玉米灌浆期果穗不同部位籽粒碳水化合物积累与淀粉合成相关酶活性变化

玉米果穗顶部籽粒通常较中、下部籽粒充实差,粒重轻,其机制不清楚。本研究旨在探明玉米果穗不同部位籽粒淀粉合成相关酶活性变化及其与籽粒灌浆的关系。以玉米品种登海11为材料,分别进行春播和夏播试验,观察果穗不同部位籽粒中可溶性糖、蔗糖和淀粉的含量及淀粉合成相关酶活性变化。结果显示,与夏播玉米相比,春播玉米具有较多的每穗粒数、较高的百粒重和产量。虽然产量在春播和夏播间有差异,但两季玉米籽粒的最大灌浆速率、平均灌浆速率、百粒重、可溶性糖和蔗糖含量、最大淀粉积累速率、平均淀粉积累速率均表现为果穗下部籽粒中部籽粒上部籽粒。灌浆期果穗不同部位籽粒腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、淀粉合酶(St S)和淀粉分支酶(SBE)活性变化均呈单峰曲线,果穗上部籽粒AGPase、St S和SBE活性峰值和平均值均显著低于果穗中、下部籽粒。相关分析表明,淀粉积累速率、籽粒灌浆速率与AGPase、St S和SBE活性均呈极显著正相关。说明玉米果穗顶部籽粒较低的AGPase、St S和SBE活性是其灌浆较差、粒重较低的重要原因。春播玉米粒重较高,与其灌浆期较强的淀粉合成能力有关。     

微胚乳超高油玉米整个灌浆过程中籽粒和胚乳细胞的生长分析

试验以高油玉米115为对照,对微胚乳超高油玉米在整个灌浆过程中,籽粒灌浆的生长进行分析,结果表明,籽粒活跃灌浆期和指数增长期比较短;对胚乳细胞数目的增殖分析知,微胚乳超高油玉米的胚乳细胞数目较少。对两类玉米灌浆过程中灌浆速度、灌浆持续期和胚乳细胞数与整粒干重的关系进行通径分析知:两类玉米整粒干重差异主要受胚乳细胞数与灌浆持续期的影响;对微胚乳超高油玉米籽粒来说,整粒干重的差异,并不主要受胚乳细胞数与灌浆持续期的影响,可能还有相对重要性状的影响,这还有待于进一步研究。     

激素对玉米胚乳发育调控的研究进展

<正>玉米胚乳发育包括两个过程,一是胚乳细胞进行分裂增殖和生长扩大,淀粉粒在胚乳细胞中形成,即籽粒库容的建成;二是淀粉不断合成、积累,胚乳细胞中的淀粉粒逐渐膨大,即籽粒库的充实。激素是一种重要的生理活性物质,任何器官的发育都依赖于激素平衡和有效同化物之间的相互作用。籽粒的生长发育是细胞分裂、分化、膨大和内含物不断充实的过程,研究结果认为:四大内源激素(CTK、ABA、IAA、GA)对籽粒的发育过程都有调控作用。     

玉米果穗不同部位籽粒的遗传势及其对繁制种产量的影响

经试验分析证明，玉米果穗上不同部位的籽粒具有不同的遗传势，对自交和杂交后代的产量性状影响很大。以中部和中部杂交后代产量最高，较群体平均值提高34．5％。不同遗传势的玉米籽粒混合扩繁，可以造成自交系退化。建议采用玉米果穗中、下部的籽粒作为自交和杂交用种，以大幅度提高自交系和杂交种产量。     

玉米果穗不同部位种子活力测定

探索玉米果穗不同部位在田间和室内的种子活力，结果表明：玉米果穗不同部位的种子室内活力指数之间有显著差异；室内与田间的株高有显著差异，鲜重无显著差异，简易活力指数有显著差异。试验结果说明，玉米果穗不同部位的种子用于生产无显著区别，只是下部生长出的幼苗鲜重较其它两个部位重，根系也较长，可能与大田丰产有关。     

