不同化控调节剂浸种对玉米种子萌发生长及水分利用效率的影响

不同化控调节剂浸种对玉米种子萌发生长及水分利用效率的影响 不同化控调节剂浸种对玉米种子萌发生长 及水分利用效率的影响 第32卷第12期 2004年i2月 西北农林科技大学学报(自然科学版) Jour.ofNorthwestSci—TechUniv.ofAgri.andFor.(Nat.Sci.Ed.) VOI.32NO.12 DeC.2004 不同化控调节剂浸种对玉米种子萌发生长 及水分利用效率的影响 汤海军,周建斌,郑险峰 (西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌7121O0) [摘要]通过室内培养试验和土培试验,研究了不同化控调节剂(赤霉素(GA),ZnSO,矮壮素(CCC))浸种 对玉米种子发芽,幼苗生长及水分利用效率的影响.结果表明,化控调节剂浸种可不同程度提高农大108和陕单 902两个K米品种的发芽率,发芽势和幼苗的下物重,其中不同品种的反应存在明显差异.室内培养试验中,农大 1O8和陕单902幼苗干物重的提高幅度分别为5.O2,4O.83和0.15,33.14;不同化控调节剂的作用效果 不同,其中GA有利于玉米幼苗高度的增加,而硫酸锌和CCC有利于玉米幼苗茎粗的增长.土培试验中,农大1O8 地上部分生物蛙增加幅度为3.99,19.66.与对照相比,农大1O8水分利用效率的提高幅度为3.68, 19.47,陕单902水分利用效率的提高幅度为0,17.12. [关键词]化控调节剂;浸种;玉米发芽;干物质积累;水分利用效率 [中图分类号]$351.1;$513[文献标识码]A[文章编号]1671—9387(2004)12-0008—05 促进作物早发,协调作物各器官的生长发育关 系,是实现作物高产优质,提高作物对养分和水分利 用效率的主要手段].利用化控调节剂处理种子,可 以促进或抑制植物的生长发育,使生长发育发生质 的变化].20世纪8O年代以来,化控调节技术的研 究和其在农业生产中的应用有了长足的发展,现已 成为我国高产高效农业的主要技术之一. 玉米是使用化控调节剂较多的作物品种之一. 一 些研究,发现,采用化学调控物质如赤霉素 (GA),6-苄基氨基嘌呤(6-BA)处理种子,可以打破 种子休眠,促进发育,发根,培育壮苗,提高幼苗的抗 逆性.但在实际生产中也发现,采用化控调节剂处理 玉米,有时并未表现出明显效果l7,这反映出了 化控调节物质作用效果的复杂性.另外,玉米是对锌 比较敏感的作物,采用硫酸锌处理种子被认为是促 进玉米生长发育的有效措施之一__l.迄今已有的研 究主要集中在化学调控物质及养分对玉米幼苗生长 的影响方面,有关其与玉米对水分利用的关系如何, 不同品种问的反应有何不同等问题的研究,尚少见 报道.因此,有必要进一步比较有关化学调控物质及 其与营养元素配合对玉米出苗,幼苗生长,水分利用 率的影响及其与作物品种问的关系,以期为适当使 用化学调控物质促进玉米生长发育提供依据. 1与方法 1.1供试材料 供试玉米品种为农大108和陕单902,供试土 壤采自西北农林科技大学西农校区农作一站O,2O cm耕层的红油土,其基本理化性状见表1. 表1供试土壤的基本理化性质 TablelThephysical—chemicalpropertiesofsoilsamples 1.2试验方法 本研究采用室内培养试验和土培试验. 1.2.1室内培养试验试验设CK,GA(T1:赤霉 素0.05g/kg),CCC(T2:CCC2.5g/kg),ZnSO [收稿日期]20031105 [基金项目]围家自然科学基金项目(30230230);国家863农业节水项目(2002AA6Z303I) [作者简介]汤海军(1979一),男,湖南邵东人,在读硕士,主要从事植物营养调控研究. 第12期汤海军等:不同化控调节剂浸种对玉米种子萌发生长及水分利用效率的影响9 (T3:ZnSO1.0g/kg),GA+CCC(T4:GA0.1 g/kg+CCC5.0g/kg),GA+ZnSO(T5:GA0.1 g/kg+ZnSO2.0g/kg),CCC+ZnS()4(T6:CCC 5.0g/kg+ZnSO2.0g/kg),GA+CCC+ZnSO (T7:GA0.15g/kg+CCC7.5g/kg+ZnSO3.0 g/kg)共8个处理(括号内为代号及其浓度).各品 种用100mI/L的次氯酸钠消毒10min,再用各自 的处理溶液浸种12h153,挑选籽粒大小相当的种 子播于铺有1层滤纸的培养皿内(直径9cm),分别 加入不同的处理液2mL,每个处理重复3次,每皿 10粒,于25C培养箱内进行萌发,发芽后在室温下 进行培养,每天补充适量的蒸馏水,培养后第2天开 始记录发芽数(以芽长超过种子1半为发芽标准). 培养10d后测定各项目. 1.2.2土培试验试验设计同室内培养试验.试验 在西北林科技大学节水灌溉试验站进行,盆钵为小 型米氏盆,每盆装鲜土1.5kg(含水量为87g/kg), 以氮肥(含尿素0.43g/kg),磷肥(过磷酸钙0.94 g/kg)作基肥,播种时1次施入.