曹麗茹 魯曉民 王國瑞 黨 尊 邱 天邱建軍 田云峰 王振華 黨永富

（1河南遠(yuǎn)東生物工程有限公司，466000，河南周口；2河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，450002，河南鄭州；3河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研管理處，450002，河南鄭州）

玉米是重要的糧飼兼用作物和工業(yè)原料。21世紀(jì)初，全球玉米產(chǎn)量超過水稻和小麥，位居三大糧食作物之首[1]，每年種植面積達(dá)4000萬hm2[2]。在玉米生長發(fā)育的過程中，常因極端氣候[3-4]、病蟲害[5]和種植密度[6]等環(huán)境因素，影響玉米的品質(zhì)和產(chǎn)量。隨著深加工技術(shù)的發(fā)展和再生能源的興起，作為能源原料的玉米需求量日益增加，故在惡劣環(huán)境及現(xiàn)有技術(shù)條件下，保障穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)是玉米生產(chǎn)的重中之重[7]。

通過現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)改善作物品質(zhì)、提高產(chǎn)量已經(jīng)在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[8-9]。研究[10]發(fā)現(xiàn)，葉面噴鋅可以提高玉米過氧化氫酶活性，增加產(chǎn)量；葉面噴施光碳核肥可以提高水稻的品質(zhì)與產(chǎn)量[11]；玉米噴施多效唑，通過提高葉片光合作用的強(qiáng)度來提高產(chǎn)量[12]；玉米噴施油菜素內(nèi)酯，增強(qiáng)了1,5-二磷酸核酮糖羧化酶（RuBPCase）的活性，從而提高了葉片的光合作用強(qiáng)度[13]；矮壯素通過增強(qiáng)葉片的抗氧化酶活性來提高玉米的抗衰老功效[14]。通過葉面噴施水溶肥，植物能快速吸收所需要的養(yǎng)分，增強(qiáng)抗逆性，提高產(chǎn)量。聚谷氨酸在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用研究得到廣泛的關(guān)注及探索，其常用作保水劑、肥料增效劑和肥料來使用[15]。研究[16-18]發(fā)現(xiàn)，聚谷氨酸可以提高經(jīng)濟(jì)作物對礦物質(zhì)元素的吸收，增強(qiáng)植物的抗性和光合作用，同時可提高作物產(chǎn)量。炭吸附聚谷氨酸是在聚谷氨酸基礎(chǔ)上經(jīng)過生物炭處理而得到的新型材料，具有良好的水溶性、吸水性和緩解性，對環(huán)境安全友好。研究[19]表明，連續(xù)使用炭吸附聚谷氨酸水溶肥可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量；白菜噴施炭吸附聚谷氨酸水溶肥提高了土壤速效磷和速效鉀的含量[20]；玉米 6～9葉期噴施炭吸附聚谷氨酸水溶肥可顯著提高玉米的穗粒數(shù)和千粒重[21]。但關(guān)于炭吸附聚谷氨酸水溶肥對玉米生理生化方面的影響尚未見報道。

本文以鄭單958和鄭單1868為材料，在拔節(jié)期噴施炭吸附聚谷氨酸水溶肥（下面簡稱炭吸附聚谷氨酸），15d后測定葉片的葉綠素含量、凈光合速率（Pn）、二磷酸核酮糖加氧酶（Rubisco）活性、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）、氣孔密度、氣孔張開程度、抗氧化酶活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量及關(guān)鍵酶基因的相對表達(dá)量，同時分析玉米植株的養(yǎng)分吸收能力、籽粒鮮重和產(chǎn)量，分析炭吸附聚谷氨酸對玉米生理生化及產(chǎn)量的影響，為玉米高產(chǎn)栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試玉米（Zea maysL.）品種鄭單 958（ZD958）和鄭單 1868（ZD1868）均由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所玉米遺傳育種室提供。供試炭吸附聚谷氨酸水溶肥由河南遠(yuǎn)東生物工程有限公司生產(chǎn)和提供，其主要成分包括有機(jī)質(zhì)（≥80.0g/L）、聚谷氨酸（≥10.0g/L）和水不溶物（≤10.0g/L）。