玉米籽粒发育过程中胚乳核DNA含量的变化同籽粒性状的关系

用双波长（550,488nm）显微分光光度法以测定籽粒发育时期不同Su2基因剂量（0-3）玉米杂交种（Mo17×B73）胚乳核的DNA含量。结果表明：单个胚乳核的DNA含量在授粉后第8天是3.0-4.6C，10天以后迅速上升，20-22天达到高峰，为48.9-63.9C，然后下降。年份间DNA含量差异显著（P≤0.05）。在籽粒发育过程中，胚乳核DNA含量与籽粒     

糯玉米不同品种的果穗增重与籽粒灌浆特性

以15个糯玉米杂交种为材料,研究不同品种果穗增重、籽粒灌浆动态。结果表明,鲜穗产量与籽粒产量品种间差异极显著,同时两者相关极显著。果穗增重与籽粒灌浆不同品种间表现一致,均随花后天数的增加呈“S”型曲线增长,符合Richards方程。方程参数分析表明,果穗最大增重速率高、快速增重阶段的速率大和持续时间长有利于提高品种的鲜穗产量;籽粒灌浆活跃生长期长、灌浆最大增长速率高、快增期的灌浆速率大和持续时间长有利于提高籽粒产量。果穗含水率与籽粒含水率随花后天数的增加均呈直线下降趋势,下降速率因品种而异,各品种鲜穗重达峰值时果穗含水率为61.96%~72.98%。     

不同品质类型玉米籽粒充实期的胚乳细胞增殖与生理活性比较

以普通玉米、糯玉米和爆裂玉米为试材,比较研究了籽粒胚乳细胞数目、物质积累特点、激素含量变化和淀粉合成相关酶活性等方面的类型间差异。结果表明,3种类型玉米籽粒胚乳细胞增殖进程早于干物质的增加进程,普、糯、爆籽粒胚乳细胞数目分别在授粉后24、18和13 d达到最大值,粒重分别在授粉后45、40和30 d达最大值;在籽粒淀粉积累全程,糯玉米总淀粉含量高于同时期普通玉米和爆裂玉米,尤其是在授粉后30 d内差异最明显,普通玉米与爆裂玉米间差异不大;籽粒淀粉积累速率的类型间差异主要表现在积累速率极值大小及其出现时间的早晚两个方面,糯玉米淀粉积累速率最大值分别是普通玉米和爆裂玉米的1.61倍和1.34倍,糯玉米淀粉积累速率最大值出现在授粉后10 d,普通玉米和爆裂玉米则在授粉后20 d。普通玉米的胚乳细胞数目与籽粒灌浆速率极显著正相关,糯玉米显著正相关,爆裂玉米相关不显著。在整个籽粒充实期,普通玉米籽粒的玉米素(ZR)含量都高于同时期的糯玉米和爆裂玉米,而糯玉米又高于爆裂玉米;籽粒生长素(IAA)、脱落酸(ABA)和赤霉素(GA₃)含量在3个类型间的差异规律则与ZR刚好相反。3个品质类型的籽粒蔗糖合成酶(SS)活性类型间差异不显著,但在籽粒充实后期普通玉米SS活性下降最慢,而爆裂玉米下降最快;糯玉米的可溶性淀粉合成酶(SSS)和ADPG焦磷酸化酶(ADPGPPase)的籽粒充实期平均活性明显高于普通玉米和爆裂玉米;爆裂玉米的束缚态淀粉合成酶(GBSS)的籽粒充实期平均活性高于普通玉米和糯玉米。     

