弱光胁迫影响玉米产量形成的生理机制及调控效应

摘要

在全球气候变化背景下,生育期内光照不足已成为制约玉米产量提高的主要因素之一,增加了全球粮食生产和营养安全的风险。本文从光合性能、养分吸收特性、籽粒形成与灌浆特性等方面系统总结了弱光胁迫影响玉米产量形成的生理机制。弱光降低了叶片捕光能力,基质和基粒类囊体结构解体,相关酶活性降低,光系统受到损伤,碳同化能力降低,进而抑制根系发育,影响根系形态和功能,不利于养分吸收和代谢。由于营养供应不足,雌、雄穗发育受阻,花粉和花丝的形态功能受到影响,导致小花受精率低,穗粒数降低。弱光条件下,胚乳细胞数量——“库”容量降低,胚乳传递细胞结构和功能受到影响,内源激素平衡被打破,蔗糖-淀粉代谢相关酶活性下降,茎节维管束数目和面积减少,物质转运和转化能力降低,导致淀粉充实状态差,粒重降低。因此,为缓解弱光胁迫对玉米产量形成的影响,亟须创建系统评估耐阴品种的指标,利用现代育种技术加快培育出高光效耐阴新品种,采取增施氮肥、去除顶部叶、喷施生长调节剂和叶面肥等栽培措施提高产量。未来研究需要注重根冠协调,深入探讨弱光胁迫的作用机理,为玉米抗逆增产关键技术的创建提供理论依据。