调环酸钙对糜子茎秆特征及抗倒伏能力的影响
Effects of Prohexadione-Calcium on Stem Characteristics and Lodging Resistance of Broomcorn Millet
通讯作者:
收稿日期: 2025-02-10 修回日期: 2025-05-6 网络出版日期: 2025-06-03
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Received: 2025-02-10 Revised: 2025-05-6 Online: 2025-06-03
作者简介 About authors
侯晓敏,主要从事杂粮作物遗传育种及栽培研究,E-mail:
关键词:
Lodging is a major factor limiting the yield and quality of broomcorn millet. In this study, the lodging- resistant variety Qishu 1 and the lodging-susceptible line 002-095 were used as experimental materials. Different concentrations of prohexadione-calcium (0, 100, 200, and 400 mg/L) were foliar-applied at the jointing stage to investigate their effects on stem physiological characteristics and lodging resistance. The results showed that prohexadione-calcium treatment reduced plant height while increasing biomass and stem diameter. It significantly enhanced the mechanical strength, internode fullness, internode breaking resistance, and the lignin and cellulose contents of basal internodes. Meanwhile, the lodging index and lodging coefficient decreased, indicating improved lodging resistance, which ultimately contributed to increased yield. Correlation analysis revealed that internode breaking resistance was positively correlated with internode fullness, internode diameter, and cellulose content, but negatively correlated with plant height and center of gravity height. The lodging index was significantly negatively correlated with internode fullness and lignin content. Overall, the optimal concentration of prohexadione-calcium for both Qishu 1 and 002-095 was 200 mg/L, which effectively improved lodging resistance.
Keywords:
本文引用格式
侯晓敏, 闫锋, 董扬, 赵富阳, 李清泉, 卢环, 张金东, 张巩亮.
Hou Xiaomin, Yan Feng, Dong Yang, Zhao Fuyang, Li Qingquan, Lu Huan, Zhang Jindong, Zhang Gongliang.
糜子(Panicum miliaceum L.),又名黍、稷,是中国北方传统的五谷杂粮之一。糜子是C4植物,具有高效利用水资源和抗旱能力,是干旱、半干旱地区的重要粮食作物。此外,糜子的生长周期短,从播种到成熟通常为60~90 d,这有利于积温相对不足的地区和季节复种[1-2]。糜子富含营养物质,且不含麸质,升糖指数低,是麸质不耐受人群的理想食物,作为多元化特色健康食物在粮食市场上占据着重要的地位[3]。在糜子生长发育过程中,植株从灌浆期至乳熟期易受到大风、大雨等外力因素胁迫,从而造成大面积倒伏现象,导致糜子产量低、品质差,严重影响了机械化收获效率。倒伏已成为影响糜子高产、稳产的一个重要限制因素[4]。植物生长调节剂通过抑制植物体内的赤霉素合成或促进乙烯的释放,改变内源激素的合成,从而降低株高和倒伏率。同时植物生长调节剂具有成本低、用量少、见效快等优点。因此,利用植物生长调节剂降低株高、增强茎秆机械强度和抗折力来改善糜子的倒伏性是有效的手段之一。
调环酸钙是一种重要的植物生长延缓剂,对环境无污染,施用后会在土壤中分解为CO2和H2O,是一种绿色环保低害的植物生长调节剂。调环酸钙的作用机理是通过阻止赤霉素前体向活性赤霉素转化,阻断赤霉素的合成,抑制营养器官生长,促进生殖生长,降低株高,提高作物的抗倒伏性,同时具有较好的抗病害能力[5]。研究[6-7]证实,调环酸钙对水稻、蔬菜、花卉等具有特定的调节作用。谢佳等[8]认为,喷施调环酸钙可以显著降低棉花株高,增加光合物质积累,提升棉花产量。宋佳敏等[9]研究发现,在水稻始穗期喷施15 mg/L调环酸钙可显著增加茎秆粗度和抗折力,缩短节间长,增强叶片的光合能力,提高有效穗数,实现水稻抗倒增产。张庆等[10]研究表明,喷施适量的调环酸钙能明显降低金莲花株高并增加茎粗。李瑞等[11]研究发现,喷施150 mg/L调环酸钙能有效防止黄瓜幼苗徒长,促进光合作用,有利于壮苗。郭兴强等[12]研究显示,在拔节后喷施调环酸钙复配剂能显著抑制甜高粱的节间伸长,降低倒伏率。
目前,国内外关于调环酸钙在糜子抗倒伏方面的研究鲜见报道。因此,本试验探究了不同浓度调环酸钙对糜子植株茎秆形态、生理特性、抗倒伏能力及产量的影响,为黑龙江省地区糜子生产中调环酸钙的合理应用提供理论支撑。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验于2024-2025年在黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院科研试验基地(47°15′ N,123°45′ E)进行。试验地地势平坦,属于中温带大陆性季风气候,年均降水量400 mm,土壤类型为碳酸盐黑钙土,肥力中等,0~20 cm土层土壤基础性质:有机质26.50 g/kg、碱解氮100.05 mg/kg、有效磷16.91 mg/kg、速效钾134.03 mg/kg、pH 7.82。
供试糜子材料为抗倒伏品种齐黍1号和不抗倒伏品系002-095,均由齐齐哈尔分院谷糜研究所选育。供试生长调节剂为调环酸钙(有效成分含量5%,水剂),生产厂家为鹤壁全丰生物科技有限公司。
1.2 试验设计
