干旱脅迫對不同生長期不同玉米品種生長性狀的影響

摘要" 為探究干旱對玉米不同生長期的生長性狀及果穗性狀的影響，以QXH0121（耐鹽堿型）、B73（野生型）、PHM57（鹽堿敏感型）3種不同耐鹽堿能力的玉米品種為試驗(yàn)材料，通過盆栽控水，分別于拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄期進(jìn)行干旱處理。結(jié)果表明：相較于非脅迫處理，干旱脅迫下3種玉米品種在拔節(jié)期、大喇叭口期及抽雄期均表現(xiàn)為株高及產(chǎn)量構(gòu)成要素降低，而莖粗則無顯著差異。無論拔節(jié)期、大喇叭口期或者抽雄期脅迫，3個品種耐旱程度均表現(xiàn)為QXH0121＞B73＞PHM57。拔節(jié)期的干旱脅迫對玉米株高影響最大，株高低于大喇叭口期和抽雄期；抽雄期的干旱脅迫對果穗性狀影響最大。

關(guān)鍵詞" 干旱；拔節(jié)期；大喇叭口期；抽雄期

中圖分類號" S513" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼" A" 文章編號" 0517-6611（2024）05-0032-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.05.008

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Effects of Drought Stress on Different Maize Varieties in Different Growing Periods

OU Wen-jing1， GUO Jian-jun2， LIU Xia1 et al

（1.Maize Research Institute， Shandong Academy of Agricultural Sciences/National Engineering Laboratory of Wheat and Maize/Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Maize in Northern Yellow-huai River Plain， Ministry of Agriculture，Jinan， Shandong 250100; 2.Dezhou Academy of Agricultural Sciences， Dezhou， Shandong 253000）

Abstract" To explore the effect of drought on growth traits and ear traits of maize in different periods， three maize varieties with different salt tolerance abilities， QXH0121 （saline-alkali tolerant type）， B73 （wild-type） and PHM57 （saline-alkali sensitive type）， were employed as experimental materials. Through pot culture experiment， drought treatment was carried out at jointing stage， big horn stage and tasseling stage， respectively. The results showed that compared with the control group， except for stem diameter， the plant height and yield component of three varieties all decreased in the three periods under drought condition. Under drought stress condition， the drought tolerance degree of the three varieties was： QXH0121 gt; B73 gt; PHM57， indicating that the saline-alkali tolerant varieties were also drought tolerant in a certain extent， and the saline-alkali sensitive varieties were also sensitive to drought stress. Drought stress at jointing stage had the worst effect on maize plant height， which was significantly lower than other stress periods. Drought stress during tasseling period had the worst effect on ear traits.

Key words" Drought;Jointing stage;Big horn stage;Tasseling stage

基金項(xiàng)目" 山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程（CXGC2022E02）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“細(xì)胞分裂素調(diào)控植物氣孔發(fā)育分子機(jī)理的研究”（31900249）。

作者簡介" 歐文靜（1995—），女，山東德州人，農(nóng)藝師，碩士，從事玉米栽培及生理研究。

*通信作者，副研究員，博士，從事玉米在非生物逆境條件下生長發(fā)育的調(diào)控機(jī)理研究。

收稿日期" 2023-05-23

玉米作為我國第一大糧食作物，其產(chǎn)量高低直接影響著糧食安全和人們生活，掌握了玉米生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，也就掌握了糧食增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的核心。玉米生育期對水分需求大，且關(guān)鍵時期對水分敏感［1］，然而玉米主要生長在干旱和半干旱地區(qū)，尤其隨著全球氣候變暖的加劇，氣溫升高，降水減少，玉米常遭受干旱脅迫［2］，導(dǎo)致大量減產(chǎn)，因此干旱脅迫對玉米生長發(fā)育的影響及機(jī)理亟待研究。

