玉米耐盐碱生理特性的杂种优势及遗传分析

利用7个自交系进行4×3不完全双列杂交,获得12个杂交组合,在盐碱土和黑土条件下进行盆栽试验,调查苗期植株形态(株高、叶面积)与生理特性(SOD、POD活性),并进行杂种优势及遗传分析。结果表明,4个指标可以用于鉴定玉米的耐盐碱性,盐碱胁迫下玉米幼苗株高和叶面积降低,SOD、POD活性升高。不同自交系耐盐碱能力差异显著,根据4个指标及减少比例进行动态聚类,筛选出郑58是耐盐碱能力较强的自交系,Mo17对盐碱最敏感,5个中耐品种中昌7-2、444和B73偏敏感。杂交种间耐盐碱能力差异显著,郑单958、郑58×178、郑58×Mo17和黄C×178是耐盐碱性较高的杂交组合,444×Mo17是敏感组合。杂交种的耐盐碱性能与性状的杂种优势无关,与亲本的耐盐碱程度有关。4个指标的广义遗传力较高,非加性遗传的作用较突出。因此,筛选耐盐碱的自交系时既要考虑有关性状,又要考虑其性状对比非逆境条件下的变化率。     

盐碱胁迫对小麦种子萌发、早期幼苗生长及Na+、K+代谢的影响

为给盐碱地区小麦合理种植提供依据,以春小麦品种吉麦3号为材料,混合两种中性盐（NaCl∶Na2SO4=4∶1）与两种碱性盐（Na2CO3∶NaHCO3=4∶1）分别模拟不同强度的盐、碱胁迫条件,探讨小麦种子萌发、早期幼苗生长及Na＋、K＋代谢对其的响应方式,并比较种子萌发期与早期幼苗生长阶段耐盐碱能力的强弱。结果表明,碱胁迫使小麦种子的发芽率、发芽速率及早期幼苗生长的下降幅度大于盐胁迫,高盐环境下未萌发的种子在蒸馏水中复萌较好,而高碱环境下则多数死亡。盐碱胁迫对小麦早期幼苗根生长的抑制程度显著大于茎叶,并且该阶段的耐盐碱性明显低于种子萌发期。随着盐碱胁迫浓度的增加,小麦幼苗根与茎叶中的Na＋含量与Na＋/K＋显著增加,且在碱胁迫下,尤其是根中Na＋含量和Na＋/K＋值更高,盐胁迫下K＋含量在根与茎叶中变化不明显,而在碱胁迫下则呈下降趋势。上述结果说明,盐胁迫与碱胁迫对小麦种子活力和早期幼苗生长与生理代谢的影响有着明显的不同,根中大量积累Na＋是小麦在早期幼苗阶段耐盐碱性的重要生理特征。小麦种子萌发期与早期幼苗生长阶段耐盐碱性具有明显的差异,盐碱胁迫下种子即使能够萌发也不意味着能够继续生长成苗。     

大豆耐盐碱种质资源鉴定

盐碱胁迫伴随作物生长各个阶段,筛选获得全生育期耐盐碱大豆资源意义重大。试验通过测定大庆地区盐碱土含盐碱种类、含盐量及pH值等指标,确定筛选用盐碱种类、浓度。在培养皿、发芽袋和盆栽试验筛选中,通过大豆芽期发芽率、芽苗期物质生长量、成熟期物质生长量鉴定耐盐碱大豆种质。结果显示大庆地区盐碱土壤为硫酸盐苏打盐碱土,确定盐碱溶液为NaCl、Na₂CO₃、NaHCO₃和Na₂SO₄（摩尔比为1∶1∶9∶9）的混合盐碱溶液,以Na离子含量计算总盐浓度为80 mmol·L^-1,溶液pH值为8.9,盆栽筛选用土壤盐含量为3.3‰,pH值为8.9。鉴定的887份种质资源中种皮颜色有黑、褐、红、绿、黄及双色等,相关性分析发现大豆耐盐碱性与大豆种皮颜色极显著正相关。通过芽期耐盐碱鉴定,887份大豆资源中筛选获得296份耐以上资源,进一步芽苗期筛选有123份显示高耐,再经过全生育期筛选获得7份高耐资源,5份来源于南方,2份来源于黄淮,62份耐资源,盆栽筛选比例为56.10%。本研究建立了从芽期、芽苗期到全生育期的逐级筛选方法,从887份大豆种质资源中筛选获得69份耐盐碱资源,为耐盐碱育种与耐盐碱基因资源利用提供基础材料。     

