玉米自交系根系对低钾胁迫的响应

通过大田试验,研究15个玉米自交系幼苗在正常供钾和天然低钾下的根形态特征、干物质积累和钾积累量的变化,探讨玉米自交系根系对低钾胁迫的响应。结果表明:低钾胁迫下,不同玉米自交系根长增加,根表面积、根体积减小,根变细;不同玉米自交系根部及地上部的干物质积累量及钾积累量在低钾胁迫下表现出不同程度的降低;ZD-2、91-2、099和90-21-3的耐低钾能力相对较强,ZD-1、D937、8112和835对低钾胁迫较为敏感。     

低钾胁迫下耐低钾玉米可溶性蛋白、可溶性糖和钾含量的变化及其关系

采用盆栽试验,分析低钾胁迫下耐低钾、不耐低钾玉米自交系不同部位钾、可溶性蛋白、可溶性糖含量的变化规律。结果表明,低钾胁迫降低各部位钾和可溶性蛋白含量。与不耐低钾玉米相比,耐低钾玉米植株钾含量降幅较大,降幅由上部叶、中部叶、下部叶至根系依次减小;上部叶、中部叶及根系的可溶性蛋白含量降幅较大,下部叶可溶性蛋白含量降幅较小;上部叶、根系的可溶性糖含量下降,中部叶、下部叶的可溶性糖含量增加;低钾胁迫下不耐低钾玉米中部叶片可溶性糖与可溶性蛋白的变化趋势相反,耐低钾玉米根系钾含量与可溶性蛋白的变化趋势相反。     

低钾胁迫对玉米光合特性及叶绿素荧光特性的影响

以耐低钾的玉米自交系90-21-3和不耐低钾玉米自交系丹937为试材,利用4个水平钾浓度的水培方法,研究低钾胁迫对不同耐性玉米自交系光合特性和叶绿体荧光特性的影响。结果表明,低钾胁迫下,玉米光合面积减少,光合速率、气孔导度和蒸腾速率均下降,胞间CO₂浓度升高。且在严重低钾条件下不同耐性玉米自交系间差异达到了显著水平,丹937各指标的变化幅度大于90-21-3,90-21-3的光合速率和气孔导度显著大于丹937。低钾胁迫使玉米叶片Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP及ETR显著下降,NPQ上升,表明低钾对PSⅡ造成了伤害,但其能够有效地避免或减轻因PSⅡ吸收过多光能而引起的光抑制和光氧化。与钾敏感自交系相比,耐低钾玉米自交系在低钾胁迫下仍有较强的光合能力和抗光抑制能力,对低钾有更强的耐性。     

不同氮反应冬小麦品种幼苗素质及氮代谢关键酶活性的耐低氮差异研究

为了明确不同氮敏感型冬小麦品种的幼苗对低氮胁迫的反应,基于小麦籽粒产量和籽粒氮含量的耐低氮指数,对24个冬小麦品种进行了耐低氮丰产型和氮敏感型分类,并以典型品种为材料,比较了其幼苗(5叶龄)在不施氮(0mmol·L~(-1))和施氮(16 mmol·L~(-1))条件下,地上部和根部的干物质积累量、氮含量、氮积累量及其叶片和根部的硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性。结果显示,与施氮处理相比较,不施氮处理小麦品种的幼苗根部干物质积累量、根冠比均增加,地上部干物质积累量、氮含量和氮积累量、根部氮含量和氮积累量以及NR和GS活性均降低。在不施氮处理下,耐低氮丰产型小麦品种的幼苗地上部干物质积累量的降幅小于氮敏感型品种,根部干物质积累量和根冠比的增幅均大于氮敏感型品种;耐低氮丰产型小麦品种幼苗总根长和总根表面积显著增加,根直径显著下降;氮敏感型小麦品种幼苗根直径和总根体积显著降低。与氮敏感型品种相比,耐低氮丰产型小麦品种幼苗地上部、根部的氮吸收能力较高,NR和GS两种酶活性降幅较小。     