1.2 試驗方法

于2020年在河南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究開發(fā)基地進(jìn)行試驗，供試地塊地勢平坦，土壤肥力中等。耕作層（0～20cm）土壤含氮100.95mg/kg、有效磷28.1mg/kg、速效鉀143mg/kg、有機(jī)質(zhì)30.1g/kg，pH 7.25。采用小區(qū)隨機(jī)排列種植，玉米拔節(jié)期（第9葉完全展開）噴施炭吸附聚谷氨酸（炭吸附聚谷氨酸3.75kg/hm2+水 450kg/hm2，T），同時噴施清水作為對照處理（CK），從播種到收獲期間的管理與田間正常管理一致。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 葉綠素含量 噴施炭吸附聚谷氨酸15d后，取穗部完全展開的葉片0.50g，加入80%丙酮10mL進(jìn)行研磨，離心后取上清液1mL分別在663、645和470nm的波長下測其OD值，用80%丙酮作對照，計算葉綠素含量[22]。

1.3.2 光合相關(guān)參數(shù)及氣孔情況 在上午 9:00-12:00使用LI-6400便攜式光合儀測定穗部完全展開葉的Pn、Gs和Tr。葉片的水分利用率（WUE）=Pn/Tr，重復(fù)3次，取平均值。

取測定光合作用的葉片1～3mm2（不含葉脈），用磷酸鹽緩沖生理鹽水輕輕漂洗后，放入戊二醛電鏡固定液中室溫固定 2h；使用磷酸緩沖液（0.1mol/L、pH 7.4）漂洗3次，每次15min；葉片依次放入 30%、50%、70%、80%、90%、95%、100%、100%的酒精中，每次15min，再放入乙酸異戊酯中15min；將樣本緊貼于導(dǎo)電碳膜雙面膠上，放入離子濺射儀樣品臺進(jìn)行噴金約 30s；在掃描電子顯微鏡（HITACHI-SU8100）下觀察不同視野中氣孔的數(shù)目和張開程度，并拍照。

1.3.3 酶活性和脯氨酸含量 采用植物酶聯(lián)免疫分析試劑盒（蘇州科銘生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)）測定Rubisco活性。采用抗壞血酸氧化脫氫顯色原理進(jìn)行比色測定抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性；在鄒琦[23]方法的基礎(chǔ)上，利用光化學(xué)還原法測定超氧化物歧化酶（SOD）活性；采用愈創(chuàng)木酚法測定過氧化物酶（POD）活性[24]；采用磺基水楊酸提取―茚三酮顯色法測定游離脯氨酸（Pro）含量[25]。

1.3.4 實時熒光定量PCR 使用Plant RNA Extraction Kit試劑盒提取總RNA。以CK和T處理下鄭單958和鄭單1868的cDNA作為基因擴(kuò)增的模板，選取與抗氧化物酶活性和Pro合成相關(guān)的基因設(shè)計引物（表1），以玉米18S基因作為內(nèi)參，使用TaKaRa的TB GreenTM Premix EX TaqTM II（Tli RNaseH Plus）試劑盒，進(jìn)行實時熒光定量PCR反應(yīng)。采用2–??Ct法計算基因相對表達(dá)量。

表1 引物名稱與序列Table 1 Names and sequences of primers

1.3.5 玉米植株營養(yǎng)元素吸收和產(chǎn)量相關(guān)指標(biāo)用H2SO4-H2O2消煮，采用奈氏比色法測定N元素含量，采用鉬銻抗比色法測定P元素含量，采用火焰光度計法測定K元素含量[26]。

