全 文 ：文章编号 :100028551 (2009) 022327207
低磷胁迫下不同基因型玉米籽粒磷含量
及品质性状分析
侯彦楠　杨俊诚　姜慧敏　张建峰　吴庆钰　李　娟
(农业部作物营养与施肥重点实验室 ,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 ,北京　100081)
摘　要 :从我国北方和西南各地共收集 129 个自交系玉米品种 ,通过田间试验 ,研究了正常磷 (120kg
P2O5Πhm2 )和低磷 (0kg P2O5Πhm2 ) 2 种施磷水平下 ,依据百粒重筛选出的 15 个耐低磷基因型玉米品种及 5
个磷敏感基因型玉米品种的籽粒磷含量及品质性状的变化情况。结果表明 ,低磷胁迫对于磷敏感基因
型玉米籽粒中磷含量、粗淀粉、粗油分含量变异程度的影响明显大于耐低磷基因型玉米 ,对粗蛋白含量
变异程度的影响则低于后者。相关性分析结果表明 ,在 2 种施磷水平下的籽粒粗淀粉与籽粒粗蛋白质
含量都呈极显著负相关 ,籽粒粗淀粉与籽粒粗油分含量不相关。低磷胁迫下 ,各典型自交系玉米品种的
磷含量与粗淀粉、粗油分、粗蛋白之间 ,粗蛋白与粗油分之间的相关性都比正常施磷水平增加。通过研
究筛选出的 20 个典型自交系玉米品种 ,籽粒中粗淀粉、粗油分、粗蛋白含量在不同磷水平下的变化有着
极显著的基因型差异 ( P < 0101) ,具有进一步的研究价值。
关键词 :基因型 ;玉米 ;磷含量 ;品质性状
EFFECT OF LOW PHOSPHORUS PRESS ON GRAIN P CONTENT AND
CHARACTERS OF DIFFERENT MAIZE GENOTYPES
HOU Yan2nan 　YANGJun2cheng 　J IANG Hui2min 　ZHANGJian2feng 　WU Qing2yu 　LI Juan
( Ministry of Agriculture Key Laboratory of Crop Nutrition and Fertilization ΠInstitute of Agricultural Resources
and Regional Planning , the Chinese Academy of Agricultural Science , Beijing 　100081)
Abstract :129 maize inbred lines were collected from north and southwest part of China. According to the 1002grain weight , 15
P2tolerance and 5 low2P sensitive typical inbred lines were selected to investigate P content , starch , oil , and protein in grain
as indexes , and the correlation among the indexes under two treatment levels of P as 120 kg P2O5Πhm2 (PI) and 0 kg P2O5Πhm2
( PO) . The results showed that low2P had a much stronger effect on variation extent of P content , starch and oil of typical low2
P sensitive inbred lines than that of P2tolerance ones ; however , the effect on variation extent of protein content was lower than
P2tolerance ones. Correlation analysis showed that there was a highly significant negative relationship between starch and
protein content but no co2relationship between starch and oil under PO and PI treatments , and low2P stress enhanced the
relationship between P content and starch , oil and protein respectively , as well as the relationship between oil and protein.
There existed significant variations in the content of starch , oil and protein among all the maize genotypes ( P < 0101) . Those
selected varieties should be further studied , and evaluated to provide better materials to breeders.
