玉米受精和早期子粒发育过程及逆境胁迫对其影响

玉米受精及子粒发育早期是决定穗粒数及粒重的重要时期,也是对环境变化相对较敏感的阶段。受精极核需要经历游离核、细胞化和细胞分化3个阶段形成胚乳,受精卵同样需要一系列的分裂分化形成最终的胚。玉米受精前极易遭受不良环境的影响,导致性器官发育不正常,影响花粉或花丝活力间接影响玉米受精过程。受精过程中的环境胁迫会通过阻碍花粉与花丝的识别、减缓花粉管在花丝中的延伸速率影响受精过程。子粒发育早期主要是受精极核分裂分化形成胚乳、受精卵分裂分化形成胚的过程,该阶段遭受环境胁迫下,胚乳细胞分裂受阻影响子粒库容。研究表明,逆境胁迫条件下,玉米的受精及子粒早期发育过程与碳水化合物的代谢以及激素的合成密切相关。     

干旱对玉米穗发育及产量的影响

干旱作为影响玉米产量的环境因素之首,对玉米植株形态、物质积累、生理作用、性器官发育等方面产生影响,最终降低穗粒数、粒重,导致产量降低。以雌雄穗发育为研究重点,本文综述了不同时期干旱对雌雄穗性状及开花吐丝间隔期的影响。玉米开花前遭遇干旱,延缓雌雄穗发育进程,减少分化小花数,增加籽粒败育,导致穗粒数降低;抽雄吐丝期间遭遇干旱,导致雄穗抽出困难、吐丝延迟,使开花吐丝间隔期拉长,严重时导致花粉、花丝超微结构发生改变,影响玉米授粉、受精过程,最终导致秃尖形成,穗粒数降低;灌浆期遭遇干旱导致叶片早衰,光合产物积累不足,籽粒灌浆受阻,粒重降低,最终均会导致产量下降。从源库关系角度分析,玉米灌浆期前干旱导致玉米产量降低的主要原因是穗粒数降低导致的库强不足;而灌浆期干旱主要是叶片早衰等营养器官发育受阻,限制同化物的积累及转运,此时源不足限制了产量的增加。     

灌浆期低温对夏玉米光合性能及产量的影响

以郑单958为供试品种,设置了6月15日(对照)、6月25日和7月5日3个播期,研究灌浆期低温对夏玉米光合性能、干物质生产转运及产量的影响,以期为华北平原夏玉米充分利用热量资源、指导生产实践和实现高产稳产提供理论依据。结果表明:6月25日和7月5日播期的夏玉米在灌浆期均遭遇不同程度的低温胁迫,且随着播期的推迟受胁迫程度随之加剧,这2个播期的玉米光合性能、干物质积累量与转运量、群体生长率均较对照呈逐渐降低趋势。3个播期的单位面积总粒数之间差异不显著,但千粒重在不同播期间差异显著,最终6月25日和7月5日播种的玉米产量较对照分别显著下降了17%和31%。因此,应该选择适宜的夏玉米播种时间,降低玉米在灌浆后期遭遇低温逆境的几率,进而保障玉米生育后期的正常灌浆,最终实现玉米抗逆高产的目标。     

耐密性玉米冠层结构对密度的响应

以华美1号和郑单958为材料,以1.5万株为梯度,共设置12个密度处理,种植密度自1.5万株/hm~2增至18万株/hm~2,研究探讨高产高效春玉米的冠层结构特征和光合特性。结果表明,华美1号在12.0万株/hm~2时产量达到最高,为15 912.8 kg/hm~2;郑单958在6.0万株/hm~2时产量最高,为13 685.9 kg/hm~2。在适当高的种植密度内(华美1号为9.0万~13.5万株/hm~2,郑单958为6.0万~9.0万株/hm~2),华美1号吐丝期最大LAI达4.19~5.30,群体穗位层透光率达17.57%~23.79%;郑单958吐丝期最大LAI达4.71~6.54,群体穗位层透光率达17.77%~23.66%。冠层内透光率、叶夹角、茎粗、叶片厚度、净光合速率和叶绿素相对含量均随密度增加而不同程度下降。华美1号穗位层及穗位层以上LAI占全株叶面积比例高,叶片小而厚,穗位层透光率好,各项冠层指标不同程度优于郑单958。