玉米抗低温灾害调控技术研究进展

东北地区是中国春玉米的主产区,低温冷害成为高纬度地区玉米减产的重要气象因子。低温冷害不仅影响玉米生理代谢过程,在玉米有机物质积累方面也有抑制作用。因此,减少低温灾害对玉米产量影响成为实现玉米高产稳产的重要方向之一。笔者从玉米抗低温调控技术进展角度出发,综述了低温冷害影响玉米生长发育机制、玉米低温胁迫下发芽相关因素、如何通过调控技术防御冷害对于玉米生长发育影响以及中国在玉米冷害研究领域未来发展方向与新趋势,可为玉米抗低温冷害研究提供理论依据。     

我国甜菜多倍体品种的RAPD分析

利用RAPD分子标记技术对15个甜菜多倍体品种进行了遗传分析。从以前在甜菜中使用过的14个随机引物中筛选出具有非常明显多态性的引物8个,它们在多倍体品种间共扩增出47条不同位置的带,平均5.9条,特异带32条,特异带比率为68%;两个“双引物”共扩增出10条带,公共带仅1条,多态性频率高达90%。15份材料的遗传相似系数在0.75￣0.99。经聚类分析,可将这些材料分成5个组。RAPD聚类结果基本与血缘、系谱及其在生产实践中的表现相吻合,但也有例外。从分子水平上进一步证明了我国糖甜菜育种中存在的遗传材料基础狭窄的问题。     

玉米自交系籽粒性状与种子萌发能力的关系研究

针对不同血缘的玉米种质资源,探讨自交系籽粒性状与种子萌发能力之间的关系,为选育强发芽势玉米品种提供依据。以玉米自交系为材料,鉴定供试材料的籽粒类型、百粒重,同时采用纸间萌发法,测定发芽势、发芽率、根长和芽长等性状。结果表明,玉米自交系的籽粒大小与种子萌发性状存在显著相关性,即籽粒大小与发芽率、发芽势呈显著相关,均为负向低度相关。其中,百粒重与发芽势的相关系数为-0.133,百粒重与发芽率的相关系数为-0.132。籽粒大小与根长、芽长呈极显著相关,均为负向低度相关。其中,百粒重与根长的相关性为-0.222,百粒重与芽长的相关性为-0.215。籽粒类型与种子萌发不存在显著相关性,其相关系数均小于0.1。发芽率和发芽势、根长和芽长间均呈极显著正相关,相关系数均大于0.5。通过百粒重性状可以推断自交系芽期活力的强弱。     

锰素对水稻幼苗生长及生理效应的影响

锰是水稻生长发育必需的微量元素。笔者以水稻幼苗为材料,探讨锰素对水稻苗期生长及生理效应的影响。采用水培方法,通过设计缺锰及锰过量,对水稻植株相关农艺性状及生理生化指标进行测定。结果表明,水稻在幼苗期对锰胁迫反应敏感。水稻株高、根长、鲜重、叶绿素和可溶性蛋白含量均有不同程度下降,MDA含量升高,POD活性降低;水稻幼苗叶片受损程度大小依次为1000 Mn＞100 Mn＞-Mn。缺锰或锰过量均会对水稻幼苗生长产生不利影响,应合理施用锰素。     

玉米苗期水分胁迫下相关基因差异表达研究

采用cDNA-AFLP技术对玉米幼苗在PEG胁迫和土壤干旱胁迫下的基因表达进行了研究分析,获得转录本衍生片段(TDFs)488条,经测序和同源比对获得42个cDNAs。同源性BLAST搜索结果表明:18个cDNAs的同源序列均为功能未知的玉米克隆,7个cDNAs序列与功能已知的玉米基因同源,5个TDFs序列与功能未知的水稻克隆同源,7个TDFs序列与功能已知的水稻基因同源,剩余的cDNAs序列分别与西红柿、高粱等同源。在获得的cDNAs片段中,既有与干旱胁迫相关的重要功能蛋白,也有一些重要的转录因子。     

玉米miR395基因家族生物信息学分析及靶基因预测

MicroRNA(miRNA)具有调控基因表达的作用,为了揭示玉米miR395基因家族进化规律、表达模式及功能,开展了基因定位、多序列比对、顺式作用元件分析、二级结构分析、靶基因预测及表达模式分析。结果共鉴定到16个成员,且均集中分布在第2号、第10号染色体上;19个碱基完全相同,表明在进化过程中具有高度保守性;具有18个ABRE类顺式作用元件,推测其通过参与调节ABA信号传导,提高玉米抗逆性;多数靶向基因参与硫酸盐同化,初步推测玉米miR395基因家族参与玉米硫代谢;转录组分析发现zma-miR395基因家族中一些成员为下调表达模式。研究结果为后续玉米相关基因的功能解析奠定了基础。     

