选育1个玉米果穗验证遗传学三规律

为了选育新的实验材料, 予以1个F2代玉米果穗上不同籽粒性状的分离比, 验证遗传学三规律, 依据遗传学三规律研究内容, 选择玉米第4对染色体上甜质胚乳基因Sn1sn1、第9对染色体上粒色基因C1c1和糯质胚乳基因Wxwx, 这3对基因所调控的相对性状为原始试材。经连续多代自交与测交、正交与反交, 严格选择, 终于选育出基因型纯合的亲本, 组配成杂交种。文章以“玉米基因交换值”和减数分裂所形成的配子类型、数量, 推导出理论值来衡量新的实验材料F2代同一个果穗上不同籽粒性状的分离比。结果显示: 自交穗呈现出3个 3︰1、2个9︰3︰3︰1、1个连锁交换, c2值均小于准许值。即准确、恰当验证遗传学三规律, 又将遗传学三规律融合在一起, 形成完整统一体, 选育出目前最新的实验材料。     

弱光胁迫对不同耐荫型玉米果穗发育及内源激素含量的影响

2010—2011年以耐荫性较弱的玉米杂交种豫玉22和耐荫性较强的玉米杂交种郑单958为材料,在抽雄前3 d开始进行弱光胁迫处理,吐丝后10 d恢复自然光照,研究弱光胁迫及光恢复对不同耐荫型玉米果穗生长发育及其内源激素含量的影响。结果表明:弱光胁迫下,玉米果穗生长发育明显减缓,穗长、穗粗和果穗干物质积累显著减小,秃尖度变大;穗行数、穗粒数和籽粒库容显著降低;吐丝期果穗顶部小穗子房发育停滞,已有败育迹象的籽粒在恢复自然光照后无明显改善;豫玉22果穗和籽粒性状在处理间的差异程度均大于郑单958。弱光胁迫下,两玉米杂交种果穗的ABA和ZR含量均升高,而GA含量和GA/ABA比值均降低;IAA含量和IAA/ABA比值在郑单958果穗中表现为升高,而豫玉22则表现为下降。     

玉米粗缩病(MRDV)的季节流行动态和经济损失的定量研究

采用系统调查方法研究田间玉米粗缩病(MRDV)的自然发展动态和经济损失规律,其结果表明,MRDV在玉米生长季中的进展曲线遵循对数抛物线函数(y=a·e~bx ex~2)规律,从而建立了中单2#和丹玉13#玉米上MRDV(病指数和发病率)的流行模型(α<0.05,估计病情符合率75—100％),同时认为此函数为生长后期表现“隐症”的一类植物病毒病发展动态的通用拟合模型。MRDV对玉米成穗率、穗粒数、穗粒和干粒重诸产量因子都显著影响,相关分析发现玉米损失率与拔节,抽雄和吐丝期的MRDV严重度密切相关(r≥0.89,α<0.05),因此建立了这些时期病指数和病株率与经济损失率间的线性关系模型,并用相应的模型估计了南充地区1988—1989年MRDV引起的玉米产量和经济损失。     

种植密度对川中丘区夏玉米冠层结构、干物质积累及产量的影响

通过设置4.50×104、5.25×104、6.00×104、6.75×104、7.50×104株·hm~(-2)(分别用T1、T2、T3、T4、T5表示)5个密度,研究种植密度对玉米冠层结构、干物质积累及产量的影响,为川中丘区夏玉米高产栽培提供理论依据和技术支撑。结果表明:随种植密度增加,玉米叶面积指数显著增加,茎粗、茎叶夹角和透光率显著降低;密度每增加1×104株·hm~(-2),茎粗分别降低1.4 mm(2015年)和1.3 mm(2016年),穗下、穗上第1叶夹角分别降低3.601°、1.440°,吐丝期和灌浆中期底层透光率分别降低3.73%和2.82%;玉米单株干物质积累随种植密度增加显著降低,T5较T1在成熟期分别降低37.13%(2015年)、25.95%(2016年);而群体干物质随种植密度呈增加趋势,2016年T5较T1在吐丝后7天、成熟期分别增加了26.72%、23.41%;玉米产量随种植密度呈先增后降的变化趋势,在密度为6.00×104株·hm~(-2)下产量最高;该密度下玉米群体和个体功能达到协同增益,玉米产量构成(有效穗数、穗粒数和千粒重)协调,是产量提高的主要原因。     

