不同生育期鹽堿脅迫對玉米子粒品質(zhì)的影響

摘要：研究不同生育期鹽堿脅迫對玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，為指導(dǎo)鹽堿化地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供理論參考依據(jù)。以兩種基因型玉米德美亞1號（耐鹽堿型）和長豐1號（鹽堿敏感型）為試驗(yàn)材料，采用盆栽法，分別在苗期、拔節(jié)期、抽雄期、灌漿期4個(gè)時(shí)期對玉米進(jìn)行中性鹽（NaCl和Na2SO4）與堿性鹽（NaHCO3和Na2CO3）脅迫處理，于成熟期采樣分別測定子粒中可溶性蛋白、可溶性糖、總淀粉的含量。結(jié)果表明，兩玉米品種拔節(jié)期進(jìn)行NaCl處理的可溶性蛋白含量達(dá)到最大值，并且，不同生育期進(jìn)行的鹽堿脅迫處理使得子粒中可溶性蛋白的含量均高于對照組；苗期進(jìn)行NaHCO3處理的可溶糖含量達(dá)到最大值；抽雄期進(jìn)行Na2CO3處理的總淀粉含量達(dá)到最大值；玉米在不同生育期對不同鹽堿脅迫的敏感程度不同，從而影響著玉米子粒的各項(xiàng)生理指標(biāo)的變化。

關(guān)鍵詞：玉米；不同生育期；鹽堿脅迫；子粒品質(zhì)

中圖分類號：Q945.78 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）16-3778-04

隨著我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，單純數(shù)量型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式已不再適應(yīng)市場多樣化、優(yōu)質(zhì)化的需求，提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)已成為我國農(nóng)業(yè)工作的重中之重。玉米作為我國主要的糧食作物之一，其品質(zhì)狀況備受關(guān)注。然而，由于不合理的開發(fā)利用土地，使得鹽堿化、次生鹽堿化土地面積逐年增加，從而影響了作物的生長和產(chǎn)量品質(zhì)的提高，進(jìn)一步地嚴(yán)重威脅著我國的糧食安全[1]。土壤中的鹽堿成分在各個(gè)生育期都會(huì)對作物產(chǎn)生一定的影響，然而對有些作物而言，鹽堿成分的敏感性隨著生育期的不同而有所變化[1，2]。有關(guān)玉米耐鹽堿生理機(jī)制的文獻(xiàn)，大多是關(guān)于玉米生長早期，尤其是幼苗期的研究[3-7]，且多以NaCl為脅迫因子[8-12]，然而對不同生育期作物的耐鹽堿性的研究較少[13-15]。所以，試驗(yàn)以前期篩選出的耐鹽堿性較強(qiáng)和對鹽堿較敏感的兩個(gè)基因型玉米雜交種為材料，采用盆栽法分別在苗期、拔節(jié)期、抽雄期和灌漿期進(jìn)行不同種類的鹽堿脅迫處理后分析玉米子粒品質(zhì)相關(guān)指標(biāo)，旨在揭示不同生育期鹽堿脅迫與玉米子粒品質(zhì)的關(guān)系，為指導(dǎo)鹽堿化地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)打下理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以黑龍江省教育廳寒地作物種質(zhì)改良與栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室篩選出來的德美亞1號（耐鹽堿型）和長豐1號（鹽堿敏感型）玉米品種為材料。

1.2 試驗(yàn)方法

種子處理：精選的種子用10%的次氯酸鈉溶液消毒10 min后，再用去離子水清洗干凈后于27 ℃恒溫培養(yǎng)箱中催芽。取芽長一致的種子播種于深 30 cm，上口直徑 32 cm，下底直徑 24 cm的聚氯乙烯塑料盆中，每桶裝 17 kg過篩后的風(fēng)干土，每盆播種3粒，三葉一心期時(shí)定苗，每盆留1株健壯植株。

試驗(yàn)處理：分別在苗期（出苗5葉），拔節(jié)期、抽雄期、灌漿期（抽雄吐絲后10 d）分別對玉米進(jìn)行中性鹽（NaCl和Na2SO4）與堿性鹽（NaHCO3和Na2CO3）四種脅迫處理。處理時(shí)，先配制不同鹽、堿溶液，然后分別在苗期、拔節(jié)期、抽雄期、灌漿期每個(gè)生育期分別分3 d定量地將鹽化液經(jīng)盆缽中央的玻璃豎管灌入，使供試土壤逐步鹽化（鹽化結(jié)束后為第一天），待成熟期時(shí)采樣測定各處理玉米植株子粒的各項(xiàng)生理指標(biāo)。

