玉米开花期耐旱相关性状的遗传及育种策略

玉米对干旱的反应取决于新陈代谢能力、形态结构和生育阶段.开花期逢遇干旱使玉米产量下降幅度最大.随着产量下降,环境方差所占比例增大,遗传力降低,直接选择效率不高.在干旱条件下,寻找遗传力高且与产量高度相关的第二类性状,构建选择指标,可提高耐旱选择效率.雌雄开花间隔天数(ASI)和单株穗数是可供利用的第二类性状,对其选择所获得的产量增益,在干旱和正常水分条件下均可表现出来.耐旱育种目的在于改变基因型对干旱环境的反应,实现耐旱丰产目标.根据目标环境特征,设计适宜的耐旱选择程序,结合分子标记辅助选择技术,鉴定和利用现有优良耐旱种质和CIMMYT耐旱群体,是我国进行耐旱育种和种质改良的可选途径。     

玉米黄改系耐旱性材料筛选与鉴定方法研究

在正常水分、花期干旱、全生育期干旱3种水分条件下,对25份玉米黄改系材料和亲本黄早四进行耐旱性鉴定并筛选耐旱材料。结果表明,花期干旱胁迫和全生育期干旱胁迫条件均可进行耐旱性鉴定。在干旱胁迫条件下,穗部性状(单穗穗重、单穗粒重、百粒重和耐旱系数)、粒型性状(粒长)和花期性状(开花吐丝间隔,ASI)能够作为耐旱筛选性状,株型性状作为筛选的参考性状,粒型性状(粒宽和粒厚)不能作为筛选性状。根据干旱胁迫的筛选,获得9份黄改系耐旱性材料。     

玉米自交系雌雄穗开花间隔与产量及抗旱性的相关性

玉米是我国主要的粮食作物和重要的饲料作物,在受到干旱胁迫后产量会大幅降低。针对玉米自交系的雌雄穗开花间隔(ASI)与产量相关性以及自交系的ASI与ASI延长时间(Dct)是否可以作为判定玉米自交系抗旱性的指标进行研究。结果表明:玉米自交系ASI与单株产量呈极显著负相关,ASI、Dct与DI(抗旱指数)的线性方程拟合优度分别为0.48、0.83,可以作为评价玉米自交系抗旱性的参数,且Dct比ASI判断玉米自交系抗旱性更加有效。     

不同生育时期水分胁迫对玉米产量及生长发育的影响

不同生育时期水分胁迫的研究结果表明,任何生育时期的土壤干旱均会导致玉米减产,其中抽雄吐丝期水分胁迫减产最重,其次是拔节期,苗期相对较轻。苗期水分胁迫使玉米子粒的“库”形成受到一定阻碍,但由于后期仍维持较大的绿叶面积,复水后可迅速补偿由于前期水分胁迫所减少的生长量,减产较轻。拔节期水分胁迫导致植株矮化,穗位高降低,从而使产量降低。抽雄吐丝期是玉米的水分临界期,干旱可导致散粉至吐丝期间隔(ASI)加大,致使花期不遇,穗粒数大幅度下降,从而严重影响玉米的产量。     

玉米地方品种耐旱种质的苗期筛选指标研究

以10个玉米地方品种为材料,通过盆栽试验设置干旱胁迫、正常供水2个处理,研究干旱胁迫下玉米地方品种的苗期形态和生理指标。结果表明,干旱胁迫对玉米地方品种幼苗植株形态和生理有不同程度的不利影响,不同玉米地方品种的耐旱性存在明显差异。不同地方品种的同一植株性状和同一地方品种的不同植株性状的耐旱胁迫指数存在差异。侧根数、叶面积、根体积和植株干重可作为玉米地方品种耐旱种质筛选的形态指标,硝酸还原酶活性和丙二醛含量可作为耐旱种质筛选的生理指标。     

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。     

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。     

常用玉米杂交种的耐旱性研究

耐旱玉米种质的筛选是提高产量、保护自然资源及实现农业可持续发展的重要手段.以河北省生产上常用的14个玉米杂交种为材料,对各种质的子粒产量、干物量、雌雄穗开花间隔、穗位高/株高、叶片衰老指数等指标进行了综合考察,得出各种质的综合耐旱指数,对进一步筛选耐旱玉米种质有一定指导意义。     