采用裂区试验设计,主区为品种,副区为调节剂浓度处理,设置4个浓度处理,分别为0(CK)、100(P100)、200(P200)和400 mg/L(P400),在糜子拔节期,选择无风晴朗天气进行叶片药剂喷施,每个处理为1个小区,每小区7行,其中5行用于种植,2行用于间隔防止喷洒时药剂溅射,行长5.00 m,行距0.65 m,小区面积22.75 m2,每小区均匀喷施300 mL(喷施药品当天、前后1 d均无降水),用等量的清水作对照处理(CK),每组3次重复。
1.3 测定指标与方法
1.3.1 茎秆形态与抗倒伏特性
在糜子成熟期,每个处理取10株,测定株高、重心高度、叶重、茎重、节间直径、节间长、节间鲜重、根重、穗长、穗重及节间充实度。用游标卡尺测量基茎粗。依据樊海潮等[13]的方法,将基部节间分别用YYD-1茎秆强度测量仪(浙江托普仪器有限公司生产)测定节间抗折力。节间充实度=节间鲜重/节间长;机械强度=节间抗折力×节间长/2;茎秆倒伏指数=(重心高度×地上部鲜重)/机械强度;倒伏系数=株高×地上部鲜重/机械强度/根重。
1.3.2 产量
在成熟期测定千粒重,每个处理小区去掉边行和行头测定糜子产量,计算小区种子产量、折合每公顷产量并进行统计分析。
1.3.3 茎秆生理
1.4 数据处理
采用Microsoft Excel 2019进行数据整理以及作图,用SPSS 22.0软件进行差异显著性分析。
2 结果与分析
2.1 调环酸钙对糜子植株形态的影响
由表1可知,与CK处理相比,调环酸钙处理均使2个品种(系)株高和重心高度不同程度地降低,但随着调环酸钙浓度的增加,2个品种(系)糜子株高和重心高度均呈先降后升趋势。在适宜浓度的调环酸钙处理下,2个品种(系)叶重、茎重、穗重和根重等都有不同程度的增加,基茎粗也有所增加。
表1 调环酸钙对糜子茎秆形态指标的影响
Table 1
| 品种(系) Variety (line) | 处理 Treatment | 株高 Plant height (cm) | 重心高度 Center of gravity height (cm) | 叶重 Leaf weight (g) | 茎重 Stem weight (g) | 根重 Root weight (g) | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 齐黍1号 Qishu 1 | CK | 169.80±10.46a | 80.05±3.21a | 6.80±0.04c | 29.20±1.02c | 5.68±0.02ab | |||
| P100 | 159.18±9.88b | 75.62±5.66b | 7.61±1.33b | 30.68±1.96bc | 5.80±0.09ab | ||||
| P200 | 154.32±15.34c | 71.56±4.70c | 10.40±0.89a | 39.60±1.01a | 5.91±0.04a | ||||
| P400 | 160.95±11.28b | 75.24±3.53b | 12.00±0.28a | 36.20±0.57b | 5.20±0.03b | ||||
| 002-095 | CK | 193.66±16.75a | 87.76±5.06a | 7.69±0.85b | 24.00±0.96c | 4.40±0.02ab | |||
| P100 | 180.33±12.38b | 85.08±3.62b | 6.33±0.98c | 31.22±0.47b | 4.80±0.05ab | ||||
| P200 | 175.84±11.66c | 79.80±4.11c | 10.60±0.63a | 42.20±0.74a | 5.33±0.01a | ||||
| P400 | 179.48±10.92b | 77.98±2.26c | 7.80±0.34b | 25.47±0.11bc | 4.00±0.05b | ||||
| 品种(系) Variety (line) | 处理 Treatment | 穗重 Panicle weight (g) | 穗长 Panicle length (cm) | 基茎粗 Basal stem diameter (cm) | 地上部鲜重 Aboveground fresh weight (g) | ||||
| 齐黍1号 Qishu 1 | CK | 16.67±0.45c | 33.58±1.02a | 0.88±0.05b | 52.67±1.45c | ||||
| P100 | 24.83±0.63b | 33.74±0.95a | 0.90±0.01b | 63.12±1.23b | |||||
| P200 | 26.60±1.03a | 33.88±1.47a | 1.14±0.22a | 76.60±1.95a | |||||
| P400 | 27.63±0.85a | 33.97±1.68a | 0.91±0.04b | 75.83±2.15a | |||||
| 002-095 | CK | 14.48±0.74b | 35.41±0.74a | 0.62±0.01c | 46.17±1.48c | ||||
| P100 | 15.62±0.57a | 37.23±0.96a | 0.83±0.03a | 53.17±2.67b | |||||
| P200 | 15.80±0.66a | 38.13±1.85a | 0.82±0.02a | 68.60±1.44a | |||||
| P400 | 15.60±0.41a | 35.96±1.43a | 0.67±0.04b | 48.87±1.55c | |||||
不同小写字母代表处理间在P < 0.05水平达显著差异,下同。
Different lowercase letters indicate significant differences among treatments at P < 0.05 level, the same below.
2个品种(系)在P200处理下株高和重心高度均较低,其中齐黍1号和002-095株高分别较CK降低9.12%和9.20%,重心高度分别降低10.61%和9.07%;在P200处理下地上部鲜重、根重、基茎粗和穗重均较大,与CK处理相比,齐黍1号与002-095地上部鲜重分别增加45.43%和48.58%,根重分别增加4.05%和21.14%,基茎粗分别增加29.55%和32.26%,穗重分别增加59.57%和9.12%。说明适宜浓度的调环酸钙处理可抑制糜子的节间伸长,促进根的发育,增加植株的生物量。
2.2 调环酸钙对糜子植株产量的影响
由图1可知,2个品种(系)喷施调环酸钙处理产量均显著高于CK处理,随调环酸钙浓度的增加呈先上升后下降的趋势,均在P200处理达到最大值,齐黍1号和002-095分别比CK处理显著增产20.14%和19.12%。
图1
图1
不同调环酸钙处理对糜子产量的影响
不同小写字母代表处理间在P < 0.05水平达显著差异,下同。
Fig.1
Effects of different prohexadione-calcium treatments on the yield of broomcorn millet
Different lowercase letters indicate significant differences among treatments at P < 0.05 level, the same below.
