全 文 ：第 11卷 第 3期
2 0 0 3年 7月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco．Agriculture
VO1．11 NO．3
July， 2003
锌对不同基因型玉米缺锌后的恢复效果及胚乳在缺锌中的作用
王景安 张福锁
(天津师范大学化学与生命科学学院 天津 300074)(中国农业大学植物营养系 北京 100094)
摘 要 用溶液培养法研 究不同 Zn浓度对玉米缺 zn后恢复效果及胚乳在缺 Zn中作用结果表 明，不同基因型玉
米缺 zn后恢复所需的适宜 zn浓度不同，敏感 品种 比非敏感 品种要求更高 的 zn浓度。缺 zn后恢复所需适 宜 zn
浓度高于正常培养所需适宜 zn浓度 ，低浓度 Zn(O．1t*mol／L)无恢复作用(生物量)。带上胚乳使敏感 品种在缺 zn、
低 zn下受抑程度(缺 Zn与供 zn生物量差值)提高，而非敏感品种受抑程度反而减小。缺 Zn与低 zn培养时体 内P
含量提高，胚乳可缓解这种影响。缺 zn后再供 zn可使体 内 Zn含量提高，而 P含量 降低 ，玉米对 zn产 生奢侈 吸
收，使体 内Zn含量超过正常供 zn水平，表明缺 zn后植物对Zn的要求提高。0．1t*mol／L Zn恢复对“吉单 120”玉米
Zn含 量 无 明显 影响 ，但“辽 单 22”玉 米 Zn含 量 显著提 高 ，这 表 明非敏 感 品种 比敏 感 品种 利用 低 Zn的能 力更 强 。
关键 词 Zn浓 度 缺 Zn 恢复 玉米
Effects of different zinc concentrations on maize restoration after zinc deficiency and the function of endosperm in zinc
deficiency．WANG Jing—An (College of Chemistry and Life Sciences，Tianjin Normal University，Tianjin 300074)，
ZHANG Fu—Suo(Department of Plant Nutrition，China Agricultural University，Beijing 100094)，CJEA，2003，1 1(3)：
72～ 75
Abstract In this paper，the effects of diferent Zn concentrations on maize restoration after Zn deficiency and the function
of endosperm in Zn deficiency were studied with solution culture experiments．The results show that the restorations of
maize in different genotypes after Zn deficiency need different Zn concentrations．Higher Zn concentration is required for
the restoration in sensitive genotypes than in insensitive genotypes；the suitable Zn concentration for restoration is higher
than that of norm al culture，thus the supply of low Zn(at a concentration of 0．1t*mol／L)has no restoration function：cu1一
ture without the removal of endosperm enhances the growth inhibition of sensitive genotypes in both the deficiency and the
low concentration of Zn，while reduces the growth inhibition of insensitive genotypes；P content is elevated in bo th Zn de—
ficiency and low concentration of Zn，and endosperm can relieve this effects．W hen supply of Zn is restored after Zn deft—
ciency，Zn content in plants is elevated，hut P content is deduced，and maize plants luxuriously absorb Zn when Zn is sup—
plied after Zn deficiency，it suggests that a higher Zn concentration is required after Zn deficiency in plants． W hen Zn sup—
