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本试验以常规谷子晋谷21和杂交谷子张杂谷10为试验材料,通过盆栽、大田以及室内试验,研究不同时期（苗期、孕穗期、开花期、灌浆期）叶面喷施不同浓度锌对谷子生理生化指标、相关基因表达分析、植株不同部位锌含量、产量品质等方面的影响,探讨谷子生长适宜的外源锌喷施时期、浓度以及最优富锌组合,揭示锌对谷子生长的效应、光合作用机制及在功能农业中的作用,为锌肥在谷子上的合理施用提供理论依据,也为生产富锌谷子功能食品提供科学指导。结果表明:（1）盆栽试验以及室内培养条件下,研究了苗期喷施硫酸锌溶液对不同品种谷子的光合特性、碳酸酐酶活性及相对基因表达量的影响。结果表明,喷施低浓度锌溶液(20,40和60 mg·L-1)降低了丙二醛（MDA）含量,胞间CO2浓度（Ci）,增加了抗氧化酶活性、色素含量以及光合气体交换参数（Ci除外）;喷施高Zn浓度(80,100 mg·L-1)表现出相反的效果。当浓度为40 mg·L-1时谷子生长最好,碳酸酐酶（CA）活性升高,且诱导β-CA家族的表达,而对其他CA家族的影响不大甚至无影响,与张杂谷10相比,晋谷21的变化更显著。（2）通过盆栽试验,研究了不同锌浓度处理的不同品种在不同生长阶段的生理和光合特性,确定了谷子植株施用锌肥（Zn SO4·7H2O）的最佳喷施期和喷施浓度。结果表明,在不同时期喷施锌肥,其生理和光合气体交换参数同在苗期相似,均在喷施低锌溶液条件下,增强植物的抗氧化能力和光合作用,而高锌浓度处理呈抑制作用。低锌浓度处理(20、40和60 mg·L-1)降低了非光化学猝灭系数（q N）,增加了叶绿素荧光参数（q N除外）;喷施高锌浓度(80和100 mg·L-1)效果相反。此外,晋谷21表现出比张杂10更显著的变化,且变化均在谷子孕穗期最为明显。因此,建议对于作物生长最佳喷锌时期和喷锌浓度为孕穗期+40 mg·L-1 Zn SO4·7H2O（以Zn计）。（3）在大田试验条件下,对谷子不同部位锌含量、籽粒植酸含量进行了测定,用植酸/锌摩尔比来评价锌生物利用率,结果表明:不同外源锌处理后,谷子籽粒、叶片、茎鞘和根锌含量随锌浓度的增加而呈逐渐上升趋势,即Zn5>Zn4>Zn3>Zn2>Zn1>CK。虽然在不同品种和不同时期中的变化趋势相同,但其变化程度存在差异,苗期、孕穗期、开花期、灌浆期喷施锌后,各部位锌含量主要表现为:叶片>根>茎>籽粒（除张杂谷10的苗期以及晋谷21的灌浆期锌含量为叶片>根≈茎>籽粒）。谷子籽粒植酸含量随锌浓度的增加而呈先下降而后逐渐上升的趋势,而植酸/锌摩尔比随外施锌浓度的增加显著降低,二者均在孕穗期变化程度最大。（4）通过连续两年的大田试验,对谷子不同时期喷施不同浓度锌肥后产量、营养品质、蒸煮品质进行测定,结果表明:施用适宜外源锌(20-60 mg·L-1)后,可以提升谷子产量（增幅为4.89%-21.16%）,主要体现在千粒重、穗粒重的影响上,对穗长影响不大。在不同时期喷施适宜浓度的锌溶液(20-60 mg·L-1)可以提高晋谷21和张杂10的粗蛋白、粗脂肪、可溶性总糖、还原糖、淀粉、维生素C、氨基酸以及矿质元素含量,其营养成分含量对于不同锌浓度的表现基本为:Zn2>Zn3≈Zn1>CK>Zn4>Zn5。喷施高浓度的锌溶液(80-100 mg·L-1)则会造成营养品质的降低。适量锌浓度也可以增加其蒸煮品质,使碱消值和胶稠度有一定程度的提升,高浓度则起抑制作用。两年的试验均表现为孕穗期的变化程度最大。