Key words :genotype ; maize ; P content ; grain character
收稿日期 :2008212231 　接受日期 :2009202225
基金项目 :国家重点基础研究计划“973”课题 (2007CB109308) ,IAEAΠFAO 国际合作项目 (13783)
作者简介 :侯彦楠 (19842) ,女 ,河北石家庄人 ,硕士。Tel : 010282106728 ; E2mail : hyn16 @sohu. com
通讯作者 :杨俊诚 (19552) ,男 ,陕西榆林人 ,研究员 ,研究方向为土壤环境与同位素示踪。Tel : 010282106203 ; E2mail :yangjch @263. net　　土壤缺磷是限制作物产量的主要因素之一。资料 表明 ,我国有 2Π3 的耕地缺磷[1 ] ,大面积缺磷土壤主要
723　核 农 学 报　2009 ,23 (2) :327～333Journal of Nuclear Agricultural Sciences
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集中在华北平原和内蒙、四川[2 ] 。施加磷肥是解决土
壤中磷素不足问题的有效途径 ,但土壤磷的利用效率
低下以及过多施用磷肥引起的环境污染问题 ,又促使
研究人员去探索新的解决途径[3 ,4 ] 。现代植物营养遗
传学研究表明 ,矿质营养特性在不同植物种类以及同
一种植物的不同基因型中均存在显著差异[5～8 ] 。因
此 ,针对土壤缺磷问题 ,利用作物自身的遗传潜力选育
耐低磷基因型品种 ,已成为植物营养学家和遗传育种
学家共同关注的热点问题。
玉米是一种非常重要的粮食兼饲料作物。我国玉
米产量占世界总产的 20 %左右 ,是世界第二大玉米生
产国 ,且种质资源丰富。但目前低磷土壤环境条件对
玉米籽粒磷含量及籽粒品质影响的系统研究还较少 ,
而近年来在作物新品种选育中 ,品质育种占据越来越
重要的地位[9～14 ] 。因此 ,对我国玉米种质进行品质测
定分析 ,对提高品质育种效率具有重要意义。本研究
在大规模田间筛选试验的基础上 ,探讨了筛选出的 20
个缺磷敏感程度不同的典型玉米品种百粒重与籽粒中
积累的磷素、粗淀粉、粗蛋白质和粗油分含量的影响及
变化的关系 ,从而为筛选和培育不同品质的玉米品种
以及进一步研究低磷胁迫影响典型玉米自交系籽粒中
营养物质分配的机理提供基础。
1 　材料与方法
111 　供试材料和筛选
从东北、华北、西北、西南等地共收集了 129 个自
交系玉米品种 ,其中 ,中早熟品种 85 个 ,晚熟品种 44
个。经田间试验 ,除去出苗率极低的品种后 ,对其余
116 个自交系玉米百粒重进行综合分析 ,并参照出苗
率和发育期的生长情况进行筛选。
112 　供试土壤
田间试验研究选在中国农业科学院廊坊试验基地
(E116°35′,N39°36′) 进行。该试验基地属暖温带大陆
性季风气候 ,年平均降水量为 55419mm ,60 %以上多集
中在 7、8 两个月。试验地为缺磷的潮土 ,施肥前取 0
- 20cm 耕层土壤测定土壤全氮、有效氮 (碱解氮) 、全
磷、有效磷、速效钾、pH 值、有机质含量等土壤基本理
化性质[15 ] 。分析结果见表 1。
113 　试验处理
磷肥处理设正常施磷处理为对照 ( PI) 和不施磷的
低磷处理 ( PO) 2 个水平。正常施磷处理 ,施磷肥为
120kg P2O5Πhm2 ,氮肥 225kg·NΠhm2 ,钾肥 105kg·K2OΠ
hm2 。磷肥和钾肥作基肥 1 次施入 ;氮肥分 2 次施入 ,
其中 50 %作基肥 ,50 %大喇叭口期作追肥。不施磷处
理即不施任何磷肥 ,氮肥和钾肥的施用量、施用时间和
方法与正常施磷处理相同。其他管理同一般大田。
2007 年 4 月 27 日播种 ,5 月 7 日开始出苗 ,9 月 10 日
统一收获。每个小区种 4 行 ,株距 30cm ,行距 50cm ,种
植密度 66667 株Πhm2 。在苗期、大喇叭口期分别进行
出苗率、生长势和病虫害情况调查。自交系人工套袋
授粉 ,成熟后收集籽粒。
表 1 　大田试验土壤基础肥力情况
Table 1 　Characters of field experimental soil
pH
全 N
total N
