14C-同化物在玉米果穗上的分布与籽粒败育关系

通过^14C-示踪方法，研究了在籽粒发育前期饲喂果穗叶后^14C-同化物在植株及果穗不同部位的分布。结果表明，果穗是灌浆期的主要库器官；^14C-同化物在果穗不同部位的分布不均一，在穗轴中^14C-同化物的分布呈现为基部〉中部〉上部，而在籽粒中则表现为中部〉基部〉上部。顶端穗轴中糖分含量不低于中部穗轴（P〉0．05），而败育粒中还原糖含量高于中部粒（P〈0．05）。因此认为，顶端的败育可能并非源于营养供应不足，而应归因于籽粒库活性不足。     

玉米籽粒发育与同化物卸载关系的研究

对玉米果穗上部和中部籽粒发育前期的生理生化指标进行了比较研究,并采用"种子杯"技术研究了籽粒小穗柄卸载情况。结果显示,中部籽粒的发育情况明显优于上部;与上部籽粒相比,中部籽粒早期可溶性糖浓度高、后期淀粉累积快;中部籽粒和小穗柄中酸性蔗糖转化酶(SAI)活性均高于上部。对比不同时期小穗柄端的可溶性糖卸载量也是中部高于上部。研究认为,上部籽粒的发育不良不仅受制于库活性的不足,小穗柄端同化物卸载的不足也是一重要原因。     

玉米CMS-S小孢子败育过程中的细胞程序性死亡

以玉米（Zea mays L.）S型细胞质雄性不育系(CMS-S)的一对近等基因系S-Mo17^Rf3Rf3 和S-Mo17^rf3rf3为材料，采用TdT介导的dUTP DNA末端标记（TUNEL）、细胞色素C免疫原位杂交和DNA寡聚核小体片段电泳等方法，分别在细胞学水平和DNA水平上研究了玉米CMS-S小孢子败育的细胞程序性死亡（PCD）过程。结果表明，在花粉母细胞减数分裂后的四分体解离时期，不育花药的绒粘层细胞较可育花药提前裂解；在不育系S-Mo17^rf3rf3花药和花粉S-rf3中均明显出现PCD过程的DNA片段化以及线粒体细胞色素C外渗的现象，证明了玉米CMS-S的花粉败育与花药绒粘层细胞的提前凋亡和小孢子细胞的程序性死亡有关。     

多胺与玉米籽粒败育关系研究

以典型的顶端败育类型玉米杂交种为材料,在籽粒发育的早期,对果穗中部正常籽粒与上部败育籽粒内源精胺(Spm )、亚精胺(Spd)和腐胺((Put)的含量进行了比较研究。结果表明,败育籽粒在授粉后8~12天阶段三种多胺(PAs)含量明显低于正常籽粒。研究认为,果穗顶部籽粒较低的多胺含量与其籽粒败育密切相关。讨论了多胺、乙烯代谢的     

玉米雌穗分化与籽粒发育及败育的关系

以郑单958 (ZD958)和登海661 (DH661)为试材,比较研究了4.5、7.5、10.5万株hm^-2三个种植密度下,雌穗分化与籽粒发育及败育的关系。结果表明,密度对玉米雌穗原基开始分化的时间无影响(不同密度下,穗原基均在播后28~29 d左右开始分化),对吐丝期分化的小花总数影响很小。但是高密度推迟了雌穗的分化进程,增加了败育花和未受精花的数目,导致正常成熟小花数目的降低。与低密度相比,高密度下DH661正常小花数减少了100.0个,ZD958减少了76.4个。高密度加大了雌雄穗吐丝开花间隔,降低了吐丝植株的比例(DH661吐丝植株占93.64%;ZD958的占81.80%),推迟了吐丝时间,使单株吐丝量减少,散粉持续时间缩短,导致败育增加。正常受精的小花在灌浆期也会发生籽粒败育,尤其是在花后10 d左右败育严重。相关分析表明,玉米最终的穗粒数与开花期以及花后10 d、20 d的冠层底部透光率相关性显著,花败育率与开花前冠层底部透光率显著负相关。     

