東北春玉米增密縮穗的生理代謝機(jī)理與化學(xué)調(diào)控

東北春玉米增密縮穗的生理代謝機(jī)理與化學(xué)調(diào)控本試驗(yàn)于2014和2015年在吉林省公主嶺市中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所試驗(yàn)站進(jìn)行,以不同基因型玉米中單909和吉單35為材料,設(shè)置種植密度和化學(xué)調(diào)控處理。其中,密度為4.5、7.5、10.5萬(wàn)株/hm-2三個(gè)梯度;化學(xué)調(diào)控為:2014年T1:六展葉多效唑(PP333)0.68×10-3mol/L+九展葉多效唑(PP333)1.36×10-3mol/L;T2:六展葉赤霉素(GA3)0.56×10-3mol/L+九展葉赤霉素(GA3)1.12×10-3mol/L;對(duì)照(CK)為等量清水。2015年T1:六展葉乙矮合劑(ECK)2ml/L+九展葉赤霉嘌呤合劑(GB)2ml/L;T2:六展葉乙矮合劑(ECK)2ml/L+九展葉聚康萘合劑(PKN)2ml/L;T3:六展葉PP3331.36×10-3mol/L+九展葉PP3332.72×10-3mol/L;T4:六展葉GA31.12×10-3mol/L+九展葉GA32.24×10-3mol/L;CK為清水對(duì)照。在形態(tài)學(xué)、酶學(xué)和激素生理學(xué)水平上,研究?jī)善贩N不同密度梯度對(duì)玉米雌穗生長(zhǎng)發(fā)育動(dòng)態(tài)、葉片碳氮代謝關(guān)鍵酶活性、籽粒灌漿進(jìn)程及內(nèi)源激素動(dòng)態(tài)變化的影響,探索東北春玉米增密縮穗的生理代謝機(jī)理;并進(jìn)一步探索化學(xué)調(diào)控措施對(duì)增密縮穗的調(diào)控效應(yīng)。主要研究結(jié)果如下:1.增加種植密度雌穗縮小,雙重化控改善雌穗性狀,提高產(chǎn)量。增加種植密度,玉米穗長(zhǎng)、穗粗、穗粒數(shù)和千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素均下降,禿尖長(zhǎng)呈增長(zhǎng),群體產(chǎn)量先增加后降低。GA3和PP333處理中高密度群體產(chǎn)量降低,且濃度越高對(duì)產(chǎn)量的負(fù)效應(yīng)越大。ECK+GB和ECK+PKN雙重化控處理提高千粒重。而ECK+GB處理增產(chǎn)幅度較小,ECK+PKN雙重化控處理可顯著提高中密度群體產(chǎn)量,在高密度和低密度水平下產(chǎn)量增幅較小。2.增加密度顯著影響雌穗的伸長(zhǎng)過(guò)程,關(guān)鍵時(shí)期在大口期之后,雙重化控促進(jìn)雌穗伸長(zhǎng)。增加密度導(dǎo)致雌穗伸長(zhǎng)減慢,雌穗分化進(jìn)程推遲,吐絲高峰期延遲1~3d。大口期之前,增加密度對(duì)雌穗伸長(zhǎng)影響不顯著;大口期后密度越高,雌穗長(zhǎng)度越短。ECK、PKN、PP333和GA3等多種類(lèi)型PGRS單一和復(fù)合處理,對(duì)雌穗伸長(zhǎng)速度、最終長(zhǎng)度和籽粒灌漿速率影響不同。其中,ECK+PKN和EC+GB雙重化控處理,可以提高雌穗伸長(zhǎng)速度,但對(duì)雌穗分化進(jìn)程影響較小。3.增加密度降低氮素代謝關(guān)鍵酶活性,雙重化控處理提高中低密度群體氮代謝關(guān)鍵酶活性。灌漿期,增密,葉片NR、GS、GPT活性降低,GOT活性變化小;NR活性隨葉齡增加而降低;GS活性隨葉齡呈單峰曲線(xiàn)變化,花后30d達(dá)最高;GOT活性在灌漿期變化幅度較小。多種PGRS處理后,兩品種低、中密度群體NR和GS活性比對(duì)照增高,ECK+GB和ECK+PKN雙重化控提高兩品種中低密度群體穗位葉和籽粒氮素代謝關(guān)鍵酶活性,促進(jìn)氮素吸收同化。4.增加種植密度導(dǎo)致玉米穗位葉碳素代謝關(guān)鍵酶蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)活性降低。ECK+GB和ECK+PKN雙重化控提高兩品種中低密度群體穗位葉蔗糖合成能力,尤其顯著提高花后50d蔗糖合成能力,促進(jìn)灌漿中后期穗位葉蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn);提高灌漿后期籽粒蔗糖裂解酶活性,促進(jìn)蔗糖分解,提高籽粒對(duì)蔗糖的利用能力。5.增加種植密度導(dǎo)致籽粒灌漿參數(shù)負(fù)向變化,雙重化控優(yōu)化了灌漿參數(shù)。增密導(dǎo)致最大灌漿速率(Gmax)、灌漿速率最大時(shí)的生長(zhǎng)量(Wmax)及達(dá)最大灌漿速率的時(shí)間(Tmax)降低,活躍灌漿期(P)天數(shù)減少;灌漿線(xiàn)性增長(zhǎng)起始時(shí)間沒(méi)有差異,線(xiàn)性增長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間縮短。最終粒重及平均灌漿速率均隨密度增加而降低。籽粒灌漿速率呈單峰曲線(xiàn)的變化趨勢(shì),各密度達(dá)到最大灌漿速率的時(shí)間基本一致。粒重與Gmax、Wmax極顯著相關(guān)。ECK+GB和ECK+PKN處理提高了兩品種Wmax和Gmax,高濃度的PP333和GA3處理降低Wmax。ECK+GB和ECK+PKN處理提高了兩品種中密度群體Gmax,并且提高籽粒體積和灌漿50d至成熟期脫水速率,促進(jìn)籽粒成熟。6.增加種植密度,改變了不同發(fā)育階段雌穗內(nèi)源激素水平,雙重化控協(xié)調(diào)了雌穗內(nèi)源激素平衡。增加密度,導(dǎo)致雌穗GA3含量降低,IAA、ZR、ABA含量增加,穗長(zhǎng)縮短。穗長(zhǎng)與IAA、ZR、ABA含量均呈極顯著負(fù)相關(guān),與GA3含量呈極顯著正相關(guān)。ECK+GB處理,降低雌穗伸長(zhǎng)前期(39~45d)IAA含量,提高后期含量,提高中高密度群體雌穗伸長(zhǎng)后期(57~63d)GA3和ZR含量。ECK+PKN處理,降低雌穗伸長(zhǎng)前期(39~51d)IAA、GA3、ZR含量,提高后期(57~63d)IAA、GA3、ZR含量,雌穗長(zhǎng)度增加。7.不同類(lèi)型內(nèi)源激素調(diào)控著籽粒發(fā)育的不同過(guò)程。灌漿前期(10~50d),粒重與IAA、