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玉米根、叶器官对花期干旱的响应及其复水补偿生长研究

刘永红  
【摘要】:针对早害研究大多利用苗期材料或采用盆栽试验,难以全面反映产量形成期器官的胁迫响应、补偿生长及其相关性等问题,设置池栽与干旱棚相结合的控制性试验,研究花期干旱胁迫条件下土层厚度、基因型、水分处理对玉米花后根系、叶片的影响,以及复水后的补偿生长。采用间接和直接相结合的方法判断玉米植株水分亏缺情况,结果表明:试验处理的花期干旱胁迫引起了土壤含水量、冠层相对湿度,以及茎流强度、伤流强度、叶片相对含水量、蒸腾速率、失水速率的显著下降,导致了根、叶器官的水分亏缺,最终显著影响玉米干物质积累与籽粒产量,为水分胁迫研究奠定了基础。现将研究结果总结如下: (1) 形态与光合生理是根系、叶片器官最直接的水分响应。水分胁迫促使玉米最长节根、群体根分布层、单株根数、单株根长、单株根重、平均单根长、平均单根重等耕作层内根量的缓慢下降;复水后根系快速地补偿生长,其中轻度干旱的单株根数、单株根重超补偿生长。与此同时,水分胁迫促使穗下绿叶衰老,并随着胁迫时间的延长,显著地影响穗五绿叶面积,内在表现为叶片光合速率、Fv/Fm和Fv/Fo显著下降,细胞间CO_2浓度、单叶水分利用效率显著增加,而相对叶绿素含量保持稳定;复水后绿叶的衰老减缓,维持约7d的相对稳定期。可见,根量和叶绿素相对含量在水分亏缺过程中的相对稳定,正是复水后根系补偿与光合作用恢复的生理基础。响应指标间及与产量的相关性研究还发现,花期根系形态的水分响应指标与穗部性状、籽粒产量相关不显著,而叶片形态、光合生理的水分响应导致产量与穗部性状显著变化,因此,叶片的形态、生理性状是产量的基础性状系统。同时,研究并建立了玉米花后根系、叶片器官的水分响应指标。 (2) 渗透调节是水分胁迫细胞的重要响应。水分胁迫促使根系和叶片细胞的可溶性糖、脯氨酸含量以及细胞膜相对透性逐渐增加,随着胁迫时间的延长,根、叶细胞渗透调节物质出现“积累—衰减—再积累”的动态变化,由此表明,细胞的渗透调节是跃变而逐步衰退的过程。其中:根、叶器官以及品种、土层厚度在干旱胁迫期对渗透调节的影响则反映了作物适应乃至抵御干旱的能力。然而,胁迫解除后,叶片Pro、可溶性糖含量不是显著降低,而是持续增加,这可能与细胞内含物的补偿积累有关。


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