干旱胁迫对玉米胚乳淀粉粒发育与植株磷转移特征的影响

摘要

玉米的产量主要取决于籽粒淀粉含量，而淀粉的合成受AGPase限速调控，AGPase活性又受无机磷(Pi)抑制，无机磷(Pi)是植物体内磷的主要运输形式，其吸收和转运由位于细胞质膜上的磷转运蛋白介导。磷转运蛋白基因的表达与土壤养分、水分、pH值和温度等环境条件密切相关。干旱是导致我国玉米产量波动的主要原因，解决干旱对玉米生产的影响是当务之急。但干旱胁迫下玉米籽粒淀粉发育与磷循环的关系机制尚不清楚。本项目拟设计不同的干旱胁迫处理，重点研究籽粒发育不同阶段胚乳淀粉粒的发育特点、结构及粒度分布特征，以及磷在玉米植株体内的转移特征;旨在探明干旱胁迫下玉米籽粒胚乳淀粉形成的生理生化机制，为玉米高产高效栽培提供理论依据和技术途径。主要研究结果如下:
　　1.玉米胚乳的淀粉粒度分布及其对干旱胁迫的响应
　　干旱胁迫能够延迟玉米籽粒形态建成，主要表现在内、外珠被组织解体和胚乳淀粉粒积累的速度减缓。至授粉后7d，干旱胁迫处理的玉米籽粒外珠被仍未退化消失，果皮、内珠被和胚乳细胞间的界限模糊;而此时，正常供水处理的籽粒外珠被已退化消失，果皮、内珠被和胚乳细胞间出现清晰界限。授粉后11d，两处理的胚乳细胞壁明显变薄，细胞内容物显著增多，大大小小的淀粉粒已明显可见，但在正常供水处理条件下，淀粉粒明显大且多。授粉后15d，糊粉层以内的胚乳细胞中出现大量淀粉粒，与授粉后11d时相比，淀粉粒的体积和数量明显增加。
　　干旱胁迫抑制了玉米籽粒淀粉粒的发育，降低了籽粒淀粉的积累量。在干旱胁迫处理下，淀粉粒的表面积、数目和体积分布均呈单峰曲线，而正常供水处理条件下，淀粉粒数目呈单峰曲线分布，表面积和体积呈双峰曲线分布。干旱胁迫可降低A型但增加B型淀粉粒的表面积、数目和体积百分比。
　　2.干旱胁迫下玉米植株体内磷转移规律
　　干旱胁迫显著影响玉米株高、茎粗及叶面积，玉米的株高、茎粗和叶面积较正常条件下分别降低5.37％、26.14％和7.66％，其各器官的干重、磷含量和磷转移较正常条件下均降低;干旱胁迫10d后玉米整株干重是正常条件下的87.5％，上部叶磷积累量是正常条件下的51.3％，木质部和韧皮部中运输的磷分别是正常条件下的22.0％和39.8％。这说明干旱胁迫降低玉米植株生长、干物质积累、各器官磷素的积累及磷的运输，而促进中下部叶中磷素向上部叶的运移。