2.3 调环酸钙对糜子植株茎秆节间特性的影响
由表2和表3可知,喷施不同浓度的调环酸钙缩短了2个品种(系)基部1~5节的节间长,增加了2个品种(系)基部1~5节的节间直径、提高了节间鲜重和节间充实度,P100、P200和P400处理均与CK处理之间存在显著性差异。2个品种(系)基部1~5节的节间长均随处理浓度的增加而逐渐降低,均在P400处理时达到最小,齐黍1号的节间长明显低于002-095。2个品种(系)基部1~5节的节间直径均随处理浓度的增加而逐渐升高,均在P400处理时达到最大。2个品种(系)基部1~5节的节间鲜重和节间充实度随处理浓度的增加均呈先升高后下降趋势,均在P200时达到最大,与CK处理相比,齐黍1号1~5节的节间鲜重分别显著增加了12.71%、61.59%、18.22%、6.94%和14.51%;002-095分别显著增加了11.92%、15.58%、4.95%、14.52%和25.78%。结果说明,适宜浓度的调环酸钙可以缩短糜子的节间长,增加节间鲜重、节间直径和节间充实度。
表2 调环酸钙对糜子茎秆节间长和节间鲜重的影响
Table 2
| 品种(系) Variety (line) | 处理 Treatment | 节间长Internode length (cm) | 节间鲜重Fresh weight of internode (g) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 基1节 Section 1 | 基2节 Section 2 | 基3节 Section 3 | 基4节 Section 4 | 基5节 Section 5 | 基1节 Section 1 | 基2节 Section 2 | 基3节 Section 3 | 基4节 Section 4 | 基5节 Section 5 | |||
| 齐黍1号 Qishu 1 | CK | 6.78±1.58a | 12.88±1.24a | 14.92±0.49a | 17.86±1.55a | 14.08±2.58a | 2.36±0.48d | 3.02±0.74d | 4.94±0.43d | 6.20±0.35d | 5.17±0.21d | |
| P100 | 6.02±2.49b | 12.08±0.76b | 14.90±2.57b | 16.24±1.08b | 14.04±2.44b | 2.48±0.26b | 4.26±0.25b | 5.20±0.32b | 6.48±0.21b | 5.43±0.63b | ||
| P200 | 5.52±0.34c | 11.63±2.18c | 13.25±0.16c | 15.57±1.56c | 13.20±0.98c | 2.66±0.66a | 4.88±0.52a | 5.84±0.47a | 6.63±0.47a | 5.92±0.76a | ||
| P400 | 5.48±0.18c | 11.00±1.45c | 13.66±0.87c | 15.04±1.66c | 12.12±1.42c | 2.40±0.03c | 4.16±0.41c | 5.03±0.22c | 6.29±0.32c | 5.22±0.22c | ||
| 002-095 | CK | 7.82±1.33a | 14.10±0.83a | 18.80±2.74a | 19.80±0.71a | 17.84±1.11a | 2.60±0.85d | 3.21±0.48d | 4.24±0.54c | 4.27±0.76d | 4.46±0.41d | |
| P100 | 7.26±0.27b | 13.26±1.07b | 17.58±1.33b | 18.32±2.63b | 16.60±0.08b | 2.66±0.58c | 3.66±0.69b | 4.36±0.88b | 4.33±0.91c | 4.93±0.23b | ||
| P200 | 6.88±1.75c | 9.02±1.76c | 11.58±0.42c | 16.28±0.82c | 16.16±1.65c | 2.91±0.86a | 3.71±0.62a | 4.45±0.45a | 4.89±0.83a | 5.61±0.49a | ||
| P400 | 6.82±1.03c | 8.91±1.58a | 11.24±1.25c | 15.84±0.49c | 15.74±2.01c | 2.83±0.76b | 3.35±0.55c | 4.28±0.36c | 4.38±0.79b | 4.59±0.74c | ||
表3 调环酸钙对糜子节间直径和节间充实度的影响
Table 3
| 品种(系) Variety (line) | 处理 Treatment | 节间直径Internode diameter (cm) | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 基1节Section 1 | 基2节Section 2 | 基3节Section 3 | 基4节Section 4 | 基5节Section 5 | ||||||||
| 齐黍1号Qishu 1 | CK | 0.71±0.03c | 0.71±0.02c | 0.71±0.09c | 0.63±0.05c | 0.71±0.28c | ||||||
| P100 | 0.77±0.07b | 0.76±0.43b | 0.75±0.11b | 0.70±0.03b | 0.73±0.04b | |||||||
| P200 | 0.81±0.02ab | 0.79±0.08a | 0.77±0.13ab | 0.73±0.10ab | 0.75±0.06ab | |||||||
| P400 | 0.83±0.21a | 0.78±0.19a | 0.80±0.08a | 0.78±0.06a | 0.77±0.11a | |||||||
| 002-095 | CK | 0.63±0.05c | 0.63±0.03c | 0.63±0.06c | 0.56±0.07c | 0.61±0.18c | ||||||
| P100 | 0.66±0.01b | 0.65±0.06b | 0.64±0.07b | 0.61±0.02b | 0.63±0.05b | |||||||
| P200 | 0.71±0.04ab | 0.69±0.11ab | 0.67±0.16ab | 0.64±0.01ab | 0.65±0.14a | |||||||
| P400 | 0.74±0.14a | 0.75±0.04a | 0.70±0.07a | 0.67±0.13a | 0.66±0.03a | |||||||
| 品种(系) Variety (line) | 处理 Treatment | 节间充实度Internode fullness (g/cm) | ||||||||||
| 基1节Section 1 | 基2节Section 2 | 基3节Section 3 | 基4节Section 4 | 基5节Section 5 | 均值Mean | |||||||
| 齐黍1号Qishu 1 | CK | 0.35±0.03b | 0.31±0.05b | 0.33±0.01b | 0.35±0.05b | 0.37±0.03b | 0.34 | |||||
| P100 | 0.41±0.05a | 0.35±0.07a | 0.35±0.06ab | 0.40±0.06a | 0.39±0.06b | 0.38 | ||||||
| P200 | 0.48±0.11a | 0.42±0.09a | 0.44±0.04a | 0.43±0.03a | 0.45±0.05a | 0.44 | ||||||
| P400 | 0.44±0.05a | 0.38±0.02a | 0.37±0.07ab | 0.42±0.04a | 0.43±0.02a | 0.41 | ||||||
| 002-095 | CK | 0.33±0.01b | 0.23±0.01c | 0.23±0.02b | 0.22±0.02b | 0.25±0.01b | 0.25 | |||||
| P100 | 0.37±0.04ab | 0.28±0.01bc | 0.25±0.03ab | 0.24±0.02ab | 0.30±0.02a | 0.29 | ||||||
