夏玉米籽粒发育动态研究

以郑单958为试材,采用大田种植及室内测定相结合的方法,研究了夏玉米籽粒以及穗轴发育的形态特征和生理特性。结果表明,从果穗不同部位的籽粒长度、重量、干物质累积速度和体积方面看,中部籽粒的发育状况明显优于顶部籽粒。果穗不同部位籽粒和穗轴中可溶性糖分、淀粉、蛋白质含量变化趋势虽然不同,但12DAA是分水岭,三项指标均在12DAA后出现变化。本研究对认识夏玉米籽粒发育规律和指导夏玉米高产优质栽培具有重要意义。     

玉米籽粒发育早期的乙烯代谢研究

本文对籽粒败育与乙烯的关系进行了探讨。采用两类不同基因型(果穗顶端败育类型和正常类型)玉米杂交种为材料,对籽粒发育前期乙烯的代谢变化进行了双向比较研究。结果表明：籽粒的乙烯释放量在授粉后的0~8天((0~8DAA)出现高峰。同期败育类型玉米籽粒的乙烯释放量显著高于正常类型;在同一类型中又表现为顶部高于中部。这种乙     

玉米籽粒发育相关基因ZmMADS-RIN的克隆及表达分析

玉米籽粒发育及产量是玉米重要的经济性状。本研究以玉米骨干自交系郑58为试材,采用同源克隆法得到一个与玉米籽粒发育相关的基因ZmMADS-RIN。该基因的cDNA全长859 bp,开放阅读框为768 bp,编码255个氨基酸,与玉米B73中所对应的cDNA的编码区序列相比,共有6个SNPs位点的差异,3个氨基酸残基发生了变化。生物信息学分析表明,ZmMADS-RIN蛋白的相对分子量为29.23 kD,理论等电点(pI)为8.84,是一种亲水性蛋白,不含信号肽序列,也不含跨膜结构;具有5个磷酸化位点;二级结构中含有50.20%的α-螺旋(alpha helix)、27.45%的无规则卷曲(random coil)、14.51%的延伸链(extended strand)和7.84%的β-转角(beta turn);该蛋白位于细胞核内;其氨基酸序列中含有高度保守的MADS结构域、相对保守的K结构域、低保守的I结构域和最不稳定的C结构域,是典型的MIKC型MADS-box蛋白;系统进化树分析表明,ZmMADS-RIN蛋白属于AGL6分枝,与水稻基因OsMADS6的相似性最高,为89%。ZmMADS-RIN基因在玉米自交系郑58的籽粒中特异表达,在根及不同时期的叶片中没有检测到表达信号。荧光定量PCR结果显示,ZmMADS-RIN基因的表达量在玉米籽粒发育的不同阶段呈一定规律的变化,在授粉后0~20 d,呈上调表达趋势,授粉后25 d表达量迅速下降至较低水平,而在授粉后30~40 d则检测不到其表达。推测该基因可能与玉米籽粒的发育有关。     

夏玉米籽粒发育动态研究

以郑单958为试材,采用大田种植及室内测定相结合的方法,研究了夏玉米籽粒以及穗轴发育的形态特征和生理特性.结果表明,从果穗不同部位的籽粒长度、重量、干物质累积速度和体积方面看,中部籽粒的发育状况明显优于顶部籽粒.果穗不同部位籽粒和穗轴中可溶性糖分、淀粉、蛋白质含量变化趋势虽然不同,但12DAA是分水岭,三项指标均在12DAA后出现变化.本研究对认识夏玉米籽粒发育规律和指导夏玉米高产优质栽培具有重要意义.     

热胁迫对玉米籽粒生长和发育的影响

玉米授粉后的10—12天是玉米籽粒发育的一个关键时期。这个时期决定着籽粒以后的生长和发育。决定着胚乳积累干物质的能力,并且影响着形成胚乳细胞和淀粉粒的数目,在玉米的生殖生长期间,外界温度经常比它所需要的最适温度高,在最适温度(25℃)以上,每增加1℃将导致籽粒产量降低3%—4%,因此研究高温胁迫对玉米籽粒发育的破坏和限制机制非常重要。 我们实验室的研究表明:在玉米胚乳细胞分裂和淀粉体生物合成期间,高温胁迫使胚乳细胞的分裂速率和持续时间降低。因此,导致细胞的数目和淀粉体的     

