蚜虫胁迫对不同抗性玉米品种叶片内抗氧化指标及活性氧代谢的影响

【目的】明确玉米蚜吸食抗、感玉米品种后对叶片内抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)含量、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性及活性氧代谢的影响。【方法】测定被玉米蚜吸食24、48和96 h后感蚜品种蠡玉16和抗蚜品种郑单958叶片中AsA、GSH、O_2~-、H_2O_2和OH~-的含量以及APX活性。【结果】被玉米蚜刺吸24、48和96 h后,蠡玉16玉米幼苗叶片中的AsA含量与对照相比显著增高(P0.05);被玉米蚜吸食48和96 h后,郑单958幼苗叶片内的AsA含量显著高于对照(P0.05);被玉米蚜吸食24 h后,郑单958幼苗叶片中的GSH含量显著低于对照(P0.05),被玉米蚜吸食48和96 h后,蠡玉16和郑单958幼苗叶片中的GSH含量均显著高于对照(P0.05);随着吸食时间的增加,蠡玉16和郑单958叶片中的APX活性逐渐降低;被玉米蚜取食24、48和96 h后,蠡玉16幼苗中的H_2O_2含量均显著高于对照(P0.05);而被玉米蚜吸食24 h后,郑单958叶片中的H_2O_2含量与对照差异不显著(P0.05),但在48和96 h后显著高于对照(P0.05);被玉米蚜吸食48和96 h后,蠡玉16幼苗叶片中的OH~-含量高于对照,而在24、48和96 h后郑单958幼苗叶片中的OH~-含量均高于对照;被蚜虫吸食48和96 h后,郑单958幼苗叶片中的O_2~-含量高于对照,而在24、48和96 h后蠡玉16幼苗叶片中的O_2~-含量均高于对照。【结论】被玉米蚜吸食后,抗蚜和感蚜品种叶片中的AsA、GSH、APX含量及活性氧代谢均发生相应的变化,对感蚜品种蠡玉16的活性氧影响较大,对抗蚜品种郑单958影响较小。     

抗、感玉米幼苗玉米蚜为害后不同时间的生理响应

为探究抗、感玉米幼苗在玉米蚜(Rhopalosiphum maidis)为害后不同时间的生理响应,本试验初步测定了接种蚜虫后不同时间(0 h、24 h、48 h、96 h)感蚜品种蠡玉16和抗蚜品种郑单958三叶期叶片的叶绿素、丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白质含量及5种保护酶活性的变化。结果表明,随着接种蚜虫时间的增加,两个玉米品种的叶绿素含量呈先下降后上升的趋势;两个玉米品种的丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白质含量呈先升高后下降的趋势;在接种蚜虫后24 h时,两个品种的叶绿素含量下降到最小值,其中郑单958的叶绿素含量下降幅度小于蠡玉16;在接种蚜虫24 h时,两个品种的丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白质含量上升达到最大值,其中郑单958的可溶性糖和丙二醛含量上升幅度低于蠡玉16,郑单958的可溶性蛋白质含量上升幅度大于蠡玉16;在整个时间段内(0 h、24h、48 h、96 h),感蚜品种蠡玉16对照组的可溶性糖和可溶性蛋白质含量均高于抗蚜品种郑单958对照组。因此,叶绿素含量下降幅度与抗蚜性呈负相关关系,抗性高的品种下降缓慢,而可溶性糖、可溶性蛋白质含量与抗蚜性呈负相关,含量低的品种抗性较高。在蚜虫为害过程中,两个玉米品种的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性均呈先升高后下降的趋势,苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性呈逐渐升高的趋势,而两个玉米品种的多酚氧化酶(PPO)活性表现不一致,郑单958的PPO活性随玉米蚜刺吸时间的延长而上升,蠡玉16的PPO活性随刺吸时间的延长而下降。感蚜品种蠡玉16的SOD、POD、CAT和PAL活性升高率一直低于抗蚜品种郑单958;蠡玉16的PPO活性接种蚜虫前期高于郑单958,到了接种蚜虫后期则低于郑单958。说明SOD、CAT、POD活性升高可能是玉米接种蚜虫前期(0~24 h)抗蚜的主要因素,PPO、PAL活性升高可能是玉米接种蚜虫后期(48~96 h)抗蚜的主要因素。     

