低温和土壤偏干对玉米发芽的影响试验研究

以玉米品种‘郑单958’、‘吉单50’、‘利民33’和‘先玉335’为试验材料,研究低温过程和土壤偏干对玉米发芽的影响。利用人工气候室结合土壤相对湿度调控,对4种品种试验样本发芽过程进行低温和土壤水分不足胁迫试验。结果表明：与温度适宜条件相比,当平均气温低于10℃且超过5 d,土壤偏干相对湿度在50%～60%时,4个品种发芽天数延长3～9 d。试验数据表明低温对玉米开始发芽及达到100%发芽率的不利影响强于土壤轻度偏干;低温过程和土壤偏干并发对玉米发芽的影响比低温或缺墒单一灾害更为严重。低温和土壤偏干对不同玉米品种影响有一定差异,在抗低温性状上,‘先玉335’>‘郑单958’>‘利民33’>‘吉单50’;在抗旱性状上,‘先玉335’>‘郑单958’、‘利民33’>‘吉单50’;在抗低温和干旱耦合影响的性状上,‘郑单958’>‘先玉335’>‘利民33’>‘吉单50’。     

HSP70可提高干旱高温复合胁迫诱导的玉米叶片抗氧化防护能力

为确定热休克蛋白70 (HSP70)提高作物耐干旱高温复合胁迫的机制,对干旱、高温反应不同的4个玉米品种的生理特性进行了研究。结果显示：(1) 在干旱、高温、干旱高温复合胁迫条件下,叶片丙二醛(MDA)增加量以隆玉602最低,驻玉309最高;在干旱胁迫条件下,郑单958叶片MDA含量低于浚单20,而在高温胁迫条件下,浚单20叶片MDA含量低于郑单958。(2) 在干旱、高温、干旱高温复合胁迫条件下,隆玉602、郑单958、浚单20三个品种叶片抗氧化防护系统如抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱苷肽还原酶(GR)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性增加量均高于驻玉309;在干旱条件下,郑单958叶片APX、GR、SOD、CAT活性增加量显著高于浚单20,在高温条件下,两个品种的表现则相反;在干旱高温复合胁迫条件下,隆玉602 叶片APX、GR、SOD活性增加量显著高于郑单958和浚单20。(3) HSP70抑制剂斛皮素(Quercetin, Q)预处理显著抑制了3种胁迫诱导的4个品种叶片抗氧化酶活性的增加。这些研究结果暗示HSP70提高了干旱、高温、干旱高温复合胁迫诱导的抗氧化防护酶活性,且APX、GR、SOD 这3个抗氧化防护酶活性可以作为评价作物耐干旱、高温和干旱高温复合胁迫的生化指标。     

玉米叶片光合作用和渗透调节对干旱胁迫的响应

以2个不同抗旱性玉米品种郑单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2个玉米品种气体交换、叶绿素荧光参数和渗透调节物质的影响。结果显示, 重度干旱造成2个玉米品种叶片光合机构紊乱,破坏细胞膜完整性;同时增加了渗透调节物质,这对增强叶片的保水能力,维持光合速率有重要的作用。但与陕单902相比,干旱胁迫下郑单958表现出较高的最大净光合速率(P_nmax),表观量子效率(AQY),光饱和点(LSP),最大电子传递速率(J_max),最大羧化速率(V_cmax),PSII的实际量子产量(Φ_PSII)和光化学猝灭系数(q_P);较高的脯氨酸(Pro)和可溶性糖含量(SS);较低的丙二醛含量(MDA)。这些结果表明,干旱胁迫下抗旱品种郑单958具有较强的渗透物质能力,减轻细胞膜质过氧化程度,维持较高的光合性能是其适应干旱环境的生理基础。     