离体条件下玉米籽粒发育动态研究

采用玉米籽粒离体培养的方法研究了不同培养方式对玉米籽粒发育的影响,并对籽粒体积、粒重、可溶性糖、淀粉、蛋白质含量以及呼吸的变化动态进行了测定。结果表明,采用籽粒∶穗轴为3∶10的培养方式较好。离体籽粒的发育与大田玉米相同,该技术可以广泛应用于玉米生理研究。     

玉米早期籽粒中强表达启动子的筛选

在植物基因表达调控的过程中,启动子作为调控基因表达的顺式元件起着重要作用。为了筛选在玉米早期籽粒中强表达的启动子,选取6个启动子pCaMV35SD、pUbiquitin、pZmActin1、pZmSTK2、pZm66589和pZmbHLH148,分别构建EGFP表达载体并转染玉米原生质体,快速验证载体功能构建的正确性;同时采用花粉磁转染法将6个表达载体导入玉米自交系郑58中,并对不同启动子驱动的EGFP载体在授粉后48h玉米籽粒中的荧光强度和荧光检出率进行观察和统计分析。结果表明,6个启动子驱动EGFP表达载体构建正确;pCaMV35SD启动子驱动EGFP表达载体的荧光最强,6个启动子驱动EGFP表达载体由强到弱依次为pCaMV35SD>pZmSTK2>pZm66589>pZmbHLH148>pUbiquitin>pZmActin1,其荧光检出率分别为27.17%、27.17%、29.83%、23.84%、13.40%和30.57%。     

施氮对夏玉米顶部籽粒早期发育及产量的影响

以夏玉米杂交种郑单958为材料,对不同施氮水平下顶部籽粒的早期发育状况及产量进行了研究。结果表明,施氮明显促进关键酶活性的增强,促进顶部籽粒的早期发育。当施氮量为180 kg/hm²时,顶部籽粒的酸性蔗糖转化酶（AI）、中性蔗糖转化酶（NI）、蔗糖合成酶（SS）、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADPGase）、淀粉     

玉米籽粒发育的粒位效应机理研究

玉米小花授粉后,雌穗上不同部位籽粒的发育存在显著差异.中下部籽粒代谢活性高,灌浆快、粒重高;而顶部籽粒活性弱、灌浆慢、粒重低.这种发育的粒位效应在干旱、弱光、高密、营养缺乏等逆境条件下会更加突出,常常导致籽粒败育,影响玉米高产潜力的发挥.本文从形态解剖、生理、遗传、分子生物学等不同层次上对玉米籽粒发育的粒位效应机理进行了综述,提出了缩小粒位效应,减少籽粒败育的调控途径,以期为玉米高产研究和栽培实践提供参考.     

优质蛋白玉米籽粒性状的遗传效应

选用8个胚乳性状差异显著的优质蛋白玉米(QPM)自交系, 采用Griffing I交配设计组配, 通过对亲本、F₁和F₂的鉴定, 探讨主要籽粒性状的遗传效应和杂种优势, 为有效利用热带硬质QPM种质改良、扩增我国温带QPM种质以及QPM籽粒性状改良和硬质QPM品种选育提供依据。结果表明, 籽粒百粒重、百粒体积、胚乳修饰度和籽粒密度在F₁和F₂代都表现一定的正向杂种优势; 胚乳修饰度在F₁代存在正反交差异, 母体效应明显; 4个性状的F₂代表型值与中亲值的相关性最大; 百粒重和百粒体积主要受母体效应控制, 基因效应以显性效应为主; 胚乳修饰度主要受种子直接效应控制, 基因效应以加性效应为主; 籽粒密度主要受母体效应控制, 基因效应以加性效应和显性效应同等重要。这4个籽粒性状的细胞质效应均较小, 主要受核基因控制。     

