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)，各自交系對于鋅處理的反應(yīng)不同，變化趨勢不同，敏感性不同。不同玉米自交系對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，顯示對不同鋅濃度處理的變化較不敏感，苗期對鋅的耐受性較強(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：S513 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.21.099

玉米是對鋅最敏感的作物[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價(jià)進(jìn)行了初步研究，以期對甜玉米自交系對鋅的耐受性進(jìn)行評價(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)測定

1.3.1 莖葉長度測定

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，用直尺測量莖葉長。

1.3.2 葉綠素SPAD值測定

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測定葉片對兩個(gè)波長段的吸收率，來評估葉片中葉綠素的相對含量[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，T6、T8、T13、T63呈現(xiàn)先增后減，T48呈現(xiàn)遞增的趨勢，T7呈現(xiàn)遞減趨勢。其中材料T2、T19、T96在3個(gè)處理中苗高差異不大，對鋅元素不敏感。

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，而材料T1、T4、T6、T13、T19和T52呈現(xiàn)遞增趨勢，T7呈現(xiàn)遞減趨勢。其中T2、T54、T96在3個(gè)處理中幼苗葉綠素SPAD值差異不大，對鋅元素不敏感。

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于不同鋅處理的耐受情況，采用營養(yǎng)液水配法對水培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)不同的變化趨勢表明，各自交系，對于鋅處理的反應(yīng)不同，變化趨勢不同，敏感性不同。不同玉米自交系對不同濃度鋅的敏感性不同，不同玉米自交系對不同濃度鋅反應(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。缺鋅和低鋅使對缺鋅敏感類型的莖葉幅度很大，對非敏感類型幾乎沒有影響。對鋅敏感的玉米，其缺鋅培養(yǎng)對它的影響較大，而對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，顯示對不同鋅濃度處理的變化較不敏感，苗期對鋅的耐受性較強(qiáng)，可用于鋅耐受性品種選育。

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（責(zé)任編輯：劉昀）