高温和干旱胁迫下玉米花丝生长探究进展

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1、高温和干旱胁迫下玉米花丝生长探究进展　　摘要玉米花丝的正常生长关系着授粉和受精过程的正常进行，对产量有着重要影响。花丝在生长过程中受很多因素的影响，该文主要从高温和干旱胁迫2个方面进行阐述，分析在高温和干旱胁迫下花丝微观结构和生理性状的变化，以期为今后玉米花丝的研究提供科学参考。关键词玉米；花丝；高温胁迫；干旱胁迫中图分类号S423；S513文献标识码A文章编号1007-5739（2013）20-0062-01单位面积穗数、穗粒数、千粒重是构成玉米产量的主要因素[1]。随着玉米产量水平的不断提高，穗粒数对产量的决定作用变得尤为突出[2]。研究表明，穗粒数与雌穗吐丝小花数呈正相关关

2、系[3-4]。雌穗小花是否正常发育，以及吐丝小花能否完成授粉受精过程，决定着果穗的结实能力，对玉米产量有重要影响。因此，花丝的活力强、寿命长，其接受花粉的时间也相应延长，结实率就高。花丝在生长过程中受很多因素的影响，该文主要从温度和水分对花丝生长的影响方面进行阐述。1花丝的生长发育动态玉米花丝通常在雄花开花后1～36d开始伸长，果穗靠近基部的花丝最先开始，然后向上部延伸，果穗靠近基部花丝生长最快，基部和顶部花丝生长最慢。花丝一般在雄穗开花后2～8d抽出苞叶。玉米吐丝集中在前3d，其中第2天为高峰，3～4d内生长速度稳定，花丝抽出苞叶7d后又迅速增长，到第12天几乎停止生长。花丝在

3、受精后即开始衰亡，通常在受精后2～3d花丝变成褐色，逐渐枯萎，花丝基部2～3cm处出现枯萎即为花丝衰老的标准。2高温对花丝生长的影响宋春英[5]研究认为，高温容易使吐丝后的花丝失水枯萎，花丝表面失去黏液，丧失活力，花丝寿命缩短。花丝失水后，落在柱头上的花粉萌发困难，影响授粉，或花粉萌发后由于花丝不能提供足够的水分，使花粉管不能顺利到达子房，影响受精，导致结实率降低。2.1高温对花丝生理生化性状的影响高温会影响玉米正常的生理生化代谢，使蛋白质变性和凝固，使原生质中的拟脂肪被溶化，酶、维生素等结构被破坏，高温还会引起蒸腾加强，使细胞脱水。高温条件下，叶绿素含量降低，光合作用降低，从而

4、使蛋白质、核酸、磷化合物代谢发生紊乱，使花丝发育不良，活力降低，影响受精。2.2高温对花丝寿命及玉米制种的影响徐美玲[6]研究发现，在20.4～26.7℃时玉米花丝寿命较长，其接受花粉的能力长达168h以上，而在34.3～37.86℃下寿命明显缩短。在吐丝第3天便出现枯丝现象，接受花粉的能力丧失。玉米制种父母本因遗传基础的不同，其对高温的适应能力也不同，所以在制种过程中，因为高温的影响会使原本花期相遇的组合发生花期不遇或相遇不好的现象。若低温期制种则父母本花期的安排可考虑“母先父迟”，而高温季节制种则应为“父母同行”。杂交玉米的制种时间应安排在相对较低的温度季节进行，以保证授粉时

5、间，提高制种量。3干旱胁迫对花丝生长的影响水分亏缺严重影响玉米产量，在开花期和籽粒发育早期，重度干旱胁迫处理下，玉米籽粒产量比充分灌溉处理减产10%～20%。Westgate[7]研究发现，果穗受精能力与花丝水势呈正相关。3.1干旱胁迫对花丝生理生化性状的影响干旱条件下，花丝伸长速度变慢，在一定时间内花丝抽出苞叶的长度与干旱胁迫强度呈负相关。随干旱胁迫强度增大，花丝活力降低，单株籽粒重下降。干旱胁迫条件下，光合速率下降，干物质产量和最终生物产量降低，物质运输受阻，使花丝发育所需营养物质不足，花丝活力降低。干旱条件下，吐丝时间延迟，开花和吐丝间隔拉长，影响授粉受精，严重时会造成花期

6、不遇，干旱胁迫还会影响花粉的萌发[8-9]。6在干旱胁迫下，花丝SOD活性降低，自由基清除能力下降，膜质过氧化作用的终产物MDA含量增加，生物膜受到直接伤害，随干旱胁迫的加剧，花丝受伤害程度加重，花丝活力严重下降。干旱胁迫下，花丝水势下降，花丝中的ATP和ADP含量随之下降，花丝的伸长和抽出受到影响。3.2干旱对花丝表面超微结构的影响干旱胁迫对花丝表面超微结构有明显影响，在正常供水条件下，玉米花丝表面光滑，表皮细胞排列有序，花丝茸毛膨胀挺立，有利于接受花粉。在轻度干旱胁迫下，花丝表面不再平展，花丝出现横向收缩现象。中度干旱胁迫下，表皮细胞相互挤压离位，花丝表面高低不平出现塌陷，横

7、向收缩严重，花丝茸毛大多倒伏于花丝表面。重度干旱胁迫下，表面细胞严重挤压，表面形成凹陷，横向收缩剧烈，花丝表面出现“垄”型结构，花丝茸毛明显减少，剩余少量茸毛倒伏于花丝表面。所以随干旱胁迫的加剧，花丝茸毛总表面积减少，花丝接受花粉的总表面积也随之迅速减少。4展望6刘宝玉等[10]发现结实率与花期间最高气温呈极显著负相关。高温影响花丝生长的研究主要是在外观形态上，对微观变化的研究较少。目前，玉米开花期高温对玉米生产影响越来越大，高温对玉米生产制种存在严重威胁。所以探明高温对花丝生理