基于高密度遗传图谱的玉米籽粒性状QTL定位

籽粒大小及百粒重是决定玉米产量的重要因素。为解析籽粒性状遗传基础,本研究以玉米自交系黄早四(HZS)和Mo17为亲本,构建包含130个重组自交系(recombination inbred line,RIL)的RIL群体。基于GBS(genotypingby-sequencing)技术获得的高密度多态性SNP(single nucleotide polymorphism)位点,构建了包含1262个Bin标记的高密度遗传图谱。采用完备区间作图法,对5个环境条件下的粒长、粒宽、百粒重、粒长/粒宽4个性状分别进行QTL(quantitative trait locus)定位,共检测到30个QTL。利用5个环境性状均值,共检测到11个QTL。其中粒长主效QTL qklen1、粒长/粒宽主效QTL qklw1在3个单环境条件下均被检测到,且定位在第1染色体相邻区域,物理位置分别为210~212 Mb、207~208 Mb,表型贡献率分别为22.60%和26.79%,被认为是控制玉米籽粒形状的主效位点。针对第1染色体207~212 Mb区间,采用成组法t检验,对黄早四(受体)和Mo17(供体)构建的BC3F1回交群体进行单标记分析。结果表明,在BC3F1群体中qklen1和qklw1同样具有显著的遗传效应。本研究结果不仅为分子标记辅助选择籽粒性状提供了实用标记,而且为主效基因的进一步精细定位和候选基因挖掘奠定了基础。     

小麦籽粒颜色与抗氧化作用

以抗活性氧活力单位、抗超氧阴离子活力单位和总抗氧化活力单位为指标，研究了白、红、紫、深紫、紫黑、蓝等不同颜色小麦籽粒的抗氧化能力，并分析了其与色素、黄酮等抗氧化物质含量和抗氧化酶活性之间的关系。结果表明，小麦籽粒颜色与其抗氧化活性之间存在着非常密切的关系，蓝、紫黑、深紫、紫等黑粒小麦籽粒的抗氧化能力高于白粒和红粒小麦。黑粒小麦的总黄酮、氨基酸、Vc、类胡萝卜素等抗氧化物质含量和SOD等抗氧化酶活性高于普通白粒和红粒小麦；并且籽粒色素含量、总黄酮含量、总氨基酸含量以及SOD活性与3个抗氧化能力指标显著或极显著正相关，Vc和类胡萝卜素含量与3个抗氧化指标之一或之二显著或极显著正相关，说明色素、黄酮、SOD、Vc和氨基酸等是蓝、紫黑、深紫、紫等黑粒小麦的抗氧化能力强于白粒和红粒小麦的主要物质基础。     

钙影响花生胚胎发育/败育特异蛋白质的筛选与鉴定

缺钙花生（Arachis hypogaea L.）严重空荚（胚胎败育）导致减产降质长期困扰南方花生生产。以大田足（施足钙）、缺（缺钙地大田本底）钙条件下花生的种植与观察为基础 ,利用改良的传统双向电泳、MALDI-TOF质谱和蛋白质数据库等手段,得到了7个与受钙影响花生早期胚胎败育/发育有关的差异表达蛋白。4^#差异蛋白是与菠菜（Spinacia oleracea）的70 kD的叶绿体被膜休克相关蛋白高度相似的缺钙组表达上调的特异蛋白; 6^#差异蛋白与三叶胶（Hevea brasiliensis）的线粒体前体中的ATP合酶的β链高度相似,该蛋白在缺钙幼胚缺失; 7^#差异蛋白在低钙组缺失,其与马铃薯（Solanum tuberosum）的肌动蛋白97或100类似,等等。研究结果提示,受钙胁迫花生幼胚败育可能与早期幼胚内能量转化、氧化还原系统、细胞内膜以及细胞骨架功能维持相关的功能基因的表达异常有关。初步揭示了受钙影响花生胚胎败育的分子机理。     

DPC对麦套棉~(14)C同化物运转分配及再分配的影响

试验结果表明,棉花（Ｇ．ｈｉｒｓｕｔｕｍＬ．）苗期、蕾期和花铃期ＤＰＣ化调可显著增加１４Ｃ同化物在根、蕾及花铃中的分配率,降低１４Ｃ同化物在顶（边）心中的分配率。从苗期到花铃期,随着生育期的延后,在吐絮阶段茎叶等营养器官滞留的１４Ｃ同化物逐渐减少,棉铃尤其是子棉的分配比率逐渐提高。ＤＰＣ化调减少了茎叶和铃壳的１４Ｃ同化物滞留量,增加了在子棉和根中的分配率。     

