干旱是产量形成的重要障碍因素。本研究主要在器官、组织水平上从细胞膜相对透性、保护性酶、光合速率入手,以不同年代玉米品种作为供试材料,以20%PEG(分子量6000)溶液对玉米苗期进行模拟干旱胁迫,研究了干旱胁迫下植株形态和生理生化特性的变化及其与品种抗旱性的关系,以期进一步揭示品种更替过程中与抗旱性相关的生理特征演变规律并可以为玉米苗期抗旱栽培和抗旱育种提供相关的理论依据。1干旱胁迫对不同年代玉米杂交种苗期特性的影响1.1干旱胁迫对不同年代玉米杂交种植株生长发育的影响本试验研究表明,在玉米品种的年代更替过程中,苗期干旱胁迫限制了植株的的生长发育,不同年代玉米杂交种的株高、叶面积都较对照有不同程度的降低,植株鲜重和干物重的积累也受到不程度的抑制,当代玉米杂交种受到的伤害程度小,而1960s杂交种受到的伤害程度最大。在干旱胁迫下,不同年代的玉米幼苗的根系生长明显受到抑制作用的影响,当代杂交种不仅在干物质积累方面有明显的优势,而且根冠比较高。1.2干旱胁迫对不同年代玉米幼苗生理代谢的影响干旱胁迫下,叶片相对含水量、保水率、可溶性蛋白质含量显著降低,不同年代玉米品种生理指标的变化幅度存在差异。当代玉米杂交种较早期杂交种下降幅度小,危害程度小;正在生长的新叶较老叶的变化幅度大,受危害程度大;根系生理反应与地上部有所不同,根系较叶片可溶性蛋白含量下降幅度大,敏感指数高。可溶性糖含量增加,2000s杂交种增加幅度大于1980s杂交种、1960s杂交种。新生叶较老叶反应敏感,敏感指数高,叶片较根系反应敏感。根系总吸收面积和活跃吸收面积也呈下降趋势,其中1960s杂交种比对照降低幅度最大,2000s杂交种降低幅度最小。但是根系活力、根系活跃吸收面积所占总吸收面积的比例均呈升高趋势,随杂交种更替升高幅度变大。干旱胁迫下,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)蒸腾速率持续严重下降。但是不同年代杂交种的下降幅度是不一致的。在Pn和Gs等两个指标来看,1960s杂交种的下降幅度要大大超过1980s杂交种和2000s杂交种的下降幅度,但其余两个参数,即Ci和E却正好相反。1.3干旱胁迫对膜透性及保护酶活性的影响干旱胁迫下,相对电导率、丙二醛含量显著增加,当代杂交种增加的幅度小,早期杂交种增加的幅度大,不同器官敏感程度分别为根系>最新展开叶>倒二展开叶;超氧化物歧化酶活性和过氧化物酶活性上升,且2000s杂交种比1980s杂交种、1960s杂交种具有较高的SOD活力水平。不同器官和叶位间比较,倒二展开叶上升幅度最小,根系上升幅度最大。2干旱胁迫下当代不同抗旱性玉米品种苗期特性的变化2.1干旱胁迫下不同抗旱性植株生长发育的变化干旱胁迫影响生长的程度因品种抗旱性而异,当代不同抗旱性杂交种的实验部分结果表明,抗旱性强的品种,在干旱胁迫的初期,地上部首先受害,而根系仍能生长,因而根冠比增大。随着干旱胁迫时间的延长,根系生长逐渐受到抑制。2.2干旱胁迫下当代不同抗旱性玉米幼苗生理代谢的变化随着干旱胁迫时间的延长和程度的增加,叶片相对含水量、保水率显著降低,不同抗旱性品种生理指标的变化幅度存在差异,抗旱性品种下降幅度小,危害程度小。在短期的干旱胁迫下,可溶性蛋白质含量呈下降的趋势,但是不同抗旱性品种变化幅度相差不大,随着干旱胁迫时间的延长,抗旱性弱的品种可溶性蛋白质含量继续下降,而抗旱性强的品种略有上升,根系较叶片可溶性蛋白含量下降幅度大。根系活力表现为上升趋势,短期胁迫下(四叶期),二者根系活力提高幅度相差不多,胁迫至后期,不抗旱品种表现为轻度上升,而抗旱性强的品种仍保持强劲的上升趋势。干旱胁迫下,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(EVAP)持续严重下降。但是不同抗旱性品种下降幅度是不一致的。在Pn和Gs等两个指标来看,抗旱性弱的品种下降幅度大,但其余两个参数,即Ci和EVAP却正好相反。2.3干旱胁迫下当代不同抗旱性玉米幼苗膜透性及保护酶活性的变化随着胁迫时间的延长及程度的增加,MDA含量增加,细胞膜透性增加,细胞膜受到伤害,抗旱性弱的品种MDA含量增加幅度显著。不同抗旱性品种在胁迫初期(四叶期)的CAT活性和SOD活性均呈上升趋势,但是随着胁迫时间的延长,不抗旱品种开始下降时(仍高于对照),抗旱性强的品种仍保持上升趋势。抗旱性强的品种较抗旱性弱的品种变化幅度大,伤害程度低;根系中MDA含量、SOD和CAT活性干旱胁迫下敏感性高于叶片。说明在严重的干旱胁迫下根系最先有受害表现。