授粉后第17天開始取樣，之后每隔9d取1次樣，整個生長過程共取4次樣（分別在授粉后17、26、35和44d）。取樣時每小區(qū)選取有代表性植株6株，去皮稱果穗，記為穗鮮重，剝?nèi)∮衩姿胫胁空Ｗ蚜?00粒，迅速稱重，記為百粒鮮重。成熟期玉米地上部分放入烘箱，在105℃殺青30min后，于80℃烘干至恒重后稱干重。

玉米成熟期考種測產(chǎn)，各小區(qū)隨機(jī)選取 50穗玉米，記錄穗行數(shù)和行粒數(shù)，并計算籽粒鮮產(chǎn)量，產(chǎn)量（kg/hm2）=（每公頃穗數(shù)×穗行數(shù)×行粒數(shù)×單粒粒重）/1000。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)均取3次重復(fù)的平均值，采用SPSS 22軟件進(jìn)行方差分析和關(guān)聯(lián)分析，各項生理生化指標(biāo)和基因表達(dá)水平進(jìn)行差異顯著性檢驗，用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較（P＜0.05），利用Microsoft Excel做柱形圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施炭吸附聚谷氨酸對玉米長勢及干重的影響

由圖1可知，拔節(jié)期噴施炭吸附聚谷氨酸后的2個品種長勢均較為旺盛，葉片全展開，葉面積較大，利于光合作用，莖稈較粗，可提高抗倒伏性。圖2顯示，與CK處理相比，T處理促進(jìn)了玉米單株干重的增加，其中ZD958的單株干重增加了25.80%，ZD1868增加了26.25%，均達(dá)到了極顯著差異水平。結(jié)果說明炭吸附聚谷氨酸顯著提高了玉米的生物量，促進(jìn)了玉米的生長發(fā)育。同時發(fā)現(xiàn)，ZD1868的干物質(zhì)含量在噴施炭吸附聚谷氨酸前后均比ZD958的干物質(zhì)含量多，推測可能是 ZD1868和ZD958品種間存在遺傳差異的原因。

圖1 炭吸附聚谷氨酸對玉米生長發(fā)育的影響Fig.1 Effects of carbon-adsorbed of polyglutamic acid on the growth and development of maize

圖2 炭吸附聚谷氨酸對玉米干重的影響Fig.2 Effects of carbon-adsorbed of polyglutamic acid on dry weight of maize

2.2 炭吸附聚谷氨酸對玉米葉片葉綠素含量的影響

由圖3可知，噴施炭吸附聚谷氨酸后，極顯著提高了2個品種的葉綠素含量。與CK處理相比，ZD958葉綠素含量提高了 17.74%，ZD1868提高了 23.67%。CK處理 ZD1868的葉綠素含量高于ZD958，說明CK處理下ZD1868的光合能力亦強(qiáng)于ZD958。

圖3 炭吸附聚谷氨酸對玉米葉片葉綠素含量的影響Fig.3 Effects of carbon-adsorbed of polyglutamic acid on chlorophyll contents of maize leaves

2.3 炭吸附聚谷氨酸對玉米光合作用的影響

圖4顯示，噴施后2個品種的Pn均極顯著提高，其中 ZD958提高了 23.88%，ZD1868提高了25.25%，說明炭吸附聚谷氨酸對ZD1868的光合作用強(qiáng)度影響較大。圖4顯示，噴施炭吸附聚谷氨酸后葉片的Gs和Tr均有所增大，但未達(dá)到顯著差異水平，ZD1868和ZD958的水分利用率則顯著提高。噴施炭吸附聚谷氨酸后，ZD958和 ZD1868的Rubisco活性分別提高了3.20%和3.04%（圖4）。同時發(fā)現(xiàn)，2個處理下，ZD1868的Pn、Gs及Tr均大于ZD958。

圖4 炭吸附聚谷氨酸對玉米葉片光合作用的影響Fig.4 Effects of carbon-adsorbed of polyglutamic acid on photosynthesis of maize leaves

以上結(jié)果表明，炭吸附聚谷氨酸促進(jìn)Gs的增大，使玉米葉片能更好地吸收炭吸附聚谷氨酸的成分，從而提高了Rubisco的活性，最終增強(qiáng)光合作用。

