甜玉米自交系锌胁迫下茎叶及其叶绿素的差异及敏感性评价

蒲浩杰 麦丽芳 刘鹏飞 杨晓娟 梁小媚 张姿丽

摘 要 锌是玉米生长过程中不可缺少的微量元素。采用营养液培养法，对18个不同甜玉米自交系在3种供锌处理下的幼苗茎叶及其叶绿素特性进行研究。结果表明，茎叶SPAD值在自交系和处理之间存在显著差异，但是两因素间不存在交互作用；各性状在不同的锌浓度处理时，各自交系对于锌处理的反应不同，变化趋势不同，敏感性不同。不同玉米自交系对不同浓度锌的敏感性不同。本研究中，自交系T2、T5、T8、T19、T49和T54在试验所调查的6个性状中，显示对不同锌浓度处理的变化较不敏感，苗期对锌的耐受性较强，可用于锌耐受性品种选育。

关键词 甜玉米自交系；锌营养；敏感性

中图分类号：S513 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.21.099

玉米是对锌最敏感的作物[1]。甜玉米是玉米属的一个亚种，具有营养丰富、甜、嫩、香等特点，在西方已成为一种流行的蔬菜[2]。甜玉米在我国也十分畅销，被人们称为“保健水果玉米”，广东省是我国最大的甜玉米生产和出口省份[3]。玉米茎叶的生长状况体现了玉米营养和生长状况，玉米茎叶生长高度和叶绿素含量是用来反映植株吸收营养和光合作用的一个综合指标，也是衡量玉米种质的重要指标之一[4-5]。本研究对甜玉米自交系不同浓度锌胁迫下茎叶及其叶绿素的差异及敏感性评价进行了初步研究，以期对甜玉米自交系对锌的耐受性进行评价筛选材料选育良好玉米自交系。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验选取仲恺作物研究所多年选育的甜玉米自交系T1、T2、T4、T5、T6、T7、T8、T10、T13、T19、T48、T49、T52、T54、T63、T93、T96和T103共18份甜玉米自交系为材料。

1.2 催芽及营养液培养

筛选一致的玉米自交系种子，浸种12 h后，每份自交系30粒，经0.1% HgCl2表面灭菌，15 min后用蒸馏水冲洗3次，冲洗后按自交系分别置于催芽盒中催芽。催芽3 d后，挑选出发芽的种子均匀播于无菌沙盘。分系播种好后置于常温（25～30 ℃）下培养，1～2 d浇一次蒸馏水，培养7 d后出苗。

出苗后在三叶期切去胚乳，用去离子水冲洗干净，挑选长势相近植株3株，并移入1/2 Magnavaca的玉米营养液（pH 6.2）中。

Magnavaca的玉米营养液配方，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，Fe（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。锌元素以ZnSO4供给，每个材料设3个硫酸锌浓度处理，分别为0 mg·L-1、0.022 mg·L-1、0.22 mg·L-1，进行营养液栽培，每个处理均设3次重复，共9株。采用长方形塑料盒在自然光照培养。培养温度为28 ℃，每日14 h光照、10 h黑暗，每天用电动泵连续通气充氧30 min，2 d更换一次营养液，培养21 d后收获。

1.3 指标测定

1.3.1 茎叶长度测定

幼苗处理21 d后，从培养液中按各自交系分别取玉米幼苗，用剪刀剪离幼苗根部和茎叶。以单株为單位，用直尺测量茎叶长。

1.3.2 叶绿素SPAD值测定

叶绿素在叶片中的含量与作物当前的营养状况有很大的关系。利用SPAD-502测定叶片对两个波长段的吸收率，来评估叶片中叶绿素的相对含量[6]。

1.3.3 数据处理及统计方法

采用Excel、SPSS等软件进行数据处理及统计分析。所得数据用SAS软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 甜玉米自交系在不同锌处理的植株地上部分差异

对18份甜玉米自交系幼苗在3个锌浓度处理下处理21 d测得的苗高进行统计分析，结果见表1。处理1中最大值为T19的39.80 cm，最小值为T54的20.72 cm，极差为19.08 cm；处理2中最大值为T13的47.17 cm，最小值为T52的12.62 cm，极差为34.55 cm；处理3中最大值为T5的49.72 cm，最小值为T7的26.54 cm，极差为23.18 cm。随着锌处理浓度的增加，材料T1、T2、T4、T5、T19、T49、T52、T54、T93、T96和T103在3个浓度处理中苗高指标呈现先减少后增加的趋势，T6、T8、T13、T63呈现先增后减，T48呈现递增的趋势，T7呈现递减趋势。其中材料T2、T19、T96在3个处理中苗高差异不大，对锌元素不敏感。

