不同干旱胁迫条件下我国玉米骨干自交系的抗旱性比较研究

以目前我国科研育种和生产中84份骨干自交系为材料,采用2种不同的干旱胁迫处理,依据成熟期产量和产量构成因素的表现剖析其抗旱性,发现我国玉米自交系存在着丰富多样的抗旱类型及抗旱丰产类型,它们是我国玉米抗旱育种的重要种质资源;抗旱性分析发现, 产量构成因素的抗旱性存在着较大差异,有些材料表现生育中、后期均抗旱,有些材料只在某一个生育时期表现较强的抗旱性;抗旱丰产性分析发现,产量构成因素的抗旱指数同样存在着较大的差异,有些材料穗粒数、百粒重抗旱指数均较高,有些材料穗粒数抗旱指数较高,还有些材料百粒重抗旱指数较高,表明不同的玉米能够以不同的途径实现抗旱丰产。     

不同玉米杂交种及其亲本自交系抗旱性研究

以玉米杂交种及其亲本自交系为试验材料,对不同基因型玉米抗旱性进行了系统研究。结果表明：（1）在花期水分胁迫下,不同基因型玉米都表现出株高、单株叶面积、叶绿素等指标的下降,且下降的幅度不同。同时,水分胁迫下,玉米植物体内的生理代谢发生了明显变化。叶片相对含水量、保水能力显著降低,可溶性糖升高。与抗旱系数关联度密切的有：叶片相对含水量下降率、丙二醛伤害率、株高下降率等。（2）叶片相对含水量、叶水势即离体叶片失水速率与抗旱性关系密切。这些指标既可以反映植株受旱程度,又可以比较不同基因型玉米抗旱能力。（3）在花期水分胁迫下,不同基因型玉米产量都明显下降。抗旱性强的基因型下降的小,抗旱性弱的品种下降的多。可以用抗旱系数和抗旱指数来衡量不同基因型玉米的抗旱性。亲本及F1代间抗旱性在某些性状上有一定相关性。     

玉米自交系抗旱性鉴定试验报告

以101份优良自交系为材料,在甘肃省敦煌种业集团股份有限公司研究院酒泉育种基地设置田间自然抗旱鉴定试验,以抗旱系数为主要考察指标,筛选相关性状指标形成综合抗旱系数。试验初步筛选出抗旱性状优良的玉米自交系24份,其中LH52、DH257、HL40、PHR31抗旱等级为1级,其余20份54358、DG10、HL57、HL49、LH160、HL50、HL45、HL44、DG07、HL58、DG04、K10改、DG11、PHW53、939、B1M、HB7、HB5、HL47、DG27抗旱等级为2级,这些抗旱性状优良且亲缘关系较远的自交系宜在抗旱玉米新品种选育中作为亲本和基础种质重点加以利用。     

PEG模拟干旱胁迫下玉米胚芽鞘长与其抗旱性的关系分析

以6份抗旱性不同的玉米自交系为试材,用不同浓度的PEG-6000(polyethylene glycol,PEG)渗透溶液进行模拟干旱胁迫处理,分析玉米萌芽期中胚轴长、胚芽鞘长及苗长的变化,并将其与田间干旱胁迫处理下相应玉米自交系产量及产量相关性状的抗旱指数进行相关分析,以期揭示萌芽期玉米幼苗相关性状与其抗旱性的关系。结果表明:(1)萌芽期随着PEG浓度增加,玉米自交系胚芽鞘长、中胚轴长及苗长都呈下降趋势,其中苗长降低幅度最大,平均降幅为14%,中胚轴长次之,平均降幅为11%;(2)方差分析表明,不同玉米自交系幼苗的中胚轴长、胚芽鞘长在自交系间及PEG浓度间差异极显著,苗长在PEG浓度间差异极显著;(3)花期田间干旱胁迫下,各玉米自交系的千粒重、穗粒数及产量较正常灌溉明显下降,且其平均降幅分别为8%、14%、13%;(4)通过玉米田间产量及产量相关性状抗旱指数与萌芽期各性状相关性分析表明,中胚轴长与千粒重、穗粒数及产量的抗旱指数呈显著或极显著正相关。胚芽鞘长与千粒重、穗粒数及产量的抗旱指数呈极显著正相关,而在5%的PEG-6000渗透溶液模拟干旱胁迫下,胚芽鞘长与千粒重抗旱指数相关系数最高为0.832。因此,胚芽鞘较长的自交系其抗旱性较强,胚芽鞘长度可作为玉米早期抗旱性筛选的重要指标。     

