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根系是作物的主要吸收器官,根系活力是反映植株吸收功能的综合指标,是衡量根系主动吸收能力大小的重要指标之一,玉米根系对水分、养分的吸收与其地上部生理过程密切相关,但关于玉米根系活力与不同品种的产量关系方面的研究并不多见,有关玉米根系活力的研究较少,把玉米根系活力变化及根系活力与产量性状的关系进行系统的研究更少。
为此,我们对玉米的根系活力变化及其与产量性状的关系进行了初步研究,以期为玉米高产高效栽培及玉米生理育种提供理论依据。
研究方法:
采用甲烯蓝法测定不同品种玉米的根系活力,田间种植比较玉米不同品种的产量性状。
2.试验材料和方法
2.1试验材料
选用当前地区生产上大面积种植的玉米品种10个,分别是玉10号、鲁单981,登海3号,登海11号,单958,玉9号,浚单20,武科2号,邢抗2号和先玉128。
试验设备:
培养皿若干,穴盘若干,智能光照培养箱,分光光度计,移液管,烧杯,比色管,实验用沙,电子天平。
药品材料:
0.0002mol\L(0.064g\L)甲烯蓝
2.2试验方法
2.2.1玉米幼苗的培养(方法一:
培养皿育苗)
取10个玉米品种,每个品种筛选出大小一致的40粒种子做好标记以备用。
取40套培养皿并将其清洗干净,经计算每个培养皿装125g左右已消毒的沙子使其占培养基总质量的80%另加水31.25g左右,制成培养基,每个品种用4个培养基,每个培养基里放同一玉米品种的种子10粒,将写有玉米品种名称的标签贴在培养皿外沿边缘。
将制做好的培养基依次放入G2P--250B智能光照培养箱里,设定状态为:
温度28摄氏度,灭菌。
每天定期浇水,观察。
观察并记载玉米品种的发芽势,隔五日观察并记载玉米品种的发芽率,制作植物根系活力标准曲线。
2.2.2甲烯蓝标准曲线的制作原理
根据沙比宁等的理论,植物对溶质的吸收具有表面吸附的特性,并假定被吸附物质在根系表面形成一层均匀的单分子层;
当根系对溶质的吸附达到饱和后,根系的活跃部分能将吸附着的物质进一步转移到细胞中去,并继续产生吸附作用。
在测定根系活力时常用甲烯蓝作为吸附物质,其被吸附量可以根据吸附前后甲烯蓝浓度的改变算出,甲烯蓝浓度可用比色法测定。
已知1mg甲烯蓝形成单分子层时覆盖的面积为1.1m2,据此可算出根系的总吸收面积。
从吸附饱和后再吸附的甲烯蓝的量,可算出根系的活跃吸收表面积,作为根系吸收活力的指标。
2.2.3甲烯蓝标准曲线的制作
将甲烯蓝溶液配成0、1、2、4、6、8、10ug\ml的系列溶液,于分光光度计660nm处比色测OD值,以甲烯蓝溶液浓度为横坐标,OD值为纵坐标,绘制标准曲线。
分别测10个玉米品种的苗高、叶数、茎粗、苗鲜重、根条数、主根长度、根线重、根体积以及玉米根系活力的测定即在分光光度计660nm处比色测的OD值。
做好记录以备分析。
2.2.4玉米幼苗的培养(方法二:
穴盘育苗)
每个穴盘长为10个小格,宽为5个小格,每个穴盘分为两部分,每个品种种25株,共用5个穴盘。
进行穴盘育苗,操作过程如下,将无土育苗基质倒入盆中约为盆体积的3\4左右,倒入水搅拌使其适度湿度在70%---80%左右,即手抓起一把基质可凝聚在一起但不会溢出水;
将搅拌好的基质倒入穴盘中,以填平小格即好;
筛选10个玉米品种种子各25粒,以粒大饱满为好;
放置好一个品种后,用记号笔在带绳的小标签上写上玉米品种名称及标号,将小标签放于穴盘一侧以便于区分;
依次放置各个品种;
将处理好的穴盘放入实验室外空地上并浇适量水,并做好试验记录
十天左右分别测不同玉米品种的苗高、叶数、茎粗、苗鲜重、根条数、主根长度、根鲜重、根体积以及玉米根系活力的测定即用分光光度计测660nm处的OD值。
2.3试验地玉米品种种植安排
2.3.1玉米种植
试验田为中产水平地块;
不同玉米品种播种采用大田对比法,东西两边设置保护行(6行),保护行种植的玉米品种为单958,其他每品种种植8行,行距70cm,株距24cm,行长10m,小区面积56m2,重复3次,亩密度4000株左右。
玉米生育期间的管理同一般大田。
2.3.2玉米产量与植株性状的测定
在试验田测定玉米的株高、穗高、穗节数、绿叶数、穗位节、粒数和产量性状。
并将每个品种的每个重复收获的玉米果穗材料各30个带回实验室,做风干处理。
大约一个月将风干的不同玉米品种的果穗材料进行测量穗粒数、单穂重量和千粒重,以确定不同品种玉米的实际产量。
3结果与分析
3.1不同玉米品种苗期植株性状的分析
3.1.1玉米苗期植株性状的测定
每个品种分为3组,每一组测量5株。
