玉米杂交种四单19及其双亲耐盐碱性差异分析

以玉米杂交种四单19及其双亲444和Mo17为试材,在Na2CO3溶液(25 mmol/L)和NaCl溶液(100 mmol/L)胁迫下,进行种子萌发和苗期胁迫试验,测定发芽率、相对电导率、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量等生理生化指标,比较杂交种与双亲自交系之间的耐盐碱差异。结果表明,Na_2CO_3对于质膜透性的伤害程度大于NaCl,发芽率(GP)、相对电导率(RC)、超氧化物歧化酶活性(SOD)、丙二醛含量(MDA)、脯氨酸含量(Pro)等指标均可用于玉米耐盐碱筛选鉴定。玉米杂交种四单19及其双亲自交系的耐盐碱性强弱依次为四单19444Mo17,杂交种的耐盐碱性优于自交系。     

玉米自交系耐盐种质的筛选及耐盐性评价

在0+0、2.5+2.5、5+5和7.5+7.5 mmol/L（Na₂CO₃+NaHCO₃）盐浓度胁迫下,对118份玉米自交系芽期、苗期的耐盐性差异进行比较,以主要农艺性状综合表现为依据筛选耐盐种质。各指标受盐害影响程度大小顺序为株高>芽势>叶长>根长>地上含水量>地下含水量>叶宽>芽率>须根数>根冠比>茎粗>根粗;当盐胁迫溶液为7.5 mmol/LNa₂CO₃+7.5 mmol/L NaHCO₃时,对玉米自交系影响差异显著。综合各个指标的盐害率对118份玉米自交系进行评价和排序,5个耐盐性强的自交系品种为DL、A71、PHB1M、A92和WM33;对盐敏感的5个品种为06NY-25、Mo17、郑32、南引26和农M1。     

NaCl和Na2SO4胁迫对玉米幼苗渗透调节物质含量的影响

研究了NaCl和Na₂SO₄胁迫对玉米幼苗电解质渗漏、根系活力及脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白等渗透调节物质含量的影响。结果表明，玉米在NaCl作用下其电解质渗漏、根系活力及渗透调节物质含量的变化和Na₂SO₄胁迫相似，电解质渗漏、根系活力及渗透调节物质含量均随着盐浓度的增加而加剧。NaCl胁迫下增幅大于Na₂SO₄胁迫，表明NaCl胁迫对玉米幼苗的伤害大于Na₂SO₄胁迫。     

外源γ-氨基丁酸缓解燕麦幼苗盐碱胁迫的生理效应

为探究外源γ-氨基丁酸（GABA）对燕麦耐盐碱性的影响，以燕麦白燕2号为试验材料，在混合盐碱（NaCl∶Na₂SO₄∶NaHCO₃∶Na₂CO₃摩尔比为1∶9∶9∶1）胁迫下叶面喷施不同浓度GABA，测定燕麦幼苗叶绿素含量、荧光参数、渗透调节物质及抗氧化酶活性的变化，同时对幼苗生长缓解效应进行综合评价。结果表明，外源喷施4~6 mmol·L^-1 GABA可显著提高盐碱胁迫下燕麦幼苗的叶绿素含量和光系统Ⅱ反应活性，促进光合作用；在盐碱胁迫下，与喷施清水相比，燕麦幼苗叶面喷施不同浓度GABA后，脯氨酸（Pro）、丙二醛（MDA）和可溶性糖（SS）含量分别下降了14.7%~29.7%、28.2%~54.4%和1.8%~11.8%，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性分别提高了17.9%~58.3%、4.4%~33.4%和8.3%~19.1%。经隶属函数法综合评价得出，叶面喷施GABA提高燕麦幼苗耐盐碱性的最佳浓度为6 mmol·L^-1。以上结果说明，叶面喷施适宜浓度的GABA能够提高燕麦幼苗光合能力和抗氧化酶活性，降低渗透调节物质含量，提高燕麦幼苗的抗盐碱能力，有效缓解盐碱胁迫对幼苗生长带来的伤害。     

低钾胁迫下玉米逆境反应机制初探

采用低钾和正常供钾的液培方式,研究耐低钾玉米自交系Y₈对低钾胁迫的适应性生理生化反应机制。结果表明：与不耐低钾玉米自交系J₁₃相比,低钾胁迫下耐低钾玉米自交系Y₈的SOD活性降低,CAT活性增加,Pro含量增加,MDA含量明显减少,POD活性和AsA含量基本稳定。     

玉米苗期耐碱性QTL定位分析

利用郑58/昌7-2构建的156个玉米F₂：3家系为作图群体,在100 mmol/L Na₂CO₃溶液的碱性胁迫下进行玉米苗期耐碱性鉴定,并利用SSR标记构建的分子遗传连锁图谱进行QTL分析。采用复合区间作图法共检测到4个与玉米苗期耐碱率相关的QTL,分布于第2、5、7条染色体上,单个QTL可解释的表型贡献率范围为1.1%～8.6%。所检测到的4个QTL的增益等位基因均来自于耐碱亲本郑58。     

