張美微 喬江方,* 宋韶帥 馬 娟 張盼盼 李 川 牛 軍 郭涵瀟

(1 河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，河南 鄭州 450002；2 澠池縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，河南 澠池 472400)

干旱是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中分布廣、發(fā)生頻繁的主要自然災(zāi)害之一，嚴(yán)重威脅我國(guó)糧食安全。我國(guó)黃淮海平原夏玉米生長(zhǎng)季存在氣溫高、水分蒸發(fā)量大、降雨分布不均勻等問題，階段性干旱發(fā)生頻率高達(dá)64.36%以上[1]；且抽雄-乳熟期干旱災(zāi)害發(fā)生最為頻繁[2]。夏玉米抽雄-乳熟期是籽粒發(fā)育、產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期，此時(shí)土壤水分虧缺會(huì)引起花粉數(shù)量減少、活性降低，籽粒灌漿受阻，粒重下降，造成嚴(yán)重減產(chǎn)[3]。而在全球氣候變化的背景下，階段性干旱災(zāi)害發(fā)生頻率增加，夏玉米生長(zhǎng)受干旱的影響將不斷加劇[4]。因此，提高玉米抗旱性，緩解干旱危害對(duì)于穩(wěn)定玉米產(chǎn)量，保障我國(guó)糧食安全具有重要作用。

灌漿期籽粒充實(shí)主要是淀粉合成和積累的過程，決定了玉米最終產(chǎn)量。有研究認(rèn)為干旱使葉片光合性能降低，同化物供應(yīng)減少，造成源供應(yīng)不足，最終影響籽粒灌漿充實(shí)[5]；也有研究表明，玉米灌漿前期干旱導(dǎo)致減產(chǎn)的主要原因是庫(kù)容量不足導(dǎo)致籽粒中同化產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化與貯存受抑[6]。玉米遭遇干旱脅迫后，植物體內(nèi)水分平衡被打破，氣孔導(dǎo)度下降，光合性能降低；隨著干旱持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)，植物體內(nèi)產(chǎn)生并積累的活性氧增加，破壞葉綠體結(jié)構(gòu)，使光合相關(guān)酶失活或變性，最終抑制植株生長(zhǎng)[7]。此外，在籽粒灌漿過程中，植物激素對(duì)籽粒中光合同化物向籽粒的運(yùn)輸和積累以及胚乳的發(fā)育和籽粒充實(shí)都具有顯著的調(diào)控作用；且在逆境條件下，植物激素作為信號(hào)分子以及通過調(diào)節(jié)離子通道等方式調(diào)控作物生長(zhǎng)發(fā)育，提高抗逆性[8-9]。其中，植物激素多胺是廣泛存在于植物體內(nèi)具有生物活性的低分子量脂肪族含氮堿，常見的種類有亞精胺(spermidine,Spd)、精胺(spermine,Spm)和腐胺(putrescine, Put)[10]；其在促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育、延緩衰老、清除體內(nèi)自由基和信號(hào)調(diào)節(jié)等多個(gè)方面具有非常重要的作用，不同種類多胺以不同形態(tài)參與果實(shí)發(fā)育和成熟等生育進(jìn)程[11]。李麗杰等[12]研究顯示，外源Spd能顯著提高玉米幼苗的抗旱性。

目前，玉米響應(yīng)干旱脅迫的研究多集中于產(chǎn)量形成或葉片理化特性等方面[6-7]。籽粒充實(shí)過程對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)相對(duì)敏感，而籽粒中激素變化受干旱和外源激素調(diào)控等方面影響的研究較少?；诖耍狙芯恳詮?qiáng)抗旱性玉米品種鄭單958和弱抗旱性玉米品種蠡玉16為材料，利用具有遮雨棚的隔離池開展水分控制試驗(yàn)，著重研究吐絲期干旱對(duì)夏玉米葉片保護(hù)酶活性、熒光特性，籽粒中激素含量以及最終粒重積累的影響，旨在闡明干旱影響籽粒充實(shí)過程的生理機(jī)制，探討外源激素緩解干旱危害的可行策略。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選用抗旱性差異明顯的2個(gè)夏玉米品種鄭單958(強(qiáng)抗旱性，抗旱等級(jí)2)和蠡玉16(弱抗旱性，抗旱等級(jí)4)為材料[13]，分別購(gòu)自河南秋樂種業(yè)科技股份有限公司和北京奧瑞金種業(yè)股份有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2020年6—9月在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究開發(fā)基地(113°42′6.60″E，35°0′16.03″N)具有遮雨棚的隔離池中開展。隔離池大小2 m×3 m，四周用水泥隔層隔開，以有效防止水分和養(yǎng)分在不同池子間的轉(zhuǎn)移滲透。前茬作物為小麥，土壤為沙壤土，0～40 cm土層土壤容重為1.62 g·cm-3，最大田間持水量為24.38%(重量含水率)；0～40 cm土層pH值為8.32，有機(jī)質(zhì)含量6.37 g·kg-1、全氮含量0.74 g·kg-1、 有效磷含量8.30 mg·kg-1、速效鉀含量116.27 mg·kg-1。