水分胁迫对不同抗旱型玉米自交系苗期生长的影响

通过水分胁迫处理对不同抗旱型玉米自交系苗期的影响研究,为抗旱育种选择自交系提供选择参考。采用人工控水的方法,研究干旱胁迫对夏玉米抗旱型和对敏感型自交系苗期株高、地上部和地下部分干重、叶面积、比叶重、叶绿素和净光合速等的影响。结果表明：不同抗旱型自交系苗期对水分胁迫的响应不同。抗旱玉米自交系从5叶期开始在干旱胁迫期间的株高、地上部和地下部分干重、叶面积、叶绿素和净光合速率等指标均高于对水分敏感的玉米自交系,且比叶重相对稳定。这表明干旱条件下,抗旱型自交系较普通自交系在苗期能够表现出更好的适应性,本研究对加强抗旱自交系的筛选和选育,进一步提高耐旱节水玉米新品种选择效率具有一定参考价值。     

玉米抗旱研究进展

作为旱地作物的玉米，其抗旱性是指在大气干旱和土壤干旱条件下，不仅能存活下来，而且能使产量稳定在一定水平的能力。其抗旱机制通常有3种：躲旱（drought escape）、避旱（drought avoidance）和耐旱（drought tolerance）。其中避旱和耐旱统称为抗旱性（drought resistance）。躲旱是植株在严重的水分胁迫发生之前完成其生活周期的能力。避旱是在水分胁迫发生时，植株通过维持组织的高水势或以组织水势略微下降来忍受干旱的能力。耐旱则是随着水势的降低，植物组织的生理活动或代谢活动下降较低的能力。利用早熟品种躲旱，虽然适应干旱环境，但由于早熟性，其产量潜力不大。因此目前大多数育种家都倾向于抗旱性（drought resistance）育种。根据近年来研究发现，不同玉米种质问的抗旱能力具有明显的差异，这种差异是玉米抗旱育种的内因和依据。在当代玉米主栽高产品种及其亲本自交系中应存在抗旱基因，可直接用于玉米的抗旱育种。玉米引入我国已有400多年的历史，长期在广阔的地域进行种植后经人工和自然选择形成了抗旱种质资源的丰富基础。王泽力（1998）对征集的百余份玉米材料筛选鉴定后发现，分布在干旱、半干旱地区的材料具有很强的抗（耐）旱性，经改良后已经取得较好的育种成效。曾盂潜（1992）证实了当前广泛应用的自交系8112和黄早4都具有优良的抗（耐）旱性能。目前，以8112，黄早4为代表的改良系较多，都不失作为研究利用的重点。Dafrisa A研究认为，M017对高温与干旱的胁迫表现出较强的抗性。由此说明，从经过选择和改良的农艺种质资源中可以筛选出抗旱的优良基因型。     

转AtHDG11基因玉米的获得及抗旱性鉴定

培育抗除草剂和抗旱的转基因玉米种质,通过超声波辅助农杆菌介导花粉非组培法将拟南芥抗旱基因At HDG11导入玉米自交系昌7-2中,获得转基因植株。通过逐代除草剂筛选、分子检测对获得的转基因植株进行检测,获得5株转基因株系。在此基础上,以非转基因自交系昌7-2为对照,对5个转基因株系进行抗旱性鉴测;对苗期和十叶期玉米植株进行干旱胁迫处理,测定转基因植株生理活性物质和光合参数。结果表明,在干旱胁迫条件下,转基因玉米叶片的Pro含量高于非转基因玉米,MDA含量低于非转基因玉米;不论在正常生长条件下还是干旱条件下,转基因株系的光合速率和水分利用率都明显高于对照植株;而转基因株系的蒸腾速率和气孔导度则明显低于对照植株。综合室内与田间的抗旱检测结果表明,超声波辅助农杆菌介导花粉的非组培转基因方法在玉米上是可行的。将拟南芥HDG11基因导入玉米,同样可以有效地提高玉米的抗旱性,为玉米的抗旱育种提供新的种质资源和新的转基因方法。     

攀西地区玉米地方品种萌芽期抗旱性研究

为进一步利用攀西地区玉米地方品种进行抗旱育种提供理论依据,采用聚乙二醇-6000模拟水分胁迫,通过种子发芽试验,以萌芽抗旱指数、活力抗旱指数、相对发芽率、贮藏物质相对转运率和百粒重为鉴定指标,对66份攀西地区玉米地方品种萌芽期抗旱性进行鉴定。结果表明,玉米种子萌芽期抗旱指标应以萌芽抗旱指数为主,但还要以其他指标为辅,才能全面评价品种的抗旱性。66份地方品种对水分胁迫的反应有显著差异,其中18份材料表现较强的抗旱性,5份资源在多个指标上都表现极强的抗旱性。     

