淹水影响夏玉米生长发育的生理机制及其调控

发布时间：2018-05-15 04:04

本文选题：夏玉米 + 大田淹水　；参考：《山东农业大学》2017年博士论文

【摘要】：涝害是世界上大多数国家面临的重大自然灾害之一。本研究于2014-2016年在山东农业大学玉米科技园和作物生物学国家重点实验室进行。选用郑单958(ZD958)和登海605(DH605)为试验材料,设置三叶期淹水3 d(V3-3)和6 d(V3-6)、拔节期淹水3 d(V6-3)和6 d(V6-6)、开花后10 d淹水3 d(10VT-3)和6 d(10VT-6),以不淹水为对照(CK),研究淹水对夏玉米产量、胚乳细胞增殖、叶片叶肉细胞超微结构、碳氮代谢酶活性和内源激素含量与平衡以及土壤呼吸、微生物和酶活性等的影响,以期明确淹水影响夏玉米产量和生长发育的生理机制。设置喷施6-BA、增施Nitrapyrin、垄作和划锄等调控措施,研究不同措施对渍涝夏玉米的产量、光合特性和衰老特性等的影响,以期明确不同农艺和化控措施对渍涝夏玉米产量和生长发育的调控机理,以期为夏玉米抗涝栽培和育种技术提供理论支持。主要研究结果如下:1.淹水影响夏玉米产量形成的生理机制1.1籽粒胚乳细胞增殖特性淹水抑制了夏玉米的胚乳细胞增殖。V3淹水对夏玉米籽粒胚乳细胞增殖的影响最大,V6淹水次之,10VT淹水对其的影响较小。淹水的持续时间越长,胚乳细胞数目和胚乳细胞增殖速率下降的幅度越大,即V3-6对其的影响最显著,DH605的V3-6处理的胚乳细胞数目和平均胚乳细胞增殖速率较CK分别下降37%和52%,ZD958分别下降27%和51%。淹水后籽粒胚乳细胞增殖的变化导致夏玉米产量降低,DH605的V3-3、V3-6、V6-3、V6-6、10VT-3、10VT-6处理的产量较CK分别下降19%、30%、13%、19%、6%和14%,ZD958分别下降16%、30%、13%、21%、6%和13%。1.2叶片光合生理特性淹水后lai、spad值、pn、fv/fm和fm/fo等光合性能的指标显著降低,说明淹水后夏玉米叶片的光合性能显著降低,进而导致夏玉米产量显著下降。淹水后叶肉细胞内叶绿体肿胀变圆,叶绿体内基粒个数和单个基粒片层数均显著降低,三叶期淹水6d对其的影响最显著,dh605的叶绿体内基粒个数和单个基粒片层数较ck分别下降25%和36%,zd958分别下降26%和35%。同时,淹水后mda含量增加,加剧了膜脂过氧化作用,生物膜结构破坏,线粒体不同程度的损伤,都是导致叶片光合能力降低的重要因素。1.3叶片碳氮代谢特性不同生育时期淹水后玉米叶片中nr、gs、gogat和gdh活性显著下降,三叶期淹水的影响最显著,dh605的v3-wl处理的nr、gs、gdh和gogat活性较ck分别下降59%、46%、35%和26%,zd958分别下降60%、53%、31%和25%。此外,淹水导致玉米叶片中rubp和pep羧化酶活性显著降低。三叶期淹水的影响最显著,dh605分别下降46%和59%,zd958分别下降53%和55%。可见,淹水导致夏玉米碳代谢紊乱,氮代谢过程受阻,psii反应中心的光化学效率显著降低,进而导致夏玉米叶片光合同化作用下降,影响氮素的正常吸收与转运,导致夏玉米产量显著下降。1.4叶片内源激素含量及平衡不同生育时期淹水后玉米叶片中zr、iaa和ga的含量显著降低。三叶期淹水后zr、iaa和ga的含量下降幅度最大,dh605的v3-wl处理较ck分别下降25%、45%和39%,zd958分别下降19%、22%和40%。然而,淹水导致玉米叶片中aba含量显著增加。dh605和zd958的v3-wl处理较ck分别增加30%和29%,v6-wl处理较ck分别增加25%和22%,10vt-wl处理较ck分别增加22%和20%。可见,淹水导致夏玉米叶片内源激素含量及平衡失调,进而会加快叶片的黄化和衰老,影响叶片的正常生理功能,导致产量的显著下降。1.5土壤呼吸、微生物和酶活性淹水后土壤呼吸、土壤微生物活性和土壤微生物碳含量等均显著降低。淹水后土壤呼吸、土壤微生物活性和土壤微生物碳含量较ck分别下降18%、5%和23%。此外,淹水后土壤转化酶和脲酶活性显著下降。v6、vt和r6时期的淹水处理土壤转化酶的活性较ck分别下降34%、6%和5%,土壤脲酶的活性较ck分别下降40%、49%和52%。