玉米籽粒数量决定时期的研究

玉米小花是形成籽粒的基础,其数量为品种特性,不受环境条件的影响。而玉米每穗粒数与环境条件关系密切,改善栽培条件能够提高穗粒数。玉米籽粒在其系统发育过程中,其数量不断减少,在开花授粉3周后逐渐稳定,籽粒大量败育阶段是在开花后的2～3周之内。如果该阶段确保籽粒发育的良好条件,就会有效地提高玉米的每穗粒数。     

大麦主茎穗与分蘖穗出穗差异及其对穗型的影响

为明确大麦主茎穗与分蘖穗出穗差异及其对穗型的影响,以1个二棱大麦和1个六棱大麦品种为材料,考察大麦主茎穗和不同分蘖穗的出穗顺序及其穗部性状。结果表明:供试品种主茎和分蘖的出穗期不一致,随出穗期延迟,穗长、每穗粒数和千粒质量呈下降趋势,主茎穗与分蘖穗1和分蘖穗2之间的差异较小。因此,大麦高产栽培应控制合理的基本苗和2个左右的分蘖穗。     

玉米的雌雄穗开花间隔对产量的影响及其潜在原因研究

以15个CIMMYT选育的耐旱品系及其与津巴布韦耐旱玉米种质组配的不同世代的种质为材料,采用充足灌水与水分胁迫相对照的方法对玉米的雌雄穗开花间隔(ASI)与产量的关系进行了研究.结果表明在水分胁迫条件下ASI与产量呈显著的负相关.并对影响ASI的一些因素及其影响产量的潜在原因进行了探讨.     

玉米雄穗耐热性的遗传特点及其与产量性状的相关性研究

以运系05-8等8个玉米自交系为基础材料进行NCⅡ遗传设计,分析16个F1组合雄穗耐热性的遗传方差及其与产量性状的相关性,对相应5个世代的平均值进行遗传模型的尺度测验。结果表明:玉米雄穗耐热性的遗传以加性效应为主,显性效应不明显。F1雄穗耐热性平均中亲优势仅为2.13%,但变异幅度高达-20.00%～25.00%,说明高温敏感型自交系的使用可能会降低F1雄穗的耐热性。雄穗耐热性的遗传力为46.67%,而遗传方差仅为0.076 9,需要在大群体中进行早代表型选择;玉米雄穗耐热性与行粒数呈显著正相关,和开花吐丝间隔(ASI)呈显著负相关,说明行粒数多和开花抽丝间隔短的品种(系)具有较高的雄穗耐热性,可以作为雄穗耐热性的间接选择指标;大多数组合的B、C尺度模型测验不显著,表明雄穗耐热性的遗传基本符合加-显遗传模型。     

不同年代主要玉米品种穗部性状演变研究

采用裂区试验设计,以密度为主区(15 000、45 000、75 000株/hm2),品种为副区,对我国不同年代34个主要玉米品种穗部性状演变进行了研究。结果表明:随着年代的更替,产量、穗长、穗粗、穗行数、行粒数、秃尖长、千粒重显著增加,出籽率显著降低。通径分析结果表明:主要穗部性状对产量的作用依次为穗粗千粒重行粒数出籽率,穗粗、千粒重、行粒数的增加是玉米产量提高的主要原因。在玉米品种选育中应保持行粒数,着重改良穗粗、千粒重,提高出籽率,并协调出籽率与其他性状的关系。     

玉米穗部性状配合力的研究

以分属四大杂种优势群的8个典型玉米自交系及其组配的28个双列杂交组合(不含反交)为试材,对玉米植株穗部性状配合力进行了研究.结果表明:①穗粗、穗行数、百粒重等性状主要受基因加性效应影响;穗粒重主要受非加性效应影响;穗长、行粒数、秃尖等各性状受基因加性效应和非加性效应共同影响.对于主要受非加性效应影响的性状,亲本一般配合力与其在杂种中的特殊配合力间无必然联系;对于主要受加性效应影响的性状表现一般配合力高,则特殊配合力也高的趋势.对于既受加性效应影响又受一定非加性效应影响的性状,一般配合力影响特殊配合力,实际杂交组合的表现受二者共同影响.②要组配强优势杂交组合,对于穗部性状,大多数性状是与产量密切相关的,而且将带来较大的正效应,在自交系选育中,应以穗较粗且长,穗行数、行粒数较多,百粒重较大为主要选择指标。     

不同穗型高原粳稻品种的产量分析

以高原粳稻区大面积应用的大穗型、穗粒型、多穗型品种为材料,研究不同穗型品种的产量潜力。结果表明,这3种穗型品种均可获得11.00 t/hm2以上的超高产,其主要原因是穗粒协调,形成了较多的颖花数;多穗型品种的颖花数主要靠有效穗贡献,大穗型品种的颖花数主要靠穗粒数贡献,穗粒型品种的颖花数靠有效穗和穗粒数协调贡献;抽穗前期干物质积累量为多穗型品种穗粒型品种大穗型品种,抽穗后期干物质积累量为大穗型品种穗粒型品种多穗型品种。     