种子用100mI/L 的次氯酸钠消毒10min,再分别用处理溶液浸种12 h后点播,每盆播7粒,播后第3天开始记录发 芽数(以出土为发芽标准),播后第11天定苗为5 株.播种时按270g/kg的土壤含水量标准灌水252 mL,以后每隔一段时间浇水200mL,共灌水 1852mI.于2003—05—20播种,06—07收获,测定植 物地上部分和根系的鲜重,干重和株高等. 1.3测定项目及方法 记录发芽数及天数,参照陶嘉龄介绍的方法__】] 计算发芽率,发芽指数,即 一1 发芽率(Germinationratio,GR)一25G,/了1× 100 —, 发芽指数(Germinationindex,GI)一25(G/ D) 式中,为培养t日后的发芽数;D,为相应的发芽 天数;r,’为种子总数. 幼苗的高度及直径分别用直尺和游标卡尺测 定,幼苗生物量用烘干法测定.土培试验中,用 SPAD一502型叶绿素仪测定叶片叶绿素含量,用烘 干法测定地下部分生物量. 2结果与分析 2.1不同化控调节剂浸种对玉米发芽的影响 发芽率GR和发芽势GI能够从不同侧面反映 种子的发芽状况,其中GR是反映发芽数量的指标; GI不仅反映发芽的数量,而且反映发芽的速度.试 验结果(表2)表明,用不同化控调节剂浸种,可不同 程度提高农大108的发芽率,室内培养试验提高幅 度为8.O09/6,20.O0,土培试验的发芽率低于室 内培养试验,最高为10.52.陕单902发芽率的表 现并不稳定,室内培养试验中各处理的发芽率均有 一 定程度提高,土培试验中除CCC,ZnSO,GA+ CCC和CCC+ZnSO处理与对照持平外,其余处理 均有所降低.对两种品种的GI而言,陕单902均高 于对照,且陕单902高于农大108.可见,玉米发芽 程度对化控调节剂浸种的敏感性在不同品种间存在 明显差异. 表2不同化控调节剂浸种对玉米发芽(出苗)的影响 Table2Effectsofsoakingofseedswithdifferentchemicalregulatorsonthegerminationofmaize 注表中数据为3次重复的平均值(下同). Note:Datainthetablewereaverageof3replications(Itthesameforthefollowingtables) l0西北农林科技大学学报(自然科学版)第32卷 比较GR,GI可以发现,除土培试验中 ,—1 GA+CCC+ZnS()处理的GR较对照有所降低 外,其余处理均有不同程度的提高.室内培养试验 ],1 中,GR,25GI提高幅度分别为9.62, 15.39和2.22,25.52.而土培试验巾,二者 的提高幅度分别为2.50,5.00和1.13, 18.70Y00.小同化控调剂浸种能提高玉米的发芽 率,不仅可以在发芽数量l二表现出来,同样也呵在发 芽的速度_卜有所体现. 2.2不同化控调节剂浸种对玉米幼苗形态的影响 从表3可以看出,室内培养试验中,用GA浸种 或用加有GA的混和液浸种,可显着提高农大108 的株高,而对陕902的所有处理均能使其株高增 加,其中GA和GA+ZnSO处理后差异达显着水 平,但玉米的直径较对照有所降低,这与GA类物质 能显着促进植株细胞的伸长作用有关l1.用ZnSO 浸种后,两个玉米品种幼苗的直径均最大,说明硫酸 锌能促使玉米幼苗健壮生长.用CCC,ZnSO及其 混合浸种,农大108品种的株高较对照有所降低,而 陕单902效果不明显. 土培试验中,用化控调节剂浸种均能使两玉米 品种的株高较对照有所增加,其中农大108增加幅 度为4.94,9.40Y00,陕单902增加幅度为0.56 ,9.96.值得注意的是,采用CCC浸种非但未降 低两玉米品种的株高,反而有增加株高的趋势.用 GA浸种使两玉米品种直径较对照低外,其他含有 GA的调节剂浸种均可使植株直径变化与室内培养 试验有所不同;另外,玉米株高增加的幅度明显低于 室内培养试验,这可能与土培试验和室内培养试验 条件的差异有关. 表3不同化控调节剂浸种对玉米幼苗直径,株高的影响 Table3Effectsofsoakingofseedswithdifferentchemicalregulatorsonthediameterandheightofmaize 注:表中植株径和株岛的数据为每个培养器皿所有植株测定结果的平均值;数值后相同字母 者表示处理问差异未达到0.05的显着水平 (下表川J. Note:Dataofdiameterandheightofplantinthetableweretheaverageofallplantineachincubationdish;S ameletterineachcolumnindi— catesnosignificantdifferenceat0.05level(It’thesameforthefollowingtables). 