| P200 | 0.42±0.03a | 0.41±0.03a | 0.38±0.02a | 0.30±0.03a | 0.35±0.06a | 0.37 | ||||||
| P400 | 0.41±0.02a | 0.38±0.02b | 0.38±0.01a | 0.28±0.04a | 0.29±0.04a | 0.35 | ||||||
2.4 调环酸钙对糜子植株茎秆力学特性的影响
由表4可以看出,随着调环酸钙浓度的增加,基部1~5节节间抗折力和机械强度有所增加,不同处理间的差异达到显著水平,2个品种(系)均在P200处理时节间抗折力和机械强度最大,与CK处理相比,齐黍1号的1~5节节间抗折力分别增加了41.73、35.64、35.05、28.51和26.33 N,002-095分别增加了42.44、41.70、42.42、35.08和34.44 N。由表5可以看出,随着调环酸钙浓度的增加,2个品种(系)倒伏指数和倒伏系数均下降,与CK处理相比,齐黍1号基部1~5节P200处理的倒伏指数显著降低了19.89%~28.31%,002-095基部1~5节P200处理的倒伏指数则显著降低了19.53%~ 51.67%。以上结果说明,喷施调环酸钙有助于增加糜子茎秆基部节间抗折力和机械强度,从而增强糜子植株的抗倒伏能力。
表4 调环酸钙对糜子节间抗折力和机械强度的影响
Table 4
| 品种(系) Variety (line) | 处理 Treatment | 节间抗折力Internode breaking resistance (N) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 基1节Section 1 | 基2节Section 2 | 基3节Section 3 | 基4节Section 4 | 基5节Section 5 | ||
| 齐黍1号Qishu 1 | CK | 42.00±1.46d | 40.36±1.38c | 33.62±1.75d | 30.54±2.43b | 29.12±1.46b |
| P100 | 59.42±2.33c | 49.54±2.07b | 45.58±3.45c | 47.86±3.66ab | 36.06±1.71ab | |
| P200 | 83.73±4.83a | 76.00±5.49a | 68.67±5.03a | 59.05±4.18a | 55.45±2.56a | |
| P400 | 79.44±4.67b | 70.50±4.56a | 57.70±4.13b | 55.62±4.07a | 53.34±1.99a | |
| 002-095 | CK | 32.46±1.21c | 25.68±1.77d | 22.40±1.56c | 21.96±1.43c | 16.52±1.47c |
| P100 | 46.43±1.45b | 35.53±1.74c | 34.86±2.46b | 32.43±1.55b | 31.10±1.66b | |
| P200 | 74.90±4.13a | 67.38±3.54a | 64.82±3.87a | 57.04±2.76a | 50.96±2.42a | |
| P400 | 50.94±1.89b | 45.32±2.76b | 43.70±1.56b | 32.84±2.44b | 26.10±1.46b | |
| 品种(系) Variety (line) | 处理 Treatment | 机械强度Mechanical strength (N/cm) | ||||
| 基1节Section 1 | 基2节Section 2 | 基3节Section 3 | 基4节Section 4 | 基5节Section 5 | ||
| 齐黍1号Qishu 1 | CK | 142.38±13.46c | 259.92±10.78c | 250.81±3.84c | 272.72±5.67c | 205.00±6.57c |
| P100 | 178.85±17.62b | 299.22±13.26b | 339.57±9.57b | 388.62±8.68b | 253.14±4.47b | |
| P200 | 231.09±10.45a | 441.75±26.77a | 454.97±8.47a | 459.85±12.84a | 365.97±19.96a | |
| P400 | 217.67±21.44a | 387.75±20.02a | 394.09±4.56a | 418.26±16.55a | 323.24±9.84a | |
| 002-095 | CK | 126.92±6.87c | 181.04±10.75b | 210.56±10.66b | 217.40±6.93b | 147.36±3.57c |
| P100 | 168.55±8.12b | 235.59±13.64a | 306.48±27.74a | 297.09±8.22ab | 258.13±4.78b | |
| P200 | 257.66±13.47a | 303.88±18.15a | 375.31±15.69a | 464.31±16.19a | 411.76±11.97a | |
| P400 | 173.71±12.66b | 201.90±6.78ab | 245.59±3.78ab | 260.09±13.25ab | 205.41±3.56b | |
表5 调环酸钙对糜子倒伏指数和倒伏系数的影响
Table 5
| 品种(系) Variety (line) | 处理 Treatment | 倒伏指数Lodging index | 倒伏系数Lodging coefficient | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 基1节 Section 1 | 基2节 Section 2 | 基3节 Section 3 | 基4节 Section 4 | 基5节 Section 5 | 基1节 Section 1 | 基2节 Section 2 | 基3节 Section 3 | 基4节 Section 4 | 基5节 Section 5 | |||
| 齐黍1号 Qishu 1 | CK | 29.61±0.45a | 16.22±1.41a | 16.81±1.09a | 15.46±0.48a | 20.57±1.96a | 11.06±0.35a | 6.06±0.63a | 6.28±0.89a | 5.77±0.55a | 7.68±2.43a | |
| P100 | 26.69±2.63b | 15.95±1.81b | 14.06±0.06b | 12.28±1.42b | 18.86±1.68b | 9.69±0.85b | 5.79±1.96c | 5.10±0.36b | 4.46±1.44b | 6.84±1.71b | ||
| P200 | 23.72±2.46c | 12.41±0.75c | 12.05±0.45c | 11.92±0.55c | 14.98±0.53c | 8.66±0.43c | 4.53±1.12c | 4.40±0.77c | 4.35±0.48b | 5.47±0.41c | ||
| P400 | 26.21±2.91b | 14.71±0.11b | 14.48±1.47b | 13.64±1.12b | 17.65±1.97b | 10.78±0.82b | 6.05±0.43b | 5.96±0.27b | 5.61±0.62a | 7.26±0.56a | ||
| 002-095 | CK | 31.93±0.44a | 22.38±2.27a | 19.24±0.08a | 18.64±1.07a | 27.50±1.08a | 16.01±1.33a | 11.22±0.57a | 9.65±0.78a | 9.35±0.48a | 13.79±2.55a | |
| P100 | 26.84±2.79b | 19.20±1.24b | 14.76±0.19b | 15.23±0.63b | 17.53±1.11b | 11.85±1.46b | 8.48±0.66c | 6.52±0.71c | 6.72±1.57b | 7.74±1.42c | ||
