干旱胁迫后玉米杂交种产量性状与抗旱性的关系研究

[目的]研究旱胁迫后玉米杂交种单株粒数、单株粒重与百粒重和抗旱性的关系,为生产上评价和筛选抗旱玉米品种提供参考.[方法]对25份玉米杂交种进行大田正常灌水和旱胁迫对比试验,研究早胁迫后玉米杂交种单株粒数、单株粒重和百粒重与抗旱性的相应变化.[结果]与正常灌水对照相比,旱胁迫使杂交种的单株粒数和单株粒重显著降低,百粒重变化不显著.受旱后单株粒数和单株粒重高的品种耐旱指数大.[结论]旱胁迫后玉米杂交种的单株粒数和单株粒重与玉米抗旱性关系密切,旱胁迫后单株粒数或单株粒重可作为玉米抗旱品种筛选的指标.     

转基因玉米株高、ASI和穗部性状与抗旱性的关系研究

[目的]干旱是限制我国玉米生产的主要因素,利用转基因技术可有效提高玉米抗旱育种效率.对转基因玉米材料进行抗旱性鉴定评价,为筛选转基因玉米抗旱种质和转基因玉米抗旱育种提供科学依据.[方法]通过开花期干旱胁迫的方法,对61份转基因玉米材料进行抗旱性鉴定评价,研究转基因玉米材料ASI(散粉至吐丝的间隔期,天)、株高、产量与抗旱性的关系,受旱后粒重和穗重、轴粗和穗粗、百粒体积和百粒重等比值的变化;以及在受体基础上通过转基因提高玉米抗旱性的效果.[结果]正常灌水条件下株体适当、产量较高,而在受旱后株高下降少、ASI小的转基因玉米材料通常有较强的抗旱性,这与以往非转基因玉米的研究结果一致;无论受旱与否,玉米的穗粗和轴粗、穗重和粒重、百粒体积和百粒重之间存在显著的正比关系.[结论]转基因玉米的抗旱性在其受体基础上可提高25; ～53;,突破果穗和籽粒之间的正比关系可能是大幅提高玉米产量的一条关键途径.     

开花期干旱胁迫对玉米细胞膜透性、抗脱水性和产量的影响

对95份玉米核心自交系进行了大田正常灌水和干旱胁迫对比试验 ,重点研究了受旱后玉米自交系开花期的叶片电导率和叶片脱水系数的变化,以及这些变化与抗旱性的关系.结果表明,干旱胁迫区的电导率和脱水系数比正常灌水区的电导率和脱水系数要高.玉米受旱后这两个指标值的增加幅度与抗旱性呈显著负相关.以干旱胁迫区的电导率与正常灌水区的电导率之比、以及干旱胁迫区的脱水系数与正常灌水区的脱水系数之比,作为抗旱性鉴定的复合指标,比直接用干旱区电导率和脱水系数更加有效.     

新疆玉米抗旱节水机理研究进展

通过对我国玉米核心自交系进行水分干旱胁迫对比试验,重点研究了受旱后玉米自交系生物学性状、生理生化性状的变化,以及这些变化与玉米水分高效利用机理的相关关系。研究结果不仅可以从外部形态来筛选抗旱种质,更能从植物本身受旱后生理代谢的改变来评价种质抗旱性。为耐旱玉米种质筛选提供有效的鉴定指标,同时对新疆玉米耐旱节水生产提供理论指导。     

花期干旱胁迫对玉米农艺性状的影响

[目的]探讨不同玉米自交系的抗旱能力,研究花期干旱胁迫对不同玉米自交系生长差异的影响,为选育抗旱玉米品种提供参考依据.[方法]利用40个玉米自交系,在正常灌水和干旱胁迫2种水分处理下,对花期不同玉米材料进行耐旱性鉴定,分析花期干旱对玉米株高、穗位高和第3、4节间长度的影响,探讨农艺性状与玉米耐旱性之间的关系.[结果]花期干旱胁迫对玉米自交系影响较大,不同玉米自交系在2种水分处理下的农艺性状表现差异显著,旱区大于正常对照,表明苗期和拔节期供水充足对玉米株高、穗位高和节间生长影响不大.[结论]以综合耐旱系数为指标对玉米自交系的耐旱性进行评定,农系3386、农系3435、农系3471和S121的综合耐旱性较强,可在抗旱育种中加以利用.     

燕麦育成品种抗旱性评价及筛选

[目的]以15份燕麦品种为材料,采用干旱水分胁迫和正常灌溉对照研究其抗旱性.[方法]分别利用抗旱指数法和隶属函数法对15份燕麦品种的抗旱性进行评价.[结果]水分胁迫对燕麦农艺性状和产量产生了影响,而不同品种对干旱的反应能力不同;两种研究方法评价燕麦品种的抗旱性得出的结论不完全相同.[结论]裸燕麦参试品种W04-69抗旱性较强,皮燕麦参试品种西燕2号抗旱性较强.     

