低温胁迫对玉米幼苗抗氧化系统及渗透调节物质的影响

为了研究低温胁迫下不同基因型玉米幼苗抗氧化系统及渗透调节物质的差异响应,列出主要的实验方法。选用‘先玉335’和‘丰禾1号’为供试品种,设置了常温对照(CK)和低温处理(L),采用盆栽方式种植,随机设计。结果如下：低温胁迫会影响玉米形态的建成,降低株高、叶面积、总干重、根长、根表面积和根体积,且‘先玉335’的指标下降值小于‘丰禾1号’。低温胁迫下叶片内的丙二醛（MDA）和超氧阴离子（O2.-）含量会明显升高,‘先玉335’的积累量小于‘丰禾1号’。随着有害物质的积累,叶片内的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性随之升高,以便清除有害物质,保护细胞膜。‘先玉335’的酶活性在低温胁迫时上升的快于‘丰禾1号’。可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量在低温胁迫下会升高,这有利于维持细胞膨压,减少低温损伤。玉米会调节自身生理代谢,从而减少低温带来的损伤。     

山西省小麦苗期根系性状及抗旱特性分析

小麦苗期根系形态是成株期根系分布的基础,与抗逆和产量密切相关,全面认识苗期根系及抗旱特性,对于抗旱优异种质的利用和早期筛选具有重要意义。采用239份山西省小麦品种(系)在土培条件下,研究了苗期根系性状及对水分胁迫的响应。结果表明,正常生长下山西小麦苗期根系性状多样性丰富,地方种变异最大;不同年代品种中,除最大根长随年代略下降外,其他性状均呈先升后降的趋势;不同根系性状对水分胁迫响应存在差异,总根长对水分最敏感,其次为根表面积、根体积和根生物量,最大根长和平均根数不敏感。苗期根系综合抗旱能力随年代呈先降后升的趋势,地方种和20世纪70年代品种多为中抗,80和90年代的品种抗旱性较低,2000年以后审定品种的抗性较高,其中旱地品种抗性最好。苗期根系抗旱特性与产量性状相关分析发现,最大根长、总根长、根体积和根生物量与雨养条件下的千粒重和产量显著正相关,最大根长和根生物量与成株期抗旱性也显著正相关。因此苗期最大根长和根生物量可作为半干旱地区旱地育种过程中抗旱性和产量的早期筛选指标。     

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。     

不同年代玉米品种根系对低氮干旱胁迫的响应分析

以1973年以来5个主推玉米品种中单2号、丹玉13、掖单13、农大108、郑单958以及新品种豫单606为材料,在低氮和低氮干旱复合胁迫下,研究了品种更替过程中根系变化特征。结果表明,随年代推进,玉米品种根干重、根长及根表面积呈先升后降又升的趋势,早期品种的3个根系性状逐渐增加,以获取更多的水分和养分,现代品种的3个根系性状逐渐减少,以减少冗余器官的消耗,而新品种有所上升,以满足产量持续增长所需水分和养分。在低氮和低氮干旱复合胁迫下,与早期品种相比,现代品种根干重变化小,但根长和根表面积增加多,根系平均直径变细,伤流量减少不显著。上述结果表明,不同年代玉米品种根系逐渐优化,现代品种根系形态调节能力增强,对低氮和低氮干旱复合胁迫的耐性提高。     

不同玉米品种对干旱胁迫的响应

采用盆栽试验,研究不同梯度水分胁迫对不同时期的玉米品种先玉335,陕单902的叶绿素荧光参数、光合性状和渗透调节物质的影响。结果表明,水分胁迫导致玉米叶片光合能力下降,初始荧光Fo,脯氨酸含量上升,反应中心PSⅡ的潜在活性Fv/Fo,PSⅡ原初光能转换效率Fv/Fm,PSⅡ反应中心的激发能捕获效率Fv′/Fm′受到抑制,水分利用效率WUE和可溶性蛋白的含量下降。通过分析得出,新玉米品种先玉335在苗期对水分胁迫有良好抵抗能力。     

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’。     

干旱胁迫下不同小豆品种根系生长规律研究

采用盆栽人工控水的方法,研究不同小豆品种根系对干旱胁迫的响应。结果表明,干旱胁迫抑制了小豆根系的生长,随着干旱胁迫的加剧,小豆的最大根长呈先增加后减少的趋势,根重、总根长、根表面积、根体积、株高、茎粗和叶面积呈减小的趋势,根冠比呈增加的趋势;不同品种小豆对干旱胁迫的响应存在差异,抗旱型品种的根重、总根长、根表面积、根体积、株高、茎粗和叶面积随干旱胁迫的加剧下降幅度小,根冠比显著加大。重度干旱胁迫下,品种间最大根长、根重、根体积、株高、茎粗、叶面积和根冠比差异在整个生育期间达显著水平。抗旱型品种冀红8937的根系更为发达,根冠比较高,中度干旱胁迫下,最大根长的增加幅度较大,随着干旱胁迫的加剧,其根重、总根长、根表面积、根体积、株高、茎粗和叶面积下降幅度较小,根冠比显著增加。     

