2011届博士研究生毕业（学位）论文预答辩公告
学位论文题目：玉米品种抗旱生理特性与氮素调控机制
研究生姓名：张仁和
专业名称：植物资源学
研究方向：植物资源开发
指导教师：廖允成教授
答辩时间：2011年2月27日15:00
答辩地点：农学院会议室
主席： 贾志宽 教授 作物栽培学与耕作学
委员：
冯佰利教授 农学院植物资源学
李 军教授 农学院作物栽培学与耕作学
邓西平教授 林学院生态学
张岁岐教授 林学院生态学
摘要：
干旱是影响玉米生产的最主要的非生物胁迫因素。通过筛选抗旱玉米品种，进而对其进行生理生化研究，最终进行旱地玉米氮肥管理实现玉米抗旱节水，是研究玉米高产高效的重要课题。本研究采用大田、池栽和盆栽试验，在水分胁迫条件下对玉米苗期、开花期的形态、生长发育和生理生化等性状特征进行了系统研究和分析，为西北旱地玉米抗旱节水栽培提供理论依据。
1. 不同玉米品种抗旱性鉴定与筛选
干旱胁迫下玉米品种籽粒产量均比对照明显降低，雌雄开花间隔增加，株高和穗位高降低，穗长变短，秃尖增多，穗粒数减少，粒重减轻，最终导致产量下降。雌雄开花间隔、保绿性与产量抗旱指数之间呈极显著相关。通过聚类分析将51个品种分为三类：郑单958、粟玉2号、富友9号、先玉335和蠡玉13等5个品种抗旱性强；晋单50、冀玉9号、秦龙11、陕单9号，浚单20、沈单21和沈玉17等20个品种旱性中等；陕单902、豫玉22、沈单16、陕单308等26个品种抗旱性差的。
2. 玉米品种抗旱性鉴定指标筛选
以不同抗旱性的12个玉米品种为材料，通过对开花期33个形态、生理性状指标进行测定，采用灰色关联度、主成分分析和隶属度分析方法，从中筛选出净光合速率（Pn）、实际量子产量（φPSII）、叶绿素含量（Chl）、叶面积、干物质等5项指标对玉米的抗旱性有显著影响，可作为玉米开花期抗旱性鉴定指标。所建立抗旱隶属函数对所选用的12个玉米品种进行了抗旱性预测，发现品种抗旱性排序结果与产量指数排序结果基本一致，表明筛选出的5个指标在开花期对玉米抗旱性进行鉴定是可行的。
3. 不同玉米品种苗期对干旱胁迫的生理响应
干旱胁迫抑制郑单958 (抗旱性强)和陕单902 (抗旱性弱) 2个玉米品种植株生长和相对生长速率, 导致整株生物量显著下降。随着干旱胁迫程度加剧，叶片最大净光合速率（Pnmax）、表观量子效率(AQY)、光饱和点（LSP）、气孔导度（Gs）、气孔限制值（Ls）、最大电子传递速率（ETRm）、光能利用效率（α）、光系统II的实际量子产量（ΦPSII）和光化学猝灭系数（qP）均表现下降，而胞间CO2浓度（Ci），光补偿点（LCP）和非光化学猝灭系数（qN）均有所升高。干旱胁迫下叶片光合能力和电子传递速率降低是2个玉米品种生物量减少的主要因素。郑单958变幅小于陕单902，表明郑单958植株生长发育和光合特性比陕单902受干旱胁迫的影响小，较高的电子传递速率、较强的光能转化能力和较大的相对生长速率是郑单958适应干旱环境的重要光合生理特性。
4. 不同玉米品种吐丝期对干旱胁迫的生理响应
吐丝期随着干旱胁迫的持续，2个品种的叶片光合速率、气孔导度、蒸腾速率、光系统II的实际量子产量（ΦPSII）和光化学猝灭系数（qP）均迅速下降，陕单902比郑单958降速更快、幅度更大。花后0-10 d随胁迫时间的延长叶片内SOD，CAT和POD三种酶活性升高，郑单958升高幅度高于陕单902。花后10 d后叶片SOD，CAT和POD三种酶活性降低，而MDA含量一直增加，郑单958增幅小于陕单902。在干旱胁迫下，郑单958叶片抗氧化酶系统清除活性氧能力增强，膜脂过氧化程度较轻，有利于维持花后较高的光合产物供应强度和较长的光合持续期。吐丝期干旱胁迫提高了2个品种花前贮藏同化物运转量、运转率和花前同化物对籽粒的贡献率。郑单958比陕单902花前同化物运转量、运转率和对籽粒贡献率的增幅均较大。而降低了花后光合同化量和收获指数，郑单958的收获指数比陕单902大。干旱胁迫条件下，郑单958较高的花前营养器官贮藏物运转量、运转率是其高产的物质基础。
5. 氮肥减缓玉米苗期干旱胁迫的生理机制
干旱胁迫下，适量施氮（225 kgN/hm2）有利于玉米地上部干物质积累、促进玉米根系生长，从而显著增加玉米苗期总干物质积累，进而提高水分利用效率。根冠比最小，地上部与地下部生长最为协调。提高了玉米幼苗叶片的Gs、Tr、Fv/Fm、φPSII和qP；降低了胞间CO2浓度（Ci）和qN；同时，显著提高保护酶活性（SOD、POD和CAT），降低了膜质过氧化程度，减少MDA含量，因而全面改善叶片光合功能和内在的生理特性。