拔节期干旱对不同玉米品种叶片生理特性的影响及抗旱性分析

为筛选玉米抗旱品种及探究抗旱机制。本研究以目前主推的6个玉米品种为试验材料,在拔节期进行水分中度胁迫试验,分析干旱胁迫下6个玉米品种的丙二醛含量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性。发现6个玉米品种在干旱胁迫下表现出了不同的生理响应机制,6个玉米品种叶片的丙二醛含量、叶绿素含量均不同幅度的显著下降,脯氨酸含量、可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性均不同程度的显著升高。干旱胁迫下,尤其‘郑单988’和‘郑单6386’的MDA含量升高幅度较低,叶绿素含量下降幅度较小,抗氧化酶活性升高幅度较大,可溶性蛋白和脯氨酸含量较高;相反‘郑单958’相对于‘郑单6386’和‘郑单988’,生理生化层面表现出较弱的抗旱性。结果表明拔节期‘郑单988’和‘郑单6386’的抗旱性较‘郑单958’强。本研究结果对揭示玉米耐旱机理有一定的重要意义,并可以为玉米耐旱种质筛选、改良和分子育种提供有效的指导和参考。     

干旱胁迫对玉米苗期生长和光合特性的影响

以2个不同抗旱性玉米品种郑单958 (抗旱性强)和陕单902 (抗旱性弱)为材料,采用盆栽控水试验,设置轻度干旱,中度干旱,重度干旱和正常灌水处理,研究了干旱胁迫对2个玉米品种植株生长、气体交换和叶绿素荧光参数的影响。结果显示,干旱胁迫抑制2个玉米品种植株生长和相对生长速率,导致整株生物量显著下降。随着干旱胁迫程度加剧,叶片最大净光合速率(P_nmax)、表观量子效率(AQY)、光饱和点(LSP)、气孔导度(G_s)、气孔限制值(L_s)、最大电子传递速率(ETR_m)、光能利用效率(α)、光系统II的实际量子产量(Φ_PSII)和光化学猝灭系数(q_P)均下降,而胞间CO₂浓度(C_i),光补偿点(LCP)和非光化学猝灭系数(q_N)均升高。可见,干旱胁迫下叶片光合能力和电子传递速率降低是2个玉米品种生物量减少的主要因素。但郑单958变化幅度小于陕单902,表明郑单958植株生长发育和光合特性比陕单902受干旱胁迫的影响小,较高的电子传递速率、较强的光能转化能力和较大的相对生长速率是郑单958适应干旱环境的重要生理特性。     

干旱胁迫对夏玉米不同品种茎杆力学特性的影响

为研究干旱胁迫对夏玉米不同品种茎杆力学特性的影响,从茎杆力学特性角度探讨夏玉米品种的抗旱能力,以8个河南省主栽夏玉米品种为材料,比较干旱胁迫对茎杆抗折力、压碎强度、穿刺强度等抗倒力学指标的影响。结果表明,茎杆抗倒力学特性受干旱胁迫影响显著,平均下降15%~30%;受旱胁迫后,各品种茎杆抗折力、压碎强度、穿刺强度平均下降了26.1%、18.9%和16.8%;品种间差异明显,‘洛玉8号’、‘郑单958’降幅较小,而‘蠡玉16’、‘中科4号’降幅较大。研究结果表明‘洛玉8号’和‘郑单958’抗旱能力较强,而‘中科4号’和‘蠡玉16’抗旱能力较弱。     

河北省主要推广玉米品种萌发期抗旱性鉴定和生理性状分析

为筛选出抗旱性较强的玉米品种,本实验用15%PEG-6000溶液模拟干旱条件,对河北省推广面积较大的37个玉米品种进行萌发期抗旱性鉴定,分析幼苗株高、根长、根鲜重、总根长、总根表面积和总根体积等性状的差异性,对供试品种进行抗旱性分级,并检验胁迫处理对幼苗根系过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性及丙二醛含量的影响。结果表明:与对照相比,PEG胁迫后各品种间幼苗地上部和地下部形态学指标差异均达到极显著水平,37个品种依据抗旱水平被划分为5级,其中宽玉1101、农大372、京农科728、郑单958和豫单9953等品种萌发期抗旱性较强,而先玉1140、强盛368和LS 838等抗旱能力较弱。抗旱性较强的玉米品种经干旱胁迫处理后,过氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性要高于抗旱性较弱的玉米品种,丙二醛含量的上升幅度小于抗旱性较弱的玉米品种。该研究为进一步开展田间鉴定奠定了基础。     

