施氮量对紫糯玉米籽粒花青素积累及其合成酶活性的影响

[目的]研究施氮量对不同灌浆时期紫糯玉米晋糯20籽粒花青素积累及其相关合成酶的影响,为紫糯玉米科学施氮提供理论依据。[方法]以紫糯玉米晋糯20为研究材料,于2018-2019年在大田进行施氮0(N0)、120(N1)、240(N2)和360(N3) kg·hm-2处理,测定其不同授粉天数的籽粒中花青素积累量和含量以及苯丙氨酸氨解酶（PAL）、黄酮3-羟化酶（F3H）、二氢黄酮醇4-还原酶（DFR）、花青素合成酶（ANS）和UDP半乳糖甘-类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶（UFGT）等5种花青素相关合成酶的活性。[结果]施氮会促进晋糯20籽粒中花青素的积累,其变化为N2≈N3>N1>N0。随着灌浆时间的推进,相同施氮量下单籽粒花青素积累量呈先上升后趋于稳定的变化,而籽粒花青素含量则呈先升高后降低的趋势,在授粉后20 d具有最大值。N1、N2、N3相较于N0,在不同灌浆时间,单籽粒花青素积累量年均增加幅度在10%～52%;而籽粒花青素含量年均提高幅度在4%～17%。施氮量、灌浆时间和单籽粒花青素积累量呈二次曲线关系,R2均为0.97,确定授粉后31 d和施氮量为305 kg·hm...     

不同玉米自交系灌浆期棒三叶光合特性及产量差异比较分析

[目的]比较分析6个玉米自交授粉后15d棒三叶的光合特性及产量性状。[方法]以玉米自交系PH6WC、PH4CV、唐65、郑58、综3和87-1为研究材料,测定各自交系授粉后15d的棒三叶面积、光合特性及收获后的产量性状。[结果]在6个自交系中,PH6WC棒三叶面积和干重最大,分别是PH4CV、综3和郑58的1.5倍和2倍左右;在叶绿素含量上,所有自交系基本呈基本呈现穗位叶≥穗上叶穗下叶的变化规律,其中唐65叶绿素平均含量最高;从光合特性上,综3的净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)及水分利用效率(WUE)均较显著高于其他自交系;相关分析结果显示,仅棒三叶面积与产量显著相关,而叶绿素含量和光合参数均与产量不相关。[结论]玉米棒三叶面积与叶绿素含量和光合特性并不相关,通过叶绿素含量和光合参数不能预测玉米产量,本研究为选育强光效玉米新种质奠定一定基础。     

低氮胁迫下玉米幼苗氮素和蔗糖分配特性

  【目的】  明确玉米自交系幼苗氮素吸收、转运与利用特性，探究低氮胁迫下其不同表型和生理性状的变化规律。  【方法】  以玉米自交系XY4和PH4CV为供试材料，进行了水培试验。设置正常氮 (N 2 mmol/L，NN) 和低氮 (N 0.04 mmol/L，LN) 两个氮水平，从培养3 h起，每3天测定一次幼苗生物量、光合特性、根系性状及氮素和蔗糖含量，直至第12天。  【结果】  玉米幼苗根系对低氮胁迫的反应早于地上部，与NN处理相比，LN处理PH4CV和XY4的根干重分别在培养第3和第6天时增加了65.15%和84.63%，而从培养第9天开始，LN处理下两自交系幼苗地上部干重显著低于NN处理，由此导致根冠比增加；与NN处理相比，LN处理下除了胞间CO₂浓度 (Ci) 和水分利用效率 (WUE) 外，两自交系幼苗叶片的SPAD值、净光合速率 (Pn)、蒸腾速率 (Tr) 和气孔导度 (Gs) 等光合特性均显著降低，且XY4下降幅度均大于PH4CV；LN处理下两自交系幼苗根干重的变异来源并不一致，XY4根干重的增加与总根长、根表面积、根体积、侧根数和初生根长增加有关，而PH4CV主要与侧根数目增加有关；与NN处理相比，LN处理两自交系幼苗地上部的氮素积累量和蔗糖含量显著降低，且XY4老叶的氮素含量下降速率明显快于PH4CV，而根系的氮素积累量、单株氮素生理利用效率和根中蔗糖含量均显著增加，且XY4增加的幅度均大于PH4CV。  【结论】  低氮胁迫促使玉米幼苗分配给地上部的氮素和蔗糖相对较少，因此限制地上部生物量积累及叶片光合能力的发挥，而分配给根系的氮素和蔗糖相对较多，从而促进根系形态建成，以利于吸收更多的氮素。     

