我国玉米自交系保绿性鉴定及其与氮效率的关系

选用我国常用的82个不同基因型自交系为研究材料, 在两种氮肥处理下对其子粒产量、耐低氮指数、保绿性相关性状进行测定, 探究不同玉米自交系保绿性及其与氮效率的关系。结果表明, 以高氮下保绿度为指标筛选出了23个保绿型自交系, 27个早衰型自交系, 其余32个为中间型自交系。两种氮水平间保绿度及其相关性状差异均达极显著水平(P<0.01), 子粒产量与保绿度及其相关性状间的相关性均达极显著水平。研究表明, 保绿性不仅与子粒产量密切相关, 同时还显著影响氮效率。因此, 保绿性可作为筛选氮高效玉米自交系的一个重要农艺性状。     

不同玉米自交系氮效率的分析

试验在4个氮处理水平上对8个玉米自交系的氮效率进行了研究。结果表明,玉米自交系在产量、生物量和氮累积量上存在显著的差异。据氮效率分析,黄C属低氮、高氮处理下产量均较高的双高效型,340属低氮高效型自交系,00冬属高氮高效型自交系,C8605属低氮、高氮处理下产量均较低的双低效型自交系。通径分析表明,在3个施氮处理中氮吸收效率对氮效率的作用均大于氮利用效率对氮效率的作用,且低氮下吸收效率对氮效率的作用大,高氮下利用效率对氮效率的作用大。     

施氮量对辽宁省草甸土区春玉米产量和氮利用率的影响

以两个玉米品种良玉99和美联178为材料,开展连续两年田间实验,在辽宁省中部平原地区研究不同施氮量(0～300 kg/hm~2)对玉米产量和氮利用率的影响及氮效率基因型差异。结果表明,玉米氮效率存在显著的品种间差异。施氮量与玉米产量呈"直线+平台"的函数关系。两年平均,良玉99的最高产量(12 241 kg/hm~2)高于美联178(10530 kg/hm~2),达到最高产量的施氮量(160 kg/hm~2)低于美联178(201 kg/hm~2)。利用氮高效品种可在较低氮肥投入条件下获得较高产量,显著提高氮素利用效率。在该地区玉米产量水平下,最佳玉米施氮量为148～211 kg/hm~2。     

施氮量对不同氮效率冬小麦品种苗期生长的影响

为了研究施氮量对不同氮效率冬小麦品种苗期生长及其生理特性的影响,通过水培试验,选用小偃128(氮低效低响应型)、陕农78(氮低效高响应型)、西农2208(氮高效低响应型)和小偃503(氮高效高响应型)等4个不同氮效率的冬小麦品种,以氮水平和品种基因型分别为主、副处理,测定了苗期生长过程中叶片叶绿素含量(SPAD值)、光合特性和硝酸还原酶活性(NRA)等生理指标及地上、地下干物质量和含氮量。结果表明,苗期不同氮效率基因型小麦叶片SPAD值、NRA和光合速率及植株含氮量在一定施氮范围内随着施氮量的增加而增加,且施氮处理较不施氮处理均有显著增加,而同一施氮处理不同基因型品种间差异不大。     

氮高效玉米基因型氮素生产效率研究

通过田间试验,在高氮和低氮条件下对不同氮效率的27个玉米自交系氮素生产效率进行研究。结果表明,高氮和低氮下,高产氮高效型自交系在吐丝期氮素干物质生产效率最高,分别为53.69、58.69 g/g,高产氮高效型自交系在吐丝期干物质量高于低产氮低效型自交系。施氮肥后氮素子粒生产效率和氮素干物质生产效率均有下降趋势。高氮和低氮下高产氮高效型自交系在生育后期植株氮积累量高于低产氮低效型自交系,低氮下二者差异显著,高产氮高效型自交系比低产氮低效型自交系高5.88%,氮积累量的差异主要来自于吐丝后氮的积累。高产氮高效型植株生育后期根系吸收能力强,子粒氮素利用效率高,施氮肥后高产氮高效型植株生育后期氮吸收积累能力增强。     

