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作物杂志,2021, 第1期: 82–89 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2021.01.012

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

PEG模拟干旱胁迫对不同抗旱性玉米品种苗期形态与生理特性的影响

杨娟1,2(), 姜阳明3, 周芳1, 张军1, 罗海登1, 田山君1()   

  1. 1贵州大学农学院,550025,贵州贵阳
    2海南大学热带作物学院,570228,海南海口
    3贵州医科大学药用植物功效与利用国家重点实验室,550014,贵州贵阳
  • 收稿日期:2020-04-15 修回日期:2020-12-21 出版日期:2021-02-15 发布日期:2021-02-23
  • 通讯作者: 田山君
  • 作者简介:杨娟,从事作物逆境机理及改良育种相关工作,E-mail： 1395975299@qq.com
  • 基金资助:
    贵州省科技计划项目(黔科合基础[2016]1045)

Effects of PEG Simulated Drought Stress on Seedling Morphology and Physiological Characteristics of Different Drought-Resistance Maize Varieties

Yang Juan1,2(), Jiang Yangming3, Zhou Fang1, Zhang Jun1, Luo Haideng1, Tian Shanjun1()   

  1. 1College of Agriculture, Guizhou University, Guiyang 550025, Guizhou, China
    2Institute of Tropical Agriculture and Forestry, Hainan University, Haikou 570228, Hainan, China
    3State Key Laboratory of Functions and Applications of Medicinal Plants, Guizhou Medical University, Guiyang 550014, Guizhou, China
  • Received:2020-04-15 Revised:2020-12-21 Online:2021-02-15 Published:2021-02-23
  • Contact: Tian Shanjun

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PDF (PC)

737

摘要：

为探讨玉米（Zea mays L.）苗期对水分亏缺的响应机制,以抗旱性具有显著差异的2个玉米品种为材料,使用PEG-6000溶液模拟不同强度的干旱胁迫,对逆境中玉米苗期的形态及生理生化特性进行分析。结果表明：干旱胁迫后抗旱性强的成单30的株高、叶面积、根长及根重呈上升趋势,抗旱性弱的金玉306呈下降趋势;干旱胁迫使成单30的地上部干重、根重和干物重等生物产量增加,而金玉306的各生物产量逐渐下降;干旱胁迫导致玉米的丙二醛含量升高,细胞膜稳定性下降,成单30的变化幅度比金玉306小;干旱胁迫使玉米的叶绿素a/b比值及叶绿素含量下降,类胡萝卜素含量增加;成单30的可溶性糖及可溶性蛋白含量在干旱胁迫后变化不显著,而金玉306在后期才出现显著变化;干旱胁迫后,成单30与金玉306的脯氨酸含量均极显著增加;干旱胁迫使玉米的超氧化物歧化酶、过氧化物酶及过氧化氢酶活性提高。这些结果说明不同抗旱性玉米品种的抗旱机制存在一定差异。

关键词: 玉米, 苗期, 干旱胁迫, 响应机制

Abstract:

In order to explore the response mechanism of maize (Zea mays L.) to water deficit at seedling stage, this study used two maize varieties with significant differences in drought resistance as materials, and used PEG-6000 solution to simulate drought stress of different intensities, and the morphological, physiological and biochemical characteristics of maize seedlings were analyzed. The results showed that, after drought stress, the plant height, leaf area, root length, and root weight of Chengdan 30 with strong drought-resistance showed an increasing trend, while Jinyu 306 with weak drought-resistance showed a downward trend. Drought stress increased the shoot dry weight, root weight, and dry matter weight of Chengdan 30, while the yield of each organism of Jinyu 306 were gradually decreased. Drought stress led to an increase in malondialdehyde content and a decrease in cell membrane stability. Drought stress reduced the chlorophyll a/b ratio and chlorophyll content of maize, and increased carotenoid content. The soluble sugar and soluble protein content of Chengdan 30 did not change significantly after drought stress, but Jinyu 306 did not change significantly until the later period. Proline contents of Chengdan 30 and Jinyu 306 both increased significantly after drought stress. Drought stress increased the activities of superoxide dismutase, peroxidase and catalase in two maize varieties. These results indicate that the drought resistance mechanisms of maize with different drought-resistant are different.