| P200 | 21.25±0.33c | 18.01±1.03c | 14.59±0.05b | 11.79±1.44c | 13.29±0.47c | 8.78±0.56c | 7.44±0.45c | 6.03±1.34c | 4.87±0.49c | 5.49±0.78c | ||
| P400 | 21.94±1.64c | 18.88±1.45c | 15.52±0.46b | 14.65±0.06b | 18.55±1.69b | 12.62±1.05b | 10.86±0.33b | 8.93±1.42b | 8.43±0.38b | 10.68±1.05b | ||
2.5 调环酸钙对糜子植株茎秆生理特性的影响
通过图2对比发现,抗倒伏品种齐黍1号纤维素和木质素含量显著高于易倒伏品系002-095,2个品种(系)喷施不同调环酸钙处理后纤维素和木质素含量均显著高于CK处理,均在P200处理时最高。与CK处理相比,齐黍1号和002-095纤维素含量分别增加1.91%和0.87%,木质素含量分别增加13.93%和9.31%,2个品种(系)P200处理与P100、P400处理的纤维素和木质素含量均存在显著差异。以上结果说明调环酸钙可增加糜子茎秆纤维素和木质素含量,从而增强糜子植株的抗倒伏能力。
图2
图2
不同调环酸钙处理茎秆中木质素和纤维素含量
Fig.2
Lignin and cellulose content in stems treated with different levels of prohexadione-calcium
2.6 抗倒伏能力与茎秆形态性状的相关性分析
相关性分析(表6)表明,节间抗折力与节间充实度呈极显著正相关,与节间直径、纤维素含量呈显著正相关,与重心高度呈极显著负相关,与株高呈显著负相关。倒伏指数与株高、重心高度呈极显著正相关,与节间直径、木质素含量、纤维素含量呈极显著负相关,与节间充实度呈显著负相关。结果说明节间抗折力与倒伏指数受多种指标影响,增加节间直径、节间充实度、纤维素含量均能提高糜子的抗倒伏能力。
表6 抗折力和倒伏指数与茎秆形态性状的相关性分析
Table 6
| 指标 Index | 节间长 Internode length | 节间直径 Internode diameter | 株高 Plant height | 重心高度 Height of center of gravity | 节间充实度 Internode fullness | 木质素含量 Lignin content | 纤维素含量 Cellulose content |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 节间抗折力Internode breaking resistance | -0.587 | 0.747* | -0.761* | -0.835** | 0.912** | 0.530 | 0.800* |
| 倒伏指数Lodging index | 0.225 | -0.860** | 0.972** | 0.917** | -0.722* | -0.877** | -0.984** |
“*”和“**”分别表示相关性达P < 0.05和P < 0.01显著水平。
“*”and“**”indicate significant correlation at P < 0.05 and P < 0.01 levels, respectively.
3 讨论
糜子的抗倒伏能力与其株高、节间抗折力、单株鲜重等多种因素有关,耿小丽等[16]认为茎基部的节间性状和株高是判断抗倒伏能力的重要指标,通过喷施植物生长调节剂调控糜子株高,优化茎秆抗倒伏性状,是提高糜子抗倒伏能力常用的一种栽培技术手段。周田田等[17]研究发现,幼苗齐苗时(播种后1周)施用150 mg/L调环酸钙可有效抑制花椰菜幼苗株高,增加茎粗。张钰琇[18]研究表明,拔节期后1周喷施1.0 mL/L调环酸钙,可显著降低谷子株高和节间长,并提高抗倒伏能力,进而提升产量。姜照伟等[19]研究发现,在水稻拔节前7 d至拔节始期喷施调环酸钙,缩短了倒1~倒6节节间长度,明显增加了节间直径,降低了田间倒伏率,本试验结果与其一致,齐黍1号和002-095在拔节期喷施调环酸钙,可显著增加茎粗,缩短基部1~5节节间长度。郭世保等[20]研究表明,不同浓度处理下小麦株高会随着调环酸钙浓度的升高逐渐降低。而本研究结果表明,在拔节期喷施不同浓度的调环酸钙能有效抑制齐黍1号和002-095的株高和重心高度下降,随着浓度的增加呈现先下降后上升的趋势,这有可能与作物品种和种植环境不同有关。关于调环酸钙对茎秆力学特征的影响,本研究发现,拔节期喷施调环酸钙显著增加了齐黍1号和002-095的节间抗折力和机械强度,这与杨可攀等[21]关于化控剂对玉米茎秆力学特性影响的研究结果一致。
木质素和纤维素是植物次生细胞壁的主要组成成分,也是衡量作物抗倒伏能力的一个重要生理指标,植物激素可调控植株生长发育和形态建成,影响植物细胞壁合成。邹小智等[22]研究发现,赤霉素不仅有效促进生物量的增加,还影响植株纤维素与木质素的含量。南铭等[23]研究表明,茎秆木质素含量与田间实际倒伏率呈显著负相关(相关系数为-0.9407),与抗折力呈极显著正相关(相关系数为0.9862)。梁海燕等[24]研究发现,木质素和纤维素等物质的积累,有利于加固糜子细胞壁的机械强度,增强茎秆刚性,从而提高茎秆的抗倒伏能力。刘文彬等[25]发现,乙烯利处理可显著提高玉米节间木质素和纤维素的总含量,增加茎秆的抗折力。本研究表明,在拔节期喷施200 mg/L调环酸钙时,2个品种(系)纤维素和木质素含量均达最高,同一处理间抗倒伏品种齐黍1号节间抗折力、木质素、纤维素含量较倒伏敏感型品系002-095高,这与董荷荷等[26]在小麦上的研究一致。这可能是由于抗倒伏品种齐黍1号将大部分养分用于植株茎秆横向生长,株高降低,基部节间缩短增粗,茎秆表皮细胞壁中木质素、纤维素等结构性化合物增加,从而提高了糜子节间抗折力。
基部节间特性在抗倒伏性中发挥重要作用[27]。在本研究中,糜子茎秆基部第2节的抗折力与株高呈显著负相关,这与武翠卿等[28]关于农艺措施对谷子抗倒伏力学影响的研究结果一致。董孔军等[29]研究发现,倒伏指数能较好地评价糜子的抗倒伏性。本试验发现,倒伏指数与株高、重心高度呈极显著正相关,这一结论与纪明雪等[30]的研究结果一致,基部第2节节间直径、节间充实度、纤维素含量、木质素含量与倒伏指数呈显著或极显著负相关。王旭等[31]对冬小麦研究认为,纤维素含量与倒伏指数呈极显著负相关。本研究中,节间抗折力与纤维素含量呈显著正相关,这表明增加木质素和纤维素含量对提高糜子抗倒伏性能力具有重要作用。本试验对糜子拔节期茎秆形态、节间、力学和生理特性进行分析研究,而植物生长调节剂具有时效性和专一性,还可能存在‘反跳’现象等,因此要系统了解调环酸钙对糜子的影响,还需要分析多种相关酶活性的变化,进一步丰富调环酸钙对糜子的调控机理。
4 结论
在糜子拔节期喷施调环酸钙可以显著降低重心高度,缩短基部1~5节节间长度,提高基部1~5节茎秆强度、节间充实度和木质素、纤维素含量,降低茎秆倒伏指数,提高植株的抗倒伏能力。喷施200 mg/L调环酸钙时可有效提高糜子的抗倒伏能力。
参考文献
Phylogeny and photosynthesis of the grass tribe Paniceae
DOI:10.3732/ajb.1500222
PMID:26373976
[本文引用: 1]