甘蓝型油菜苗期氮效率评价及基因型差异

为筛选氮高效油菜资源提供参考，本研究建立甘蓝型油菜苗期氮效率评价以及氮效率基因型差异的鉴别方法，以162份油菜育种品系为材料，设置正常氮供给（氮浓度为9 500μmol/L）和低氮胁迫（氮浓度为237.5 μmol/L）两个氮水平处理，采用营养液培养方法，研究不同氮水平下油菜苗期生物学性状及氮累积量，并对所有品系进行氮效率评价和基因型差异分类。两年试验结果显示，油菜生物量、主根长、侧根长、根冠比、氮累积量及氮吸收和利用效率在不同氮水平处理间差异极显著。不同氮水平下，油菜苗期生物量与氮累积量、氮利用指数、氮吸收效率极显著正相关，与侧根长显著正相关。低氮胁迫下油菜主根长、侧根长和根冠比增加，且根冠比与侧根长显著正相关，说明低氮胁迫下侧根伸长是油菜苗期适应低氮胁迫的重要途径之一。相比氮利用效率，氮吸收效率对油菜苗期生物量的形成影响更大，油菜苗期生物量与氮吸收效率存在极显著相关性，侧根长、氮累积量、氮利用指数与氮吸收效率存在显著正相关。因此，生物量可作为评价油菜苗期氮效率的主要指标，侧根长、氮积累量、氮利用指数可作为辅助指标。以不同氮水平下植株生物量的平均值为阈值，对162份供试油菜品系氮效率进行分类，其中双高效型油菜基因型23份、双低效型油菜基因型28份、中间型油菜基因型111份。进一步分析表明，双高效型油菜生物量、氮累积量、氮吸收效率均高于双低效型油菜，低氮胁迫下双高效型油菜在氮吸收累积方面更有优势。     

不同氮水平下玉米子粒品质性状的QTL定位

以优良玉米自交系许178×K12杂交衍生的包含150个家系的重组自交系群体为试验材料,在正常施氮和不施氮两种条件下,对玉米子粒品质性状(蛋白质、淀粉和油分)进行表型鉴定,利用最佳线性无偏预测法结合2年的表型数据,估计各家系各性状在不同氮水平下的育种值。利用QTL IciMapping V4.0软件的完备区间作图法(ICIM)对3个性状进行QTL检测,在两种氮水平下共检测到14个品质性状相关QTL位点,其中,正常施氮条件下检测到8个QTL,不施氮条件下检测到6个QTL。2个QTL可以同时在两种氮水平下被检测到,其受环境因素影响较小,可以在玉米子粒品质分子育种上应用。在不施氮条件下共发现4个特异表达的QTL,其可能应用于低氮条件下玉米品质改良研究。     

氮高效玉米杂交种的筛选及氮效率相关特性分析

选用生产中常用的8个玉米杂交种作为材料,在高氮和低氮条件下进行氮高效杂交种的筛选和氮高效指标研究。主成分分析结果表明,郑单958、金山27、郑单17为氮高效品种。通径分析表明,吸收效率对氮效率的贡献均大于利用效率,不论是否施氮,植株氮积累均以花前为主,但花后差异显著,花前氮积累对氮效率的贡献较大。不论施氮与否,完熟期全株干重、吐丝期穗三叶含氮量、花前氮积累量、穗位叶光合速率均是重要的筛选指标,不施氮肥时子粒含氮量也是重要的筛选指标。     

玉米自交系苗期氮敏感基因型差异分析

利用SPAD-502型叶绿素仪进行大量、快速、无损伤测定玉米苗期叶绿素含量提供了线性相关方程，建立了玉米苗期叶片SPAD值与叶绿素含量之间的一元线性回归方程为y=0.077 6x+0.175 6(r=0.92)，呈极显著线性正相关。在低氮与正常供氮条件下，对192份玉米自交系分别进行了苗期(3叶期、6叶期、大喇叭口期)叶绿素含量测定。方差分析显著性检验结果表明，低氮与正常供氮条件下，苗期叶绿素含量均存在极显著的基因型与环境差异，大喇叭口期对氮肥最敏感。192份玉米自交系氮敏感指数变幅为7.55%～39.87%，为玉米育种提供了苗期氮敏感基因型差异数据。     

