作物杂志,2022, 第2期: 158–166 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2022.02.022

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

叶面喷施炭吸附聚谷氨酸对玉米生长发育的影响

曹丽茹2(), 鲁晓民2, 王国瑞2, 党尊1, 邱天1, 邱建军1, 田云峰3, 王振华2, 党永富1,*()   

  1. 1河南远东生物工程有限公司,466000,河南周口
    2河南省农业科学院粮食作物研究所,450002,河南郑州
    3河南省农业科学院科研管理处,450002,河南郑州
  • 收稿日期:2021-03-10 修回日期:2021-07-12 出版日期:2022-04-15 发布日期:2022-04-24
  • 通讯作者: 党永富
  • 作者简介:曹丽茹,主要从事玉米遗传育种及生物信息学分析,E-mail: caoliru008@126.com
  • 基金资助:
    中国博士后科学基金(2020M682299)

Effects of Foliar Spraying with Carbon-Adsorbed Polyglutamic Acid on Growth and Development of Maize

Cao Liru2(), Lu Xiaomin2, Wang Guorui2, Dang Zun1, Qiu Tian1, Qiu Jianjun1, Tian Yunfeng3, Wang Zhenhua2, Dang Yongfu1,*()   

  1. 1Henan Yuandong Biotechnology Limited Company, Zhoukou 466000, Henan, China
    2Grain Crop Research Institute, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002, Henan, China
    3Scientific Research Management Division, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002, Henan, China
  • Received:2021-03-10 Revised:2021-07-12 Online:2022-04-15 Published:2022-04-24
  • Contact: Dang Yongfu

摘要:

为探究一种新型炭吸附聚谷氨酸水溶肥对玉米光合性能、渗透调节、养分吸收及产量的影响。以郑单958和郑单1868为材料,采用田间小区试验,在拔节期设置喷施清水(CK)和喷施炭吸附聚谷氨酸(T)2个处理,15d后比较2个处理叶片的叶绿素含量、光合作用强度、水分利用率、气孔、抗氧化酶活性、渗透调节物含量、植株氮、磷和钾含量、百粒鲜重和产量。结果表明,与CK处理相比,T处理极显著提高了郑单958和郑单1868叶片的叶绿素含量、净光合速率、水分利用率和气孔张开数目,同时二磷酸核酮糖加氧酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、抗坏血酸过氧化物酶的活性,脯氨酸含量及关键酶基因(ZmSODZmPODZmAPXZmP5CR)的表达量也显著提高。T处理提高了郑单958和郑单1868植株的氮、磷和钾含量、百粒鲜重和产量。灰色关联分析表明,光合作用、气孔张开程度、抗氧化酶活性和百粒重与产量密切相关。

关键词: 玉米, 炭吸附聚谷氨酸, 生理生化, 抗氧化酶, 产量

Abstract:

To explore the effects of a new type of carbon-adsorbed polyglutamic acid water-soluble fertilizer on photosynthetic performance, osmotic regulation, nutrient absorption and yield of maize. Zhengdan 958 (ZD958) and Zhengdan 1868 (ZD1868) were used as materials. Field plot experiments were carried out, set two treatments of spraying clear water (CK) and spraying carbon to adsorb polyglutamic acid (T) in jointing stage. After 15 days of treatment, the chlorophyll contents, net photosynthetic rates, water use efficiency, stomata, antioxidant enzyme activities, contents of osmotic regulators, plant nitrogen, phosphorus and potassium contents, 100-seed fresh weight and the yield of the two treatments were compared. Compared with CK treatment, T treatment significantly increased chlorophyll content, photosynthetic intensity, water use efficiency, and open-stomata number of leaves, the activities of superoxide dismutase, peroxidase, ascorbate peroxidase, Pro content and the expression levels of key enzyme genes (ZmSOD, ZmPOD, ZmAPX and ZmP5CR). T treatment significantly increased the nitrogen, phosphorus and potassium contents, 100-seed fresh weight and yield of maize. In addition, the gray correlation analysis showed that photosynthesis, open-degree of the stomata, the activities of antioxidant enzyme and the 100-seed weight were closely related to the yield.

Key words: Maize, Carbon-adsorbed polyglutamic acid, Physiology and biochemistry, Antioxidant enzyme, Yield

表1

引物名称与序列

基因Gene 基因号Gene ID 正向序列Forward sequence 5'-3' 反向序列Reverse sequence 5'-3'
ZmSOD LOC103639134 CACCAGAAGATGAGAACC CATTGATATTAGCAACACCAT
ZmPOD GRMZM2G135108 GGCTTCTACGACAGGACATGC CAGGTTGCCTACCGTGTCG
ZmAPX3 GRMZM2G004211 CCAGATCTGCGAATAAACACAA AAATACATGTGCACAGAACTGAAA
ZmP5CR GRMZM2G06866 GCCGCCTGTCCAGCCTGTGC ATGGGCATTGGTTTGGAGCA
ACTIN 18S GTCCATGAGGCCACGTACAA CCGGACCAGTTTCGTCATA

图1

炭吸附聚谷氨酸对玉米生长发育的影响 “**”表示同一个材料不同处理下差异达到极显著水平(α=0.01,LSD),下同

图2

炭吸附聚谷氨酸对玉米干重的影响

图3

炭吸附聚谷氨酸对玉米叶片叶绿素含量的影响

图4

炭吸附聚谷氨酸对玉米叶片光合作用的影响

图5

炭吸附聚谷氨酸对玉米叶片气孔形态的影响

图6

炭吸附聚谷氨酸对玉米叶片气孔张开程度的影响

表2

炭吸附聚谷氨酸对玉米叶片气孔密度和大小的影响

品种
Variety
处理
Treatment
气孔密度
Stomata density per
square millimeter
气孔长度
Stomata length
(μm)
气孔宽度
Stomata width
(μm)
ZD958 CK 252.00±2.12a 21.80±0.92a 5.91±0.42a
T 261.00±2.03a 22.10±1.12a 5.93±0.28a
ZD1868 CK 257.00±2.22a 21.90±0.94a 5.97±0.35a
T 264.00±2.27a 22.30±1.32a 5.95±0.51a

图7

炭吸附聚谷氨酸对玉米叶片抗氧化物酶活性及相关基因表达的影响

图8

炭吸附聚谷氨酸对Pro含量及相关基因表达的影响

表3

炭吸附聚谷氨酸对玉米植株营养元素的影响

品种Variety 处理Treatment N P K
ZD958 CK 175.8 170.1 165.8
T 220.0* 217.0* 198.0*
ZD1868 CK 226.2 273.6 210.8
T 287.0** 347.0** 245.0*

图9

炭吸附聚谷氨酸对玉米百粒鲜重及产量的影响

表4

光合作用和膜系统相关性状与产量的关联度及关联序

因子
Factor
关联度
Correlation degree
关联序
Correlation order
X1 0.95 1
X11 0.94 2
X4 0.71 3
X5 0.66 4
X12 0.63 5
X14 0.62 6
X2 0.52 7
X10 0.49 8
X3 0.48 9
X13 0.47 10
X6 0.42 11
X7 0.40 12
X8 0.40 13
X15 0.36 14
X9 0.33 15
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