采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，土壤水分設(shè)置充分供水(W，0～40 cm土層含水量為田間最大持水量的75%±5%)和吐絲期干旱(D，0～40 cm土層含水量為田間最大持水量的45%±5%)；外源噴施設(shè)置CK(蒸餾水)和Spd(濃度為1 mmol·L-1的亞精胺，北京索萊寶科技有限公司，色譜純純度>98%)。共計(jì)4個(gè)處理組合：正常供水下噴施蒸餾水W-ck。正常供水下噴施亞精胺W-spd、吐絲期干旱下噴施蒸餾水D-ck、吐絲期干旱下噴施亞精胺W-spd。各處理重復(fù)3次，共使用24個(gè)隔離池。采取稱重法每5 d測(cè)定1次0～40 cm土層土壤含水量(圖1)，結(jié)合目標(biāo)含水量通過水表控制各池子灌溉量進(jìn)行水分控制。大喇叭口期以前各處理灌溉水量一致，播種后、苗期和拔節(jié)期分別按照60、75、75 mm的灌水量進(jìn)行灌溉；充分供水處理大喇叭口期、抽雄吐絲期、灌漿前期和中后期均按照75 mm的灌水量進(jìn)行灌溉；為確保吐絲期土壤水分達(dá)到目標(biāo)含水量，干旱處理于大喇叭口期開始控水，于吐絲后20 d恢復(fù)供水(75 mm)。外源噴施處理于吐絲后10 d開始，每天17:00—18:00對(duì)玉米葉片連續(xù)噴施4 d。夏玉米種植密度為 67 500 株·hm-2，即每個(gè)池子種植40株。播種前各處理采用均勻撒施后翻地(0～20 cm土層)平整的施肥方式，施用氮肥(尿素，N 46%)225 kg·hm-2、磷肥(P2O5)90 kg·hm-2、 鉀肥(K2O)90 kg·hm-2；其中，氮肥設(shè)置底肥和大喇叭口期按5∶5比例施入，磷鉀肥全部基施。為隔絕降雨水分，自動(dòng)遮雨棚在降雨前關(guān)閉，降雨后開啟。其他田間管理同一般高產(chǎn)田。

圖1 玉米生育期土壤重量含水率Fig.1 Soil gravimetric water content rate during maize growth period

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 粒重積累 于夏玉米抽雄期選取長(zhǎng)勢(shì)一致的玉米植株進(jìn)行標(biāo)記，統(tǒng)一套袋進(jìn)行人工授粉。從吐絲后10 d開始，每5 d取長(zhǎng)勢(shì)一致的2個(gè)雌穗穗部籽粒200粒放入烘箱80℃烘72 h至恒重后稱重，計(jì)算粒重積累。

1.3.2 抗氧化物酶活性和丙二醛含量 分別于夏玉米吐絲后15和20 d取穗位葉中部葉片(去除葉脈)，置于液氮中冷凍后放入-80℃超低溫冰箱進(jìn)行保存，用于分析葉片抗氧化物酶活性和丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量?？寡趸锩富钚詤⒄铡吨参锷砩瘜?shí)驗(yàn)原理與技術(shù)》[14]的方法進(jìn)行測(cè)定，其中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑(nitroblue tetrazolium, NBT)法；過氧化物酶(peroxidase, POD)活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法；過氧化氫酶(hydrogen peroxidase, CAT)活性測(cè)定采用紫外吸收法。MDA含量參照《植物生理實(shí)驗(yàn)》等[15]的方法采用硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid, TBA)顯色法測(cè)定?？寡趸锩富钚约癕DA含量均采用1510-04201多功能酶標(biāo)儀(美國(guó)Thermo公司)進(jìn)行定量分析。

