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1、云南农业大学植物生理学实验综合论文玉米的缺素培养专 业： 草业科学 学 号： 2010310896 姓 名： 黄尧瑶 教 师： 向 红 日 期： 2012 年 6 月 9 日2玉米的缺素培养黄尧瑶（2010310896）（云南农业大学动科院 2010 草业科学 云南 昆明 650201）摘要：以会单 1 号玉米为材料，在苗期进行缺素培养，实验结果表明：(1)形态变化：缺N、P、K、Ca、Mg 元素苗地上与地下部分均与完全有显著差异；(2)生理指标：叶绿素含量、根茎鲜重等生理指标缺素苗均低于对照。两者都表明缺素对植株有严重影响。关键词：玉米；缺素培养；叶绿素含量；根冠比；玉米是我国北方主要栽培作
2、物之一，是改善人民生活，出口外贸的重要物质之一，对发展农业、畜牧业具有十分重要的意义。为了提高玉米产量和品质，除农业栽培技术和作物育种的技术外，掌握作物生长发育中外界环境条件之一的营养物质对玉米影响十分重要。关于玉米幼苗缺素症状已有大量报道，但关于缺素造成的生理和形态的变化则报道较少，且仅限于某一元素缺乏时的报道。为了较全面掌握玉米生长发育对各元素的需要，本实验利用会单 1 号玉米，从种子开始，在其出现 2 叶 1 心时用不同的营养液加以处理，培养出完全、缺 N、缺 P、缺 K 的不同幼苗，通过对其地上与地下部分的形态观察及生理指标的测定，做出实验分析，用以补充和完善对缺乏各种元素症状的认识，
3、也为玉米生产中的营养管理提供一些科学依据。1、材料与方法供试的材料为云南农业大学植物生理实验室提供的玉米幼苗，生长发育均正常。用吸水纸对玉米幼苗适当吸水，吸水后对其称重，然后分别测量幼苗的株高、根长，最后将五株生长发育正常的玉米幼苗分别放入七种不同的营养液中栽培，它们分别是：完全营养液、完全培养液、缺 K 营养液、缺 Ca 营养液、缺 Mg 营养液、缺 Fe 营养液、缺 N 营养液。操作完毕后将所有玉米幼苗放到条件适宜并相同的培养室进行培养。二十一天后，对所有玉米幼苗进行比较并描述生长症状，并测量它们的株高、根长、地上部分重量、地下部分重量。玉米苗的叶绿素提取：选取第二片叶子碾磨成浆，倒入加有
4、 80丙酮液的 25ml 容量瓶中，在黑暗条件下静置一个星期后，用 80丙酮液对其定容至 25ml 后对叶绿素提取液进行分光比色，分别在波长为：663、646 和 470nm 下测量。2、实验数据的测定将全部小心从培养液中取出，清洁地下部分，并从根冠连接处切断，进行数据的测定。2.1 根冠比的测定将幼苗在根冠连接处切断后，测量其长度、最大叶宽、鲜重、叶片鲜重和根冠比，数据如下表：地上部分重量 地下部分重量 根冠比完全 12.62 3.30 0.26完全 10.15 4,76 0.47缺 N 0.87 1.78 2.05缺 K 0.47 1.16 2.473缺 Ca 1.47 1.01 0.69
5、缺 Fe 3,05 2.46 0.81缺 My 5.09 1.78 0.352.2 叶绿素含量的测定1）叶绿素含量测定的原理（1）叶绿素易溶于有机溶剂（如乙醇） ，所以用 95%的乙醇提取叶绿素；（2）叶绿素 a 和叶绿素 b 分别在 665nm 和 649nm 处有最大吸收峰值；（3）一句朗伯比尔定律，OD=KC（K 为比例系数） ，根据 OD 值求出叶绿素的浓度，代入公式计算样品鲜重的叶绿素的百分含量。D649=24.58Ca+46.84Cb D665=83.81Ca+23.10Cb叶绿素（鲜重%）=C 总 X25X0.001/Wx100%2）叶绿素含量测定的步骤（1）取玉米叶片 0.2g
