干旱胁迫对玉米生长的影响

干旱胁迫对玉米生长的影响吴婷宁夏大学生命科学学院，宁夏银川 750021【摘要】植物的生命活动十分复杂，水分、温度、光照、土壤等外界环境会影响植物的生长与发育。

本实验通过干旱与正常生长的不同处理设计对照实验，再通过测量植物的生长速度、脯氨酸的含量以及测定植物的形态指标（鲜重、干重、根冠比）来研究干旱对植物生长的影响。

【关键词】玉米、干旱胁迫、正常生长Effects of drought on maize growthWuting(Ningxia university of life science school)【Abstract】Plant life activity is very complex, moisture content, temperature, light, soil and other external environment will affect plant growth and development. This experiment by drought and normal growth of different processing design, again through the measurement of plant growth rate and the content of proline and determination of plant morphological index (fresh and dry weight of root, the study of drought) of plants grow.【Keywords】drought , maize玉米喜温，种子发芽的最适温度为25～30℃，适宜的土壤pH为5～8，以6.5～7.0最适。

在我国东北地区，干旱和低温是制约玉米幼苗生长的两个重要因素，为此本实验研究了干旱对玉米生长的影响1。

为玉米育种提供理论依据。

1 实验准备与幼苗培养1.1 实验材料与器材材料：实验室老师准备的玉米种子，本地区土壤、自来水器材：6个花盆，尺子、记录本1.2 播种每个花盆中分散播种6~8粒玉米种子，当玉米苗出现第3片叶子时开始间苗，每盆保留3株长势良好且一致的玉米苗，玉米苗在花盆中如图1分布，有利于玉米苗生长2。

图一1.3 干旱处理及生长速度的测量A. 当玉米苗出现第5片叶子时开始干旱处理，连续处理3周；B. 每天测量植株叶片生长长度。

1.4 生长量的测定1.4.1 植株鲜重的测定将不同处理的玉米苗小心连同根系取出，洗净，用吸水纸吸干水分后天平称取鲜重，比较不同处理植株鲜重的差别3。

1.4.2 植株干重的测定将称取鲜重的玉米苗置于110℃烘箱中杀青15 min后，80℃烘干至恒重后用天平称干重，并计算植株含水量4。

植株含水量(%)= 植株鲜重－植株干重植株鲜重×100%1.4.3 根冠比的测量根冠比=植株根系干重植株地上部分干重2 数据记录处理2.1 玉米叶片生长速度在不同处理中分别选取新长出的叶片，每天测量其长度，记录，求出单位时间内（1 d）叶片长度变化值，作随时间变化的动态图。

数据如下表：分别为5、6片叶子时间（月.日）对照（平均值）干旱（平均值）3月12日26.94 26.953月13日31.48 27.843月14日35.17 28.543月15日38.88 33.133月16日43.11 35.29时间（月.日）对照（平均值）干旱（平均值）3月17日33.14 23.663月18日39.59 24.223月19日40.9 24.373月20日43.33 24.68表一5、6片叶子平均生长长度从两片叶子的生长速度比较中看出，干旱处理的生长较慢。

由水的生理作用知道：水是细胞质的主要组成物质，是代谢过程中的反应物质，参与物质运输与维持细胞的形态、维持内环境的稳定5。

缺水造成植物生长缓慢，主要原因是影响了其内部的生命活动，造成机体器官的萎缩或者死亡。

从中我们可以得到启示，在玉米种植中，当干旱出现时应该及时灌溉，否则会影响到其的生长与发育，造成收成的减产。

2.2 玉米生长量（表二）植株含水量（对照）(%)= 植株鲜重－植株干重植株鲜重×100%=（123.37—5.55）/123.37×100%=95.5%植株含水量（干旱）(%)=植株鲜重－植株干重植株鲜重×100%=（49.30—2.53）/49.30×100%=39.5%根冠比（对照）=植株根系干重植株地上部分干重×100%=1.45/4.1×100%=35.37%根冠比（干旱）=植株根系干重植株地上部分干重×100%=0.87/1.96×100%=44.39%3 玉米的不同指标测定3.1 植物体内游离的脯氨酸含量的测定实验原理：脯氨酸是植物体内有效地渗透调节剂，几乎所有的逆境，都导致植物体内游离的脯氨酸大量的累积6，尤其是干旱胁迫下，脯氨酸积累尤为明显，可比正常含量高几十倍或者百倍。

所以脯氨酸是植物抗逆性的一项指标7。

用磺基水杨酸提取植物体内的游离脯氨酸，在酸性条件下，脯氨酸与茚三酮反应生成稳定的红色化合物，用甲苯萃取之后，此化合物在520nm波长处有最大吸收值8。

脯氨酸浓度在一定范围内与其吸光度值成正比。

实验材料：干旱组的玉米叶片，对照组的玉米叶片脯氨酸的含量测定结果：先绘制标准曲线，得出回归方程为：y=0.0455x--0.0138（R2 =0.9967） (1)其中y 为OD值，x为脯氨酸的浓度测得的OD值结果如下：表三将以上数据带入（1）得到：干旱组的脯氨酸的浓度为：6.084ug对照组的脯氨酸的浓度为：1.578ug脯氨酸的含量：干旱组：4.843ug.g-1对照组：1.256 ug.g-1结果显示，在干旱胁迫下，脯氨酸的积累比较明显。

说明实验中的干旱处理达到了预期的效果。

4 结果分析4.1 形态结构与玉米的抗旱性从表二可以看出，对照组植株含水量为95.5%，干旱组植株含水量为39.5%；对照组根冠比为35.37%，干旱组根冠比为44.39%。

