您好, 访客   登录/注册

不同生育期盐碱胁迫对玉米子粒品质的影响

来源:用户上传      作者: 李蒙蒙 杨克军 李佐同等

  摘要:研究不同生育期盐碱胁迫对玉米产量和品质的影响,为指导盐碱化地区的农业生产提供理论参考依据。以两种基因型玉米德美亚1号(耐盐碱型)和长丰1号(盐碱敏感型)为试验材料,采用盆栽法,分别在苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期4个时期对玉米进行中性盐(NaCl和Na2SO4)与碱性盐(NaHCO3和Na2CO3)胁迫处理,于成熟期采样分别测定子粒中可溶性蛋白、可溶性糖、总淀粉的含量。结果表明,两玉米品种拔节期进行NaCl处理的可溶性蛋白含量达到最大值,并且,不同生育期进行的盐碱胁迫处理使得子粒中可溶性蛋白的含量均高于对照组;苗期进行NaHCO3处理的可溶糖含量达到最大值;抽雄期进行Na2CO3处理的总淀粉含量达到最大值;玉米在不同生育期对不同盐碱胁迫的敏感程度不同,从而影响着玉米子粒的各项生理指标的变化。
  关键词:玉米;不同生育期;盐碱胁迫;子粒品质
  中图分类号:Q945.78 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2013)16-3778-04
  随着我国农业农村经济的快速发展,单纯数量型的农业生产方式已不再适应市场多样化、优质化的需求,提高农产品的品质已成为我国农业工作的重中之重。玉米作为我国主要的粮食作物之一,其品质状况备受关注。然而,由于不合理的开发利用土地,使得盐碱化、次生盐碱化土地面积逐年增加,从而影响了作物的生长和产量品质的提高,进一步地严重威胁着我国的粮食安全[1]。土壤中的盐碱成分在各个生育期都会对作物产生一定的影响,然而对有些作物而言,盐碱成分的敏感性随着生育期的不同而有所变化[1,2]。有关玉米耐盐碱生理机制的文献,大多是关于玉米生长早期,尤其是幼苗期的研究[3-7],且多以NaCl为胁迫因子[8-12],然而对不同生育期作物的耐盐碱性的研究较少[13-15]。所以,试验以前期筛选出的耐盐碱性较强和对盐碱较敏感的两个基因型玉米杂交种为材料,采用盆栽法分别在苗期、拔节期、抽雄期和灌浆期进行不同种类的盐碱胁迫处理后分析玉米子粒品质相关指标,旨在揭示不同生育期盐碱胁迫与玉米子粒品质的关系,为指导盐碱化地区的农业生产打下理论基础。
  1 材料与方法
  1.1 供试材料
  以黑龙江省教育厅寒地作物种质改良与栽培重点实验室筛选出来的德美亚1号(耐盐碱型)和长丰1号(盐碱敏感型)玉米品种为材料。
  1.2 试验方法
  种子处理:精选的种子用10%的次氯酸钠溶液消毒10 min后,再用去离子水清洗干净后于27 ℃恒温培养箱中催芽。取芽长一致的种子播种于深 30 cm,上口直径 32 cm,下底直径 24 cm的聚氯乙烯塑料盆中,每桶装 17 kg过筛后的风干土,每盆播种3粒,三叶一心期时定苗,每盆留1株健壮植株。
  试验处理:分别在苗期(出苗5叶),拔节期、抽雄期、灌浆期(抽雄吐丝后10 d)分别对玉米进行中性盐(NaCl和Na2SO4)与碱性盐(NaHCO3和Na2CO3)四种胁迫处理。处理时,先配制不同盐、碱溶液,然后分别在苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期每个生育期分别分3 d定量地将盐化液经盆钵中央的玻璃竖管灌入,使供试土壤逐步盐化(盐化结束后为第一天),待成熟期时采样测定各处理玉米植株子粒的各项生理指标。
  1.3 测定方法
  可溶性蛋白含量参照李合生的考马斯亮蓝G-250染色法测定[16]。可溶性糖含量参照张宪政的蒽酮-硫酸法测定[17]。总淀粉含量参照GB 5006—1985《谷物子粒粗淀粉测定法》测定[18]。
  1.4 数据处理
  采用Excel 2003和DPS 7.05进行数据分析。
  2 结果与分析
  2.1 不同生育期盐碱胁迫对玉米子粒可溶性蛋白含量的影响
  由图1、图2可知,不同生育期各盐碱胁迫处理对玉米子粒可溶性蛋白质含量的影响不同。对于盐碱敏感型玉米品种长丰1号, 在拔节期和抽雄期时NaCl处理的子粒可溶性蛋白质含量相对较高,分别为对照的1.07、1.04倍,而在苗期处理时相对较低,为对照的98%。各生育期Na2SO4处理的子粒可溶性蛋白质含量变化趋势不明显。在拔节期时NaHCO3处理的子粒可溶性蛋白质含量最低,为对照的98%;Na2CO3处理的子粒可溶性蛋白质含量呈整体上升的趋势,在抽雄期时处理达到最大值,为对照的1.02倍。
