玉米自交系不同生育期的抗旱性鉴定及生理响应机制研究

以17份黄淮海常用骨干系及自选系为材料,不同生育期进行干旱胁迫,筛选抗旱性强的玉米种植资源,并探讨其抗旱的生理机制。方差分析表明,与正常水分相比,胁迫后的抽雄至散粉间隔未达显著水平,但ASI间隔达显著水平;不同生育期自交系的叶绿素含量、Fv/Fm和Fv/Fo均下降,SOD和POD活性均提高,但不同自交系下降或上升的幅度不同,且不同自交系间、胁迫与对照间指标差异及两因素交互作用均达极显著水平。灰色关联度表明,POD活性无论是拔节期还是抽雄期都与ASI关联度很高,可作为筛选抗旱型材料的一个重要指标。模糊隶属函数法鉴定出超4F、郑36、CIMBL12、郑63、HCL645、郑6611和PH6WC在两个生育期均属于抗旱型自交系,其中,超4F、郑36和郑63拔节期和抽雄期干旱胁迫后,ASI增大幅度较小,叶绿素含量、叶绿素荧光参数Fv/Fm和Fv/Fo抗旱指数均较高,说明这3个自交系遭受干旱胁迫时主要通过调节光合系统这种机制来提高抗旱性。     

干旱对玉米自交系叶片叶绿素荧光特性的影响

以玉米自交系郑58(抗旱性强)和丹340(抗旱性弱)为材料,采用盆栽控水试验,设置中度干旱和正常灌水处理,研究干旱胁迫对玉米自交系苗期、抽雄吐丝期和灌浆期叶片叶绿素荧光指标的影响。结果表明,不同生育时期,玉米自交系叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)的最大荧光(Fm)、原初最大光能利用效率(Fv/Fm)、潜在光化学效率(Fv/F0)、有效光化学量子产量(Fv’/Fm’)、实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(q P)均随干旱胁迫的加剧而下降;初始荧光(F0)和非光化学猝灭系数(q N)均随干旱胁迫的加剧而升高。与丹340相比,郑58的Fm、Fv/Fm、Fv/F0、Fv’/Fm’降幅均相对较小。不同时期干旱胁迫下,郑58的Fm、Fv/Fm、Fv/F0、Fv’/Fm’、ΦPSⅡ和q P均高于丹340。与丹340相比,干旱胁迫下,郑58光系统Ⅱ具有较高的光能转化和利用效率、实际光化学量子效率和有效光化学量子产量,通过调节碳同化能力和激发能利用效率,有效地耗散过剩光能减轻光抑制,保护光合机构,维持较高的光合性能。光系统Ⅱ中Fm、Fv/Fm和Fv/F0可以用来鉴定玉米自交系抗旱性。     

盐度对2种半红树植物生长及叶绿素荧光特性的影响

采用盆栽方法研究10个不同盐度水平下的海芒果、黄槿实生苗生长特性、叶绿素含量及叶绿素荧光参数变化情况。结果表明：随着盐度的增加,2种半红树植物的苗高、地径、根、茎、叶干重均逐渐变小;叶绿素含量呈波动式变化;除处理2的黄槿苗木(盐度为0.2%)外,叶绿素荧光参数PSII原初光能转化效率(Fv/Fm)和PSII的潜在活性(Fv/Fo)值均低于ck(清水)。以Fv/Fm作为判断植株是否受胁迫的重要指标来看,黄槿在土壤盐度低于0.6%、海芒果在低于1.2%时表现出较好的耐受性。     

冬小麦叶绿素荧光参数与品种抗旱性的关系

为了明确不同生态型小麦品种的光合抗旱特征,选取生态型相异的小麦品种在不同供水条件下种植,测定其旗叶的叶绿素荧光动力学参数,对其在干旱胁迫下的光合特性进行比较研究。结果表明,干旱胁迫使小麦Fo增加,Fm、Fv、Fv/Fm和Fv/Fo值均降低,但变化幅度因生态型而异,高水肥品种的荧光参数对干旱胁迫更为敏感,而旱肥型品种则表现出较强的光合稳定特性。干旱胁迫下,叶绿素荧光参数变化与品种抗旱性密切相关。利用不同生态型小麦品种叶绿素荧光对干旱胁迫的反应差异鉴定品种抗旱性是可行的。     