单株穗数对玉米后期物质生产的影响

以多穗型玉米农华103为材料,研究单株穗数对玉米后期物质生产的影响。结果表明:单株穗数越多,玉米后期干物质积累量越大,穗部干物质积累量越大,穗部干物质占后期干物质积累总量比例越大,去穗植株的单个果穗性状均优于未去穗植株对应位置上的果穗性状。     

不同密度下玉米穗茎生长与雌穗分化的关系

以3个玉米杂交种为试验材料,在不同种植密度下研究玉米植株穗分化过程中雌幼穗和茎秆的生长动态与每穗小花数的关系。结果表明:穗分化与茎秆等各器官具有同伸关系。雌穗分化前期,幼穗生长缓慢,茎秆开始加速生长;性器官形成期幼穗生长加速,穗重、茎重与每穗小花分化数呈正相关,穗重增长率与茎重增长率之比也与每穗小花分化数呈正相关,且都随密度增大而减少。     

玉米穗粒数形成过程模型研究

采用均匀设计方法,通过播期、密度、水肥管理等措施创造不同的玉米生长状态,在动态调查玉米关键生育时期生长及穗粒形成的基础上,建立玉米穗粒数与干物质积累、出苗-吐丝持续时间、比茎重(单位茎长的干物质重)的关系模型,模型模拟的相对误差(RE)为0.08%,相关系数(R)为0.857,模拟值与观测值吻合度高,拟合效果显著。模型预测效果的t测验表明,预测值与观测值之间没有显著性差异,方程可以很好地预测玉米穗粒数。通过对玉米穗粒数形成过程的分析表明,模型变量基本反映了玉米穗粒数决定过程涉及的因素,从统计学及生物学方面均能较好地解释玉米穗粒数的形成。本研究也建立了玉米比茎重与种植密度的关系模型,两者在9叶期、12叶期和吐丝期均呈负相关关系,模型的拟合及预测效果较好。     

Heat stress effects around flowering on kernel set of temperate and tropical maize hybrids

Final kernel number in the uppermost ear of temperate maize (Zea mays L.) hybrids is smaller than the potential represented by the number of florets differentiated in this ear, and than the number of silks exposed from it (i.e., kernel set <1). This trend increases when stressful conditions affect plant growth immediately before (GS₁) or during (GS₂) silking, but the magnitude of change has not been documented for heat stress effects and hybrids of tropical background. In this work we evaluated mentioned traits in field experiments (Exp₁ and Exp₂), including (i) two temperature regimes, control and heated during daytime hours (ca. 33-40 °C at ear level), (ii) two 15-d periods during GS₁ and GS₂, and (iii) three hybrids (Te: temperate; Tr: tropical; TeTr: Te × Tr). We also measured crop anthesis and silking dynamics, silk exposure of individual plants, and the anthesis-silking interval (ASI). Three sources of kernel loss were identified: decreased floret differentiation, pollination failure, and kernel abortion. Heating affected all surveyed traits, but negative effects on flowering dynamics were larger (i) for anthesis than for silking with the concomitant decrease in ASI, and (ii) for GS₁ than for GS₂. Heat also caused a decrease in the number of (i) florets only when performed during GS₁ (−15.5% in Exp₁ and −9.1% in Exp₂), and only among Te and TeTr hybrids, (ii) exposed silks of all GS × Hybrid combinations, and (iii) harvestable kernels (mean of −51.8% in GS₁ and −74.5% in GS₂). Kernel abortion explained 95% of the variation in final kernel numbers (P < 0.001), and negative heat effects were larger on this loss (38.6%) than on other losses (≤11.3%). The tropical genetic background conferred an enhanced capacity for enduring most negative effects of heating.     

利用F2:3群体对玉米花期相关性状的QTL分析

以玉米自交系四287与四144为亲本的188个F_2:3家系为材料, 考察玉米花期相关性状, 并利用该群体的分子遗传连锁图谱进行QTL分析。结果表明, 共检测到11个与玉米花期相关的QTL, 包括与抽雄期相关的2个QTL, 位于第3和第8染色体上, 贡献率分别为21.9%和13.6%;与散粉期相关的3个QTL, 位于第1、3和第8染色体上, 贡献率分别为14.8%、21.0%和18.5%;与吐丝期相关的2个QTL, 位于第3和第8染色体上, 贡献率分别为16.5%和20.1%;与散粉-吐丝间隔期相关的4个QTL, 位于第1、6、7和第8染色体上, 贡献率分别为23.5%、25.3%、28.9%和20.9%。这些QTL的基因效应以部分显性和显性为主。     

玉米自交系耐旱性鉴定与评价

以88份玉米自交系为试验材料，采用随机区组试验设计，在正常灌溉和干旱胁迫处理下，对自交系的耐旱性进行鉴定，以产量抗旱指数(DI)、耐旱系数隶属度(SV)为评价指标，并结合散粉吐丝间隔期(ASI)，对85份正常结实自交系的耐旱性进行综合评价。结果表明，在中度偏重干旱条件下，85份自交系在干旱处理区较正常供水区的平均株高降低，果穗变短、变细，空秆增多，秃尖增加，双穗率、百粒重降低，散粉吐丝间隔期(ASI)延长，产量平均下降42.9%。强耐旱自交系有6份，较耐旱自交系有16份，中等耐旱自交系有20份，弱耐旱自交系有29份，不耐旱自交系有14份。     

