收藏本站
《扬州大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

灌浆期高温干旱胁迫影响糯玉米籽粒产量形成的生理机制

杨欢  
【摘要】:高温干旱是南方玉米生产易遭遇的主要非生物逆境。本文以国家南方糯玉米区域试验对照品种苏玉糯5号和渝糯7号为材料,研究了灌浆期高温与高温干旱胁迫对糯玉米植株物质积累与转运,叶片光合、衰老与抗氧化酶活性,籽粒灌浆,可溶性糖、淀粉和蛋白质积累与相关酶活性以及内源激素含量的影响。主要结论如下:1干物质积累转运和籽粒灌浆灌浆期高温和高温干旱胁迫显著降低每穗粒数、粒重和产量,苏玉糯5号和渝糯7号高温下分别降低了 15.0%、19.4%、40.1%和15.9%、8.2%、26.8%,高温干旱下分别降低了 29.8%、30.7%、53.0%和28.2%、23.0%、47.4%,表明苏玉糯5号较渝糯7号对逆境胁迫敏感。灌浆期高温胁迫减少了花后干物质积累量、花后营养器官同化物转运量及其对籽粒产量贡献率,增加了花前营养器官转运量、转运率及其对籽粒产量贡献率,且高温干旱下胁迫加剧。灌浆期高温与高温干旱胁迫降低了籽粒干重、鲜重、鲜籽粒体积和籽粒含水率,表明灌浆进程受抑,灌浆期缩短,且高温干旱胁迫效应较大。2叶片光合特性灌浆期高温胁迫降低了叶片SPAD值、含水率、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶和核酮糖二磷酸羧化酶活性,进而导致叶片光合速率、气孔导度、蒸腾速率、PSII潜在光化学效率和PSII原初最大光能利用效率降低,胞间CO2浓度和初始荧光上升。高温干旱胁迫对叶片光合特征参数影响大于高温胁迫。3叶片衰老叶片衰老过程中,可溶性蛋白、叶绿素和类胡萝卜素含量,抗氧化酶(过氧化氢酶、过氧化物酶和超氧化物歧化酶)活性先升后降,丙二醛含量逐渐升高。灌浆期高温与高温干旱降低叶片可溶性蛋白、叶绿素和类胡萝卜素含量及抗氧化酶活性,增加叶片丙二醛含量。高温干旱对叶片衰老相关参数影响大于高温胁迫。4籽粒组分积累与相关酶活性灌浆期高温胁迫下籽粒可溶性糖含量5-15DAP升高、20DAP降低,25-30DAP与常温相似,高温干旱胁迫下糖分积累显著受抑。高温胁迫下籽粒淀粉积累15DAP前较快,高温干旱胁迫下10DAP前淀粉积累较快,之后显著受抑。蛋白质含量10-15DAP前胁迫条件下较低,后期胁迫条件下增加且高温干旱胁迫下增幅较大。灌浆期高温与高温干旱胁迫显著影响籽粒组分合成相关酶活性。蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合酶(合成方向)活性在胁迫条件下显著降低且高温干旱下降幅较大,而蔗糖合酶(分解方向)活性15DAP前胁迫条件下升高,升幅渝糯7号高温干旱下较大,苏玉糯5号高温下较大,20DAP后各处理间无显著差异。ADPG焦磷酸化酶、淀粉合成酶和淀粉分支酶活性在胁迫条件下均显著降低,且高温干旱胁迫下降幅较大。谷氨酰胺合成酶活性胁迫条件下显著降低且高温干旱下降幅较大。谷氨酸合酶活性各时期高温下显著升高,且5-10DAP高温干旱下升幅较大,后期表现因品种和年度而异。5籽粒内源激素含量灌浆期高温和高温干旱胁迫使籽粒中生长素、细胞分裂素和玉米素前期升高,后期降低。生长素前期升幅2014年度高温下较高,2015年度高温干旱下较高,后期降幅高温干旱下较大。细胞分裂素前期高温下升幅较大,后期降幅渝糯7号高温下较大,苏玉糯5号高温干旱下较大。玉米素前期升幅高温下较大,后期降幅高温干旱下较大。脱落酸含量胁迫条件下显著增加且高温干旱下增幅较大。赤霉素含量在各时期胁迫条件下亦显著升高,渝糯7号升幅前期高温下较大,后期高温干旱下较大,苏玉糯5号年度间表现不一。乙烯含量两品种高温干旱下各时期显著降低,高温下5-25DAP时高于对照。综上,灌浆期高温和高温干旱胁迫增加了籽粒败育数量,抑制了籽粒生长,缩短了籽粒灌浆期并降低粒重,进而降低籽粒产量。灌浆期高温和高温干旱胁迫通过降低叶片含水率、SPAD值、光合酶和抗氧化酶活性,抑制叶片光合作用,加快叶片衰老,减少光合同化物供应。