152份向日葵重组自交系苗期抗旱性的鉴定与评价

以152个油用向日葵重组自交系为试验材料,设置干旱胁迫和正常浇水2个处理进行温室盆栽试验,研究干旱胁迫对其苗期表型及生理生化特性的影响;利用抗旱系数、综合抗旱能力D值、相关性分析、线性回归分析和聚类分析方法进行计算分析,以筛选简便有效的向日葵苗期抗旱性鉴定指标和抗旱种质。结果表明,抗旱系数从高到低依次为根冠比、根表面积、根长、根体积、电导率、SPAD值、株高、叶片相对含水量和叶面积;线性回归分析及与综合抗旱能力D值的相关性分析均表明该9项指标与苗期抗旱系数均呈现显著关联,其中根长、根表面积与抗旱系数的相关性较显著。综合抗旱能力D值的聚类将供试自交系材料聚为4大类,包括强耐旱型2个、耐旱型2个、弱耐旱型83个和不耐旱型65个,其中149号和10号材料的综合抗旱能力D值显著大于其他材料,属于强耐旱型。     

胡麻重组自交系群体苗期抗旱性的鉴定与评价

以141份胡麻重组自交系为试验材料,进行苗期抗旱性鉴定及其抗旱指标筛选。测定了水分胁迫下株高、根长、叶鲜重、茎鲜重、根鲜重、根干重、叶干重、茎干重、根冠比等9个性状,利用主成分分析和相关分析进行抗旱指标的筛选,用综合抗旱能力D值对141份自交系材料进行苗期抗旱综合评价。结果表明,干旱胁迫时不同材料间变异丰富,9个表型性状平均变异系数为40.70%,根干重的变异系数最大,株高和根长变异系数最小;主成分和相关分析表明,根冠比和根部性状对抗旱性影响显著,可作为苗期抗旱性鉴定综合指标。综合抗旱能力D值聚类将供试自交系材料分为强抗旱、抗旱、弱抗旱和不抗旱四个类群,其中11、14号材料抗旱性最强。     

玉米自交系生理指标与抗旱性及复水恢复能力的关系研究

【研究目的】为了评价不同玉米自交系的抗旱性，探究生理指标与抗旱性、恢复能力和综合抗旱能力之间的关系。【方法】本研究以19份自交系为材料，采用盆栽称重控水法对苗期玉米进行中度旱胁迫及复水，测定生物量、叶绿素含量、类胡萝卜素含量、Fv/Fm、脯氨酸含量和抗氧化酶活性对干旱和复水的响应。【结果】分析发现自交系‘郑8713’、‘郑63’和‘昌7-2’的抗旱性、恢复能力和综合抗旱能力均较强，自交系‘郑C112’、‘郑718’和‘郑6722’虽然抗旱性较弱，但是恢复能力和综合抗旱能力较强，自交系‘郑3733’、‘郑E846’和‘郑36’恢复能力较弱，但是抗旱能力和综合抗旱能力很强；同时发现类胡萝卜素与抗旱性之间呈现显著的相关性(P=0.503*)，POD抗氧化酶与复水后的恢复能力之间关系显著(P=0.421*)，Fv/Fm与综合抗旱性之间呈显著的相关性(P=-0.456*)，叶绿素含量与抗旱性(P=0.468*)和复水后的恢复能力(P=0.407*)之间均呈现显著的相关性。【结论】以上结果为培育抗旱型品种提供优良的种质资源，同时为玉米抗旱性、恢复能力及综合抗旱能力的筛选与鉴定提供一定的指导意义。     

不同玉米种子萌发期耐旱性分析

种子萌发期是研究玉米生长和耐旱性的关键时期。为了鉴定不同玉米自交系的萌发期耐旱性,采用聚乙二醇(PEG)模拟干旱条件,对42份不同玉米自交系进行干旱处理,通过研究发芽指数、发芽率、发芽势等种子发芽性状,以其相对值为指标,鉴定不同玉米自交系种子萌发期的耐旱性。结果表明,在PEG-6000处理胁迫下,玉米自交系种子萌发受到抑制,不同自交系的耐旱性存在较大差异,通过隶属函数法结合抗旱分级标准筛选出丹3140为萌发期强耐旱自交系,农系1315、YML 1615、京2416为萌发期中等耐旱材料。     

