玉米的低溫冷害研究與分析

1、    玉米的低溫冷害研究與分析    郭志磊玉米是我國(guó)主要的糧食作物，我國(guó)的玉米產(chǎn)量和種植面均位列世界第二名。由于玉米是喜溫作物，在它的生長(zhǎng)發(fā)育期內(nèi)對(duì)溫度比較敏感。因此，低溫冷害是影響玉米生產(chǎn)的主要?dú)庀鬄?zāi)害。玉米的質(zhì)量和產(chǎn)量都受到低溫冷害的強(qiáng)烈影響和作用。近年來(lái)，多方專(zhuān)家、學(xué)者針對(duì)低溫冷害對(duì)于玉米生長(zhǎng)發(fā)育、生理生化等方面的影響做了大量學(xué)術(shù)研究，并提出了多種玉米抗冷性的科學(xué)措施和積極建議。本文針對(duì)玉米的低溫冷害研究和分析做出詳細(xì)綜述。1 玉米的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程受低溫冷害作用與影響1.1 玉米的呼吸作用與低溫冷害史占忠等人用玉米龍單3號(hào)幼苗進(jìn)行低溫冷害處理，把

2、兩株二完全葉幼苗分別處于14和10的低溫下持續(xù)10天，檢測(cè)結(jié)果表明：兩株幼苗的呼吸強(qiáng)度比在18常溫下分別下降了19.16% 和30.14%；而四完全葉苗分別在15、11下持續(xù)10天比在19常溫下分別下降了7.11% 和21.14%。李月梅等人用玉米龍單3號(hào)二展葉期做比對(duì)，在10、14處理下呼吸強(qiáng)度比對(duì)照18分別降低36.13% 和22.16%，而在四展葉期、灌漿期11、14處理后，比對(duì)19分別降低了35.14% 和25.18%。以上研究結(jié)果均表明：低溫能明顯降低玉米呼吸作用，降低幅度隨低溫強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的增加而增強(qiáng)。1.2 玉米的生殖生長(zhǎng)與低溫冷害低溫冷害對(duì)玉米生殖生長(zhǎng)的影響主要發(fā)生在玉米生育

3、的后期。若玉米生育后期遭遇低溫冷害， 玉米的生殖生長(zhǎng)就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的受阻，導(dǎo)致最終的玉米產(chǎn)量降低。在灌漿期，低溫冷害使得玉米上部葉片光合能力減弱從而導(dǎo)致玉米干物質(zhì)積累速率降低，灌漿期溫度若低于16， 玉米的灌漿過(guò)程將趨近停止。而低溫冷害會(huì)對(duì)玉米的籽粒產(chǎn)生直接傷害， 由于玉米籽粒比葉片受傷害程度要嚴(yán)重得多，所以這也是導(dǎo)致玉米生育期生殖生長(zhǎng)受阻的主要原因。1.3 玉米的種子發(fā)芽與低溫冷害由于玉米原產(chǎn)于熱帶和亞熱帶地區(qū)，因?yàn)橛衩追N子發(fā)芽對(duì)溫度有較高的要求。低溫不僅影響玉米種子的萌發(fā)，還影響玉米種子出苗的整齊度，降低成苗率，嚴(yán)重時(shí)甚至使種子喪失生活力，出現(xiàn)爛種和粉種的現(xiàn)象。吳紹驥提出玉米種子發(fā)芽的最低溫

4、度為6。如果溫度過(guò)低，不僅會(huì)影響種子的萌發(fā)，降低種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率，還將影響幼苗的生活力，造成延遲出苗，出現(xiàn)種子發(fā)芽進(jìn)程減緩等現(xiàn)象。龔文娟等在玉米種子發(fā)芽下限溫度試驗(yàn)中研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度低于5時(shí)，玉米種子不發(fā)芽；當(dāng)溫度為6，玉米種子開(kāi)始發(fā)芽。李俊娥等以丹玉系列玉米雜交種為材料，在4、8和25的3個(gè)溫度處理下發(fā)芽試驗(yàn)表明，種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率隨溫度的降低而降低。我國(guó)北方尤其是東北地區(qū)玉米受低溫冷害現(xiàn)影響嚴(yán)重，而在南方地區(qū)特別是西南玉米產(chǎn)區(qū)春季低溫冷害發(fā)生頻繁，而此時(shí)又正值玉米的播種期和出苗期。因此，低溫對(duì)玉米的出苗和幼苗生長(zhǎng)帶來(lái)嚴(yán)重的影響，最終都會(huì)嚴(yán)重降低玉米產(chǎn)量。2 玉米的生理生化過(guò)程受低溫冷害