CO2和O3浓度升高及其复合作用对玉米（Zea mays L.）活性氧代谢及抗氧化酶活性的影响

为了揭示CO2和O3浓度升高及其复合作用对植物活性氧(ROS)代谢及抗氧化酶活性的影响机理,以玉米(Zea mays L.)为研究材料,利用开顶式气室(OTCs)研究了CO2和O3浓度升高及其复合作用下,玉米叶片活性氧产生速率、含量,膜脂过氧化程度,抗氧化酶活性,净光合速率及玉米籽粒产量的变化.结果表明,在整个生育期内,与对照相比,高浓度CO2((550±20)μmol · mol-1)处理下,玉米叶片净光合速率升高,O- ·2 产生速率、H2O2含量下降, MDA含量、相对电导率减小,SOD、CAT、POD活性增强,玉米百粒重和穗粒数增加;而在O3浓度为(80±10)nmol · mol-1的条件下,玉米叶片净光合速率下降,O- ·2 产生速率、H2O2含量升高,MDA含量、相对电导率增大,SOD、CAT、POD活性减弱,玉米百粒重和穗粒数降低;CO2和O3浓度升高复合((550±20)μmol · mol-1 (80±10)nmol · mol-1)处理下,玉米叶片的净光合速率、H2O2含量、SOD活性先升高后降低, MDA含量、相对电导率、CAT活性增加,POD活性减弱,而O- ·2 产生速率几乎不变化,且玉米的百粒重和穗粒数略低于对照.以上结果说明,CO2浓度升高抑制了玉米叶片活性氧的代谢速率,提高了抗氧化酶的活性,从而增强了光合作用,使玉米籽粒产量增加,对玉米表现为保护效应,而O3浓度升高促进了玉米叶片活性氧的代谢速率,降低了抗氧化酶的活性,抑制了光合作用,使玉米籽粒产量下降,对玉米表现为伤害效应.在CO2和O3浓度升高复合处理下,CO2浓度升高在一定程度上缓解了O3浓度升高对玉米的伤害效应,而O3浓度升高亦在一定程度上削弱了CO2浓度升高对玉米的保护效应.     

遗传学第一、第二规律的新实验材料——紫冠非甜质和非紫冠甜质玉米

遗传学第一、第二规律的实验材料,除经典的豌豆之外还有黄粒非甜质×白粒甜质玉米。而玉米的黄粒和白粒虽属质量性状,由于受基因剂量效应的影响,黄白杂交后黄粒的胚乳颜色较浅,呈现黄白色。黄白色与白粒差异不显著;特别是甜质型籽粒成熟皱缩后更不易区分,这就给统计粒数时造成困难,不利于理解掌握遗传学第一、二规律。     

NaCl胁迫对中国南瓜杂交种成株期根系生理生化特征的影响

以中国南瓜360-3×112-2杂交种和黑籽南瓜为材料,在水培条件下研究了成株期NaCl胁迫对其植株生长和根系生理生化特征的影响.结果表明:(1)NaCl胁迫对2材料的根系鲜重、地上部鲜重、主蔓长度和功能叶单叶面积都有不同程度抑制,而黑籽南瓜所受抑制更强,并以功能叶单叶面积受抑制程度最大.(2)NaCl处理能显著提高杂交种的根系活力,却对黑籽南瓜植株根系活力有显著抑制作用.(3)随NaCl胁迫延续,2材料根系中可溶性糖和脯氨酸含量均呈现先上升后下降的规律,且杂交种植株的上升幅度较大而下降的幅度较小并始终显著高于同期黑籽南瓜.(4)2材料根系O2·-产生速率随NaCl胁迫延续而倍增,但杂交种上升幅度逐渐减小,而黑籽南瓜上升幅度持续增加;MDA含量在杂交种根系中先升后降,而在黑籽南瓜中持续上升,且同期黑籽南瓜增加幅度明显大于杂交种;黑籽南瓜根系的O2·-产生速率和MDA含量始终显著高于同期其它处理.(5)NaCl胁迫使2材料根系抗氧化酶活性均有不同程度增加但变化趋势有异,且杂交种的酶活性增幅均大于同时期黑籽南瓜.研究发现,成株期的中国南瓜杂交种360-3×112-2在NaCl胁迫下生长抑制率较低,根系活力、渗透调节能力和活性氧平衡调节能力较强,耐盐性优于黑籽南瓜,可望作为耐盐瓜类砧木使用.     