ply is restored at a concentration of 0．1／*mol／L，Zn content in“Jidan 120”has no obvious change．but is elevated in“Li—
aodan 22”，it suggests that the insensitive genotypes have a stronger ability to use low concentration of Zn
．
Key words Zinc concentration，Zinc deficiency，Restoration，Maize
不同 zn浓度对不同基因型玉米生长及其体内 zn含量的影响不同，一定量的低 zn比未供 zn对玉米的
危害更大 q 。缺 Zn危害与过 度施 P有关 ，施 P不 当亦会诱发缺 Zn。室 内试验一般 在去掉胚乳 下进行 ，而
带有胚乳的试验效果如何值得探讨。本试验研究了不同 zn浓度对玉米缺 zn后的恢复效果、胚乳在缺 zn
中的作用以及缺 Zn与低 zn过程中 P、Zn之间相互作用。
1 试验材料与方法
供试玉米品种为对缺 zn较敏感的“吉单 120”和对缺 zn不敏感的“辽单 22”，分别由吉林省农业科学院
玉米工程 中心和辽 宁省农 业科学 院玉米研究所提 供 。选 择饱满 一致 的玉米 种子 ，浸种 12h后置 于垫 有浸 湿
滤纸的搪瓷盘中，覆盖 2层湿纱布并于 25*(2培养箱中催芽，2d后挑选发芽一致的种子播入洗净的石英砂 中
并于室温下 发苗 ，6d后 移栽 至容 积 1L、盛有 相应 处理 营养液 的培养钵 中，每钵 3株，白天培 养温 度
25～28℃，夜间 20～23℃，每天光照 14h，每 2d更换 1次营养液 ，营养液配方为 K2sO 750／,nqol／L，MgSO
*国家自然科学基金项 目(39790100)和天津师范大学引进人才基金项目(5RL002)共 同资助
收稿 日期：2002-08-06 改 回日期：2002-09-26
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第 3期 王景安等：锌对不同基因型玉米缺锌后的恢复效果及胚乳在缺锌中的作用 73
650tmol／L，KCl00~mol／L，Ca(No3)22000p．mol／L，KH2PO4250tzmol／L，H3BO3l~mol／L，MnSO4ltmol／L，
CuSO40．1tmol／L，(NH4)MovO240．005tzmol／L，FeHEDTA100t~mol／L。试 验共设 去胚 乳缺 Zn(即未 供 Zn，处
理 I)、去胚乳低 zn(供 Zn0．01tmol／L，处理 I)、去胚乳供 Znlt~mol／L(处理 Ⅲ)、带胚乳缺 zn(处理1V)、带胚
乳低 Zn(处理 V)、带胚乳供 Znlt~mol／L(处 理 Ⅵ )、去胚 乳 缺 Zn7d后 (出 现生 长受 抑 )用 ZnO．1tmol／L恢 复
(处理 Ⅶ)、去胚乳 缺 Zn7d后 用 Znltmol／L恢 复(处理 Ⅷ )和去胚 乳缺 Zn7d后用 Znl0ttmol／L恢复 (处理 IX)
等 9个 处理 ，恢 复处理 7d后 收获 。Zn以 ZnSO4形 式供给 ，每处理均为 5次重复 。用 NaOH 或 HC1调 营养 液
pH值至 6．2(±0．1)，用电动泵连续通气供 O 。缺 zn培养至 15d时植株分地上部和地下部收获 ，分别烘
干称重 、粉碎灰化 ，以 0．5mol／L HC1溶解灰分 并用等离子发 射光谱仪测定 Zn等元 素含量 。
2 结果与分析
2．1 不同处理对玉米株高、茎叶及根干物质量的影响
由表 1可知 ，“吉单 120”在 缺 Zn与低 Zn下胚乳对 株高生长 有加 剧缺 Zn危害 的作用 但影 响不 显著 ，这
可能因胚乳 中主要含有机物质而含 Zn较少 ，使 Zn与有机物质供应失调更为严重所致 ，而“辽单 22”也有相
似趋 势 。正常供 Zn下带胚乳 较去掉胚乳 处理“吉单 120”明显促进 株高 生长 ，“辽单 22”虽有促 进生 长趋 势 ，
但未达显著水平 ，表明“吉单 120”较“辽单 22”对 Zn敏感，同时表明 Zn作用的适宜浓度范围较小且较高 ，并
非供 Zn水平越 低时增加 Zn单位量 其产量 也越 高 ，有 时甚 至相反 ，不 同 Zn浓 度 的恢 复作 用也 证 明这一 点 。
玉米 株高在适宜 Zn浓度前后 对 Zn浓度变化最敏 感 ，如 “吉单 120”恢复供 Zn 0．1tmol／L 7d后基 本无作 用 ，
供 Zn ltmol／L恢复 7d则效果 显著 ，但 不如供 Znl0t~mol／L恢 复更 显著 。“辽单 22”供 ZnO．1tmol／L恢 复 7d
同样无效果 ，供 Znlt~mol／L恢 复 7d时效果 显著 ，而供 Znl0t~mol／L与 1tmol／L处 理相 比恢 复效果 无 明显差
