科普:為什麼有的玉米會缺粒和「脫粒」以及玉米和小麥的產量問題

2020-12-05 毛毛談科技

下面讓小編給大家普及一下以下知識吧。

為什麼有的玉米棒子會缺粒和「禿頂」呢?採收玉米的時候,我們把它的「外套」脫下來,去掉頂上一束「須」,就見玉米棒上滿是排列整齊的籽粒。但是往往也發現有的玉米棒子頂上光禿禿的,有的玉米棒上只是零零星星地散生著一些籽粒,像個癩痢頭。為什麼會產生這種現象呢?要弄清楚這個問題,讓我們先了解一下玉米籽粒是怎樣產生的。玉米是一種異花傳粉的作物,要靠長在稈頂的雄花的花粉落到雌花的柱頭上,才能結實。平時,這花粉的「運輸」工作是由風來擔任的。有時很不巧,當玉米正在開花的時候,遇到了不良的氣候條件,如遇上大風,花粉常常被吹得很遠,不能很好地落在雌穗的花柱上;有時,如果連日陰雨綿綿,雄穗不能正常開花撒粉,即使能撒粉,但花粉常常因吸水膨脹而破裂或粘結成塊,失去活力;有時,在高溫而又乾旱的情況下,雄穗開花撒粉較早,而雌穗則開花延遲,造成雌雄開花脫節的現象。在以上這些情況下,雌穗很難得到充分的花粉來完成受精作用,所以就形成「禿頂」和缺粒等現象。

要克服這個現象,使玉米棒子長得又大又壯,可以在玉米開花時,幫助它們運輸花粉—進行人工輔助授粉。人工授粉的方法很簡便,一般用採粉器採集花粉,然後用授粉器或毛筆、刷子,將花粉撒在或刷在雌花的花柱上。

在同一地塊裡,為什麼玉米比小麥容易獲得高產呢?在農業生產中,人們發現,在同一塊地裡種植玉米,往往比種植小麥容易獲得高產。同一塊地裡的土壤、肥力等自然狀況基本上是一致的,為什麼玉米比小麥容易獲得高產呢?這主要與玉米和小麥自身的生物學特性有關。

植物生理學家根據植物的生物學特性,把它們分成兩類類是小麥、水稻、大麥等植物,稱為C3植物;另一類是玉米高粱等植物,稱為C4植物。C3植物是指該植物在進行光合作用時固定二氧化碳形成的第一個產物為三碳糖,而C4植物在進行光合作用固定二氧化碳時,通過一種酶形成第一個產物為四碳糖。由此可見,C3植物和C4植物在固定二氧化碳時,光合作用的第一個產物不同。正因為這個緣故,導致了小麥和玉米一些不同的生理活動特點。玉米與小麥相比,更有獨到的特點。

首先,玉米的葉片結構比較特殊。玉米的葉片結構呈花環狀,葉內的綠色細胞圍繞運送水分和養料的「公路」——維管束,呈放射狀排列;而維管束則是兩層同心圓環,內層是含有葉綠體的薄壁細胞,像「鞘」一樣圍在「公路」的周圍,外層是多層葉肉細胞,含有大量的葉綠體。內層和外層都含有葉綠體,這樣就有助於光合作用產生有機物質。

其次,玉米維管束鞘中的葉綠體比葉片葉肉細胞的葉綠體大,光合作用後能很快積累起澱粉。加上具有運輸功能的鞘細胞與葉肉細胞間又有大量的「通道」,可將光合作用產生的有機物及時進行轉移,這樣C4植物比C3植物的光合效率要高。因此,玉米比小麥更能積累較多的有機物。

再次,玉米等作物的生理活動也較為獨特。植物和人一樣,也要進行呼吸作用。但是,植物的呼吸作用分為光呼吸與暗呼吸。光呼吸是相對暗呼吸而言的,它指植物在光照條件下,吸收氧氣,氧化有機物,釋放二氧化碳和能量的過程。暗呼吸與光呼吸不同的是,不需要光。據測定,玉米光呼吸效率比小麥低。這樣,玉米氧化自身體內的有機物比小麥要少,相對來講玉米積累有機物就多了。玉米還有一個特點,就是它光呼吸釋放的二氧化碳能被葉肉細胞再利用,所以玉米形成有機物比小麥又多了一些。

總之,玉米比小麥有著較高的光合效率和較低的光呼吸效率,這就導致了玉米積累有機物相對多一些,其產量自然要比小麥高了。玉米等C4植物具有光合效率高、光呼吸效率低等優點給科學家有益的啟示。有人提出,將部分C3型葉綠體轉化為C4型,也就是說通過生物技術使小麥、水稻等植物的葉綠體發生變化,這樣小麥、水稻等C3植物的產量將會同玉米並駕齊驅,獲得高產。

今天給大家講的知識大家都了解到了嗎?

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