玉米雄穗分化发育研究进展

玉米雄穗分化发育状况及其性状特征与产量关系密切。在总结和了解国内外相关研究成果的基础上,对玉米雄穗分化发育与外部器官同伸关系、影响玉米雄穗分化发育的因素、雄穗分化发育过程中生理活性物质的动态变化进行了简要综述,阐述了利用玉米叶龄指数预报雄穗分化发育进程的方法,为指标化管理玉米生产栽培提供一定的理论依据,对雄穗分化发育研究方向进行了展望,并提出需进一步解决的问题。     

玉米多穗现象研究进展

多穗是玉米果穗在形成过程中受遗传和环境双重影响而异常发育的现象,分为分蘖多穗和单秆多穗,其中单秆多穗又分为多节多穗和一节多穗。对双穗遗传研究证明,多穗性状为隐性遗传,由基因的累加效应即多基因控制,属于数量性状遗传范畴。密度、氮素营养胁迫、温度、水分和光照以及玉米螟、蚜虫、玉米叶斑病等危害都会影响玉米果穗数量。大量培育优良玉米种质资源及混合选种可能是造成玉米雌穗异常发育的原因之一。一节多穗的出现跟环境密切相关,密度越大、播期越晚,多穗率越高,高温干旱、拔节期水肥过多、激素调控也是形成一节多穗的重要原因。因此,构建稳定的多节多穗和一节多穗遗传群体,通过分子标记等技术,确定控制该性状的基因,不仅可以在分子水平揭示该现象,还可用于辅助育种。     

水稻分蘖期干旱锻炼对幼穗分化期高温下穗发育和产量形成的影响

【目的】明确分蘖期干旱锻炼对幼穗分化期高温下水稻穗发育和产量形成的影响,并探究其生理机理。【方法】以两优培九(热敏感型)和汕优63(耐热型)为材料,在盆栽条件下设置全生育期淹灌和分蘖期干旱锻炼、幼穗分化期适温和高温共四种水分和温度处理组合,研究干旱锻炼对高温胁迫下水稻颖花分化与退化、花粉活力、颖花育性、颖花大小、产量及穗生理特性的影响。【结果】与淹灌相比,在适温下干旱锻炼对两个品种产量无显著影响,但高温下干旱锻炼后两优培九和汕优63的产量分别显著提高了54.0%和20.1%,这主要是因为结实率和千粒重显著提高。与淹灌相比,幼穗分化期高温下,分蘖期干旱锻炼显著增强两优培九颖花过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性,降低了丙二醛含量,其花粉活力和颖花育性分别显著提高了26.0%和39.0%。与适温相比,全生育期淹灌下,高温显著降低了两个品种的颖花大小和总颖花分化数。与淹灌相比,分蘖期干旱锻炼显著提高了幼穗分化期高温下两品种穗非结构性碳水化合物含量和颖花细胞分裂素(反式玉米素+反式玉米素核苷)含量,两个品种颖花长、颖花宽和总颖花分化数平均显著增加了3.2%、4.4%和15.0%。【结论】分蘖期干旱锻...     

不同时期干旱胁迫对水稻产量和生长特性的影响

为明确水稻生长过程中的水分敏感时期,探索水稻抵御干旱的栽培措施,以常规粳稻楚粳29号和云粳39号为材料,通过盆栽试验准确控制土壤水分(水势),研究不同时期干旱胁迫对水稻产量和生长特性的影响。结果表明,楚粳29号干旱胁迫处理较对照减产10.63%~47.60%,云粳39号干旱胁迫处理较对照减产6.19%~47.27%,减产程度依次为穗分化前期干旱胁迫(T2)﹥有效分蘖期干旱胁迫(T1)﹥穗分化后期干旱胁迫(T3)﹥孕穗期干旱胁迫(T4)。与对照相比,2个品种有效分蘖期干旱胁迫降低了有效穗数,穗分化前期干旱胁迫使每穗粒数明显减少,穗分化后期干旱胁迫使每穗实粒数减少和结实率明显降低,孕穗期干旱胁迫对结实率或千粒重有影响。     

光温敏无雄穗系玉米I17雄穗分化发育研究

2014年春季(4月6日)和夏季(7月23日)分别种植光温敏无雄穗玉米系I17,田间观测两种不同播期玉米生长发育特征,并应用体视显微镜和扫描电子显微镜观察雄穗幼穗分化发育时期及特征。结果发现,春季I17玉米雄穗分化发育可明显分为生长锥突起期、伸长期、小穗分化期、小花分化期和性成熟期共5个特征不同的阶段;夏季I17玉米雄穗畸形发育,可能在生长锥突起期与伸长期之间停止发育直至畸形死亡,无法正常通过生长锥伸长期,最终导致无雄穗发生。     