玉米杂交种及其亲本苗期性状对低氮胁迫的动态响应

以玉米杂交种先玉335及其亲本（PH6WC、PH4CV）和豫玉22及其亲本（综3、87-1）为试验材料,通过水培方法,设置低氮（0.04mmol/L,LN）和正常氮素（2mmol/L,CK）水平2个处理,分别在培养3、7和14d后,对其幼苗生物量积累、叶片和根系表型、叶绿素及氮素含量等进行分析,探究低氮胁迫下玉米杂交种及其亲本幼苗性状的动态变化。结果表明,玉米苗期根系对低氮的响应要早于地上部,且杂交种对低氮的响应比亲本更为迅速。在CK和LN处理下,杂交种幼苗的多个性状均存在中亲和超亲优势,豫玉22的根尖数、根系氮积累量占比和先玉335的总根长、根表面积及根尖数的杂种优势在3个时间点与CK处理相比均有较大幅度提高。通过耐低氮指数分析发现,杂交种的耐低氮能力介于2个亲本之间或与其中1个亲本接近。     

不同种植密度对玉米生长性状和产量的影响

通过不同种植密度对先玉335玉米品种的生长性状和产量影响分析,结果表明:先玉335玉米品种群体叶面积指数(抽丝期)最大可达6.67,玉米株高最高达到371cm;种植密度在8.0万株/hm2时群体干重最大,完熟期时达1 853.4kg/hm2;先玉335种植密度在8.0万株/hm2时玉米产量最高,达到14 945kg/hm2,综合分析,先玉335玉米品种在东部桦甸地区,最适种植密度为8.0万株/hm2。     

低磷胁迫对不同基因型小麦品种苗期性状的影响

为研究低磷胁迫对小麦苗期性状的影响,在对照(200 μmol/L KH2PO4)和低磷(5 μmol/L KH2PO4)条件下比较了6个不同基因型小麦品种苗期性状指标。结果表明,小麦根系和地上部对低磷胁迫的反应不同,低磷诱导小麦根系伸长,根系生物量（根鲜重和根干重）增加,供试的6个小麦品种在低磷条件下的根系鲜重和干重与对照相比差异均达到显著或极显著水平。低磷处理对地上部则表现出抑制作用,但对不同品种的影响程度差异较大。总体来看,低磷胁迫处理对小麦根系性状的影响大于地上部性状,不同苗期性状受低磷胁迫影响的程度分别为：根系鲜重>最长根长>根系干重>地上部鲜重>地上部干重>苗长。6个供试小麦品种中,‘中国春’对低磷胁迫最为敏感,而‘京411’的耐低磷性相对较强。     

不同重金属胁迫对绿豆种子萌发和幼苗初期生长影响的差异

研究了不同浓度的重金属Cu2 、Cr6 、Pb2 胁迫对绿豆(Phaseolus radiatusL.)种子萌发和幼苗初期生长的影响。结果表明:低浓度抑或高浓度Cu2 、Pb2 胁迫对绿豆种子发芽率的抑制不明显,但较高浓度(100mg/L)Cr6 胁迫严重抑制种子萌发率,在400mg/L抑制高达66%(表1)。低浓度抑或高浓度Cu2 、Pb2 胁迫对绿豆初期生长抑制不明显,而Cr6 胁迫的抑制效应在浓度为50mg/L极为明显,并随浓度升高而加重。在400mg/L浓度时抑制其主根长、侧根数、株高及生物量分别高达93%、96%、75%、76%(鲜重计)57%(干重计)(表2~表6)。研究结果表明:3种重金属胁迫对绿豆种子萌发和幼苗初期生长影响有差异,其毒害能力顺序为Cr6 >Cu2 >Pb2 。     

提高密度对根冠发育及其产量的影响研究

试验于2009-2010年在吉林省中国农科院公主岭试验站进行。以耐密玉米品种郑单958(ZD)和先玉335(XY)为材料,采用2种密度(52 500株/hm2(LD)和82 500株/hm2(HD))研究了不同处理单株和群体形态和生理指标的变化动态,通过田间根系挖掘的方法研究了根系性状在不同土层的分布状况和根冠比例关系。结果表明,随着密度增高单株性状变劣而群体质量提高,群体的叶面积和干物量显著增加。与低密度相比,高密度下根系分布呈现"横向紧缩、纵向扩展"的趋势。高密度下根长密度(RLD)显著增加,对各土层的水肥资源利用能力增强。根冠比是品种的特征性状,在同一时期不随密度改变而改变,不同品种有其适合的密度,先玉335的耐密性优于郑单958。根据研究结果,将东北春玉米从目前的52 500株/hm2提高到82 500株/hm2是可行的。研究阐明了高密度下高产玉米的生理基础,并对高产玉米栽培具有重要意义。     

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。     

不同生育时期玉米苞叶叶绿素荧光特性差异分析

以郑单958和农大364两个玉米品种为研究材料,对大田条件下不同生育时期玉米苞叶的叶绿素含量和叶绿素荧光动力学进行了比较分析.结果表明,不同生育时期玉米苞叶叶绿素含量呈先升后降的变化趋势,并在灌浆期达到最高值,且农大364苞叶的叶绿素降低速率要低于郑单958,这样有利于其保持更为持久的光合能力.不同生育时期玉米品种间苞叶叶绿素荧光参数(Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo等)的变化规律基本一致,郑单958高于农大364,说明郑单958苞叶反应中心活性较高,具有较高的电子传递速率,并且苞叶叶片开放的PSⅡ反应中心捕获激发能的效率高于后者.     

