干旱胁迫对玉米苗期叶片光系统Ⅱ性能的影响

以陕单609为材料,采用盆栽试验,设置中度、重度干旱胁迫2个处理,研究干旱胁迫对苗期玉米叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)性能、干物质积累、保护酶活性及脯氨酸含量的影响.结果表明:随着干旱胁迫程度的增加,玉米于物质积累量、叶面积、株高下降显著;PSⅡ复合体的不稳定性加重(L-band ＞0),供体侧放氧复合体受到伤害(K-band ＞0),受体侧电子传递链受到抑制(Ψ0显著下降),进而导致光系统Ⅱ整体性能下降(PIABS显著下降).在中度和重度干旱胁迫下,超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性,以及脯氨酸含量均显著增加,分别为对照的1.3、1.1、1.2、5.8倍和1.1、3.3、1.5、15.0倍.这表明干旱胁迫引起的玉米叶片光系统Ⅱ供受体侧的损伤是光系统Ⅱ性能下降的原因,导致玉米干物质生产下降,而保护酶和脯氨酸对玉米抵御干旱胁迫起到了积极的作用.     

玉米优异地方种质资源的筛选与评价

本文对20个玉米优异地方品种资源主要农艺性状进行了研究,运用灰色系统理论的方法,分析了资源的综合性状及各性状间的关系。研究结果表明,株高影响穗粗,穗位高影响穗长,株高和穗位均低的资源不会有较高的单株粒重;叶片数对资源的筛选、利用有一定的影响,对穗长、穗粗、单株粒重有显著影响;利用生育期较短的资源可能会选出单株粒重较高的自交系和杂交种。据此结果结合育种目标评价,筛选出白头霜、高油玉米、洛阳85、白鹤、二夏、品综2号、本地黄玉米、金皇后8个玉米地方品种,综合农艺性状好,具有较高的利用价值。     

干旱胁迫对玉米苗期叶片光合作用和保护酶的影响

以玉米品种郑单958(抗旱性强)和陕单902(抗旱性弱)为材料,采用盆栽控水试验,设置3个干旱处理(轻度干旱,中度干旱,重度干旱)和正常灌水,研究了干旱胁迫对玉米苗期叶片光合速率、叶绿素荧光以及相关生理指标的影响。结果表明:(1)干旱胁迫下2个品种叶片净光合速率(P_n)和气孔导度(G_s)显著下降,胞间CO₂浓度(C_i)出现了先下降后上升,而气孔限制值(L_s)上升后下降,说明中度干旱胁迫下叶片P_n下降是气孔因素引起的,重度干旱胁迫下P_n降低主要由非气孔因素引起的。(2)随着干旱胁迫的加剧,2个品种叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)的实际量子产量(φPSⅡ)、电子传递速率(ETR)和光化学猝灭(qP)一直下降,而非光化学猝灭(qN)上升后下降,说明中度干旱下热耗散仍是植株重要光保护机制,重度干旱时叶片光合电子传递受阻,PSⅡ受到损伤。(3)干旱胁迫下2个品种叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性先升高后降低,而丙二醛(MDA)含量一直升高,说明干旱胁迫初期对保护系统酶活性升高有诱导作用,重度胁迫下活性氧清除酶的活性下降,导致细胞膜伤害。这些结果暗示,轻度和中度干旱胁迫下2个玉米品种通过减少光捕获、热耗散和酶活性调节协同作用稳定了光合机构功能,是P_n下降的气孔限制因素;而重度干旱胁迫下光系统Ⅱ和抗氧化酶系统损伤,是P_n下降的非气孔限制因素;郑单958的各生理参数比陕单902受旱影响小,干旱胁迫下仍具有较高的光合效率和较强的保护酶活性是郑单958抗旱的主要生理原因。     

低氮胁迫对不同基因型夏玉米源库性状和灌浆特性的影响

2007和2008年连续2年在低氮（105 kg·hm^-2）和正常施氮（337.5 kg·hm^-2）两种施肥水平下,分析了6个不同基因型玉米品种的群体源库关系及籽粒灌浆特性间的差异.结果表明：低氮胁迫对不同基因型玉米品种的群体产量、叶面积指数（LAI）、群体源库性状和籽粒灌浆特性影响明显,在低氮胁迫下,先玉335、郑单958等耐低氮能力较好品种的籽粒活跃灌浆期较长、最大灌浆速率高、最大叶面积指数持续期较长,群体库源关系比较协调;陕单902和豫玉22等耐低氮能力较差品种吐丝后的籽粒活跃灌浆时数、最大灌浆速率、灌浆速率最大时的生长量及LAI较低,源的供应能力显著下降;低氮胁迫明显加剧了不同基因型玉米品种间的产量差异.     