不同玉米自交系初生根性状动态变化分析

以7个玉米自交系为试验材料,对其种子大小、不同发育阶段的初生根长度和根尖性状进行研究。结果表明,不同自交系种子形态大小差异主要与种子长度有关,87-1和D340的种子长度分别达到1.64,1.49 cm,而PH4CV和Xu 178的种子长度较小,分别为1.10,1.12 cm。87-1的根尖长度在发芽后24~48 h内持续增加,以致其初生根生长速率最快;而PH4CV和P138的根尖长度分别呈现先上升而后下降和先上升再下降而后又有所增加的变化趋势,导致其初生根长度在发芽后24~30 h内伸长速率较大,随后趋于缓慢;其余自交系的根尖长度变化趋势较为平缓,与根长的变化规律基本一致。     

玉米自交系幼苗生物量积累及根系形态对两种氮素水平的反应及聚类分析

为探讨低氮胁迫对玉米自交系幼苗生物量和根系形态的影响,以35份玉米自交系为材料,测定了两个氮素水平处理后14d玉米幼苗的单株干重、地上部干重、根干重、根冠比、总根长、根表面积、根体积、根平均直径、侧根数和初生根长。结果表明,低氮胁迫下玉米幼苗根干重、根冠比、根总表面积、根体积、侧根数、根平均直径和初生根长显著增加,地上部干重和单株干重显著减小,而总根长没有明显变化。通过主成分分析和聚类分析发现,同一氮素水平下,玉米幼苗各性状的综合表现存在基因型差异,且在正常氮素和低氮条件下均可以分为6组。低氮处理后,选取的9个自交系地上部氮素积累量均显著降低,PH4CV、B73和XY4的根系氮素积累量显著增加,其余6个自交系显著降低。此外,只有XY4的氮素吸收和利用效率均较高。综合分析表明,XY4是低氮高效型玉米自交系。     

玉米杂交种及其亲本灌浆期棒三叶光合特性差异比较分析

以唐65/昌7-2和PH6WC/PH4CV这2个玉米杂交组合为研究对象,对其灌浆期15 d的棒三叶叶片长、宽、面积、叶绿素含量、主要光合参数及水分利用率进行比较分析。结果表明,2个杂交种在叶片长、宽、叶面积以及干质量4个性状上都存在显著或极显著超亲优势;在叶片长度和宽度2个性状上,2个杂交种的棒三叶相较于其亲本均以宽度优势更为显著,其中又以先玉335穗位叶的超亲优势最大。对叶片干质量与叶片杂种优势比较发现,二者并不全吻合,并且有几个叶片在2个性状上杂种优势表现差异还比较大。仅先玉335穗位叶和穗下叶的叶绿素a和叶绿素b含量具有显著的超亲优势外,其余叶片2种叶绿素含量均不具有超亲优势。对叶绿素a/b分析结果显示,相对于亲本,杂交种的叶绿素a/b变化较小,其中,先玉335的叶绿素a/b以穗位叶较大,在3.0左右,另外两叶均在2.0左右;而唐65/昌7-2以穗上叶具有最大值(3.0左右),其余两叶则相对要小(2.0左右)。先玉335穗上叶的Pn,Tr,Gs这3个参数和唐65/昌7-2穗位叶的Pn表现为超显性表达模式,而先玉335穗位叶胞间CO2浓度存在负向超显性,其余则为加性或者显性表达模式。进一步对棒三叶水分利用效率分析发现,先玉335的穗位叶和穗下叶水分利用效率较2个亲本显著提高,超亲优势分别为48.04%和38.97%,而穗上叶则为-18.40%;唐65/昌7-2则仅有穗下叶水分利用效率具有超亲优势,达到52.12%,而穗位叶和穗上叶分别表现为偏低亲和偏高亲变化。研究结果可为玉米新种质的创制及杂种优势强的新品种培育积累有价值的材料和信息。