(gΠkg) 全 Ptotal P(gΠkg) 全 Ktotal K(gΠkg) 有效 Pavailable P(mgΠkg) 速效 Kavailable K(mgΠkg) 有机质organic matter(gΠkg)
815 0185 0169 24183 2177 11115 1716
114 　取样和分析方法
玉米成熟时分别按品种收获 ,每处理随机取 10
株 ,风干后 ,人工剥粒混匀测定百粒重。籽粒粗淀粉、
粗油分、粗蛋白含量用德国 BRUKER MATRIX2I型红外
分析仪测定。取籽粒用万能不锈钢粉碎机磨细 ,过
200 目筛 ,采用钼锑抗比色2分光光度法测籽粒含磷
量[15 ] 。每个样品的分析均 3 次重复。
115 　数据分析
11511 　计算公式 　为避免不同自交系不同生长发育
特性对评价结果的影响 ,分别采用百粒重、籽粒磷含
量、籽粒淀粉含量、籽粒油分含量、籽粒蛋白质含量各
性状指标在低磷处理下比正常施磷下的减少率来表示
不同自交系对低磷胁迫的忍耐程度 ,在本文中定义为
低磷减少率 ,计算公式如下 :
低磷减少率 (PO decrease rate) ( %) = (正常磷条件
下某一性状调查值 - 低磷条件下某一性状调查值)Π
(正常磷条件下某一性状调查值) ×100 %
11512 　统计分析 　采用 Excel、SPSS1115 软件对数据
进行方差分析。数据为 3 次重复的平均值。
2 　结果与分析
211 　自交系玉米百粒重分析结果与典型自交系玉米
的筛选
百粒重是衡量自交系玉米产量的一项重要指标 ,
根据百粒重变化情况可以明确区分耐低磷型和低磷敏
感型 ,因为磷是作物体内许多重要代谢物的组分[16 ] ,
缺磷对植物的光合作用、呼吸作用等生化过程都有影
响 ,而对代谢过程的影响必然会反映在籽粒生长情况
上。耐低磷基因型玉米自交系受低磷胁迫影响小 ,籽
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粒生长较为正常。磷敏感基因型玉米自交系受低磷胁
迫影响大 ,籽粒生长受阻 ,百粒重变化较大。
考虑到各基因型不同的生长发育上特征 ,而各指
标的低磷减少率可以更为客观地评价各基因型玉米在
低磷胁迫下与正常磷水平下的变化情况。因此本试验
筛选耐低磷玉米时 ,对百粒重的绝对值和低磷减少率
进行综合考虑。图 1 为 116 个自交系玉米百粒重低磷
减少率的直方图 ,分析结果符合正态分布规律 ,并通过
K2S 检验 , Z 值为 01928 ,双尾检验 P 值为 01356。试验
选择低磷下百粒重增加且变化率落在置信度 - 215 %
左侧 ,以及百粒重的变化率较低 ( ±5 %以内)的品种为
耐低磷自交系玉米品种 ;百粒重减少率大于 10 %的品
种为磷敏感自交系玉米品种 ,结合百粒重的绝对值 ,筛
选出 20 个典型品种 ,其中有 15 个耐低磷基因型品种 ,
5 个磷敏感基因型品种。典型自交系玉米品种编号
(随机编号)及百粒重情况见表 2。
图 1 　116 个自交系玉米百粒重低磷减少率直方图
Fig. 1 　Histogram of PO decrease rate of 1002grain
weight of 129 maize inbred lines
212 　低磷胁迫下典型自交系玉米籽粒中磷含量变化
在作物幼苗生长期间 ,胚需要多种矿质成分 ,其中
磷是合成生物膜和核酸所必需[16 ] 。所以分析籽粒中
的磷含量 ,可以了解低磷胁迫下耐低磷基因型和磷敏
感基因型玉米籽粒的营养情况。
方差分析结果表明 (表 3) ,低磷、正常施磷水平
下 ,各基因型玉米籽粒磷含量均存在显著差异 ( P <
0101) 。结合百粒重分析得到 ,低磷胁迫下 ,编号为 58、
66、95、182 的典型耐低磷基因型玉米籽粒磷含量及百
粒重均比正常磷水平下增加 ,其中 182 的磷含量增加
达 15106 % ,说明这几个自交系品种在低磷胁迫下具
有保证籽粒生长良好的特点 ;其余自交系玉米籽粒的
磷含量在低磷下均减少 ,编号为 105、110、136、149、
　　　　表 2 正常磷和低磷处理下典型自交系玉米的百粒重
Table 2 　1002grain weight of typical inbred lines of
maize under PO and PI treatments (g)
基因型
genotypes
编号
No.