玉米产量抗旱性状的杂种优势分析

利用耐旱性不同的玉米自交系,系统地研究了玉米产量抗旱性状在正常条件和水分胁迫下杂种优势的变化,比较了不同杂交模式的杂种优势,分析了玉米产量性状的遗传力。结果表明:单株产量、穗粗、行粒数、百粒重的杂种优势明显;高抗种质×低抗种质的杂种优势最高,其次为中抗种质×低抗种质和高抗种质×中抗种质杂交模式;单株产量的狭义遗传力为59.06%。     

玉米自交系苗期耐旱性差异分析

在水分胁迫下,研究了18份玉米自交系苗期的植株性状表现.9份耐旱系(313、旱23、中自01、C8065、52106、自330、X178、P138和HC)的叶面积指数和叶片相对含水量较高,光合能力和干物质积累强,耐旱系数较大,胁迫解除后植株恢复生长.9份耐旱性较差的自交系(魯原92、豫12、中黄204、B73、金黄96B、S7913、S37、郑22和综31)随着胁迫强度增大,叶面积指数和叶片相对含水量迅速降低,光合能力和干物质积累减少,复水后植株不能恢复生长.叶片相对含水量和耐旱系数是玉米苗期耐旱性的重要特征.随胁迫增强,耐旱性强的自交系叶片相对含水量和耐旱系数明显大于耐旱性弱的自交系.研究结果为苗期玉米耐旱种质筛选和改良提供了初步信息。     

CIMMYT小麦在我国的产量和品质表现

为了研究近年来国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)育成的小麦品种的产量、品质等性状及其在我国春麦区的表现，选用新引进的10个CIMMYT小麦新品种和我国15个主栽春小麦品种，在国内9个试点进行了两年联合多点试验。结果表明，CIMMYT小麦新品种对我国中西部地区适应性较好，在产量和品质方面总体表现较我国品种好，其中大多数品种具有优质高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)，沉淀值较高，对叶锈病抗性突出。今后在继续提高产量的同时，应把改良我国小麦的加工品质和抗病性作为重点，开展对CIMMYT小麦种质的直接和间接利用研究。     

玉米抗旱育种

干旱是世界、也是我国许多玉米种植区限制产量的主要因素,培育抗旱玉米品种是解决这一问题的根本途径之一.在玉米抗旱育种中,正确选定目标性状是十分重要的.CIMMYT在玉米抗旱育种中以ASI(Anthesis-silking Interval)作为选择性状之一进行群体改良,并已育出一批抗旱玉米群体.描述了抗旱玉米的理想型,并讨论了利用分子生物技术于玉米抗旱育种中的问题.     

我国47份主要玉米自交系耐旱性分析

利用耐旱系数法对我国47份主要玉米自交系农艺性状、产量与耐旱性进行相关性分析,对自交系耐旱性进行综合评价。结果表明,穗粗、行粒数、轴径与单株子粒产量耐旱系数呈极显著正相关;株高、雄穗长、穗行数、百粒重与单株子粒产量耐旱系数呈显著正相关;ASI与单株产量耐旱系数呈极显著负相关。各性状耐旱性对单株产量的相对重要性依次为穗粗行粒数轴径株高雄穗长穗行数百粒重穗位高穗长ASI。按照综合耐旱系数将自交系耐旱性分为3个级别,耐旱性较强自交系有混517、郑58、掖52106、英64、38-11等19份,占40.4%;耐旱性中等自交系有525、C103、Mo17Ht、黄早四、昌7-2等18份,占38.3%;耐旱性较弱自交系有吉853、综31、L317、Os420、WF9等10份,占21.3%。     

Evaluation of CIMMYT conventional and synthetic spring wheat germplasm in rainfed sub-tropical environments. I. Grain yield

Hexaploid spring wheat (Triticum aestivum L.) germplasm from CIMMYT's breeding program in Mexico has assisted wheat improvement in Australia, particularly in the north-eastern region where terminal drought frequently reduces grain yield. A total of 273 conventional hexaploid and derived synthetic hexaploid spring wheats from CIMMYT, along with 15 locally adapted Australian cultivars (Oz lines), were evaluated for grain yield over four years in a total of 27 environments in Australia's north-eastern wheat region. The CIMMYT conventional spring wheats were from a Seri/Babax recombinant inbred line population (SB lines), elite entries from an International Adaptation Trial (IAT lines) introduced to Australia between 1999 and 2004 and from CIMMYT screening nurseries introduced to Australia in 2004–2005 (SW lines). Synthetic wheats (SYN lines) were also from these nurseries as well as from a separate program of synthetic wheat introductions to Australia over 2001–2004.     