不同蚜虫密度胁迫对抗感玉米幼苗生理物质的影响

以两种不同抗蚜玉米(Zea mays L.)品种郑单958(抗蚜)、蠡玉16(感蚜)为研究对象,研究了其在三叶期受到不同密度(0、10、20、40、80头·株^-1)玉米蚜(Rhopalosiphum maidis Fitch)刺吸胁迫后,丙二醛(MDA)、可溶性糖、叶绿素(Chl)、可溶性蛋白含量和保护酶活性等的动态变化。结果表明,在不同密度蚜虫刺吸胁迫过程中,郑单958和蠡玉16的可溶性糖含量随蚜虫密度的增加而升高,且郑单958的增长幅度小于蠡玉16;两个品种幼苗Chl含量则是随着蚜虫密度升高而呈现下降趋势,蠡玉16下降变化率明显大于郑单958;可溶性蛋白含量变化则与MDA含量变化趋势基本相同且均呈现出上升趋势;郑单958的丙二醛、可溶性蛋白含量的变化百分率均低于蠡玉16。因此,叶绿素含量与蚜虫密度之间呈负相关关系;而可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、MDA含量与蚜虫密度之间呈正相关。叶绿素含量变化率可以作为抗蚜性的一个指标,而可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、MDA含量与玉米抗蚜性呈负相关。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)以及过氧化氢酶(CAT)的活性随蚜虫密度的增加呈现先上升后下降的趋势,但与对照组相比,总体上酶活性都是增加的;而多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性随蚜虫密度的增加呈现上升的趋势。抗感蚜玉米品种苗期的酶活性与蚜虫的密度相关,且PPO、PAL起着主要保护作用;而SOD、POD、CAT只有在蚜虫密度较低的状态下才能发挥酶的保护作用。     

高温干旱复合胁迫对玉米光合生理的影响

以玉米耐高温品种郑单958和高温敏感品种先玉335为试验材料,采用盆栽试验,研究高温、干旱及高温干旱复合胁迫对玉米苗期叶片光合生理的影响,为培育耐高温干旱的优良玉米品种提供理论依据。结果表明,胁迫处理后郑单958叶绿素含量均较自然环境生长（CK）显著减少,且所有处理间差异显著,以高温干旱复合胁迫减少幅度最大,先玉335叶绿素含量变化与郑单958一致且受胁迫影响减少幅度更大;郑单958叶绿素a/b在干旱和高温干旱复合胁迫下均大于CK,先玉335仅高温干旱复合胁迫下大于CK。胁迫处理后郑单958和先玉335叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和电子传递速率均下降或显著下降,以干旱胁迫下降幅度最大,且干旱和高温干旱复合胁迫下郑单958下降幅度大于先玉335。高温胁迫显著增加了郑单958叶片中磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPCase）活性;干旱及高温干旱复合胁迫对郑单958叶片中PEPCase活性无显著影响,但显著降低了核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）活性。各胁迫条件下先玉335叶片中PEPCase活性均低于CK,以高温干旱复合胁迫减少幅度最大;Rubisco活性均显著低于C...     

