高温胁迫对玉米品种‘郑单958’幼苗生长及部分生理指标的影响

吴小娟，杨 雯，解如琳，张晓平

(安徽师范大学生命科学学院，安徽 芜湖 241000)

高温胁迫可导致小麦(TriticumaestivumLinn.)[1]、水稻(OryzasativaLinn.)[2]和玉米(ZeamaysLinn.)[3]等农作物的生长发育受阻、光合能力降低、生理活性受抑制，继而使农作物减产。玉米是中国主要粮食作物之一，高温胁迫对玉米生长和产量的影响较大。当温度大于或等于32 ℃时，玉米的生理指标和产量就会受到影响[4]；当灌浆期气温达35 ℃时，玉米的根系生长和籽粒发育明显受阻[3]。虽然可通过高温锻炼[5]和外源脯氨酸预处理[6]等措施提升玉米品种耐热性，但高温胁迫导致玉米减产的生理机制尚不明确。

玉米品种‘郑单958’(‘Zhengdan 958’)具有高产、稳产、高抗和适应性强等优点。作者对不同高温条件下玉米品种‘郑单958’幼苗的生长及部分生理指标进行分析，以期为玉米耐热性的生理机制研究及耐热品种选育提供实验数据。

1 材料和方法

1.1 材料

于2017年4月2日，选取饱满且无病虫害的玉米品种‘郑单958’种子播于不透光塑料盆(口径22 cm、底径16 cm、高18 cm)中，基质为V(营养土)∶V(田园土)=1∶1的混合土，每盆装基质约3.5 kg，共24盆。待种子萌发且幼苗长至第3枚叶完全展开后，每盆保留长势基本一致的幼苗3株，置于安徽师范大学园艺研究所温室大棚内进行高温处理。

1.2 方法

1.2.1 高温处理方法 分别设置对照(CK)、34 ℃、38 ℃和42 ℃ 4个处理组，每组6盆，每盆3株幼苗。将供试幼苗随机分组后放入培养箱中，于光照度8 000 lx、光照时间14 h·d-1、空气相对湿度70%～80%的条件下培养6 d。其中，对照放入温室大棚内，温度控制在(25±4) ℃，通过内外遮阳帘控制温室大棚内光照，通过轴流风扇和微雾系统调节空气相对湿度。各处理组除处理温度不同外，其他培养条件均一致，期间采取常规水分管理。每处理组6个重复。

1.2.2 生长指标测定 每组随机挖取6株幼苗，依次用自来水和蒸馏水冲洗干净，吸干表面水分，用卷尺(精度1 mm)测量株高和主根长[7]，并测量第3枚展叶的最大叶长和叶宽，并计算单株叶面积；用奥豪斯AR1140电子天平〔梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司，精度0.1 mg〕称量单株鲜质量；将单株的地上部(茎和叶)和根分开，分别于105 ℃杀青15 min，然后于80 ℃烘干至恒质量，并分别称量地上部和根部的干质量。各指标均重复测定3次，结果取平均值。

1.3 数据处理

分别根据公式“根冠比=根干质量/地上部干质量”和“单株叶面积=∑(叶长×叶宽×0.75)”计算根冠比和单株叶面积[11]。采用EXCEL 2003软件和SPSS 19.0软件分别进行数据整理和单因素方差分析(one-way ANOVA)，并采用LSD法和Duncan法进行多重比较分析。

2 结果和分析

2.1 高温胁迫对幼苗生长的影响

经不同高温处理6 d后，玉米品种‘郑单958’幼苗的生长指标变化见表1。结果表明：随处理温度升高，幼苗的株高、主根长、单株鲜质量和根冠比均逐渐降低，而单株叶面积则逐渐增大。与对照组相比，各高温处理组幼苗的株高、主根长、单株鲜质量和根冠比均显著(P<0.05)降低，在42 ℃高温胁迫下，幼苗的株高、主根长、单株鲜质量和根冠比分别较对照组降低20.90%、40.69%、17.97%和17.14%，且各高温处理组间幼苗的株高和主根长也存在显著差异；在42 ℃高温胁迫下，幼苗叶面积显著高于对照组，但在34 ℃和38 ℃高温胁迫下幼苗叶面积与对照组无显著差异。