夏玉米籽粒胚乳细胞增殖及产量对不同光照的响应

为了探讨不同光照条件对夏玉米籽粒胚乳细胞增殖及产量的影响,2012—2014年于山东农业大学试验农场进行了大田试验,选玉米品种郑单958和登海605为试验材料,设置大田自然光照(CK)、开花至收获期遮阴(S1)、拔节至开花期遮阴(S2)、出苗至收获期遮阴(S3)和开花至收获期增光(L)5个处理,研究其对夏玉米籽粒胚乳细胞增殖、籽粒灌浆、淀粉含量、干物质积累及产量的影响。结果表明,遮阴后籽粒胚乳细胞增殖速率、细胞数目和淀粉积累量降低,细胞充实度下降,粒重显著降低,且S3对其影响最大,S1次之,S2影响相对较小。郑单958和登海605两个品种S1、S2和S3成熟期的胚乳细胞数目较CK分别降低33%、6%、29%和41%、5%、29%,DH605 L处理显著提高了胚乳细胞增殖速率、胚乳细胞数目及淀粉含量,细胞充实度和粒重显著上升。遮阴导致籽粒灌浆速率减缓,灌浆高峰期推迟,2个品种S1、S2和S3的最大灌浆速率较CK分别降低34%、13%、58%和38%、13%、64%,登海605L处理提高了籽粒灌浆速率,籽粒灌浆高峰期提前出现。2个品种S1、S2和S3较CK分别减产58%、26%、81%和67%、27%、81%,登海605 L处理增产9%。即遮阴降低了籽粒胚乳细胞数目、淀粉含量和灌浆速率,进而影响产量,花粒期充足的光照则有助于籽粒胚乳细胞增殖和产量提高。     

不同产量潜力玉米籽粒胚乳细胞增殖与籽粒充实期的生理活性

不同产量潜力玉米间单籽粒的胚乳细胞数目差异显著,高产潜力玉米多于中产和低产潜力玉米,中产潜力玉米又多于低产潜力玉米。籽粒的生理状态影响着籽粒灌浆。籽粒灌浆速率、籽粒淀粉磷酸化酶活性及GA3含量的动态变化在时间进程上基本一致,籽粒淀粉磷酸化酶活性及GA3含量对籽粒物质充实有直接作用,其较高含量利于籽粒的干物     

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     

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。     

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。     

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。     

玉米弱势粒库活性与籽粒内源激素及多胺含量的关系

玉米籽粒形成期的库活性是弱势粒败育或灌浆受限的核心限制因子,明确弱势粒中内源激素及多胺水平对其库活性的调控机制,对探索密植条件下玉米弱势粒调控途径具有重要意义。本研究以典型玉米杂交种郑单958和先玉335为材料,在控制授粉条件下(不完全授粉Ic P、完全授粉CP),比较分析了成功发育弱势粒(Ic P处理)和发育不良弱势粒(CP处理)的内源激素及多胺水平差异及其与库活性的关系。结果表明,品种和年度对籽粒库活性、内源激素和多胺水平整体无显著影响。Ic P处理下弱势粒的可溶性酸性蔗糖转化酶(SAI)活性显著高于CP处理,平均差异和最大差异分别达13.5%和21.8%。在玉米籽粒形成期,弱势粒中玉米素和玉米素核苷(Z+ZR)、生长素(IAA)、赤霉素(GA3)和脱落酸(ABA)含量在两种控制授粉处理间无显著差异。弱势粒中多胺含量表现为Ic P处理显著高于CP处理,而乙烯释放速率则恰恰相反。弱势粒中SAI活性与多胺含量显著正相关,而与乙烯释放速率显著负相关,且多胺含量与乙烯释放速率显著负相关。可见,在玉米籽粒形成期,其弱势粒中Z+ZR、IAA、GA3和ABA与其库活性即SAI活性无关;弱势粒库活性主要受多胺和乙烯含量影响,多胺促进SAI活性而乙烯则抑制其活性,二者的平衡关系决定了弱势粒成功发育与否;多胺和乙烯平衡关系受同化物质供应水平的调控。     

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     

玉米籽粒性状配合力及其遗传的研究

按完全双列杂交设计，对6个玉米自交系组配的28个组合的粒长、粒宽、粒宽、籽粒体积、比重和粒重6个性状进行通经分析和配合力分析。结果表明，粒重主要取决于籽粒体积．而将粒的长、宽、厚通过体积对粒重发生作用．粒长、粒厚、体积和拉重4个性状主要受基因加性效应的控制。因此，通过基本选择，改良籽粒体积，可以提高玉米产量。籽粒性状较好的自交系是水口黄、云248和云145；组合是水口黄×云248和水口黄×云145。