灌浆期高温和高温干旱降低了淀粉合成相关酶,谷氨酰胺合成酶,蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合酶(合成方向)活性,增加了蔗糖合酶(分解方向)和谷氨酸合酶活性;生长素、细胞分裂素和玉米素含量前期胁迫条件下显著升高,后期降低;而赤霉素和脱落酸含量胁迫条件下显著升高,乙烯含量高温干旱胁迫下显著降低,高温胁迫下5-25DAP时高于对照。籽粒组分合成酶活性和内源激素含量的变化使籽粒淀粉积累受抑。总体上,叶片光合和衰老、物质积累、籽粒灌浆、组分积累在高温干旱胁迫下受抑较大。
【关键词】:糯玉米 灌浆期高温干旱 叶片衰老 内源激素 光合作用 酶活性 产量
【学位授予单位】:扬州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S513;S423
【目录】:
  • 中文摘要8-10
  • Abstract10-14
  • 缩略词14-15
  • 第一章 高温干旱对作物生长发育的影响研究进展15-51
  • 1 高温干旱对作物生长和发育的影响17-20
  • 1.1 生长进程17-18
  • 1.2 开花进程18-19
  • 1.3 灌浆进程19-20
  • 2 高温干旱对干物质积累分配的影响20-21
  • 3 高温干旱对作物光合作用和氮同化的影响21-25
  • 3.1 光合作用21-24
  • 3.2 氮同化24-25
  • 4 高温干旱对作物抗氧化系统和渗透调节物质的影响25-26
  • 5 高温干旱对作物籽粒组分合成酶活性的影响26-27
  • 6 高温干旱胁迫对植株体内内源激素含量的影响27-28
  • 7 高温干旱对作物胚乳发育的影响28-29
  • 8 高温干旱对作物籽粒品质的影响29-31
  • 9 本研究目的和意义31-32
  • 10 参考文献32-51
  • 第二章 灌浆期高温干旱对糯玉米花后干物质积累转运和籽粒灌浆的影响51-65
  • 1 前言52-53
  • 2 材料与方法53-54
  • 2.1 试验设计53-54
  • 2.2 籽粒产量54
  • 2.3 干物质积累与转运54
  • 2.4 籽粒灌浆54
  • 2.5 统计分析54
  • 3 结果与分析54-59
  • 3.1 籽粒产量54-55
  • 3.2 干物质积累与转运55
  • 3.3 籽粒灌浆55-59
  • 4 讨论59-61
  • 5 参考文献61-65
  • 第三章 灌浆期高温干旱对糯玉米叶片光合特性的影响65-78
  • 1 前言65-66
  • 2 材料与方法66-67
  • 2.1 试验设计66
  • 2.2 测定参数与方法66-67
  • 2.3 数据分析与统计67
  • 3 结果与分析67-74
  • 3.1 叶片含水率67-68
  • 3.2 SPAD68
  • 3.3 光合酶活性68-69
  • 3.4 光合特性69-72
  • 3.5 叶绿素荧光72-74
  • 4 讨论74-75
  • 5 参考文献75-78
  • 第四章 灌浆期高温干旱对糯玉米叶片衰老的影响78-91
  • 1 前言78-79
  • 2 材料与方法79-81
  • 2.1 试验设计79
  • 2.2 测定项目与方法79-81
  • 2.3 统计分析81
  • 3 结果与分析81-86
  • 3.1 叶片可溶性蛋白含量81-82
  • 3.2 叶片叶绿素含量82
  • 3.3 叶片类胡萝卜素含量82-83
  • 3.4 叶片丙二醛(MDA)含量83-84
  • 3.5 叶片过氧化氢酶(CAT)活性84-85
  • 3.6 叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性85
  • 3.7 叶片过氧化物(POD)酶活性85-86
  • 4 讨论86-87