处理温度/℃Treatment tempera-ture株高/cmPlant height主根长/cmMain root length单株叶面积/cm2Leaf area per plant单株鲜质量/gFresh weight per plant根冠比Root/shoot ratio25±4(CK) 43.07±0.06a42.37±1.95a140.17±8.74b15.64±0.21a0.35±0.01a3440.60±1.13b38.70±0.62b145.84±3.34ab14.90±0.46b0.31±0.02b3837.70±0.60c28.60±0.89c149.27±9.66ab13.16±0.31c0.30±0.02b4234.07±0.35d25.13±1.05d161.13±8.72a12.83±0.32c0.29±0.02b

1)同列中不同的小写字母表示差异显著(P<0.05) Different lowercases in the same column indicate the significant difference (P<0.05).

2.2 高温胁迫对幼苗生理特性的影响

经不同高温处理6 d后，玉米品种‘郑单958’幼苗叶片和根中可溶性糖、可溶性蛋白质、脯氨酸和MDA含量的变化见表3。结果表明：随处理温度升高，幼苗叶片中可溶性蛋白质含量以及叶片和根中脯氨酸和MDA含量均逐渐升高，而叶片和根中可溶性糖含量以及根中可溶性蛋白质含量均逐渐降低。与对照组相比，各高温处理组叶片中可溶性蛋白质和脯氨酸含量总体上显著增加，而各高温处理组根中可溶性蛋白质含量则差异不显著；其他指标均表现为在34 ℃和38 ℃高温胁迫下与对照组总体上无显著差异，但在42 ℃高温胁迫下与对照组差异显著。在42 ℃高温胁迫下，叶片和根中可溶性糖含量以及根中可溶性蛋白质含量分别较对照组降低24.55%、33.81%和13.98%，叶片中可溶性蛋白质含量、叶片和根中脯氨酸含量以及叶片和根中MDA含量分别较对照组增加100.63%、196.47%、38.08%、59.13%和53.85%。总体上看，叶片中可溶性糖含量低于根，而叶片中可溶性蛋白质、脯氨酸和MDA含量高于根。

处理温度/℃Treatment temperatureSOD活性/U·g-1 SOD activityPOD活性/U·g-1 POD activityO2-·产生速率/nmol·min-1·g-1 O2-· production rate叶片Leaf根Root叶片Leaf根Root叶片Leaf根Root25±4(CK)104.78±8.52b56.44±7.77a84.41±13.16a224.00±14.47c0.91±0.18b1.07±0.57a34122.05±4.64a62.26±11.29a87.30±25.63a334.95±2.19b1.70±0.69b1.32±0.32a38126.91±9.40a63.81±3.79a91.56±19.57a342.57±26.11b3.82±0.44a1.49±0.47a42131.95±4.78a67.44±3.35a110.59±5.06a394.86±18.13a4.59±0.53a1.87±0.86a

1)同列中不同的小写字母表示差异显著(P<0.05) Different lowercases in the same column indicate the significant difference (P<0.05).

处理温度/℃Treatment temperature可溶性糖含量/mg·g-1Soluble sugar content可溶性蛋白质含量/mg·g-1Soluble protein content脯氨酸含量/μg·g-1Proline contentMDA含量/μmol·g-1MDA content叶片Leaf根Root叶片Leaf根Root叶片Leaf根Root叶片Leaf根Root25±4(CK)1.10±0.12a1.39±0.15a11.16±1.24c5.08±1.77a3.40±0.47d3.65±0.52b2.79±0.36b0.39±0.05b340.93±0.18ab1.32±0.26a13.37±0.85bc4.91±1.16a5.73±0.41c3.79±0.38b3.40±0.43b0.42±0.05b380.86±0.14ab 1.19±0.15ab14.13±1.76b4.51±0.58a7.00±0.98b4.25±0.61ab3.51±0.38ab0.58±0.05a420.83±0.06b0.92±0.19b22.39±0.49a4.37±1.23a10.08±0.24a5.04±0.79a4.44±0.72a0.60±0.03a

1)同列中不同的小写字母表示差异显著(P<0.05) Different lowercases in the same column indicate the significant difference (P<0.05).

3 讨论和结论

参考文献：

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