播种至苗期不同阶段低温对玉米幼苗生长及生理抗性的影响

为应对未来气候变化所产生的阶段性低温对寒地玉米幼苗建成的不利影响,以先玉335为试验材料,基于对寒地玉米田间温度条件的动态模拟,采用二因素完全随机设计,分别设置低温处理阶段（播后第1~5、6~10、11~15、16~20、21~25和26~30天）和低温持续时间（0、1、2、3、4和5d）处理,探讨了不同处理组合条件下玉米出苗进程、幼苗生长、生物量积累及抗性生理指标的变化差异。结果表明,播后至苗期各阶段经历1~5d低温处理后,均可降低玉米出苗速率和成苗率,抑制玉米幼苗的生长及生物量积累,并引起叶片叶绿素含量与最大光化学效率下降,以及渗透调节物质含量与膜脂过氧化水平的增加,其影响程度随低温持续时间的延长不断加剧,且以播种后11~25d特别是16~20d,即处于破土至出苗临界期的玉米植株对低温响应最为敏感。     

玉米自交系幼苗生物量积累及根系形态对两种氮素水平的反应及聚类分析

为探讨低氮胁迫对玉米自交系幼苗生物量和根系形态的影响,以35份玉米自交系为材料,测定了两个氮素水平处理后14d玉米幼苗的单株干重、地上部干重、根干重、根冠比、总根长、根表面积、根体积、根平均直径、侧根数和初生根长。结果表明,低氮胁迫下玉米幼苗根干重、根冠比、根总表面积、根体积、侧根数、根平均直径和初生根长显著增加,地上部干重和单株干重显著减小,而总根长没有明显变化。通过主成分分析和聚类分析发现,同一氮素水平下,玉米幼苗各性状的综合表现存在基因型差异,且在正常氮素和低氮条件下均可以分为6组。低氮处理后,选取的9个自交系地上部氮素积累量均显著降低,PH4CV、B73和XY4的根系氮素积累量显著增加,其余6个自交系显著降低。此外,只有XY4的氮素吸收和利用效率均较高。综合分析表明,XY4是低氮高效型玉米自交系。     

黑龙江省部分玉米杂交种的综合评价

玉米杂交种的综合评价是新品种选育、审定和推广的重要依据。以黑龙江省种植的部分玉米杂交种为试验材料,测定其产量（14%含水量）、籽粒含水量、容重、秃尖长、出籽率、轴粗/穗粗、百粒重和穗长8个性状,采用灰色关联度法对28个供试玉米杂交种的8个性状进行综合评价。结果表明,德美亚3号、先玉696和先玉335加权关联度排在前3位,综合表现好。     

孕穗期高温逆境对玉米杂交种的影响分析

为了筛选和分析耐高温逆境能力强的夏玉米品种,利用智能温室在玉米孕穗期模拟高温气象,研究分析孕穗期高温逆境对10个夏玉米杂交种的植株性状、穗部性状、花期、可育率和理论产量等指标的影响。结果表明,高温逆境使孕穗期玉米的株高和穗位高变高,抽雄期、吐丝期和散粉期滞后,抽雄至散粉间隔期缩短,雌雄间隔期延长,穗长、穗粗、穗行数、行粒数、穗粒数、穗粒重、可育率和理论产量下降。通过对不同玉米品种在孕穗期高温逆境下的性状表现及其变化的差异分析和聚类分析,试验品种的耐高温热害能力由强到弱表现为：漯玉336>漯玉16>阳光98>郑单958>豫丰3358>先玉335>阳光99>漯青19>漯玉172>漯玉171。     

类芦根系对不同强度干旱胁迫的形态学响应

为了探讨类芦根系对干旱胁迫逆境的响应规律,为其在水土流失区推广和应用提供科学理论依据,以水土保持先锋植物类芦为研究对象,通过4个不同干旱强度胁迫的盆栽试验,测定不同干旱处理对类芦根系生物量和根系形态指标。结果表明：不同干旱强度胁迫处理,类芦根系总长度、表面积、平均直径、根系生物量的差异明显,而根体积差异较小。在不同程度干旱胁迫下,根体积、根平均直径随着干旱胁迫程度增加逐渐减小,且均比充足供水的小;而类芦根系总长度、根表面积、根系生物量、根冠比均比充足供水的大,中度干旱胁迫条件下（田间持水量40%±5%）,类芦的根系长度、根表面积、根系生物量、地上部生物量、根冠比均为最大。类芦具有庞大的根系,抗旱和耐旱能力强;类芦根系增强延伸能力、扩大与土壤接触面积是对干旱逆境的形态学响应机制之一。