不同玉米品種適應(yīng)干濕交替水分逆境的根系特征差異研究.pdf

1、[目的]探索玉米根系應(yīng)答干濕交替水分環(huán)境進(jìn)而調(diào)控整體植物水分狀況的機(jī)制，闡明不同玉米品種根系適應(yīng)性間的差異規(guī)律，建立根系特征與培育環(huán)境之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為生物學(xué)節(jié)水和玉米品種資源區(qū)劃提供理論指導(dǎo)。 [方法]以選育于我國(guó)不同生境下的玉米雜交種農(nóng)大108、沈單16號(hào)、陜單8806、掖單13和鄭單958為試驗(yàn)材料，采用聚乙二醇(PEG-8000)模擬干旱脅迫處理方法，結(jié)合電子顯微技術(shù)、形態(tài)觀察、生理學(xué)指標(biāo)測(cè)定和紅外CO<,2>分析技術(shù)研

2、究。 [結(jié)果] (1)從干旱脅迫及旱后復(fù)水下根毛的完整性、長(zhǎng)度及密度差異進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)干旱脅迫下根毛的適應(yīng)能力大小順序?yàn)椋宏儐?806>鄭單958>沈單16號(hào)>農(nóng)大108>掖單13；旱后復(fù)水下根毛的再生能力大小順序?yàn)椋宏儐?806>鄭單958>農(nóng)大108>沈單16號(hào)>掖單13。 (2)旱后復(fù)水下陜單8806和鄭單958根系中可溶性糖所占植株中可溶性糖百分比升高，而其它3個(gè)品種可溶性糖對(duì)干旱-復(fù)水水分環(huán)境的響應(yīng)機(jī)制

3、不盡相同。從SOD活性方面，農(nóng)大108和沈單16號(hào)為一組，即復(fù)水后SOD活性顯著降低，甚至低于對(duì)照；陜單8806、鄭單958和掖單13為一組，復(fù)水后SOD活性和O<,2><'->含量均介于對(duì)照和脅迫之間，兩兩達(dá)到顯著水平。從CAT活性方面，陜單8806和沈單16號(hào)為一組，即復(fù)水后CAT活性與脅迫相比幾乎未變，但H<,2>O<,2>含量顯著下降；農(nóng)大108、掖單13和鄭單958為一組，復(fù)水后CAT活性與H<,2>O<,2>含量均顯著降低。

4、 (3)水分脅迫使掖單13和陜單8806所有氣孔開(kāi)度減小，而鄭單958、農(nóng)大108和沈單16號(hào)一部分氣孔開(kāi)度減小，而另一部分氣孔開(kāi)度未變化，即表現(xiàn)出“振蕩”現(xiàn)象。復(fù)水后，除沈單16號(hào)外，其它4個(gè)品種的所有氣孔開(kāi)度均恢復(fù)，而沈單16號(hào)仍表現(xiàn)出“振蕩”現(xiàn)象，恢復(fù)程度以陜單8806最大，顯著超過(guò)對(duì)照，表現(xiàn)出超補(bǔ)償效應(yīng)。水分脅迫使5個(gè)供試玉米品種的根系水導(dǎo)均降低，但與對(duì)照相比降低程度不同。 (4)干旱脅迫使葉片相對(duì)含水量顯著降低

5、(除陜單8806)，經(jīng)過(guò)復(fù)水后其含量基本恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)(除掖單13)。其中農(nóng)大108恢復(fù)程度最大，顯著超過(guò)了對(duì)照，表現(xiàn)出超補(bǔ)償效應(yīng)。綜合各氣體交換參數(shù)發(fā)現(xiàn)，陜單8806在干旱脅迫下光合速率的降低主要是由于氣孔導(dǎo)度降低導(dǎo)致胞間CO<,2>濃度不足所致，相應(yīng)的復(fù)水后氣孔導(dǎo)度(CS)和胞間CO<,2>濃度(Ci)均表現(xiàn)出超補(bǔ)償效應(yīng)。而其它4個(gè)品種可能既有氣孔的限制也有非氣孔限制。 [結(jié)論]在非致死的水分脅迫下，不同玉米品種根系通過(guò)形態(tài)

6、適應(yīng)、代謝調(diào)節(jié)、活性氧防御、膜結(jié)構(gòu)完整性和功能維持、水分傳輸變化等不同機(jī)制來(lái)抵御干旱脅迫，為復(fù)水奠定基礎(chǔ)。復(fù)水后根系功能逐漸得到修復(fù)，進(jìn)而產(chǎn)生補(bǔ)償效應(yīng)。根據(jù)水分逆境下的忍耐性和復(fù)水后的恢復(fù)性，將5個(gè)供試玉米品種進(jìn)行如下歸類。陜單8806和農(nóng)大108屬于抗旱性強(qiáng)的品種，適合在干旱環(huán)境中生長(zhǎng)，但適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充灌溉可以明顯改善植物根系及地上部功能；沈單16號(hào)和鄭單958的抗旱性次之，但在維持較高水分下限的前提下，通過(guò)陣發(fā)性的水分干濕交替變化不但可