自交系和锌浓度两因素试验方差分析（表2）表明，试验处理对误差显著，18个甜玉米自交系幼苗苗高之间存在差异（P<0.000 1），在3个锌浓度处理下差异极显著（P<0.000 1），自交系间与锌浓度间交互作用极显著（P<0.000 1），表明18个自交系与3个锌浓度之间存在交互作用，18个自交系对锌胁迫的耐受程度不同。SSR（Shortest Significant Range）法进行多重比较结果如表1所示，结果表明，T5、T13、T19、T63这4个自交系差异不显著，极显著高于其他自交系；处理1和处理2差异不显著，显著高于处理3。

2.2 甜玉米自交系不同锌处理下叶绿素SPAD值差异分析

叶绿素SPAD值性状指标见表3，处理1中最大值为T49的28.98，最小值为T6的19.18，极差为9.8；处理2中最大值为T52的30.38，最小值为T4的21.20，极差为9.18；处理3中最大值为T52的32.25，最小值为T7的18.80，极差为13.45。随着锌处理浓度的增加，材料T2、T5、T8、T48、T49、T54、T63、T93、T96和T103幼苗叶绿素SPAD值先增后减趋势，而材料T1、T4、T6、T13、T19和T52呈现递增趋势，T7呈现递减趋势。其中T2、T54、T96在3个处理中幼苗叶绿素SPAD值差异不大，对锌元素不敏感。

通过自交系和锌处理两因素试验方差分析（表4）结果表明，18个自交系叶绿素SPAD值之间差异显著（P=0.000 1<0.005），3个锌处理下，幼苗叶绿素SPAD值间差异也显著（P=0.002 4<0.005）。自交系间与锌浓度间交互作用不显著。SSR法进行多重比较，如表3所示，T5、T10、T13、T19、T52和T54间差异不显著，极显著高于其他自交系。处理1和处理2之间差异不显著，显著高于处理3。

3 结论与讨论

玉米是喜锌作物，玉米配方肥中锌元素的重要作用不可低估[7]。为研究不同甜玉米自交系对于不同锌处理的耐受情况，采用营养液水配法对水培21 d的玉米茎叶高、叶绿素SPAD进行研究，结果发现幼茎叶高在自交系与锌处理间都存在极显著差异，并且两因素间存在极显著的交互作用。玉米幼苗时期内，锌的使用能明显地提高玉米的茎和叶生长，施锌对玉米植株生长的促进效果更好，而水分供应正常，玉米生长增加，增加了对锌的需求，更易出现缺锌症状[8-11]。

本研究中，叶片SPAD值在自交系和处理之间存在显著差异，但两因素间不存在交互作用。本研究中各性状在不同的浓度处理时，不同的自交系表现不同的变化趋势表明，各自交系，对于锌处理的反应不同，变化趋势不同，敏感性不同。不同玉米自交系对不同浓度锌的敏感性不同，不同玉米自交系对不同浓度锌反应的敏感性不同。王景安等研究成果也表明，缺锌和低锌培养均使玉米的茎叶干重显著降低，但不同的敏感類型降低的幅度不同。敏感类型降低的多，非敏感类型降低的少，低锌比缺锌降低的更多。而且，低锌还使敏感类型迅速枯死。缺锌和低锌使对缺锌敏感类型的茎叶幅度很大，对非敏感类型几乎没有影响。对锌敏感的玉米，其缺锌培养对它的影响较大，而对非敏感性的品种几乎没有什么影响。本研究中，自交系T2、T5、T8、T19、T49和T54在试验中所调查的6个性状中，显示对不同锌浓度处理的变化较不敏感，苗期对锌的耐受性较强，可用于锌耐受性品种选育。

参考文献：

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[7] 王景安，张福锁.一定的低锌比缺锌对玉米危害更大[J].自然科学进展，2002，12（2）：205-207.

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[10] 房蓓，武泰存，王景安.低锌和缺锌对玉米生长发育的影响[J].生命科学研究，2003（7）：255-261.

[11] 房蓓，武泰存，王景安.低锌和缺锌胁迫对不同基因型玉米的影响及机理[J].土壤通报，2004，35（5）：617-621.

（责任编辑：刘昀）