干旱脅迫會導(dǎo)致玉米植株矮小，果穗生長不良，影響代謝和生理過程［3-6］，這些影響與干旱發(fā)生的時間有很大關(guān)系［7］。李耕等［8-9］研究表明，不同發(fā)育階段進(jìn)行干旱脅迫會對產(chǎn)量造成不同程度的影響，其中對拔節(jié)期的生長影響最大，抽雄吐絲期次之，苗期影響最小。但也有研究持不同觀點(diǎn)，王俊強(qiáng)等［10］研究表明，抽雄吐絲期干旱脅迫減產(chǎn)嚴(yán)重，這可能與玉米品種不同有關(guān)。拔節(jié)期干旱情況下，玉米葉片的丙二醛、葉綠素含量顯著降低，說明干旱嚴(yán)重影響植株的活力，呈現(xiàn)衰老狀［11］；大喇叭口期的干旱脅迫導(dǎo)致玉米葉夾角、葉寬及株高等大幅降低［12］；抽雄期隨著干旱脅迫加深，各產(chǎn)量構(gòu)成要素急劇下降［13-14］。綜上所述，學(xué)者過多關(guān)注干旱脅迫對單個時期產(chǎn)生的影響，但對于拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄期3個關(guān)鍵時期的綜合比較研究較少，且對于耐鹽堿品種是否耐干旱則鮮見報(bào)道。因此，筆者通過探索耐鹽堿品種QXH0121、鹽堿敏感型品種PHM57、野生型品種B73在不同生育期對干旱脅迫的反應(yīng)，研究干旱對玉米不同生育期的影響以及不同品種尤其是耐鹽堿品種的耐旱性。

1" 材料與方法

1.1" 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)有3個玉米品種，分別為PHM57（鹽堿敏感型）、QXH0121（耐鹽堿型）、B73（野生型）。

1.2" 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)4個處理：CK（整個生育期供水充足），T1（拔節(jié)期脅迫，葉片萎蔫、卷曲的植株達(dá)到10%以上時進(jìn)行復(fù)水），

T2（大喇叭口期脅迫，葉片萎蔫、卷曲的植株達(dá)到10%以上時進(jìn)行復(fù)水），

T3（抽雄期脅迫，葉片萎蔫、卷曲的植株達(dá)到10%以上時進(jìn)行復(fù)水）。

每個處理3次重復(fù)。

1.3" 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)以盆栽方式進(jìn)行，放置在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院溫室內(nèi)，除水量不同外，其余條件均與自然情況相同。種子在培養(yǎng)皿中發(fā)芽后，移至盆中，盆直徑22.5 cm，高15.0 cm，所用土壤為丹麥品質(zhì)泥炭土。

1.4" 測量指標(biāo)

株高：抽雄期及其前期，從土壤表面量至所測植株最長葉片完全伸展的葉尖處，抽雄后量至雄穗穗頂。

莖粗：采用游標(biāo)卡尺測定近地面莖粗。

穗位高：自地面至最上部果穗著生節(jié)的平均高度。

穗粗：將3個果穗首尾相間排成一行，測量果穗中間直徑。穗長：果穗頂端到基部的距離。禿尖長：果穗頂端到不結(jié)實(shí)部分的距離。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 干旱脅迫對不同品種玉米株高的影響

由表1可知，隨著時間推移，株高迅速增加。玉米各時期在干旱脅迫下，各處理株高整體較CK有所降低，其中拔節(jié)期脅迫（T1）株高受影響最大，抽雄期脅迫（T3）株高降幅最低，受影響小，說明拔節(jié)期缺水對玉米生長影響最大。拔節(jié)期PHM57品種長勢最快，且顯著高于其他2個品種，但是成熟期數(shù)據(jù)顯示，QXH0121品種長勢最高，在每個處理中均表現(xiàn)為高于其他2個品種。