2.不同措施对淹水后夏玉米产量形成的调控2.1喷施6-ba外源喷施6-ba有利于缓解淹水后夏玉米叶面积指数和叶片光合色素含量等的下降幅度,有利于光合性能的提高。外源喷施6-ba有利于缓解淹水胁迫对叶片超微结构的影响,叶绿体内基粒个数和单个基粒片层数较wl处理显著提高。同时,喷施6-ba可以显著降低淹水后夏玉米叶片mda含量。此外,喷施6-ba有利于缓解淹水后籽粒iaa,zr和ga3含量的下降以及aba含量的升高,进而有利于淹水后夏玉米籽粒生长发育的改善,籽粒胚乳细胞数目增加,产量显著提高。dh605和zd958的v3-wl+ba处理的产量较v3-wl处理分别提高21%和19%,v6-wl+ba处理的产量较v3-wl处理分别提高13%和25%。可见,喷施外源6-ba可以有效改善渍涝玉米叶片的超微结构,进而有利于淹水后光合性能的提高;可以有效改善渍涝玉米籽粒胚乳细胞增殖和籽粒灌浆特性,显著提高籽粒产量,进而有效调控渍涝夏玉米籽粒的生长发育。2.2增施nitrapyrin施用nitrapyrin有助于淹水后夏玉米氮效率的提高。dh605的v3-6-n处理的nuenhi和npfp较v3-6处理分别提高9%10%和24%,zd958分别提高13%11%和33%。施用nitrapyrin可显著提高淹水后夏玉米叶绿素含量和叶面积指数,提高保护酶活性。dh605的v3-6-n处理的sod、pod和cat活性较v3-6处理分别提高24%、16%和37%。zd958分别提高23%、14%和22%。此外,施用nitrapyrin有利于缓解淹水对夏玉米叶片mda含量的影响。可见,增施nitrapyrin有利于提高淹水后夏玉米氮积累和氮素利用效率,缓解淹水后夏玉米叶片衰老和叶绿素分解,有效地延长叶绿素缓降期,减轻叶片褪绿症状,淹水后夏玉米光合特性改善,进而有利于淹水后光合同化物的积累与分配,夏玉米产量显著提高,dh605和zd958的v3-6-n处理的产量较v3-6处理分别提高22%和33%。2.3垄作垄作可显著提高淹水后夏玉米的叶绿素含量和叶面积指数,降低透光率,缓解淹水对光合和光能有效辐射的影响。dh605和zd958的wl+r处理的穗位层透光率较wl处理分别下降12%和19%。垄作有利于缓解淹水对夏玉米叶片保护酶系统的破坏,保护酶活性显著提高,mda含量显著降低,dh605和zd958的wl+r处理的mda含量较wl处理分别下降17%和15%。可见,垄作有助于缓解淹水后夏玉米叶片衰老和叶绿素分解,有效地延长叶绿素缓降期,减轻叶片褪绿症状,淹水后夏玉米光合特性改善,进而有利于淹水后夏玉米产量的显著提高,dh605和zd958的wl+r处理的产量较wl处理分别提高39%和50%。2.4划锄划锄可显著提高淹水后夏玉米叶片SPAD值和叶面积指数,进而有助于淹水后夏玉米光合性能的改善。划锄有利于缓解淹水对夏玉米叶片保护酶系统的破坏,保护酶活性显著提高。DH605的WL+H处理的SOD、POD和CAT活性较WL处理分别提高27%、15%和31%。ZD958分别提高34%、31%和29%。此外,划锄有利于缓解淹水对夏玉米叶片MDA含量的影响。DH605和ZD958的WL+R处理的MDA含量较WL处理分别下降7%和10%。可见,划锄有助于缓解淹水后夏玉米叶片衰老和叶绿素分解,有效地延长叶绿素缓降期,减轻叶片褪绿症状,淹水后夏玉米光合特性改善,进而有利于淹水后夏玉米光合同化物的积累与分配,产量显著提高,DH605和ZD958的WL+H处理的产量较WL处理分别提高38%和42%。
[Abstract]:The effects of different measures on the yield , photosynthetic characteristics and senescence characteristics of summer maize were studied by using Zhengdan 958 ( ZD958 ) and sea level 605 ( DH605 ) .

【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S513

【参考文献】