玉米抗镰刀菌穗腐病接种方法及抗病资源筛选研究

对玉米抗穗腐病性鉴定中采用的牙签法与花丝通道注射法进行比较研究表明,牙签法接种果穗的发病程度重于花丝通道注射法接种。牙签法接种病菌于果穗子粒与穗轴之间,有利于病原菌的发育扩展,是一种比较理想的、容易操作的接种方法。采用牙签法接种串珠镰刀菌,对178份玉米自交系和15份杂交种进行抗穗腐病鉴定,筛选出高抗(HR)自交系1份、抗病(R)玉米自交系34份、抗病(R)玉米杂交种12份。     

玉米雌穗发育期基因差异表达与杂种优势的研究

杂种优势在提高粮食作物特别是玉米的产量方面具有重要的作用。然而,杂种优势的原理却仍然是一个世界性的难题。用12个玉米自交系及其按不完全双列杂交组配的33个杂交种为材料,分4个不同发育时期取杂交种及其亲本的雌穗组织,利用差异显示技术,分析杂种与亲本的基因差异表达类型及其与7个主要农艺性状的杂种表现和杂种优势的相关关系。发现1):在5种表达类型中单态表达(基因在杂交种和双亲中同时表达的类型)的数量最大,这说明杂种优势的形成不仅与基因的表达与否相关,还与大量基因的上调或下调表达相关;2):在玉米雌幼穗的发育初期杂交种与双亲的基因表达差异最大,这可能与雌穗发育初期器官的形成和发育相关,因此这一时期差异表达(在质的方面)的基因对产量性状和杂种优势的形成具有密切关系;3):综合各种基因表达类型与产量性状和杂种优势的关系,发现某些基因在杂种中的沉默表达可以促进籽粒的发育和抑制幼穗中小花的发育。     

不同沼液用量对夏玉米源库代谢关键酶及产量的影响

以玉米杂交种郑单958为材料,研究了3个不同沼液用量（15000、22500、30000 kg·hm^-2）对夏玉米源库代谢关键酶和产量构成因素的影响.结果表明：与对照和施氮肥相比,田间浇灌沼液不仅可提高夏玉米地上部干物质量、叶面积指数和叶绿素含量,而且可提高叶片中硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）和籽粒中蔗糖合成酶（SS）活性,从而显著增加了玉米穗粗、穗长、穗行数、穗粒数、穗粒重、千粒重和单位面积产量.在3个沼液用量中,以22500 kg·hm^-2处理(拔节期、大口期、抽雄期各追施7500 kg·hm^-2)对提高玉米酶活性和产量的效果最好,其产量可达14006.7 kg·hm^-2,比对照增产40.7％.     

国内部分玉米地方品种的品质与农艺性状的表型多样性分析

以710份玉米地方品种为材料,采用随机区组设计,研究了其在脂肪、蛋白质与淀粉等品质性状以及株高、穗长等农艺性状上的表型多样性,分析了这些研究材料的表型多样性在地理来源上的分布.结果表明:(1)平均油分含量4.92%,达到高油3、2和1等级的材料各11、2和3份,地区间差异不显著;(2)平均蛋白质含量12.55%,96%的材料达到食用玉米1等级蛋白质舍量,地区间差异显著;(3)平均淀粉含量70.88%,所有材料均未达高淀粉玉米品种审定标准;(4)株高、穗位高和雄穗分枝数等3个植株性状的变异程度大,地区间差异显著,华南、西南和西北的植株高大,雄穗发达,而华北和东北的植株矮小,雄穗分枝数较少;(5)在3个果穗性状中,变异程度大小依次是穗长、穗行数和穗粗,地区间差异显著,筛选到长穗、粗穗和多穗行材料各5、1和3份;(6)不同地区和不同性状的多样性指数均有显著差异,以华南、华东和西南玉米材料的多样性水平较高.所有研究材料的表型多样性分析结果显示这些材料的脂肪与蛋白质含量较高,淀粉舍量较低;华南、华东和西南种质的多样性水平明显高于其他地区的种质.     

