玉米生長發育規律研究現狀

文/侯彥龍 馬丹

山西省晉中職業技術學院 山西晉中 030600

玉米作為中國第一大糧食作物，其生長發育規律的研究有極大意義。在過去的一段時間當中,許多專家對玉米發育的形態結構、解剖結構、光合特性、氮代謝進行了大量的研究。

1 玉米生長發育的形態結構研究

玉米根、莖、葉等營養器官的生長和穗、粒等生殖器官的分化發育，在全生育過程中的表現有明顯的主次關系。玉米葉對不同器官建成的作用，主要取決于其合成養分輸送到各器官的數量。由于不同節位葉的面積有大有小，功能期有長有短，光合效率有高有低，與不同節位葉工作期間相對應的主要生長器官又不相同，故不同節位葉對器官建成的作用就有主次之別。

玉米1～5葉為基部葉組（根葉組），葉面積最小，功能期最短，葉面積持續期最低；6～12葉為下部葉組（莖及穗分化葉組），三組數劇增；13～16葉為中部葉組（穗粒葉組），葉面積、功能期和葉面積持續期都達到最大值，葉間差異較小；17～21葉為上部葉組（粒葉組），三組數值均下降。

玉米生育周期中，生長中心和供長中心在有序地形成和轉移，表現出自身的特點。在苗期，生長中心先是根系，后轉移到葉，供長中心是基部展開葉。

玉米果穗穗位葉光合作用強度最大，對籽粒產量的影響也最大，從果穗葉向上和向下兩端延伸，距果穗葉片越遠，光合強度越小，對籽粒產量作用也越小。

2 玉米生長發育的解剖特性研究

維管束系統是高等植物體內物質運輸和信息傳遞的主要途徑，在植物體的生命活動中起著重要的作用。從玉米葉片解剖結構上看，維管束呈長橢圓形，由維管束鞘、韌皮部、木質部及韌皮薄壁組織組成。維管束為外韌型，中央有3個大導管，呈v字結構，韌皮部位于v字開口中，由一群細胞壁薄、個體較小的管胞和伴胞組成。維管束周圍有一圈細胞壁加厚的小的厚壁組織，為維管束鞘。韌皮部是其中輸導光合產物的主要組織，是有機物質運輸的主要通道。維管束面積大，說明運輸通道暢通，運輸快，韌皮部面積大，更有利于營養物質的運輸。

3 玉米生長發育的光合特性研究

“源”足、“庫”大、“流”暢，以及三者的協調作用，是玉米籽粒獲得高產的基本特征。 “源”決定著玉米的生物產量的大小，籽粒產量是“庫”充實度的最終結果，經濟系數是光合產物轉化為籽粒產量的能力，是“流”作用的結果。

蛋白質是衰老過程中經常測定的指標，以蛋白質含量的變化表示衰老程度較以葉綠素喪失所表示的更為真實。在可溶性蛋白中，對光合作用過程有重要貢獻的二氧化碳固定酶（RuBP羧化酶）占可溶性蛋白質的50%。隨葉片的老化，這種對光合作用貢獻的酶迅速被分解，它是葉片老化過程中光合機能迅速衰減的重要原因，同時它在含量上的變化也可較大地影響到葉片凈光合速率，因而可溶性蛋白質含量的變化也是反映葉片功能及衰老狀態的可靠指標。

4 玉米生長發育的氮代謝研究

氮是蛋白質和核酸的組成部分，同時又是碳同化關鍵酶RuBp羧化酶、PEP羧化酶和葉綠素的重要組成部分，在植物細胞的生長、分化和各種代謝中，氮素都起著重要的作用。營養體過量的氮素轉移將導致葉片早衰及光合能力下降。而氮素營養條件的改善能夠增強植株的光合能力，從而促進籽粒的灌漿增重。研究蛋白質代謝過程中氮的還原、同化及蛋白質分解相關的酶的活性，對于氮素營養的判斷具有十分重要的意義。因此，我們研究玉米不同葉位葉片生長過程中的氮代謝關鍵酶：硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶與谷丙轉氨酶。

硝酸還原酶與硝酸鹽、籽粒產量密切相關。硝酸還原酶是NO3-同化過程中的第一個限速酶，在作物對氮肥的吸收利用中起關鍵作用，而且對作物的光合、呼吸及碳素代謝都有著重要影響。硝酸還原酶活性與籽粒產量和蛋白質含量呈正相關。葉片硝酸還原酶活性是反映籽粒蛋白質含量高低的一項重要指標。

谷氨酰氨合成酶（GS）在植物的氮代謝中起重要作用。谷氨酰胺合成酶是處于氮代謝中心的多功能酶，具有轉化酶和合成酶兩種同工酶。GS活性的提高有利于植物氨同化和氮素轉運。氮效率高的自交系功能葉中GS活性明顯高于氮效率低的自交系。高等植物體內氮同化主要通過谷氨酰胺合成酶—谷氨酸合成酶途徑。NO3-還原產生的NH4+及植物吸收的NH4+與谷氨酸結合生成谷氨酰胺，該反應由ATP提供能量，由谷氨酰胺合成酶催化完成。谷氨酰胺與α-酮戊二酸結合，在谷氨酸合成酶催化下合成兩分子谷氨酸。因此谷氨酰胺合成酶是氮素同化過程中的關鍵酶。

[1] 山東農業大學主編.作物栽培學[M].北京：中國農業出版社，1989

[2] 吳紹奎，韓錦峰，石敬之.玉米栽培生理[M].上海：科技出版社，1980

[3] 山東農業大學主編.中國玉米栽培[M].上海：科技出版社，2001

[4] 山東省農業科學院玉米研究所主編.玉米生理[M].北京：中國農業出版社，1987

[5] 楊征，等. 植物細胞凋亡研究進展[J].生物化學與生物物理進展，1999，26(5)

[6] 韓亞杰，祝建波，董玲，等.病毒介導的外源蛋白在植物中的表達[J]. 內蒙古農業科技， 2006，(02)

[7] 王紅星，李青芝，王翠平.蘆薈汁對大豆植株生理生化特性的影響[J]. 河南農業科學，2010，(03)

[8] 崔淼.生物技術的進展及趨勢[J].天津農業科學，2001，（01）

[9] 吳良歡，蔣仕洪，等.植物轉氨酶（GOT和GPT）活度比色測定方法及其應用[J].土壤通報，1998，29（3）