玉米种质苗期耐盐性的评价

以苗情、株高及干重变化率为分级指标,用浓度为250 mmol/L的NaCl溶液对96份玉米自交系进行苗期耐盐性鉴定。结果表明：A069、F564/711、oh45/O₂和黑玉米等8个自交系为高耐,黄早四、Mo17和ZP291自交系敏感或高敏感;以株高变化率、干重变化率和苗情的分级结果较为一致,其中任何两个变量之间的相关性均达到极显著水平;高耐、耐盐、中耐、敏感和高敏感类型所占比率分别为20.8%、51.0%、22.9%、4.2%和1.0%。     

玉米芽期耐盐与敏感基因型的筛选

以29份玉米品种为试验材料,设置5个Na Cl浓度处理,分别为0(对照)、50、100、150、200 mmol/L,筛选耐盐碱性较强的品种。结果表明,试验条件下,200 mmol/LNa Cl为玉米芽期耐盐性筛选的理想鉴定浓度,东方红2号、郑单958、良玉99高度耐盐;庆单3等9个品种较耐盐;登海618等7个品种中度耐盐;先玉335等6个品种对盐分敏感;农华106和农华101对盐分高度敏感。     

利用玉米萌动胚转化体系获得抗除草剂转基因新材料

以玉米杂交种郑单958为受体材料, 建立农杆菌介导的玉米萌动胚转化体系, 并获得抗除草剂转基因玉米材料。经过对农杆菌菌液浓度、共培养时间、乙酰丁香酮的浓度的优化, 农杆菌介导的玉米萌动胚转化法的最优参数为菌液浓度OD₆₀₀值为0.8, 共培养时间为48 h, 乙酰丁香酮的浓度为100 μmol/L。获得69株PCR阳性植株, 其中54株为bar基因金标免疫试纸条检测阳性植株, 29株获得种子;T1代植株具有草丁膦抗性, 并显示出胶体金免疫酶联反应阳性, 表明目的基因已整合玉米基因组内并有效表达, 而且能够稳定遗传给后代。     

玉米杂交种及其亲本光合特性的比较研究

在大田条件下,利用LI-6400光合测定系统测定了玉米杂交种沈单16和沈玉21及其亲本的光合日变化。通过相关分析探讨了气孔导度、胞间CO₂浓度和蒸腾速率对净光合速率的影响。结果表明：玉米杂交种及其亲本净光合速率和气孔导度的日变化曲线均呈单峰曲线,沈玉21及其亲本叶片的净光合速率在各时间段里均高于沈单16及其亲本,胞间CO₂浓度的日变化也趋于一致,呈“高-低-高”变化。蒸腾速率变化趋势与净光合速率的变化趋势基本一致。一天内不同时间段各品种及亲本自交系叶片光合速率的限制因素有所不同,在大部分时间段内,叶片的净光合速率与气孔导度和蒸腾速率呈正相关,而与胞间CO₂浓度呈负相关。     

耐盐碱转基因玉米的获得及其抗性分析

依据Gen Bank数据库中发表的拟南芥DREB基因序列进行优化,人工合成DREB基因序列,构建植物表达载体,通过农杆菌介导法将DREB基因转入玉米自交系Hi II中,获得转DREB基因玉米材料,经过分子检测获得4个阳性转化事件。在不同浓度水平的Na Cl溶液(40、80、120 mmol/L)和Na_2CO_3溶液(10、20、30 mmol/L)胁迫下,研究其耐盐碱性。结果表明,DREB基因已经整合到玉米基因组中,转DREB基因玉米的耐盐碱性获得显著提高,80 mmol/L的Na Cl溶液和20 mmol/L Na_2CO_3溶液可以作为转DREB基因玉米的耐盐碱分析条件。     

硅对NaCl胁迫下玉米幼苗生理特性的影响

采用水培法研究盐胁迫下不同浓度硅对玉米幼苗生长、叶绿素含量、保护酶活性等生理特性的影响。结果表明,适量的硅(1mmol/L)能有效促进玉米生长,抑制叶绿素含量降低,降低细胞膜透性,提高玉米叶片和根系中的SOD、CAT和POD活性。叶片中SOD、CAT、POD活性均以Na2SiO3浓度为1mmol/L时活性最强;根系中三种酶活性以Na2SiO3浓度为2mmol/L时最强,表明硅对叶片和根系中的酶活性调控并非完全同步,也可能是硅在叶片和根系中作用途径不同所致。     

