玉米果穗顶部籽粒败育的形态解剖观察

通过对正常粒和败育粒胚胎发育的形态解剖观察,明确了凡是能抽出花丝的各部位小花,在授粉前基本上均可发育成完整的成熟胚囊,仅在胚囊大小上有所差别。授粉后不同位势间胚乳和胚的分化发育存有一定差异,开始表现在时间早晚、数量多少、形态及大小不同等方面,最终导致劣势位粒（穗顶部）的败育。发生粒败育的重要原因是在发育过程中籽粒间的营养竞争和物质分配不均衡、穗顶部籽粒缺乏足够的养分所致。籽粒败育首先是胚乳发生败育,使胚的分化发育失去了物质供应来源,胚的分化发育受阻。籽粒败育的决定时期以胚乳败育为转折点,早者在授粉后8-12天,晚者在授粉后16-21天。     

关于玉米籽粒败育的研究

籽粒败育是玉米生产上的一个重要问题。据我们观察,一般杂交种的结实率为50-70%,籽粒败育占总败育率的20-40%。因此,了解籽粒败育的原因,对改进栽培措施,减少败育粒数,增加产量有重要意义。但国内外对玉米籽粒败育的研究还不够深入,正如W.G.Duncan所指出的那样,受精之后籽粒停止发育的时期、原因及发育潜力能维持多久,还没有实验资料来回答。籽粒败育主要发生于果穗顶部。因此,我们于1982-1984年研究比较了正常粒与顶部败育粒的形态、生理特征,试图弄清玉米籽粒败育的时间和生理原因。     

玉米果穗顶部籽粒败育发生的时间与籽粒糖含量的关系

根据二年的观察和测定结果表明,玉米籽粒败育现象是普遍存在的。败育籽粒的多少则因不同杂交种而异,一般籽粒分化数多、果穗长的杂交种败育粒数也多。籽粒败育发生的时间主要是在授粉后12—17天之间。发生的原因与果穗顶部籽粒发育迟、养分供应不足有关。在灌浆初期,果穗中下部籽粒中还原糖含量高,以后转变成淀粉速度快的,籽粒饱满、发育正常。相反,果穗上部籽粒还原糖含量少,转变成淀粉的速度慢,则易发生籽粒败育,产生果穗秃尖。     

玉米叶片早衰及籽粒败育的机理与影响因素

综述了导致玉米叶片早衰的遗传基因、外界环境条件和栽培措施等因素,及玉米籽粒败育的机理（营养供应限制、粒位与籽粒败育、输导及合成限制、库容及库活性）和影响籽粒败育的因素（遗传因素、水分条件、温度及光照条件和密度等）;提出了减少籽粒败育的几点措施（选用优良品种,适宜密度、拔除雄穗,科学合理施肥、改善植株营养条件,适宜灌溉、及时排涝）。     

乙烯在玉米籽粒发育及败育中调节作用的研究

采取田间处理和室内培养相结合的方法，对败育型（３６３１）和正常类型（４９３６×Ｕ８）玉米杂交种进行了乙烯与籽粒发育及败育关系的研究。结果表明，败育类型品种授粉后８ｈ乙烯释放量明显高于正常类型，且在以后１～２ｄ内维持较高水平。田间在穗部处理和室内培养处理均表明乙烯明显影响籽粒败育，增加败育。由此可见，乙烯在籽粒发育和败育发生中起着重要作用。     

玉米籽业败育与细胞保护酶类活性变化关系的研究

以典型的果穗顶端粒籽败育类型杂交种子为材料,对果穗中部及上部籽粒在发育早期超氧化物酸化酶（ＳＯＤ）过氧化物酶（ＰＯＤ）和过氧化氢酶（ＣＡＴ）的活性变化进行了比较研究。结果表明：与中部正常发育的籽粒相比,顶部败育籽粒ＰＯＤ活性较高而ＳＯＤ,ＣＡＴ活性较低,进一步分析籽粒丙二醛（ＭＤＡ）和相对电导率的变化可知,败育籽粒在发育早期生物膜结构被破坏。这种膜质破坏可能与其较高的乙烯释放量有关。     

玉米果穗覆膜对籽粒发育的影响

以典型的果穗顶端籽粒败育类型杂交种为材料,在授粉后第2天对大田玉米雌穗用聚乙烯塑料袋进行覆膜处理,考察了处理后籽粒发育过程中内派激素（乙烯、细胞分裂素）、呼吸强度及粒重变化动态。结果表明：覆膜处理明显促进了果穗顶部籽粒的发育,使粒重增加、败育粒减少,但中下部籽粒粒重有不同程度的降低,从而导致穗粒数增加、平均粒重降低。覆膜处理后还表现出预部籽粒在籽粒形成期呼吸强度和细胞分裂素含量明显升高,而乙烯释放量则明显降低,营养物质在果穗上的分布趋于均一化等生理效应。     