2.4 炭吸附聚谷氨酸對葉片氣孔密度和張開程度的影響

與CK處理相比，T處理下ZD958和ZD1868的氣孔密度無顯著變化，氣孔的長度和密度也沒有明顯的差異（圖5，表2），表明炭吸附聚谷氨酸不影響玉米氣孔的發(fā)育。與CK處理相比，T處理下ZD958和ZD1868的氣孔張開程度變化較大，其中ZD958葉片中完全張開和半張開氣孔數(shù)目分別增加了80.50%和16.28%。ZD1868葉片中完全張開和半張開氣孔數(shù)目分別增加了38.70%和26.67%。2個品種的完全閉合氣孔數(shù)目較少，在50.00%以下（圖6）。該結(jié)果與上述噴施炭吸附聚谷氨酸后光合作用強(qiáng)度顯著提高的結(jié)果一致。同時發(fā)現(xiàn)，噴施炭吸附聚谷氨酸前后，ZD1868的氣孔張開程度均高于ZD958氣孔的開放程度。

圖5 炭吸附聚谷氨酸對玉米葉片氣孔形態(tài)的影響Fig.5 Effects of carbon-adsorbed of polyglutamic acid on stomata shape of maize leaves

表2 炭吸附聚谷氨酸對玉米葉片氣孔密度和大小的影響Table 2 Effects of carbon-adsorbed of polyglutamic acid on stomata density and size of maize leaves

圖6 炭吸附聚谷氨酸對玉米葉片氣孔張開程度的影響Fig.6 Effects of carbon-adsorbed of polyglutamic acid on stomata opening degree of maize leaf

2.5 炭吸附聚谷氨酸對抗氧化物酶活性及相關(guān)基因表達(dá)的影響

由圖7a～c可知，與CK處理相比，T處理下ZD958和ZD1868的SOD、POD和APX活性均極顯著提高。其中，ZD958和ZD1868的SOD活性分別提高了 9.37%和 12.30%，POD活性分別提高了15.54%和17.87%，APX活性分別提高了84.14%和109.80%。結(jié)果說明炭吸附聚谷氨酸提高了玉米葉片的抗氧化酶活性，尤其對APX活性影響較大。

圖7 炭吸附聚谷氨酸對玉米葉片抗氧化物酶活性及相關(guān)基因表達(dá)的影響Fig.7 Effects of carbon-adsorbed of polyglutamic acid on antioxidant enzyme activities and related genes expression of maize leaf

通過實時熒光定量 PCR進(jìn)一步對關(guān)鍵基因表達(dá)量進(jìn)行分析，結(jié)果如圖7d～f所示，與CK處理相比，噴施炭吸附聚谷氨酸后，合成這3種酶的基因ZmSOD、ZmPOD和ZmAPX在ZD958和ZD1868中的表達(dá)量極顯著升高?？寡趸富钚栽鰪?qiáng)和相關(guān)基因表達(dá)量升高表明炭吸附聚谷氨酸啟動了玉米體內(nèi)清除活性氧有害自由基的系統(tǒng)。

2.6 炭吸附聚谷氨酸對滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)Pro相關(guān)基因表達(dá)的影響

由圖8a可知，與CK處理相比，T處理下ZD958和ZD1868的Pro含量分別提高了50.16%和49.42%，均達(dá)到極顯著水平。對合成脯氨酸關(guān)鍵酶基因ZmP5CR的表達(dá)量進(jìn)行分析，如圖8b所示，與CK處理相比，T處理下ZD958和ZD1868中ZmP5CR的表達(dá)量分別提高了41.80%和80.00%，表明炭吸附聚谷氨酸促進(jìn)了玉米葉片Pro的合成。

圖8 炭吸附聚谷氨酸對Pro含量及相關(guān)基因表達(dá)的影響Fig.8 Effects of carbon-adsorbed of polyglutamic acid on Pro content and related gene expression of maize leaves