玉米蚜在8个玉米品种（系）上取食行为的比较分析

【目的】明确玉米蚜（Rhopalosiphum maidis）在8个玉米品种（系）上的取食行为,筛选出合适的刺吸电位（EPG）参数作为对不同玉米品种（系）进行抗蚜性分类的指标,为抗性玉米材料的筛选提供借鉴。【方法】利用直流型刺吸电位仪（DC-EPG Giga-4）记录玉米蚜在8个玉米品种（系）上的取食行为并进行比较分析,8个品种（系）分别为浚单20、郑单958、良玉88、先玉335、濮改340-1-1、旱21、87-1和齐319;以不同EPG参数为指标,对供试玉米品种（系）的抗蚜性进行分类,并与田间抗蚜性鉴定结果进行比较,之后选择合适的EPG参数,建议其可作为利用EPG技术筛选抗蚜性玉米材料的指标。【结果】玉米蚜在玉米上的EPG波形主要有Np、C、Pd、E1、E2和F波,其中Np、F、E1和E2波与玉米品种（系）的抗蚜性有关。到达韧皮部前：玉米蚜在抗性材料浚单20上的第1次刺探持续时间明显长于感性材料齐319,可能在浚单20叶片表皮上存有阻碍玉米蚜取食的因子;此外,玉米蚜在抗性材料浚单20、郑单958和良玉88上取食时,其F波总时间及平均持续时间显著长于或长于其他玉米品种（系）,说明玉米蚜取食这3个玉米品种时,其口针遇到的机械阻力较大。到达韧皮部后：玉米蚜在抗性材料浚单20和郑单958这两个玉米品种上的第1次E1波出现时间晚,持续时间长,表明这两个品种在韧皮部层次上对玉米蚜的抗性水平较其他玉米品种（系）高;玉米蚜在感性材料齐319和旱21上的E2波总时间及持续吸食时间相对较高,显著大于良玉88,说明玉米蚜喜好取食感性材料齐319和旱21的韧皮部汁液。此外,以各取食波形平均持续时间为指标对各玉米品种（系）进行聚类分析,可把供试玉米品种（系）划分为3类,其抗性强弱为：第Ⅰ类（浚单20、郑单958和良玉88）>第Ⅲ类（濮改340-1-1、旱21和87-1）>第Ⅱ类（先玉335和齐319）。【结论】玉米蚜在不同玉米品种（系）上的取食行为有一定差异,高抗玉米品种浚单20和郑单958在叶片表面和韧皮部层次上对玉米蚜存有一定的抗性。以E和Np波平均持续时间为指标,对各玉米品种（系）抗蚜性进行排序,其结果与笔者课题组前期田间调查结果基本一致。因此,在利用EPG技术筛选抗蚜性玉米材料时,建议以E和Np波作为评价抗性强弱的指标。     

适宜唐山地区的早熟高产机收型夏玉米新品种筛选

以郑单958为对照,通过对6个夏玉米新品种的生育期、抗病性、主要性状和产量的观察测定可知,机玉12、蠡试232均较对照郑单958增产;蠡玉101较对照郑单958减产,但差异不显著。与对照郑单958比较,这3个品种适宜在唐山市夏播种植。     

种植密度对春玉米灌浆期光合特性及产量的影响

[目的]揭示玉米（Zea mays L.）光合生理指标和产量间的关系,以期为玉米高产、高效生产及合理密植提供理论依据和技术支持.[方法]研究了3个春玉米品种（紧凑型品种铁研124和郑单958,半紧凑型品种丹玉39）在4.5万、6.0万、7.5万株/hm2种植密度条件下灌浆期光合特性和产量的变化.[结果]种植密度对春玉米灌浆期光合速率、蒸腾速率和气孔导度有负影响;铁研124与郑单958在7.5万株/hm2种植密度下均获得了较高的产量,丹玉39在6.0万株/hm2种植密度下产量最高.相关分析表明,铁研124与郑单958的群体产量与单株光合速率、蒸腾速率和气孔导度均呈负相关;丹玉39的群体产量与单株光合速率、蒸腾速率和气孔导度均呈正相关.[结论]郑单958与铁研124的产量增加得宜于群体数量的增加,适宜密植.丹玉39主要来源于单株产量,不适宜密植.     