2.2" 干旱脅迫對不同品種玉米莖粗的影響

由表2可知，隨著玉米植株的發(fā)育，莖粗不斷增大，但增長幅度較低。不同時期進(jìn)行水分脅迫的植株，成熟期莖粗均在21.00 mm左右，較CK有所降低，但是差異不顯著，這表明干旱脅迫對莖粗的影響不大。同一品種不同時期進(jìn)行干旱脅迫時，拔節(jié)期莖粗最小，說明干旱脅迫對拔節(jié)期影響最大。

2.3" 干旱脅迫對玉米果穗性狀的影響

由表3可知，不同時期干旱均導(dǎo)致穗長、穗粗減小，禿尖長增大。干旱脅迫導(dǎo)致穗長降低程度不同，但均低于CK，抽雄期脅迫（T3）穗長降幅最大，其次是大喇叭口期脅迫（T2），拔節(jié)期脅迫（T1）降低幅度最小，T1、T2、T3處理PHM57分別較CK降低10.19%、12.20%，16.32%，QXH0121分別降低9.10%、12.74%、15.11%，B73分別降低14.05%、17.34%、19.68%。穗粗雖然較CK降低，但均與CK無顯著差異。禿尖長隨著干旱脅迫的加劇不斷增長，T3處理禿尖長度明顯增長，在2.00 cm左右，高于CK和T1、T2處理，CK禿尖長度均≤0.50 cm，這說明抽雄期脅迫對果穗性狀影響最大。抽雄期脅迫（T3）穗位高最高，各品種與CK差異不顯著，拔節(jié)期脅迫（T1）穗位高最低，PHM57、QXH0121、B73較CK分別下降22.13%、19.03%、23.85%。

3" 討論

作為衡量作物生長速度標(biāo)志之一的植株生長高度，在不同階段對干旱脅迫有不同程度的響應(yīng)。該研究結(jié)果表明，干旱情況下，夏玉米地上部的形態(tài)特征基本一致，株高和莖粗均在干旱環(huán)境下較CK有所降低，尤其是拔節(jié)期，3個品種均較CK下降，其中QXH0121下降幅度最小，耐干旱能力最強(qiáng)。莖粗差異不顯著。拔節(jié)期和大喇叭口期玉米植株新陳代謝旺盛，需水較多，此時干旱致使玉米植株生長緩慢［15］；抽雄期控水，因?yàn)橛衩淄耆M(jìn)入生殖生長后植株高度生長緩慢，此時干旱脅迫對植株高度的影響不大。

不同玉米品種抽雄期受脅迫時，均表現(xiàn)為禿頂較長的現(xiàn)象，這是由于抽雄吐絲期缺少水分供給，會影響玉米授粉。穗位高與株高相關(guān)，株高越高，一般情況下穗位高也較高，玉米的株高和穗位高不僅受基因影響，同時也受環(huán)境影響［16］，不同時期在干旱情況下，均表現(xiàn)為株高和穗位高的降低。

不同玉米自交系［17］、雜交種［18］對干旱脅迫的耐受能力不同，這與該試驗(yàn)結(jié)果相同。該試驗(yàn)所選用3個品種為鹽堿耐受程度差異較大的品種，其中QXH0121為耐鹽堿品種，在相同干旱條件下，較其他2個品種更耐干旱，株高、莖粗、穗位高、禿尖長等均較CK變化最小。作物的抗旱性由多種因素互作產(chǎn)生，為較復(fù)雜的綜合性狀，品種不同或所處生育階段不同，測定的性狀指標(biāo)不同及采用的評價方式不同等，均會對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定影響［19-21］。該試驗(yàn)設(shè)置的3個生育期處理，其中株高、穗位高在拔節(jié)期干旱處理時與CK差異最大，禿尖長、穗長、穗粒數(shù)均表現(xiàn)為抽雄期干旱時變化最大，這說明抽雄期干旱對果穗性狀影響最大。綜上所述，該研究為探究耐鹽堿與耐干旱之間的關(guān)系機(jī)理以及不同玉米品種的田間應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

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