转SAMS基因玉米自交系获得及抗旱性分析

以玉米自交系‘掖478’的茎尖为受体,采用农杆菌介导法将小麦抗旱SAMS基因转入玉米中,用PCR和RT-PCR法对转化玉米进行检测,并以18%PEG-6000模拟水分胁迫对T1代转基因玉米和非转基因玉米进行抗旱性分析。结果显示:(1)共转化518个玉米芽,得到453株转化苗。获得T0代阳性植株16株,转化率为3.53%,有14株自交结实,经RT-PCR检测,T1代转基因玉米有9个株系为稳定遗传阳性株系。(2)在同一水分胁迫时间下,转基因玉米的叶片相对含水量、叶绿素含量、脯氨酸含量和SOD活性均高于非转基因玉米,而转基因玉米叶片的电导率、MDA含量均低于非转基因玉米。在60 h水分胁迫处理下,转基因玉米叶片相对含水量、叶绿素含量、脯氨酸含量和SOD活性比非转基因玉米上升8.16%、20.02%、32.21%、22.77%,而转基因玉米叶片的电导率、MDA含量比非转基因玉米下降14.38%、29.41%。研究表明,通过导入SAMS基因,可以提高玉米的抗旱性。     

叶面喷施褪黑素对干旱及复水下玉米光合特性和抗氧化系统的影响

为揭示叶面喷施外源褪黑素(MT)在干旱胁迫及复水下调控玉米的生理机制,该研究以玉米‘陕科9号’为试验材料,叶面喷施100 μmol·L^-1褪黑素,在重度干旱胁迫和复水后测定叶片相对含水量(RWC)、叶面积、地上部生物量、光合机构活性以及抗氧化酶活性等指标。结果表明：(1)外源喷施褪黑素能有效缓解干旱胁迫诱导的玉米生长发育抑制,同时显著提高干旱胁迫下玉米叶片光系统(PSⅡ和PSⅠ)有效量子产量［Y(Ⅱ)和Y(Ⅰ)］,并降低干旱胁迫下叶片PSⅠ 受体侧和供体侧限制引起的非光化学能量耗散的量子产量Y(ND)和Y(NA)。(2)喷施外源褪黑素显著增强了干旱胁迫玉米植株叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)及谷胱甘肽还原酶(GR)活性,显著降低了其丙二醛(MDA)和过氧化氢(H₂O₂)含量;同时外源褪黑激素也显著上调了其相应抗氧化酶活性相关基因的表达量。(3)复水后,干旱胁迫下经褪黑素处理的玉米植株叶片上述各参数恢复速度较单独干旱胁迫处理植株更快。研究认为,叶面喷施褪黑素有效缓解了干旱胁迫对玉米叶片的光合机构的损伤,增强了叶片抗氧化酶活性及相关基因的表达,显著降低了膜脂过氧化伤害程度,且复水后显著促进叶片生理功能的恢复,表明外源褪黑素可通过改善干旱及复水下玉米叶片光合效率和抗氧化能力,从而促进植株生长以适应干旱多变的环境。     

苗期玉米叶片光合特性对水分胁迫的响应

以2个抗旱性不同的玉米品种为材料进行盆栽试验,在苗期设置4个水分梯度,研究气体交换和叶绿素荧光参数及光响应特征。结果表明:随水分胁迫的加剧,除细胞间CO2浓度(Ci)和非光化学淬灭(qN)上升外,其它参数均下降,先玉335(XY335)各参数的变化幅度小于陕单902(SD902);轻度胁迫下品种间气体交换参数差异最大,严重干旱下叶绿素荧光参数差异最大;净光合速率(Pn)和相对电子传递速率(rETR)的光响应曲线拟合结果显示,水分胁迫导致玉米叶片最大光合速率和光能利用率下降,XY335各参数的下降幅度小于SD902;轻度干旱下Pn光响应拟合参数品种间差异最大,严重干旱下rETR光响应拟合参数差异最大。综上表明,水分胁迫导致玉米叶片对强光的敏感性增加,干旱和光抑制对光系统Ⅱ造成的叠加伤害随干旱加重和品种抗旱性弱而加剧,是制约光合作用的主要原因;旱区强光下的玉米幼苗应及时补水,以避免严重干旱和高光强的叠加伤害。     