高温胁迫对金线莲叶绿素荧光参数及SOD活性与电导率的影响

以福建金线莲与台湾金线莲为试材,采用人工气候箱模拟自然高温,研究金线莲叶绿素荧光参数及SOD活性与电导率的变化。结果表明:随高温胁迫时间的延长,台湾金线莲叶绿素a、叶绿素b与总叶绿素含量显著下降;而福建金线莲变化不显著。台湾金线莲Fo的升高与Fv/Fm的下降水平均高于福建金线莲,而两者的Fm和Fv变化差异不明显;在热胁迫过程中,台湾金线莲ABS/RC的上升和φEo、φPo、ψo的下降均达到显著水平,而福建金线莲变化不显著。高温胁迫下台湾金线莲的SOD活性与电导率均呈显著变化,而福建金线莲则变化不显著。这说明福建金线莲对高温的耐受力优于台湾金线莲,因此,实地栽培台湾金线莲应选择比福建金线莲更加阴凉的种植环境。     

花期干旱对不同基因型大豆叶绿素荧光特性的影响

利用叶绿素荧光动力学测定技术,测定开花期干旱不同基因型大豆品种叶绿素荧光参数的变化.以3个不同基因型大豆品种为材料,应用OS52FL调制式叶绿素荧光仪研究在开花期干旱胁迫下,各荧光参数的变化及用方差分析进行综合评价.结果表明,大豆开花期受旱后,可变荧光与最大荧光比(Fv/Fm)、可变荧光与初始荧光比(Fv/Fo)、非光化学淬灭系数(NPQ)均降低,而电子传递速率(ETR)升高,说明光系统Ⅱ(PSⅡ)受到了伤害,使得PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、起光保护作用的热耗散降低,光合电子传递速率升高.且荧光参数之间具有相关性.花期干旱胁迫后,各参数存在基因型差异,新大豆1号在花期干旱条件下,光合机构受破坏较轻,其吸收的光能能较多的用于光化学转化能力,抗旱能力强.因此,花期干旱胁迫下,叶绿素荧光参数的变化与大豆品种抗旱性有关,利用大豆叶绿素荧光特性对干旱胁迫的反应差异鉴定品种抗旱性是可行的.     

干旱和复水对马铃薯叶绿素荧光参数的影响

以‘东农311’和‘克新13号’为试验材料,采用盆栽控水的方式,在抗旱棚内研究马铃薯叶片叶绿素荧光参数受干旱和复水的影响。结果表明:干旱下,叶绿素荧光参数Fv/Fm、Fv/Fo、Y(Ⅱ)和qP持续下降,Y(NPQ)、NPQ表现为不断增加;在处理的第15 d和第23 d,‘克新13号’的叶绿素荧光指标变化幅度大于‘东农311’,在复水后‘东农311’的恢复程度大于‘克新13号’。‘东农311’的叶绿素荧光参数比‘克新13号’更适应干旱胁迫。     

苦瓜种质资源耐热性评价及其鉴定指标的筛选

本研究以27个苦瓜自交系4叶1心的幼苗为材料,预培养1 d后,置于39℃高温培养,观察其高温胁迫72 h后的热害情况,通过计算热害指数(TDG)筛选评价出高、中、低耐热性的苦瓜种质;从中选取6个不同耐热性的自交系,测定39℃胁迫0 h和48 h的株高(PH)、茎粗(SD)、鲜物质量(SFW)和干物质量(SDW)等形态学指标以及叶片相对叶绿素含量(SPAD)、电导率(REL)、过氧化物酶活性(POD)、过氧化氢酶活性(CAT)、超氧化物歧化酶活性(SOD)、丙二醛含量(MDA)、脯氨酸含量(Pro)和可溶性糖含量(SS)等生理指标;主成分分析上述12个指标的耐热系数(α),综合评价6个自交系材料的耐热性;利用逐步回归分析法建立耐热性评价数学模型获得苦瓜耐热性鉴定指标体系。结果表明：以TDG为依据,27个苦瓜自交系中有耐热型3个,中等耐热型18个,热敏型6个;6个不同耐热性材料的综合评价结果与热害指数鉴定结果基本一致;耐热性的评价数学模型为：Y=–0.426+0.049X₁–0.011X₂–0.009X₃–0.018X     