盐胁迫条件下杂交水稻种子发芽特性和幼苗耐盐生理基础

 两个杂交稻组合汕优10号和两优培九种子分别放在H2O、50 mmol/L、100 mmol/L和150 mmol/L的NaCl溶液中于30℃下发芽，测定种子发芽性能和淀粉酶活性及幼苗保护酶活性、丙二醛（MDA）含量和脯氨酸、可溶性糖、果糖和蔗糖等相容性溶质含量。结果表明，盐胁迫条件下杂交水稻种子平均发芽时间延长，发芽指数降低，但发芽势和发芽率变化不明显。盐胁迫后明显降低两优培九种子α，β-淀粉酶活性，而汕优10号中， 除在50 mmol/L NaCl溶液中α-淀粉酶活性高于对照（H2O）外，其余处理均降低了α，β-淀粉酶活性。不同盐胁迫程度下杂交水稻幼苗超氧物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛含量及脯氨酸、可溶性糖、果糖和蔗糖等相容性溶质含量变化有差异，但未见规律性趋势。杂交水稻幼苗相对含水量和耐盐比率随着盐胁迫程度加深而明显下降。试验还表明，盐胁迫条件下杂交水稻组合汕优10号种子发芽性能比两优培九好，淀粉酶和保护酶活性、相容性溶质含量和相对含水量及耐盐指数和耐盐比率也均高于两优培九，说明汕优10号幼苗耐盐性强于两优培九。     

乙烯利对夏玉米子粒干物质积累的影响及生理机制探究

以郑单958为试验材料,于玉米第9展叶期喷施200、400、800 mg/L乙烯利,喷施清水作对照,测定子粒发育过程中灌浆速率及可溶性糖、淀粉和激素含量,考种计产。结果表明,400 mg/L和800 mg/L乙烯利处理显著降低郑单958的单穗重和千粒重,同时降低灌浆后期生长素(IAA)、脱落酸(ABA)和赤霉素(GA3)的含量及平均灌浆速率和最大灌浆速率,降低子粒中淀粉含量;200 mg/L乙烯利处理单穗重及灌浆速率与对照差异不显著。结合产量、干物质积累和激素含量变化分析,喷施高浓度乙烯利导致子粒中激素含量变化是子粒灌浆速率下降、干物质积累速率减慢和千粒重下降。建议生产中用200 mg/L乙烯利为主要喷施浓度。     

NaCl胁迫对甜、爆、糯玉米幼苗生长及活性氧代谢的影响

以3种不同的特用玉米(沈糯6号、沈爆3号、沈甜6号)为试材,设置5个梯度的NaCl盐溶液(0、50、100、150、200mmol/L)进行盐胁迫处理,测定玉米幼苗的生长量、干物质积累量、质膜透性、活性氧代谢等的变化。结果表明,随着NaCl盐浓度的增加,植株生长量明显降低,单株鲜重、干重均明显降低,干物质积累减少,电导率不同程度地增大,丙二醛含量逐渐升高;超氧阴离子(O2-)产生速率在各处理间差异显著,随着处理浓度的增大,O2-产生速率也显著增加;超氧化物歧化酶(SOD)活性在3个品种间变化不同;过氧化物酶活性(POD)在沈糯6号和沈甜6号间表现为逐渐上升,而沈爆3号先上升后下降;过氧化氢酶(CAT)活性在3个品种间均在150mmol/L时达到最大。从总体上看,耐盐能力相对较强的是沈糯6号,较弱的是沈甜6号。     

高CO2浓度对水稻叶片膜脂过氧化和抗氧化酶活性的影响

 以4个栽培稻品种和2种野生稻为材料,比较了长期生长在高浓度CO₂(600 μL/L)和普通空气CO₂浓度(350 μL/L)下抽穗期水稻叶片抗氧化酶活性的变化以及对甲基紫精光氧化的响应。在自然条件下其抗氧化酶(SOD、CAT和POD)活性因品种和种性的不同而存在一定的差异。与生长在普通空气CO₂浓度的水稻相比,高浓度CO₂下叶片的膜脂过氧化产物MDA含量和POD活性都有不同程度下降,SOD和CAT活性则因品种的不同而呈不同的变化趋势。光氧化条件下,生长在普通空气CO₂浓度下的水稻叶片CAT活性增加了1.7～6.5倍,高浓度CO₂下则增加了1.0～3.8倍,而SOD和POD活性在光氧化条件下都降低。光氧化导致了水稻叶片的MDA含量的增加,高浓度CO₂下生长的水稻叶片MDA含量增加的幅度小于在普通空气CO₂浓度下生长的水稻,显示高浓度CO₂对光氧化损伤具防护效应。     

营养生长期持续高温处理对玉米叶片转录组及生化指标的影响

以玉米杂交种郑单958和登海605为材料,通过转录组测序分析玉米营养生长期叶片受热胁迫后基因差异表达、基因功能富集和KEGG通路富集,使用微量法和HPLC法分析叶片中相关生化指标的变化。结果表明,高温胁迫会降低光合作用关键酶二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)和三羧酸循环限速酶柠檬酸合酶(CS)的活力,升高丙二醛(MDA)、脱落酸(ABA)和赤霉素(GA₃)的含量,降低水杨酸(SA)的含量。与常温对照比,玉米营养生长期叶片受热胁迫后,两个品种4个比较组合累计检测到16 996个差异表达的基因,共同差异表达的基因有1 160个。光合作用、细胞代谢、叶绿体膜和质体膜等相关基因的表达会响应热胁迫。