玉米籽粒小穗柄维管束发育状况与籽粒败育关系研究

以典型的顶端败育与正常类型玉米杂交种为材料,对果穗不同部位籽粒的发育动态及籽粒小穗柄维管束截面积进行了比较研究。研究认为：败育籽粒在其发育早期粒重就不及正常籽粒,约在授粉后８～１２ｄ（８～１２ＤＡＡ）停止发育转向衰退。对小穗柄维管束进行解剖观察发现,败育籽粒小穗柄维管系统发育较差,其维管束截面积明显小于中部正常籽粒。在败育完成后其小穗柄截面积仍有一定程度的扩大。败育籽粒早期蔗糖及淀粉含量明显低于正常籽粒。由此可见：顶端籽粒的败育并非主要源于输导系统发育不良,而与其较低的库活性关系更为密切。     

表油菜素内酯对玉米果穗顶端籽粒败育的影响研究初报

根据二年的观察和测定结果表明,表油菜素内酯(24—Epi brassinolide,简称BR)能够减少玉米果穗顶端籽粒的败育率。用0.01PPM BR全株喷施效果较好。抽雄前全株喷施似乎比吐丝后喷施对减少籽粒败育的效果更好。喷施米果穗的次数增多,虽能减少败育率,但效果不如全株喷施。喷施BR以后,玉植株光合作用增强、比叶重和叶绿素含量增高,而果穗顶端籽粒的相对电导率下降(即籽粒活性增强)。这些性状均与籽粒败育率呈显著或极显著相关。另外,吐丝后喷施BR亦有增加千粒重的效果。因而BR从增加穗粒数和粒重两个方面提高了玉米的籽粒产量。     

玉米籽粒发育与乙烯的释放

以顶端败育类型（３６３１）和非败育类型（０４２５）杂交种为材料，对其籽粒发育过程中乙烯释放量变化进行比较研究，结果表明，败育类型玉米果穗上部籽粒在授粉后０￣８ｄ阶段，发育状况中部优于基部、更优于顶部，而乙烯释放量则表现出顶部〉基部〉中部。采取乙烯处理进行籽粒离体培养也证明乙烯不利于籽粒发育，是引起籽粒败育的一个重要因素。     

小麦籽粒构型与粒重性状的遗传分析

以小麦6044×01-35杂交后获得的重组自交系群体为试验材料,对其籽粒构型与粒重性状予以遗传分析。结果表明,重组自交系群体籽粒构型性状均呈正态分布,均有不同程度的变异;广义遗传力较高的是粒长/粒厚、粒宽/粒厚、粒长/粒宽、粒长和粒宽;由主成分分析来看,对粒重影响最大的依次是粒长、粒长/粒厚、粒宽/粒厚;千粒重与粒长、粒宽和粒厚均呈极显著正相关性,与粒长/粒宽、粒长/粒厚和粒宽/粒厚呈显著负相关;通过逐步回归和通径分析表明,提高千粒重需协调好粒长、粒宽和粒厚的关系,尤其是粒厚。     

饲用高油玉米主要性状的遗传分析

对适于饲用的高油玉米新组合的主要农艺性状进行遗传分析,有利于饲用高油玉米新品种的选育.试验于2007～2008年在天津市静海县良种场进行,利用NCⅡ设计,对25个杂交组合的10个农艺性状进行了遗传分析.一般配合力方差大小依次为:穗粗、单株鲜重、株高、穗行数、百粒重、穗位高、籽粒含油率、单株粒重、穗长和行粒数,特殊配合力方差大小依次为:行粒数、穗长、单株粒重、籽粒含油率、穗位高、百粒重、穗行数、株高、单株鲜重和穗粗.广义遗传率大小依次为:百粒重、穗长、单株粒重、单株鲜重、穗行数、穗位高、穗粗、籽粒含油率、行粒数和株高,狭义遗传率大小依次为:单株鲜重、百粒重、穗粗、穗行数、穗位高、单株粒重、穗长、籽粒含油率、株高、行粒数.单株鲜重与株高、行粒数、穗行数和单株粒重呈显著正相关,但籽粒含油率与各性状没显著相关关系.对单株鲜重正向直接贡献率高低依次为:株高、单株粒重、行粒数、百粒重和穗行数,对籽粒含油率正向直接贡献率高低依次为:单株粒重、穗长和穗粗.ZP201×春油60、ZP201×GY798-x_2、ZP240xGY798-x_2、GY220-x_1×春油60、GY220-x_1×GY798-x_2、ZP202×GY115改是生物产量和籽粒含油率均较高的优良杂交组合.选择单株粒重和籽粒含油率高的性状,有望解决高产与高油的矛盾,能增加组配高油和高产量玉米杂交种的机会.     