深松对干旱灌区玉米光合特性及产量的影响

通过对郑单958和通科1两个品种分别进行深松40 cm和30 cm处理,光合特性都有不同程度的影响,叶面积指数明显提高,玉米不同层位叶净光合速率均显著提高,深松40 cm处理的玉米不同层位叶蒸腾速率显著提高,气孔导度只有郑单958的上部叶和下部叶在深松40 cm处理增加显著,而胞间二氧化碳浓度只有通科1的穗位叶在深松40 cm处理降低显著,不同年份两个品种的产量都显著提高。说明深松促进了光合作用,提高了玉米产量,尤其深松40 cm处理效果明显。     

不同成熟度玉米叶片光合生理对高温胁迫的响应特征及其基因型差异

为了探索玉米叶片光合生理对高温胁迫的响应特征,以郑单958(ZD958)和先玉335(XY335)为材料,从第9片叶展开期至抽雄期,每天8:30—17:30进行大田人工模拟增温试验,研究了不同成熟度玉米叶片的光合参数和Ru BP羧化酶、PEP羧化酶、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性的变化。结果表明,高温胁迫下,叶片的SPAD值除了ZD958幼嫩叶片略高于对照(自然生长)外,其余处理均显著低于对照;净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均显著下降,且成熟叶片的下降幅度高于幼嫩叶片;胞间CO_2浓度(Ci)增加,幼嫩叶片的增加幅度高于成熟叶片;成熟叶片和幼嫩叶片的PSⅡ最大光化学效率均下降,且幼嫩叶片的下降幅度达到显著水平。高温胁迫下,2个品种成熟叶片和XY335幼嫩叶片的Ru BP羧化酶和SPS活性显著降低,ZD958成熟叶片和2个品种幼嫩叶片的PEP羧化酶活性显著增加。可见,高温胁迫显著降低了玉米叶片的光合性能,且对成熟叶片的影响大于幼嫩叶片,对XY335的影响大于ZD958。     

远红光对玉米叶片叶绿素荧光的影响

以玉米杂交种先玉335(X-335)和玉米杂交种郑单958(Z-958)为供试材料,研究远红光对玉米叶片叶绿素荧光的影响,结果表明:远红光环境下,玉米叶片的光合作用所产生的有机物量和叶片胞间CO2浓度均下降,叶片蒸腾速率减弱,叶片气孔导度减小,光合电子传递效率下降,但PSⅡ原初光能转化效率提高,非光化学淬灭系数上升;X-335光化学淬灭系数上升,Z-958下降;两个玉米品种在远红光环境下光系统的功能都下降。     

CO_2浓度升高对水稻和玉米叶片光合生理特性的影响

以水稻品种南粳45与玉米品种郑单958为试验材料,利用开顶式气室(OTCs)法研究二氧化碳(CO_2)浓度升高处理下,水稻和玉米的叶片光合生理特性的变化,揭示CO_2浓度升高对水稻和玉米生理特性的影响机理。结果表明:随着CO_2浓度升高,水稻和玉米叶绿色度比值(soil and plant analyzer development,SPAD)呈现增加趋势。各处理间差异不显著(P0.05)。水稻和玉米的净光合速率(net photosyntheic rate,Pn)和胞间CO_2浓度(intercellular CO_2concentration,Ci)随着CO_2浓度的增加而增加,但是水稻和玉米的气孔导度(conductance to H2O,Cs)和蒸腾速率(transpiration rate,Tr)随着CO_2浓度的增加而降低。郑单958比南粳45更快达到CO_2饱和点,出现光适应性现象。在较高CO_2浓度下,C3作物的Pn、Ci、Cs和Tr的影响幅度大于C4作物。     

不同生长状况下玉米叶片的光合特征研究

为探讨吉林省大风灾害对玉米光合特征的影响,采用LI-6400型光合测定仪,测定正常和倒伏状况下玉米叶片光合特征的日变化。结果表明:正常和倒伏状况下玉米的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)均呈现双峰曲线,具“午休”现象。倒伏玉米净光合速率(Pn)显著低于正常(P0.05),降低幅度为66.1%~89.0%,气孔导度(Gs)显著低于正常(P0.05),降低幅度为41.4%~74.2%,蒸腾速率Tr显著低于正常(P0.05),降低幅度为50.8%~72.5%,水分利用效率(WUE)显著低于正常(P0.05),降低幅度为21.7%~60.0%,而倒伏玉米叶片胞间CO_2浓度(Ci)显著高于正常(P0.05),增加幅度为23.5%~103.8%。由此可知倒伏明显降低玉米光合生产能力,是玉米高产的限制因子。     

