玉米(ZeamaysL)是重要的粮食作物和饲料作物,氨素是促进玉米增产最关键的因素之一。然而我国氮肥施用过量,氨肥利用率仅约40%。大量氨肥残留在土壤中,带来土壤板结与酸化及水体富营养化等环境问题。2015年初农业部制定的《到2020年化肥使用量零增长行动方案》指出,2015--2019年，逐步将化肥施用量年增长率控制在1%以内;力争到2020年,主要农作物化肥使用量实现零增长。

如何在减少肥料投人的同时提高作物产量始终是困扰科学工作者的一个难题，而挖掘作物自身潜力,培育高氮肥利用效率的作物新品种是解决这一系列问题的关键。玉米氮吸收效率是复杂的数量性状,采用双亲分离群体进行QTL定位、精细定位或者利用自然群体开展关联分析是定位、克隆数量性状位点的有效手段。这种研究策略往往需要较大的样本容量,随着测序技术的发展,基因型鉴定的成本不断降低,但是高通量的氮吸收表型鉴定成为限制基因定位和克隆的主要因素。虽然ISN标记是鉴定氮高效吸收的有效方法,但是N标记的含量测定成本较高,不适合大样本群体的表型测量。而氯酸盐是一种对植物具有毒害的硝酸盐类似物,植物吸收氯酸盐后会抑制植株生长,吸收氯酸盐越多毒害表型越明显。氯酸盐和硝酸盐具有相似的结构式,植物对氯酸盐和硝酸盐具有相同的吸收机制,植物对氣酸盐越敏感氮吸收效率越高,该特点使氣酸盐试验成为鉴定植物氨吸收效率的有效手段。

目前,利用氯酸盐试验已从拟南芥和水稻中成功克隆了硝酸盐转运蛋白AtNRT1.1B和OsNRT1.1B。对玉米的研究结果也表明可以用氯酸盐耐性来筛选、鉴定硝酸盐吸收以及硝酸盐还原酶突变体。但是目前关于氯酸盐处理对玉米植株形态、生理生化表型的影响报道仍相对较少。本文选取6个国内常用玉米自交系材料,利用氯酸盐模拟硝酸盐的方法,研究玉米植株表型性状、酶活性以及矿质营养元素含量等的变化,探究氯酸盐对苗期玉米表型及生理生化表型的影响,为玉米氮高效吸收表型鉴定提供新思路。

1材料与方法

1.1供试材料和生长条件

选取国内常用的6个玉米自交系材料:Mo17、Dan340、Wu312、Y53、Ye478和B73。每个品种选取大小一致的玉米种子，经10%过氧化氢表面消毒30min,用蒸馏水将其冲洗干净，在饱和CaSO,溶液中浸泡6h后将种子摆在发芽纸上,放置黑暗环境中催芽。种子发芽后,挑选发芽较好的种子，每8粒用发芽纸卷成1卷,作为1个试验重复,放置在水培箱里。水培箱营养液组分为:4mmol.L-IKNO3、0.75mmol.L-IK,SO,、0.65mmol.L~'MgSO,、0.1mmol.L"'KC1、0.25mmol.L'KH,P04、1x10~3mmol.L'H3BO3、1x10~3mmol.L'MnSO、1x10~*mmol.L"CuSO.、1x10-3mmol.L'ZnSO.、5x10-6mmol.L'(NH,)。Mo,O24和0.1mmol.L-'Fe-EDTA。植株生长1周后开始处理,试验设置3个处理:正常处理(CK)采用4mmol.L-'KNO,;氯酸盐处理1(T1)采用2mmol.L-'KCI03代替KNO3;氯酸盐处理2(T2)采用4mmol.L-'KCl03代替KNO3。每个处理重复4次,采用完全随机设计,水培箱放置于扬州大学试验温室中生长,每3d更换1次培养液。

1.2测定项目与方法

1.2.1玉米表型性状测定

玉米幼苗长至2叶期时开始氯酸盐处理,处理1周后，处理植株和对照植株表现出明显差异时取样。每卷选择4株正常的玉米植株测定其表型性状。株高:种子到叶片自然伸展时的最高处;叶长:最后1片完全展开叶的长度;叶绿素含量(SPAD):采用SPAD-502叶绿素仪对最上部完全展开叶的同--部位的SPAD值进行测定，以2次测定结果的平均值作为最终叶绿素含量;主胚根长:用直尺测量主胚根的长度;种子根长:用直尺测量出所有种子根的长度并取其平均值;将地上部和根系分开装人样品袋,于105C烘箱烘0.5h,然后65C烘至质量恒定，分别对地上部干质量、根干质量及其总干质量进行测定。

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