另外,值得注意的问题是,室内培养试验和土培 试验中不『占】品种的株高和茎粗的反应不同.室内培 养试验中,农大108的反应明显高于陕单902,土培 试验中陕单902的表现好于农大108,这一方面反 应了不同玉米品种对化控调节剂的敏感性不同,另 外也反应了培养介质对化控调节剂作用效果的影 响. 2.3浸种对玉米幼苗叶绿素含量的影响 叶绿素是植物吸收太阳光能并进行光合作用的 重要物质,主要包括叶绿素a,叶绿素b等.叶绿素 含量的多少直接影响光合作用的强弱,进而影响干 物质的累积.从叶绿素测定结果可以看出(图1),品 种之间叶绿素含量差异比较明显,陕单902的叶绿 素含量明显高于农大108.与对照相比,各处理均不 同程度地提高了玉米叶绿素含量,农大108提高幅 度为0.62,7.54,陕单902为0.49, 4.35.从单独溶液浸种看,两品种叶绿素含量的变 化趋势都是ZnSO>CCC>GA>CK,两品种均是 GA+CCC浸种处理后的叶绿素含量最低.混合液 处理后,两品种的叶绿素含量变化趋势不一致,其深 层原因还有待于进一步研究. 第12期汤海军等:/f:同化控调制汝种计米种子萌发生长及水分利用效率的影响ll 莨 目既1 把 士 50 45 15 10 5 O CKT1T2T3T4T5T6T7 处理 Treatment 图1苗期不同处理叶绿素含量的相对值(SPAD值) Fig.1Therelativevalueofchlorophyll(SPAD) indifferenttreatmentsofmaizeseedling 2.4浸种对玉米幼苗干物质的影响 反映出处理的效应.从事内培养试验结果(表4)看, 不同化控调节剂处理均可不同程度地提高玉米幼苗 的干重,农大108幼苗于重的增加幅度为5.O2, 40.83,其中GA,ZnSO,GA+CCC和GA+CCC +ZnS()处理后,农大108品种幼苗干重较对照增 加的幅度达显着水平,GA+CCC+ZnSO处理与对 照的差异达极显着水平;陕单902幼苗干重的增加 幅度为0.15%,33.14,GA,CCC和GA+ZnSO 处理后,陕单902幼苗的干重与对照的增加幅度相 较亦达显着水平,GA和GA+ZnSO处理与对照的 差异达极显着. 土培试验结果(表4)与室内培养试验有所不 同不同化控调节剂处理虽可使农大1O8品种的地 上部分生物量较对照有所增加(幅度为3.99%, 19.66),但差异均未达显着水平;GA+ZnSO处 理后,陕单902的干重与对照持平,而GA和CCC 处理使陕单902的干重较对照显着增加.总而言之, 作物生物学产量是各种因素综合作用的结果,用化控调节剂浸种能不同程度地增加两玉米 品种幼 在其他条件一致的情况下,生物学产量的高低可以苗或地上部分的生物量. 表4不同化控调节剂浸种对玉米幼苗干物质及水分利用效率的影响 Table4Effectsofsoakingofseedswithdifferentchemicalregulators onthedrymatterandwateruseefficiencyofmaize 根系干物质重量是衡量根系发达程度的主要指 标.从试验结果(表4)看,农大1O8各处理的根系干 重差异不显着,GA+CCC+ZnSO处理有增加陕单 902根系干重的趋势,而GA和GA+CCC处理却 使陕单902根系干重降低.根冠比反映了同化物分 配到根的比例,其既受遗传决定,又有明显的种间及 品种问差异,还受环境条件的影响一].从表4可以 看出,用化控调节剂浸种影响了同化物向根系的分 配,除CCC+ZnSO,(A+CCC+ZnSO处理的陕 单902根冠比大于对照外,其余处理的根冠比均较 对照小,这可能与浸种促进了地上部分干物质累积 有关. 2.5浸种对玉米水分利用效率的影响 水分利用效率(WUE)指以某一生育阶段内,干 物质净增加量(ADW)与同期耗水量(?E71)之 比..本次试验结果(表4)表明,利用化控调节剂浸 种提高了两玉米品种的水分利用效率,且陕单902 37nui; ,.01.00b OOOOOOOO aaaaaaaa ;0iO4 ;4{34 i22222 aaaaaaaa ll846O7r0 r07O882l6 33;443 bb baaabaha ii93 428948O4 90irO2 ;222 cdc.昌.吕.是.是.是 3iO60 9683i2 72892i0 }i22 n_二w l2西北农林科技大学学报(自然科学版)第32卷 3讨论 不同化学调控物质的作用不同,本研究中采用 的GA属植物生长促进类激素,而CCC为抑制生长 的调节物质.本次室内培养试验结果表明,采用GA 处理种子,具有明显增加幼苗株高的效果;而CCC 浸种对玉米的苗高未表现出明显的抑制作用;GA 与CCC或硫酸锌配合.玉米幼苗的株高也高于对 照,显示出了GA对玉米幼苗株高增长的主导作用. CCC浸种对玉米的苗高未表现出明显的抑制作用, 其原因尚待研究.试验中还观察到,虽然GA显着地 增加了玉米株高,但玉米幼苗直径降低,说明单纯用 GA处理,不利培育壮苗.