1.3.3 葉綠素?zé)晒鈪?shù) 于夏玉米吐絲期、吐絲后15和20 d左右，選擇晴朗無云的天氣，于上午 9:00—10:30 之間采用Pocket PEA植物效率分析儀(英國(guó)Hansatech公司)測(cè)定穗位葉中部葉綠素?zé)晒鈪?shù)。測(cè)定時(shí)避開葉脈，進(jìn)行暗適應(yīng)20 min后進(jìn)行測(cè)定，并計(jì)算PSⅡ最大光化學(xué)效率(maximum photochemical efficiency，F(xiàn)v/Fm)和PSⅡ潛在活性(potential activity，F(xiàn)v/Fo)。

1.3.4 籽粒內(nèi)源激素含量 分別于吐絲后15和20 d取標(biāo)記后進(jìn)行統(tǒng)一人工授粉的玉米穗中部籽粒20粒，置于液氮冷凍后放入-80℃超低溫冰箱進(jìn)行保存，用于分析籽粒激素含量。參照Chiwocha等[16]的方法，采用高效液相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用(liquid chromatography-mass spectrometry, LC-MS/MS)對(duì)吲哚乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)、脫落酸(abscisic acid, ABA)、玉米素和玉米素核苷(zeatin and zeatin riboside, Z+ZR)等植物內(nèi)源激素進(jìn)行提取和測(cè)定。亞精胺(spermidine, Spd)含量參照Guan等[17]的方法，采用DGLC雙三元超高效液相系統(tǒng)(美國(guó)Thermo公司)進(jìn)行測(cè)定。

1.3.5 產(chǎn)量及其構(gòu)成 玉米成熟后，在各小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)一致的果穗10個(gè)，對(duì)穗粒數(shù)、千粒重等穗部性狀進(jìn)行調(diào)查，折合成單位面積產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS 20軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，不同處理間差異性分析采用Duncan’s多重比較，差異顯著性水平為P<0.05。使用Excel 2019軟件繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱和外源Spd對(duì)籽粒充實(shí)的影響

由圖2可知，吐絲10 d后籽粒粒重積累呈逐漸增加的趨勢(shì)，且前期增加較快，后期增加緩慢。干旱脅迫均降低了兩夏玉米品種籽粒粒重，在灌漿前期(吐絲后0～20 d)以吐絲后20 d降幅最大，D-ck處理下蠡玉16和鄭單958粒量分別較W-ck處理降低了13.25和12.03 mg；灌漿中期(吐絲后20～35 d)由于干旱脅迫處理結(jié)束，干旱處理與充分供水處理的籽粒粒重差距縮?。欢酀{后期(吐絲后35～50 d)干旱處理與充分供水處理的粒重差距又逐漸加大，最終導(dǎo)致D-ck處理蠡玉16和鄭單958粒重分別較W-ck處理下降了36.33和24.03 mg。兩品種相比，鄭單958灌漿期籽粒粒重積累受干旱脅迫的影響均較蠡玉16小，且以灌漿后期(吐絲后40～50 d)差距最大，吐絲后40、45和50 d，鄭單958在D-ck處理下的粒重降幅(與W-ck相比)較蠡玉16粒重降幅減小了8.15、10.76和12.31 mg。D-spd處理有利于干旱脅迫下粒重積累，且以灌漿后期粒重積累效果明顯，D-spd處理使蠡玉16吐絲后40～45 d籽粒粒重較D-ck分別增加了6.34、10.51和11.74 mg，鄭單958籽粒粒重相應(yīng)增加5.60、10.04和9.11 mg。

圖2 2個(gè)夏玉米品種粒重積累對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)Fig.2 Responses of kernel weight accumulation of two varieties to drought conditions for summer maize