自交系品种
inbred lines
variety
低磷
PO
(low2P) 正常磷PI(normal2P) 低磷减少率PO decreaserate ( %)
耐低磷 58 DSY230 39118 ±1166 38163 ±0164 - 1143
P2tolerance 66 DSY22 33174 ±0173 33164 ±1117 - 0128
90 DSY231 25122 ±0144 24173 ±0170 - 1195
95 DSY2136 32126 ±0121 31138 ±0162 - 2182
105 DSY253 31154 ±0176 29159 ±0143 - 6157
110 DSY222 27176 ±0170 21117 ±0141 - 31113
115 DSY221 30176 ±0198 30187 ±0142 0133
116 DSY239 28183 ±0170 29114 ±0138 1104
124 DSY2101 31109 ±0145 30159 ±0129 - 1165
130 DSY240 27176 ±0144 20100 ±1100 - 38181
136 DSY233 33182 ±0125 34192 ±0178 3115
149 DSY232 27115 ±0158 21118 ±0156 - 28117
150 DSY223 32176 ±0169 34147 ±0120 4195
162 DSY2117 28160 ±0125 27168 ±0196 - 3139
182 DSY293 28132 ±1101 26158 ±0195 - 6156
平均值
mean
30158 28197 - 7155
磷敏感 79 DSY2113 17192 ±0135 27117 ±0143 34102
low2P 94 DSY2138 26150 ±0148 29166 ±0154 10164
sensitive 148 DSY2133 26194 ±0172 30130 ±0135 11109
163 DSY279 20187 ±0152 26101 ±0137 19176
166 DSY2129 20133 ±0144 22191 ±0145 11125
平均值
mean
22151 27121 17135
150、162 的籽粒磷含量的低磷减少率都达到了 15 %以
上 ,而这些品种百粒重的变化情况各不相同。低磷胁
迫下的磷敏感型玉米中 ,编号为 148、163、166 的磷含
量均增加 ; 79、94 的磷含量减少 ,其中 79 的减少率达
33105 %。耐低磷基因型玉米籽粒和磷敏感基因型玉
米籽粒磷含量的平均值在低磷胁迫下较正常施磷水平
分别略下降了 0104 %和 0103 %。两种施磷水平下磷
敏感基因型玉米籽粒磷含量平均值都略大于耐低磷基
因型玉米。不同基因型玉米籽粒的磷含量平均值的差
值在两种施磷水平下近似 ,即低磷胁迫没有显著增加
两类基因型玉米间磷含量平均值间的差值。磷敏感基
因型玉米籽粒磷含量的低磷减少率的变异系数较耐低
磷基因型显著增加 ,说明低磷胁迫下 ,前者磷含量的变
化率表现出的基因型差异比后者更为显著。
213 　低磷胁迫下典型自交系玉米籽粒品质性状变化
磷是构成植物体内脂肪、蛋白质等重要化合物的
成分 ,也是淀粉合成途径中不可缺少的元素。分析低
磷胁迫下各典型基因型玉米籽粒中的粗淀粉、粗油分、
粗蛋白含量的变化 ,可以了解低磷胁迫下各典型基因
型玉米籽粒品质性状变化的特点。
923　2 期 低磷胁迫下不同基因型玉米籽粒磷含量及品质性状分析
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表 3 　正常磷和低磷处理下典型自交系籽粒磷含量
Table 3 　P content of typical maize inbred lines grains
under PI and PO treatments ( %)