玉米出籽率、籽粒深度和百粒重的QTL分析

为研究玉米出籽率、籽粒深度、百粒重的遗传机制,以豫82×沈137组配的229个F_2:3家系为试验材料,采用复合区间作图法进行QTL定位分析。在3个环境下共检测到10个QTL。其中,控制出籽率、籽粒深度、百粒重相关QTL分别为3个、3个和4个,它们的联合贡献率分别为35.5%、28.1%和39.0%。位于第1染色体上介于标记umc1335与umc2236之间控制出籽率的QTL qKR1b和位于第9染色体上介于标记bnlg1209–umc2095之间控制百粒重QTL q100-KW9b,分别解释18.9%和11.7%的表型变异,且作用方式为加性效应,分析表明这些区域可能包含调控玉米籽粒性状关键基因,对剖析玉米产量形成机制具有重要的参考价值。     

不同胚乳类型玉米籽粒淀粉粒的粒度分布特征

以超甜玉米(华威6号)、爆裂玉米(特爆2号)、糯玉米(西星黄糯6号)及普通玉米(郑单958)为材料,利用激光衍射粒度分析仪及投射电镜,分析其籽粒淀粉粒粒度分布特征。结果表明,玉米淀粉粒体积分布均为三峰曲线。粒径<2 μm淀粉粒所占的体积最小;>15 μm玉米淀粉粒所占体积较大(超甜2~15 μm淀粉粒体积占的比例最大)。淀粉粒平均粒径为糯>爆裂>普通>超甜。单粒重及总淀粉含量与>2 μm的淀粉粒体积百分比显著相关;其他籽粒品质与淀粉粒分布相关性不显著。普通及超甜玉米淀粉粒大多呈圆形,淀粉粒折叠的花纹多,普通玉米淀粉粒排布稀疏,脂滴含量较丰富,超甜淀粉粒分布非常松散,脂滴较少;爆裂玉米淀粉粒相互挤压成长条形或方形,淀粉粒折叠的花纹粗大,数量少,淀粉粒排布非常致密,脂滴含量非常丰富;糯玉米淀粉粒呈圆形或椭圆形,淀粉粒折叠成的花纹浅且少,淀粉粒分布致密,脂滴含量丰富。由扫描图片知,普通、超甜及糯玉米淀粉粒呈球形,普通玉米凹陷的淀粉粒数量少;糯玉米淀粉粒大小均匀,具凹陷的淀粉粒数量大;超甜玉米淀粉粒表面分布了许多网状结构,淀粉粒未见凹陷,淀粉粒及淀粉粒之间的填充物未充满整个细胞;爆裂玉米淀粉粒为多面体,有凹陷的淀粉粒极少。     

Effect of Low Soil Temperature on Weight Increase, Gas Exchange and Distribution of 14C-Assimilates in Seedlings of a Maize Hybrid

Seedlings of a maize hybrid sensitive to chilling initially grew in the growth chamber of the phytotron at 20/ 17°C (day/night) and after the formation of the fourth leaf, the soil temperature was lowered to 5°C. Under such growth conditions the dynamics of dry weight change, gas exchange and the distribution of ¹⁴C-assimilates in seedlings were examined. The low soil temperature inhibited daily growth of dry weight of whole seedlings more than their photosynthesis. Simultaneously, it was also responsible for a greater increase in dissimilative losses.
During 37 hours (day-night-day), following exposure to ¹⁴CO₂, dissimilation in seedlings in cool soil (5°C) and in non-chilling conditions amounted to 35.1 % and 23.4 % of assimilated ¹⁴C (AC), respectively. At lower soil temperature relatively high dissimilative losses were observed on the first day after exposure (23.5 %), lower at night (9.9 %) and the lowest on the following day - merely 1.7 % AC. Higher losses of ¹⁴C under chilling conditions occurring on the first day were a result of limited photosynthetic refixation of ¹⁴CO₂ At night, however, they were associated with a prolonged period of intensive translocation of assimilates to the stem. It was assumed that an excessive accumulation of assimilates in leaf blades might be an additional factor responsible for increased dissimilative losses at low temperature during the first twenty-four hours. In the third period of measurements, as a result of a limited transport of ¹⁴C, dissimilative losses were lower than in previous ones and were not dependent upon soil temperature.     