不同玉米自交系萌发期抗旱性鉴定

以35份玉米自交系为试验材料,采用渗透压为0.4 MPa的PEG-6000溶液模拟干旱胁迫,以发芽势、发芽率、萌发抗旱指数、贮藏物质转运率、胚根数、胚根长、胚芽长作为测定指标,利用抗旱系数(DC值)、主成分分析和聚类分析对玉米自交系的抗旱能力进行综合评价和分类。结果表明,干旱胁迫对玉米各项指标均产生不同程度影响,结合主成分分析和聚类分析,鉴定出抗旱型材料4份,分别为1153、1245、1246和PHT11;干旱敏感型材料3份,分别为PHJR5、LH284和A14242;其他28份分别为较抗旱型和干旱较敏感型材料。     

盐碱胁迫对花生种子发芽特性影响及盐害综合鉴定评价

随着土壤盐碱地面积不断扩大,盐碱胁迫成为影响花生萌发的重要因素之一。为探究花生品种耐盐碱特性,筛选耐盐碱花生品种,以发芽率、发芽势、发芽指数和盐害率为指标,益花1号、花育25号、花育39号、汾花1号、豫花37号为试验材料,分析NaCl、NaHCO₃和NaCl+NaHCO₃（1∶1）3种盐碱类型,4种胁迫浓度（0.3%、0.6%、0.9%、1.2%）对花生种子萌发的影响,对比分析各指标间的差异,并进行耐盐碱能力评价。研究结果表明,盐碱胁迫抑制种子萌发,随着盐碱溶液浓度增加发芽率、发芽势和发芽指数均呈下降趋势,盐害率呈上升趋势,且NaCl+NaHCO₃（1∶1）胁迫程度大于NaCl和NaHCO₃,0.9%和1.2%浓度下种子不萌发。盐害等级划分结果与隶属函数综合评价结果显示,益花1号在3种盐碱胁迫下耐盐碱水平均较高,花育39号在各盐碱胁迫下耐盐碱性最差;益花1号为盐碱胁迫下的优势品种;新疆盐碱土壤类型主要为混合盐碱,综合各指标考虑,0.6%的胁迫浓度可作为评价各品种的耐盐碱性强弱的参考浓度。     

玉米自交系芽期耐寒性的鉴定与评价

利用低温人工气候箱, 设置0℃、1℃、2℃、3℃共4种胁迫温度, 2、4、6、8 d共4种胁迫时间, 采用4×4交互式设计的方法, 对来自国内外36份玉米自交系进行芽期耐寒性强度的研究, 建立玉米自交系芽期耐寒性鉴定方法, 为耐寒遗传育种研究提供优异基因资源。结果表明, 随着低温胁迫的增强, 各玉米自交系的平均存活率都随之降低, 以2℃/6 d低温胁迫下的36份玉米自交系存活率的标准差和变异系数表现为最大, 该低温胁迫强度对于玉米自交系芽期耐寒性鉴定是比较合适的胁迫条件。在2℃/6 d低温胁迫下, 筛选出强耐寒自交系7份, 中度耐寒自交系11份, 敏感自交系17份, 高度敏感自交系1份。来自俄罗斯的玉米自交系芽期耐寒性显著强于来自其他地区的自交系, 从中挖掘极强耐寒种质资源的潜力较大。     

甘蓝型油菜萌发期耐盐碱性高效鉴定及抗性资源筛选

种子萌发期对盐碱胁迫最敏感，因而建立准确、简便、高效的种子萌发期耐盐碱鉴定评价体系对于筛选出优质耐盐碱油菜种质具有重要价值。本研究以166个甘蓝型油菜品种、骨干亲本和杂交组合等为试验材料，用穴盘、医用纱布、方形容器等组建了一套油菜水培萌发装置。依靠此系统，选取1.0%NaCl和0.10%Na₂CO₃模拟盐碱混合胁迫，对甘蓝型油菜种质萌发期抗性进行了鉴定与评价。研究结果显示，高盐碱胁迫抑制油菜种子萌发，且不同基因型种子材料萌发期耐盐碱性存在广泛的遗传变异性。进一步对油菜种子萌发后状态进行分级，可将所测定的166份油菜资源分为4个耐盐碱等级，其中，筛选获得11份抗性等级为3级的耐盐碱油菜资源，主要包括华油杂62、华油杂158、67棚20育11、67棚20育16等品种、骨干亲本和杂交组合。本研究为油菜耐盐碱遗传研究与育种改良提供了鉴定技术和种质资源。     