从玉米幼穗再生完整植株

1.植物名称玉米(Zea mays L.)本所杂粮室配制的“肖纱3-2×330”杂交种。 2.材料类别田间生长植株的幼穗(穗长10毫米),切成2～3毫米切段。 3.培养条件诱导愈伤组织培养基为N_6,每升加2,4-D2毫克,NAA0.5毫克或2,4-D2毫克、BA3毫克、KT2毫克、NAA0.5毫克。分化培养基也为N_6,每升加BA2毫克,     

CO2浓度升高和降水增加协同作用对玉米产量及生长发育的影响

关于[CO₂]升高和降水变化等多因子共同作用对植物的影响报道较少, 制约着人们对植物对全球气候变化响应的认识和预测。玉米(Zea mays)作为重要的C₄植物, 受[CO₂]和降水影响显著, 但鲜有[CO₂]升高和降水增加协同作用对其产量及生长发育影响的报道。该研究利用开顶式生长箱模拟[CO₂]升高(390 (环境)、450和550 μmol·mol^-1), 降水增加量设置为增加自然降水量的15% (以试验地锦州1981-2010年6至8月月平均降水量为基准), 从而形成6个处理: C₅₅₀W_+15%、C₅₅₀W₀、C₄₅₀W_+15%、C₄₅₀W₀、C₃₉₀W_+15%和C₃₉₀W₀。试验材料选用玉米品种‘丹玉39’。结果表明: [CO₂]升高和降水增加的协同作用在玉米的籽粒产量和生物产量上均达到了显著水平(p< 0.05), 二因子均起正作用, 使籽粒产量和生物产量均升高。籽粒产量在[CO₂] 390、450和550 μmol·mol^-1水平下的降水增加处理较自然降水处理分别增加15.94%、9.95%和9.45%, 而生物产量分别增加13.06%、8.13%和6.49%。因为籽粒产量的增幅略大于生物产量的增幅, 所以促进了经济系数的升高。穗部性状变化显著, 其中, 穗粒数、穗粒重、穗长和穗粗等性状值均随[CO₂]升高而升高, 且各[CO₂]水平下均表现为降水增加处理>自然降水处理, 而瘪粒数相反。但是, [CO₂]升高和降水增加的协同作用也促进了轴粗的升高, 对玉米产量的增加起着限制作用。二因子协同作用在净光合速率(P_n)和叶面积上达到了极显著水平(p< 0.01), 而在株高和干物质积累量上达到了显著水平(p< 0.05)。二因子协同作用使玉米叶片的P_n升高, 植株高度升高, 穗位高升高, 茎粗增加, 叶面积变大, 从而促进了干物质积累量的升高, 为玉米增产打下了良好的基础。这表明: 在未来[CO₂]升高条件下, 一定程度的降水增加对玉米的产量具有正向促进作用。     

平原农区幼龄杨树间作农作物的产量表现

通过1~2年与3~4年树龄杨树间作冬小麦和夏玉米,探讨了杨树对农作物产量及产量形成因子的影响。结果表明,1~2年树龄杨树间作冬小麦其产量有所增加,与夏玉米间作使其产量降低31.3%~33.7%。3~4年树龄杨树间作冬小麦的产量降低了36.9%~42.5%,间作夏玉米的产量降低了80.8%~87.4%,且距树越近产量越低。产量形成因子分析表明,杨树对冬小麦产量的影响主要为穗数。因此保证冬小麦分蘖期的肥水管理,在群体建立的基础上保证营养器官建成期所需的各种资源,为正常的穗粒数形成及粒重的充实奠定基础。对夏玉米的影响,随着杨树的生长,表现不一样,由穗粒数逐渐转变为穗数。复合系统建立初期应保证玉米拔节期到吐丝期所需资源,确保较多的穗粒数形成,而杨树生长2~3年后必须对杨树进行合理的管理,保证穗数的建立,减小夏玉米产量的降低。针对农林复合系统的复杂性,今后应综合考虑杨树和农作物光、热、水、肥等生物学特性,对其进行合理管理,尽可能做到杨树与作物的和谐共生。     