干旱胁迫下热带和温带玉米种质的生理及转录组分析

通过分析热带和温带玉米自交系干旱胁迫下的苗期生理和转录组数据,阐明不同玉米种质对干旱胁迫的生理和分子响应机制。结果表明,干旱胁迫下4个自交系的过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性以及丙二醛(MDA)、可溶性糖和可溶性蛋白质含量上升,叶绿素含量和4个叶绿素荧光参数值(F_v/F_o、F_v/F_m、Φ_PSII和Q_P)下降,温带玉米自交系较热带自交系的变化幅度更大。4个自交系在对照(CK)和干旱处理条件下的过滤后序列数(Clean reads)变幅为44560000~52580000条,4个自交系干旱胁迫下共有20126个差异表达基因(DEGs),21个基因本体项(GO terms)的相关基因高度富集。此外,热带和温带玉米自交系对干旱存在生理和分子响应差异,热带玉米种质的耐旱性高于温带玉米种质,可在热带种质中筛选耐旱玉米种质。     

逆境条件下夏玉米不同品种生理特性研究

以洛单668、农大108和浚单18为试验材料,对逆境条件下不同高产品种的穗位叶硝酸还原酶(NR)、叶绿素含量、叶绿素荧光特性等生理指标进行了研究。结果表明各品种穗位叶硝酸还原酶活性则是在散粉后27 d左右达到最大,此时农大108最大,浚单18次之,洛单668最小。叶绿素荧光参数Fv/Fm和Fv/Fo呈抛物线趋势,在14:00时达到最小值,此时洛单668Fv/Fm值最大,农大108次之,浚单18最小;穗位叶叶绿素含量在散粉后35 d达到最大值,此时农大108最大,为7.74 mg/g;洛单668次之,为7.58 mg/g;浚单18最小,为5.50 mg/g。综合各品种生理生态指标:各品种在散粉后27～35 d灌浆速率、穗位叶硝酸还原酶活性和穗位叶叶绿素含量最大,因此应该加强在散粉后30 d左右的田间管理,有利于夏玉米高产的实现。     

玉米地方品种耐旱种质的苗期筛选指标研究

以10个玉米地方品种为材料,通过盆栽试验设置干旱胁迫、正常供水2个处理,研究干旱胁迫下玉米地方品种的苗期形态和生理指标。结果表明,干旱胁迫对玉米地方品种幼苗植株形态和生理有不同程度的不利影响,不同玉米地方品种的耐旱性存在明显差异。不同地方品种的同一植株性状和同一地方品种的不同植株性状的耐旱胁迫指数存在差异。侧根数、叶面积、根体积和植株干重可作为玉米地方品种耐旱种质筛选的形态指标,硝酸还原酶活性和丙二醛含量可作为耐旱种质筛选的生理指标。     

不同水分条件下小麦生理性状与产量的灰色关联度分析

为了解干旱胁迫条件下小麦冠层温度、旗叶光合性状的变化特点及其对产量的影响,以小麦回交导入系(IL)群体[(鲁麦14×晋麦47)×鲁麦14]BC3F5代的160个株系及其亲本为材料,分析了雨养和灌溉条件下,开花期和灌浆期冠层温度、冠气温差、旗叶叶绿素含量和叶绿素荧光动力学参数等性状的相关性以及不同性状与产量的灰色关联度。结果表明,在两种水分条件下IL群体多数性状表现超双亲,性状变异系数为1.19%～48.30%,性状均值偏向轮回亲本鲁麦14;雨养条件下抗旱亲本晋麦47的冠层温度及叶绿素荧光动力学参数比水地品种鲁麦14表现稳定,IL群体的性状稳定性(D值)超过轮回亲本。两种水分条件下,荧光动力学参数之间相关性表现复杂,Fv与Fm、Fo/Fm与Fv/Fm之间相关性最高,相关系数大于0.991。灰色关联度分析结果表明,两个发育时期的Fv/Fm和灌浆期的冠层温度对产量的影响较大,可以作为选择抗旱高光效小麦的重要评价指标。     

玉米自交系耐淹性鉴定与评价

以39份玉米自交系为材料，大喇叭口期通过田间涝害模拟筛选试验，测定叶绿素(SPAD值)、地上部干物质量、绿叶数等9个指标以及各指标耐淹系数，对自交系耐淹性进行评价。结果表明，淹水条件下叶绿素(SPAD值)、地上部干物质量、绿叶数、抽雄期、吐丝期、株高受到严重影响，对地上部干物质量影响最大，地上部干物质量和株高、绿叶数呈显著相关或极显著相关，可作为田间鉴定玉米自交系耐淹性的有效指标。采用综合耐淹性状作为评价参数，经聚类分析表明，先玉335选育二环系、 X1141/昌7-2、中农大678选育二环系等8个自交系属耐淹型自交系，京157/京52B、京157/MO17、京157/PHNB2等12个自交系属敏感型自交系。     