不同种植模式对玉米光合特性及资源利用率的影响

为了探究种植模式对玉米光合特性和资源利用效率的影响,以郑单958为试验材料,以等行距平作为对照(CK),设置宽窄行平作(T1),等行距垄作(T2)和宽窄行垄作(T3)种植模式,研究4种种植模式下玉米光合特性和资源利用率的变化特征,结果表明:宽窄行平作、等行距垄作和宽窄行垄作均能在一定程度上提高玉米叶片叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间二氧化碳浓度;宽窄行垄作处理光能生产效率、光能利用率、水分生产效率和有效积温生产效率均最高,2018和2019年宽窄行垄作处理的玉米产量分别提高21.17%和18.64%。综合比较,宽窄行垄作能够提高玉米叶片光合特性,充分利用光温水资源,显著提高玉米产量,是较好的玉米栽培模式。     

东北地区不同玉米品种光合指标和产量的差异研究

[目的]为更好地选择光合性能好、物质生产能力强的玉米品种,对东北地区常见8个玉米品种的光合指标和产量进行研究,为生产中选择高光效玉米品种提供依据。[方法]试验于2013年在吉林省梨树县进行,在拔节期和吐丝期测定吉单27、穗禾369、先玉335、迪卡516、利民33、农华101、郑单958、京科968玉米品种净光合速率、蒸腾速率、气孔导度以及叶绿素含量,在成熟期分析玉米品种的光合效率及产量变化。[结果]在8个品种中,除京科968、迪卡516、利民33的平均光合速率在8.04~14.87μmol/(m2·s)外,其他玉米品种的平均光合速率在16.96~23.53μmol/(m2·s);郑单958、利民33、迪卡516、先玉335的籽粒产量较高,大于8 372 kg/hm2,其余品种的产量在7 111~7 973 kg/hm2。[结论]郑单958、先玉335、利民33、迪卡516适宜在东北地区种植。     

半干旱区玉米不同种植密度下光合特性研究

[目的]为合理调整半干旱区玉米不同生育时期的田间管理手段,以提高高种植密度下玉米植株群体产量及群体光能利用效率提供理论依据。[方法]以4个玉米品种(郑单958、先玉335、农华101、吉单198)为试验材料,在吉林省半干旱区,针对种植密度(3.0万、4.5万、6.0万、7.5万、9.0万株/hm2)与灌浆期各光合因素间的相互关系进行了试验,对灌浆期各时间段主要限制因素进行分析。[结果]在灌浆期内不同时间段,种植密度对蒸腾速率、CO2气孔导度、叶绿素、叶面积指数(LAI)的影响不同。在抽雄期至吐丝后45 d,种植密度与叶片蒸腾速率、叶绿素含量、雌穗干重呈显著或极显著负相关,与LAI呈极显著正相关。[结论]在吉林省半干旱区,在一定种植密度范围内,增加种植密度,有利于调节各光合因素间的相互作用,促进光、温、气等资源的利用,有助于提高净光合速率和增加光合物质的合成。     

不同玉米品种(系)田间抗蚜性的初步鉴定

采用蚜情指数法,初步鉴定了河南省4个主栽玉米品种和7个自交系的田间抗蚜性.结果表明,不同品种(系)的抗蚜性存在差异,4个主栽品种浚单20、郑单958、良玉88和先玉335对玉米蚜的抗性级别均在“中抗”以上,其中浚单20和郑单958的抗性最强,达“高抗”水平,其次是良玉88;7个自交系中昌7和昌7-2的抗蚜性最强,达“抗虫”或“高抗”水平,齐319的抗性最弱,为“高感”水平.本研究建立了利用抽雄期至灌浆期的蚜情指数代表玉米全生育期蚜情指数的抗蚜性鉴定方法,结果表明在驻马店和郑州两地的鉴定结论基本一致,说明这种方法是可行的.     