氮硫互作对玉米苗期生长及养分吸收的影响

通过设置盆栽试验,研究氮、硫养分互作对玉米苗期植株生长和养分吸收的影响。结果表明,氮素和硫素对玉米苗期的生长和养分吸收均有显著影响,且交互作用显著。高氮处理的株高、茎粗、SPAD值、净光合速率、干物质积累量和氮素积累量与不施氮处理相比分别提高48.7%、30.0%、28.3%、18.5%、47.4%和285.3%,低氮处理介于高氮处理和不施氮处理之间。施硫促进玉米生长,且氮硫交互效应显著。不施氮条件下,施硫显著提高植株干物质积累;低氮条件下,施硫促进玉米生长和氮素吸收;高氮条件下,施硫效果与低氮条件下接近。综合分析,高氮低硫处理获得较高的植株干重、最高的硫素利用率和较高的氮素利用率,是适宜玉米苗期生长的最佳氮硫养分管理措施。     

玉米自交系氮高效指标的筛选及综合评价

以47个玉米自交系为材料,测定玉米自交系在低氮和正常氮处理下株高、穗位高、叶绿素SPAD值、吐丝期叶面积指数、吐丝期干重、全株干重、产量、子粒氮积累量、全株氮积累量和氮肥生产效率等10个指标,以耐低氮指数为参数,结合其变异系数,运用相关性分析、主成分分析和隶属函数法对其氮高效能力进行综合评价。结果表明,叶绿素、全株干重、产量、子粒氮积累量、全株氮积累量和氮肥生产效率等可作为玉米自交系氮高效能力的筛选指标。通过聚类分析,筛选得到PH6WC、郑58、PH6WC×郑58、PH6WC×D1798Z、D1798Z×521、HCL645×C7-2、HCL645×C7-2×单598、外杂二环系、美杂二环系×郑58、DH351×郑58、XL21×PH6WC共11个低氮高效型玉米自交系。     

酸胁迫对不同基因型玉米生长发育的影响

对3类不同耐铝性玉米自交系的盆栽试验表明,土壤酸胁迫对各类自交系形态发育和干物质积累均有不同程度的影响,尤以地上部干重、功能叶干重和穗位叶面积等性状受影响较大。玉米自交系的耐酸性具有显著的基因型差异,自交系间各性状差异显著。酸胁迫下耐酸自交系Z01和Z03能较好生长,酸敏感自交系总体受害严重。     

喷施烯效唑对玉米叶片衰老特性和产量的影响

以新品种川单418为材料，研究了在玉米抽雄期喷施烯效唑对玉米生长后期叶片衰老特性和产量的效应。结果表明，喷施烯效唑有效抑制了细胞膜透性物质的产生，促进叶绿素的形成，并改变了叶绿素动态变化规律，减缓叶片的衰老进程，提高作物产量。适宜喷施浓度为20～40 mg/L。     

陕A群、陕B群选育的玉米自交系抗旱性鉴定

以陕A群、陕B群在多环境、少施肥和少灌溉条件下选育的33份玉米自交系和4份骨干玉米自交系为材料,通过大田控水试验,调查玉米自交系的穗位叶SPAD值、干物质积累量和茎秆强度等生理指标,采用逐步回归分析方法建立最优回归方程,筛选抗旱性的评价指标。结果表明,穗位叶SPAD、茎秆强度和花后干物质积累量可作为玉米自交系抗旱性的第2性状筛选指标。以子粒产量作为第1性状指标,可将37份玉米自交系划分4种类型,高产抗旱型12份,低产不抗旱型13份,低产抗旱型7份和5份高产不抗旱型。以抗旱指数和抗旱隶属度为指标,将37份玉米自交系可分成3种类型,其中,抗旱性较强的玉米自交系2份,抗旱性中等的玉米自交系15份,抗旱性较差的材料20份。综合分析,2013KB-47、2013KB-37、KA225、KB081、L123098-2和KA105共6份玉米自交系具有穗位叶SPAD高、茎秆强度大、花后干物质积累量高和子粒产量高、抗旱指数高和抗旱能力强的特点。     

