改变株型对玉米灌浆期叶片光合和荧光日变化特性的影响

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1、http://www.paper.edu.cn改变株型对玉米灌浆期叶片光合和荧光日变化特性*的影响1112212葛均筑，王空军*，王永军，杨今胜，李登海，董树亭，柳京国1作物生物学国家重点实验室，山东农业大学农学院，山东泰安(271018)2山东登海种业股份有限公司，山东莱州(261448)E-mail:gjz0121@126.com摘要：株型育种是玉米品种改良的重要方向。本研究选用登海3719（DH3719，紧凑型）和农大108（ND108，半紧凑型），通过人工改变株型（改紧凑，AE；改平展，AP），自然状态为对照

2、（CK），探讨了不同株型玉米灌浆盛期光合和荧光日变化特性。结果表明：AE降低了二者的消光系数（k），AP则明显提高；AE处理净光合速率（Pn）日变化呈提高趋势，DH3719和ND108光合峰值分别增加10.41%、9.72%，AP处理降低Pn，光合峰值分别降低15.22%和9.72%。AE处理，提高了二者最大光化学效率（Fv/Fm）、实际光化学效率（ΦPSII）、光能利用（P），DH3719非光化学猝灭系数（NPQ）峰值提高，ND108的NPQ和热耗散（D）峰值降低；AP处理降低了二者的Fv/Fm、ΦPSII、P，但

3、NPQ、D峰值提高。因此，株型变紧凑可增加群体透光率，同步提高叶片净光合速率和光化学效率；紧凑株型光合与荧光变化比半紧凑型对株型改变的反应更敏感，紧凑型再改紧其光合性能的改善程度优于半紧凑型，通过密植增产的潜力较大。关键词：玉米；改变株型；净光合速率；叶绿素荧光；日变化中图分类号：S5131引言[1]玉米“理想株型”育种提出后，以单交种杂种优势利用与紧凑株型结合的育种思路为玉米品种改良发挥重要作用，我国玉米品种更替产量提高过程伴随着株型由平展株型向紧凑株型的发展趋势。光合作用是作物生长发育和产量形成的基础，作物干物质

4、90%以上来源于光合产物，光合作用日变化是植物生产过程中物质积累与生理代谢的基本单元，是植物维持[2]光合机构内不同组分对环境条件响应的一种平衡能力。玉米是C4作物，具有光合生产效率高和产量潜力大的特点，其光合特性一直是植物生理生态领域的研究热点。前人研究表明，[3][4]紧凑型玉米群体透光性好，表光量子利用效率高，耐密性强，花后光合速率下降缓慢，[5][6,7][8]高值持续期长，净同化率、光能利用率高；平展型玉米花后光合速率下降快，表观电[6,7]子传递速率低，光能利用率低。玉米群体光合日变化呈单峰曲线变化，光饱

5、和点高，没[9][10]有“光合午休”现象，Ding等对不同年代玉米杂交种研究发现，半紧凑型当代品种没有“午休”而株型平展的老品种则出现轻微“午休”现象，并认为“午休”是由光抑制引起的。但上述研究的是不同基因型品种，不能消除品种间的差异。为消除基因型影响，前人利用人工改型[11-16]手段研究了株型对玉米群体光合的影响，指出紧凑型玉米集合了杂种优势和群体光能高效利用，因为群体消光系数小，具有合理的冠层光辐射截获与分布，在高密度条件下光能利用率高，群体光合速率高。适宜密度下，紧凑型玉米群体光合日变化高于平展型，中午差异

6、[15]更明显。前人的研究主要集中于群体光合性能及田间小气候变化与产量形成的关系方面，但改型后植株单叶光合日变化具有怎样的特性，至今尚未见报道。叶绿素荧光参数能反映[17][18]PSII功能对环境条件的反应，更能具体的反映PSII的“内在性”特点。株型紧凑程度不*本课题得到国家自然科学基金项目（30571098）、国家科技支撑计划项目（2007BAD31B04）、国家科技支持计划项目粮食丰产科技工程（2006BAD02A13-2-2）的资助。-1-http://www.paper.edu.cn同的玉米品种人工改变株

7、型后，叶绿素荧光日变化特性如何，亦未见报道。通过人工改变株型结构是研究株型对产量贡献的重要手段，本研究选用两个不同株型玉米品种进行人工改型，研究改型后叶片光合和叶绿素荧光日变化特点，旨在进一步探讨株型对玉米叶片光合作用影响的机制，丰富“株型与高光效”育种理论，为玉米高产育种和栽培提供依据。2材料与方法2.1试验材料与地点试验在国家玉米工程技术研究中心（山东）试验田（E:119°56.6′，N:37°20.7′，Alt:7.9m）进行。供试材料选用2005年创我国夏玉米产量记录的紧凑型品种登海3719（DH3719）和

8、上世纪90年代主推的半紧凑型品种农大108（ND108）。6月6日播种，8月2日开花。试-1-1-1验地土壤为沙壤土，0～20cm耕层含有机质12.3µg⋅g、全氮0.97µg⋅g、有效氮67.7µg⋅g、-1-1速效磷118.3µg⋅g、速效钾178.8µg⋅g。2.2试验设计本试验改型处理为改紧凑型（AltertoErectophile-t