5、作用與影響2.1 玉米的核酸含量與低溫冷害核酸是生物體內(nèi)最重要的組分之一，它與蛋白質(zhì)一起構(gòu)成生命的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。低溫冷害發(fā)生時(shí)，玉米內(nèi)部的核酸含量會(huì)明顯下降。王矛雁（1989）采用田間分期播種和室內(nèi)電導(dǎo)法鑒定相結(jié)合的方法，選出兩個(gè)抗冷性有明顯差別的玉米自交系在幼苗期進(jìn)行低溫處理，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)玉米品種體內(nèi)核酸含量都有所下降，并且隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)而減少。相關(guān)研究結(jié)果表明：低溫導(dǎo)致核酸含量減少不但與其合成有關(guān)，還可能和它的分解增強(qiáng)有關(guān)。2.2 玉米的脯氨酸含量與低溫冷害脯氨酸與構(gòu)成蛋白質(zhì)的其他氨基酸的不同之處在于其含有亞氨基，亞氨基能夠促進(jìn)蛋白質(zhì)水合作用，使可溶性蛋白質(zhì)沉淀，對(duì)植物具有抗性和保護(hù)的作用。

6、研究表明，玉米游離脯氨酸含量與耐寒性呈正相關(guān)。高燦紅等指出，玉米幼苗中胚軸對(duì)低溫冷害反應(yīng)最敏感，其中中胚軸脯氨酸含量變化率與玉米耐寒性關(guān)系最密切。王迎春等研究表明，脯氨酸濃度提高顯著的玉米品種具有較強(qiáng)的耐寒特性。簡(jiǎn)令成等研究表明，經(jīng)過(guò)低溫鍛煉的玉米種苗脯氨酸含量較常溫下生長(zhǎng)的顯著增加，可保護(hù)鍛煉植株在冷脅迫中膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。此外，脯氨酸也可作為膜穩(wěn)定劑防止細(xì)胞冰凍脫水。低溫可以明顯地增加玉米體內(nèi)脯氨酸含量，玉米細(xì)胞內(nèi)游離脯氨酸含量的增加可以提高細(xì)胞的抗逆能力，增加細(xì)胞對(duì)不良環(huán)境的適應(yīng)性，從而減輕細(xì)胞膜的受害程度。2.3 玉米對(duì)抗低溫冷害的方法和措施研究表明， 多效唑和嘧啶醇合用可有效地防止玉米

7、幼苗受低溫脅迫的傷害。經(jīng)多效唑和嘧啶醇處理的玉米幼苗葉綠素明顯增加，幼苗光合效率較對(duì)照高17%-26%。高妙真在研究了玉米低溫對(duì)幼苗生長(zhǎng)后期糖代謝及淀粉酶影響的基礎(chǔ)上，采用噴施乙烯利和矮壯素的方法防御冷害取得了明顯的效果?？购畡┳钕葢?yīng)用于水稻育秧上，王連敏等人將抗寒劑應(yīng)用于玉米幼苗上。試驗(yàn)表明，玉米幼苗3葉期噴施抗寒劑可以在隨后的低溫條件下，不同程度地提高葉片的葉綠素含量、單株干重和粗蛋白含量，從而提高幼苗的耐低溫能力。另外，作物對(duì)低溫的抵抗是一個(gè)適應(yīng)鍛煉過(guò)程，許多植物如預(yù)先給予適當(dāng)?shù)牡蜏靥幚恚院缶涂山?jīng)受更低溫度而不會(huì)受害。3 低溫冷害是指0以上的低溫對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育造成影響甚至死亡的現(xiàn)象，由于玉米是我國(guó)排名前三的糧食作物，玉米種植和生產(chǎn)在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有非常關(guān)鍵的比重和比例。因此，研究低溫冷害對(duì)玉米的生育、生理及遺傳機(jī)制的作用和影響就顯得尤為重要。玉米低溫冷害的生育、生理及遺傳機(jī)制非