不同成熟度玉米叶片光合生理对高温胁迫的响应特征及其基因型差异

为了探索玉米叶片光合生理对高温胁迫的响应特征,以郑单958(ZD958)和先玉335(XY335)为材料,从第9片叶展开期至抽雄期,每天8:30—17:30进行大田人工模拟增温试验,研究了不同成熟度玉米叶片的光合参数和Ru BP羧化酶、PEP羧化酶、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性的变化。结果表明,高温胁迫下,叶片的SPAD值除了ZD958幼嫩叶片略高于对照(自然生长)外,其余处理均显著低于对照;净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均显著下降,且成熟叶片的下降幅度高于幼嫩叶片;胞间CO_2浓度(Ci)增加,幼嫩叶片的增加幅度高于成熟叶片;成熟叶片和幼嫩叶片的PSⅡ最大光化学效率均下降,且幼嫩叶片的下降幅度达到显著水平。高温胁迫下,2个品种成熟叶片和XY335幼嫩叶片的Ru BP羧化酶和SPS活性显著降低,ZD958成熟叶片和2个品种幼嫩叶片的PEP羧化酶活性显著增加。可见,高温胁迫显著降低了玉米叶片的光合性能,且对成熟叶片的影响大于幼嫩叶片,对XY335的影响大于ZD958。

玉米花期耐高温品种的筛选与综合评价

以30个黄淮海地区主栽玉米品种为试材,研究高温对不同玉米杂交种的形态、叶片生理以及产量构成因素的影响,筛选玉米杂交种花期耐热性评价指标,对30个玉米杂交种花期耐热性进行综合评价。结果表明,高温胁迫阻碍了玉米雌雄穗的分化,造成植株生长中心转移,且不同基因型玉米间存在显著差异。高温处理后,穗位叶片变薄,其比叶重、叶绿素相对含量及净光合速率均有所下降,穗位叶片浸泡液相对电导率显著增加。高温胁迫使玉米果穗行粒数明显减少,百粒重及子粒产量显著下降。综合不同品种各性状耐热系数的相关性分析及逐步回归分析结果得出,产量、百粒重、穗长、穗粗和结实率可作为评价玉米杂交种花期耐热性的主要指标。

玉米杂交种苗期耐热性评价

以24个适宜黄淮海地区种植的玉米杂交种为试验材料,采用水培试验,人工模拟高温条件,测定玉米株高、茎粗、叶面积、根条数、胚根长、地上部干物质量、根系干物质量、总干物质量、根冠比和叶绿素相对含量等10个性状,以各性状的耐热系数作为参数,运用主成分分析、聚类分析和逐步回归等对其耐热性进行综合评价。结果表明,总干物质量、根冠比、茎粗、叶面积、叶绿素相对含量和胚根长这6个性状可作为玉米杂交种苗期耐热性鉴定指标。根据综合耐热能力的大小,把24个玉米杂交种划分为高度耐热型、中度耐热型、弱耐热型和热敏感型4类。

高温胁迫对不同热敏型玉米品种雌雄穗生理特性的影响

以郑单958(ZD958)和先玉335(XY335)为材料,模拟增温处理,探索玉米穗发育对高温逆境生理响应机制。结果表明,高温胁迫下,玉米雄穗、雌穗抗氧化生理在品种及处理间均有较大差异,雄穗细胞中超氧化物歧化酶(SOD)活性呈升-降-升的变化,ZD958雄穗上部小穗SOD活性低于下部小穗,XY335雄穗上部小穗SOD活性高于下部小穗。过氧化物酶(POD)活性在高温处理初期下降,而后持续升高;过氧化氢酶(CAT)活性在高温胁迫初期增加,而后下降甚至低于对照;丙二醛(MAD)含量均呈增加趋势。ZD958雄穗中可溶性糖和脯氨酸含量较高,XY335雄穗中可溶性蛋白含量较高。XY335雌穗SOD、POD和CAT酶活性降低或显著降低,MDA含量较高;ZD958雌穗SOD、POD和CAT酶活性升高或显著升高,MDA含量较低。随高温胁迫持续,ZD958和XY335雌穗中可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量均呈增加趋势,ZD958雌穗具有较高的可溶性糖含量、较高的花丝水势和p H值。

不同成熟度玉米叶片抗氧化生理对高温胁迫的响应

以郑单958(ZD958)和先玉335(XY335)为试验材料,研究高温胁迫下玉米叶片膜透性、抗氧化酶活性以及渗透调节物质的动态变化。结果表明,高温胁迫下,玉米叶片相对电导率、MDA含量增加,ZD958成熟叶的增幅大于幼嫩叶,XY335成熟叶增幅小于幼嫩叶。处理早期阶段,ZD958成熟叶SOD、POD和CAT活性均增加并高于对照,后期阶段增幅放缓,甚至低于对照;幼嫩叶3种酶活性在处理前期大多与对照无明显差异,后期则明显升高。XY335成熟叶CAT活性均大于或显著大于对照,SOD和POD活性多低于或显著低于对照;幼嫩叶3种酶活性均大于或显著大于对照;可溶性蛋白含量无显著性变化。ZD958成熟叶和幼嫩叶可溶性糖含量均呈先升后降的趋势,XY335成熟叶表现为升高趋势,幼嫩叶则呈升-降-升-降的变化;脯氨酸在两个品种成熟叶中呈降-升-降的变化。

亚精胺对淹水胁迫下玉米幼苗生长和生理特性的影响

以耐涝性不同的品种浚单20(XD20)和登海662(DH662)为试验材料,采用盆栽试验,研究外源亚精胺(Spd)对淹水胁迫下玉米幼苗生长和生理特性的影响。结果表明,淹水胁迫下,外施Spd增加两个玉米品种的地上部干重、株高、相对干重增长速率(RDIR)和相对含水量(RWC),降低活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)的积累,提高叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)和过氧化氢酶(CAT)活性及还原型谷胱甘肽(GSH)和还原性抗坏血酸(As A)含量。外施Spd也使叶片中脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白和游离氨基酸含量升高。外施Spd增强了淹水胁迫下玉米幼苗的抗氧能力和渗透调节能力,渍涝敏感品种DH662的反应更为敏感。