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。     

松嫩平原春小麦耐盐碱性鉴定及品种(系)筛选

为确定松嫩平原春小麦品种(系)耐盐碱性鉴定的适宜盐碱浓度,同时筛选耐盐碱小麦材料,以黑龙江省试种的30个春小麦品种(系)为试验材料,采用不同浓度NaHCO3溶液分别在春小麦萌发期和苗期进行盐碱胁迫处理,筛选适合耐盐碱性鉴定的胁迫处理浓度,并通过主成分分析、隶属函数分析、聚类分析等方法对30个春小麦品种萌发期和苗期的耐盐碱性进行综合评价。结果表明,150mmol·L-1 NaHCO3为小麦耐盐碱性筛选的理想鉴定浓度;30个春小麦品种(系)中,九三09-1933等7个品种(系)萌发期高度耐盐碱,北麦9号为萌发期盐碱敏感品种;九三08-51271、龙麦36、7767为苗期高度耐盐碱品种(系),克旱14号、九三08-7127为苗期盐碱敏感品种(系);综合评价萌发期与苗期鉴定结果,其中高度耐盐碱的品种(系)为龙麦36和09-9933,盐碱敏感品种(系)为九三08-7127和克旱14号,克旱7号等其他品种(系)中度耐盐碱。     

玉米杂交种四单19及其双亲耐盐碱性差异分析

以玉米杂交种四单19及其双亲444和Mo17为试材,在Na2CO3溶液(25 mmol/L)和NaCl溶液(100 mmol/L)胁迫下,进行种子萌发和苗期胁迫试验,测定发芽率、相对电导率、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量等生理生化指标,比较杂交种与双亲自交系之间的耐盐碱差异。结果表明,Na_2CO_3对于质膜透性的伤害程度大于NaCl,发芽率(GP)、相对电导率(RC)、超氧化物歧化酶活性(SOD)、丙二醛含量(MDA)、脯氨酸含量(Pro)等指标均可用于玉米耐盐碱筛选鉴定。玉米杂交种四单19及其双亲自交系的耐盐碱性强弱依次为四单19444Mo17,杂交种的耐盐碱性优于自交系。     

玉米自交系耐盐种质的筛选及耐盐性评价

在0+0、2.5+2.5、5+5和7.5+7.5 mmol/L（Na₂CO₃+NaHCO₃）盐浓度胁迫下,对118份玉米自交系芽期、苗期的耐盐性差异进行比较,以主要农艺性状综合表现为依据筛选耐盐种质。各指标受盐害影响程度大小顺序为株高>芽势>叶长>根长>地上含水量>地下含水量>叶宽>芽率>须根数>根冠比>茎粗>根粗;当盐胁迫溶液为7.5 mmol/LNa₂CO₃+7.5 mmol/L NaHCO₃时,对玉米自交系影响差异显著。综合各个指标的盐害率对118份玉米自交系进行评价和排序,5个耐盐性强的自交系品种为DL、A71、PHB1M、A92和WM33;对盐敏感的5个品种为06NY-25、Mo17、郑32、南引26和农M1。     

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。     

60份玉米自交系种子的耐老化鉴定

选用60份玉米自交系为试验材料,通过室内高温高湿法鉴定并分析种子耐老化特性.结果 表明,不同基因型玉米自交系种子在老化胁迫后,其发芽势和发芽率性状差异显著,平均值分别为10.93％和35.12％,比对照分别降低了88.0％和64.9％,相对发芽势变异幅度0～80.41％,平均为12.18％;相对发芽率变异幅度0～99％...     