2.2 干旱和外源Spd對(duì)籽粒內(nèi)源激素含量的影響

亞精胺(Spd)、玉米素和玉米素核苷(Z+ZR)、吲哚乙酸(IAA)和脫落酸(ABA)不僅調(diào)控植物各階段的生長(zhǎng)發(fā)育，還對(duì)不同非生物脅迫和應(yīng)激信號(hào)的反應(yīng)具有重要作用。圖3顯示了干旱脅迫下籽粒中Spd、Z+ZR、IAA和ABA含量在吐絲后15 d的變化。結(jié)果表明，干旱脅迫整體顯著增加了籽粒中Spd和ABA含量，降低了Z+ZR和IAA含量。其中，蠡玉16籽粒中Spd和ABA含量在干旱處理(D-ck)下較對(duì)照(W-ck)分別增加了15.79%和18.23%，鄭單958相應(yīng)增幅為22.28%和21.40%；而籽粒中Z+ZR和IAA含量則分別降低了13.30%和12.95%(蠡玉16)、11.31%和10.39%(鄭單958)。此外，干旱脅迫下外源Spd噴施對(duì)籽粒中激素含量的影響有限，兩品種各激素含量在D-ck和D-spd 處理間均無顯著差異。同時(shí)，兩品種相比，外源Spd噴施更有利于維持蠡玉16籽粒中Spd和IAA含量，該品種籽粒中Spd和IAA含量在D-spd和W-ck處理間無顯著差異。

注：不同小寫字母表示同一品種不同處理間差異顯著(P<0.05)。下同。Note: Different lowercase letters indicated significant difference at 0.05 level between treatments of the same variety. The same as following.圖3 干旱脅迫對(duì)夏玉米籽粒內(nèi)源激素含量的影響Fig.3 Effects of drought stress on endogenous hormone contents of grains for summer maize

2.3 干旱和外源Spd對(duì)穗位葉葉片酶活性和丙二醛含量的影響

超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)是葉片中防御活性氧傷害的重要保護(hù)酶，可以有效清除超氧陰離子自由基和過氧化氫，減少活性氧對(duì)細(xì)胞的傷害。干旱脅迫對(duì)吐絲后15和20 d葉片SOD、POD、CAT活性和MDA含量均有顯著影響(圖4)。干旱顯著降低了葉片SOD、POD和CAT活性，吐絲后15 d D-ck處理下葉片SOD、POD和CAT活性分別較W-ck下降了17.10%、18.33%、19.23%(蠡玉16)和15.01%、11.93%、16.91%(鄭單958)，隨著干旱脅迫時(shí)間延長(zhǎng)至吐絲后20 d，抗氧化物酶活性持續(xù)下降(降幅20.54%～26.69%)。干旱+外源Spd噴施(D-spd)處理下葉片抗氧化物酶活性較對(duì)照W-ck也呈顯著下降趨勢(shì)，但該處理有效緩解了干旱脅迫對(duì)抗氧化物酶活性的不利影響；與D-ck處理相比，D-spd處理吐絲后15 d葉片SOD、POD、CAT活性分別顯著提高了9.59%、11.00%、12.05%(蠡玉16)和7.85%、8.24%、9.38%(鄭單958)，且D-spd處理蠡玉16 POD和CAT活性抗氧化物酶活性的增幅均高于鄭單958；吐絲后20 d時(shí)D-spd處理葉片抗氧化物酶活性仍高于D-ck處理，僅蠡玉16在兩個(gè)處理間差異達(dá)顯著水平。兩品種相比，鄭單958在各處理下均表現(xiàn)出較高的抗氧化物酶活性，平均較蠡玉16分別高出10.08%(SOD)、17.03%(POD)和14.25%(CAT)。

