玉米抗寒性及其在低温条件下优化糖组分能力的相关性研究

【目的】玉米苗期低温会导致幼苗光合、磷等多种养分吸收受抑,物质代谢、分配改变,生长发育迟缓甚至死亡。探究不同耐冷型品种在低温下光合碳的变化、磷吸收及其与耐低温能力的关系,阐明玉米幼苗耐冷性的形成机理,为玉米抗逆栽培提供理论依据。【方法】以前期筛选的近等表型品种德美亚3号(DMY3,耐冷品种)和红单6号(HD6,冷敏感品种)为试验材料,采用盆栽试验,设置低温(15/8℃,昼/夜)和对照(28/22℃,昼/夜)2个处理,分别于低温处理0、1、3、5、7 d后分析植株生物量等表型、叶片碳水化合物含量、磷吸收速率以及叶片花青素含量等生长相关指标的变化及其在不同品种中的差异。【结果】(1)低温处理后两品种株高、根长、鲜重等形态指标均显著低于对照,根冠比增加,处理3—5 d后不同耐低温品种出现显著差异。(2)低温显著增加叶片中蔗糖、葡萄糖、淀粉等碳水化合物含量,低温敏感品种HD6多种糖含量的增幅高于耐低温品种DMY3,但葡萄糖含量增幅低于耐低温品种。(3)低温后,糖分积累形式有向非还原性糖分配增加的趋势,可溶性糖/氨基酸(C/N)、淀粉/可溶性糖比值增加。耐低温品种DMY3的临时性存储糖含量比例(淀粉/蔗糖)、单糖/二糖比例(葡萄糖/蔗糖)要高于低温敏感品种HD6。(4)低温处理后,根系磷吸收速率显著下降,低温敏感品种HD6吸收速率弱于耐低温品种DMY3。(5)随着处理天数延长,磷(Pi)含量逐渐减少,而花青素含量不断增加,同时Pi含量与花青素含量之间存在负相关关系,低温敏感品种比耐低温品种线性关系更强。(6)蔗糖含量增加或淀粉含量减少会影响生物量的积累,也会诱导次生代谢物花青素的生成。【结论】低温导致玉米幼苗磷吸收受抑,叶片中碳水化合物含量及光合碳在主要糖类物质上的分配比例发生显著改变。低温下蔗糖含量的增加是花青素积累的重要因素,淀粉、葡萄糖的升高可能是植株适应低温的主动反应,而蔗糖、可溶性糖、果糖、花青素升高及多形态指标值和Pi含量的降低则是低温下幼苗的不利胁变,低温下前述指标的变化幅度差异均与品种耐低温能力密切相关。