干旱胁迫对玉米品种苗期叶片光合特性的影响

维持较高的光合作用对于作物适应干旱逆境意义重大,光合电子传递和气孔行为是作物光合机构的重要组成部分,而玉米上有关它们之间的组合响应干旱胁迫研究报道较少。本文将2个主推玉米品种陕单609和郑单958生长在自然光和4个干旱胁迫下的干旱棚内,对其叶片的光系统II(PSII)的电子传递功能和气孔导度进行了研究。结果显示,中度和重度干旱胁迫下2个品种叶片净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)显著下降,而伴随着胞间CO2浓度(Ci)上升,显示光合速率下降是非气孔因素所致。JIP-test分析发现干旱胁迫下2个品种叶绿素荧光诱导动力曲线(OJIP)中出现了K-band,说明光系统II(PSII)放氧复合体(OEC)受到抑制和PSII供体侧与受体侧电子传递不平衡;同时干旱胁迫下反映从PSII供体侧到PSI末端受体电子流的荧光参数显著改变,损伤了光系统II和I之间光合电子传递链,限制CO2同化。品种间光合特性对干旱胁迫的响应存在差异,重度干旱对郑单958叶片光合机构的影响比对品种陕单609大。以上结果表明,中度和重度干旱下玉米品种叶片Pn下降归属于光化学活性的衰退;陕单609光合机构的耐旱性强于郑单958。     

不同高产玉米品种抗旱性的比较研究

为了有效筛选出适合鲁东半干旱区应用的夏玉米品种,以山东省目前主推的9个玉米品种为试材,通过2010-2011年连续2年防雨棚控水干旱试验,以抗旱隶属度、抗旱指数为评价参数,对各品种进行抗旱性综合评价。结果表明,干旱胁迫导致各品种玉米株高、穗位高、穗长、穗粒重均不同程度地降低,茎秆变细,秃尖变长,产量降低。年份间比较,2011年夏玉米植株性状、穗部性状、地上部干物重、产量均显著高于2010年。以茎秆性状、穗部性状、地上部干物重及产量指标隶属度的平均值为综合评价标准,‘登海701’为典型抗旱性品种;‘莱农14’、‘农大108’、‘金海5号’为抗旱性较强的品种;‘登海662’、‘郑单958’、‘中科11’、‘浚单20’为抗旱性弱的品种;‘青农105’在2年内的隶属度值差异较大,其抗旱性有待进一步研究。     

氮素对高温胁迫下玉米籽粒发育的调控效应

明确籽粒建成期高温胁迫下氮素对玉米籽粒发育的调控效应,对合理施肥、缓解高温危害、实现玉米丰产稳产具有重要意义。以热敏感品种先玉335（XY335）和耐热品种郑单958（ZD958）为材料,设高温处理（T）和对照（CK）,研究不同施氮量（90,180,270 kg/hm²,分别记为N90、N180、N270）对籽粒建成期高温胁迫玉米籽粒发育及产量的影响。结果表明,高温胁迫打破了玉米籽粒内源激素间的平衡,使得2个玉米品种的N180和N270的籽粒脱落酸（ABA）含量、郑单958的N180和N270的生长素（IAA）含量降低;上部籽粒可溶性酸性蔗糖转化酶（SAI）活性降低,籽粒体积膨胀及干物质积累受阻,败育率增加,穗粒数减少,进而导致产量显著降低。热敏感品种先玉335受高温胁迫的影响程度高于耐热品种郑单958。随施氮量增加,高温对玉米籽粒发育的负面影响加剧。高温胁迫下,与低氮（N90）处理相比,中氮（N180）、高氮（N270）处理下,先玉335和郑单958籽粒ABA/GA₃降低,IAA和ZR含量升高,籽粒体积和干物质减少更加严重,败育率分别显著增...     