水分胁迫后玉米雌雄穗开花间隔时间(ASI)与产量和抗旱性的关系研究

玉米开花期是对干旱最为敏感的时期.此时受到水分胁迫会导致玉米授粉不良进而影响到产量.通过对454份玉米自交系连续两年的研究,在开花期受到水分胁迫后,玉米雌穗生长减缓,吐丝期延迟,ASI增大,结穗率和籽粒产量严重下降,其中ASI、结穗率与籽粒产量均呈极显著相关.因此,在干旱胁迫条件下对产量进行间接选择时,ASI和结穗率是可供利用的重要耐旱指示性状.ASI可作为抗旱玉米种质筛选的主要指标之一.     

棉花种质资源抗旱性评价

[目的]研究棉花品种(系)对干旱胁迫的反应程度,综合评价各棉花品种(系)抗旱性,挖掘抗旱性强的种质资源.[方法]试验选择37个棉花品种设干旱胁迫和正常灌水2个处理,成熟期考查与抗旱性相关的农艺性状,采用综合抗旱系数与隶属函数相结合的方法,对各品种抗旱性进行分级评价.[结果]各棉花品种农艺性状对干旱胁迫的反应程度存在差异,从变异系数来看始节高和铃数反应最为敏感,衣分反应最迟钝;根据抗旱性量度值(D值)的聚类结果,将供试棉花品种划分为3个大类,其中1级抗旱型32份,2级3份,3级1份;1级中又分为4个小类,其中强抗2份、抗5份、中抗23份、弱抗2份.[结论]采用综合抗旱系数、抗旱指数及隶属函数相结合的方法,综合评价了棉花种质资源的抗旱性,筛选出了一部分各项指标显示抗旱性较强的品种,增加了评价结果的准确性,避免了单一指标的评价结果存在的偏差,揭示了各性状指标与抗旱性的关系.     

玉米籽粒构型与产量和抗旱性的关系分析

【目的】研究玉米受旱前后的籽粒性状变化及其与产量和抗旱性的关系,为玉米抗旱育种和节水栽培提供理论依据。【方法】以大田充分灌水量为100%,设置80%、60%、40%、20%和0%共5个欠量灌水比例,在此6种水分梯度水平上,测定10份玉米杂交种的10个籽粒构型相关性状指标,研究籽粒性状随灌水比例的变化趋势,以及与抗旱性的关系。【结果】随着灌水比例减少和旱情加重,玉米单株粒重、百粒重、粒长、粒宽、矩形性、粒色R和粒色G逐渐降低,而籽粒的粒厚、圆形性和粒色B则逐渐增加;单株粒重、百粒重、粒长、粒宽、粒厚、圆形性、矩形性、粒色R、粒色G在不同灌水比例间差异达到显著以上水平。【结论】玉米杂交种籽粒性状对干旱胁迫有明显的响应。单株粒重、百粒重、粒长、粒宽、粒厚、圆形性、矩形性、粒色R、粒色G可作为玉米抗旱鉴定和抗旱育种的参考指标。     

玉米萌芽期水分胁迫的抗旱性分析

通过PEG渗透胁迫人工模拟干旱条件,对山西省新近育成和当前常见的18个玉米杂交种进行了萌芽期抗旱性研究。结果表明:萌发期水分胁迫降低了各玉米品种的发芽势和发芽率,阻碍了胚芽和胚根的生长,降低了种子中贮藏物质的运转率。但不同的玉米品种在抗旱性上存在极显著差异,抗旱性强的品种在水分胁迫下仍然保持较高的发芽势和发芽率。活力抗旱指数和萌发抗旱指数可以良好地反映品种间抗旱性的差别。通过对上述指标的测定,可以较好地反映出玉米品种萌芽期的抗旱性。     