Key words: Maize, Seedling stage, Drought stress, Response mechanism

表1

干旱胁迫下2个玉米品种的形态指标

处理
Treatment		 株高
Plant height (cm)		 叶面积(cm2/株)
Leaf area (cm2/plant)		 根长(cm/株)
Root length(cm/plant)		 根体积(cm3/株)
Root volume (cm3/plant)
48h 144h 48h 144h 48h 144h 48h 144h
C-CK 37.29Bb 38.94Bc 99.43Bb 102.57Bb 32.13Bb 33.22Ab 3.28Bc 5.96Bb
C-T1 43.08Aa 51.32Aa 116.58Aa 133.09Aa 37.12Aa 35.87Aab 5.83Aa 7.08Aa
C-T2 43.25Aa 47.54Ab 107.53ABab 106.86Bb 38.97Aa 36.32Aa 4.28Bb 6.40ABab
J-CK 48.33a 51.08Ab 151.38a 177.83Aa 35.18a 37.23a 9.30Aa 7.30a
J-T1 51.22a 55.32Aa 149.26a 159.95Bb 35.44a 38.96a 5.48Bb 7.62a
J-T2 49.27a 50.71Aab 146.52a 147.56Cc 33.21a 35.36a 6.13Bb 7.97a

表2

干旱胁迫下2个玉米品种的单株生物产量和根冠比

处理
Treatment		 地上部干重Shoot dry weight (g) 根重Root weight (g) 干物重Dry matter weight (g) 根冠比Shoot/Root (%)
48h 144h 48h 144h 48h 144h 48h 144h
C-CK 0.48Bb 0.72Aab 0.22Bc 0.26Cc 0.70Bb 1.06Bb 47.80a 48.64a
C-T1 0.68Aa 0.85Aa 0.31Aa 0.40Aa 1.00Aa 1.26Aa 48.78a 43.84a
C-T2 0.53Bb 0.70Ab 0.27Bb 0.33Bb 0.81Bb 1.02Bb 51.24a 43.45a
J-CK 0.84Aa 0.86a 0.45Aa 0.48a 1.27Aa 1.34Aa 56.37a 53.60a
J-T1 0.73Aab 0.93a 0.35Bb 0.46a 1.08Bb 1.40Aa 55.07a 48.05a
J-T2 0.69Ab 0.83a 0.35Bb 0.47a 1.03Bb 1.13Bb 57.52a 48.26a

图1

干旱胁迫下2个玉米品种的叶绿素a/b、叶绿素含量与类胡萝卜素含量 不同小写字母表示差异显著（P<0.05）,不同大写字母表示差异极显著（P<0.01）。下同

图2

干旱胁迫下2个玉米品种的MDA含量与细胞膜稳定性

表3

干旱胁迫下2个玉米品种可溶性蛋白含量、可溶性糖含量及脯氨酸含量

处理
Treatment		 可溶性蛋白Soluble protein 可溶性糖Soluble sugar 脯氨酸Proline
48h 144h 48h 144h 48h 144h
C-CK 1.08a 0.91a 4.40a 5.38Aa 6.73Bc 10.10Cc
C-T1 1.04a 0.94a 4.35a 4.16Ab 38.71Ab 78.69Bb
C-T2 1.12a 0.86a 4.77a 5.63Aa 47.97Aa 104.78Aa
J-CK 1.44Aab 0.80Cc 4.80Aa 7.46Aa 7.57Cc 11.36Cc
J-T1 1.55Aa 0.98Aa 4.25Aab 7.60Aa 21.46Bb 47.13Bb
J-T2 1.05Ab 0.85Bb 3.85Ab 4.48Bb 34.93Aa 62.70Aa

表4

干旱胁迫下2个玉米品种的SOD、POD及CAT活性

处理
Treatment		 CAT [nmol/(min·g)] POD [nmol/(min·g)] SOD (U/g)
48h 144h 48h 144h 48h 144h
C-CK 33.90Cc 30.57Cc 146.67Cc 86.67Cc 9.33Cc 29.00Cc
C-T1 43.63Bb 40.27Bb 222.22Bb 228.89Bb 11.90Bb 36.77Bb
C-T2 54.97Aa 50.65Aa 308.89Aa 362.22Aa 17.02Aa 63.93Aa
J-CK 30.13Bb 30.70a 88.89Bc 120.00Cc 6.89Ab 14.91Cc
J-T1 33.26Bb 32.55a 126.67Bb 208.89Bb 8.08Ab 24.70Bb
J-T2 44.40Aa 29.64a 197.78Aa 351.11Aa 12.67Aa 33.20Aa
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