基因型
genotypes
编号
No1 低磷PO 正常磷PI 低磷减少率PO decrease
rate ( %)
耐低磷 58 0135 ±0103 0134 ±0101 - 4153
P2tolerance 66 0138 ±0102 0137 ±0104 - 2197
90 0130 ±0105 0133 ±0102 8121
95 0132 ±0104 0131 ±0104 - 5197
105 0142 ±0104 0150 ±0102 15117
110 0128 ±0105 0144 ±0104 34148
115 0126 ±0102 0129 ±0103 11111
116 0133 ±0104 0135 ±0103 2194
124 0131 ±0104 0134 ±0101 6124
130 0136 ±0103 0136 ±0104 1129
136 0136 ±0104 0146 ±0104 20192
149 0131 ±0104 0142 ±0105 24109
150 0134 ±0103 0146 ±0106 23151
162 0135 ±0105 0143 ±0105 17152
182 0138 ±0102 0133 ±0104 - 15106
平均值 mean 0134 0138 9113
变异系数
CV( %) 14174 18113 210164
磷敏感 79 0134 ±0104 0150 ±0104 33105
low2P 94 0136 ±0103 0138 ±0101 4196
sensitive 148 0139 ±0102 0137 ±0101 - 4177
163 0146 ±0101 0144 ±0111 - 8195
166 0136 ±0106 0134 ±0101 - 5148
平均值 mean 0138 0141 3176
变异系数
CV( %) 13199 18127 555116
21311 　粗淀粉的变化 　由图 2 可知 ,低磷、正常施磷
水平下各基因型间的籽粒粗淀粉含量变化较大 ,方差
分析表明均达到极显著差异 ( P < 0101) 。低磷胁迫下
耐低磷基因型玉米的籽粒中 ,136 的粗淀粉含量下降
率为 0103 % ,变化不显著 ,而 66、116、130、162、182 的粗
淀粉含量下降率大于 0150 % ,其余品种的增加率均大
于 1 % ,耐低磷基因型玉米籽粒粗淀粉含量总体平均
值增加 0136 % ;磷敏感基因型玉米的籽粒粗淀粉含量
低磷胁迫下 ,除 148、166 外均表现降低 ,且下降率大于
0150 % ,其含量总平均值降低 0136 %。由表 4 可以看
出 ,两种施磷水平下 ,耐低磷基因型玉米的籽粒粗淀粉
含量平均值都高于磷敏感基因型玉米 ,且低磷胁迫加
大了两者的差距 ,而磷敏感基因型玉米籽粒粗淀粉含
量低磷减少率的变异系数较耐低磷基因型增加 ,说明
低磷胁迫下前者在籽粒粗淀粉含量变化情况中表现出
的基因型差异较后前者更为显著。
21312 　粗油分的变化 　由图 3 可知 ,低磷、正常施磷
中水平下各基因型间的玉米籽粒粗油分含量变化较
大 ,方差分析表明均达到极显著差异 ( P < 0101) 。低
磷胁迫下的耐低磷基因型玉米中 ,除 116、149 的籽粒
粗油分含量下降外 ,其余品种均有不同程度的增加
(2184 %～81191 %) ,其粗油分含量平均值总体增加
0128 % ,磷敏感基因型玉米的籽粒粗油分含量 148、166
增加 ,其余品种均降低 ,其油分含量平均值总体变化很
小 (0101 %) 。由表 5 可以看出 ,低磷胁迫下 ,耐低磷基
因型玉米籽粒粗油分含量的平均值略高于磷敏感基因
型玉米 ,而正常施磷下则略低于磷敏感基因型玉米 ,且
低磷胁迫减小了两类基因型玉米籽粒粗油分含量平均
值的差距。低磷胁迫下 ,耐低磷基因型玉米籽粒粗油
分含量平均值的增加幅度远大于磷敏感基因型玉米 ,
