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不同玉米基因型叶片保绿性生理机理及遗传研究

刘开昌  
【摘要】: 1、玉米抽丝后相对绿叶面积的衰减符合方程:y=ae~(b-cx)/(1+e~(b-cx)),不同基因型玉米保绿度、叶片衰减速率、植株衰老启动时间等存在着显著的差异,根据叶片保绿度和衰减速率,按照Hierarchical聚类分析方法,将不同玉米基因型划分为保绿型和非保绿型。保绿型玉米叶片保绿度在60%以上,叶片衰减速率低,在0.516~0.868%·d~(-1)范围内;非保绿型保绿度平均为20.56%;平均叶片衰减速率高,变幅是0.798~2.371%·d~(-1),叶片保绿度与叶面积持续期、单株产量呈正相关。 保绿型玉米在抽丝后积累较多的干物质,植株干物质转移率和经济系数相对低;植株可溶性糖含量显著高于非保绿型;根量增加,根活力增强;叶片开始衰老时间略晚,衰减速率较慢,后期能维持较高的绿叶面积和叶面积持续期,有利于提高光合面积,延长光合时间;库容量与源供应能力的比值小,果穗的秃顶和败育粒数减少,库充实度较高。籽粒灌浆期延长,灌浆速率差异不大,灌浆后期ADPGPPase、UDPGPPase、SSS、GBSS的活性明显高于其它类型,有利于粒重增加。 2、保绿型玉米叶片光合色素含量降低缓慢,后期含量较高,叶绿素与蛋白质结合牢固;光合速率、气孔导度、量子效率和羧化效率在抽丝期的差异并不明显,在灌浆期以后,保绿型玉米表现出明显的优势。功能叶片PEPase、RuBPase、SPS和SS活性在灌浆后期显著高于非保绿型。 荧光参数的变化变化表明,在一定时期内Fm、Fv变化幅度较小,基本维持稳定,蜡熟期以后Fm、FV、Fv/Fm和Fv/Fo有降低的趋势,表明在叶片衰老的后期,PSⅡ电子传递、PSⅡ的最大光化学效率和潜在活性都有所降低。玉米叶片电子传递速率光量子产量Φ_(PSⅡ)、光化学猝灭系数qP和ETR随着生育时期的推进均呈降低趋势,非光化学淬灭 刘开昌:不同基因型玉米叶片保绿性生理机理及其遗传研究 系数N户Q则呈增加的趋势,在生育后期更为明显。保绿型玉米有较高的PSn的潜在活 性和最大光化学效率,光能的捕获效率、光化学电子传递份额和电子传递效率的降低幅 度小,后期光合机构保持完整,有较高的光合活性。 3、保绿型玉米叶片、茎鞘氮含量高,植株氮素抽丝前积累量、抽丝后积累量、总 同化量高,其转移量、转移率和氮素收获指数则显著低于非保绿型,抽丝后积累量的比 例增加;氮素代谢的关键酶如硝酸还原酶、GS活性、GOGAT活性在各时期均高于NSG, 其活力大小则与保绿性呈显著正相关。 4、保绿型玉米叶片SOD、POD和CAT活性显著高于非保绿型,膜脂过氧化的产 物MDA含量很低,避免由于膜脂过氧化造成的叶片衰老。相关分析显示,叶片的保绿 度与内源保护酶SOD、POD和CAI,活性的大小呈显著正相关。保绿型玉米有较高的ZR 含量和较低的ABA含量,二者的比值ZR/ABA显著高于非保绿型。较高的玉米素含量 和相对低的脱落酸含量是玉米叶片保绿的生理原因之一。 5、叶片保绿度、叶片衰减速率、叶片衰老启动的时间均受加性和非加性基因的共 同作用。保绿度的广义遗传力为99.87%,狭义遗传力为%.26%。叶片衰减速率的广义 遗传力为99.71%,狭义遗传力为8629%。叶片衰老启动时间的广义遗传力为98.91%, 狭义遗传力为5.70%,它主要是由基因型决定,加性遗传方差在表型遗传中比例非常小。 玉米杂交Fl代的优势是许多生理优势的综合体现。玉米的根系中根活力、根千重、 根活性表面等指标,玉米光合性能中,叶面积持续期、梭化效率、光合速率、C02固定 的关键酶pE户梭化酶和RuB户梭化酶等生理指标,氮素代谢中,氮积累量、转移率、氮 收获指数和硝酸还原酶活性等指标,叶片保护酶CAT、500、户00活性和内源激素ZR 等指标,均有较强杂种优势;而MDA、ABA含量等指标则表现为负优势。


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