花期干旱胁迫对不同夏玉米品种花后干物质积累运转及产量的影响

【目的】明确花期不同程度干旱胁迫对夏玉米花后干物质运转的影响机制,为夏玉米抗旱栽培提供理论依据。【方法】于2018—2019年在人工控水条件下,以干旱敏感型品种伟科702（WK702）和耐旱型品种郑单958（ZD958）为供试材料,于玉米花期设4个干旱胁迫处理,分别为CK（对照,全生育期正常灌水）、T1（花前干旱胁迫）、T2（花后干旱胁迫）和T3（花期连续干旱胁迫）,探究花期不同程度干旱胁迫对玉米植株形态、叶面积指数、花后干物质积累分配及运转和籽粒产量的影响。【结果】花前干旱胁迫能抑制株高、穗位高、茎粗和叶面积的生长,而花后干旱胁迫的影响较小,但生育后期叶面积指数下降幅度较大。花期干旱胁迫不仅显著降低夏玉米花后干物质积累量（P<0.05,下同）,还抑制茎叶等营养器官干物质向籽粒的运转,降低干物质运转量、运转率及其对籽粒产量的贡献率,使成熟期干物质在籽粒中的分配比例减少。花前干旱胁迫对夏玉米穗长、穗粗、穗粒数和百粒重等穗部性状的影响大于花后干旱胁迫。花期干旱胁迫导致夏玉米籽粒产量显著下降,其中花期连续干旱胁迫籽粒产量降幅最大,花前干旱胁迫籽粒产量降幅大于花后干旱胁迫;ZD958在T1、T2和T3处理下的籽粒产量分别比对照下降20.1%、15.6%和35.9%,WK702分别比对照降低32.3%、19.3%和51.3%。【结论】花期干旱胁迫在不同程度上影响夏玉米的植株形态、有效光合面积、花后干物质积累与运转等,导致夏玉米产量显著降低,对干旱敏感型品种WK702花后干物质积累与运转的抑制高于耐旱型品种ZD958。     

我国不同年代主要玉米品种耐旱性鉴定与评价

[目的]鉴定评价我国不同年代大面积推广的35个主要玉米品种的耐旱性.[方法]采用裂区设计,不同水分管理为主处理,品种为副处理,重复3次.调查生育期、单株籽粒产量和相关农艺性状,计算耐旱系数和产量耐早性指数,进行耐早性分析评价.[结果]单株籽粒产量耐旱系数与穗长、穗粗、行粒数和百粒重的耐旱系数呈极显著和显著正相关,相关系数分别为0.586、0.522、0.542和0.350,各农艺性状与单株产量的相关程度为:穗长＞行粒数＞穗粗＞百粒重＞雄穗长＞穗位高＞株高;产量耐早性指数表明,不同年代玉米品种耐旱性差异显著,随年代的变化,耐旱性呈逐渐增强趋势,2000年代玉米品种耐旱性显著优于其他年代品种.[结论]采用产量耐早性指数结合主要农艺性状耐早系数可有效评价玉米品种耐早性.参试品种中耐旱性极强的品种为先玉335和沈单16号;耐旱性强的品种为黄417、沈单7号、掖单2号、吉单180、掖单13、农大108、登海9号、鲁单981等.     

28份玉米自交系抗旱性鉴定

【目的】鉴定28份玉米自交系进行抗旱性,为广西抗旱玉米种质创新和抗旱玉米品种选育提供依据。【方法】在正常灌水和干旱胁迫处理下,测定穗长、穗粗、穗行数、行粒数和百粒重等果穗性状指标,同时测定产量指标。采用隶属函数法对果穗性状指标抗旱系数计算D值,采用产量指标计算抗旱指数,综合评价不同玉米自交系的抗旱性。【结果】D值0.318 6~0.985 7,其中抗旱性强的自交系12份,抗旱性中等的10份,抗旱性弱的6份;产量抗旱指数在0.387 7~1.458 3,其中为抗旱性强的自交系7份,抗旱性中等的10份,抗旱性弱的11份;2种评价结果之间相关性为0.7402,达到极显著正相关。【结论】产量抗旱指数与隶属函数法均可用于玉米自交系抗旱性评价,2方面评价结果均属于抗旱性强的自交系为D1101、Q901、VN、桂39722、YD2、D1113和SP221。     