  对于耐盐碱玉米品种德美亚1号,在NaCl胁迫下可溶性蛋白质含量随着处理生育期的变化先升高后降低,在拔节期时处理含量达到最大值,为对照的1.05倍;Na2SO4处理的子粒可溶性蛋白质的含量随着处理生育期的变化先升高后下降再升高,在苗期时处理达到最大值,为对照的1.05倍,抽雄期时处理最小,为对照的98%;NaHCO3不同生育期处理的子粒可溶性蛋白质含量变化幅度不大;Na2CO3不同生育期处理子粒可溶性蛋白质含量先升高而后稳定。
  对比耐盐碱性不同的两玉米品种,总体上,德美亚1号可溶性蛋白质的变化幅度小于长丰1号,说明德美亚1号较长丰1号耐盐碱。
  2.2 不同生育期盐碱胁迫对玉米子粒可溶性糖含量的影响
  由图3、图4可知,不同生育期盐碱胁迫处理对生育期玉米子粒可溶性糖含量的影响不同。对于盐碱敏感型玉米品种长丰1号,可溶性糖含量的变化整体呈先下降后上升的趋势。在苗期和抽雄期时NaCl处理的子粒可溶性糖的含量相对较高,分别为对照的1.37、1.15倍,而在拔节期处理相对较低,为对照的1.03倍。Na2SO4处理的子粒可溶性糖的含量变化整体是先下降后上升,在抽雄期处理最低,为对照的93%,灌浆期处理达到最大值,为对照的1.40倍。NaHCO3处理的子粒可溶性糖的含量变化趋势为先下降后升高,在抽雄期时处理含量最低,为对照的1.14倍;Na2CO3处理的子粒可溶性糖的含量变化趋势较为平缓。   对于耐盐碱玉米品种德美亚1号,NaCl处理的可溶性糖含量随着处理生育期的变化整体呈上升趋势,在抽雄期时处理含量达到最大值,为对照的1.37倍;Na2SO4处理的子粒可溶性糖的含量随着处理生育期的变化整体下降,在苗期时处理达到最大值;NaHCO3不同生育期处理的子粒可溶性糖的含量变化不大;Na2CO3处理的子粒可溶性糖的含量先升高后下降,在抽雄期处理达到最大值,为对照的1.53倍,苗期时处理达到最小值,为对照的1.13倍。
  对比耐盐碱性不同的两玉米品种,德美亚1号可溶性糖含量较长丰1号的多,并且其变化幅度没有长丰1号明显,说明德美亚1号较耐盐碱。
  2.3 不同生育期盐碱胁迫对玉米子粒总淀粉含量的影响
  图5、图6表明,不同生育期盐碱胁迫处理对玉米子粒总淀粉含量的影响不同。对于盐碱敏感型玉米品种长丰1号,总淀粉含量的变化整体呈先下降后上升的趋势。NaCl处理的子粒总淀粉的含量在苗期时处理含量最低,为对照的37%。Na2SO4处理的子粒总淀粉的含量变化整体是上升的趋势,在苗期处理达到最低值,为对照的59%,灌浆期处理达到最大值,为对照的1.50倍。NaHCO3处理的子粒总淀粉含量变化趋势为先下降后升高,在抽雄期时处理含量最低,为对照的36%;Na2CO3处理的子粒总淀粉含量变化趋势为先升高后下降,抽雄期处理达到最大值,为对照的1.34倍。
  对于耐盐碱玉米品种德美亚1号,在NaCl胁迫下总淀粉含量随着处理生育期的变化整体呈升高的趋势;Na2SO4处理的子粒总淀粉的含量随着处理生育期的进展呈下降的趋势,在灌浆期处理最小,为对照的40%;NaHCO3处理的子粒总淀粉含量变化整体呈先下降后升高的趋势,抽雄期处理最小,为对照的44%;Na2CO3处理的子粒总淀粉含量先升高后下降,在抽雄期处理达到最大值,为对照的1.38倍,苗期时处理最小,为对照的87%。
  对比耐盐碱性不同的两玉米品种,德美亚1号在苗期和拔节期时处理淀粉含量整体变化幅度明显小于长丰1号,说明德美亚1号在苗期和拔节期对盐碱胁迫的敏感性小于长丰1号,较耐盐碱。
  3 讨论
  1)不同生育期的盐碱胁迫处理对子粒可溶性蛋白质、可溶性糖以及总淀粉的含量变化影响不同。玉米各生育期对不同的盐碱胁迫的敏感性不同:苗期NaHCO3处理的子粒中可溶性糖的含量达到最大值,拔节期NaCl处理的子粒中可溶性蛋白质的含量达到最大值,抽雄期Na2CO3处理的子粒中总淀粉的含量达到最大值,灌浆期在各盐碱处理条件下子粒中的各项生理指标变化不明显,说明灌浆期对各盐碱处理的敏感程度相比其他生育期较不敏感。对比两不同基因型玉米品种,总体上,德美亚1号在不同的盐碱胁迫下的各指标的变化幅度均小于长丰1号,但是不同的中性盐与碱性盐胁迫下玉米生理指标的变化规律需考虑不同的生育期的变化情况。
  2)可溶性蛋白质与调节植物细胞的渗透势有关,高含量的可溶性蛋白质有助于维持细胞正常代谢,抵抗逆境带来的胁迫。研究结果表明,不同生育期进行不同的盐碱胁迫处理对不同基因型玉米可溶性蛋白质的影响趋势不同,但是德美亚1号总体变化趋势小于长丰1号,这与王玉凤等[19]的研究结果一致。此次试验中长丰1号在中性盐NaCl以及碱性盐Na2CO3胁迫下可溶性蛋白质含量均较其他两种盐胁迫高,而德美亚1号则在两种中性盐NaCl和Na2SO4胁迫下较高,这种现象与不同的生育期处理有很大的关系。
