細(xì)胞質(zhì)雄性不育玉米增產(chǎn)的生理機(jī)制.pdf

1、雄性不育性在利用雜種優(yōu)勢中具有重要作用，可以節(jié)省養(yǎng)分，提高籽粒產(chǎn)量。為了探明細(xì)胞質(zhì)雄性不育玉米增產(chǎn)的機(jī)理，本研究以生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的骨干自交系的不育系及其同型保持系為試驗材料，比較研究了氮素虧缺下細(xì)胞質(zhì)雄性不育系和其保持系的光合特性、礦質(zhì)營養(yǎng)特性以及根系特性的差異，探討了氮素虧缺對不育系的產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。主要研究結(jié)果如下： 1細(xì)胞質(zhì)雄性不育玉米的產(chǎn)量形成 細(xì)胞質(zhì)雄性不育玉米產(chǎn)量顯著高于其可育系，平均高11.5％，其中在缺

2、氮條件下和正常施氮條件下分別高13％和10％，千粒重和收獲指數(shù)顯著較高，而穗粒數(shù)差異不顯著。籽粒的灌漿速率隨生育進(jìn)程推進(jìn)而降低，缺N下可育系的灌漿速率降低，而不育植株顯著升高。 花后不育系的干重高于其可育系，其中開花期不育系莖稈、葉鞘和根系中的干物質(zhì)分配顯著較高，而由于花粉敗育使不育系的雄穗重顯著低于其可育系；成熟期不育系莖稈、葉片的干重和可育系差異不顯著，苞葉和穗軸的干重略高，雄穗重差異較小，而根系干重低于其可育系。

3、2細(xì)胞質(zhì)雄性不育玉米的光合特性 開花后不育系的葉面積、葉綠素含量顯著高于其可育系，且在生育后期優(yōu)勢明顯，缺氮下可育系的穗位葉的光合速率降低，而不育系的光合速率反而有所提高，其蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、細(xì)胞間隙C02濃度與其光合速率變化趨勢一致。不育系的光合色素含量均高于其可育系，其中穗位葉的葉綠素a、葉綠素總量及類胡蘿卜素含量均顯著較高。 兩類型玉米開花期的Fo、Fv/Fm、ΦPSⅡ和ETR均高于花后20d，不育系的Fo和PS

4、Ⅱ低于其可育系，且在花后20d差異較大，而Fv/Fm和ETR均高于其可育系，且兩類型玉米變化趨勢一致。 3細(xì)胞質(zhì)雄性不育玉米氮代謝生理特性 花后穗位葉的硝酸還原酶活性(NRase)在不同材料間存在較大差異，不育系的GS活性和GDH相比其可育系有所提高，分別提高2.5％和6.1％；氮虧缺條件下，不育系GS的降幅相對較小，可育系GDH活性顯著降低，而不育系GDH活性卻有所升高，說明不育系具有較高的蛋白質(zhì)合成能力，而缺N可能不

5、會降低不育系籽粒蛋白質(zhì)含量。 不育植株果穗葉SOD、POD和MDA含量和其可育系差異不顯著，CAT活性和可溶性蛋白含量顯著較高；氮虧缺條件下，POD及MDA含量均有所升高，CAT活性和可溶性蛋白含量均顯著降低，且不育系的降幅相對較小，說明缺N加劇了細(xì)胞的膜脂過氧化程度，但不育系受到傷害的程度小于其可育系。 4細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的氮素營養(yǎng)時空分布 開花后不育系各層葉片的全氮平均含量均低于其可育系，但在生育后期不育系的

6、含量相對較高。不育系上部莖和中部莖全氮平均含量均高于其可育系，下部莖的含量相對較低。 不育系的苞葉、莖鞘和根系含氮量均低于其可育系，葉片、莖稈和籽粒含氮量二者差異較小。氮虧缺條件下，各器官含氮量均顯著降低，其中不育系莖桿含氮量變異幅度最大，而葉片、苞葉和籽粒的降幅差異并不顯著，根系中20-40cm土層含氮量顯著高于0-20cm。 5細(xì)胞質(zhì)雄性不育玉米的根系特性 兩種類型玉米相比，花后0-30d不育系的根系總干重顯

7、著高于其可育系，但生育后期差異不大，且在正常氮素水平下具有明顯優(yōu)勢。不同土層內(nèi)根系重量占總根重的比例，0-20cm土層不育系相比其可育系的有所降低，20-40cm土層差異不明顯，40-80cm土層不育系的根系所占比例相對較高。 開花后不育系根系最大體積顯著高于其可育系，平均增幅為36％；0-20cm土層根系體積的變化，與根系總體積變化趨勢相似，20-40cm在不同材料間存在差異，40-80cm不育系的根系體積所占比例相對較高。

8、 兩種類型玉米0-20cm土層根系活力先升高后降低，在籽粒灌漿初期達(dá)到最大值，缺N對不育系的20-40cm最大根系活力影響較大，40-80cm最大根系活力顯著低于其可育系。 不育系根系SOD、POD、MDA和可溶性蛋白含量在開花后0-20cm顯著低于其可育系，而在植株生育后期0-20cm土層根系SOD活性相對較高；N虧缺條件下，根系SOD、POD和可溶性蛋白含量均顯著降低，而MDA含量有所升高，但增幅差異不大。 開

9、花期根系活性的0-20cm和20-40cm土層均高于乳熟期，而40-80cm土層根系活性低于乳熟期，不育系的SOD活性20-40cm和40-80cm土層均高于其可育系，且在乳熟期的優(yōu)勢更為明顯，而POD活性差異不大。不育系各土層根系MDA和可溶性蛋白含量均低于其可育系，且在兩種材料間變化趨勢一致。 6氮虧缺對細(xì)胞質(zhì)雄性不育玉米的籽粒品質(zhì) 不育系的粗脂肪、粗蛋白含量均低于其可育系，而淀粉含量、賴氨酸、支鏈淀粉和可溶性糖含量

10、相對較高。缺N下，不育系的粗脂肪、賴氨酸含量和蛋白質(zhì)總量及其各組分均顯著降低，而可育系的蛋白質(zhì)含量和淀粉的支/直比有所升高，不育系直鏈淀粉和支鏈淀粉含量均低于可育系 兩種類型玉米上部葉含氮量與粗蛋白、總淀粉和支鏈淀粉含量顯著正相關(guān)，下部葉與可溶性糖和直鏈淀粉含量呈極顯著正相關(guān)，不育系中部葉含氮量與淀粉和賴氨酸含量顯著正相關(guān)，而可育系與可溶性糖含量顯著負(fù)相關(guān)。 不育系中部葉含氮量與球蛋白和谷蛋白含量顯著正相關(guān)，下部葉與谷醇