6、，剪碎（2）叶绿素的提取：样品置于研钵中，加适量 95%乙醇研磨成匀浆，过滤，冲洗次数至无绿色为止定容至 25ml，摇匀。（3）比色：95%乙醇作对照，1cm 比色杯在 649nm，665nm 波长下分别比色。1.2.6.2.3 叶绿素比色的结果色素浓度（mg/l） 色素含量（mg/g）a b a+b a b a+b a:b完全 9.365 3.413 12.778 1.21 0.37 1.58 3.27完全 8.241 3.207 11.448 2.06 1.155 3.215 1.78缺 P 7.976 1.23 9.026 1.994 0.3075 2.3015 6.48缺 Fe 0.8
7、0335 0.42795 1.2313 0.2 0.1 0.3 2缺 Ca 0.57 0.33 0.9 0.1425 0.0825 0.225 1.7缺 Mg 10.496 4.366 14.862 2.624 1.092 3.716 2.4缺 K 4.94 3.28 8.22 1.235 0.28 1.515 4.41缺 N 4.55486 1.74732 6.30218 1.14 0.44 1.58 2.592.3 根系总吸收面积和活跃吸收面积的测定1）原理：已知浓度的甲烯蓝被根系吸附后，浓度减少，激光度 A 降低，因此根据根系对甲烯蓝的吸附量前 3 分钟求出根系的总吸收面积，再根据根系吸
8、附饱和后 3 分钟继续吸附甲烯蓝的量求出活跃吸收面积，可作为根系活力的指标1。2）步骤测定根系重量，用纸将根系的水吸干，称重，记录。去 3 个烧杯编号，用酸式滴定管依次加入 10 倍根重的甲烯蓝溶液与 3 个烧杯中依次将根系放于烧杯中，每杯浸根 1.5 分钟，取出时使根系放于烧杯中，每杯用 1ml 移液管一次吸取1ml 于 3 支试管中，每管加入 9ml 蒸馏水，稀释 10 倍，盖塞摇匀在分光光度计上，660nm，1cm 比色杯中比色4读取 A 值，应用回归方程得到 C 值，代入公式计算根系的总吸收面积，活跃吸收面积。总吸收面积 活跃吸收面积 活跃吸收面积比完全 3.19 0.77 24.14
9、完全 2.0222 1.4158 70缺 K 1.42 0.52 44.38缺 N 0.47 0.0957 2036缺 Mg 1.039 0.248 23.87缺 Ca 1.66 0.63 47.89缺 Fe 1.31 0.42 32.82缺 P 0.631 0.207 32.803、结果与分析 3.1 缺素症状形态的描述完全（CK）：叶色鲜绿 、无斑 、生长点完好 、根系茂盛发达； 缺 K：叶卷、老叶尖发黄枯死、无斑 、生长点完好 、根系茂盛； 缺 Ca：全部干枯 、枯叶上有褐斑并下垂 、 根短而少 、生长点发粘 、停止生长； 缺 M：老叶发黄失绿 、叶尖端干枯、叶片上均有褐斑 、根系不发达
10、 、且较细 、生长点完好；缺 F：新叶呈黄绿色 、边缘干枯 、 无斑 、根系不发达 、生长点完好。缺 N：生长缓慢瘦弱、叶色黄绿；老叶片从叶尖开始变黄，沿叶片中脉发展，叶缘仍保持绿色，呈焦灼状缺 P：植株矮化；叶尖、叶缘失绿呈紫红色，后叶端枯死或变成暗紫褐色，叶片无光泽，茎杆细弱。随着植株生长。3.2 生理指标分析缺 K 处理形态特征钾主要集中于生长最活跃的部位，主要生理作用是调节水分代谢，酶的活化剂，增加原生质水合度，提高抗性2。幼苗缺 K 症状极为明显，植株矮小瘦弱，生长缓慢，地 上茎叶与地下根系形成重量差小，但根冠比较大。老叶从尖端沿着叶缘向叶鞘逐渐变褐而枯焦，并逐渐由叶缘向叶的中心扩展
11、，这与缺 N 特征相区别，最终整叶枯死。幼叶为黄绿一黄色，叶边缘及叶尖干枯灼烧状为突出标志2。成株和幼苗缺 K 均相似，严重缺 K 生长停滞，节间缩短，植株矮小，叶片显得瘦小细长，易倒伏。根系症状尤为明显，根量极少，根细长。缺 Ca 处理形态特征钙是细胞壁胞问层组分；在液泡中 Ca“常与草酸形成草酸钙结晶，避免草酸的伤害；钙能降低原生质的水合度，提高植物适应干旱与干热的能力；钙是某些酶的活化 剂，对碳水化合物和蛋白质的合成过程则具有促进作用能促进根系发育3。缺钙的玉米植株的特征地上部分极为明显，表现幼嫩部分发生危害，先从幼叶变黄枯萎，生长点受到抑制或死亡，致使植株矮小丛状展开的叶尖部分产生胶质
