玉米子粒发育的粒位效应分析

采用人工同步授粉法,分析比较玉米果穗上部和中下部子粒灌浆、胚乳细胞数目及物质代谢方面的差异。结果表明,随着子粒发育,粒重、胚乳细胞数目和淀粉含量均呈上升趋势,子粒体积呈先升高后略有降低的变化,蔗糖含量呈降低趋势。粒位间比较,中下部子粒各项指标均高于上部子粒,子粒库存能力、同化产物供应以及贮藏物质合成能力可能是影响粒位间子粒发育差异的重要原因。     

玉米果穗不同位势子粒灌浆特性分析

以8个玉米品种为试材,研究玉米灌浆期果穗不同部位子粒灌浆特性。结果表明,供试8个玉米品种,中下部子粒的百粒重变幅范围为34.02~51.38 g,极差为17.36 g,品种之间的变异系数为13.76%;上部子粒的百粒重变幅范围为28.61~35.13 g,极差为6.52 g,变异系数为7.29%。从灌浆开始至灌浆快增期结束上部子粒百粒重变异系数为66.13%~13.18%,中下部子粒百粒重变异系数为54.38%~12.10%,随灌浆进程子粒百粒重变异系数呈减小趋势。中下部子粒平均灌浆速率始终高于上部子粒,上部子粒灌浆速率的变异系数大于中下部子粒,且灌浆速率的变异系数随灌浆进程呈先降后增的趋势,吐丝后56 d灌浆速率的变异系数快速增长。品种间各灌浆参数的变异系数均为上部子粒大于中下部子粒。选用子粒灌浆粒位差异小的品种,采取有效措施促进上部子粒灌浆、提高粒重是实现玉米高产栽培的技术途径。     

种植密度对不同粒型玉米品种子粒灌浆进程、产量及品质的影响

以鲁单981(大粒型)、泉星2101(小粒型)两个不同粒型玉米品种为材料,研究了3种种植密度对玉米子粒灌浆进程、产量及品质的影响。结果表明,增加种植密度可提高单位面积玉米产量,促进大粒型品种LD981灌浆前期单粒重的提高,但均不利于大粒型和小粒型品种在灌浆后期维持较高的粒重。种植密度对玉米单粒重的影响主要是缓增持续期、快增期灌浆速率、缓增期灌浆速率和灌浆持续期所致,而平均灌浆速率对其影响较小。随着密度的增加,可溶性总糖含量逐渐升高,直链淀粉含量先升高后降低,但支链淀粉、总淀粉、粗蛋白和粗脂肪含量表现为先降低后略有升高。     

MC812和郑单958子粒灌浆和脱水特性研究

以MC812和郑单958为试验材料,分析其子粒灌浆和脱水特性,研究不同基因型玉米品种子粒灌浆和脱水特性的差异。结果表明,百粒干物重在品种间存在显著差异,MC812平均百粒干物重较郑单958高2.64 g。与郑单958相比,MC812子粒达到最大灌浆速率的时间(Tmax)平均提前4.40 d,灌浆起始势(R0)高0.25,活跃灌浆期(P)长1.33 d。MC812灌浆渐增期的平均灌浆速率显著高于郑单958,灌浆缓增期则与郑单958相当。MC812生理成熟时子粒含水量略低于郑单958,但差异不显著。收获时的子粒含水量在品种间呈极显著差异,MC812收获时的子粒含水量则较郑单958低5个百分点。生理成熟后的脱水速率在品种间呈极显著差异,MC812分别较郑单958高0.15%/d。穗粒数、百粒重和产量在品种间呈极显著差异,MC812产量较郑单958高6.67%、穗粒数和百粒重分别较郑单958高8.56%和8.04%。     

夏玉米子粒乳线比例与含水量、粒重及营养物质积累的关系

选用先玉335（XY335）、郑单958（ZD958）和登海661（DH661）为试验材料,研究不同品种间玉米子粒乳线比例与子粒含水量、粒重及营养物质积累的关系。结果表明,XY335的乳线下移要快于ZD958和DH661,且其千粒重最大、含水量最低;品种之间可溶性糖和蔗糖含量差异不明显,DH661的淀粉含量显著低于XY335和ZD958;乳线比例与淀粉含量及千粒重呈极显著正相关,与子粒含水量、可溶性糖、蔗糖及蛋白质之间呈显著负相关。     

密植条件下不同玉米品种产量及子粒营养品质相关性状研究

试验以陕单609、榆玉3号、先玉335、郑单958、秋润100、陕单636为供试品种,在67 500株/hm2和82 500株/hm2两种种植密度下,研究增密对不同玉米品种子粒产量和营养品质的影响。结果表明,随着密度的增加,子粒产量、收获穗数、群体干重和LAI显著增加,穗粒数、百粒重和子粒蛋白质含量呈下降趋势,淀粉含量和粗脂肪含量不同品种间呈现不规律变化。密植条件下,品种间子粒产量差异更为明显,陕单609、先玉335和榆玉3号的产量显著高于其他品种,分别较郑单958增产1.98%、11.26%和2.37%。陕单636增密后影响产量的主要因素是粒重,先玉335和郑单958增密后影响产量的主要因素是穗粒数,陕单609、榆玉3号和秋润100增密后影响产量的因素是穗粒数和粒重。因此,选择优良品种,适当增加玉米种植密度,加强田间管理,保证穗粒数和粒重稳定,是实现玉米密植高产优质的重要途径。     