分别测定10个玉米品种的发芽势、发芽率、苗高、单株叶数、茎粗、幼苗鲜重、单株根条数、主根长度、根鲜重和根体积等植株性状,然后求得平均值,其数值如表1所示。
表1玉米苗期植株性状的测定
发芽势(%)
发芽率(%)
苗高(cm
叶数(叶)
茎粗(cm)
苗鲜重(g)
根条数(条)
主根长度(cm)
根鲜重(g/根)
根体积(ml/根)
浚单20
85
97.50
22.89
3
0.313
1.070
9.93
14.65
1.008
1.20
玉9号
80
22.00
0.327
1.010
9.8
14.45
0.976
1.00
单958
95.00
22.71
0.307
0.871
9.60
15.23
0.973
0.90
武科2号
22.01
0.323
0.843
8.80
10.19
0.830
0.81
玉10号
92.50
20.03
0.287
0.827
8.40
10.37
0.877
0.80
登海3号
21.79
0.286
0.815
8.13
9.89
0.873
登海11号
19.35
0.240
7.67
9.51
0.797
0.77
鲁单981
90.00
19.12
0.243
0.696
6.53
8.57
0.610
0.67
邢抗2号
75
88.50
19.71
0.247
0.644
7.00
8.50
0.607
0.62
先玉128
55
77.50
19.37
0.234
0.604
7.35
0.587
0.65
对表1中的玉米植株性状分析:
比较不同玉米品种的发芽势和发芽率可以看出,单958、玉9号、浚单20、武科2号等最高,其次是玉10号、登海3号、登海11号、鲁单981;
发芽势和发芽率较低的为邢抗2号和先玉128;
比较玉米苗期地上部幼苗性状即苗高、茎粗、苗鲜重分析得出浚单20、玉9号、单958、武科2号、玉10号、登海3号的地上部性状较好;
较弱的是登海11号、鲁单981、邢抗2号、先玉128;
比较不同玉米品种地下根部性状如根条数、主根长度、根鲜重和根体积可看出地下根部性状较好的是浚单20、玉9号、单958;
较差的是鲁单981、邢抗2号、先玉128。
由上述分析可以总结,不同玉米品种在苗期(三叶期)整体性状最好的是浚单20、玉9号、单958,较差的是鲁单981、邢抗2号、先玉128;
其余品种如武科2号、玉10号、登海3号、登海11号的苗期整体性状处于中间水平。
3.2不同玉米品种根系活力的测定(甲烯蓝测定法)
3.2.1标准曲线的绘制
根据表2,以甲烯蓝浓度为横坐标,以OD值为纵坐标,绘制根系活力标准曲线
表2甲烯蓝浓度和OD值
甲烯蓝溶液浓度mg\ml
0.000
0.001
0.002
0.004
0.006
0.008
0.010
OD值
0.125
0.290
0.672
0.925
1.262
1.538
3.2.2根系活力的测定
在测定根系活力时常用甲烯蓝作为吸附物质,其被吸附量可以根据吸附前后甲烯蓝浓度的改变算出,甲烯蓝浓度可用比色法测定已知1mg甲烯蓝形成单分子层时覆盖的面积为1.1m2,据此可算出根系的总吸收面积。
记录如表3
表3不同玉米品种的活跃吸收面积和比表面积
冀农3号
西玉3号
中科11
先玉335
锐步1号
活跃吸收面积(%)
65.7
63.5
55.0
49.7
49.5
49.0
35.3
35.0
34.3
比表面积(m2\cm-3)
0.640
0.636
0.633
0.620
0.619
0.617
0.618
0.598
0.583
0.580
从表3中可以看出浚单20,冀农3号,单958等3个品种的根系活力最高,而锐步1号,邢抗2号,先玉128的根系活力最差,其余品种在二者之间。
这与不同玉米品种苗期幼苗地下根部性状中的根条数、主根长度、根鲜重、根体积等性状的表现相一致。
3.2.3不同玉米品种收获期产量性状,记录如表4
表4玉米收获期产量性状的测定
穗粒数(粒)
千粒重
(g)
穗重量(g/穗)
亩穗数(穗/亩)
产量
(Kg/亩)
521
293.2
152.8
4020
614.4
561
274.8
154.0
4013
618.6
518
295.6
153.1
4000
612.3
498
303.2
151.0
4011
605.7
500
278.8
139.4
4005
558.5
515
275.6
141.9
4010
569.8
489
268.7
131.4
525.5
494
252.6
124.8
3995
498.6
503
239.7
120.7
4009
4
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