1.3 測定方法

可溶性蛋白含量參照李合生的考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測定[16]?？扇苄蕴呛繀⒄諒垜椪妮焱?硫酸法測定[17]?？偟矸酆繀⒄誈B 5006—1985《谷物子粒粗淀粉測定法》測定[18]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003和DPS 7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生育期鹽堿脅迫對玉米子?？扇苄缘鞍缀康挠绊?/p>

由圖1、圖2可知，不同生育期各鹽堿脅迫處理對玉米子?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量的影響不同。對于鹽堿敏感型玉米品種長豐1號， 在拔節(jié)期和抽雄期時(shí)NaCl處理的子?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量相對較高，分別為對照的1.07、1.04倍，而在苗期處理時(shí)相對較低，為對照的98%。各生育期Na2SO4處理的子?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量變化趨勢不明顯。在拔節(jié)期時(shí)NaHCO3處理的子粒可溶性蛋白質(zhì)含量最低，為對照的98%；Na2CO3處理的子?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量呈整體上升的趨勢，在抽雄期時(shí)處理達(dá)到最大值，為對照的1.02倍。

對于耐鹽堿玉米品種德美亞1號，在NaCl脅迫下可溶性蛋白質(zhì)含量隨著處理生育期的變化先升高后降低，在拔節(jié)期時(shí)處理含量達(dá)到最大值，為對照的1.05倍；Na2SO4處理的子?？扇苄缘鞍踪|(zhì)的含量隨著處理生育期的變化先升高后下降再升高，在苗期時(shí)處理達(dá)到最大值，為對照的1.05倍，抽雄期時(shí)處理最小，為對照的98%；NaHCO3不同生育期處理的子粒可溶性蛋白質(zhì)含量變化幅度不大；Na2CO3不同生育期處理子粒可溶性蛋白質(zhì)含量先升高而后穩(wěn)定。

對比耐鹽堿性不同的兩玉米品種，總體上，德美亞1號可溶性蛋白質(zhì)的變化幅度小于長豐1號，說明德美亞1號較長豐1號耐鹽堿。

2.2 不同生育期鹽堿脅迫對玉米子?？扇苄蕴呛康挠绊?/p>

由圖3、圖4可知，不同生育期鹽堿脅迫處理對生育期玉米子粒可溶性糖含量的影響不同。對于鹽堿敏感型玉米品種長豐1號，可溶性糖含量的變化整體呈先下降后上升的趨勢。在苗期和抽雄期時(shí)NaCl處理的子粒可溶性糖的含量相對較高，分別為對照的1.37、1.15倍，而在拔節(jié)期處理相對較低，為對照的1.03倍。Na2SO4處理的子?？扇苄蕴堑暮孔兓w是先下降后上升，在抽雄期處理最低，為對照的93%，灌漿期處理達(dá)到最大值，為對照的1.40倍。NaHCO3處理的子?？扇苄蕴堑暮孔兓厔轂橄认陆岛笊撸诔樾燮跁r(shí)處理含量最低，為對照的1.14倍；Na2CO3處理的子?？扇苄蕴堑暮孔兓厔葺^為平緩。

對于耐鹽堿玉米品種德美亞1號，NaCl處理的可溶性糖含量隨著處理生育期的變化整體呈上升趨勢，在抽雄期時(shí)處理含量達(dá)到最大值，為對照的1.37倍；Na2SO4處理的子?？扇苄蕴堑暮侩S著處理生育期的變化整體下降，在苗期時(shí)處理達(dá)到最大值；NaHCO3不同生育期處理的子粒可溶性糖的含量變化不大；Na2CO3處理的子?？扇苄蕴堑暮肯壬吆笙陆?，在抽雄期處理達(dá)到最大值，為對照的1.53倍，苗期時(shí)處理達(dá)到最小值，為對照的1.13倍。

對比耐鹽堿性不同的兩玉米品種，德美亞1號可溶性糖含量較長豐1號的多，并且其變化幅度沒有長豐1號明顯，說明德美亞1號較耐鹽堿。

2.3 不同生育期鹽堿脅迫對玉米子粒總淀粉含量的影響

圖5、圖6表明，不同生育期鹽堿脅迫處理對玉米子?？偟矸酆康挠绊懖煌τ邴}堿敏感型玉米品種長豐1號，總淀粉含量的變化整體呈先下降后上升的趨勢。NaCl處理的子?？偟矸鄣暮吭诿缙跁r(shí)處理含量最低，為對照的37%。Na2SO4處理的子?？偟矸鄣暮孔兓w是上升的趨勢，在苗期處理達(dá)到最低值，為對照的59%，灌漿期處理達(dá)到最大值，為對照的1.50倍。NaHCO3處理的子?？偟矸酆孔兓厔轂橄认陆岛笊?，在抽雄期時(shí)處理含量最低，為對照的36%；Na2CO3處理的子?？偟矸酆孔兓厔轂橄壬吆笙陆?，抽雄期處理達(dá)到最大值，為對照的1.34倍。