玉米子粒性状和子粒赖氨酸含量的相关及通径分析

以28份玉米自交系为材料,对9个子粒性状与子粒赖氨酸含量进行了相关和通径分析。结果表明,油分、胚重、胚比(胚重与胚乳重的比值)、胚乳硬度等级与赖氨酸含量呈显著或极显著正相关;淀粉含量、密度(粒重与体积之比)、胚乳重与赖氨酸含量呈显著或极显著负相关;百粒重和粗蛋白含量与赖氨酸含量相关不显著。各子粒性状对赖氨酸含量的直接影响力大小依次为胚比>胚重>胚乳重>胚乳硬度等级>密度>油分>淀粉含量>粗蛋白含量>百粒重。其中,胚比对子粒赖氨酸含量起关键作用。     

乙烯利对夏玉米子粒干物质积累的影响及生理机制探究

以郑单958为试验材料,于玉米第9展叶期喷施200、400、800 mg/L乙烯利,喷施清水作对照,测定子粒发育过程中灌浆速率及可溶性糖、淀粉和激素含量,考种计产。结果表明,400 mg/L和800 mg/L乙烯利处理显著降低郑单958的单穗重和千粒重,同时降低灌浆后期生长素(IAA)、脱落酸(ABA)和赤霉素(GA3)的含量及平均灌浆速率和最大灌浆速率,降低子粒中淀粉含量;200 mg/L乙烯利处理单穗重及灌浆速率与对照差异不显著。结合产量、干物质积累和激素含量变化分析,喷施高浓度乙烯利导致子粒中激素含量变化是子粒灌浆速率下降、干物质积累速率减慢和千粒重下降。建议生产中用200 mg/L乙烯利为主要喷施浓度。     

外源ABA处理对离体玉米子粒灌浆特性的影响

以郑单958和登海605为试验材料,采用离体培养的方法,研究玉米子粒发育早期和中期不同浓度脱落酸(ABA)处理对玉米子粒灌浆特性的影响。运用Logistic模型解析不同浓度ABA处理后子粒灌浆过程与品种差异,分析灌浆速率、灌浆时间等子粒灌浆参数及其与粒重的相关性。结果表明,早期ABA处理降低了最大和平均灌浆速率,中期低浓度处理提高灌浆速率而高浓度降低灌浆速率。相关分析显示,同一品种的粒重与灌浆渐增期、快增期、缓增期平均速率及各时期粒重增量呈极显著正相关,郑单958和登海605的粒重差异由灌浆速率和灌浆时间决定。ABA早期和中期处理,均提前最大灌浆速率到达时间并缩短有效灌浆期,相同浓度ABA中期处理的效果较早期明显。选择适宜品种,灌浆中期或者后期适当浓度ABA处理,能增加灌浆速率和粒重并缩短有效灌浆期,有利于提高玉米产量。     

种植密度对先玉335群体子粒灌浆特征的影响

2008年在高产田内较大密度处理范围(22500、45000、67500、90000、112500株/hm2)分析玉米品种先玉335群体子粒灌浆特征及其与产量的关系。结果表明:高产密度群体(90 000株/hm2)产量显著高于低密度(22500株/hm2)和超高密度(112500株/hm2)群体。各密度下群体子粒灌浆过程均可用Logistic方程模拟。高产密度的群体子粒平均灌浆速率、最大灌浆速率显著高于低密度、超高密度。不同密度群体子粒活跃灌浆期差异不显著。相关分析表明,群体子粒灌浆速率是影响产量的主要因素。进一步分析表明,对产量影响最大的是粒重渐增期的群体子粒灌浆速率,其次为线性灌浆期的群体子粒灌浆速率,后者与前者呈显著正相关关系。因此,提高粒重渐增期的群体子粒灌浆速率对提高群体产量尤为重要。     

不同密度下施氮对甜玉米果穗形成的影响

以甜玉米甜单8号为材料,在不同种植密度(45 000、60 000和75 000株/hm²)及不同供氮水平(0、120和240 kg/hm²)下对果穗产量、穗粒结构、穗部性状形成过程及子粒灌浆动态进行了研究。结果表明：施氮水平、种植密度对甜玉米产量影响显著,施氮可显著提高鲜穗产量与子粒产量;穗长、穗粗的形成贯穿整个果穗发育过程,可用Logistic曲线拟合,分别在吐丝与抽雄期达到最终穗长与穗粗的50%;穗粒数在抽雄期达到最高峰,随时间推进果穗败育粒增加;施氮对单穗重的提高在高密度下最明显。施氮能够促进玉米子粒的灌浆,但不同密度下施氮对灌浆动态的影响明显不同,在4～20 DAP子粒体积、百粒鲜重、灌浆速率均明显升高,且施氮处理高于不施氮处理。     