耐低钾玉米苗期O2·含量、POD活性及其与钾素分布的关系

以耐低钾玉米自交系和不耐低钾玉米自交系为试验材料,比较低钾胁迫条件下两个玉米自交系苗期各个部位超氧阴离子(O2)产生速率、过氧化物酶(POD)活性和钾素分布的动态变化。结果表明,低钾胁迫下耐低钾玉米自交系上部叶片的O2产生速率较低,叶片及根系的POD活性较稳定,能将较多的钾素转移到上部叶片;钾离子在植株体中的分布与O2数量、POD活性存在相关性。     

耐低钾玉米苗期O2(*)含量、POD活性及其与钾素分布的关系

以耐低钾玉米自交系和不耐低钾玉米自交系为试验材料,比较低钾胁迫条件下两个玉米自交系苗期各个部位超氧阴离子(O-.2)产生速率、过氧化物酶(POD)活性和钾素分布的动态变化.结果表明,低钾胁迫下耐低钾玉米自交系上部叶片的O-.2产生速率较低,叶片及根系的POD活性较稳定,能将较多的钾素转移到上部叶片;钾离子在植株体中的分布与O-.2数量、POD活性存在相关性.     

几个玉米自交系和杂交种耐低磷能力的研究

采用水培法对玉米自交系和杂交种进行了耐低磷能力指标鉴定,提出了利用耐低磷综合指数评价不同材料耐低磷能力的方法。结果表明,低磷胁迫对玉米幼苗形态表现、干物质积累、磷积累量及磷利用效率均有显著影响,但不同指标对不同玉米基因型的影响程度并不一致。综合指数分析结果,自交系698-3H和杂交种正红6号的综合耐低磷能力较强,分别属于磷高效利用型和高效吸收型;自交系K335和杂交种正红115的综合耐低磷能力较弱。     

低钾胁迫对玉米苗期根系生长和钾吸收特性的影响

研究低钾胁迫对玉米苗期根系生长和钾吸收特性的影响。玉米自交系种子A(不耐低钾)和B(耐低钾)用三个钾离子浓度(5μmol/L,100μmol/L,1000μmol/L)进行液体培养,4周时将苗转入培养桶中,连续培养50天。在转入的0d、3d、10d、25d、50d天时距根尖2cm处取样,观察根部形态特征及解剖结构,对其根系活力、Imax、Km进行测定。结果表明:耐低钾品种B低钾条件下,根表形态结构上,根毛数量增加,且形成部位距根尖较近;根解剖结构上,木质部导管分化增强,并改善了疏导组织运输能力;根冠比上,长度、重量根冠比增加;根系吸收能力上,根系活力、Imax显著提高,Km显著降低。耐低钾品种从根形态结构改变及根系活跃吸收能力增强两方面协同作用适应低钾胁迫,提高钾吸收能力。     

套作弱光胁迫对大豆苗期根系形态和生理活性的影响

研究玉米-大豆带状套作弱光环境下大豆苗期根系形态特征、生理特性和生物量积累,明晰苗期大豆根系对套作荫蔽的响应规律,筛选适宜玉米-大豆带状套作的大豆品种,为改良大豆对荫蔽胁迫的适应能力提供理论依据。以NTS1007、桂夏3号和南豆12等3个根系特征不同的大豆品种(系)为试验材料,在盆栽试验条件下,采用挖掘法考察根系形态特征,并对根系活力、表面积、伤流量和生物量积累等指标进行测定和分析。结果表明,与单作相比,玉豆带状套作下大豆主根长和侧根长均显著下降,侧根下降81.8%,主根下降42.8%,侧根下降更为明显;根系可溶性糖含量显著下降,导致根系活力降低,伤流量减少;大豆根系表面积和活跃吸收表面积显著减小,降幅均与一级侧根总长度的降幅呈极显著正相关;大豆植株生物量显著下降,其中地下部下降55.2%,地上部下降37.9%,根冠比减小。不同品种(系)大豆根系对套作的响应程度不同,南豆12的主根长、一级侧根长、根体积降幅最小(33.9%、74.4%、65.3%);桂夏3号的根系表面积和生物量降幅最大(67.1%、48.3%);NTS1007则根冠比、根系活力和伤流量冠比降幅最大(35.4%、39.2%、38.9%)。套作遮荫条件下大豆根系的伸长生长比根系生理性状更能够准确地反映植株根系生长状况,根系长度可作为判定对荫蔽胁迫适应能力的一个重要指标。南豆12在玉米-大豆套作下能够更为合理地分配同化产物,减小荫蔽胁迫对根系形态建成和生理活性的抑制作用,保证根系生物量积累。     