基于种子图像处理的大数目玉米品种形态识别

玉米种子鉴别是种子质量检验和育种实践的重要内容。为了评价通过图像处理采集种子特征进行大数目品种鉴别的可行性, 扫描了193个品种各50粒种子图像, 建立和检验了由4大类46个种子形态特征及其组合组成的6种识别模型。大小类、形状类、纹理类、颜色类、后3类组合、全部4类组合等模型的品种检出率分别为25%、33%、39%、95%、95%和95%, 平均籽粒拒真率分别为90%、90%、86%、45%、47%和42%, 认伪率为92%、92%、88%、46%、48%和43%, 且后两个误判率高度正相关(r = 0.83**~ 0.91**)。机器视觉检测具有成本和速度上的优势, 能够用于大数目玉米品种的真伪鉴定, 形状+纹理+颜色组合模型最佳, 经改进技术识别率可以进一步提高。     

高产栽培条件下种植密度对不同类型玉米品种根系时空分布动态的影响

以平展大穗型品种鲁单981 (LD981)和紧凑中穗型品种鲁单818 (LD818),比较研究了不同种植密度下根系时空分布动态,以期为玉米品种的选育和高产栽培提供理论依据。结果表明, 随生育进程,2个品种的根系总体积、总表面积、活跃吸收面积与总干重均呈先升后降趋势,多为开花期至乳熟期达最大。随种植密度递增,LD981和LD818的根层数与数量、总体积、总表面积、活跃吸收面积以及水平与垂直方向各分布区域的干重均呈递减趋势,LD981的递减速率明显大于LD818。生育期内,不同种植密度下LD981和LD818的根系干重水平方向0~6 cm、6~12 cm和12~18 cm分布表现为高密度区、中密度区和低密度区; 垂直方向0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm和60~80 cm土层分别表现为高密度层、中密度层、低密度层和稀密度层; LD981水平方向0~6 cm范围根系干重所占比例比LD818的低2.96%,6~18 cm则高14.33%,垂直方向0~40 cm土层根系干重所占比例前者比后者高3.71%,40~80 cm土层则低35.97%。本研究说明不同类型玉米品种对根系伸展空间方向和大小的要求存在差异,平展大穗型品种LD981单株根量多,吸收能力强,根系分布较浅,对种植密度递增导致的水平方向空间受限制的反应更为敏感,宜适当增大株距稀植; 紧凑中穗型品种LD818单株根系呈现“横向紧缩,纵向延伸”的特点,更能适应随着种植密度递增导致的水平方向空间受限制的“拥挤”,宜适当减小株距密植。     

玉米粒长性状主基因+多基因遗传分析

玉米粒长是培育优良玉米品种的重要选择性状。选取粒长性状表现差异显著的玉米自交系铁7922和E28,及其组建的6个世代群体P₁、F₁、P₂、B₁、B₂和F₂为材料,运用主-多基因混合模型遗传分析方法进行分析,研究玉米粒长的遗传规律。结果表明：粒长性状在F₁表现为超亲优势,符合两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传的E-1-0模型,主基因遗传率为41.22%~80.58%,多基因遗传率为17.68%~24.95%,环境因素决定粒长表型变异的19.42%~41.10%,控制玉米粒长性状的主基因效应高于多基因效应,并且主基因的加性累积效应明显,该性状在育种中可以通过世代累积进行选择。     

不同基因型玉米籽粒类胡萝卜素与花色苷色素积累规律

以黄色(特爆2号)、红色(西星赤糯1号)、紫色(紫糯香)和黑色(西星黑糯1号) 4种颜色的玉米为材料,通过徒手切片以及分光光度法,研究了玉米籽粒色素的组成、分布和积累规律。结果显示,西星赤糯1号玉米籽粒色素主要由花色苷和类胡萝卜素构成,花色苷主要存在于果种皮中,类胡萝卜素主要存在于胚与胚乳中;特爆2号玉米籽粒色素主要由类胡萝卜素构成,分布于胚与胚乳中;紫糯香及西星黑糯1号玉米籽粒色素主要由花色苷构成,主要存在于糊粉层中。除西星赤糯1号的花色苷积累首先出现于胚上方的花柱遗迹附近外,其余品种色素均首先在籽粒顶端出现,随后向四周延伸。玉米籽粒色素(除紫糯香)吸收峰随时间的变化先升高后降低。灌浆前期玉米果穗色素含量上部>中部 >下部,到灌浆后期,中部色素含量大于其他两部分色素含量。     

玉米产量和品质与生态环境的关系

玉米籽粒产量和品质决定于基因型和环境因素。本文通过山东、新疆异地互换品种和播期试验，系统比较了两生态区玉米产量和品质的差异，并分析了差异的原因。结果表明，新疆地区的玉米籽粒产量、干物质积累和蛋白质含量均高于山东。其原因主要是花后(开花到成熟这一段时间，下同)光照、花后日均光照和积温的不同。气温日较差是