2.7 炭吸附聚谷氨酸對玉米植株營養(yǎng)元素的影響

由表3可知，與CK處理相比，T處理顯著或極顯著地提高了ZD958和ZD1868的N、P和K元素含量，其中ZD958的N、P和K含量分別提高了25.14%、27.57%和19.42%，ZD1868分別提高了26.87%、26.82%和16.22%，且ZD1868的營養(yǎng)元素含量要高于同條件下ZD958的營養(yǎng)元素含量。

表3 炭吸附聚谷氨酸對玉米植株營養(yǎng)元素的影響Table 3 Effects of carbon-adsorbed of polyglutamic acid on mineral elements in maize plants mg/kg

2.8 炭吸附聚谷氨酸對玉米百粒鮮重及產(chǎn)量的影響

由圖9a可知，隨著授粉時間的增加，ZD958和ZD1868的百粒鮮重逐漸增加，授粉47d時達(dá)到最大值。在授粉15、25、33和47d時，T處理下ZD958的百粒鮮重分別比CK處理的增加了6.40%、9.20%、11.38%和 6.87%，ZD1868分別比 CK處理增加了8.80%、10.20%、7.22%和7.10%。2個處理下對應(yīng)的每個階段ZD1868的百粒鮮重均比ZD958的高。結(jié)果表明，炭吸附聚谷氨酸可提高玉米百粒鮮重，并且ZD1868的百粒鮮重比ZD958高。

圖9 炭吸附聚谷氨酸對玉米百粒鮮重及產(chǎn)量的影響Fig.9 Effects of carbon-adsorbed of polyglutamic acid on 100-seed fresh weight and yield of maize

由圖9b可知，與CK處理相比，T處理下ZD958和ZD1868的產(chǎn)量極顯著提高，ZD958和ZD1868分別提高了11.01%和12.00%。同一個處理下ZD1868產(chǎn)量均比ZD958產(chǎn)量高。結(jié)果表明，炭吸附聚谷氨酸可提高玉米產(chǎn)量，并且ZD1868的產(chǎn)量比ZD958高。

2.9 玉米光合性能、滲透調(diào)節(jié)、養(yǎng)分吸收等指標(biāo)與產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)分析

玉米光合性能、滲透調(diào)節(jié)和養(yǎng)分吸收等指標(biāo)與產(chǎn)量的量綱化不一致，首先對所有原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，設(shè)產(chǎn)量為母序列，設(shè)其他指標(biāo)X1～X15為子序列，對各指標(biāo)數(shù)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。對標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)度分析。由表4可知，光合作用和百粒重與產(chǎn)量的相關(guān)度高達(dá)0.95和0.94。其他指標(biāo)與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度也較高（≥0.3297），依次是WUE、Rubisco活性、完全張開氣孔數(shù)目、完全閉合氣孔數(shù)目、Gs、葉綠素含量、Tr、半張開氣孔數(shù)目、SOD活性、Pro含量、POD活性、氣孔密度和APX活性。結(jié)果表明，光合作用相關(guān)參數(shù)與產(chǎn)量密切相關(guān)，膜系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)與產(chǎn)量間接相關(guān)。

表4 光合作用和膜系統(tǒng)相關(guān)性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度及關(guān)聯(lián)序Table 4 Correlation degree and correlation order between photosynthesis and membrane system related traits and yield

3 討論

目前，現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)在玉米生產(chǎn)上主要通過調(diào)控光合強(qiáng)度、抗氧化活性、增加穗粒數(shù)等性狀來提高玉米的品質(zhì)和產(chǎn)量[27]。炭吸附聚谷氨酸是一種含有高分子有機(jī)質(zhì)的生物材料。葉片噴施炭吸附聚谷氨酸后，所含有的高分子生物材料通過表面吸附作用傳輸于玉米葉片，然后運(yùn)輸?shù)接衩椎钠渌鞴佟?/p>