  3)盐碱胁迫下植物体内与可溶性糖代谢有关的酶活性提高,加快了可溶性糖合成代谢的速率,积累了较高的可溶性糖,从而维持水分胁迫下植物生长所需的膨压,减轻胁迫对植物的伤害。本试验有关可溶性糖含量的研究结果与大部分学者的结果一致[3,6,19],但是不同的生育期中性盐胁迫与碱性盐胁迫下,可溶性糖的含量变化不一致。
  4)总淀粉包括直链淀粉和支链淀粉,总淀粉的含量是衡量作物品质的一个重要生理指标。研究结果表明,不同生育期盐碱胁迫对不同玉米品种的总淀粉含量影响不同,但总体上都在灌浆期胁迫总淀粉含量达到最大值,这与王强等[20]的研究基本一致。德美亚1号在碱性盐Na2CO3胁迫下,总淀粉含量最大,而在中性盐Na2SO4胁迫下,反而呈下降的趋势,这种现象和不同的生育期受胁迫有很大的关系。
  参考文献:
  [1] 王 宁.不同玉米品种苗期对盐碱胁迫的生物学响应及耐性机制研究[D].沈阳:沈阳农业大学,2009.
  [2] 商学芳.不同基因型玉米对盐碱胁迫的敏感性及耐盐机理研究[D].山东泰安:山东农业大学,2007.
  [3] 王玉凤,王庆祥,商丽威.钙对NaCl胁迫下玉米幼苗根系活力和有机渗透调节物质含量的影响[J].玉米科学,2008,16(2):66-70.
  [4] 赵长江,薛盈文,杨克军,等.外源钙对盐胁迫下玉米幼苗不同器官离子含量的影响[J].玉米科学,2012,20(3):68-72.
  [5] 刘 静,王庆祥.NaCl和NaHCO3胁迫对玉米幼苗根系的影响[J].杂粮作物,2010,30(1):19-21.
  [6] 李佐同, 高聚林,王玉凤,等.硅对NaCl胁迫下玉米幼苗生理特性的影响[J].玉米科学,2011,19(2):73-76.
  [7] 韩金龙,徐立华,徐相波,等.盐胁迫下不同玉米品种在苗期叶片和根中Na+、K+、Ca2+及脯氨酸含量变化的研究[J].作物杂志,2010(1):49-52.
  [8] 朱小梅,洪立洲,王茂文,等. NaCl胁迫下作物对离子的吸收及分配[J].中国土壤与肥料,2010(4):1-4.
  [9] 张瑞珍,邵玺文,童淑媛,等.盐碱胁迫对水稻源库与产量的影响[J].中国水稻科学,2006,20(1):116-118
  [10] 宁建凤,郑青松,杨少海,等.高盐胁迫对罗布麻生长及离子平衡的影响[J].应用生态学报,2010,21(2):325-330.
  [11] 郑延海.盐胁迫对不同冬小麦品种的影响及钾营养对其缓解机理研究[D].山东泰安:山东农业大学,2007.
  [12] 王艳树.盐碱胁迫对蓖麻生长、生理及产量的影响[D].内蒙古通辽:内蒙古民族大学,2007.
  [13] 杨秀红,吴宗璞,张国栋. 不同生育期大豆品种根系性状的比较研究[J].大豆科学,2002,21(1):68-70.
  [14] LI J,MA L T,YAO X L.Construction of vectors to express foreign protein within potato starch grains[J].Agricultural Science&Technology,2009,10(4):72-74.
  [15] PANTALONE V R, REBETZKE G J, BURTON J W, et al. Phenotypic evaluation of root traits in soybean and applicability to plant breeding[J].Crop Science,1996,36:456-459.
  [16] 李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教育出版社,2003.
  [17] 张宪政.作物生理研究法[M].北京:农业出版社,1992.
  [18] 孟广勤.谷物子粒粗淀粉测定法国家标准的研究与制定[J].黑龙江农业科学,1985(5):53-55.
  [19] 王玉凤,王庆祥,商丽威.NaCl和Na2SO4胁迫对玉米幼苗渗透调节物质含量的影响[J].玉米科学,2007,15(5):69-71,75.
  [20] 王 强,赵宏伟.氮素用量对春玉米淀粉积累的影响[J].东北农业大学学报,2007,38(5):577-581.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-4433428.htm