而后者低磷减少率的变异系数较前者显著增加 ,说明
低磷胁迫下磷敏感基因型玉米籽粒粗油分含量变化表
现出的基因型差异较耐低磷基因型更为显著。
图 2 　正常磷和低磷下典型自交系玉米籽粒粗淀粉含量
Fig. 2 　Starch content of typical maize inbred lines grains under PI and PO treatments
033 核　农　学　报 23 卷
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表 4 　典型自交系玉米籽粒粗淀粉含量的统计学指标
Table 4 　The demographic indicators of starch content of
typical maize inbred lines grains
处理
treatments
耐低磷基因型
P2tolerance genotypes 磷敏感基因型low2P sensitive genotypes
平均值
mean( %)
变异系数
CV( %)
平均值
mean( %)
变异系数
CV( %)
低磷 PO 68189 1181 68112 2183
正常磷 PI 68153 1187 68148 2119
低磷减少率
PO decrease rate
- 0154 229182 0152 375115 21313 　粗蛋白含量的变化 　由图 4 可知 ,低磷、正常施磷条件下各基因型间玉米籽粒的粗蛋白含量变化较大 ,方差分析表明均达到极显著差异 ( P < 0101) 。低磷胁迫下 ,耐低磷基因型玉米中编号为 95、116、130、162 的籽粒粗蛋白含量增加较明显 ,均大于 5 % ,110、115、124、150 则明显下降 ,均大于 10 %。磷敏感基因型玉米在低磷下除 94、163 号粗蛋白含量略有增加外 ,其余均下降。表 6 显示 ,在低磷胁迫下 ,耐低磷基因型、磷敏感基因型玉米的籽粒粗蛋白含量平均值较正
常磷水平均下降。耐低磷基因型玉米的籽粒粗蛋白含
图 3 　正常磷和低磷下典型自交系籽粒粗油分含量
Fig. 3 　Oil content of typical maize inbred lines grains under PI and PO treatments
表 5 　典型自交系玉米籽粒粗油分含量的统计学指标
Table 5 　The demographic indicators of oil content of
typical maize inbred lines grains
处理
treatments
耐低磷基因型
P2tolerance genotypes 磷敏感基因型low2P sensitive genotypes
平均值
mean( %)
变异系数
CV( %)
平均值
mean( %)
变异系数
CV( %)
低磷 PO 3129 17117 3126 14163
正常磷 PI 3101 25197 3125 12107
低磷减少率
PO decrease rate - 21112 146160 - 2179 863159 表 6 　典型自交系玉米籽粒粗蛋白含量的统计学指标Table 6 　The demographic indicators of protein content oftypical maize inbred lines grains处理treatments 耐低磷基因型P2tolerance genotypes 磷敏感基因型low2P sensitive genotypes平均值mean( %) 变异系数CV( %) 平均值mean( %) 变异系数CV( %)低磷 PO 13186 9124 1317 8159正常磷 PI 14139 6136 1412 6159低磷减少率PO decrease rate 3104 311104 3177 145127
图 4 　正常磷和低磷下典型自交系籽粒粗蛋白含量
