甜玉米自交系鋅脅迫下莖葉及其葉綠素的差異及敏感性評(píng)價(jià)

蒲浩杰 麥麗芳 劉鵬飛 楊曉娟 梁小媚 張姿麗

摘 要 鋅是玉米生長過程中不可缺少的微量元素。采用營養(yǎng)液培養(yǎng)法，對(duì)18個(gè)不同甜玉米自交系在3種供鋅處理下的幼苗莖葉及其葉綠素特性進(jìn)行研究。結(jié)果表明，莖葉SPAD值在自交系和處理之間存在顯著差異，但是兩因素間不存在交互作用；各性狀在不同的鋅濃度處理時(shí)，各自交系對(duì)于鋅處理的反應(yīng)不同，變化趨勢(shì)不同，敏感性不同。不同玉米自交系對(duì)不同濃度鋅的敏感性不同。本研究中，自交系T2、T5、T8、T19、T49和T54在試驗(yàn)所調(diào)查的6個(gè)性狀中，顯示對(duì)不同鋅濃度處理的變化較不敏感，苗期對(duì)鋅的耐受性較強(qiáng)，可用于鋅耐受性品種選育。

關(guān)鍵詞 甜玉米自交系；鋅營養(yǎng)；敏感性

中圖分類號(hào)：S513 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.21.099

玉米是對(duì)鋅最敏感的作物[1]。甜玉米是玉米屬的一個(gè)亞種，具有營養(yǎng)豐富、甜、嫩、香等特點(diǎn)，在西方已成為一種流行的蔬菜[2]。甜玉米在我國也十分暢銷，被人們稱為“保健水果玉米”，廣東省是我國最大的甜玉米生產(chǎn)和出口省份[3]。玉米莖葉的生長狀況體現(xiàn)了玉米營養(yǎng)和生長狀況，玉米莖葉生長高度和葉綠素含量是用來反映植株吸收營養(yǎng)和光合作用的一個(gè)綜合指標(biāo)，也是衡量玉米種質(zhì)的重要指標(biāo)之一[4-5]。本研究對(duì)甜玉米自交系不同濃度鋅脅迫下莖葉及其葉綠素的差異及敏感性評(píng)價(jià)進(jìn)行了初步研究，以期對(duì)甜玉米自交系對(duì)鋅的耐受性進(jìn)行評(píng)價(jià)篩選材料選育良好玉米自交系。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)選取仲愷作物研究所多年選育的甜玉米自交系T1、T2、T4、T5、T6、T7、T8、T10、T13、T19、T48、T49、T52、T54、T63、T93、T96和T103共18份甜玉米自交系為材料。

1.2 催芽及營養(yǎng)液培養(yǎng)

篩選一致的玉米自交系種子，浸種12 h后，每份自交系30粒，經(jīng)0.1% HgCl2表面滅菌，15 min后用蒸餾水沖洗3次，沖洗后按自交系分別置于催芽盒中催芽。催芽3 d后，挑選出發(fā)芽的種子均勻播于無菌沙盤。分系播種好后置于常溫（25～30 ℃）下培養(yǎng)，1～2 d澆一次蒸餾水，培養(yǎng)7 d后出苗。

出苗后在三葉期切去胚乳，用去離子水沖洗干凈，挑選長勢(shì)相近植株3株，并移入1/2 Magnavaca的玉米營養(yǎng)液（pH 6.2）中。

Magnavaca的玉米營養(yǎng)液配方，大量元素：KNO3 0.56 mmol·L-1，Ca（NO3）2·4H2O 3.52 mmol·L-1，NH4NO3 1.30 mmol·L-1，KCl 0.58 mmol·L-1，K2SO4 0.58 mmol·L-1，Mg（NO3）2·6H2O 0.86 mmol·L-1，F(xiàn)e（NO3）3·9H2O 0.08 mmol·L-1，HEDTA 0.08 mmol·L-1，KH2PO4 0.05 mmol·L-1。微量元素：MnCl2·4H2O 9.11 μmol·L-1，H3BO3 25.41 μmol·L-1，CuSO4·5H2O 0.62 μmol·L-1，Na2MoO4·2H2O 0.83 μmol·L-1。鋅元素以ZnSO4供給，每個(gè)材料設(shè)3個(gè)硫酸鋅濃度處理，分別為0 mg·L-1、0.022 mg·L-1、0.22 mg·L-1，進(jìn)行營養(yǎng)液栽培，每個(gè)處理均設(shè)3次重復(fù)，共9株。采用長方形塑料盒在自然光照培養(yǎng)。培養(yǎng)溫度為28 ℃，每日14 h光照、10 h黑暗，每天用電動(dòng)泵連續(xù)通氣充氧30 min，2 d更換一次營養(yǎng)液，培養(yǎng)21 d后收獲。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 莖葉長度測(cè)定

幼苗處理21 d后，從培養(yǎng)液中按各自交系分別取玉米幼苗，用剪刀剪離幼苗根部和莖葉。以單株為單位，用直尺測(cè)量莖葉長。

1.3.2 葉綠素SPAD值測(cè)定

葉綠素在葉片中的含量與作物當(dāng)前的營養(yǎng)狀況有很大的關(guān)系。利用SPAD-502測(cè)定葉片對(duì)兩個(gè)波長段的吸收率，來評(píng)估葉片中葉綠素的相對(duì)含量[6]。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)方法

