生育后期干旱胁迫对玉米碳氮分配及生理特征的影响

为给解析干旱胁迫下的碳、氮代谢调控机制提供参考,以玉米品种‘郑单958’为材料,在防雨棚中设置吐丝期后干旱胁迫和正常供水两个处理,测定不同部位碳、氮同化物含量及分配情况,碳、氮代谢关键酶活性及叶片基因表达谱差异。结果表明,干旱胁迫显著降低生物量在籽粒中的分配比例,可溶性糖、淀粉、全氮等在籽粒中的分配比例均显著降低,而茎秆和穗轴中的分配比例显著增加。干旱胁迫下生育后期叶片碳、氮同化物含量及分配比例均呈下降趋势,这与可溶性淀粉合成酶、谷氨酰胺合成酶等活性的改变有关。采用转录组测序对生育后期叶片差异基因表达进行了分析,共得到差异表达基因51个,这些基因富集在细胞壁组织、碳水化合物代谢、光合作用等代谢途径中。其中纤维素、木质素合成等关键酶基因在干旱胁迫下均显著下调表达,表明干旱胁迫抑制了细胞壁的合成,导致叶片早衰。干旱胁迫下己糖激酶、核糖体蛋白等基因显著下调表达,而甘露糖异构酶基因显著上调表达。综上所述,干旱胁迫抑制了生育后期碳、氮同化物向籽粒的分配,茎秆中的分配比例显著上升。干旱胁迫下叶片碳、氮同化物含量及分配比例显著降低,这与叶片早衰及相关碳氮代谢关键酶活性及基因表达的变化有关。