不同密度下玉米穗茎生长与雌穗分化的关系

以3个玉米杂交种为试验材料,在不同种植密度下研究玉米植株穗分化过程中雌幼穗和茎秆的生长动态与每穗小花数的关系。结果表明:穗分化与茎秆等各器官具有同伸关系。雌穗分化前期,幼穗生长缓慢,茎秆开始加速生长;性器官形成期幼穗生长加速,穗重、茎重与每穗小花分化数呈正相关,穗重增长率与茎重增长率之比也与每穗小花分化数呈正相关,且都随密度增大而减少。     

干旱胁迫对不同基因型玉米产量及其构成因素的影响

以6个普通玉米品种为材料,在京郊大田条件下,采用裂区区组设计,分析干旱胁迫对不同基因型玉米产量及其构成因素的影响。结果表明,干旱胁迫显著影响了玉米产量(P0.01)、穗数(P0.05)、穗粒数(P0.05)和千粒重(P0.05),干旱胁迫对6个参试玉米品种产量影响存在显著差异(P0.05),其最终产量降低幅度为京农科728郑单958农华101MC703联创808登海618,其相应基因型穗数、穗粒数、千粒重等穗部性状与产量降低的趋势一致。     

不同耐阴性玉米雌穗幼穗分化对遮荫胁迫的反应差异

以易空秆和不易空秆的成对近等基因系沈农98A、沈农98B和易发生空秆的玉米杂交种D90、不易发生空秆的品种郑单958为试材,在田间种植条件下,通过人工遮荫方法进行不同强度的光照胁迫处理,研究不同耐阴性材料雌穗幼穗分化对光胁迫的反应差异。结果表明,不同耐阴性材料在遮荫胁迫下雌穗幼穗发育均受到很大影响,但不同耐阴性材料之间差异很大。易空秆的杂交种及自交系在轻度胁迫下,D90幼穗长度减少38.2%,结穗率减少17.0个百分点;沈农98A幼穗长度减少35.8%,结穗率降低78.7个百分点。与杂交种相比,自交系的反应更为敏感,在38%遮荫胁迫下,沈农98A与沈农98B的幼穗长、结穗率、穗行数、行粒数和败育率产生明显差异;郑单958与D90在60%遮荫胁迫下幼穗长和结穗率差异开始明显,其他性状在75%遮荫胁迫下才有明显区别。     

玉米受精和早期子粒发育过程及逆境胁迫对其影响

玉米受精及子粒发育早期是决定穗粒数及粒重的重要时期,也是对环境变化相对较敏感的阶段。受精极核需要经历游离核、细胞化和细胞分化3个阶段形成胚乳,受精卵同样需要一系列的分裂分化形成最终的胚。玉米受精前极易遭受不良环境的影响,导致性器官发育不正常,影响花粉或花丝活力间接影响玉米受精过程。受精过程中的环境胁迫会通过阻碍花粉与花丝的识别、减缓花粉管在花丝中的延伸速率影响受精过程。子粒发育早期主要是受精极核分裂分化形成胚乳、受精卵分裂分化形成胚的过程,该阶段遭受环境胁迫下,胚乳细胞分裂受阻影响子粒库容。研究表明,逆境胁迫条件下,玉米的受精及子粒早期发育过程与碳水化合物的代谢以及激素的合成密切相关。     

高温胁迫影响玉米生长发育的生理机制研究进展

温度是影响玉米生长和发育最重要的生态因素之一。近年来,玉米生育期间高温天气发生频率增加、持续时间增长,对作物生长发育及产量的影响日趋严重,已经引起科研工作者的关注。研究高温胁迫对玉米生长发育及产量形成影响的生理生化机理并制定防御措施,对玉米高产稳产具有重要意义。本文综述高温胁迫对玉米根系、叶片、雌雄穗发育、子粒灌浆、抗氧化系统、内源激素含量及平衡等6个方面的影响,为深入了解高温胁迫限制玉米生长发育的机理、制定应对高温胁迫的预防措施提供参考。     