Fig. 4 　Protein content of typical maize inbred lines grains under PI and PO treatments
133　2 期 低磷胁迫下不同基因型玉米籽粒磷含量及品质性状分析
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量平均值在两种施磷水平下都只略高于磷敏感基因型
玉米 ,低磷胁迫对两类基因型玉米籽粒粗蛋白含量平
均值的差值影响不大。低磷胁迫下 ,耐低磷基因型玉
米籽粒粗蛋白含量平均值的减少幅度略低于磷敏感基
因型玉米 ,而前者籽粒粗蛋白含量低磷减少率的变异
系数较后者显著增加 ,说明低磷胁迫下前者在籽粒粗
蛋白含量变化情况中表现出的基因型差异比后者更为
显著。
214 　典型自交系玉米测定指标相关性分析
分析典型自交系玉米籽粒中磷、粗淀粉、粗油分、
粗蛋白积累在正常施磷、低磷下的相关性 ,可以进一步
了解低磷胁迫下典型自交系玉米各营养物质含量的相
互关系 ,分析各指标间低磷减少率的相关性可以了解
在两种施磷水平下各营养物质含量变化趋势的关联
性 ,为合理、高效筛选耐低磷的高淀粉、高油或高蛋白
的自交系品种提供理论依据。
对筛选出的典型自交系玉米各指标进行相关性分
析由表 7 可知 ,低磷、正常施磷水平下各指标间相关性
各有不同。在低磷、正常磷两种施磷水平下 ,籽粒粗淀
粉含量与籽粒粗蛋白质含量都呈极显著负相关 ( r = -
0139833 , r = - 0141833 ) 。 各指标的低磷变化率中 ,百粒重和粗淀粉之间呈极显著正相关 ( r = 0136833 ) ,即低磷胁迫下粗淀粉含量的变化极大地影响了百粒重的变化 ,这主要是因为粗淀粉在籽粒中平均含量在 70 %左右 ,是其主要成分 ;粗蛋白和粗淀粉、粗油分间均呈极显著负相关 ( r = -0134433 , r = - 0140333 ) ,这说明在低磷胁迫下 ,粗蛋白含量和粗淀粉、粗油分的含量变化趋势相反。低磷胁迫使本试验中自交系玉米的一些指标间的相关性增加 ,这在同类研究中尚未见报道。如磷含量与粗淀粉在正常施磷下为不显著负相关 ( r = -01089) ,而低磷下为显著负相关 ( r = - 01265 3 ) ;与粗油分在正常施磷下为不相关 ( r = 01186) ,而低磷下为显著负相关 ( r = - 01281 3 ) ,与粗蛋白在正常施磷下为显著正相关 ( r = 01306 3 ) ,而低磷下为极显著正相关 ( r= 0131733 ) ;粗蛋白与粗油分在正常施磷下为不相关 ( r= - 01129 ) , 而低磷下为极显著负相关 ( r = -01420 3 ) ;粗淀粉和百粒重在正常施磷下为不相关 ( r =01163) ,而低磷下为显著正相关 ( r = 01303 3 ) 。这说明在低磷胁迫下 ,本试验中自交系玉米籽粒中各营养物质的合成比正常施磷水平下更具有特定性。
表 7 　典型自交系品种各指标相关性
Table 7 　Correlation coefficients among indexes in typical maize inbred lines
指标
index
处理
treatments
百粒重
1002grain weight 磷含量P content 粗淀粉含量starch content 粗油分oil content
磷含量 P content 低磷 PO - 01118
正常磷 PI - 01067
低磷减少率 PO decrease rate - 01116
粗淀粉含量 starch content 低磷 PO 01303 3 - 01265 3
正常磷 PI 01163 - 01089
低磷减少率 PO decrease rate 0136833 01038
粗油分含量 oil content 低磷 PO - 01186
- 01281 3 - 01000
正常磷 PI
- 0141833 01186 - 01188