磷、铝胁迫对玉米幼苗生长和养分吸收的影响

选取5个基因型玉米品种,采用营养液培养,研究低磷和铝毒条件下不同基因型玉米苗期生长状况及对磷、钾、钙、镁、铁、锌的吸收。结果表明,耐低磷基因型玉米品种适应低磷的能力较强,具有较长的根系和较大的根干重,株高受低磷的影响明显小于敏感基因型玉米品种。低磷胁迫增大了植株的根冠比,改变了植株对营养元素的吸收及其地上部和根系的分配。铝胁迫下,铝敏感基因型玉米品种根伸长受到铝的抑制作用大于耐铝基因型玉米品种,各种营养元素的吸收累积明显受抑制,耐铝基因型玉米品种地上部和根系相对干重下降较少,而敏感基因型玉米品种相对干重显著下降。     

施钾对春玉米产量、养分吸收及分配的影响

通过连续两年田间试验,研究吉林省中部玉米主产区施钾对春玉米产量、养分吸收、转运、分配及钾肥利用率的影响。结果表明,施用钾肥可显著提高春玉米产量,在一定施钾范围内,春玉米产量随施钾量的增加而增加,当施钾量超过90 kg/hm2后产量不再增加,根据玉米产量(y)和施钾量(x)拟合,得出最佳施钾量为82.9~86.6 kg/hm2。施钾肥可提高干物质最大积累速率和积累总量、养分最大吸收速率和吸收总量,提前干物质最大积累速率和养分最大吸收速率出现的时间。施钾可提高春玉米氮、磷、钾养分向子粒的转运量及转运率,施钾量30~90 kg/hm2范围内抽雄期养分积累量与子粒转运量和转运率呈正比,当施钾量超过90 kg/hm2后,氮、磷、钾养分转运出现负效应。钾素农学利用率和偏生产力随着施钾量的增加而下降,钾肥当季回收率以施钾量90 kg/hm2处理最高。在吉林省中部玉米主产区,适宜施钾量为82.9~86.6 kg/hm2。     

不同小麦品系耐低钾性的综合评价

为了鉴定并筛选耐低钾的小麦品系,以小麦(花培3号×豫麦57)双单倍体(DH)群体(168个株系)为材料,测定低钾处理和对照(正常钾处理)下,不同株系的地上部干重、地下部干重、整株干重、根冠比、根平均直径、根体积、根总表面积、总根长、根系活力、SOD活性、POD活性、钾浓度和钾累积量,分析其在低钾胁迫下的反应,综合评价不同品系的耐低钾性,筛选可用于评价耐低钾性的指标。结果表明,单一指标不能全面、准确地反映小麦的耐低钾性;通过主成分分析和隶属函数分析相结合的方法,获得各供试材料耐低钾性的综合评价值(D值),且D值可以直接反映各DH株系耐低钾能力的大小;通过逐步回归的方法建立了最优回归方程,筛选出6个与小麦耐低钾性显著相关的指标。     

玉米耐盐基因ZmHKT1的序列变异分析

HKT(High-affinity potassium transporter,高亲和性钾转运蛋白)基因所编码的蛋白能起到维持植物体内的Na+/K+平衡的作用。在作物中HKT蛋白主要通过排出叶片中的Na+,从而提高植物耐盐性。对54份玉米自交系材料的Zm HKT1基因及上游序列进行多态性分析。结果表明,在3 784 bp的序列中,共有194个SNP和32个In Del。大部分变异集中在基因上游序列和内含子区,编码区的变异相对较少,说明编码区在进化和人工选择中承受了更大的选择压力。根据序列变异情况可将54份玉米自交系材料划分为15个单倍型,上游序列主要存在3种单倍型,而基因序列存在9种单倍型。遗传重组和连锁不平衡分析发现,全长序列只有3次重组事件发生,上游序列存在着非常强的连锁不平衡。     

