玉米缺素的验证观察实验

玉米缺素的验证观察实验
摘要：植物生长需要矿质营养，其中必须元素有17种，大量元素有N、P、K、Ca、Mg、S；微量元素有Fe、Mn、B、Zn、Cl、Mo、Cu、Ni植物在生长过程中如果缺乏某些营养元素会表现出相应的缺素症状。

本次实验给植物进行缺N、P、K、Ca、Mg、Fe并观察其缺素症状。

此实验有可以指导生产，及时了解作物所缺营养元素，可以及时施肥，可以提高生产。

通过观察缺素症状，可以进一步分析各营养元素对植物生长产生影响的机制。

关键词：营养元素；玉米缺素；机制。

引言
玉米是我国主要粮食作物之一。

对玉米基因与蛋白表达的研究，对发展我国农业、畜牧业具有十分重要的意义。

为了提高玉米的产量和品质,在农业栽培技术和作物育种上开展各种研究的同时,掌握作物个体发育中对外界环境条件营养物质需要也是极为重要的。

关于玉米一生各时期所需要的营养和缺素症状已有大量的报导,但多集中于宏观上的观察，偏重于地上叶器官形态和根部形态的研究。

关于缺素造成生理和结构上的变化则报道的较少,且仅限于某一元素缺乏时(如缺锌) 的报道。

少有进一步的进行基因表达和蛋白水平上的研究。

如果能够顺利分离到各种元素缺乏的应激蛋白，并根据其蛋白序列找到相应的基因，那么就可以为进一步利用基因工程改进玉米品种，提高玉米抗逆性打下基础。

Chapin 等人认为,在植物体内存在着一个胁迫反应的中心系统,它可以被多种环境胁迫所激活(包括营养供应不正常) 。

近年来,胁迫研究的重要性已在生物学的许多领域渐渐显示出来,逆境胁迫下,植物体内正常的蛋白质合成被抑制,但往往也会诱导出若干新的蛋白质—诱导蛋白质。

随着分子生物学的发展，人们对植物抗逆性的研究不断深入，现已发现多种因素如高温、低温、干旱、病原菌、化学物质、缺氧、紫外线等能诱导形成新的蛋白质(或酶)，这些蛋白质统称为逆境蛋白(stress protein)。

逆境蛋白的产生是基因表达的结果，逆境条件使一些正常表达的基因被关闭，而一些与适应性有关的基因被启动。

从这个意义上讲，也是植物对多变外界环境的主动适应和自卫能力。

为了能够更好的指导农业生产,本次试验主要是验证缺素症状,及时的进行施肥。

1 材料与方法
1.1材料
九单42号玉米种子，由东北农业大学生命科学学院植物生理教研室提供。

1.2方法
1.2.1配制大量元素储备液和微量元素储备液各1000ml，用储备液配制缺素营养液和完全培养液。

大量元素储备液配方：
大量元素储备液的配置（以下各化合物的质量浓度分别配置贮备液1000mL）试剂成分浓度/(g.l-1)
Ca(NO
3)
2
*4H
2
O 236
kNO
3
102
MgSO
4*7H
2
O 98
KH
2PO
4
27
K 2SO
4
88
CaCl
2
111
NaH
2PO
4
24
NaNO
3
170
Na
2SO
4
21
EDTA-Na2 7.45
FeSO
4
5.75
表一
微量元素储备液配方：
微量元素贮备液（下面试剂共溶于100ml蒸馏水）贮备液/ml 质量/g
H 3BO
4
2.86
MnCl
2*4H
2
O 1.81
ZnSO
4*7H
2
O 0.22
CuSO
4*H
2
O 0.08
H2Mo0
4*9H
2
O 0.09
表二
缺素与完全营养液配方，各配1000ml，并将pH调至5~6。

培养液的配置（各配1000ml,并将PH调至5-6）
贮备液/ml 完全缺N 缺P 缺K 缺Ca 缺Mg 缺Fe
Ca(NO
3)
2
5 —— 5 5 —— 5 5
kNO
3
5 —— 5 —— 5 5 5
MgSO
4
5 5 5 5 5 —— 5
KH
2PO
4
5 5 ———— 5 5 5
K 2SO
4
—— 5 5 ————————
CaCl
2
—— 5 ——————————
NaH
2PO
4
—————— 5 ——————
NaNO
3
—————— 5 5 ————
Na
2SO
4
—————————— 5 ——
EDTA-Fe 5 5 5 5 5 5 ——微量元素 1 1 1 1 1 1 1
表三
1.2.2首先，对玉米进行浸种处理，将种子放人25℃的温箱催芽2 d，长出3片真叶，去胚乳，用不同的缺素处理。

