小麥玉米不同基因型的Zn敏感性評(píng)價(jià)及Zn營(yíng)養(yǎng)研究.pdf

1、石灰性土壤中有效鋅含量不高，禾谷類糧食及果樹作物，易出現(xiàn)缺鋅癥狀或潛在缺鋅，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量降低和品質(zhì)下降。對(duì)禾谷類糧食作物來(lái)說(shuō)，不僅影響了它們的生長(zhǎng)發(fā)育，也降低了籽粒中鋅含量，并影響以其為主食、副食品消費(fèi)量較少的人群的Zn攝入量，成為影響身體健康的隱形“饑餓問(wèn)題”(Hiddenhunger)。人體缺鋅會(huì)引起很多疾病，如侏儒癥、糖尿病等，對(duì)兒童生長(zhǎng)發(fā)育的影響更大。研究發(fā)現(xiàn)，同一植物的不同基因型對(duì)鋅缺乏敏感程度和適應(yīng)能力有很大的差異，因而，

2、通過(guò)研究小麥、玉米不同基因型的缺鋅敏感性差異以及施鋅對(duì)其生長(zhǎng)和鋅營(yíng)養(yǎng)的影響，對(duì)于弄清產(chǎn)生差異的代謝機(jī)理、篩選出耐缺鋅基因型以及尋找耐缺鋅基因資源，充分挖掘和利用土壤鋅資源，從而提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，均具有十分重要的意義。本研究采用了水培和砂培的研究方法，獲得了以下主要結(jié)論： (1)采用營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)法，研究了不同pH條件下高濃度HCO3-(10mmol/L)在缺Zn和正常供Zn時(shí)對(duì)小麥幼苗生長(zhǎng)，尤其是對(duì)活性氧自由基代謝的影響。結(jié)

3、果表明，在酸性或堿性營(yíng)養(yǎng)液中，HCO3-在缺Zn時(shí)均顯著降低小麥根系生長(zhǎng)量，正常供Zn時(shí)HCO3-對(duì)后者的影響則不明顯。缺Zn條件下，HCO3-在pH為6的營(yíng)養(yǎng)液中使小麥根系和葉片中活性氧產(chǎn)生速率分別上升9.9％和3.9％，在pH為8的營(yíng)養(yǎng)液中分別上升10.9％和5.7％；正常供Zn時(shí)HCO3-雖使根系和葉片中活性氧產(chǎn)生速率增加，但幅度有所降低。缺Zn時(shí)HCO3-大幅度降低小麥根系中POD、CAT、SOD三種保護(hù)酶的活性，而正常供Zn在

4、一定程度上則能緩解HCO3-對(duì)小麥根系組織中膜脂的過(guò)氧化作用。正常供Zn與缺Zn相比，后者顯著增加小麥根系和葉片中的自氧化速率。 (2)采用營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)法，研究了不同pH和供Zn條件下高濃度HCO3-(10mmol/L)對(duì)小麥幼苗生長(zhǎng)，尤其是對(duì)鋅營(yíng)養(yǎng)的影響，結(jié)果表明：當(dāng)營(yíng)養(yǎng)液起始pH為6時(shí)，HCO3-在缺Zn時(shí)對(duì)小麥根系生長(zhǎng)的抑制作用較為明顯，而正常供Zn時(shí)的影響較小。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)液起始pH為8時(shí)，不論缺Zn還是供Zn，添加HCO3-對(duì)

5、根系和地上部均未表現(xiàn)出明顯的抑制作用。HCO3-在酸性營(yíng)養(yǎng)液中能極大促進(jìn)小麥植株根系和地上部尤其是根系對(duì)Zn的吸收，而在堿性條件下則抑制小麥幼苗根系和地上部對(duì)Zn的吸收。此外，HCO3-能顯著抑制Zn從根系向地上部分的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而造成在根系中的大量積累。HCO3-加入營(yíng)養(yǎng)液后會(huì)生成少量的CO32-，并使?fàn)I養(yǎng)液pH維持在較高水平上。 (3)在缺鋅條件下進(jìn)行兩次砂培試驗(yàn)，評(píng)價(jià)了35個(gè)玉米基因型的缺鋅敏感性及相關(guān)影響因子。供試玉米基因型

6、的缺鋅敏感性主要根據(jù)培養(yǎng)試驗(yàn)中玉米幼苗葉片缺鋅癥狀出現(xiàn)的嚴(yán)重程度和時(shí)間早晚差異來(lái)判斷，并以此把它們劃分為缺鋅敏感型、中等敏感型和非敏感型三種類型。另外，對(duì)敏感型和非敏感型基因型各5種進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)外界缺鋅對(duì)玉米幼苗期的生物量影響不大，敏感型基因型僅僅從外觀上顯示出缺鋅癥狀。缺鋅能顯著降低缺鋅敏感型基因型葉片的葉綠素含量，而對(duì)非敏感型基因型的葉綠素含量影響較小。敏感型基因型的根冠比普遍較大，其根冠比均大于1，而非敏感型基因型的根冠比卻等于

7、或小于1；缺鋅敏感型基因型種子中P/Zn比值較高，非敏感型玉米的較低，表明玉米種子中的P/Zn比可以作為判斷玉米生長(zhǎng)期內(nèi)對(duì)缺鋅敏感性的一個(gè)重要指標(biāo)。在缺鋅條件下，缺鋅敏感型基因型鋅從種子向地上部轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移率更高。 (4)采用砂培試驗(yàn)研究了不同缺Zn敏感型玉米幼苗對(duì)不同施Zn量的反應(yīng)。結(jié)果表明：缺Zn敏感型玉米基因型對(duì)少量施Zn的敏感性明顯高于非敏感型，敏感型玉米幼苗較非敏感型的根冠比大，原因可能是前者的根系能優(yōu)先生長(zhǎng)，從而吸收更

8、多的養(yǎng)分。供Zn會(huì)降低根冠比，而相對(duì)地促進(jìn)地上部生長(zhǎng)。非敏感型玉米在低Zn條件下會(huì)受到較為嚴(yán)重的傷害，這種傷害比缺Zn所造成的傷害更為嚴(yán)重。當(dāng)施鋅量為0.5mg/kg時(shí)，玉米幼苗吸收的Zn絕大部分被累積在根系中。當(dāng)施Zn量增加到1.5mg/kg時(shí)，玉米幼苗Zn含量會(huì)普遍提高，缺鋅敏感型根、莖、葉片提高幅度分別為20.5％、53.6和18.5％；而非敏感型根、莖、葉片提高幅度分別為5.5％、83.4％和60.7％。缺Zn敏感型玉米根系吸收

9、的Zn被更多地轉(zhuǎn)移到地上部以提高其Zn含量，使地上部Zn含量的增幅顯著大于非敏感型。 (5)采用砂培試驗(yàn)研究了不同小麥基因型對(duì)施鋅的反應(yīng)。通過(guò)比較小麥幼苗根冠比是否大于1和基于培養(yǎng)過(guò)程中的觀察結(jié)果，將供試的25種小麥基因型劃分為兩類：即缺Zn敏感型和非敏感型。結(jié)果表明，供Zn可以促進(jìn)小麥地上部和根系的生長(zhǎng)，均較大幅度提高了葉綠素SPAD值(25個(gè)小麥基因型中18個(gè)的增幅都超過(guò)10％)，小麥種子中的鋅含量、幼苗根冠比與小麥葉片葉綠