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。     

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%。     

引进美国玉米自交系在我国的耐旱适应性分析

对210份引进美国解密玉米自交系在正常灌溉和干旱胁迫两种水分处理下进行耐旱适应性分析。通过对美国自交系和国内主要自交系耐旱相关农艺性状调查发现,在两种水分处理下,美国自交系产量略高于国内自交系,其中,行粒数是造成产量差异的主要因素。从育种角度来看,虽然美国自交系株高高于国内自交系,但其穗位高明显低于国内自交系,有利于培育品种的抗倒性。利用耐旱选择系数对自交系耐旱性进行评价,从美国自交系选出LH149、PHBA6、S8326等26份极强耐旱性自交系,耐旱性超过国内自交系豫12和齐319等。     

干旱胁迫下玉米自交系叶片木质素含量变化及其与耐旱性的关系

选用耐旱性不同的6个玉米自交系,在不同干旱胁迫强度及正常灌水条件下,测定叶片的木质素含量,并转换为耐旱系数,研究其与雌雄花期间隔和单株子粒产量耐旱系数的相关性。结果表明,耐旱性不同的自交系叶片的木质素含量对干旱胁迫的反应不同。在干旱胁迫条件下,耐旱性较强的自交系木质素含量显著升高,平均耐旱系数较大,耐旱性中等的自交系木质素含量比正常灌水对照略有升高,耐旱性较弱的自交系木质素含量与对照相当或下降。在中等干旱和严重干旱条件下,叶片木质素含量平均耐旱系数与单株子粒产量和雌雄花期间隔耐旱系数的相关系数分别为r=0.848和r=0.889,均达显著水平。     

几个玉米自交系的耐旱性鉴定

对国内20余份骨干自交系进行耐旱性鉴定,测定其ASI、单穗平均产量、出籽率等指标,对筛选出的6个自交系进一步鉴定分析其抗旱指数、RI(修).结果表明:Qi319、Ye107、F178耐旱性好,且自身产量较高,可作为耐旱种质资源加以利用。     

吉林省玉米骨干自交系苗期耐旱性鉴评

以78份吉林省玉米骨干自交系为试材,在温室条件下进行苗期干旱胁迫模拟,测定株高、茎粗、根鲜重、地上部分鲜重、根干重、地上部分干重等6项形态指标,估算各性状指标的耐旱系数,作为评价参数进行主成分分析和聚类分析,综合评价参试玉米自交系苗期耐旱性。结果表明,干旱胁迫组测定的形态指标数据与对照组相比均降低,变异幅度有明显差异。根鲜重耐旱系数、地上干重耐旱系数作为综合指标对玉米自交系苗期耐旱性评价的贡献率优于其他指标。聚类分析将参试玉米自交系划分出5个耐旱等级,郑58、S121、W9813、6F576为极强耐旱,丹598、8723、中128、骨马4404等18份玉米自交系为强耐旱,HCL645、四-4112、C8605-2、龙抗11等25份玉米自交系为中度耐旱。     

玉米黄改系材料萌芽期耐旱性鉴定与评价

在正常水分和PEG6000胁迫处理条件下,对玉米自交系黄早四和16份黄改系材料进行萌芽期耐旱性鉴定并筛选耐旱材料。结果表明,PEG溶液在浓度为-0.2 Mpa(11.96%)即可进行干旱胁迫处理。萌发耐旱指数(GDRI)和贮藏物质干旱伤害率能够区分材料的耐旱性,GDRI与贮藏物质干旱伤害率呈显著负相关。GDRI与胚根长伤害率、胚芽干重伤害率和胚根干重伤害率呈显著负相关。中胚轴长度、子粒鲜重和子粒干重不受干旱胁迫的影响,不能作为耐旱性鉴定的性状,可用于育种材料的筛选性状。根据PEG胁迫筛选,获得6份黄改系的萌芽期耐旱性材料。     

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。     

不同耐旱型玉米自交系冠层光合及产量对生殖生长期干旱胁迫的响应

在PVC管栽和大田条件下,采用裂区试验设计,主区为玉米自交系、裂区为水分处理,测定玉米冠层光合和产量等指标。结果表明,与对照(CK)相比,干旱胁迫(WS)处理下冠层叶色值(SPAD)、光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和叶面积指数(LAI)均呈下降趋势,耐旱性较强的黄早四(HZS)平均降幅小于耐旱性较弱的CML58,其SPAD和LAI的降幅较高期(R3)出现早于CML58(R5);干旱胁迫后,水分利用效率(WUE)呈升高趋势,HZS平均升幅高于CML58。HZS的SPAD、Pn、Tr、WUE、LAI、单株粒重、收获指数和群体产量均高于CML58。与CK相比,WS处理下HZS群体产量平均降幅低于CML58。综上,耐旱性较强的玉米自交系冠层光合参数对生殖生长期干旱胁迫响应相对滞后,可在干旱胁迫后维持相对较高的光合性能、水分利用效率和叶面积指数,促进植株干物质转化与子粒建成,最终获得较高产量。     

不同基因型玉米自交系的抗旱性研究与评价

通过田间直接鉴定,采用模糊函数法,以抗旱隶属度、产量抗旱系数和抗旱指数为评价参数,分析各性状与参数间的关系,并运用主成分分析选择出有效的评价参数和指标,对各自交系进行抗旱性综合评价和聚类分析。结果表明,干旱导致玉米自交系的散粉至吐丝期间隔增加,光合叶面积减少,株高和穗位高降低,茎秆变细,穗短小,秃尖多,穗粒数少,粒重轻,最终导致产量下降。不同基因型间因抗旱性差异而所受影响明显不同,各自交系抗旱性强弱与干旱条件下的性状表现有较大关系,其中79-1E、交51、苏1-1和18599的抗旱性较好。各评价参数中,以产量抗旱指数和抗旱隶属度与干旱条件下各性状之间呈极显著或显著相关。抗旱指数、抗旱隶属度、产量和叶面积是抗旱性综合评价最有效的参数和指标。     

