不同基因型玉米氣孔數量及形態差異研究

崔麗娜 董樹亭

摘要 [目的]研究不同基因型玉米的氣孔數量及形態差異。[方法]以超甜玉米（華威 6 號）、爆裂玉米（特爆 2 號）、糯玉米（西星黃糯 6 號）、高油玉米（高油115）和普通玉米（鄭單 958）為材料，研究不同品種玉米穗位葉解剖結構的差異。[結果]不同基因型玉米上表皮及下表皮氣孔的形態及數量均存在差異，不同基因型玉米的上表皮氣孔數均小于下表皮氣孔數。[結論]研究結果可為挖掘不同基因型玉米的產量潛力提供理論依據。

關鍵詞 玉米；穗位葉；氣孔；數量；形態差異

中圖分類號 S513.048 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）18-0001-02

Abstract [Objective] To study the number and shape differences of stoma in different genotypes of maize.[Method] Maize cultivars supersweet corn（Huawei 6），pop corn（Tebao 2），waxy corn （Xixinghuangnuo 6），highoil corn（Gaoyou 115） and dent corn（Zhengdan 958） were used as test materials to study the anatomical structure differences of ear leaf in different maize cultivars.[Result] There were differences in the number and shape of stoma in upper epidermis and lower epidermis.The number of stoma in upper epidermis was lower than that of lower epidermis.[Conclusion] The research results can provide theoretical basis for excavating the yield potential of different genotypes of maize.

Key words Maize；Ear leaf；Stoma；Number；Shape differences

葉片是玉米進行光合作用的主要器官，不同基因型玉米的形態和生理活動存在差異。掌握玉米不同基因型葉片的生理特性差異，對于挖掘作物品種的遺傳潛力和提高栽培管理水平具有重要意義。目前，有關玉米不同葉位葉片形態、生理特性的研究報道已有很多[1-2]，其中包括品種間不同葉位葉片形態和生理指標差異的研究[3-4]，但對于不同基因型玉米穗位葉的系統研究報道較少。通過對不同基因型玉米穗位葉的研究，有助于了解葉片不同基因型導致的葉片形態及生理性的差異。

灌漿期是玉米產量形成的重要時期，在該時期保持玉米的氣孔的形態結構對于玉米的光合性能，甚至玉米的產量起著至關重要的作用。筆者以華威 6 號（超甜玉米）、特爆 2 號（爆裂玉米）、西星黃糯 6 號（糯玉米）、高油115（高油玉米）、鄭單 958（普通玉米品種）為試驗材料，探討灌漿期玉米穗位葉氣孔數目和形態的差異，旨在為其在該時期的田間管理以及挖掘不同基因型玉米的產量潛力提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料 華威 6 號為超甜玉米，特爆 2 號為爆裂玉米，西星黃糯 6 號為糯玉米，高油115為高油玉米，鄭單 958為普通玉米品種。

1.2 試驗方法

試驗于 2010—2011 年在山東農業大學玉米科技園進行。分別于每年 6 月 17 日播種，種植密度為75 000 株/hm2。采用完全隨機區組排列，重復 3 次，小區面積為 3 m×10 m。試驗地土壤為壤土，0～20 cm 土壤 pH 7.40，含全碳 12.76 g/kg、全氮 1.06 g/kg、堿解氮 79.45 mg/kg、速效磷 74.16 mg/kg、速效鉀 94.45 mg/kg。基施復合肥（N∶P∶K=16%∶16%∶16%） 300 kg/hm2，大喇叭口期追施尿素 675 kg/hm2，田間管理同高產田。試驗期間玉米生長發育正常，分別于每年 10 月18日收獲。

1.3 玉米穗位葉解剖結構的觀察

在玉米開花期從每個小區選取 80 株生長一致、能代表該地區生長狀況的玉米掛牌。在每個小區選定 5 株掛牌的玉米，取人工授粉的玉米（授粉后20 d）穗位葉中段部分，在距離葉脈及葉片邊緣的中間部分，切取葉片（0.5 cm×0.5 cm），橫切面用4%（V/V）戊二醛前固定，磷酸緩沖液沖洗。然后，用1%（V/V）鋨酸后固定，乙醇梯度脫水；Epon-812（環氧樹脂）浸透與包埋。使用瑞典LKB-7800 型超薄切片機切片，切片厚0.6 μm。材料重新建斷層后噴金屬粉，使用日本JSM-660LV掃描電鏡觀察并拍照。

2 結果與分析

2.1 穗位葉表皮氣孔的形態

從圖1可以看出，不同基因型玉米的上表皮氣孔從大到小依次為糯玉米、超甜玉米、普通玉米、高油玉米、爆裂玉米。其中，糯玉米、超甜玉米、普通玉米的下表皮氣孔大小差異不顯著，但均大于爆裂玉米，而爆裂玉米大于高油玉米。

2.2 穗位葉表皮氣孔數量

由表1可知，不同基因型玉米的上表皮氣孔數均少于下表皮氣孔數，各基因型玉米上表皮氣孔數從多到少依次為高油玉米、普通玉米、爆裂玉米、糯玉米、超甜玉米。下表皮氣孔數與上表皮氣孔數規律一致。

3 討論

葉片是植物利用光能、合成有機化合物的重要場所，而葉片的光合性能與其葉片超微結構緊密相關[5]。氣孔是植物進行氣體、水分交換與代謝，響應環境條件改變（包括病菌侵染）的重要通道，其大小、密度以及分布受到遺傳的控制，也受到環境因素的影響。氣孔是葉片和外界環境進行氣體和水分交換的重要通道，氣孔的形態、大小、分布和數量等都會直接影響植物的光合作用和蒸騰作用等生理活動，對植物

生命活動起著極其重要的作用，而且氣孔特征參數與玉米抗逆性密切相關[6]。研究氣孔的數量及其形態具有重要的作用，可為指導玉米育種及生產提供理論基礎。

參考文獻

[1] WOLFE D W，HENDERSON D W，HSIAO T C，et al.Interactive water and nitrogen effects on senescence of maize：I.Leaf aera duration，nitrogen distribution and yield[J].Agric J，1988，80：859-870.

[2] VALENTINUZ O R，TOLLENAAR M.Vertical profile of leaf senescence during the grainfilling period in older and newer maize hybrids[J].Crop Sci，2004，44：827-834.

[3] ANDERSON J M，GOODCHILD D J，BOARDMAN N K.Composition of the photosyatems and chloroplast structure in extremshade plants[J].Biochimica et biophysica acta（BBA）Bioenergetics，1973，325（3）：573-585.

[4] 劉克禮，盛晉華.春玉米葉片葉綠素含量與光合速率的研究[J].內蒙古農業大學學報（自然科學版），1998，19（2）：48-51.

[5] 段青青，丁明，姜武，等.黑暗對西瓜幼苗葉片葉綠體超微結構的影響[J].電子顯微學報，2009，28（3）：275-279.

[6] 楊磊，吳晗，趙立華，等.玉米與大豆間作對玉米葉片氣孔及光合效率的影響[J].云南農業大學學報，2012，27（1）：39-43.