硫酸锌浸种明显增加了幼 苗的直径,但玉米株高与对照相比并无明显变化; GA与硫酸锌配合,对玉米幼苗株高和茎粗生长未 显示出应有的加和作用,但却明显增加了幼苗的生 物学产量,无疑利于玉米壮苗的培育,这时玉米对水 分的利用率也相对较高.显而易见,不同化学调控物 质对玉米种子发芽和生长的影响不同,选择适宜的 化学调控物质及其浓度,并进行合理的搭配,以培育 乇米壮苗,足应该进一步研究的问题.从更广的范围 看,作物生长发育是一个连续的过程,不同阶段生长 中心不同,如何在不同阶段选用不同类型的生长调 控物质,针对性地调控作物生长,从而达到高产优质 高效的生产目的,是作物化控研究的核心问题. 值得关注的另一问题是,不同玉米品种对使用 的化学调控物质的反应不同.这可能与这些品种的 生长发育特性有关,更重要的可能与其体内内源激 素的含量水平差异有关.同一作物不同品种对同一 化控调节剂的不同反应,可在一定程度上解释生产 中同一作物应用化学调控物质后效果不稳定性的现 象.因此,外源化学调控物质与植物内源激素间的作 用关系,是化控技术有效利用研究的基础理论问题; 而如何针对具体的作物品种,采取有效的调控措施, 则是生产实践中应该研究的应用问题. 水分胁迫是农业生产中经常面临的问题,采取 不同措施提高作物的抗旱性,是旱地作物生理学研 究的方向之一.本研究通过短期培养试验,评价了不 同化学调控物质浸种对玉米水分利用率的影响,结 果发现,使用的化学调控物质及其配比均可提高玉 米对水分的利用效率,但以单独使用CCC的效果最 为明显.其他一些研究者l2门也发现,采用CCC, ABA等抑制生长类调节物质,可以提高幼苗的抗旱 性,但对玉米产量和其最终对水分利用效率的影响, 尚有待于进一步研究. 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Kevwords:wheat;PsAc,~2-IPTgene;genetictransformation;safety (上接第12页) Elfectsofsoakingofseedswithdifferentchemicalregulators onthegerminationandseedlinggrowth andwateruseefficiencyofmaize TANGHai—jun,ZHOUJian—bin,ZHENGXian—feng I‰f0Resm|rce?dEnviroMtent.N(rthwestA毽FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,Chind Abstract:Culturedexperimentandpotexperimentwereusedtoevaluatetheeffectsofoakingotseeds withchemica1regulators(GA,ZnSO4,CCC)onthegermination,seedlinggrowthandwarusett..Y 0fmaize.Theresultshowedthatgerminationratio(GR),germinationindex(G),anddrymatteroithe maizecultivarsofNongda108andShaandan902wereenhancedbychemicalregulatorsused;butthere— sD0nseoftwocultivarstochemicalregulatorswasdifferent.Inculturedexperiment,drymatterotNongda 108wasincreasedbytherateof5.02%--40.83,Shaandan902wasintherangeof0.15%--33?14%?At thesametime,therehavedifferenteffectsofdifferentchemicalregulatorsonthegrowthofseedling,GA enhancedtheheightofseedling,ZnSO4andCCCenhancedthediameterofmaizeseedling?InP.tP卜 ment.theincreaserateofdrymatterWaSintherangeof3.99一19.66.Comparedtothecontrol,waer useefficiencyofmaizeseedlingwasalsoincreased,Nongda108wasintherangeof3?68%一19?47,and thehighestincreaserateofwateruseefficiencywas17.12forShaandan902? Kevwords:chemicalregulators;soakingofseeds;germinationofmaize;accumulationoidrYmatter; W3teruseefficiency