MDA是植物體內(nèi)自由基代謝發(fā)生膜脂過氧化傷害的重要最終產(chǎn)物，可以反映植物受逆境傷害程度。干旱脅迫顯著增加了兩玉米品種葉片MDA含量，蠡玉16和鄭單958的MDA含量在D-ck處理下較W-ck處理分別顯著增加了23.16%和20.86%(吐絲后15 d)、19.06%和16.95%(吐絲后20 d)；干旱+外源Spd 噴施(D-spd)處理下MDA含量雖然較對(duì)照W-ck也呈顯著增加趨勢(shì)(增幅10.83%～12.32%)，但與D-ck處理相比，葉片MDA含量整體顯著下降，吐絲后15、20 d的降幅分別為9.31%和6.91%(蠡玉16)、6.89%和3.96%(鄭單958)。此外，兩品種相比，蠡玉16葉片MDA含量在各處理下較鄭單958高11.06%～15.56%(吐絲后15 d)和8.22%～11.73%(吐絲后20 d)，且蠡玉16葉片MDA含量在D-ck處理下較W-ck處理下的增幅高于鄭單958，吐絲后15和20 d分別提高了2.30%和2.11%。同時(shí)，蠡玉16葉片MDA含量在D-spd處理下較D-ck處理下的降幅也高于鄭單958，吐絲后15和20 d分別提高了2.24%和2.95%。兩品種相比，鄭單958葉片中MDA含量在各處理下均較低，平均較蠡玉16下降了12.37%。

2.4 干旱和外源Spd對(duì)葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

葉綠素?zé)晒鈪?shù)中Fv/Fm和Fv/Fo分別代表了PSⅡ反應(yīng)過程中的最大光化學(xué)量子產(chǎn)量和潛在的光化學(xué)活性，能有效反映PSⅡ反應(yīng)中心的內(nèi)稟光能轉(zhuǎn)化效率和數(shù)量。由圖5可知，干旱脅迫顯著降低了穗位葉Fv/Fm和Fv/Fo。其中，在D-ck處理下，吐絲期0 d蠡玉16和鄭單958的Fv/Fm分別較W-ck處理顯著下降了0.020和0.012，隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng)至吐絲后15 d降幅分別達(dá)到0.036和0.031，吐絲后20 d降幅分別達(dá)到0.033和0.020；Fv/Fo相應(yīng)的降幅分別為0.347和0.275(吐絲期)、0.653和0.583(吐絲后15 d)、0.432和0.333(吐絲后20 d)。干旱+外源Spd噴施(D-spd)處理下兩品種穗位葉Fv/Fm和Fv/Fo同樣較W-ck出現(xiàn)顯著下降趨勢(shì)，蠡玉16和鄭單958的Fv/Fm降幅分別為0.014和0.022(吐絲后15 d)、0.013和0.012(吐絲后20 d)，F(xiàn)v/Fo降幅分別為0.267和0.406(吐絲后15 d)、0.139和0.208(吐絲后20 d)。而與D-ck處理相比，兩品種D-spd處理穗位葉Fv/Fm和Fv/Fo均有不同程度提高。其中，蠡玉16葉片F(xiàn)v/Fm、Fv/Fo分別顯著提高了0.023和0.386(吐絲后15 d)、0.020和0.293(吐絲后20 d)；鄭單958的增幅分別為0.009和0.177(吐絲后15 d)、0.008和0.125(吐絲后20 d)，且僅吐絲后15 d的Fv/Fo差異達(dá)到顯著水平。

圖5 干旱脅迫對(duì)夏玉米穗位葉PSII最大光化學(xué)效率和潛在活性的影響Fig.5 Effects of drought stress on maximum photochemical efficiency (Fv/Fm) and potential activity (Fv/Fo)of PSII for summer maize leave

2.5 干旱和外源Spd對(duì)玉米產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成的影響

干旱脅迫對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成也有顯著影響(表1)。D-ck處理使蠡玉16和鄭單958的穗粒數(shù)較W-ck顯著減少了10.03%和6.05%，千粒重顯著降低了9.39%和6.98%，最終導(dǎo)致減產(chǎn)18.48%和12.61%。而噴施外源Spd對(duì)干旱造成的減產(chǎn)具有一定的補(bǔ)償效應(yīng)，干旱處理下噴施外源Spd處理(D-spd)的玉米較未噴施處理(D-ck)的穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量分別增加了2.69%、2.31%、5.06%(蠡玉16)和1.38%、1.11%、2.50%(鄭單958)，減產(chǎn)率分別下降了4.13和2.19個(gè)百分點(diǎn)。兩品種相比，鄭單958較蠡玉16更抗旱，干旱脅迫下噴施蒸餾水處理(D-ck)鄭單958較蠡玉16減產(chǎn)率降低了5.87個(gè)百分點(diǎn)。