很明显玉米因干旱胁迫植株水分大幅度减少，而根冠比比对照组要大，因为干旱迫使玉米根向更深的泥土扎进，所以其根系相对来说比较发达。

这是对干旱环境的一种适应。

另外我们观察到，水分胁迫对玉米的生长影响很大，在干旱条件下，玉米生长缓慢，单株最大叶面积和叶片数相对减少，单株干物质积累量显著减少，而对照组却长得非常喜人。

从图二、三中可以看出，对照组玉米叶片的生长速度比干旱组的要快得多，对照组的生长曲线的斜率要比干旱组大，这是因为对照组水分充足，养分供应持续，光合作用速率高，所以有效生长速度高9。

4.2 生理代谢与玉米抗旱性从表三中看出干旱胁迫下，脯氨酸的积累比较明显。

这是因为干旱催生ABA，ABA 能提高根系的水势、降低渗透势、增加渗透调节能力，而且能够显著地提高脯氨酸含量， ABA 浓度能影响叶绿体的超微结构，增加ABA浓度会导致外膜破裂，完全破坏膜结构10。

干旱条件也影响到作物的光合代谢，如光合与呼吸强度、电子传递速率、光合磷酸化活性等，干旱对光合作用的影响很大程度上是通过气孔的开放来完成的1。

水分胁迫引起气孔关闭， CO2 扩散阻力增大， PSII 及光合磷酸化活性下降， RuBP 再生受阻，光暗呼吸变等化在轻度水分胁迫条件下，以气孔因素限制为主，在严重水分胁迫时光合作用的抑制可能主要是 RuBPC 和 PEPC 活性大大降低的结果。

干旱胁迫也直接影响光合机构的结构和活性11。

最终干旱胁迫导致光合作用减弱和光合速率下降。

5 讨论从本实验研究得出的结论可以看出，干旱胁迫对玉米的形态结构和生理代谢都有影响。

这与其他在农作物上研究的专家的结论一样，但本实验对玉米生理代谢与干旱胁迫的研究中发现，在轻度水分胁迫条件下，PSII 及光合磷酸化活性下降， RuBP 再生受阻，光暗呼吸变等化以气孔因素限制为主12。

在严重水分胁迫时光合作用的抑制主要是 RuBPC 和 PEPC 活性大大降低的结果。

但该结论作用机理还有待进一步研究。

结论水分胁迫对玉米的生长影响很大，在干旱胁迫下，脯氨酸的积累比较明显，玉米生长缓慢，单株最大叶面积和叶片数相对减少。

干旱条件也影响到作物的光合代谢，如光合与呼吸强度、电子传递速率、光合磷酸化活性等，干旱对光合作用的影响很大程度上是通过气孔的开放来完成的。

干旱胁迫也直接影响光合机构的结构和活性。

最终干旱胁迫导致光合作用减弱和光合速率下降。

从中我们可以得到启示，在玉米种植中，当干旱出现时应该及时灌溉，否则会影响到其的生长与发育，造成收成的减产。

致谢词恩师难忘！在此，向我的老师毛桂莲致以崇高的敬意和衷心的感谢！本实验承蒙毛老师的悉心指导和大力支持，从实验的选题、实验设计和实施，都凝聚了老师的心血。

恩师渊博的知识，敏锐的思维，严谨治学的科研作风给我启迪和鞭策，恩师尽心尽责、孜孜不倦、兢兢业业的工作态度是我学习的榜样，使我无论在思想境界、专业知识，还是学术水平和科研能力，都得到了极大的提高。

感谢小组同学刘婷、蒲若兰、张化、刘炎东、罗爱肖的勉励和关怀！特别感谢我的父母，在我多年的求学路上所给予的关心、爱护和理解。

最后，向提及和未提及的所有关心和帮助过我老师、同学和朋友们表示衷心感谢！【参考资料】1 白莉萍et al.土壤水分胁迫对玉米形态发育及产量的影响. 生态学报, 1556-1560 (2004).2 迟冉, 赵新华, 孙军德& 曹敏建. 有益微生物拌种对干旱胁迫下玉米幼苗生长的影响.农业科技与装备, 13-14 (2013).3 窦超银, 于景春& 于秀琴. 干旱胁迫对辽西半干旱区玉米生长和产量的影响. 灌溉排水学报, 84-87 (2013).4 韩希英& 宋凤斌. 干旱胁迫对玉米根系生长及根际养分的影响. 水土保持学报,170-172 (2006).5 李亮et al.水分胁迫后玉米茎节变化与产量和抗旱性的关系研究. 新疆农业科学, 16-21(2012).6 汪宝卿, 李召虎, 段留生& 翟志席. 干旱胁迫下外源冠菌素对玉米幼苗生长和内源激素含量的影响. 作物杂志, 35-38 (2008).7 杜彩艳et al.干旱胁迫对玉米苗期植株生长和保护酶活性的影响. 干旱地区农业研究,124-129 (2015).8 李英, 马兴祥, 丁文魁& 王鹤龄. 干旱胁迫对玉米生长发育及其生理生化特性的影响.山东农业科学, 46-48+68 (2014).9 吴泽新, 王永久, 李蔓华& 薛晓萍. 干旱胁迫对鲁西北夏玉米生长发育及产量的影响.山东农业大学学报(自然科学版), 817-821 (2015).10 张仁和et al.干旱胁迫对玉米苗期植株生长和光合特性的影响. 作物学报, 521-528(2011).11 叶鹏武. 干旱胁迫下CoCl_2对玉米幼苗生长的影响研究. 甘肃水利水电技术, 276-277(2005).12 王鹏文, 戴俊英& 魏云鹏. 干旱胁迫对玉米产量和品质的影响研究. 玉米科学, 102-106(1999).。