  • 5 参考文献87-91
  • 第五章 灌浆期高温干旱对糯玉米籽粒组分代谢相关酶活性的影响91-108
  • 1 前言92-93
  • 2 材料与方法93-95
  • 2.1 试验设计93
  • 2.2 测定指标与方法93-95
  • 2.3 数据统计与分析95
  • 3 结果与分析95-104
  • 3.1 籽粒可溶性糖含量95-96
  • 3.2 籽粒淀粉含量96-97
  • 3.3 籽粒蛋白质含量97-98
  • 3.4 籽粒蔗糖合成相关酶活性98-100
  • 3.5 淀粉合成相关酶活性100-103
  • 3.6 籽粒氮代谢相关酶活性103-104
  • 4 讨论104-105
  • 5 参考文献105-108
  • 第六章 灌浆期高温干旱胁迫对糯玉米籽粒内源激素含量的影响108-119
  • 1 前言109-110
  • 2 材料与方法110-111
  • 2.1 试验设计110
  • 2.2 测定参数与方法110
  • 2.3 数据统计分析110-111
  • 3 结果与分析111-115
  • 3.1 籽粒生长素(IAA)含量111
  • 3.2 籽粒细胞分裂素(CTK)含量111-112
  • 3.3 籽粒玉米素(Z)含量112-113
  • 3.4 籽粒脱落酸(ABA)含量113
  • 3.5 籽粒赤霉素(GA3)含量113-114
  • 3.6 籽粒乙烯(ETH)含量114-115
  • 4 讨论115-116
  • 5 参考文献116-119
  • 第七章 结语与展望119-125
  • 1 研究结论119-121
  • 1.1 干物质积累转运和籽粒灌浆119-120
  • 1.2 叶片光合特性120
  • 1.3 叶片衰老120
  • 1.4 籽粒组分代谢与相关酶活性120-121
  • 1.5 籽粒内源激素含量121
  • 2 创新点121-122
  • 2.1 明确了灌浆期高温干旱胁迫对叶片衰老和物质积累转运的影响121
  • 2.2 阐明了灌浆期高温干旱胁迫对籽粒组分积累与代谢酶活性的影响121
  • 2.3 明确了灌浆期高温干旱胁迫对籽粒内源激素含量的影响及其对籽粒灌浆的作用121-122
  • 3 研究存在的不足122
  • 3.1 缺少干旱单因素胁迫对玉米生长发育的影响研究122
  • 3.2 研究机理有待进一步深入122
  • 3.3 缺少大田验证试验122
  • 4 研究展望122-123
  • 4.1 利用分子生物学手段进行抗逆栽培生理机制研究122
  • 4.2 细化胁迫程度、胁迫持续时间和胁迫时期对植株生育进程的影响研究122-123
  • 4.3 深入分析不同部位叶片和籽粒对高温干旱胁迫的响应差异123
  • 5 参考文献123-125
  • 攻读博士学位期间发表的学术论文目录125-126
  • 致谢126-127

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李敏;马悦荣;;高温干旱对果树生长发育的影响及防护措施[J];果农之友;2006年09期
2 李志国;夏定久;吴昊;;高温干旱对肚倍生产的影响[J];湖北林业科技;1992年04期
3 ;广西提早做好果树抗高温干旱工作[J];中国果业信息;2009年03期
4 杨志义,耿贵祥,岳国玉,何晓莉;干旱对果树的危害与对策[J];北方果树;2000年06期
5 董志霞;玉米制种花期受高温干旱的影响与对策[J];农村经济与技术;2002年06期
6 杨祥珠;娄伟平;;2003年高温干旱对新昌县农业生产的影响分析[J];安徽农业科学;2007年10期
7 谢新旺;张名福;;夏秋季高温干旱对柑园的危害与防护技术[J];福建农业;2011年08期
8 平先良;付高平;;陶其辉副局长兼总队长率队深入萍乡宜春督导高温干旱防范工作[J];南方农机;2013年04期
9 俞世沛,孔樟良,杨敬奎;夏季高温干旱前,山地桔园管理经验小结[J];浙江柑桔;1991年01期