不同玉米种质对长光周期反应的初步研究

以典型的热带、亚热带、温带和高原玉米种质为材料,采用人工延长光照的方法,观测了各类种质对长光周期的反应.结果表明,随光周期由13.3 h延长至17.5 h,不同生态型玉米种质表现出相同的变化趋势,即:株高、穗位高增加,雄穗开花期及叶片衰老期延迟,雌雄穗开花间隔加长,单株穗数降低,总叶片数增多.不同生态类型种质对长光的敏感性表现为温带玉米<高原玉米<亚热带玉米<热带玉米.该研究对温带地区玉米种质的引进及改良具有指导意义。     

利用重组自交系群体定位玉米生育期相关性状QTL

利用玉米自交系80007和80044为亲本,衍生包含355个家系的重组自交系(RIL)F9群体,采用SSR标记构建包括219个标记的连锁图谱,图谱总长度2 133.5 cM,标记间平均距离9.7 cM。采用完备区间作图法对控制玉米抽雄期、散粉期、吐丝期以及散粉至吐丝间隔期的4个生育期相关性状进行QTL分析。结果表明,共检测到60个QTL,其中抽雄期检测到20个QTL,吐丝期检测到15个QTL,散粉期检测到20个QTL,散粉至吐丝间隔期检测到5个QTL。共有7个QTL对表型变异的解释率超过了10%,表现为主效QTL效应,分布在第3、4和第9染色体。有11个QTL在不同环境中能重复检测出,是受环境影响较小、为较稳定的QTL。分析发现,生育期相关性状的QTL在染色体上有"成簇"分布的现象,并且贡献率较大的QTL控制着多个相关性状。结果表明,bin3.04-3.05、bin3.09、bin7.03和bin9.02-9.03是生育期相关性状QTL的密集区域,这些区域存在对生育期相关性状重要作用的位点。     

我国常用玉米自交系的耐旱性评价

2007年冬季和2008年春季分别在海南三亚和新疆乌鲁木齐对196份玉米自交系采用两种不同干旱胁迫处理,依据形态性状及产量相关性状评价其耐旱性。通过典型相关分析发现,株高、雌雄开花间隔天数(ASI)、单穗粒重和结实株数百分率4个性状可以作为玉米自交系耐旱性评价指标。采用因子分析方法,计算株高、雌雄开花间隔天数、单穗粒重和结实株数百分率4个性状的综合耐旱系数,对196份玉米自交系进行耐旱性评价,将试验材料分为耐旱、中度耐旱、中度干旱敏感和干旱敏感4种类型。两点试验耐旱级别完全一致的材料有58份,其中耐旱自交系有7份(H201、Mo113、英64、H21、早49、丹598、吉842);中度耐旱自交系有14份(丹黄02、8902、中106、郑22、中黄68、K22等),这些材料为耐旱育种提供了种质基础。     

西南春玉米MCO-3群体主要农艺性状遗传增益分析

以西南生态区9个骨干自交系为材料,建立西南春玉米基础群体MCO-0,用测交法和后代鉴定法对其进行改良,对其不同世代的群体产量及产量性状、穗部性状、株型性状增益分析。结果表明,以MCO-0为基础群体,经过两轮的改良,MCO-2群体主要目标性状单株产量、穗行数等均有所增益,穗长、轴粗等为负增益。MCO-2经过一轮改良后的MCO-3群体株高、穗位高等有所增益,穗长、穗粗等为负增益。以MCO-1相比,MCO-3主要目标性状单株产量、秃尖长、ASI均有所增益,其余性状有的轮次有所增益,有的轮次为负增益。     

玉米花期性状的QTL分析

选用来自农大108(黄C×许178)的一套包含151个重组近交系为基础材料,通过一年3点试验,对玉米散粉期、吐丝期及散粉-吐丝间隔期进行QTL分析,共定位了7个散粉期的QTL、8个吐丝期的QTL及7个散粉-吐丝间隔期的QTL。这些QTL集中分布在第1、3、9号染色体上的3个区段,单个性状检测到QTL的总效应可分别解释性状表型变异的10.18%～33.85%。     

不同玉米杂交种耐盐碱性鉴定

在不同盐碱含量的试验地,通过整个生育期对供试材料耐盐碱指标进行测定,评价不同玉米杂交种的耐盐碱性,并对供试材料的耐盐碱性划分等级。研究结果表明,成株率耐盐碱指数与出苗率、最终产量耐盐碱指数均呈正相关关系,且均达显著水平。开花散粉期较短的ASI和较高的成株率、生殖生长期较多的绿色叶片数和穗粒数是耐盐碱性较高的品种获得高产的基础。与其他杂交种相比,辽1127和铁研39不仅表现出较高的耐盐碱性,且具有良好的生产潜力。