玉米籽粒蛋白质双向电泳技术体系的优化

为了获得玉米籽粒双向电泳中蛋白质提取的最佳方法,建立最佳的玉米籽粒蛋白双向电泳技术体系,对酚抽提法、三氯乙酸/丙酮沉淀法(TCA/丙酮沉淀法)和可溶性蛋白提取法3种不同提取方法得到的蛋白质进行了分析,并在相同条件下进行双向电泳比对分析,结果表明:可溶性蛋白提取法获得的蛋白纯度高、浓度适中、双向电泳蛋白质点最丰富,最适合双向电泳研究;利用可溶性蛋白提取法获得的蛋白,对第一向等电聚焦参数等条件,以及不同p H值范围的IPG预制凝胶条进行了比较分析,结果表明:采用p H值3~10的IPG预制凝胶条时,采取电压梯度上升的方式,总聚焦70 000 Vhs、上样量800μg效果最佳,采用p H值4~7的IPG预制凝胶条时,总聚焦80 000 Vhs、上样量900μg效果最佳,并且采用p H值4~7的IPG预制凝胶条相比p H值3~10的凝胶条能分离到更多的点,最后结合蛋白质点MALDI-TOF-TOF质谱鉴定分析,建立了一套适用于玉米籽粒的蛋白质双向电泳技术方法,即采用可溶性蛋白提取法提取蛋白,采用24 cm、p H值4~7的IPG干胶条,上样900μg电泳效果最佳,等点聚焦程序:500 V、1 h,1 000V、1 h,2 000 V、1 h,4 000 V、2 h,8000 V、4 h,8 000 V、80 000 Vhs,500 V保持。试验研究为后续玉米籽粒发育差异蛋白研究奠定了技术基础。     

玉米宜粒收品种的选育及种质创新策略

进入21世纪以来,玉米生产方式逐步由人工收获过渡到机械穗收,再到机械粒收,生产上迫切需要适宜粒收玉米品种,因此选育推广宜粒收玉米品种,完成新一代品种更新换代对于保障粮食增产增效、提高玉米生产竞争力和最终实现玉米生产全程机械化具有重要意义。本研究根据前人研究结果总结了宜粒收品种农艺性状及遗传特性,明确了宜粒收玉米品种的关键指标:(1)收获时籽粒含水量低;(2)早熟耐密;(3)抗倒伏(折)和抗病(穗粒腐和茎腐病)。结合育种实践,提出了围绕技术创新、种质创新、杂种优势模式创新选育出宜机械粒收玉米新品种育种策略,期望在育种实践中有所帮助。     

2种熟型玉米籽粒灌浆特性及其与产量关系的比较研究

为了明确不同熟型玉米籽粒灌浆特性及其对产量的影响,比较研究了中晚熟品种农大108和中早熟品种石玉7号籽粒灌浆动态与产量表现,并对籽粒灌浆特性与籽粒水分的关系进行了分析。结果表明,石玉7号与农大108产量差异显著,百粒重是两品种产量差异的主要原因;石玉7号具有籽粒发育速度快、体积大等特点,前中期（0-45d）灌浆速率始终快于农大108,生育后期（45 d以后）急剧下降。农大108后期灌浆速率则下降缓慢。籽粒发育速度快,灌浆盛期灌浆速度快、强度大是石玉7号百粒重高的主要原因;籽粒水分状况与籽粒灌浆速率关系密切。回归分析表明,籽粒含水百分率在59.47%左右时,石玉7号灌浆速率达到最大值,为9.28 mg/（粒.d）;农大108则在57.92%左右时,灌浆速率达到最大值,为8.23 mg/（粒.d）。当籽粒含水百分率下降到某一临界值时,籽粒灌浆停止。两品种收获时,籽粒含水百分率尚远在籽粒灌浆终止临界值以上。     

不同玉米品种子粒脱水速率研究

以郑单958、先玉335、农华101、登海11、中单909、正大12为研究材料,研究了子粒、苞叶、穗轴含水量及其脱水速率。结果表明：不同品种间的子粒、苞叶、穗轴含水量差异极显著,不同品种间的子粒脱水速率差异极显著。子粒含水量与苞叶、穗轴含水量呈极显著正相关,相关系数分别为0.777和0.267,苞叶含水量与穗轴含水量呈极显著正相关,相关系数为0.312。先玉335、农华101在子粒脱水前期较其他品种脱水快且快速脱水时间长,收获时（9月24日）的子粒含水量分别为25.40%和26.58%;符合机械收粒的标准,可作为机械收粒的备选品种。     