玉米植株抗旱性状的杂种优势分析

利用耐旱性不同的玉米自交系,研究了玉米植株抗旱性状在正常条件和水分胁迫下杂种优势的变化,分析了玉米植株性状的遗传力。结果表明:株高、穗位高、单株叶片数、茎粗、根干重的杂种优势明显;叶片数、雄穗分枝数和单株叶面积的狭义遗传力分别达到62.94%、62.93%和54.00%。株高和叶干重的遗传受干旱胁迫的影响较小。     

高温胁迫对不同热敏型玉米品种雌雄穗生理特性的影响

以郑单958(ZD958)和先玉335(XY335)为材料,模拟增温处理,探索玉米穗发育对高温逆境生理响应机制。结果表明,高温胁迫下,玉米雄穗、雌穗抗氧化生理在品种及处理间均有较大差异,雄穗细胞中超氧化物歧化酶(SOD)活性呈升-降-升的变化,ZD958雄穗上部小穗SOD活性低于下部小穗,XY335雄穗上部小穗SOD活性高于下部小穗。过氧化物酶(POD)活性在高温处理初期下降,而后持续升高;过氧化氢酶(CAT)活性在高温胁迫初期增加,而后下降甚至低于对照;丙二醛(MAD)含量均呈增加趋势。ZD958雄穗中可溶性糖和脯氨酸含量较高,XY335雄穗中可溶性蛋白含量较高。XY335雌穗SOD、POD和CAT酶活性降低或显著降低,MDA含量较高;ZD958雌穗SOD、POD和CAT酶活性升高或显著升高,MDA含量较低。随高温胁迫持续,ZD958和XY335雌穗中可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量均呈增加趋势,ZD958雌穗具有较高的可溶性糖含量、较高的花丝水势和p H值。     

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。     

玉米黄改骨干系植株性状的利用潜力评价

利用NCII设计,对玉米生产上常用的5个骨干黄改系的株型性状进行配合力及遗传参数分析。结果表明,株高与雄穗长呈极显著正相关,与雄穗分枝数呈极显著负相关;雄穗分枝数与雄穗长、穗位高和棒三叶夹角呈极显著负相关。雄穗长、雄穗分枝数和穗位高的遗传力较高,适宜在早代选择;株高和棒三叶夹角的遗传力较低,适宜在高代进行选择。黄改系lx9801的株高和雄穗长一般配合力高,特殊配合力方差大,在杂交组合的株高和雄穗长选配中具有重要的利用价值;浚926和浚928的利用应注意改良其穗位偏高的缺点。自交系昌7-2在株高上的特殊配合力和总配合力效应都较好,雄穗分枝数多,适合作父本;自交系K17的株高特殊配合力方差大,穗位高的总配合力效应小,在降低穗位高方面具有较大的利用潜力。     

干旱胁迫及补水对玉米生长发育和产量的影响

以辽宁锦州农田试验站为研究地点,依托2015年田间分期播种试验,通过分析玉米植株生长发育和生理特征的数据,揭示干旱胁迫及补水对玉米不同播期和不同发育期的影响。试验表明,干旱胁迫对吐丝期的影响大于抽雄期,造成抽雄日期比正常年份推迟1~14 d,吐丝日期推迟5~23 d,抽雄、吐丝间隔日数增加为3~15 d。抽雄-吐丝期遇干旱胁迫,最多可造成24.03%的植株未抽雄、37.3%的植株抽雄后未吐丝、49.21%的植株未正常发育。干旱胁迫抑制植株茎秆的生长,同时加速了叶片的枯萎,对抽雄-吐丝期的影响大于拔节期,不仅阻碍茎秆营养物质的累积,还抑制了营养物质从茎秆向果实转移的生理过程,最终对干物质的分配造成叶重和茎重比例增加,穗重比例减少。干旱胁迫对各播期均造成大幅减产,早播播期(影响抽雄-吐丝期)损失严重,晚播播期(影响拔节期)损失相对较小。补水条件下的各播期玉米植株均能正常生长发育,发育期、植株性状和干物质分配等数据与正常年份接近。     

干旱条件下玉米产量的主要相关性状研究

本文研究了在干旱条件下玉米产量的主要相关性状.结果表明,在干旱条件下,玉米产量主要与果穗性状即千粒重、穗长、穗粗有正相关,与株高也有正相关,但产量与出苗至吐丝日数为负相关.据此,作者提出了玉米杂交种抗旱的3个指标,与国际玉米小麦改良中心1994年提出的玉米5个抗旱指标一道构成了较完善的玉米抗旱指标体系。     

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%。