豫西地区青贮玉米光合和产量方面品种适应性研究

为了在豫西地区筛选到适宜的青贮玉米品种，以‘郑青3号’、‘京科932’、‘川单99’、‘郑单958’和‘雅玉8号’（对照处理）为材料，通过分析不同品种抽雄吐丝期的光合特性指标和荧光特性指标，结合最终鲜干草产量以及籽粒产量结果进行适应性分析。结果表明：‘郑单958’和‘川单99’表现较好的光合性能，‘川单99’表现出较好的叶绿素荧光性能且具有较高的鲜草产量，‘郑单958’具有较高的籽粒产量。因此，‘川单99’是豫西地区种植较为适宜的青贮玉米品种，‘郑单958’则是豫西地区收获籽粒和青贮饲料均适宜的兼用型玉米品种。     

穗期高温对玉米子粒灌浆生理及产量的影响

为揭示玉米穗期高温胁迫对子粒灌浆生理及产量的影响,以耐热型玉米品种郑单958和热敏感型玉米品种先玉335为试验材料,研究了第9片叶完全展开至抽雄期高温对玉米子粒灌浆特性、淀粉合成酶活性、激素含量和产量的影响。结果表明,穗期高温处理,郑单958和先玉335的产量分别比对照降低了11.14%和25.40%;2个品种的粒重和灌浆前期的灌浆速率降低,到达最大灌浆速率的时间延迟,灌浆速率最大时的生长量减小,活跃灌浆期延长;灌浆前期子粒淀粉合成酶活性降低;高温对先玉335的影响明显高于对郑单958。高温处理后,2个品种子粒中的生长素、玉米素核苷和赤霉素含量变化趋势一致,均表现为灌浆初期降低,灌浆后期升高,脱落酸含量表现则相反。     

几个玉米杂交种的抗旱性鉴定与分析

通过在抗旱防雨棚内的小区试验,设置正常供水和中度干旱胁迫两个水分处理,以当前推广面积较大的玉米杂交种郑单958为对照,对辽宁省目前主推的5个玉米杂交种丹玉39号、先玉335、良玉88号、辽单565、沈试21号的抗旱性以及与抗旱性有关的17个生理生化指标和农艺性状进行了测定、比较与评价。结果发现:干旱胁迫下,所有测试品种都表现一定的抗旱能力,除丹玉39号外,其余4个品种抗旱能力与对照郑单958相当。但不同基因型玉米之间存在一定的差异,先玉335的抗旱性最强,其次是良玉88号和辽单565,抗旱性最弱的是丹玉39号。     

硝酸盐胁迫对玉米幼苗氮同化相关酶的影响

为了研究硝酸盐胁迫对玉米幼苗生长相关酶活性的影响,在前人研究工作的基础上以郑58、郑单958和昌7-2为研究材料,采用溶液培养方法,在不同浓度硝酸盐胁迫下,对3个品种的幼苗进行硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、超氧化物歧化酶活性的测定。揭示了玉米幼苗在适宜、高、低浓度硝酸盐供应条件下3种酶活性的变化。结果显示:硝酸盐浓度2.00 mmol/L时,根系和叶片的超氧化物歧化酶活性较低,说明该浓度范围可以作为玉米幼苗适宜培养浓度。低(0.02,0.20 mmol/L)、高(10.00,20.00 mmol/L)浓度硝酸盐条件下,SOD活性明显上升,杂交系郑单958体内SOD活性明显高于亲本郑58和昌7-2品种(P0.05),说明郑单958品种在胁迫条件下有较高的自我保护作用。低硝酸盐浓度(0.02,0.20 mmol/L)时,随着硝酸盐供应浓度的增加硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性增强;高硝酸盐浓度(10.00,20.00 mmol/L)时,硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性下降。叶片NR活性下降程度小于根系,说明硝酸盐供应变化对根系影响较大。父本昌7-2对硝酸盐的还原作用明显弱于母本郑58和子代郑单958,尤其在胁迫条件下存在显著差异(P值均0.05)。谷氨酰胺合成酶的变化趋势与硝酸还原酶活力基本相似。     