利用隶属函数值法对玉米成熟期抗旱性的综合评价

以10个不同基因型玉米为试验材料,在宁夏中部干旱带,通过测定不同品种成熟期的K~+/Na~+、光合气体交换参数、农艺性状及产量性状等指标进行抗旱性鉴定,并利用主成分分析和隶属函数法对其抗旱性强弱进行综合评价。结果表明,干旱胁迫地和对照田中,各参试品种的光合特征参数、K~+/Na~+及形态性状等均有明显差异,且干旱胁迫条件下的净光合速率(P_n)、株高、产量均显著低于对照(P0.05)。同一品种不同器官的K~+/Na~+值表现为茎基茎叶根,表明植株体内的离子吸收和运输具有选择性,茎基具有贮存K~+的作用,根具有贮存Na~+的功能。不同基因型玉米品种的抗旱能力根据综合评价值(D值)大小,综合评价其抗旱性强弱顺序为A111-3/H242HoViY1北21/A58A3/A18高WY2宁3/1522H237/A18桂青贮1号H237/1506A3/A18。     

外源钙对盐胁迫下玉米幼苗不同器官离子含量的影响

以郑单958为试验材料,采用水培法研究盐胁迫下外源钙对玉米幼苗根、生长叶、成熟叶叶鞘和叶片生长的影响及K+、Na+、Mg2+、Ca2+含量,探讨盐胁迫下外源钙对玉米幼苗不同器官离子含量的影响。结果表明,外源钙可缓解盐胁迫对玉米幼苗生长的抑制作用,促进干物质积累及根冠比的增加。外源钙可明显降低根系对Na+的吸收量,减少Na+向地上部的运输量;增加对K+、Mg2+、Ca2+的吸收量和运输量;降低盐胁迫下玉米幼苗各器官Na+/Ca2+值、Na+/K+值,表明Ca2+可改善玉米幼苗体内的离子平衡,缓解盐胁迫造成的伤害。     

不同种植密度下东北春玉米根系特征及其干物质积累的差异比较

以郑单958和先玉335为供试品种,对45 000、67 500和90000株/hm2种植密度下春玉米关键生育期0～60 cm土体根系的主要形态指标及其干物质积累进行分析.结果表明,随密度提高,0～ 60 cm土体中玉米单株根系生物量积累下降,但群体根系总生物量呈上升趋势.3个密度下,从拔节期至乳熟阶段郑单958玉米根系的根长、根表面积、根体积与根长密度均随生育进程呈单峰曲线变化,在抽雄吐丝期达最大值;先玉335根系的相应形态指标从拔节期至乳熟阶段呈下降趋势,在拔节期最大.抽雄吐丝期和乳熟期,两个品种的单株根长、根表面积和根体积随密度增加而下降,但群体的总根长、根表面积、根体积和根长密度随密度的增加而增大.     

不同抗倒能力玉米品种物质生产与分配及产量性状研究

2005～2006年以4个不同耐密性品种为材料,研究玉米不同抗倒能力对光合物质生产及其产量的影响.结果表明,当稀植(52 500株/hm2)条件下,大穗品种京科518和京科519的丰产优势明显,叶面积指数、群体光合势、单株干重和群体干物质积累量均较高,其产量显著高于耐密品种登海3719;当群体密度大于75 000株/hm2以上时,发生倒伏,两品种绿叶面积和光合性能下降,群体干物质积累减少,有效收获穗数显著降低,产量明显下降.从玉米抽雄前到生理成熟期,根系干重所占比例越高,植株抗倒伏能力越强;玉米抽雄前单株干重和根干重所占比例与倒伏率呈显著负相关,相关系数分别达-0.5405*和-0.5302*.田间倒伏对产量有较大影响,选用在吐丝前根系发达、干物质积累多的玉米品种抗倒能力强,是实现在大群体条件下创高产的保障.