摘要
玉米是我国主要种植农作物之一，其中黑龙江省是近年来玉米种植面积最大和总产量最高的省份。但实际生产中黑龙江省玉米茁期常常遭受低温的伤害。光合代谢和呼吸代谢为玉米生长提供原料与能量，是产物同化的重要枢纽。探索黑龙江省玉米苗期在低温胁迫下光合及呼吸代谢的特性，可以有助于理解并利用反应机制来提高作物的耐冷性，对于我国粮食安全有着重要意义。本试验选取试验黑龙江省852农场主栽的20个玉米品种为供试材料，通过前期耐冷性筛选分级，结合852农场近五年的真实温度设计试验地温梯度，经三种低温(12/7℃、10/5℃和8/3℃)不同时间(0d、2d、4d、6d和8d)处理后测定耐冷型品种(德美亚3号和东农265)与冷敏感型品种(富单12和龙育10)幼苗光合、呼吸及共同相关代谢生理指标，着重于不同低温下，尤其是贴合实际黑龙江省气候特点的低温条件下不同耐冷性玉米品种的光合代谢生理变化、呼吸代谢生理变化，探讨玉米苗期叶片光合系统、呼吸系统受低温各自响应以及共同响应的差异及规律，探究低温下重要代谢变化是否存在联系，为选育及鉴定抗低温玉米品种提供理论依据。主要研究结果如下。 (1)低温使玉米幼苗在形态上发生明显变化。通过对20个供试品种进行苗期耐冷性分级，筛选出耐冷型品种5个，分别是德美亚3号、龙育11、垦沃6、东农265和和育187，较强耐冷型品种7个，分别是丰垦008、东农266、东农281、东农276、益农玉10、东农254和哈育189，弱耐冷型品种4个，分别是禾田4号、禾田6号、鑫科玉2号和先达205，冷敏感型品种4个，分别是龙育10、先达203、丰禾7号和富单12。 (2)低温使苗期玉米叶片的光合代谢受到严重影响。随着低温胁迫程度加强和时间延长，各品种叶绿素含量严重流失，Pn、Gs、Tr不断下降。不同耐冷性品种随时间变化存在差异，耐冷型品种在胁迫后期下降速率较为减缓，体现出对低温一定的适应能力。 (3)低温使苗期玉米叶片的PSⅡ活性中心受损，具体表现为Fo的上升和Fv/Fm、Fv/Fo、NPQ的下降。重要代谢酶PEP羧化酶和光合系统限速酶RuBP羧化酶的活性都明显降低，说明碳同化过程受到抑制。 (4)低温使苗期玉米叶片的呼吸代谢受到严重影响。冷敏感型品种的总呼吸速率、细胞色素呼吸速率和抗氰呼吸速率在第2d的应激响应更为强烈。细胞色素呼吸受到明显抑制，阻遏了呼吸链的传递历程。抗氰呼吸在低温胁迫下的增强变化在一定程度上体现出品种对低温的抵抗能力。 (5)低温下玉米幼苗叶片的抗氧化系统表现活跃，SOD、POD保护酶活性先升后降，12/7℃低温下耐冷型品种的SOD活性维持较强水平，10/5℃和8/3℃胁迫后期冷敏感型品种的保护酶活性迅速降至对照水平，对活性氧的清除能力减弱。耐冷型品种抗氧化能力相对高出10％左右。 (6)低温损伤玉米幼苗叶片细胞质膜系统，使细胞膜透性增大，导致溶质外渗。随着胁迫时间加长，冷敏感型品种叶片相对电导率普遍高达50％以上，抗冷型品种最高不超过25％。 (7)低温降低玉米幼苗叶片的相对含水量，胁迫前期的失水速率大于后期，耐冷性植株在长时间低温下能保持一定的相对含水量，冷敏感型品种严重时几乎完全萎蔫。水分严重流失造成代谢原料供应不足，代谢运转速率降低。 (8)低温对玉米幼苗的生长有显著的抑制作用。12/7℃减缓了幼苗叶面积和株高的增长速率，10/5℃低温下玉米幼苗生长几乎停滞，8/3℃低温则明显抑制生长，叶面积和株高的迅速降低意味着植株的萎蔫皱缩程度变大，生物机能逐渐丧失。冷敏感型品种严重时叶面积与0d相比受抑58.46％。
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