低磷减少率 PO decrease rate - 01002 - 01041 01111
粗蛋白含量 protein content 低磷 PO 01202 0131733 - 0139833 - 0142033
正常磷 PI 01313 3 01306 3 - 0141833 - 01129
PO decrease rate 01034 01261
- 0134433 - 0140333
注 : 3 代表显著相关 ; 3 3 代表极显著相关。
Notes : 3 Correlation is significant at the 0105 probability level ; 3 3 Correlation is significant at the 0101 probability level
3 　讨论
耐低磷基因型玉米品种的筛选国内外已有大量研
究[17～20 ] ,但是缺乏快速评价与筛选的指标 ,尤其是对
自交系玉米品种 ,难以通过产量指标进行评价 ,本试验
从我国典型地区收集的 129 个自交系玉米品种 ,通过
田间种植 ,重点分析了各自交系玉米品种的百粒重 ,同
时引入百粒重低磷变化率进行综合分析。结果表明自
交系玉米百粒重低磷变化率符合正态分布 ,说明样品
的收集具有代表性 ,而且表明自交系玉米百粒重低磷
变化率具有快速评价的特点。
根据百粒重变化的分析结果 ,结合田间生长状况
进一步筛选出 15 个耐低磷和 5 个磷敏感自交系玉米
品种 ,并对玉米籽粒磷含量、籽粒粗淀粉含量、籽粒粗
油分含量和籽粒粗蛋白质含量等品质性状进行相关性
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分析。结果表明 ,低磷胁迫下 ,籽粒粗蛋白质含量与籽
粒粗淀粉、粗油分含量都呈极显著负相关 ,这是因为磷
是蛋白质的重要组分[16 ] ,也是作物合成淀粉的代谢途
径中所需化合物的重要组成物质 ,以及脂肪 (油分) 的
重要组分 ,所以在低磷土壤环境下 ,作物在合成必须的
蛋白质后 ,粗蛋白和粗淀粉、粗油分含量就呈负相关的
特点 ;籽粒粗淀粉含量与籽粒粗油分含量均不相关 ,这
印证了 Alexander 和 Lambert 的观点 ,即植株生产淀粉
与合成油分的能力 (至少在生理上) 是相互独立的[21 ] 。
这说明进行耐低磷自交系玉米筛选时 ,高蛋白高淀粉
品种以及高油高蛋白品种在理论上较难实现 ,而高油
高淀粉品种理论上是可行的。
4 　结论
低磷胁迫下 ,耐低磷基因型玉米籽粒粗淀粉、粗油
分含量的平均值总体上升 ,磷含量、粗蛋白含量的平均
值总体略有下降 ;磷敏感基因型玉米籽粒粗油分含量
平均值总体略有上升 ,磷含量、粗淀粉、粗蛋白含量的
平均值总体下降。本试验中筛选出的耐低磷基因型玉
米品质性状在低磷胁迫下的表现整体优于磷敏感基因
型玉米。
本试验中 ,耐低磷基因型玉米籽粒中粗蛋白含量
低磷减少率的变异程度高于磷敏感基因型玉米 ,而磷
含量、粗淀粉含量、粗油分含量等指标的低磷减少率的
变异程度则低于后者。表明低磷胁迫使本试验中所筛
选的各耐低磷基因型玉米间籽粒蛋白质含量的变化表
现出更明显的基因型差异 ;而籽粒磷含量、粗淀粉含
量、粗油分含量的变化则在各磷敏感基因型玉米之间
表现出更明显的基因型差异。
综上所述 ,在低磷胁迫下 ,各典型自交系玉米籽粒
中磷含量、粗淀粉、粗脂肪、粗蛋白含量与正常磷水平
比较 ,都有不同水平的变化。且不同品种的变化特点
也不相同 ,说明各基因型自交系玉米籽粒中对磷的合
成利用也存在差异。而进一步研究在低磷下能获得高
产的基因型玉米在最优化利用磷方面的特点和机理 ,
将是很有意义的。本试验中筛选出的编号为 58、95、
182 的耐低磷基因型玉米在低磷胁迫下籽粒的各项指
标表现优良 ,可以作为进一步研究的材料。
本论文研究工作在中国农业科学院土壤质量重点
开放实验室完成 ,特此致谢 !
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