The grass tribe Paniceae includes important food, forage, and bioenergy crops such as switchgrass, napiergrass, various millet species, and economically important weeds. Paniceae are also valuable for answering scientific and evolutionary questions about C4 photosynthetic evolution, drought tolerance, and spikelet variation. However, the phylogeny of the tribe remains incompletely resolved.Forty-five taxa were selected from across the tribe Paniceae and outgroups for genome survey sequencing (GSS). These data were used to build a phylogenetic tree of the Paniceae based on 102 markers (78 chloroplast, 22 mitochondrial, 2 nrDNA). Ancestral state reconstruction analyses were also performed within the Paniceae using both the traditional and two subtype classification systems to test hypotheses of C4 subtype evolution.The phylogenetic tree resolves many areas of the Paniceae with high support and provides insight into the origin and number of C4 evolution events within the tribe. The recovered phylogeny and ancestral state reconstructions support between four and seven independent origins of C4 photosynthesis within the tribe and indicate which species are potentially the closest C3 sister taxa of each of these events.Although the sequence of evolutionary events that produced multiple C4 subtypes within the Paniceae remains undetermined, the results presented here are consistent with only a subset of currently proposed models. The species used in this study constitute a panel of C3 and C4 grasses that are suitable for further studies on C4 photosynthesis, bioenergy, food and forage crops, and various developmental features of the Paniceae.© 2015 Botanical Society of America.
Effect of parboiling on decortication yield of millet grains and phenolic acids and in vitro digestibility of selected millet products
DOI:10.1016/j.foodchem.2018.09.010 URL [本文引用: 1]
Earliest domestication of common millet (Panicum miliaceum) in East Asia extended to 10,000 years ago
Transcriptome-wide identification and expression profiles of the WRKY transcription factor family in Broomcorn millet (Panicum miliaceum L.)
DOI:10.1186/s12864-016-2677-3 URL [本文引用: 1]
Prohexadione-calcium mitigates the overgrowth of corn seedlings
DOI:10.3390/agronomy14020371
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[本文引用: 1]
In the temperate climate of South Korea, specific corn varieties are cultivated using plug trays. The cultivation process is initiated from February to March within greenhouse facilities, maintaining a temperature below 10 degrees Celsius. Following this, in April, seedlings are transplanted to enable an exceptionally early harvest for increased profitability. However, the subsequent elevation in indoor temperatures leads to seedling overgrowth. This study explores the effectiveness of three plant growth regulators—paclobutrazol, prohexadione-calcium, and diniconazole–on super sweet corn seedlings. Significantly, the application of prohexadione-calcium at 2 ppm during the first leaf stage substantially reduces seedling height and impedes the growth of both the first and second internodes. This impact extends to leaf-related traits, manifesting reductions in the area, length, and width of the third leaf. Furthermore, prohexadione-calcium induces a significant decrease in both fresh and dried shoot weight, while simultaneously augmenting root weight. This alteration results in a noteworthy shift in the root–shoot ratio, particularly at 2 ppm. Subsequent experiments have identified the optimal concentration of prohexadione-calcium at 15 ppm, effectively mitigating overgrowth in both hybrid and inbred corn varieties. These findings provide essential insights for practitioners seeking to efficiently manage corn seedling overgrowth. The study contributes to understanding the retardant effect of prohexadione-calcium on various morphological traits, offering practical applications for optimizing plant growth regulator concentrations in corn cultivation strategies.