施氮量对小麦强势和弱势籽粒氮素代谢及蛋白质合成的影响

 研究了施氮量对强筋小麦强势粒和弱势粒氮素代谢和蛋白质合成的影响。结果表明：强势粒的蛋白质含量和单粒蛋白质积累量在灌浆过程中均大于弱势粒，强势粒开花后21 d前的谷氨酰胺合成酶活性和花后28 d的游离氨基酸含量显著高于弱势粒，是强势粒蛋白质积累速率快的生理原因。成熟期，同一施氮处理强势粒的清蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白和谷蛋白大聚合体含量大于弱势粒，而球蛋白含量小于弱势粒。适量施氮，籽粒中的蛋白质含量和积累量显著增加，强势粒和弱势粒的游离氨基酸含量、可溶性蛋白质含量、谷氨酰胺合成酶活性之间的差异减小，蛋白质含量和积累量的差异亦减小；当施氮量由150 kg·ha-1增至240 kg·ha-1，弱势粒蛋白质含量增加，而强势粒蛋白质含量无显著变化；随施氮量增加，籽粒的各蛋白质组分含量呈增加趋势，不同粒位不同蛋白质组分的增幅不同，以弱势粒中谷蛋白含量和谷蛋白大聚合体含量的增幅大，说明施氮量对籽粒蛋白质和蛋白质组分含量的调控主要是通过对弱势粒的调控实现的。     

干旱胁迫下玉米自交系穗部性状与耐旱性关系研究

[目的]干旱是限制我国玉米生产的主要因素,研究干旱胁迫下玉米穗部性状与耐旱性的关系,为玉米耐旱性研究提供理论指导.[方法]通过抽雄吐丝期干旱胁迫的方法,对287份玉米自交系进行耐旱鉴定,调查穗长、穗粗、粒长、粒宽、粒厚、单穗干重、穗轴粗、粒重、百粒重、穗行数、行粒数等穗部性状,研究穗部性状与耐旱性的关系.[结果]相关分析发现单穗干重、穗长、穗行数、行粒数、粒长、粒重与玉米耐旱性存在极显著的相关性,穗粗和百粒重与玉米耐旱性存在显著相关性;通过对耐旱相关的穗部性状主成分分析,得到“产量”因子、“果穗行数”因子、“籽粒重量”因子、“轴部”因子、“果穗尺寸”因子,上述5个因子可以反映玉米自交系穗部的耐旱性;通过聚类分析获得耐旱性弱、适中、强的3种类群.[结论]单穗干重、穗长、穗行数、行粒数、粒长、粒重、穗粗和百粒重是十分重要的耐旱参考指标,在穗部耐旱性状中,对耐旱性的贡献大小依次为产量因素＞果穗行数＞籽粒重量＞轴部因素＞果穗尺寸,玉米在干旱胁迫下粒长、穗轴粗、百粒重较对照下降较少,穗长、穗粗、穗行数、粒重、单穗干重较对照略有增加,行粒数较对照下降适中,此类自交系耐旱性较强.     

陆地棉种子发芽率影响因素研究

应用生产上推广的6个陆地棉品种,以最后一次霜前花(10月10～25日)为样本,研究子指、百壳重、百仁重、种壳率、种仁率、仁/壳和发芽率这7个种子性状。结果表明:这7个性状在品种间存在着极显著差异,其中百仁重、种壳率、种仁率、仁/壳与发芽率之间存在着显著的相关和显著的直线回归关系。根据其回归关系,当种子棉的种仁率高于60.66%和仁/壳高于1.545时,发芽率才有可能达到80%以上。     

对2个裸仁南瓜自交系种子特性的研究

以2个裸仁南瓜自交系的种子与10个南瓜、笋瓜和西葫芦有壳种子对比,并对裸仁性状进行遗传分析,结果表明,南瓜的裸仁性状由隐性基因控制,2份试材种子长度介于16.75～19.01mm之间,宽度介于9.11～9.62 mm之间,百粒质量为20.73～23.90 g,出仁率比相同大小的有壳南瓜多20%左右,种仁质量略少于大板笋瓜。可以通过不同材料之间的转育,加强材料的品质分析,进一步选出不同色泽、大小、不同市场需求的特色品种。     