西南春玉米MCO-3群体主要农艺性状遗传增益分析

以西南生态区9个骨干自交系为材料,建立西南春玉米基础群体MCO-0,用测交法和后代鉴定法对其进行改良,对其不同世代的群体产量及产量性状、穗部性状、株型性状增益分析。结果表明,以MCO-0为基础群体,经过两轮的改良,MCO-2群体主要目标性状单株产量、穗行数等均有所增益,穗长、轴粗等为负增益。MCO-2经过一轮改良后的MCO-3群体株高、穗位高等有所增益,穗长、穗粗等为负增益。以MCO-1相比,MCO-3主要目标性状单株产量、秃尖长、ASI均有所增益,其余性状有的轮次有所增益,有的轮次为负增益。     

玉米自交系不同生育期的抗旱性鉴定及生理响应机制研究

以17份黄淮海常用骨干系及自选系为材料,不同生育期进行干旱胁迫,筛选抗旱性强的玉米种植资源,并探讨其抗旱的生理机制。方差分析表明,与正常水分相比,胁迫后的抽雄至散粉间隔未达显著水平,但ASI间隔达显著水平;不同生育期自交系的叶绿素含量、Fv/Fm和Fv/Fo均下降,SOD和POD活性均提高,但不同自交系下降或上升的幅度不同,且不同自交系间、胁迫与对照间指标差异及两因素交互作用均达极显著水平。灰色关联度表明,POD活性无论是拔节期还是抽雄期都与ASI关联度很高,可作为筛选抗旱型材料的一个重要指标。模糊隶属函数法鉴定出超4F、郑36、CIMBL12、郑63、HCL645、郑6611和PH6WC在两个生育期均属于抗旱型自交系,其中,超4F、郑36和郑63拔节期和抽雄期干旱胁迫后,ASI增大幅度较小,叶绿素含量、叶绿素荧光参数Fv/Fm和Fv/Fo抗旱指数均较高,说明这3个自交系遭受干旱胁迫时主要通过调节光合系统这种机制来提高抗旱性。     

遮荫胁迫对渍水条件下玉米自交系农艺性状及干物质积累的影响

采用大田试验方法，在大喇叭口期对渍水条件下的36个玉米自交系玉米进行50%遮荫和不遮荫处理，研究遮荫胁迫对自交系农艺性状及干物质积累的影响，对自交系的耐阴性进行评价。结果表明，渍水条件下的玉米自交系遮荫后雌雄间隔期延长，穗位叶叶绿素含量显著增加，地上部干物质显著减少，16个自交系的雄穗主轴长度显著降低，大部分自交系的雄穗分支数无显著变化，株高、穗位高变化不一致。雌雄间隔期延长天数与地上部干物质量减少的百分率呈极显著相关。以雌雄间隔期延长天数与地上部干物质量减少的百分率为主要指标，筛选出11个耐阴性强且具有一定耐涝性的自交系LH01、LH04、LH14、LH17、LH21、LH23、LH24、LH27、LH28、LH32、LH33，可作为豫中南阴雨寡照地区的基础育种材料。     

The importance of the anthesis-silking interval in breeding for drought tolerance in tropical maize

Selection for improved performance under drought based on grain yield alone has often been considered inefficient, but the use of secondary traits of adaptive value whose genetic variability increases under drought can increase selection efficiency. In the course of recurrent selection for drought tolerance in six tropical maize (Zea mays L.) populations, a total of 3509 inbred progenies (S₁ to S₃ level) were evaluated in 50 separate yield trials under two or three water regimes during the dry winter seasons of 1986–1990 at Tlaltizapán, México. In over 90% of the trials, ears plant⁻¹, kernels plant⁻¹, weight kernel⁻¹, anthesis-silking interval (ASI), tassel branch number and visual scores for leaf angle, leaf rolling and leaf senescence were determined. Low scores indicated erect, unrolled or green leaves. Canopy temperature, leaf chlorophyll concentration and stem-leaf extension rate were measured in 20–50% of the trials. Across all trials, linear phenotypic correlations (P < 0.01) between grain yield under drought and these traits, in order listed, were 0.77, 0.90, 0.46, −0.53, −0.16, 0.06^NS, −0.18, −0.11, −0.27, 0.17 and 0.10. Genetic correlations were generally similar in size and sign. None of physiological or morphological traits indicative of improved water status correlated with grain yield under drought, although some had relatively high heritabilities. Genetic variances for grain yield, kernels ear⁻¹, kernels plant⁻¹ and weight kernel⁻¹ decreased with increasing drought, but those for ASI and ears plant⁻¹ increased. Broad-sense heritability for grain yield averaged around 0.6, but fell to values near 0.4 at very low grain yield levels. Genetic correlations between grain yield and ASI or ears plant⁻¹ were weak under well-watered conditions, but approached −0.6 and 0.9, respectively, under severe moisture stress. These results show that secondary traits are not lacking genetic variability within elite maize populations. Their low correlation with grain yield may indicate that variation in grain yield under moisture stress is dominated by variation in ear-setting processes related to biomass partitioning at flowering, and much less by factors putatively linked to crop water status. Field-based selection programs for drought tolerance should consider these results.