表1 干旱脅迫對(duì)玉米產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成的影響Table 1 Effects of drought stress on grain yield and its components of maize

3 討論

玉米籽粒充實(shí)過程主要是灌漿期光合同化物和莖鞘貯存物質(zhì)向籽粒運(yùn)輸和積累的過程[18]。玉米各生育階段的土壤干旱脅迫均會(huì)對(duì)籽粒充實(shí)和最終產(chǎn)量造成顯著不利影響，其中以吐絲期干旱減產(chǎn)幅度最大，灌漿期次之[19]。前人研究結(jié)果顯示，吐絲前后干旱脅迫導(dǎo)致籽粒敗育；灌漿期干旱縮短灌漿進(jìn)程，降低淀粉代謝相關(guān)酶活性，進(jìn)而導(dǎo)致灌漿受阻，籽粒充實(shí)性差，粒重下降；且不同抗旱性品種籽粒充實(shí)對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)也存在差異[20-21]。本研究結(jié)果顯示，干旱顯著影響兩玉米品種籽粒充實(shí)，且隨著灌漿進(jìn)程推進(jìn)降幅逐漸增大，最終導(dǎo)致D-ck處理下蠡玉16和鄭單958吐絲后50 d粒重分別較W-ck處理降低了36.33和24.03 mg；兩品種相比，鄭單958受干旱脅迫粒重減少幅度小于蠡玉16，且以灌漿后期(吐絲后40～50 d)差異最大，這說明抗旱性品種主要通過提高灌漿后期籽粒充實(shí)來緩解干旱減產(chǎn)危害。外源Spd有利于緩解干旱脅迫對(duì)小麥灌漿期粒重積累的影響，促進(jìn)籽粒灌漿[22]，且干旱脅迫下外源Spd也顯著提高了玉米籽粒百粒重[23]；而外源Spd對(duì)玉米灌漿期粒重充實(shí)的研究較少。本研究結(jié)果顯示，干旱脅迫下外源Spd噴施(D-spd)處理可以緩解干旱對(duì)灌漿期籽粒充實(shí)的不利影響，且以灌漿后期效果顯著，較D-ck處理粒重增加了5.60～11.74 mg；最終使蠡玉16粒重提高了11.74 mg，鄭單958粒重提高了9.11 mg，前者增幅較后者高28.85%，這說明外源Spd將更有利于提高干旱敏感性品種的抗旱性。此外，籽粒庫(kù)容和庫(kù)活性對(duì)其灌漿充實(shí)也具有顯著的調(diào)控作用[24-25]，干旱脅迫對(duì)籽粒庫(kù)的影響及外源激素調(diào)控作用還有待進(jìn)一步研究探討。

在玉米籽粒發(fā)育過程中，其內(nèi)源激素亞精胺(Spd)、玉米素和玉米素核苷(Z+ZR)、吲哚乙酸(IAA)和脫落酸(ABA)對(duì)光合同化物向籽粒的運(yùn)輸和積累，胚乳發(fā)育和籽粒充實(shí)都具有重要的調(diào)控作用[9]。其中，Z+ZR、IAA和ABA含量與籽粒灌漿速率呈顯著正相關(guān)，較高的Spd含量有利于籽粒充實(shí)，促進(jìn)灌漿[24-25]。干旱可以通過調(diào)控籽粒中激素含量來影響籽粒發(fā)育，全生育期干旱提高了小麥發(fā)育前期IAA、ABA和ZZR含量[26]；且輕度干旱增加了小麥籽粒中Spd含量，促進(jìn)灌漿充實(shí)，而重度干旱則顯著降低了籽粒中Spd含量[27]。本研究結(jié)果顯示，干旱脅迫顯著提高了籽粒中Spd和ABA含量(15.79%～22.28%)，而顯著降低了Z+ZR和IAA含量(10.39%～13.30%)，這與王永平等[28]關(guān)于水分脅迫影響玉米籽粒內(nèi)源激素的研究結(jié)果一致。這可能是由于籽粒內(nèi)源激素對(duì)干旱的響應(yīng)因水分脅迫程度和籽粒發(fā)育時(shí)期不同而存在差異，且干旱脅迫下籽粒發(fā)育受多個(gè)激素相互協(xié)調(diào)共同調(diào)控來適應(yīng)干旱環(huán)境。此外，干旱脅迫下外源Spd噴施處理(D-spd)雖未顯著改變兩玉米品種籽粒內(nèi)源激素含量，但使蠡玉16籽粒中Spd和IAA含量達(dá)到與W-ck處理下無顯著差異水平。這說明外源Spd可以有效緩解干旱對(duì)干旱敏感性品種籽粒Spd和IAA含量的影響，也暗示了外源激素對(duì)不同抗旱性品種的差異性調(diào)控作用[12]。

葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)、抗氧化物酶(SOD、POD和CAT)活性和MDA含量可以有效反映作物受干旱脅迫程度。前人研究顯示，干旱導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，阻礙CO2同化吸收，抑制葉片光合作用，減少同化物積累和向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)，影響籽粒充實(shí)[29]。PSⅡ反應(yīng)中心對(duì)短期或輕度干旱具有一定適應(yīng)性，而長(zhǎng)期干旱脅迫則會(huì)顯著降低PSⅡ光化學(xué)效率[30]。本研究結(jié)果表明，干旱脅迫均顯著降低了吐絲后葉片最大光化學(xué)效率Fv/Fm和潛在活性Fv/Fo，且隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng)而加劇。當(dāng)干旱脅迫限制植株光合作用后，植株啟動(dòng)體內(nèi)保護(hù)酶系統(tǒng)來清除活性氧以保護(hù)光合機(jī)構(gòu)[29]。郭艷陽(yáng)等[31]研究表明，干旱脅迫下玉米苗期MDA含量持續(xù)增加，而SOD、POD和CAT活性呈先增加后降低趨勢(shì)，且抗旱性強(qiáng)的品種表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化物酶活性。本研究結(jié)果也顯示，干旱顯著降低了兩玉米品種葉片SOD、POD和CAT活性，而顯著提高了MDA含量。前人研究結(jié)果表明，外源激素能有效緩解干旱脅迫對(duì)葉片光合性能的影響，提高葉片抗氧化能力，從而促進(jìn)其對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)[23,29-30]。本研究結(jié)果顯示，干旱脅迫下外源Spd噴施處理較噴施蒸餾水處理均提高了兩玉米品種穗位葉Fv/Fm和Fv/Fo，增加了抗氧化物酶活性，減少了MDA含量的積累；且在干旱敏感性品種蠡玉16中的作用效果更加顯著。這說明外源激素對(duì)弱抗旱性品種具有更強(qiáng)的調(diào)控作用。而各處理下鄭單958較蠡玉16均表現(xiàn)出較高的Fv/Fm、Fv/Fo和抗氧化物酶活性，以及較低的MDA積累，這是其具有較強(qiáng)抗旱性的生理基礎(chǔ)。此外，不同抗旱性品種的抗旱機(jī)制及外源激素調(diào)控還需結(jié)合光合作用代謝相關(guān)酶基因轉(zhuǎn)錄和翻譯水平開展進(jìn)一步的深入研究。

4 結(jié)論

干旱脅迫下玉米主要通過降低穗位葉過氧化物酶活性，增加MDA積累，破壞葉片光合結(jié)構(gòu)和功能，降低葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm和Fv/Fo，影響光合同化物的合成及其向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)，最終降低粒重，影響籽粒充實(shí)。同時(shí)，籽粒中Spd、Z+ZR、IAA和ABA對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)存在差異，多種激素相互協(xié)調(diào)共同調(diào)控籽粒充實(shí)對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)。外源Spd有效緩解了干旱對(duì)穗位葉葉綠素?zé)晒獾挠绊懞蛯?duì)細(xì)胞膜的氧化損傷，減少干旱對(duì)籽粒充實(shí)的不利影響，但對(duì)籽粒中激素含量的影響有限。兩品種相比，鄭單958較高的葉綠素?zé)晒鈪?shù)和抗氧化物酶活性是其強(qiáng)抗旱性的生理基礎(chǔ)，而外源Spd對(duì)弱抗旱性品種蠡玉16緩解干旱脅迫的作用更好。