玉米自交系铁7922苗期耐低氮胁迫原因探讨

以低氮胁迫(NO3--N0.2mmol/L)与正常供氮(NO3--N2mmol/L)条件下的生物量比值作为耐低氮能力指标,从12份玉米自交系中筛选出在低氮胁迫条件下苗期能够正常生长的自交系铁7922。通过不同玉米自交系对低氮胁迫反应差异的比较研究,从根系与氮利用效率对低氮环境的响应以及硝酸盐吸收动力学等3个方面对铁7922耐低氮原因进行了探讨。结果表明,铁7922对低氮环境的适应是多因素共同作用的结果,表现在氮胁迫浓度下根干重的增加、氮利用效率的显著提高以及较小的Km和低的Cmin。单纯的根干重的增加(掖515)或氮利用效率的提高(H21)或较小的Km(4F1、豫8701)并不能保证在低氮环境的正常生长。     

Ecophysiological traits in maize hybrids and their parental inbred lines: Phenotyping of responses to contrasting nitrogen supply levels

Maize (Zea mays L.) breeding based primarily on final grain yield has been successful in improving this trait since the introduction of hybrids. Contrarily, understanding of the variation in ecophysiological processes responsible of this improvement is limited, especially between parental inbred lines and their hybrids. This limitation may hinder future progress in genetic gain, especially in environments where heritability estimation is reduced because grain yield is severely affected by abiotic stresses. The objective of this study was to analyze the genotypic variation between inbred lines and derived hybrids in the physiological determinants of maize grain yield at the crop level, and how differences among hybrids and parental inbreds may effect contrasting responses to N stress. Special emphasis was given to biomass production and partitioning during the critical period for kernel number determination. Phenotyping included the evaluation of 26 morpho-physiological attributes for 6 maize inbred lines and 12 derived hybrids, cropped in the field at contrasting N supply levels (N₀: no N added; N₄₀₀: 400 kg N ha⁻¹ applied as urea) during three growing seasons. Tested genotypes differed in the response to reduce N supply for most measured traits. Grain yield was always larger for hybrids than for inbreds, but N deficiency affected the former more than the latter (average reduction in grain yield of 40% for hybrids and of 24% for inbreds). We also found (i) a common pattern across genotypes and N levels for the response of kernel number per plant to plant growth rate during the critical period, (ii) a reduced apical ear reproductive capacity (i.e., kernel set per unit of ear growth rate) of inbreds as compared to hybrids, (iii) similar RUE during the critical period and N absorption at maturity at low N levels for both groups of genotypes, but enhanced RUE and N absorption of hybrids at high N supply levels, and (iv) an improved N utilization efficiency of hybrids across all levels of N supply. Results are indicative of a more efficient use of absorbed N by hybrids than by parental inbreds. Larger grain yield of hybrids than of inbreds at N₀ was associated to (i) enhanced dry matter accumulation due to improved light interception during the life cycle and (ii) enhanced biomass partitioning to the grain.     

利用RAPD技术鉴别玉米自交系

本文利用RAPD技术对我国28个玉米骨干自交系进行了分析，从300个引物中筛选出了40个多态性好的引物，结果发现：仅使用OPI₁₀一个引物扩增的DNA指纹图谱就能区别开15个自交系，增加引物OPB7可以区分开26个自交系，再增加OPC₁₉、OPG₆、OPA₇、OPI₁₁、OPG₁₄中的任何一个引物就可以将28个自交系完全区分开。研究还表明亲缘关系很近、利用同工酶方法无法区分的姊妹系材料如：478、488和3189，以及双105和双741都能够被明显的区分开，证明了利用RAPD技术进行玉米自交系鉴定完全可行而且是非常有效的。     

不同时期根区局部灌溉对玉米干物质积累和水氮利用的影响

通过盆栽试验研究4种氮、钾水平下,不同生育阶段(苗期至抽雄期、苗期至拔节期和拔节期至抽雄期)实施根区局部灌溉对玉米干物质积累、水分利用效率和氮素利用的影响。结果表明,与常规灌溉相比,不同生育期根区局部灌溉处理耗水量均明显减少;苗期至拔节期分根区交替灌溉干物质积累降低甚微或略有增加;中氮、钾(N、K2O均为0.12 g/kg土)时水分利用效率提高22.8%,且氮表观利用率最高。在相同灌水方式下,中氮、钾水平干物质积累、水分利用效率和氮吸收利用较高,中氮、钾时苗期至拔节期分根区交替灌溉是一种节水高效模式。