12、干后粘在一起。缺 Mg 处理形态特征镁是叶绿素的重要组成物质， 也是许多酶的活化剂，参与磷的转化2。玉 米幼苗缺镁，不能合成叶绿素，光合受到影响，缺镁时上部幼叶从下部老叶获取，所以缺镁首先从下部老叶表现出来5症状，下部叶片平行叶脉间呈现淡黄色条纹，进一步扩展到整个叶片纵向变黄，甚至白色，最后其边缘呈紫红色组织变干枯死亡4。缺 Fe 处理形态特征铁是叶绿素合成的必需因子和铁氧还原蛋白的组分，因而参与光合作用。铁也是构成许多氧化酶和各种细胞色素类物质的必需元素之一，对植物体中的氧化还原过程具有调节作用，在呼吸与光合中起重要作用5。因此，缺铁时新生叶片先出现失绿，脉间失绿，发展至整个叶片淡黄或发白。
13、植株瘦小，生长缓慢，地上地下部分重量均小。 植株根系特征明显，即根量少，根较长。 3.3 叶绿素含量比较由表 2 可以看出：缺 K、Mg、N、P 时，叶绿素 a、b 及叶绿素总含量均低于完全培养液玉米植株的含量，光合色素减少，造成光合速率低。尤其是在缺 Fe 和缺 Ca 时更为明显，缺 Fe 时叶绿素 a、b 及叶绿索总含量均为 cK 的 110；缺Ca时，新生叶的叶绿素形成受到影响，叶绿素 a、b 及叶绿素总含量均为 CK19。光合色素减少，造成光合速率很低。4、讨论K、Ca、Mg、Fe、P、N 是植物必需的大量元素，环境中这些元素的多寡必然使植物发生相应的生理生化变化并影响其生长发育而产生
14、相应的症状。缺少 K 元素，植物叶片缺绿，生长缓慢，节间缩短，植株矮小，叶片显得瘦小细长，易伏倒。缺少 Ca 元素，新生叶的叶绿素形成受到影响，植株的特征地上部分极为明显，表现幼嫩部分发生危害，先从幼叶变黄枯萎，生长点受到抑制或死亡，致使植株矮小丛状展开的叶尖部分产生胶质干后粘在一起。缺少 Mg 元素，镁是叶绿素的重要组成部分，植物体内约 20的镁元素存在与叶绿素中，这与植物进行光合作用具有密切的联系6。缺少 Fe 元素，铁是许多重要酶的辅基，通过 Fe2+和 Fe3+两种价态传递电子7，在生物合成过程中起着重要的桥粱作用。催化叶绿素合成的酶需要 Fe2+，近年来发现，铁对叶绿体构造的影响比对
15、叶绿素合成的影响更大。通过上面一系列的研究，能简要的说明，植物缺某种矿质元素时，会对植株的生长发育有着不同程度的影响。此外，同时缺乏数种元素会使病症复杂化，其他环境因素（如各种逆境、土壤 PH，等等）也都可能引起植物产生和与营养缺乏类似的症状8。N、P、K、Ca、Mg、Fe 都是玉米幼苗生长过程中不可缺少的营养元素。由上述结果可以看出。各种元素出现的缺素时间并不相同，这些缺素症状出现的时间先后表明了玉米幼苗对这些元素的需求在生长时期上不同。这也反映出玉米幼苗在生长时期的需肥特点。针对这些特点，可以制定出一套适合玉米幼苗营养生长的营养液配方方案。满足其在各个生长时期的需肥要求，为玉米的栽培种植建
16、立一套完善的营养管理体系。由于时间、实验条件有限，我们还有待于进一步去研究包括更多的大量元素、微量元素，甚至有益元素和稀土元素对植物生长的影响9。参考文献1叶尚红主编.植物生理生化实验教程2009.082池田英, 黎晔. 植物液体栽培的缺素症J. 林业科技, 1985,(01)3文飚. 农作物缺乏氮磷钾元素的症状J. 科学种养, 2006,(03)4杨丽娟，李贵琴，贵明珠，等.玉米缺素症状研究J.玉米 k 科学,2000.(1):75-79.65郝再彬,苍晶,徐仲.植物生理试验技术M.哈尔滨:哈尔滨出版社,2002.6王忠.植物生理学M.北京:中国农业出版社,1999.7陈魁卿,郭亚芬,栾非时.钾和硫对蔬菜产量和品质的影响 .菜园土壤肥力与蔬菜合理施肥.京: 河海大学出版社, 1997,237-2398武如
