東北春玉米增密縮穗的生理代謝機理與化學調(diào)控

東北春玉米增密縮穗的生理代謝機理與化學調(diào)控本試驗于2014和2015年在吉林省公主嶺市中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所試驗站進行,以不同基因型玉米中單909和吉單35為材料,設置種植密度和化學調(diào)控處理。其中,密度為4.5、7.5、10.5萬株/hm-2三個梯度;化學調(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為清水對照。在形態(tài)學、酶學和激素生理學水平上,研究兩品種不同密度梯度對玉米雌穗生長發(fā)育動態(tài)、葉片碳氮代謝關鍵酶活性、籽粒灌漿進程及內(nèi)源激素動態(tài)變化的影響,探索東北春玉米增密縮穗的生理代謝機理;并進一步探索化學調(diào)控措施對增密縮穗的調(diào)控效應。主要研究結果如下: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、穗粗、穗粒數(shù)和千粒重等產(chǎn)量構成因素均下降,禿尖長呈增長,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,且濃度越高對產(chǎn)量的負效應越大。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過程,關鍵時期在大口期之后,雙重化控促進雌穗伸長。增加密度導致雌穗伸長減慢,雌穗分化進程推遲,吐絲高峰期延遲1~3d。大口期之前,增加密度對雌穗伸長影響不顯著;大口期后密度越高,雌穗長度越短。ECK、PKN、PP333和GA3等多種類型PGRS單一和復合處理,對雌穗伸長速度、最終長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,可以提高雌穗伸長速度,但對雌穗分化進程影響較小。3.增加密度降低氮素代謝關鍵酶活性,雙重化控處理提高中低密度群體氮代謝關鍵酶活性。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變化,花后30d達最高;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鍵酶活性,促進氮素吸收同化。4.增加種植密度導致玉米穗位葉碳素代謝關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,促進灌漿中后期穗位葉蔗糖轉運;提高灌漿后期籽粒蔗糖裂解酶活性,促進蔗糖分解,提高籽粒對蔗糖的利用能力。5.增加種植密度導致籽粒灌漿參數(shù)負向變化,雙重化控優(yōu)化了灌漿參數(shù)。增密導致最大灌漿速率(Gmax)、灌漿速率最大時的生長量(Wmax)及達最大灌漿速率的時間(Tmax)降低,活躍灌漿期(P)天數(shù)減少;灌漿線性增長起始時間沒有差異,線性增長持續(xù)時間縮短。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的變化趨勢,各密度達到最大灌漿速率的時間基本一致。粒重與Gmax、Wmax極顯著相關。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,導致雌穗GA3含量降低,IAA、ZR、ABA含量增加,穗長縮短。穗長與IAA、ZR、ABA含量均呈極顯著負相關,與GA3含量呈極顯著正相關。ECK+GB處理,降低雌穗伸長前期(39~45d)IAA含量,提高后期含量,提高中高密度群體雌穗伸長后期(57~63d)GA3和ZR含量。ECK+PKN處理,降低雌穗伸長前期(39~51d)IAA、GA3、ZR含量,提高后期(57~63d)IAA、GA3、ZR含量,雌穗長度增加。7.不同類型內(nèi)源激素調(diào)控著籽粒發(fā)育的不同過程。灌漿前期(10~50d),粒重與IAA、