密度与氮肥对关中灌区夏玉米（Zea mays L.）群体光合生理指标的影响

合理的密度是玉米构建良好群体结构、优化群体光合生理功能的基础,适宜的氮肥施用量是玉米进行光合生产的营养物质保障。运用作物群体生理学的方法,采用二次饱和D试验设计,研究了关中灌区夏玉米密度与氮肥耦合和群体光合生理指标的关系及其效应,明确了在关中灌区夏播条件下,在45000～75000株/hm2的密度范围内,密度与玉米籽粒产量、总干物质积累量（DMA）、吐丝期叶面积指数（MLAI）、总光合势（LAD）、平均作物生长率（CGR）为正相关,在45000～60000株/hm2的密度范围内,密度与玉米叶片平均净同化率（NAR）为正相关,而在60000～75000株/hm2的密度范围内,密度与玉米NAR为负相关;在氮素施用量≤600.0 kg/hm2的范围内,氮素施用量与玉米籽粒产量、DMA、CGR为正相关,在氮素施用量≤260.55 kg/hm2的范围内,氮素施用量与玉米MLAI、LAD为正相关,与玉米NAR为负相关,而在氮素施用量260.55～600.0kg/hm2的范围内,氮素施用量与玉米MLAI、LAD为负相关,与玉米NAR为正相关。密度对其影响较大的指标为:籽粒产量、DMA、LAD、CGR和MLAI , 影响较小的指标为:NAR;氮肥对其影响较大的指标为:DMA、CGR、籽粒产量、NAR,影响较小的指标为:LAD和MLAI 。对籽粒产量和群体生理指标的综合影响效应,密度显著大于氮肥,玉米生产中,尤其要重视合理密植。通过对回归模型的解析,筛选确定了陕单8806玉米在关中灌区夏播中,实现高产的密度与氮肥耦合优化技术方案:合理密度为61713～66177株/hm2,适宜纯氮施用量为309.88～569.02kg/hm2。     

干旱及复水条件下外源褪黑素对玉米叶片光合作用的影响

为探究干旱胁迫及复水后外源褪黑素对玉米叶片光合作用的影响和调控机制。以玉米陕单609盆栽苗为试验材料,叶面喷施褪黑素100 μmol/L在重度干旱和复水后分别测定了生物量、净光合速率（P_n）以及光合电子传递速率等指标。结果显示：外源褪黑激素可减轻干旱胁迫引起的生长抑制;外源褪黑激素处理的植株表现出比未处理植株更高的P_n、气孔导度（G_s）以及更低的胞间CO₂浓度（C_i）;外源褪黑素增加了干旱胁迫下OJIP曲线的荧光参数φ_P0、φ_E0、ψ₀以及光合性能指数PI_abs;外源褪黑素也提高了干旱胁迫下叶片PSⅡ和PSI有效量子产量[Y（Ⅱ）,Y（I）];也增加了干旱胁迫下叶片的PSⅡ和PSI电子传递速率（ETRⅡ,ETRI）,但降低了干旱胁迫下叶片PSI受体侧限制[Y（NA）]和供体侧限制[Y（ND）]。表明外源褪黑素对干旱胁迫下光抑制具有一定的缓解作用。复水后,干旱胁迫下褪黑素处理玉米叶片各参数都恢复到对照水平;而干旱胁迫处理玉米叶片各参数复水后不能完全恢复。可见,喷施褪黑素不仅缓解干旱胁迫对玉米PSⅡ和PSI结构和功能的损伤,而且能加速复水后光合机构功能的恢复,促进玉米植株恢复性生长。因此喷施褪黑素加强玉米叶片光合作用适应干旱环境是一种重要的调控方式。     

密度与氮肥对关中灌区夏玉米(Zea mays L.)群体光合生理指标的影响

合理的密度是玉米构建良好群体结构、优化群体光合生理功能的基础,适宜的氮肥施用量是玉米进行光合生产的营养物质保障.运用作物群体生理学的方法,采用二次饱和D试验设计,研究了关中灌区夏玉米密度与氮肥耦合和群体光合生理指标的关系及其效应,明确了在关中灌区夏播条件下,在45000～75000株/hm2的密度范围内,密度与玉米籽粒产量、总干物质积累量(DMA)、吐丝期叶面积指数(MLAI)、总光合势(LAD)、平均作物生长率(CGR)为正相关,在45000～60000株/hm2的密度范围内,密度与玉米叶片平均净同化率(NAR)为正相关,而在60000～75000株/hm2的密度范围内,密度与玉米NAR为负相关;在氮素施用量≤600.0 kg/hm2的范围内,氮素施用量与玉米籽粒产量、DMA、CGR为正相关,在氮素施用量≤260.55 kg/hm2的范围内,氮素施用量与玉米MLAI、LAD为正相关,与玉米NAR为负相关,而在氮素施用量260.55～600.0kg/hm2的范围内,氮素施用量与玉米MLAI、LAD为负相关,与玉米NAR为正相关.密度对其影响较大的指标为:籽粒产量、DMA、LAD、CGR和MLAI , 影响较小的指标为:NAR;氮肥对其影响较大的指标为:DMA、CGR、籽粒产量、NAR,影响较小的指标为:LAD和MLAI .对籽粒产量和群体生理指标的综合影响效应,密度显著大于氮肥,玉米生产中,尤其要重视合理密植.通过对回归模型的解析,筛选确定了陕单8806玉米在关中灌区夏播中,实现高产的密度与氮肥耦合优化技术方案:合理密度为61713～66177株/hm2,适宜纯氮施用量为309.88～569.02kg/hm2.