外源亚精胺对涝胁迫下玉米幼苗根系无氧呼吸代谢的调控效应

为了探讨多胺提高玉米抗涝性的机制,以2个抗涝性不同的玉米品种(郑单958,抗涝性较弱;浚单22,抗涝性较强)为材料,设置正常处理、涝胁迫处理、涝胁迫+亚精胺(1 mmol/L)3个处理,分别在处理0,2,4,6 d取幼苗根测定相对电解质渗漏率、无氧呼吸酶活性(乳酸脱氢酶(LDH)、丙酮酸脱羧酶(PDC)和乙醇脱氢酶(ADH))、代谢产物(乙醇和乳酸)和亚精胺(Spd)含量,并测定幼苗相对干物质增长速率,研究了亚精胺对涝胁迫下玉米幼苗根系呼吸代谢的调控效应。结果表明:在正常生长情况下,2个玉米品种幼苗根系中无氧呼吸酶活性、代谢产物和亚精胺含量均无明显变化,且在2个品种间无明显差异;涝胁迫处理后,2个玉米品种幼苗根系中无氧呼吸酶活性以及乙醇、乳酸、亚精胺含量增加,且抗性较弱的郑单958的LDH活性和乳酸含量增加幅度大于抗性较强的浚单22,而抗性较强的浚单22的ADH活性和乙醇、亚精胺含量增加幅度大于抗性较弱的郑单958;涝胁迫+亚精胺处理后,2个玉米品种幼苗根系中PDC、ADH活性以及乙醇、Spd含量升高,LDH活性和乳酸含量下降,且抗性比较弱的郑单958的变化幅度大于抗性比较强的浚单22。结果显示,亚精胺与涝胁迫下玉米幼苗根系的呼吸代谢之间存在密切关系,亚精胺一方面可以通过提高玉米幼苗根系中无氧呼吸代谢酶PDC和ADH活性以及增加乙醇和Spd含量减少有害物质乙醛对细胞的伤害;另一方面可以通过降低LDH活性抑制乳酸的过量产生,避免细胞质的过度酸化,降低细胞膜的伤害,从而缓解涝胁迫对玉米幼苗造成的伤害,促进干物质的积累和玉米幼苗的生长。     

低温胁迫下外源ABA对玉米幼苗抗寒性的影响

为了探讨外源ABA对玉米苗期耐寒性的影响,选取了耐寒能力强的青农105和冷敏感的农华101为试验材料,对其进行低温和外施ABA处理后,测定2个玉米品种的MDA含量、相对电导率、可溶性糖含量、保护酶活性和激素含量,并通过荧光定量PCR对低温胁迫相关基因的表达量进行了比较。结果表明,外源ABA处理降低了低温胁迫下2个玉米品种的MDA含量和相对电导率,提高了可溶性糖含量。抗寒品种青农105的MDA含量和电导率下降幅度大,而可溶性糖含量上升幅度大,外源ABA对抗寒性强的青农105作用更明显。对植物体内保护酶活性和激素含量分析发现,外源ABA可以提高低温胁迫下2个品种的SOD、POD、CAT、APX活性,增强清除活性氧的能力,减少活性氧物质的积累,抗寒品种青农105的SOD、POD、CAT、APX活性增幅较大,外源ABA对抗寒品种青农105作用更明显。外源ABA处理明显提高了低温胁迫下2个玉米品种的内源ABA的含量,降低了GA3、ZR、IAA含量,低温及ABA处理对抗寒品种青农105作用更明显。分子水平的证据表明,外源ABA处理增强了低温条件下一些与逆境胁迫相关基因的表达。对青农105和农华101的抗寒基因分析表明,低温胁迫诱导2个品种的Apx1、Fad8、Lip15、Cat3基因及抗寒品种青农105的Dreb1和Asr1基因的表达,抑制冷敏感品种农华101的Dreb1和Asr1基因的表达,结果发现,外施ABA对耐寒性强的玉米品种作用明显。为我国北方地区春玉米的生产提供了一些抵御冷害的策略。     