正丁醇和高光强下转玉米pepc基因水稻叶片超微结构的变化

以高光效高产的转玉米pepc基因水稻(PC)和野生型水稻(WT)为研究材料,在水稻苗期进行高光强处理(120 min,1 000 μmol·m-2·s-1)、高光强正丁醇复合处理(120 min,1 000 μmol·m-2·s-1+0.04%正丁醇)和正常光强处理(200 μmol·m-2·s-1,CK),运用透射电镜观察各处理材料叶肉细胞、维管束鞘、叶绿体、叶绿体片层以及线粒体等结构变化特点,并考察它们叶片的净光合速率(Pn)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性以及收获后的产量构成因子等.结果发现:PC植株具有较高Pn和PEPC活性,与其较高的有效穗数、穗长、千粒重和籽粒产量相对应;与野生型(WT)相比,高光强处理的PC植株叶肉细胞完整,维管束鞘细胞排列整齐,类囊体片层厚,排列有序,堆叠整齐,并且线粒体有序地在叶绿体周围聚集;但经正丁醇和高光强复合处理的PC叶绿体类囊体片层则降解,淀粉粒累积,表现出类似于高光强下WT植株被损坏的超微结构特征.研究表明,转玉米pepc基因水稻叶片的叶肉细胞、叶绿体和线粒体等具有高光效的超微结构特征;PEPC可能通过磷脂酶D(PLD)途径产生的磷脂酸(PA)参与PC在高光强下对类囊体片层稳定性的调节.     

微喷灌水氮一体化对冬小麦生长发育和水肥利用效率的影响

在等灌水量和施氮量下,探索小麦-玉米一年两熟轮作区玉米秸秆还田后冬小麦生育期微喷灌水氮一体化模式对冬小麦生长发育和水肥利用效率的影响。2016—2018年通过2年田间大区试验,在生育期设6种微喷灌水氮一体化模式,其中,灌水设W₁(越冬水+拔节水+灌浆水,各灌600 m³·hm^-2)、W₂(越冬水+返青水+拔节水+灌浆水,各灌450 m³·hm^-2)和W₃(越冬水、拔节水各灌600 m³·hm^-2,返青水、灌浆水各灌300 m³·hm^-2)3种模式;施氮设N₁(基施氮60%+随拔节水追氮40%)和N₂(基施氮60%+随拔节水追氮30%+随灌浆水追氮10%)2种模式,以W₁下不施肥为对照(CK),共7个处理,调查群体动态、灌浆期干物质积累转移和成熟期养分积累规律。结果表明: 1)越冬水灌水量由450 m³·hm^-2增至600 m³·hm^-2,有利于越冬期植株总茎数和成穗数的增加而增产,灌返青水拔节期总茎数增加,对成穗数影响较小;拔节期施氮越多,单株茎数增加越多,但成穗数降低。2)生育期灌4水(W₂和W₃),配合拔节期和灌浆期分次水氮一体化(N₂),有利于灌浆期总干物质积累、穗粒数和千粒重增加而增产。3)灌4水处理比灌3水处理生育期耗水量和氮、磷、钾素吸收量增加,水肥利用效率提高。灌4水处理(W₂和W₃)中N₂的生育期耗水量低于N₁,氮、磷、钾素吸收量高于N₁,灌水和氮磷钾利用率显著提高,以W₃N₂效果最好。因此,W₃N₂处理,即玉米秸秆还田后播种冬小麦,微喷灌生育期灌4水,越冬水和拔节水灌水量增加到600 m³·hm^-2,配合拔节水和灌浆水追施氮肥,使冬小麦成穗数和千粒重增加而增产,且水肥利用效率最高,是山西南部冬小麦微喷灌水肥一体化高产高效最佳水氮管理模式。     