Prohexadione-calcium affects growth and flowering of petunia and impatiens grown under photoselective films
DOI:10.1016/j.scienta.2005.02.023 URL [本文引用: 1]
Effect of prohexadione calcium on growth components and endogenous gibberellins contents of rice (Oryza sativa L.)
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化控剂对东北春玉米茎秆理化特性及抗倒伏的影响
DOI:10.3724/SP.J.1006.2018.00909
[本文引用: 1]
通过探讨春玉米茎秆纤维素、半纤维素和木质素含量及木质素合成相关酶活性对不同化控剂的响应, 明确化控剂调控茎秆抗倒伏能力的力学机制, 可为生产上化控剂的合理运用提供理论依据。2015年和2016年在东北农业大学向阳实验实习基地进行大田定位试验, 以玉米品种东农253为材料, 分别于六叶期喷施吨田宝(代号DTB)及DCPTA [2-(3,4-二氯苯氧基)三乙胺]和ETH (2-氯乙基膦酸)复配剂(代号KP), 对照为清水, 完全随机区组排列。分析玉米不同生育时期茎秆抗折力、抗倒伏指数、木质素、纤维素和半纤维素含量及木质素合成关键酶的活性变化对不同化控剂处理的响应。喷施化控剂可显著提高茎秆4-香豆酸: CoA连接酶(4CL)和肉桂醇脱氢酶(CAD)活性, 以及纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、茎秆抗折力和抗倒伏指数, 显著降低实际倒伏率。相关分析表明, 茎秆抗倒伏指数与木质素含量、半纤维素含量呈极显著正相关(相关系数分别是0.67和0.64); 茎秆抗折力与纤维素含量呈极显著正相关(相关系数为0.89); 木质素含量与CAD活性呈极显著正相关(相关系数为0.89), 与4CL活性呈显著正相关(相关系数为0.51), 而与苯丙氨酸转氨酶(PAL)和酪氨酸解氨酶(TAL)活性均没有显著相关性。六叶期喷施化控剂通过提高茎秆木质素合成相关酶的活性(特别是CAD和4CL的活性), 改善茎秆纤维品质性状, 显著增强了春玉米茎秆的抗倒伏能力。
Methods for dietary fiber, neutral detergent fiber, and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition
DOI:10.3168/jds.S0022-0302(91)78551-2
PMID:1660498
[本文引用: 1]
There is a need to standardize the NDF procedure. Procedures have varied because of the use of different amylases in attempts to remove starch interference. The original Bacillus subtilis enzyme Type IIIA (XIA) no longer is available and has been replaced by a less effective enzyme. For fiber work, a new enzyme has received AOAC approval and is rapidly displacing other amylases in analytical work. This enzyme is available from Sigma (Number A3306; Sigma Chemical Co., St. Louis, MO). The original publications for NDF and ADF (43, 53) and the Agricultural Handbook 379 (14) are obsolete and of historical interest only. Up to date procedures should be followed. Triethylene glycol has replaced 2-ethoxyethanol because of reported toxicity. Considerable development in regard to fiber methods has occurred over the past 5 yr because of a redefinition of dietary fiber for man and monogastric animals that includes lignin and all polysaccharides resistant to mammalian digestive enzymes. In addition to NDF, new improved methods for total dietary fiber and nonstarch polysaccharides including pectin and beta-glucans now are available. The latter are also of interest in rumen fermentation. Unlike starch, their fermentations are like that of cellulose but faster and yield no lactic acid. Physical and biological properties of carbohydrate fractions are more important than their intrinsic composition.
调环酸钙对花椰菜幼苗生长及徒长防控效果的影响
DOI:10.16178/j.issn.0528-9017.20230872
[本文引用: 1]
幼苗徒长问题严重影响幼苗质量,因此,有效防止幼苗徒长对花椰菜育苗意义重大。该研究以花椰菜为试验对象,共设有9个处理,在不同时期喷施不同浓度的调环酸钙(Pro-Ca),研究对花椰菜苗期生长的影响。结果表明,合适时间喷施一定浓度调环酸钙可有效抑制花椰菜幼苗株高,提高茎粗、生长函数(G值)、根冠比和壮苗指数,提升壮苗质量;此外还会提高叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、细胞间隙CO<sub>2</sub>浓度、气孔导度,促进光合作用;但对花椰菜幼苗的根系形态特性没有显著影响(P>0.05)。综合分析表明,A1B2组即幼苗齐苗时(播种后1周)施用150 mg·L<sup>-1</sup>调环酸钙效果最好。因此,合理施用调环酸钙可有效调控幼苗株型,提高幼苗素质,利于壮苗培育。