小麦、玉米粒重动态共性特征及其最佳模型的筛选与应用

为了定量描述小麦、玉米两作物粒重变化共性特征,选用3个冬小麦和4个夏玉米不同熟期型品种进行不同密度的田间试验,对其粒重(GW)动态进行测定,并对GW和灌浆天数进行“归一化”处理得到的3个主要模型进行比较,结果表明,Logistic曲线方程y= a/(1+be^–cx) 具有广泛适应性和生物学意义,具体方程式为y=1.0624/(1+52.8653e^–6.7609x),r=0.9916 (P<0.01)。不同作物、品种、密度处理的方程参数a值基本为1;参数b在密度间变异很小,品种间变幅较大,为45.3379~66.9306;c值在品种和密度间变异均很小,在小麦和玉米间的变幅分别为6.2122~6.8025和7.0199~7.7325。应用本试验及河南焦作高产冬小麦和山东泰安高产夏玉米不同品种的GW试验资料对模型分别进行验证表明,冬小麦和夏玉米的归一化GW动态共性模型的模拟准确度(以k表示),分别为0.9870、1.0057和0.9982、1.0131,精确度(以R²表示)分别为0.9854、0.9918和0.9772、0.9926。说明归一化方法建立的小麦、玉米GW动态共性模型能够准确地反映两作物GW动态共性变化特点。利用该模型,仅根据品种的灌浆期和最大GW,以及参数b值的品种特点,便可还原整个灌浆期的GW动态。计算不同地点、年份及不同品种、密度处理的冬小麦、夏玉米灌浆前、中、后期的GW模拟值与测量值均比较接近,误差小于0.2797。     

玉米籽粒淀粉结合蛋白分离纯化研究

以高淀粉玉米自交系415084-2为材料,系统分析了十二烷基硫酸钠(Sodium Dodecyl Sulfate,SDS)浓度、煮沸时间对分离纯化淀粉粒结合蛋白(Starch Granule-Associated Protein,SGAPs)数量的影响,结果表明,提取SGAPs时最适SDS缓冲液浓度为10%,最适煮沸时间为2～3min。对于深入研究玉米SGAPs的性质、功能,及其相互作用具有重要意义。     

玉米雌雄穗开花间隔与产量关系研究

以2个热带玉米群体Pool 16、 Pool 18的不同世代种质为材料, 分别种植在开花期充足灌水、中度水分胁迫和严重水分胁迫3种水分梯度条件下, 研究玉米的雌雄穗开花间隔(ASI)与产量及其其它性状间的关系. 研究表明, 随水分胁迫程度的加强, 产量与ASI间的相关性增强. 在严重胁迫条件下, 二者的相关系数r=-0.529**; 在胁迫条件下,     

不同类型玉米胚乳细胞增殖动态及其与粒重的关系

以4种不同类型的玉米(Zea mays L．)为材料,研究了不同类型和同一类型不同粒位子粒胚乳细胞增殖动态与粒重的关系。胚乳增殖动态可用Richards方程拟合。不同类型玉米胚乳细胞数有明显差异,表现为普通玉米(豫玉 22号)>甜玉米(甜玉6号)>爆裂玉米(爆裂1号)>糯玉米(黄糯1号);不同粒位胚乳细胞数表现为中部>下部>上部。同一类型玉米粒重与胚乳细胞数呈极显性正相关,不同类型玉米间则胚乳细胞数与其他因素一起决定粒重。     

水稻灌浆期叶鞘蛋白质差异表达分析

为研究叶鞘在籽粒灌浆期间代谢的分子机理, 应用差异蛋白质组学方法分析了大穗型水稻“金恢809”在籽粒灌浆不同时期, 叶鞘的蛋白质组变化趋势, 共检测到23个差异蛋白质点, 其中11个得到鉴定, 并按其表达丰度的变化分为6类。第1类, 随着灌浆进程表达量逐渐降低, 如α-亚基草酰乙酸脱羧酶; 第2类, 表达量先升后降, 如二磷酸核酮糖羧化酶小链和ADP-核糖基化因子１; 第3类, 表达量先降后升再降低, 如生长素响应因子、锌指-C3HC4型家族蛋白、液泡H+-ATP酶和二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶活化酶; 第4类, 表达量先升后降再升又降, 如核酮糖α亚基结合蛋白; 第5类, 表达量先降后升, 如金属硫蛋白II相似蛋白-1A和牻牛儿基牻牛儿基二磷酸合酶; 第6类, 表达量逐渐升高, 如蛋白激酶家族蛋白。这6类蛋白分别参与叶鞘光合作用、激素调节、物质转运、植株衰老的抗性反应以及细胞信号转导, 共同调控叶鞘的源、库、流转化。