籽粒建成期高温干旱胁迫对玉米叶片生理特性、养分积累及产量的影响

来源 :西南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ahde2006
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高温和干旱是影响粮食产量形成的主要环境胁迫因子,是我国西南地区玉米生产中易遭遇的主要非生物逆境。籽粒建成期是胚乳细胞和淀粉粒形成的关键时期,亦是对逆境最为敏感的时期。本研究采用土培盆栽试验,以西大319和西大889为材料,于籽粒建成期设置对照(28°C,80%最大田间持水量)、高温(35°C,80%最大田间持水量)、干旱(28°C,50%最大田间持水量)、高温+干旱(35°C,50%最大田间持水量)四个处理,利用可控温玻璃温室进行控温,称重法控制土壤含水量,研究籽粒建成期高温和干旱胁迫对玉米叶片光合、渗透调节、活性氧、抗氧化防御系统、植株矿质营养及产量的影响,解析高温干旱胁迫下玉米的生理响应机制,以期为西南地区玉米的抗逆栽培提供理论参考。主要结果如下:1.籽粒建成期高温、干旱、高温+干旱胁迫处理下玉米叶片叶绿素含量、类胡萝卜素含量、叶片相对含水量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度降低,胞间CO2浓度升高,且高温+干旱双重胁迫的影响程度均高于高温或干旱单因素胁迫。干旱胁迫对叶绿素总含量的影响大于高温胁迫,其含量总体表现为对照>高温>干旱>高温+干旱。胁迫处理第15天,玉米叶片净光合速率在高温、干旱、高温+干旱胁迫下分别降低21.14%~25.29%、32.21%~34.43%和47.23%~48.80%。西大889在胁迫条件下受到的影响较小,其叶片叶绿素总含量和净光合速率均高于西大319。2.胁迫处理下细胞膜脂过氧化反应增强,叶片活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)含量显著增加,增加幅度为高温+干旱>干旱>高温。胁迫处理下玉米叶片中可溶性蛋白含量降低,过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性降低,而游离脯氨酸含量增加、还原型谷胱甘肽(GSH)、总抗氧化能力(AOC)和超氧化物歧化酶(SOD)活性显著提高,植株总抗氧化能力增强。西大889在胁迫处理下较西大319维持更高的SOD酶活性和GSH、AOC含量,且保持了较高的游离脯氨酸含量,表现出较高的抗氧化能力和渗透调节能力。3.籽粒建成期高温、干旱、高温+干旱胁迫显著降低玉米根和茎部氮、磷、钾积累量,且高温+干旱胁迫降幅均高于高温或干旱单因素胁迫。叶片氮、磷、钾积累量在高温胁迫下与对照相比差异不显著,在干旱、高温+干旱胁迫下显著降低。西大889各组织在胁迫处理下较西大319维持更高的氮、磷、钾积累量,有利于维持植物各项生理活动的正常进行。4.籽粒建成期高温、干旱、高温+干旱胁迫显著降低玉米穗粒数和千粒重,进而降低籽粒产量。西大319在高温、干旱、高温+干旱胁迫下单株产量分别下降26.40%、31.99%、47.57%;西大889的单株产量分别下降20.33%、27.23%、41.66%。干旱、高温+干旱胁迫显著降低玉米根、茎、叶以及地上部干物质积累量,高温胁迫显著降低玉米根和地上部干物质积累量。玉米地上部干物质积累量在胁迫处理间整体表现为对照>高温>干旱>高温+干旱。综上,籽粒建成期高温、干旱及其双重胁迫处理降低了玉米叶片的光合色素含量,增加了气孔阻力,降低了叶片的光合速率,从而抑制了叶片的光合作用,减弱了其物质生产能力。叶片活性氧、丙二醛积累增加,细胞膜脂过氧化作用增强,对生物膜系统造成直接伤害,引起细胞内部代谢紊乱。胁迫处理下玉米穗粒数减少、籽粒重量下降、进而降低籽粒产量。总体上,高温+干旱双重胁迫对玉米叶片光合、渗透调节、活性氧积累、植株养分积累的影响程度高于高温或干旱单因素胁迫。
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