PEG模拟干旱胁迫对不同抗旱性玉米品种苗期形态与生理特性的影响

为探讨玉米（Zea mays L.）苗期对水分亏缺的响应机制,以抗旱性具有显著差异的2个玉米品种为材料,使用PEG-6000溶液模拟不同强度的干旱胁迫,对逆境中玉米苗期的形态及生理生化特性进行分析。结果表明：干旱胁迫后抗旱性强的成单30的株高、叶面积、根长及根重呈上升趋势,抗旱性弱的金玉306呈下降趋势;干旱胁迫使成单30的地上部干重、根重和干物重等生物产量增加,而金玉306的各生物产量逐渐下降;干旱胁迫导致玉米的丙二醛含量升高,细胞膜稳定性下降,成单30的变化幅度比金玉306小;干旱胁迫使玉米的叶绿素a/b比值及叶绿素含量下降,类胡萝卜素含量增加;成单30的可溶性糖及可溶性蛋白含量在干旱胁迫后变化不显著,而金玉306在后期才出现显著变化;干旱胁迫后,成单30与金玉306的脯氨酸含量均极显著增加;干旱胁迫使玉米的超氧化物歧化酶、过氧化物酶及过氧化氢酶活性提高。这些结果说明不同抗旱性玉米品种的抗旱机制存在一定差异。     

低温胁迫对不同玉米种子萌发的影响

以不同生态区推广的郑单958等8个杂交种及其亲本自交系为供试材料,在5℃、10℃、15℃温度下进行发芽试验,25℃为试验对照,研究低温胁迫对不同玉米种子萌发和生长的影响。结果显示,随着温度的升高,各种材料的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数都会提高。由温度敏感系数推断出:杂交种京农科728耐寒性较好的材料对温度不敏感;农单476、农单145、郑单958、农单154、农单116对温度中度敏感。亲本自交系农系1109、农系1266、郑58和昌7-2对温度高度敏感,耐寒性较差;其余自交系对温度中度敏感。     

播期对下茬青贮玉米物质生产特性的影响及气象条件分析

以郑单958和高油4515两个粮饲兼用型青贮玉米为下茬作物,设置5个播期处理,研究了播期对玉米物质生产特性的影响,并进行了气象条件分析.结果表明,7月5日、7月12日、7月19日三个播期处理的热量和水分条件基本上能够满足青贮玉米所需;7月5～19日播种,郑单958可收获青体产量63.55～71.9t//hm2,高油4515可收获青体产量60.71～64.67t/hm2;7月26日以后播种,有效积温不足,且低温造成生育期延迟性障碍,两个青贮玉米品种均没有鲜稳产量,秸秆干物质含量和青体产量显著降低,因此,下茬复种郑单958和高油4515最迟不宜晚于7月26日.     

干旱胁迫对玉米叶绿素荧光参数及质膜透性的影响

以抗旱性不同的3个玉米品种京单28、郑单958、京科25为试材,研究干旱胁迫下玉米的叶绿素荧光参数及质膜透性的变化.结果表明:干旱胁迫对叶绿素荧光参数的影响非常显著,干旱胁迫会降低玉米PSⅡ的原初光能转化效率(Fv/Fm),使PSⅡ反应中心开放部分比例(qP)降低,用于光合作用电子传递的份额(qP)减少,而以热能的形式耗散,过量的光能不及时耗散会使光合器官受到损伤,导致玉米叶片原生质膜结构伤害,从而引起膜的透性增大,玉米叶片中丙二醛、脯氨酸含量变化.