采用Excel、SPSS等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析。所得數(shù)據(jù)用SAS軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 甜玉米自交系在不同鋅處理的植株地上部分差異

對(duì)18份甜玉米自交系幼苗在3個(gè)鋅濃度處理下處理21 d測(cè)得的苗高進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表1。處理1中最大值為T19的39.80 cm，最小值為T54的20.72 cm，極差為19.08 cm；處理2中最大值為T13的47.17 cm，最小值為T52的12.62 cm，極差為34.55 cm；處理3中最大值為T5的49.72 cm，最小值為T7的26.54 cm，極差為23.18 cm。隨著鋅處理濃度的增加，材料T1、T2、T4、T5、T19、T49、T52、T54、T93、T96和T103在3個(gè)濃度處理中苗高指標(biāo)呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì)，T6、T8、T13、T63呈現(xiàn)先增后減，T48呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)，T7呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)。其中材料T2、T19、T96在3個(gè)處理中苗高差異不大，對(duì)鋅元素不敏感。

自交系和鋅濃度兩因素試驗(yàn)方差分析（表2）表明，試驗(yàn)處理對(duì)誤差顯著，18個(gè)甜玉米自交系幼苗苗高之間存在差異（P<0.000 1），在3個(gè)鋅濃度處理下差異極顯著（P<0.000 1），自交系間與鋅濃度間交互作用極顯著（P<0.000 1），表明18個(gè)自交系與3個(gè)鋅濃度之間存在交互作用，18個(gè)自交系對(duì)鋅脅迫的耐受程度不同。SSR（Shortest Significant Range）法進(jìn)行多重比較結(jié)果如表1所示，結(jié)果表明，T5、T13、T19、T63這4個(gè)自交系差異不顯著，極顯著高于其他自交系；處理1和處理2差異不顯著，顯著高于處理3。

2.2 甜玉米自交系不同鋅處理下葉綠素SPAD值差異分析

葉綠素SPAD值性狀指標(biāo)見表3，處理1中最大值為T49的28.98，最小值為T6的19.18，極差為9.8；處理2中最大值為T52的30.38，最小值為T4的21.20，極差為9.18；處理3中最大值為T52的32.25，最小值為T7的18.80，極差為13.45。隨著鋅處理濃度的增加，材料T2、T5、T8、T48、T49、T54、T63、T93、T96和T103幼苗葉綠素SPAD值先增后減趨勢(shì)，而材料T1、T4、T6、T13、T19和T52呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，T7呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)。其中T2、T54、T96在3個(gè)處理中幼苗葉綠素SPAD值差異不大，對(duì)鋅元素不敏感。

通過自交系和鋅處理兩因素試驗(yàn)方差分析（表4）結(jié)果表明，18個(gè)自交系葉綠素SPAD值之間差異顯著（P=0.000 1<0.005），3個(gè)鋅處理下，幼苗葉綠素SPAD值間差異也顯著（P=0.002 4<0.005）。自交系間與鋅濃度間交互作用不顯著。SSR法進(jìn)行多重比較，如表3所示，T5、T10、T13、T19、T52和T54間差異不顯著，極顯著高于其他自交系。處理1和處理2之間差異不顯著，顯著高于處理3。

3 結(jié)論與討論

玉米是喜鋅作物，玉米配方肥中鋅元素的重要作用不可低估[7]。為研究不同甜玉米自交系對(duì)于不同鋅處理的耐受情況，采用營養(yǎng)液水配法對(duì)水培21 d的玉米莖葉高、葉綠素SPAD進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)幼莖葉高在自交系與鋅處理間都存在極顯著差異，并且兩因素間存在極顯著的交互作用。玉米幼苗時(shí)期內(nèi)，鋅的使用能明顯地提高玉米的莖和葉生長，施鋅對(duì)玉米植株生長的促進(jìn)效果更好，而水分供應(yīng)正常，玉米生長增加，增加了對(duì)鋅的需求，更易出現(xiàn)缺鋅癥狀[8-11]。

本研究中，葉片SPAD值在自交系和處理之間存在顯著差異，但兩因素間不存在交互作用。本研究中各性狀在不同的濃度處理時(shí)，不同的自交系表現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)表明，各自交系，對(duì)于鋅處理的反應(yīng)不同，變化趨勢(shì)不同，敏感性不同。不同玉米自交系對(duì)不同濃度鋅的敏感性不同，不同玉米自交系對(duì)不同濃度鋅反應(yīng)的敏感性不同。王景安等研究成果也表明，缺鋅和低鋅培養(yǎng)均使玉米的莖葉干重顯著降低，但不同的敏感類型降低的幅度不同。敏感類型降低的多，非敏感類型降低的少，低鋅比缺鋅降低的更多。而且，低鋅還使敏感類型迅速枯死。缺鋅和低鋅使對(duì)缺鋅敏感類型的莖葉幅度很大，對(duì)非敏感類型幾乎沒有影響。對(duì)鋅敏感的玉米，其缺鋅培養(yǎng)對(duì)它的影響較大，而對(duì)非敏感性的品種幾乎沒有什么影響。本研究中，自交系T2、T5、T8、T19、T49和T54在試驗(yàn)中所調(diào)查的6個(gè)性狀中，顯示對(duì)不同鋅濃度處理的變化較不敏感，苗期對(duì)鋅的耐受性較強(qiáng)，可用于鋅耐受性品種選育。

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（責(zé)任編輯：劉昀）