對于耐鹽堿玉米品種德美亞1號，在NaCl脅迫下總淀粉含量隨著處理生育期的變化整體呈升高的趨勢；Na2SO4處理的子?？偟矸鄣暮侩S著處理生育期的進(jìn)展呈下降的趨勢，在灌漿期處理最小，為對照的40%；NaHCO3處理的子?？偟矸酆孔兓w呈先下降后升高的趨勢，抽雄期處理最小，為對照的44%；Na2CO3處理的子?？偟矸酆肯壬吆笙陆?，在抽雄期處理達(dá)到最大值，為對照的1.38倍，苗期時(shí)處理最小，為對照的87%。

對比耐鹽堿性不同的兩玉米品種，德美亞1號在苗期和拔節(jié)期時(shí)處理淀粉含量整體變化幅度明顯小于長豐1號，說明德美亞1號在苗期和拔節(jié)期對鹽堿脅迫的敏感性小于長豐1號，較耐鹽堿。

3 討論

1）不同生育期的鹽堿脅迫處理對子?？扇苄缘鞍踪|(zhì)、可溶性糖以及總淀粉的含量變化影響不同。玉米各生育期對不同的鹽堿脅迫的敏感性不同：苗期NaHCO3處理的子粒中可溶性糖的含量達(dá)到最大值，拔節(jié)期NaCl處理的子粒中可溶性蛋白質(zhì)的含量達(dá)到最大值，抽雄期Na2CO3處理的子粒中總淀粉的含量達(dá)到最大值，灌漿期在各鹽堿處理?xiàng)l件下子粒中的各項(xiàng)生理指標(biāo)變化不明顯，說明灌漿期對各鹽堿處理的敏感程度相比其他生育期較不敏感。對比兩不同基因型玉米品種，總體上，德美亞1號在不同的鹽堿脅迫下的各指標(biāo)的變化幅度均小于長豐1號，但是不同的中性鹽與堿性鹽脅迫下玉米生理指標(biāo)的變化規(guī)律需考慮不同的生育期的變化情況。

2）可溶性蛋白質(zhì)與調(diào)節(jié)植物細(xì)胞的滲透勢有關(guān)，高含量的可溶性蛋白質(zhì)有助于維持細(xì)胞正常代謝，抵抗逆境帶來的脅迫。研究結(jié)果表明，不同生育期進(jìn)行不同的鹽堿脅迫處理對不同基因型玉米可溶性蛋白質(zhì)的影響趨勢不同，但是德美亞1號總體變化趨勢小于長豐1號，這與王玉鳳等[19]的研究結(jié)果一致。此次試驗(yàn)中長豐1號在中性鹽NaCl以及堿性鹽Na2CO3脅迫下可溶性蛋白質(zhì)含量均較其他兩種鹽脅迫高，而德美亞1號則在兩種中性鹽NaCl和Na2SO4脅迫下較高，這種現(xiàn)象與不同的生育期處理有很大的關(guān)系。

3）鹽堿脅迫下植物體內(nèi)與可溶性糖代謝有關(guān)的酶活性提高，加快了可溶性糖合成代謝的速率，積累了較高的可溶性糖，從而維持水分脅迫下植物生長所需的膨壓，減輕脅迫對植物的傷害。本試驗(yàn)有關(guān)可溶性糖含量的研究結(jié)果與大部分學(xué)者的結(jié)果一致[3，6，19]，但是不同的生育期中性鹽脅迫與堿性鹽脅迫下，可溶性糖的含量變化不一致。

4）總淀粉包括直鏈淀粉和支鏈淀粉，總淀粉的含量是衡量作物品質(zhì)的一個(gè)重要生理指標(biāo)。研究結(jié)果表明，不同生育期鹽堿脅迫對不同玉米品種的總淀粉含量影響不同，但總體上都在灌漿期脅迫總淀粉含量達(dá)到最大值，這與王強(qiáng)等[20]的研究基本一致。德美亞1號在堿性鹽Na2CO3脅迫下，總淀粉含量最大，而在中性鹽Na2SO4脅迫下，反而呈下降的趨勢，這種現(xiàn)象和不同的生育期受脅迫有很大的關(guān)系。

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