核机器学习方法及其在生物信息学中的应用

核机器学习方法是一种基于统计学习理论和核函数的机器学习方法.本文阐述了核机器学习方法的基本原理,介绍了目前常用的几种核机器学习方法,给出了构造新的核函数的原则,总结了结构数据核函数的研究现状.在此基础上,以生物信息学为背景,着重指出了当前序列数据的核函数在生物信息学中的应用进展.     

高产小麦穗粒重补偿性增长效应研究

研究了高产条件下去除小穗对小麦穗粒数、千粒重和穗粒重的影响。结果表明，去除１－３个小穗，小麦的千粒重和结实率同步提高，穗粒重补偿性增长，平均增加７％－１０％；８个供试品种的千粒重皆因去小穗而增加。且存在增长极限。各品种的千粒重和穗粒重最大增长幅度均与粒重成负相关，说明８个小麦品种皆为“源”限制性品种。     

玉米大粒自交系选育与灌浆速率关系的研究

选育玉米大粒自交系，对提高杂交种粒重有着明显的作用。自交系大粒形成机制是不同的。除了种质遗传的作用外，一种是由灌浆速率高形成的大粒，遗传稳定性较强；另一种是由有效灌浆期延长形成的大粒，遗传稳定性较弱，受环境影响或产。选用高灌浆速率的大粒材料作选系亲本，在大粒选择压下，自交各代均可保持高灌浆速率遗传性，从而育成新的一般配合力更高的大粒自交系，在一定条件下甚至可育成超大粒自交系。     

利用单片段代换系的测交群体定位玉米籽粒性状杂种优势位点

【目的】粒型性状是玉米百粒重的重要组成部分,并具有较强的杂种优势,鉴定玉米粒型性状的杂种优势位点,可以为粒型性状关键杂种优势位点的克隆与分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】利用一套中国优良自交系lx9801背景的昌7-2单片段代换系为基础材料,与自交系T7296测交构建包含184个测交种的群体。2013年,在河南浚县和长葛两点对测交群体、单片段代换系群体等材料进行了田间鉴定,完全随机区组设计,3个重复,成熟后连续收获10株对粒长、粒宽、粒厚和百粒重进行考种。利用方差分析和t测验比较每个SSSL×T7296测验种单个性状与对照种T7296×lx9801的显著性差异,对玉米粒型性状的杂种优势位点进行定位。【结果】单片段代换系的两个亲本在粒型性状上表现出明显的差异,昌7-2的粒长和百粒重高于lx9801,而粒厚低于lx9801。测交群体4个籽粒性状均表现出一定的杂种优势,粒长的平均中亲优势在长葛和浚县点分别为19.32%和15.30%,粒宽的中亲优势分别为10.86%和10.07%,粒厚的中亲优势分别为6.23%和4.78%,百粒重的中亲优势分别为20.97%和25.09%。相关分析结果表明,粒长与粒宽、百粒重呈显著正相关,粒宽和粒厚与百粒重也呈显著的正相关,粒宽与粒厚呈负相关关系。在2个环境中定位了13个粒长的杂种优势位点,其中1杂种优势位点同时被检测到。粒宽定位到14个杂种优势位点,在长葛点和浚县点分别检测到1个主效的杂种优势位点。粒厚检测到25个杂种优势位点,在第2、3、7和9染色体上分别定位到1个共同的杂种优势位点。百粒重在2种环境中共检测到24个杂种优势位点,有6个杂种优势位点同时被检测到,其中在第1染色体上检测到2个共同的杂种优势位点hKW1a和 hKW1b;在第7染色体上检测一个主效的杂种优势位点hKW7a,在长葛点和浚县的贡献分别为20.12%和11.03%;位于第8染色体的杂种优势位点hKW8b在2种环境中的贡献率分别为18.64%和8.76%。【结论】玉米粒型性状的杂种优势表现依次为粒长＞粒宽＞粒厚,在2种环境中共检测到75个杂种优势位点,其中11个杂种优势位点被同时检测到。由于粒长与脱籽率显著相关,而且在育种过程中难以对籽粒性状的杂种优势进行预测,因此在育种过程中可以通过分子标记对粒长的杂种优势进行选择,从而选育出脱籽率高的优良玉米杂交种。