玉米自交系萌发期与苗期的耐旱性评价

以24份玉米自交系为试验材料,在玉米萌发期通过PEG-6000(聚乙二醇-6000)模拟干旱胁迫的方法,以胚芽长与胚根长伤害率来评价萌发期的耐旱性,并且通过温室内不漏水塑料杯控制浇水的方法,以不同土壤相对含水量下苗高、茎粗和叶绿素含量的伤害率及复水后幼苗存活率来评价苗期的耐旱性。结果表明,在萌发期自交系齐318、丹599和K22具有较强的耐旱性;在苗期自交系丹599、SH15、旱21、K22、丹3130等具有较强的耐旱性。     

玉米抗冷种质资源的筛选与鉴定

以296份玉米自交系为试验材料,通过低温发芽、苗期低温胁迫和生理生化指标的测定,结合田间验证,最终筛选出3个玉米抗冷自交系。开发了3对EST-PCR分子标记,用以区分感冷和抗冷的自交系。     

玉米穗腐病原菌禾谷镰孢的分离鉴定与致病力测试

利用形态学和分子鉴定技术,从玉米穗腐病病穗上分离并鉴定到17个禾谷镰孢菌株。以玉米自交系X178、593和B73为材料,对其中5个产孢能力强的菌株通过玉米发芽抑制试验进行致病力测试。结果表明,菌株FG14对测试自交系的平均发芽抑制率达54.10%;FG7最低,仅有23.22%,两者相差2.3倍。选用5个菌株在田间分别接种B73和LH59果穗,两个自交系对菌株FG14和FG21的抗性评价均为感,FG7为中抗。种子发芽和田间接种鉴定结果均表明,禾谷镰孢菌株间致病力存在显著差异。试验明确不同菌株对穗腐病抗性鉴定的影响,获得的菌株为玉米种质的穗腐病抗性筛选提供理论参考。     

过量表达拟南芥GPX3基因提高玉米苗期抗旱性研究

通过农杆菌介导法将拟南芥抗旱基因AtGPX3导入玉米自交系郑58中,用PCR和RT-PCR法对转化玉米进行检测,在水分胁迫下对T₁代转基因玉米和非转基因玉米进行抗旱性分析。结果表明,共得到56株转化苗,检测获得9个株系的30株T₀代转基因阳性植株,抗性植株阳性率为53.6%。RT-PCR检测表明,T₁代有6个株系为稳定遗传阳性株系,并且AtGPX3基因在转基因玉米中表达量大幅度提高。耐旱性分析表明,非胁迫条件下,非转基因和转基因株系中游离脯氨酸（Pro）和丙二醛（MDA）的含量基本无显著差异。在干旱胁迫条件下,转基因玉米叶片的Pro含量高于非转基因玉米,比非转基因株系提高了46.2%;MDA含量低于非转基因玉米,比非转基因玉米下降了34%。通过导入AtGPX3基因,可以提高玉米苗期的耐旱性。     

不同基因型玉米自交系苗期干旱-复水的生理响应机制

采用称重控水法模拟干旱胁迫,设对照和胁迫两个处理,在3叶期对24个玉米自交系叶片相对含水量(RWC)、游离脯氨酸(Pro)等生理指标进行测定,研究玉米的抗旱机理及复水补偿效应机制。结果表明,干旱胁迫下玉米叶片相对含水量、叶绿素荧光参数(F_v/F_m)和叶绿素含量(Chl)与对照相比显著下降,游离脯氨酸(Pro)、超氧化物歧化酶(SOD)和氧化物酶(POD)明显上升,复水后不同基因型自交系各生理指标表现出不同程度的补偿效应。利用隶属函数法将D17982、郑H71、PH4CV、昌7-2和L269等14份自交系归为抗旱性较强的自交系,PH4CV、HCL645、D17982、郑7314、郑H71和郑9712这6份自交系归为复水恢复能力强的自交系。     

二氧化硫胁迫对玉米幼苗叶片膜脂过氧化和抗氧化酶的影响

利用NaHSO₃处理玉米幼苗模拟水相SO₂胁迫,比较分析了BT-1(抗)、N6(感)自交系经NaHSO₃胁迫后细胞膜脂过氧化和几种抗氧化酶活性的动态变化。结果表明：随着水相SO₂胁迫时间的延长,高感系N6叶片中丙二醛(MDA)含量和H₂O₂积累量比高抗系BT-1显著增加;抗、感系中抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性都有明显的增强,而过氧化氢酶(CAT)的活性呈显著下降趋势。说明H₂O₂的积累导致玉米叶片膜脂过氧化加剧,SOD和APX在玉米遭受SO₂胁迫中起着重要的保护作用。