赤霉素对芦苇生长发育和茎杆理化特性的影响
茎秆基部节间特性和木质素合成与燕麦抗倒伏的关系
DOI:10.11686/cyxb2021416
[本文引用: 1]
倒伏是影响燕麦产量和品质的重要因子之一,开展燕麦抗倒伏生理机制研究对指导燕麦抗倒伏育种具有重要意义。本研究以燕麦品种蒙燕1号、坝燕6号为抗倒伏材料,以定燕2号和青引2号为易倒伏材料,分析不同倒伏类型燕麦品种茎秆基部伸长节间形态特征,酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维,纤维素和木质素及其合成关键酶活性的差异,探讨茎秆基部第2伸长节间形态特征与木质素含量及其合成酶活性同燕麦抗倒伏能力之间的相互关系。结果表明,相比于易倒伏品种,抗倒伏品种倒伏程度轻,田间实际倒伏率低。易倒伏品种茎秆基部第2伸长节间长度较抗倒伏品种高34.17%、抗倒伏品种茎秆基部第2伸长节间粗度、秆壁厚、茎重、密度、充实度、抗折力、穿刺强度分别较易倒伏品种高29.11%、26.18%、25.80%、27.97%、34.61%、36.23%、36.60%,抗倒伏品种茎秆中木质素和纤维素含量显著(P<0.05)高于易倒伏品种。木质素含量与茎秆基部第2伸长节间抗折力和穿刺强度极显著(P<0.01)正相关,相关系数(r=0.9862,r=0.9638),与田间实际倒伏率显著(P<0.05)负相关,相关系数(r=-0.9407)。抗倒伏品种茎秆木质素合成酶酪氨酸解氨酶(TAL)、苯丙氨酸转氨酶(PAL)、肉桂醇脱氢酶(CAD)和4-香豆酸:CoA连接酶(4CL)活性高,促使茎秆基部第2伸长节间积累了大量的木质素,提高了细胞壁木质化强度,增大了茎秆机械强度,进而增强燕麦抗倒伏能力。
不同春季追氮模式对小麦茎秆抗倒性能及木质素积累的影响
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.21.009
[本文引用: 1]
【目的】 探讨春季不同追氮模式对小麦各节间茎秆抗倒伏能力、木质素积累及籽粒产量的影响,明确高施氮量条件下适宜的春季追氮模式,为小麦高产稳产抗逆应变栽培提供技术支撑。【方法】 于2017—2018和2018—2019年2个小麦生长季,以倒伏敏感型品种山农16和抗倒伏品种济麦22为供试材料,在高施氮量300 kg·hm<sup>-2</sup>基施1/3条件下设置4种春季追肥模式,分别为等量二次性追氮和剩余一次性追氮,即起身期﹕孕穗期1/3﹕1/3(T1),拔节期﹕开花期1/3﹕1/3(T2),孕穗期一次性追施剩余2/3氮(T3)和拔节期一次性追施剩余2/3氮(CK)。深入研究春季不同追氮模式对冬小麦植株茎秆抗折力、木质素积累、木质素合成关键酶基因的表达丰度及籽粒产量的调控效应。【结果】 抗倒伏品种济麦22的各节间茎秆抗折力、木质素积累量以及单体含量均高于倒伏敏感型品种山农16,2种类型品种开花期T1、CK处理的抗折力高于T2和T3处理,木质素积累量、单体的含量表现为T1>T3>CK>T2,灌浆期和成熟期各处理间抗折力、木质素积累量以及单体的含量表现为T1>T3>T2>CK。灌浆期山农16和济麦22在T1处理下抗折力较CK、T2、T3处理分别增加24.69%、19.97%、13.15%和26.92%、15.36%、5.87%;山农16和济麦22在T1处理下的各生育阶段木质素积累量平均值分别较CK、T2、T3处理提高了21.71%、15.45%、8.85%和25.19%、21.75%、15.83%;成熟期2个品种T1处理的木质素S型单体含量平均值分别较CK、T2、T3处理高18.82%、18.48%、8.39%。不同追氮模式处理的木质素合成相关酶基因(苯丙氨酸解氨酶:PAL、咖啡酸3氧甲基转移酶:COMT、香豆酸-3-羟基氧化酶:C3H、肉桂酰辅酶 A 还原酶:CCR、肉桂酸4羟化酶:C4H等)表达均随生育进程呈下降趋势,其表达量高低依次为T1>T3>T2>CK。孕穗期追氮处理模式的千粒重高于其他处理,因T1处理可提高穗粒数以及群体有效穗数,其最终籽粒产量较高。同一时期相同处理各节间茎秆木质素积累量、单体含量均呈现为I1>I2>I3>I4>I5的趋势。【结论】 高施氮量300 kg·hm<sup>-2</sup>基施1/3条件下起身与孕穗期等量二次性追氮模式较其他春季追氮模式处理显著提高了小麦开花后茎秆各节间抗折能力、木质素积累量、木质素合成途径相关酶基因的表达以及籽粒产量。因此,起身与孕穗期等量二次性追氮模式可作为黄淮海麦区高施氮量300 kg·hm<sup>-2</sup>基施1/3条件下的春季适宜追氮模式。
农艺措施对谷子产量及抗倒伏力学性能的影响
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.06.005
[本文引用: 1]
【目的】明晰栽培条件互作对谷子叶片光合特性、茎秆生物力学性质指标的耦合影响,为运用谷子茎秆生物力学性质进行抗倒伏特性评价,为优化谷子种植栽培条件及抗倒伏优种筛选提供合理农艺措施和理论支持。【方法】采用裂区试验设计方法,主区选取4个在生产中具有代表性的谷子品种,副区为基于不同的播种密度与施肥量、播种密度与水分、水分与施肥量互作处理栽培条件,系统研究了栽培措施对谷子生长发育以及茎秆抗倒伏生物力学性质的影响。【结果】(1)除水分对谷子茎秆节平均直径影响不显著外,谷子品种、施肥量、播种密度及水分4个因素对谷子的产量、光合生理特性及茎秆形态特性均有极显著影响(P<0.001);(2)谷子的千粒重、产量均随施肥量和水分的增加而增加;随播种密度的增加,千粒重呈下降趋势,产量呈现先上升后下降趋势;谷子旗叶SPAD值及最大荧光值(Fm)开花期显著高于灌浆期,开花期旗叶SPAD值、灌浆期旗叶Fm可作为谷子育种的目标性状;(3)播种密度对谷子田间倒伏率的影响最大,其次是水分、品种,施肥量的影响最小;(4)谷子茎秆倒数第二节的抗拉倒力与株高、节平均长度及茎秆节含水率显著负相关,与节平均直径显著正相关。【结论】不同农艺措施互作栽培条件下,单因子对谷子的产量、植株光合生理特性及茎秆力学性能影响最大;选择优良品种、合理密植(≤70万株/hm<sup>2</sup>)、适当水肥是提升谷子籽粒品质、增加产量、减少田间倒伏率的有效措施。
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