异，表明“辽单 22”较“吉单 120”恢复所需的适宜 Zn浓度低且对 Zn利用效率高。缺 zn与低 zn下“吉单 120”
表 1 不 同处 理 对玉 米株 高 、茎叶 及根 干物 质 量的 影 响
Tab．1 Plant height，dry weight of stem ，leaves and roots in different maize varieties under different Zn levels
胚乳对茎叶干物质量也无显著影响 ，带胚乳有促进物质合成作用 ，特别是正常供 zn下胚乳促进物质合成作
用更明显 ，故带胚乳缺 zn与低 zn的抑制作用更突出，从缺 zn症状上看带胚乳有加剧缺 zn危害趋势 ，这可
能因胚乳 中的少量 Zn有产生低 Zn危 害的作 用 ，同时胚乳为茎 叶生长 提供 了包括有 机物在 内的全面 物质
供应 ，而缺 Zn条件下 Zn的缺乏是主要限制因子，敏感品种对 Zn要求较高 ，而胚乳中的 Zn远不能弥补其不
足，甚至胚乳中有机物使生长加快导致 Zn缺乏更严重，正常供 zn条件下不存在限制因子，胚乳再提供一些
有机物使植物生长更好。而“辽单 22”对 zn要求低，带胚乳则明显促进缺 zn与低 zn处理的茎叶生长并提
高相对 生物量 。正常供 Zn(Ⅷ)下“吉单 120”较“辽 单 22”胚乳促进 茎叶生长 的作 用更明显 ，表明“辽 单 22”在
低 Zn下 对 Zn的变 化较敏感 ，而“吉单 120”在较高 Zn浓度下对 Zn的变化较敏感 。不同 Zn浓度 的恢 复作用
也证 明这 一点 ，如“吉 单 120”茎叶生长 供 ZnO．1tmol／L恢 复 7d后基 本无 作用 ，供 Znlt~mol／L恢 复则有 明显
作用 ，但不如供 Znl0t~mol／L恢复效果 更显著 ，“辽单 22”茎 叶生长供 ZnO．1tmol／L恢 复 7d后 同样 无效果 ，供
Znltmol／L恢复时效果显著 ，供 Znl0tmol／L与 ltmol／L 2处理间恢复效果无明显差异，表明“辽单 22”较“吉
单 120”茎叶生长恢复所需的适宜 Zn浓度低且对 Zn利用效率高 ，这可能与其所需适宜 Zn浓度较低有关。
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74 中 国 生 态 农 业 学 报 第 11卷
在缺 Zn与低 Zn下胚乳可促进根生长，该促进作用“辽单 22”比“吉单 120”表现更明显 ，这是胚乳 中的少量
Zn诱 导其需 Zn量增加 并保证 根生长 的部分需 求 ，刺 激 了根系生 长。缺 Zn后 用不 同浓度 Zn恢 复根生 长均
未表现出显著作用 ，这可能因恢复时间较短所致。2品种共同趋势是缺 zn后用 Znl~mol／L恢复的根生长最
小 ，且比未恢复还小，长时间培养时以 Zn 0．01／lmol／L恢复的根生长最差 ，证明短期恢复供 zn所需的适宜
Zn浓 度比长时间培养所需 的 Zn浓度高 ，一定量 的低 Zn对玉米根生 长有害 ，平常所言缺 Zn促进根生长 只适
于带胚乳和较短时间缺 Zn时且因品种不同而异。带胚乳时缺 Zn与低 Zn使“吉单 120”根生长受抑 ，“辽单
22”则促进根生长 ，去掉胚乳时缺 Zn与低 Zn 2品种的根生长均受抑 ，但“辽单 22”受抑程度较小。去掉胚乳
还表现出低 Zn危害 ，而带胚乳则使该低 zn危害消失，证明低 zn危害仅发生在很低 的 zn浓度范围内。
2．2 不同处理对玉米茎叶及根 Zn、P含量的影响
表 2表明“吉单 120”与“辽单 22”去掉胚乳时缺 Zn与低 Zn均明显降低茎叶Zn含量 ，且敏感品种 比非敏
感品种降幅更大，低 Zn比缺 Zn降幅更大，但缺 Zn时间较短未达显著水平 ，缺 Zn与低 Zn下带胚乳比去掉
胚乳茎叶 Zn含量更低，这是因胚乳中的少量 Zn刺激植株对 Zn的需求，而外界供 Zn又不能满足植物所需 ，
使植物受害且质膜透性提高，体内 Zn外漏和抑制 Zn从根向地上部运输所致 。正常供 Zn时去带胚乳对茎
叶 zn含量无影响，缺 zn后再供 Zn(1~mol／L)玉米会产生奢侈吸 zn现象使体内 zn含量超过正常供 zn的
zn含量 ，表明缺 zn处理使玉米需 zn量增加。缺 zn后用 ZnO．1~mol／L恢复“吉单 120”作用不明显 ，“辽单
22”则使茎叶 zn含量明显提高 ，表明“辽单 22”比“吉单 120”利用低 zn的能力更强 ，缺 zn后用 ZnlO~mol／L
恢 复 ，“吉单 120”茎 叶 Zn含量增 幅高于“辽单 22”，证 明“吉单 120”利用 高 Zn的能力大 于“辽单 22”，这 可能
使其易产生 Zn毒害 ，而“辽单 22”既不易出现缺 Zn又不易产生 Zn毒害 ，属对 Zn不敏感类型。敏感 品种适
宜生长的 Zn浓度范围很窄，非敏感品种则适宜范围较宽。去掉胚乳时低 Zn比缺 Zn“吉单 120”根内 Zn含
量高，表明低 zn较缺 Zn促进 Zn的吸收及其在根内累积 ，但抑制 Zn向地上部运输，故地上部易出现缺 zn
现象 ，而“辽单 22”低 Zn较缺 Zn时根 的 Zn含量无 明显变 化 ，说 明“辽 单 22”在 缺 Zn与低 Zn时从 根 向地上