光合作用是植物在可見光的照射下，利用光合色素，將光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，是植物賴以生存的基礎(chǔ)。其中葉綠素是最重要的光合色素之一，Rubisco是光合作用中固定CO2的關(guān)鍵酶之一。有試驗[28]表明，外源NO能提高Rubisco活性，增強(qiáng)CO2的同化效率和光合電子傳遞效率，增加 RuBP固定CO2的能力。本研究表明，與CK處理相比，T處理下 ZD958和 ZD1868的葉綠素含量分別極顯著提高了17.74%和23.67%（圖3）；同時極顯著提高了ZD1868和ZD958的Rubisco活性（圖4e）；與CK處理相比，T處理下ZD958和ZD1868的Pn分別極顯著提高了23.88%和25.25%，Gs和Tr均有所增大，但ZD1868和ZD958的水分利用率仍然極顯著提高。結(jié)果說明炭吸附聚谷氨酸通過促進(jìn)氣孔張開，一方面使玉米葉片能更好地吸收炭吸附聚谷氨酸含有的高分子有機(jī)物質(zhì)，另一方面增加氣體交換，提高Rubisco活性，從而增強(qiáng)玉米葉片的光合作用和水分利用率。外源噴施化控試劑“五谷豐”增強(qiáng)玉米的葉綠素含量，提高葉片的Pn，增強(qiáng)了葉片的光合能力，延緩了葉片衰老[29]。外源噴施化控試劑“玉黃金”同樣提高了玉米的葉綠素含量、Pn、最大光化學(xué)效率Fv/Fm和實際量子產(chǎn)量Y（Ⅱ）[30]。本文所用的炭吸附聚谷氨酸水溶肥提高了葉綠素含量和Pn，促進(jìn)了玉米葉片的光合能力，與“五谷豐”和“玉黃金”具有類似的作用。張浩等[31]證實，氣孔張開可增加內(nèi)外氣體的交換，利于植株光合作用。本研究利用掃描電鏡觀察葉片氣孔，與CK處理相比，T處理不影響ZD958和ZD1868氣孔密度，但增加了完全張開和半張開氣孔數(shù)目，而完全閉合氣孔數(shù)目極顯著降低。該結(jié)果與上述噴施炭吸附聚谷氨酸后光合作用強(qiáng)度極顯著提高的結(jié)果一致。

SOD、POD和APX是植物組織清除O2、-OH和 H2O2來減少活性氧的關(guān)鍵酶，可減輕對葉綠體細(xì)胞膜的傷害，保護(hù)細(xì)胞膜系統(tǒng)[32]。本研究結(jié)果表明，與CK處理相比，T處理下ZD958和ZD1868的SOD活性分別提高了9.37%和12.3%，POD活性分別提高了15.54%和17.87%，APX活性分別提高了84.14%和109.8%；合成這3種酶的基因ZmSOD、ZmPOD和ZmAPX在ZD958和ZD1868中的表達(dá)量極顯著升高。生理指標(biāo)和響應(yīng)基因表達(dá)模式的分析證實炭吸附聚谷氨酸提高了玉米葉片的抗氧化酶活性，啟動了玉米體內(nèi)活性氧清除系統(tǒng)，保護(hù)細(xì)胞膜，尤其是對APX活性影響較大。Pro是重要的滲透調(diào)節(jié)物之一，它的積累可降低細(xì)胞的滲透勢，使細(xì)胞吸收更多的水分以維持細(xì)胞正常的膨壓，從而保護(hù)細(xì)胞膜[33]。?1-二氫吡咯-5-羧酸還原酶（P5CR）是催化?1-二氫吡咯-5-羧酸（P5C）合成Pro的關(guān)鍵酶之一，前人研究[34]證實，編碼P5CR的轉(zhuǎn)基因株系中Pro含量提高，且耐旱和抗鹽等非生物脅迫能力顯著提高。本研究表明，與CK處理相比，T處理下ZD958和ZD1868的Pro含量分別極顯著提高了50.16%和49.42%，同時ZmP5CR基因在ZD958和ZD1868中表達(dá)量均顯著升高。炭吸附聚谷氨酸通過提高玉米抗氧化酶活性和促進(jìn)Pro的積累來保護(hù)細(xì)胞膜和提高細(xì)胞吸水及保水能力。