不同类型玉米品种产量和品质相关性状对种植密度的响应

以不同类型的 4个玉米品种为材料, 探讨产量和品质等相关性状对种植密度的响应。设置 5个不同梯度的种植密度, 对供试品种进行农艺和品质性状的测定。结果表明, 从生物产量上看 ,‘郑单958’ 、 丰禾‘ 4 号’ 、 龙育‘ 1 号’ 和 ‘黑饲 1 号’ 的最适种植密度分别为 7.5 万株/hm²、 8.2 万株/hm²、8.2万株/hm²~9.0万株/hm²和 8.2万株/hm²。不同种植密度下, 供试品种穗位高差异不显著, 3个青贮玉米品种株高均无显著差异。在相同种植密度下, 普通玉米品种 ‘郑单 958’ 的株高和穗位高显著低于 3个青贮玉米。不同品种的 4个品质性状对种植密度的响应存在差异。种植密度与生物产量间的相关性分析表明 ,‘黑饲 1号’ 呈负相关, 其他 3个品种呈正相关。因此, 需要根据品种特点进行合理密植, 以期达到效益最大化。     

电子辐照对水稻农艺性状及生理生化指标的影响

探讨低剂量电子射线对水稻生长的影响,并解析其相关生理机制。用0~50 Gy范围内的5 个剂量辐照‘绥粳4号’水稻种子,以土壤和营养液2种方式培养幼苗,统计出苗率,并在分蘖期对相关农艺性状、部分生理指标进行检测分析。结果表明：较低剂量辐照(＜10 Gy)对水稻出苗率无明显不良影响,较高剂量（30 Gy和50 Gy）有明显的抑制作用。土壤培养时的半致死剂量约为50 Gy;6 Gy辐照对水稻株高和丙二醛含量具有促进作用;6~30 Gy辐照对土壤培养水稻幼苗的叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白含量具有促进作用。不同辐照剂量间差异呈极显著。2 种培养方式对相关生理指标的影响存在差异,营养液培养时植株生长良好,部分缓解了电子射线对水稻生长及相关生理性状的影响。     

外源褪黑素对干旱胁迫下玉米幼苗的影响

为了研究外源褪黑素在增强干旱胁迫下玉米幼苗生长适应性中的作用,降低干旱胁迫对玉米幼苗的伤害。以‘郑单958’玉米种子为试验材料,采用人工控水法,设置6组处理（CK、干旱、M1、M2、M3、M4）研究了干旱胁迫下,外源褪黑素对玉米幼苗生长指标、叶绿素含量、脯氨酸以及过氧化物酶活性的影响。试验结果表明,褪黑素有利于缓解干旱胁迫对玉米幼苗的影响,如株高、叶片含水量、根长,提高了干旱胁迫下玉米幼苗叶绿素合成能力,SPAD值升高;褪黑素可以缓解干旱对玉米幼苗的氧化胁迫,通过提高抗氧化酶活性,随着干旱胁迫天数的增加,各处理组过氧化物酶活性明显高于干旱组;脯氨酸含量随干旱胁迫天数增加而增高,干旱胁迫7天后,干旱组和其他处理组间脯氨酸含量存在显著差异。综合来看,外源褪黑素能提高干旱胁迫下玉米幼苗生长能力,主要通过提高抗氧化酶活性和叶绿素合成,降低膜脂过氧化水平。外源褪黑素能提高玉米抗旱性,可以作为植物生长调节剂应用到实际生产中。     

外源褪黑素对低温胁迫下玉米幼苗生长和生理特性的影响

以玉米品种‘郑单958’为试验材料,在幼苗长至三叶一心时,利用5个浓度(0、10、50、100、500μmol/L)的外源褪黑素进行叶面连续喷施3 d后,转入人工气候箱中进行低温胁迫处理,旨在探究外源褪黑素对低温胁迫下玉米幼苗生长特征、叶绿素含量、可溶性糖含量及过氧化物酶活性的影响。试验结果表明,褪黑素有利于缓解低温胁迫对玉米幼苗株高及叶片含水量特性影响,SPAD值升高,增强了叶片叶绿素合成能力,可显著提高玉米叶片过氧化物酶活性;可溶性糖含量随低温胁迫时间增加而增高,低温胁迫7 d后,对照组和处理组间可溶性糖含量存在显著差异。综合来看,外源褪黑素对低温胁迫下玉米幼苗受到的伤害可以起到缓解作用。