10 余会康;高温干旱对油生长发育的影响及对策[J];福建果树;2004年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 鄢洪斌;彭清莲;朱均安;;宜春市高温干旱天气的气候分析[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
2 卢冬梅;刘文英;;夏秋季高温干旱对江西省双季晚稻产量的影响[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
3 卢冬梅;;高温干旱对江西省双季晚稻产量的影响分析[A];江西省气象部门第二届高级工程师技术述职报告会论文集[C];2005年
4 黄慧君;;2006年云南省盛夏高温干旱成因分析[A];中国气象学会2008年年会干旱与减灾——第六届干旱气候变化与减灾学术研讨会分会场论文集[C];2008年
5 陈新玉;王传根;刘思勇;;九江市2003年夏季高温干旱成因分析[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
6 杨淑群;潘建华;柏建;;2006年四川极端高温干旱分析[A];2006年灾害性天气预报技术论文集[C];2006年
7 周建平;;丽水2003年7月持续高温干旱成因分析[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
8 袁春;杨秋平;张月琴;;新余市伏秋高温干旱分析预测[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
9 陈艳秋;赵连伟;;辽宁省干旱特征及影响分析[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
10 贺晓鸣;;浅谈高温干旱条件下瀛系品种繁育的一点体会[A];第四次西部选原种学术研讨会论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 宋佳;果园高温干旱时期咋管理[N];陕西科技报;2008年
2 特约记者 王星;市农牧业局采取措施降低高温干旱对农业的危害[N];巴彦淖尔日报(汉);2010年
3 记者 厉晓杭 通讯员 胡章;今年盛夏可能出现阶段性高温干旱[N];宁波日报;2013年
4 本报实习记者 张格苗;高温干旱下,如何解农民之忧?[N];中国气象报;2013年
5 ;国办:积极防御应对高温干旱[N];新华每日电讯;2013年
6 ;农业部部署防范高温干旱夺秋粮丰收[N];中华合作时报;2013年
7 江苏省农科院蔬菜所 沙国栋 冯伟民;持续高温干旱后蔬菜生产应对措施[N];江苏农业科技报;2013年
8 ;部署防御应对高温干旱[N];中国水利报;2013年
9 付高平;针对高温干旱赣拿对策[N];农资导报;2013年
10 龙新;农业部紧急部署防范高温干旱夺取秋粮丰收[N];农民日报;2014年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 杨欢;灌浆期高温干旱胁迫影响糯玉米籽粒产量形成的生理机制[D];扬州大学;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 刘丽娜;玉米对旱热双重胁迫的代谢响应研究[D];东北大学;2014年
2 徐封丰;外源6-苄基嘌呤、水杨酸对高温干旱复合胁迫下半夏植株抗逆性的影响[D];西南大学;2014年
3 李黎;高温干旱及复水对毛竹实生苗生理特性的影响[D];浙江农林大学;2016年
4 马建勇;东北地区高温干旱对玉米产量影响的情景分析[D];中国农业科学院;2012年
5 余兰英;重庆夏季高温干旱期间居民疾病谱表现特征及其发病规律性探讨[D];重庆医科大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026