本研究結(jié)果表明，與CK處理相比，T處理顯著提高了ZD958和ZD1868的N、P和K營養(yǎng)元素的含量和產(chǎn)量，明顯提高了百粒鮮重。說明噴施炭吸附聚谷氨酸可提高玉米植株營養(yǎng)元素的運(yùn)輸與儲存能力，改善玉米器官的光合能力，使得葉片產(chǎn)生較多的光合產(chǎn)物運(yùn)輸?shù)綆炱鞴?，提高了玉米籽粒鮮重。玉米產(chǎn)量的高低與籽粒重密切相關(guān)，增加籽粒重是提高產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。

綜上所述，炭吸附聚谷氨酸可能通過提高玉米葉片的葉綠素含量，并促進(jìn)葉片氣孔的張開程度，從而提高光合性能，增加對太陽能的固定，同時提高對N、P和K營養(yǎng)元素的吸收能力，調(diào)控玉米體內(nèi)同化物質(zhì)的運(yùn)輸和分配，促進(jìn)玉米干物質(zhì)的增加，提高產(chǎn)量。同時提高滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧化酶相關(guān)基因的表達(dá)，積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、提高抗氧化酶活性，更好地保障玉米的生長發(fā)育，該結(jié)果與前人研究[35]較為一致。ZD1868的生理指標(biāo)、營養(yǎng)元素及生長狀況在同等條件下均優(yōu)于 ZD958，而且ZD1868的百粒鮮重和產(chǎn)量均明顯大于ZD958，推測造成該現(xiàn)象的主要原因之一是品種間存在遺傳差異。

影響產(chǎn)量及相關(guān)性狀的因素很多，目前的報道主要集中在穗部性狀。魏湜等[36]研究表明，穗長是影響玉米產(chǎn)量的最關(guān)鍵因素，百粒重次之，隨后是行粒數(shù)和穗粗。郭金生等[37]研究表明，灰色關(guān)聯(lián)分析可有效評價影響因子與主效因子之間的相關(guān)性。本研究利用灰色關(guān)聯(lián)分析法，探究玉米葉片生理生化指標(biāo)與產(chǎn)量的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)光合作用和百粒重與產(chǎn)量的相關(guān)度高達(dá)0.953和0.943，然后依次是水分利用率、Rubisco、完全張開氣孔、完全閉合氣孔數(shù)目、Gs、葉綠素含量、Tr、半張開氣孔數(shù)目、SOD活性、Pro含量、POD活性、氣孔密度和APX活性。該研究結(jié)果為培育玉米高產(chǎn)新品種提供理論參考。

4 結(jié)論

葉面噴施炭吸附聚谷氨酸水溶肥，顯著增強(qiáng)了鄭單958和鄭單1868的光合作用強(qiáng)度和水分利用率，提高了抗氧化酶POD、SOD、APX的活性、Pro含量及關(guān)鍵酶基因（ZmSOD、ZmPOD、ZmAPX和ZmP5CR）的相對表達(dá)量，提高了鄭單958和鄭單1868的氮、磷和鉀含量和產(chǎn)量。該結(jié)果為生產(chǎn)上使用炭吸附聚谷氨酸提高玉米產(chǎn)量提供了理論依據(jù)，也為進(jìn)一步深入研究炭吸附聚谷氨酸影響籽粒鮮重和產(chǎn)量的內(nèi)在機(jī)理奠定了基礎(chǔ)。由于調(diào)節(jié)劑存在專一性和時效性，要系統(tǒng)了解炭吸附聚谷氨酸對玉米生長發(fā)育的影響機(jī)制，今后將開展多年多點的試驗鑒定，為炭吸附聚谷氨酸在玉米生產(chǎn)上的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。