不同品种春玉米光合特性及产量效应分析

引进适宜宁夏南部干旱区种植的10个玉米品种为参试材料,同时以富农340为对照,在抽雄吐丝期对品种(系)净光合速率、蒸腾速率、叶片气孔导度、光合有效辐射、农艺性状、穗部性状和产量进行比较分析。结果表明,红禾28的株高和穗位高最高,其余品种的株高和穗位高差异不大;参试品种中光合有效辐射利合228最高,净光合速率极早熟111最高,蒸腾速率利合528最大,气孔导度极早熟111最大,叶片水分利用效率极早熟111最高;各参试品种产量之间均达到极显著差异(利合16和博纳6号除外),较对照富农340增产的有4个品种,其中,极早熟111产量为15 120 kg/hm2,比对照富农340(11 551.5 kg/hm2)增产30.9%,居参试品种第1位。     

水氮耦合对黑河中游绿洲制种玉米光合特性的影响

以黑河中游绿洲制种玉米为材料,研究了水氮耦合对制种玉米光合特性的影响.结果表明:制种玉米叶片净光合速率在拔节期末达到最高,平均值为27.66μmol/(m2·s),比苗期、灌浆期和成熟期平均高32.8%、22.5%和73.4%.其中,中水中氮处理玉米叶片净光合速率平均值为20.68μmol/(m2·s)表现出良好的水氮互作效应,在整个生育期显著提高了叶片的净光合速率,且与高水中高氮处理间差异不显著.叶片蒸腾速率、气孔导度的变化与光合速率的变化基本一致,但中水中氮处理的玉米叶片蒸腾速率显著低于其他处理,且瞬时水分效率较高,具有良好的节水作用;拔节期至灌浆期气孔导度的降幅明显低于光合速率和蒸腾速率.玉米叶片光合速率和蒸腾速率与气孔导度极显著正相关.研究发现,轻度亏水配合中等施氮量处理是黑河中游绿洲制种玉米高产、高水效的适宜水氮组合.     

菌肥对铜污染土壤玉米苗期光合特性的影响

采用盆栽试验,研究了在铜(100 mg·kg-1)污染土壤中,施用菌肥(0,50,100,200 g)对不同品种玉米(晋单56号、长玉16号、大正2号)苗期光合特性(净光合速率、胞间CO2浓度、蒸腾速率和气孔导度)的影响。结果表明:(1)施入菌肥100 g,大正2号、长玉16号和晋单56号玉米的苗期净光合速率、蒸腾速率和气孔导度的值有明显的增加,且含量均高于其他处理,胞间CO2浓度均低于其他处理。(2)大正2号玉米在施用菌肥100 g处理下,苗期叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度的含量均高于其他品种玉米,而叶片的胞间CO2浓度含量低于其他品种玉米。4种光合特性的值分别为:8.34,3.08,69.3,23.3μmol·m-2·s-1。由此可见,在铜污染土壤中施入菌肥,对不同品种玉米苗期净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均有明显的促进作用,对胞间的CO2浓度有明显的抑制作用,即大正2号玉米在施用菌肥100g时,苗期光合作用最强。     

分期追施氮肥对不同玉米品种产量及水分利用的影响

为探明分期追施氮肥对玉米产量及水分利用的影响,在正阳县开展了不同玉米品种分期追施氮肥并与补灌措施相结合对玉米产量及水分利用影响的研究。结果表明,不同施肥处理,不同玉米品种间对水分的利用与产量均有明显的差别。在驻马店区域内常规耕种的条件下,建议推广种植蠡玉系列品种、济单7号和郑单958等玉米品种;在分期追施氮肥条件下,追施12 kg时以蠡玉37、先单158和郑单958表现最好,追施18 kg时则以先单158、郑单958和蠡玉37最好,追施24 kg时则以蠡玉37、郑单958和丰聊008最好。灌水利用效率也表现出相同的趋势。