Evaluation of CIMMYT conventional and synthetic spring wheat germplasm in rainfed sub-tropical environments. II. Grain yield components and physiological traits

CIMMYT hexaploid spring wheat (Triticum aestivum L.) germplasm has played a global role in assisting wheat improvement. This study evaluated four classes of CIMMYT germplasm (encompassing a total of 273 lines), along with 15 Australian cultivars (Oz lines) for grain yield, yield components and physiological traits in up to 27 environments in Australia's north-eastern region, where terminal drought frequently reduces grain yield and grain size.Broadly-adapted CIMMYT germplasm selected for grain yield had greater yield potential and improved performance under drought stress, being up to 5% greater yielding in High-yielding (mean yield 429 g m⁻²) and 4-10% greater yielding than adapted Oz lines in Low-yielding environments (mean yield 185 g m⁻²). Whilst maintaining statistically similar harvest index and spikes m⁻² compared to broadly-adapted Oz lines across all environments, sets of selected CIMMYT lines had greater canopy temperature depression (0.18-0.27 °C), dry weight stem⁻¹ (0.20-0.37 g), increased grains spike⁻¹ (0.8-3.4 grains), grain number m⁻² (ca. 20-800 grains), and maturity biomass (56-83 g m⁻²). Compared to selected Oz lines, broadly-adapted CIMMYT lines had a smaller reduction in Low compared to High-yielding environments for these traits, especially dry weight stem⁻¹, such that CIMMYT lines had ca. 25% and 10% greater dry weight stem⁻¹ than the Oz lines in Low- and High-yielding environment groups, respectively. Broadly-adapted CIMMYT germplasm also had slightly higher stem water soluble carbohydrate concentration at anthesis (ca. 6 mg g⁻¹), which contributed to their higher grain weight (ca. 0.5 mg grain⁻¹), and maintained an agronomically appropriate time to anthesis and plant height. Thus current CIMMYT germplasm should be useful donor sources of traits to enrich breeding programs targeting variable production environments where there is a high probability of water deficit during grain filling. However, as multiple traits were important, efficient introgression of these traits in breeding programs will be complex.     

红麻种质资源耐旱性的初步鉴定研究

为鉴定和筛选红麻耐旱种质资源,本研究选用10份红麻野生种和41份红麻栽培品种为材料,51个红麻种质资源进行盆栽和干旱胁迫试验鉴定,根据干旱后叶子的萎蔫程度进行鉴定、比较,获得了51个红麻种质资源的耐旱性评价。已鉴定和筛选出的7个耐旱性较强和8个耐旱性较弱的红麻种质材料,结果对红麻种质资源的评价和进行红麻耐旱性的分子基础研究有一定指导意义。     

CIMMYT小麦选种圃种质在甘肃春麦区的表现及利用价值评价

国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)的小麦种质具有优质、多抗、适应性广等特点。为了解CIMMYT不同选种圃材料在甘肃春麦区的表现,2013-2014年对来自CIMMYT的1 023份不同小麦选种圃种质进行了两点次(兰州和武威黄羊)农艺性状综合评价。结果表明,高降雨量圃材料籽粒小,红粒,植株较对照宁春4号高10cm左右,生育期100d以上,易倒伏,千粒重低,穗粒数少,丰产性差,不适宜在试验区直接种植,可用作品种改良的中间材料;半干旱圃材料白粒,抗条锈,平均株高70cm,生育期90d左右,适宜于生育期内灌一次水或播种前仅灌冬水的生态区域种植;灌溉圃面包材料变异类型多,白粒,长芒,抗条锈性好,总体上植株偏高(两试点较宁春4号高5~10cm),产量较宁春4号偏低或持平。结合各类种质的农艺性状及丰产性,初步筛选出92份表现较好的材料。