不同基因型玉米自交系苗期干旱-复水的生理响应机制

采用称重控水法模拟干旱胁迫,设对照和胁迫两个处理,在3叶期对24个玉米自交系叶片相对含水量(RWC)、游离脯氨酸(Pro)等生理指标进行测定,研究玉米的抗旱机理及复水补偿效应机制。结果表明,干旱胁迫下玉米叶片相对含水量、叶绿素荧光参数(F_v/F_m)和叶绿素含量(Chl)与对照相比显著下降,游离脯氨酸(Pro)、超氧化物歧化酶(SOD)和氧化物酶(POD)明显上升,复水后不同基因型自交系各生理指标表现出不同程度的补偿效应。利用隶属函数法将D17982、郑H71、PH4CV、昌7-2和L269等14份自交系归为抗旱性较强的自交系,PH4CV、HCL645、D17982、郑7314、郑H71和郑9712这6份自交系归为复水恢复能力强的自交系。     

玉米叶片水分利用效率与叶绿素a荧光参数的关系

利用Handy PEA植物效率仪测定叶绿素a荧光参数,研究玉米自交系叶片水分利用效率(WUE)与叶绿素a荧光参数的关系。结果表明,玉米自交系叶片WUE与叶绿素a荧光参数呈极显著的正相关。其中,F_o与高水分利用效率(HWUE)玉米自交系WUE的相关系数大于低水分利用效率(LWUE)玉米自交系WUE的相关系数;最大荧光(Fm)、可变荧光(F_v)、PSⅡ原初光能转换效率(F_v/F_m)和PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)与水分利用效率不同的玉米自交系叶片WUE的相关系数恰好相反,这是造成不同玉米自交系WUE存在差异的生理原因之一,同时也说明叶绿素a荧光参数可以作为选育HWUE玉米自交系的重要指标。     

205份玉米种质资源表型性状遗传多样性分析及优异种质筛选

为了拓宽玉米种质资源遗传基础,了解玉米种质资源表型性状遗传多样性水平,选择205份玉米种质资源的23个表型性状,利用变异系数、遗传多样性指数及多种分析方法,结合F值综合评价玉米种质资源。结果表明,大多数种质资源花丝色及花药色均为黄绿色,株型中间型,轴色浅红色,穗型筒形,粒型硬粒型,子粒形状中间形,粒色浅黄。穗长的遗传多样性指数H''最大,穗行数的H''最小;粗蛋白质含量和粗脂肪含量的H''相同,总淀粉含量的H''最小。15个数量性状和3个品质性状之间呈现显著或极显著正相关,千粒重与穗行数呈极显著负相关,各数量性状间相互联系又相互制约。通过聚类分析,205份资源被划分为3大类群。通过综合得分F值筛选出10份优异玉米种质,可作为优良的种质资源创新材料和遗传育种的亲本来源。     

玉米耐热DNA聚合酶基因表达载体构建与花粉介导转化

实验构建热稳定性聚合酶的基因表达双元载体,利用花粉介导法将热稳定性DNA聚合酶基因导入玉米幼胚,获得耐热转基因玉米株系。用热稳定性DNA聚合酶基因构建表达载体;然后利用花粉介导法进行转化,花粉收集自仲恺自交系玉米甜1号和自交系糯2号,将花粉与构建好的基因表达载体混合,利用花粉介导法进行转化;将收集到的T1代种子用PCR凝胶电泳技术和Southern杂交技术进行检测,选出阳性的转化株;在T2代经过田间耐热压力试验结合测定的玉米生理指标,筛选出9个具有良好耐热性玉米株系。     

烟嘧磺隆对糯玉米光合特性和叶绿素荧光参数的影响

以沈糯509抗、不抗近等基因系为试材,研究烟嘧磺隆除草剂对玉米光合色素含量、叶片光合特性和叶绿素荧光参数的影响。结果表明,烟嘧磺隆处理使沈糯509抗、不抗近等基因系的叶绿素含量、净光合速率和PSⅡ光化学效率等均不同程度的降低,使胞间CO₂浓度和非光化学猝灭系数呈升高趋势,且表现出一定的剂量-效应关系。在供试浓度范围内,抗系各参数变化幅度均小于不抗系,说明抗系具有较强的光合调节机制,用以减轻或消除烟嘧磺隆的胁迫反应。