将玉米幼苗放入烧杯中，加入完全培养液、缺Fe、缺N、缺P、缺Mg、缺Ca、缺K、的营养液各250ml，在18℃培养，每7 d更换一次培养液，按时通气，经过15 d的培养，对其进行形态观察。

2、结果与分析
2.1 缺N现象
图一
现象：植物生长矮小，枝叶变黄，叶片小而薄，叶片早衰甚至干枯。

结果分析：植物在生长发育过程中缺氮时，细胞的许多生理生化活动受到影响，如一些重要物质（如蛋白质、核算等）的合成受阻，功能蛋白的活性降低，细胞的生长分列减缓等等。

2.2 缺P现象
图二
现象：茎、根纤细，植株矮小，呈现不正常的暗绿色。

结果分析：缺磷时蛋白质合成下降，糖的运转受阻，磷是糖、蛋白质、磷脂等活细胞内多种功能性物质的成分。

2.3缺K现象
表三
现象：植物茎杆柔弱，生长缓慢，叶片失水，叶片变黄而叶组织逐渐坏死。

结果分析：K有助于光合作用，促进糖类物质的运输，K在但水化合物代谢，呼吸作用即蛋白质代谢中起重要作用。

2.4缺Ca现象
表四
现象：心叶坏死，缺素症状首先表现在幼叶。

结果分析：缺Ca时，细胞分裂不能进行，同时也是某些酶的调节剂，是细胞内信号转导的第二信使。

2.5 缺Mg现象
表五
现象：叶片贫绿，叶片边缘开始枯黄，甚至枯黄坏死。

结果分析：Mg是叶绿素的分子的构成成分，光和代谢中酶的调节剂。

2.6 缺Fe现象
表六
现象：叶片发黄，幼叶缺绿。

结果分析：Fe是光合电子传递连中的成分，叶绿素合成酶的调节剂。

3.实验讨论
缺不同元素的植株叶绿素含量均明显低于完全营养液培养的植株。

其中尤以缺Mg、Fe最为显著，因为Mg是叶绿素的组成成分，而有几种叶绿素合成酶的活化需要Fe嘲。

植株光合速率均明显低于完全培养液培养的植株。

其中缺Mg、Fe的光合速率最低，因为Mg、Fe都是合成叶绿素的必要元素，它缺乏时叶绿素含量下降，光合速率降低。

在培育过程中,应该及时记录数据,以免错过最佳的缺素时期,捕捉不到缺素现象。

氮磷为植物结构的组分元素，主要构成植物的蛋白质、核酸、叶绿素、酶、辅酶、辅基、维生素、生物碱、植物激素、酰胺嘲；钾是非植物结构组分元素，但能激活植物体内60多种酶；它参与光合作用，对光合作用的各个环节都有促进作用，包括希尔反应、光合电子传递、光合磷酸化作用、二氧化碳的固定和同化以及光合电子产物的运输等方面旧；钾还对植物水分平衡、阴阳离子、平衡、pH 值有调节作用；对蛋白质代谢也有促进。

钙是植物结构组分元素，有加强有机物运输，尤其是碳水化合物的运输作用，是细胞伸长所必须的，影响细胞板和纺锤丝的形成，保证细胞分裂。

钙与环状多肽结合而成的化学物质钙调素，在控制植物细胞膜的功能和酶的活性方面起重要作用，钙同时也是一些重要酶类的活化剂。

镁构成叶绿素、肌醇六磷酸钙镁、果胶、酶等。

铁元素在叶绿素合成中起关键作用并参与光合作用和固氮过程。

因此在农业生产中必须合理施肥，全丽掌握
土壤的肥力和植株的营养状况，从这两方面人手，做到各种元素的合理搭配，达到事半功倍的效果。

参考文献
【l】杨丽娟，李贵琴，桂明珠，等．玉米缺素症状研究【J】．玉米科
学，2000，(1)：75-79．
【2】黄鑫，王磊，李成，朱祥春，郝再彬.(东北农业大学生命科学学院，黑龙江哈尔滨150030)。