干旱胁迫下春玉米冠层吐丝动态及籽粒数模拟研究

【目的】为实现干旱胁迫下玉米冠层吐丝动态的模拟,建立开花—吐丝间隔（anthesis-silking interval,ASI）和吐丝百分率与单位面积籽粒数的关系,改善干旱胁迫条件下玉米籽粒数的模拟效果。【方法】本研究基于锦州农业气象试验站干旱胁迫控制试验,测定了不同水分处理下玉米开花前后植株平均生长速率（PGR）、玉米冠层逐日吐丝百分率动态、ASI、开花后果穗生物量累积和株籽粒数等指标,利用上述数据确定了玉米冠层吐丝动态模型参数;进行了模拟吐丝百分率对植株生长速率平均值（PGR_AVE）和标准差（PGR_SD）两个输入参数的敏感性分析;基于果穗生物量累积过程,考虑干旱胁迫条件下冠层内植株个体间PGR的差异,开展开花前后不同干旱胁迫条件下冠层吐丝动态过程模拟;建立ASI与株结实率（株籽粒数占株最大潜在籽粒数的百分比）的定量关系;基于冠层吐丝动态模型模拟的开花后吐丝植株百分率、单株最大潜在籽粒数和株结实率,构建了基于冠层吐丝动态的籽粒数模型,进行了干旱胁迫下的籽粒数模拟与检验。【结果】冠层吐丝动态模型对PGR_AVE和PGR_SD的敏感性分析结果显示,与PGR_SD变化相比,PGR_AVE变化对吐丝百分率影响更大,PGR_AVE越大,PGR_SD越小,植株达到50%吐丝的时间越短。玉米冠层吐丝动态模型可以较准确地模拟开花后逐日吐丝百分率,花期干旱胁迫下观测值与模拟值的决定系数R ²为0.88—0.98,均方根误差RMSE为4%—12%,归一化均方根误差NRMSE为8%—27%;耦合冠层吐丝动态模拟结果,构建了基于冠层吐丝动态的籽粒数模型,该模型可以较准确地模拟干旱胁迫下玉米单位面积籽粒数,观测值与模拟值的R ²为0.85,RMSE为185粒/m²,NRMSE为10%。【结论】通过引入冠层吐丝动态模型,构建基于冠层吐丝动态的籽粒数模型,实现了干旱胁迫下玉米关键物候期（吐丝时间、开花—吐丝间隔和吐丝百分率）的模拟和籽粒数模拟,为实现干旱胁迫下基于冠层吐丝动态的产量模拟奠定基础。     

玉米自交系主要农艺性状与产量和抗旱性的关系研究

对288份玉米自交系进行大田开花期干旱胁迫处理,研究了玉米自交系的产量和抗旱性与水旱两种不同条件下的农艺性状之间的关系.结果表明,干旱胁迫条件下玉米自交系的产量与其在正常灌水条件下的产量性状高度正相关,而与正常灌水条件下的株高和穗位高等性状呈高度负相关;穗粒数多的自交系比穗粒数少的自交系在干旱条件下更高产也更抗旱;穗粒数、株穗数和株高这3个性状与旱地玉米高产抗旱的关系最为密切.     

水分胁迫后玉米茎节变化与产量和抗旱性的关系研究

[目的]干旱是限制我国玉米生产的主要因素,研究干旱胁迫下茎节的生长变化及茎节与玉米产量的关系,为玉米抗旱性研究提供理论指导.[方法]采用控制浇水的方法,对严重干旱胁迫下玉米各节的节间长与节间干重进行调查;获得中度干旱胁迫下玉米单株产量数据,对玉米各节间变化与产量关系进行研究.[结果]在干旱胁迫下玉米株高与生物量的减少主要由于前7节节间长与节间干重的减少.在严重干旱胁迫下玉米节间长与节间干重受到明显抑制,且各节间的营养生长具有较高的相关性.相关分析发现严重干旱胁迫下第一节间长、第二节间长、第三节间长、第四节间长与中度干旱胁迫下单株粒重分别存在显著的正相关性;严重干旱胁迫下第一节间干重、第二节间干重与中度干旱胁迫下单株粒重分别存在显著的正相关性.[结论]干旱胁迫下玉米前期节的营养生长对后期节的生长存在持续的影响.严重干旱胁迫下玉米前四节的节间长与前二节的节间干重可以作为评价玉米抗旱性的参考性状.     

高温干旱复合胁迫对夏玉米产量和茎秆显微结构的影响

【目的】随着气候的不断变化,高温、干旱及其复合胁迫等极端天气事件频发,对玉米生产提出了严峻的挑战。本文旨在探讨高温、干旱及其复合胁迫对夏玉米茎秆显微结构和产量的影响。【方法】以登海605（DH605）为试验材料,在开花期设置高温（T）、干旱（D）、高温干旱复合胁迫（T+D）,以自然温度和正常水分管理为对照（CK）,处理持续6 d,研究高温、干旱以及高温干旱复合胁迫对夏玉米茎秆显微结构、干物质积累与分配、光合特性、花粉活力以及产量的影响。【结果】高温干旱复合胁迫后夏玉米皮层厚度、硬皮组织厚度、维管束总数和小维管束数目显著降低,较CK分别下降8.8%、14.1%、9.4%、13.7%。此外,高温干旱后夏玉米花粉活力、光合特性和成熟期总干重显著降低,T、D、T+D各处理花粉活力和净光合速率较CK降低23.1%、8.3%、30.7%和23.7%、16.6%、37.5%,成熟期干物质总积累量较CK降低19.7%、5.1%、26.6%,进而导致产量显著下降,T、D和T+D各处理的产量较CK分别下降63.2%、13.2%和71.7%。【结论】高温、干旱、高温干旱复合胁迫导致夏玉米茎秆发育异常,光合性能下降,干物质积累量减少,产量显著降低,且高温干旱复合胁迫对夏玉米产量和茎秆显微结构的影响大于高温或干旱单一胁迫。