieldofthemaizetreatedbyPhenylurea（PU），ABA，VC+6-BAandVC+NBRweresignificantlyhigherthanthoseunderwaterloggingbutnottreatedbybiochemicalreagents.Andthecorrelationofearweightwithphotosyntheticrateoffunctionalleafwasverysignificant.Sprayingtheabovefourbiochemicalreagentscouldrapidlyrecoverthephotosyntheticabilityofleaves，whichwasthecauseforincreasingspikeweight，sotheyweretheeffectivereagentstoreliefwaterloggingofmaizeinseedlingperiod.KeywordsMaize；Waterlogging；Biochemicalreagent玉米是我国第一大作物，近年来江淮流域种植面积亦在不断扩大[1～3]。但该区域玉米苗期与梅雨季节重合，降雨量很大，易造成玉米苗期渍害，减产严重[4～6]。大穗型品种，如农华101、鲁单981等，因单株产量高而受农民喜爱，在该地种植面积相对较大，但这类品种属于渍害敏感型品种，苗期渍害后减产更加严重[7]。不少研究报道表明，植物生化制剂可以减轻作物逆境伤害，恢复作物生理机能，且植物生长调节剂具有微量高效性特点，因而在植物抗逆方面具有广阔的应用前景[8～13]。关于植物生化制剂在玉米抗渍方面的报道很多，但这些研究结果并不统一，且这些植物生化制剂的抗逆效应比较的环境背景并不相同，因此，在同一环境背景下研究植物生化制剂的抗渍效果具有重要意义[14～16]。因而，本研究以目前报道较多的12种植物生化制剂并复配6种生化制剂为材料，研究其对受渍玉米产量和光合的影响，以期为江淮地区受渍夏玉米防灾减灾提供理论依据和技术支持。1材料与方法1.1试验材料与基础地力试验于2013年在安徽省阜南县农业科学研究所内进行，供试玉米为涝渍敏感型品种农华101。试验地为砂姜黑土，0～20cm土层有机质含量16.8g・kg-1、全氮1.53g・kg-1、碱解氮83.2mg・kg-1、速效磷56.5mg・kg-1、速效钾78.7mg・kg-1。1.2试验设计与田间管理试验设不淹水处理（CK1），淹水不喷生化制剂处理（CK2），12种生化制剂（购自Sigma公司）和6种复配生化制剂处理，共计20个，见表1。于四叶一心期进行涝渍逆境处理，持续淹水72h，保持水层2cm。完全随机区组排列，重复3次，小区面积3m×10m=30m2。播种期为6月10日，种植密度为63000株・hm-2。播前施纯N120kg・hm-2、P2O5105kg・hm-2和K2O105kg・hm-2，大喇叭口期追施纯N120kg・hm-2。氮磷钾肥料品种分别为尿素、过磷酸钙和氯化钾。1.3试验方法1.3.1生化试剂喷施将生化试剂溶解，按照试验设计浓度于淹水3d后喷施，每公顷用水量180kg。1.3.2光合速率测定于淹水后10d的9∶00～11∶00（天气无风晴朗），用美国产LI-6400光合仪测定功能叶（上部第一片展开叶）的净光合速率（Pn），每小区测定10片。1.3.3产量测定与考种于玉米成熟期每处理（5行）收获中间3行，每行连续收获10穗，共30穗，进行考种，测定穗行数、行粒数和籽粒干重（千粒重），并折算出单产。1.4试验统计与分析使用SPSS软件进行统计分析，使用MicrosoftExcel软件进行作图。2结果与分析2.1不同生化制剂对渍水后玉米功能叶净光合速率的影响由图1可知，淹水后10d，不淹水处理（CK1）净光合速率最高，PU、ABA、VC+6-BA、VC+NBR等4个处理的净光合速率与CK1差异不显著且显著高于淹水处理（CK2）；VC、GSH、NBR、GSH+6-BA等4个处理的净光合速率显著低于CK1但显著高于CK2；IBA、α-NAA-Na、IAA、GA3、6-KT、6-BA、TA、VC+PU、GSH+NBR、GSH+PU等10个处理的净光合速率显著低于不淹水处理且与淹水处理差异不显著。2.2不同生化制剂对渍水后玉米产量和减产率的影响由表2可以看出，不淹水处理（CK1）穗数显著高于淹水处理（CK2），淹水处理穗数和喷施生化试剂处理无显著差异，可见，淹水显著降低玉米的成穗数，而喷施生化试剂对成穗数无显著改善作用。不淹水处理穗重最高，喷PU、ABA、VC+6-BA、VC+NBR的4个处理与不淹水处理差异不显著且显著高于淹水处理，喷VC、GSH、NBR、GSH+6-BA4个处理穗重显著低于不淹水处理但显著高于淹水处理；喷IBA、α-NAA-Na、6-KT、IAA、GA3、6-BA、TA、VC+PU、GSH+NBR和GSH+PU的10个处理显著低于不淹水处理且与淹水处理差异不显著。不淹水处理（CK1）产量最高，喷PU、ABA、VC+6-BA和VC+NBR的4个处理产量与不淹水处理差异不显著且显著高于淹水处理，减产率在10.6%～11.8%之间；喷VC、GSH、NBR和GSH+6-BA等4个处理产量显著低于不淹水处理但显著高于淹水处理，减产率在14.0%～17.1%；喷IBA、α-NAA-Na、IAA、GA3、6-KT、6-BA、TA、GSH+NBR、VC+PU和GSH+PU的10个处理的产量显著低于不淹水处理且与淹水处理差异不显著，减产率在19.2%～30.8%之间。