部运输 Zn的能力强，故地上部不易出现缺 Zn症状。带胚乳均降低 2品种缺 Zn与低 Zn的根内 Zn含量 ，说
明胚乳中的少量 Zn使 根系减 少缺 Zn刺 激而减 少对 Zn的吸收 ，缺 Zn后 不 同 Zn浓 度恢复 表 明，供
ZnO．1~mol／L对“吉单 120”无恢复作用 ，但可使“辽单 22”根内 zn含量显著提高 ，说 明“辽单 22”比“吉单
120”利用低 Zn能力更强 。随恢 复 Zn浓 度的提高 ，2品种 根 内 Zn含量均 显著 提 高。2品种 缺 Zn后恢 复供
Znl~mol／L均比一直供Znl~mol／L处理的zn含量高 ，证明缺zn可诱导植物吸zn量增加 。不论是否带有胚
表 2 不 同处 理 对玉 米茎 叶 及根 Zn、P含量 的 影响
Tab．2 Zn．P content of stem ．1eaves and roots in different maize varieties under different Zn levds
处 理
Treatments
“吉单 120”Jidan 120 “辽单 22”Liaodan 22
zn含量 g·g-1 Zn content P含：M／mg·g P content Zn含量 g·g-1 Zn content P含量／mg·g P content
茎 叶 根 茎 叶 根 茎 叶 根 茎 叶 根
Stem and leaves Roots Stem and leaves Roots Stem and leaves Roots Stem and leaves Roots
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第 3期 王景安等：锌对不同基因型玉米缺锌后的恢复效果及胚乳在缺锌中的作用 75
时，“辽单 22”仅需 Znlbtmol／L，说明“辽单 22”比“吉单 120”需较低的 zn浓度即可恢复正常茎叶生长所需 P
含量。各处理 P含量的变化根内与茎叶具有相同趋势 ，胚乳使不同供 Zn水平下根内 P含量均显著降低，2
品种表现相同趋势，但“辽单 22”降幅小于“吉单 120”，表明“辽单 22”受胚乳影响较小，自我调节能力和保持
稳定能力较强。不同浓度 zn恢复结果表明，供 Zn0．1t~mol／L恢复虽根 内 zn含量和生长量效果不显著，但
可使根内 P含量显著降低 ，恢复所用 的 zn浓度越高而根 内 P含量降得越低，降至正常供 zn培养的根 内 P
含量“吉单 120”需 Znl0btmol／L恢复，而“辽单 22”仅需 Znlbtmol／L恢复 ，从解除根部 P毒害角度看“辽单 22”
比“吉单 120”需要的 zn浓度低 10倍 ，也表明“辽单 22”耐低 Zn特点。
3 小 结
不同品种玉米缺 Zn后若使之恢复则敏感品种比抗性品种需要更高 的 Zn浓度供应。缺 Zn下胚乳对敏
感品种生长作用较小，但正常供 Zn下胚乳使之生长更佳 ，故胚乳使缺 Zn的处理相对生物量更低 。而抗性
品种因对 Zn需求量较低 ，缺 zn时胚乳显著促进其生长而使相对生物量提高。缺 Zn后恢复所需 的适宜 zn
浓度高于正常培养所需的适宜 Zn浓度 。缺 zn与低 Zn培养时植株体内 P含量提高，胚乳可缓解该影响。
缺 Zn后再供 zn玉米产生奢侈吸 Zn现象，使植株体内 Zn含量提高而 P含量降低。
参 考 文 献
王景安等．缺锌与低锌对玉米苗期生长发育的影响．土壤肥料，1999(5)：18～20
王景安等．不同锌水平对玉米生长发育和锌吸收的影响．玉米科学，1999，7(3)：73～76
王景安等．一定的低锌比缺锌对玉米危害更 大．自然科学进展，2002(2)：205～207
邹帮基，何雪晖编著 ．植物的营养．北京 ：中国农业出版社，1985．235～242
Marschner H．，et a1．Mechanism of phosphorus—induced zinc deficiency in coton．1I．Evidence for impaired shoot control of phosphorus up—
take and translccation under zinc deficiency．Physiol—logia Plantarum，1986，68(3)：491～496
欢 迎 订 阅 2003 年 《国 土 资 源 科 技 管 理 》
《国土资源科技管理》是由国土资源部 国际合作与科技司和成都理工大学 主办的学术期刊 ，主要报道 国土资源的方针政
策 ，可持续发展战略研究；土地、矿产、海洋 、农业、旅游等资源 的规划 ，优化配置；资源开发的生态效益 、经济效益 以及环境保
护；矿产、海洋和水资源的调查与勘查 ；环境与地质灾害；国土资源的研究与国际合作 ；高新技术应用；科技体制与管理体制改
革与探索 ；资源经济学的研究与企业发展策划 ；信息 网络与管理知识；国土资源管理动态与经验交流等方面内容。设有国土
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