不同耐旱性玉米杂交种及其亲本叶片活性氧代谢对水分胁迫的响应

干旱是制约玉米生产最主要的逆境因子。通过在活动式防雨棚下进行盆栽试验,以耐旱性不同的2个玉米杂交种及其亲本自交系为材料,研究了水分胁迫下玉米叶片活性氧代谢的变化及膜脂过氧化水平。结果表明,在水分胁迫下：（1）玉米叶片O2产生速率和H2O2含量升高、活性氧清除酶类SOD、CAT、AsP活性和清除剂AsA含量在生育前期略微升高,在生育后期明显降低,致使膜脂过氧化产物MDA含量在整个生育期,特别在生育后期明显升高;（2）耐旱性不同的玉米材料维持活性氧代谢平衡的能力存在差异,且该差异在生育后期更为明显。耐旱性较强的掖单2号及其亲本叶片昕产生速率和H2O2含量增加幅度小。生育前期SOD、CAT和AsP活性,以及AsA含量增幅大,后期清除酶活性和清除剂含量较高,全生育期内MDA含量增幅小,表现出较强的维持活性氧代谢平衡能力。而耐旱性较弱的掖单13及其亲本正相反;（3）杂交种维持活性氧代谢平衡的能力受亲本维持能力遗传决定。杂交种各指标的相对耐旱值与其两亲本的平均值呈正相关,其中CAT和AsP活性以及AsA含量3个指标差异达显著水平。     

玉米种质资源抗灰斑病鉴定与评价

2001-2004年,于田间应用人工注射接种的方法对413份玉米自交系和59份玉米杂交种进行抗灰斑病(Gray leaf spot)鉴定,筛选出病级1级高抗(HR)自交系6份、3级抗病(R)自交系28份和杂交种7份.鉴定结果表明,在供试的不同玉米自交系及杂交种间的抗病性存在明显差异,而表现高抗的玉米自交系较少,没有发现高抗杂交种.加强玉米抗灰斑病种质资源的收集和评价,对玉米抗病育种非常必要.     

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。     

施氮量对不同茬口冬小麦产量及氮肥利用率的影响

为探明不同茬口及施氮量对冬小麦产量及氮肥利用率的影响,以"豫农211"为材料,采用二因素裂区设计。主因素为玉米单作(SM)、玉米大豆间作(MS)、大豆单作(SS) 3个茬口,副因素为N0(0 kg·hm~(-2))、N180(180 kg·hm~(-2))、N240(240 kg·hm~(-2))、N300(300kg·hm~(-2)) 4个施氮量。结果表明:不同施氮水平下,与玉米单作相比,玉米大豆间作和大豆单作茬口冬小麦产量增幅分别为4.74%～10.01%、5.12%～17.05%,且均显著增加;茬口对小麦穗数及穗粒数均有显著影响,对千粒重影响不显著,与玉米单作相比,大豆单作和玉米大豆间作茬口穗数增幅分别为10%～15%、4%～19%,穗粒数增幅分别为2%～21%、4%～20%;施氮量对小麦穗数及千粒重有显著影响,对穗粒数影响不显著;不同茬口与施氮量的交互作用对穗粒数和千粒重差异均达显著水平;同一施氮处理下,茬口处理间氮肥农学利用效率和偏生产力均表现为大豆单作玉米大豆间作玉米单作,且在N180和N240水平下均达显著水平;结合施氮量与产量拟合曲线,相比玉米单作茬口,大豆单作及玉米大豆间作在保证冬小麦产量的同时降低了氮肥的投入,在生产实践中对不同茬口下小麦施氮量具有指导意义;玉米单作茬口,冬小麦最佳经济产量施氮量和最高产量施氮量分别为243和262 kg·hm~(-2);大豆单作和玉米大豆间作茬口,最佳经济产量施氮量分别为196和210 kg·hm~(-2),最高产量施氮量分别为205和222 kg·hm~(-2)。