2.3渍水后玉米喷施生化制剂穗重与功能叶净光合速率的相关性分析由图2可知，渍水后玉米喷施植物生化制剂，穗重与功能叶光合速率的相关系数为0.9915，达到极显著水平，说明玉米渍水后喷施植物生化制剂穗重的提高可能是功能叶光合速率改善的结果。3结论与讨论渍害是玉米常见的自然灾害，特别是江淮流域玉米苗期正值梅雨季节，玉米受涝渍胁迫后产量损失更大，因为玉米苗期对涝渍胁迫最敏感，此期淹水后玉米叶面积指数和叶绿素含量显著下降，净光合速率、气孔导度、细胞间隙浓度显著降低，同时淹水导致根系生长和干物质积累大幅度下降，根系吸收能力减弱，最终产量显著下降[17]。玉米品种间对渍害的反应不同，王成雨等[7]对16个生产上主推玉米品种的耐渍性进行了鉴定，指出目前生产上玉米品种大致分为4个类型：高产耐淹型、低产耐淹型、低产不耐淹型和高产不耐淹型4类。高产耐淹型品种主要有隆平206、郑单958和安农8等，这类品种在渍水年份和正常年份均表现为较高产量。但高产不耐淹型品种因正常年份产量较高且穗型大而受到农民喜爱，在生产中有一定的应用面积，因而，对于这类品种采用何种农艺措施，减轻涝渍年份造成的产量损失，对于易涝渍地区的玉米生产具有重要意义。目前，报道较多的玉米抗渍生化制剂大约有两种类型，一类为植物生长调节剂，主要有生长素类物质、赤霉素类物质、细胞分裂素类物质、油菜素甾体类物质、多胺类物质和水杨酸类物质等；另一类为活性氧清除剂，主要有抗坏血酸、还原态谷胱甘肽、生育酚、8-羟基喹啉、苯甲酸钠等。前者主要通过维持蛋白质水平的稳定，诱导抗逆蛋白，阻止叶绿素降解，维持细胞膜稳定来增加植物抗逆性；后者则能清除植物逆境后细胞内活性氧自由基来维持植物代谢平衡，减缓植物逆境伤害，提高植物抗逆性[14～16]。晏斌等[16]研究认为，4叶期玉米幼苗喷施活性氧清除剂，可使受渍玉米叶片的叶绿素含量显著提高，活性氧产生速率和浓度明显下降，缓解受渍玉米的涝害，从而增强玉米抗涝性，但活性氧清除剂处理间差异不显著。亦有研究证明苯基脲和6-苄基腺嘌呤喷施受渍玉米苗株可显著减轻玉米涝害，表现为叶片内叶绿素降解和脂质过氧化作用产物丙二醛增生均明显减轻[14]。叶面喷施亚精胺可有效改善玉米根系和叶片生理功能，从而降低减产幅度，但不同玉米品种及其不同生育阶段对亚精胺的调控效应存在差异[15]。但本研究表明，活性氧清除剂（抗坏血酸和还原态谷胱甘肽）虽可改善玉米光合作用，进而提高受渍玉米产量，但产量提高幅度并不显著；喷施PU、ABA、VC+6-BA和VC+NBR可显著改善受渍玉米光合性能，提高玉米产量，与不淹水处理之间产量差异不显著，但仍然减产10.6%～11.8%。因而，如何采取农艺措施，进一步减轻受渍玉米产量损失，值得进一步研究[18]。另外，虽然PU单独施用可以显著减少玉米产量损失，VC也有一定的抗渍效果，但二者配施抗渍效果并不显著，其作用机理亦值得进一步研究。喷施PU、ABA、VC+6-BA和VC+NBR可以快速恢复受渍玉米叶片光合能力，产量与不淹水处理差异不显著且显著高于淹水处理，因而，PU、ABA、VC+6-BA和VC+NBR可以作为缓解玉米苗期渍害的有效生化（复配）制剂。参考文献：[1]姜涛.氮肥运筹对夏玉米氮素利用及土壤无机氮时空变异的影响[J].玉米科学，2013，21（6）：101-106.[2]姜涛.氮肥运筹对夏玉米产量、品质及植株养分含量的影响[J].植物营养与肥料学报，2013，19（3）：559-565.[3]张丽娟，常江，蒋丽娜，等.砂姜黑土玉米秸秆有机碳的矿化特征[J].中国农业科学，2011，44（17）：3575-3583.[4]毛文书，王谦谦，王永忠，等.近50a江淮梅雨期暴雨的区域特征[J].南京气象学院学报，2006，29（1）：33-40.[5]毛文书，王谦谦，李国平，等.近50a江淮梅雨的区域特征[J].气象科学，2008，28（1）：68-73.[6]杨京平.不同生长时期土壤渍水对春玉米生长发育的影响[J].浙江农业学报，1998，10（4）：188-192.[7]王成雨，宋贺，胡玲惠，等.玉米品种耐淹形态指标筛选及其耐淹光合生理特性研究[J].安徽农业大学学报，2014，41（4）：533-539.[8]GadallahMAA.Effectsofkinetinongrowth，grainyieldandsomemineralelementsinwheatplantsgrowingunderexcesssalinityandoxygendeficiency[J].PlantGrowthRegulation，1999，27（2）：63-74.[9]YiuJC，LiuCW，FangDYT，etal.WaterloggingtoleranceofWelshonion（AlliumfistulosumL.）enhancedbyexogenousspermidineandspermine[J].PlantPhysiologyandBiochemistry，2009，47（8）：710-716.[10]ShionoK，TakahashiH，ColmerTD，etal.Roleofethyleneinacclimationstopromoteoxygentransportinrootsofplantsinwaterloggedsoils[J].PlantScience，2008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