转水稻OsSIK1基因玉米植株的获得及抗旱性分析

类受体激酶基因Os SIK1具有通过激活抗氧化系统,增强水稻对于干旱和盐胁迫抗性的作用。为了丰富可利用的作物抗旱基因,获得具有较高抗旱水平的玉米新种质,通过超声波辅助花粉介导法,将水稻类受体激酶基因Os SIK1导入玉米自交系郑58中,并对转化株进行卡那霉素筛选及T1、T2、T3的PCR及Southern Blotting杂交等分子检测,获得转化植株并在T3获得转基因纯合株系。对T3转基因玉米和非转基因玉米对照以16.1%的PEG模拟水分胁迫进行抗旱性分析。结果表明,与对照相比,在水分胁迫处理下,转基因玉米株系叶片相对含水量提高了7.4%~19.8%,叶绿素含量提高了11.3%~106.9%,SOD活性上升45.8%~93.4%,而转基因玉米叶片的相对电导率下降了35.4%~58.1%,MDA含量下降了25.7%~50.4%,说明转Os SIK1基因玉米植株抗旱性得到提高,其中,5个转化株系与对照在抗旱性方面有显著差异,且生长状况明显优于对照。综上所述,研究最终获得5个转Os SIK1基因玉米株系,并证明导入水稻Os SIK1基因可以提高玉米植株的抗旱性。     

玉米自交系吐丝期叶片光合参数与其耐旱性的关系

从玉米自交系吐丝期光合特性适应干旱环境的角度,探索玉米自交系的耐旱性。2012年在土默川平原灌区和河套平原灌区以及2013年河套平原灌区,利用耐旱性不同的51个玉米自交系,在吐丝期采取干旱胁迫处理,研究分析了叶片光合相关参数对干旱胁迫的响应及其与耐旱性的关系。结果表明,玉米自交系在吐丝期干旱胁迫与正常灌溉条件下P_n、T_r、G_s、C_i、F_v/F_m、Φ_PSII和SPAD的相对值与其耐旱系数呈极显著正相关,WUE相对值与耐旱系数呈极显著负相关,而q_N和q_P的相对值与耐旱系数不相关;上述8个叶片光合参数与耐旱系数的逐步回归分析表明,P_n、WUE、F_v/F_m、Φ_PSII和SPAD相对值与耐旱系数在0.01水平显著相关,P_n、WUE、SPAD相对值对耐旱系数有直接贡献,而F_v/F_m和Φ_PSII对耐旱系数起间接作用。通过上述5个显著相关光合参数将两年三地表现一致的32份自交系的抗旱性分为3类,第1类8份(H201、H21、英64、吉842、早49、吉8415、东46和沈137)属于耐旱性强的;第2类15份属于耐旱性较强的;第3类9份属于耐旱性弱的,此结果与对应的自交系产量差异分类结果相一致。因此,玉米自交系吐丝期P_n、WUE、F_v/F_m、Φ_PSII、SPAD的相对值和耐旱系数可作为其耐旱性评价指标。建立了3类耐旱性玉米自交系吐丝期P_n、WUE、F_v/F_m、Φ_PSII、SPAD的相对值与耐旱系数的回归关系,并明确了其阈值范围。     

外源脱水应答转录因子CBF4基因转化玉米的获得

用PCR方法克隆了拟南芥脱水应答转录因子CBF4基因,以逆境诱导表达基因rd29A的启动子为驱动,构建了逆境诱导表达载体pBAC146。用基因枪转化法转化玉米优良自交系的幼胚和胚性愈伤组织,轰击后的愈伤组织经过筛选、分化和植株再生过程,共获得36棵转基因植株。经PCR、PCR-Southern和Southern检测表明,外源目的基因已成功整合到部分转基因玉米株系的基因组中。人工干旱处理下,抗旱生理指标测定显示,一个转基因株系的脯氨酸含量和叶绿素含量比野生型对照提高一倍,间接表明转基因株系的抗旱能力在某种程度上有所提高。     

玉米耐旱系数的多元回归分析

利用塑料防雨棚遮挡降水,在土壤含水量略高于萎蔫系数的干旱条件下,调查12个常用和新近选育的玉米自交系与耐旱性有关的15个生长发育和生理生化指标,根据其与正常灌水对照的差异计算耐旱系数,并与籽粒产量耐旱系数进行多元回归分析.结果表明,播种出苗期可用出苗率与生物学产量耐旱系数的乘积作为自交系耐旱性鉴定指标,成株期