寒地不同玉米品种影响机收质量关键因素研究

2016年选用本地区主栽的30个品种,开展玉米子粒机收试验,研究寒地玉米子粒机收质量的现状和影响玉米子粒直收质量的关键因素,分析当前寒地不同玉米品种子粒机收质量并分析不同品种子粒机收产量损失与含水率、破碎率、杂质率、落穗损失、落粒损失的关系。结果表明,供试品种收获平均子粒含水率为26.88%,机收破碎率平均为5.24%,杂质率为0.96%,产量损失率为5.20%,其中落穗损失平均为4.39%,落粒损失平均为0.47%。破碎率和产量损失率偏高是当前寒地玉米子粒直收主要问题。各因素相关分析结果表明,含水率与破碎率呈极显著正相关,其中破碎率(y)与子粒含水率(x)符合一元一次方程y=0.268 8x-1.979 4(R~2=0.439 5**,n=90)。寒地玉米宜机收品种应具有早熟、收获子粒含水率低、脱水快且稳产的特性。     

Opaque2基因对糯玉米子粒品质的影响分析

玉米Opaque2(O2)基因突变显著影响子粒胚乳中蛋白体形成、淀粉含量、氨基酸组成等,其中,赖氨酸含量提高使营养品质大幅度提升。通过回交转育的方法构建17份糯玉米o2近等基因系,对子粒表型、种皮厚度、百粒重和粗淀粉含量等性状分析。结果表明,与对照相比,16个近等基因系子粒明显皱缩、胚乳变为粉质,6个近等基因系种皮厚度增加,11个近等基因系百粒重显著降低,12个近等基因系子粒粗淀粉含量显著降低。由此表明,o2基因的导入对糯玉米子粒表型、产量、淀粉含量等主要起负调控作用,影响程度与导入背景密切相关。     

小麦光合器官对不同穗位和粒位粒重及蛋白质含量的影响

为探明小麦叶片与非叶光合器官对不同穗位和粒位籽粒发育的影响,以济麦22为试验材料,开花期设置剪叶、包穗、包茎等7种处理,分析了不同处理下不同穗位和粒位粒数、粒重和蛋白质含量的差异。结果表明,小麦穗对穗上部和下部弱势粒数影响显著,与叶片共同作用对穗上部强势粒数及穗中部和下部粒数,以及与茎和叶片共同作用对穗上部粒数、穗中部和下部弱势粒数均影响显著;穗对不同穗位强势粒重和穗上部弱势粒重影响显著,旗叶对穗中部和下部强势粒重、穗上部和中部强势粒重及穗下部粒重影响显著;包穗、剪旗叶和剪倒二叶处理显著提高穗上部强势粒及穗中部和下部籽粒蛋白质含量;剪倒三叶和剪倒四叶+剪倒五叶处理显著提高穗下部强势粒蛋白质含量;同一穗位的强势粒蛋白质含量大于弱势粒,不同穗位籽粒的平均蛋白质含量表现为穗下部穗中部穗上部;同一穗位的弱势粒蛋白质含量变异系数大于强势粒,穗上部的籽粒蛋白质含量变异系数大于穗中部和下部。因此,建议小麦育种中应注重穗光合选择,适当增加小穗排数,减少高穗位粒数,可能是提高小麦产量潜力和改善品质的重要途径。     

The composition of floury and vitreous endosperm affects starch digestibility kinetics of the whole maize kernel

Maize grain starch is the major energy source in animal nutrition, and its high digestion and utilization largely depend on endosperm traits and the structure of the starch-lipoprotein matrix. The aim of this work was to determine floury and vitreous endosperm traits and its relation to starch digestibility rate. In total, kernels of 30 hybrids were manually dissected, and amylose, total zein and starch and non-starch lipids were determined in both vitreous and floury endosperm. Starch digestibility of the whole kernel was determined based on glucose released during a two-step in vitro pig model of enzymatic digestion, and starch digestibility rate was calculated according to the first-order kinetics. The vitreous endosperm of tested hybrids had higher contents of amylose (204.6 vs 190.4 g/kg), zein (63.2 vs 40.4 k/kg) and starch lipids (5.6 vs 4.9 g/kg), and lower content of non-starch lipids (7.3 vs 9.6 g/kg) than floury endosperm. Digestibility coefficients varied among hybrids, and starch digestibility rate varied from 0.73 to 1.63 1/h. Lipids in both vitreous and floury endosperm negatively correlated with the most of digestion coefficients, whereas zein correlated in vitreous and amylose in the floury endosperm (P < 0.05). Starch digestibility rate negatively correlated with all traits, except amylose content in vitreous endosperm. As a result, a linear regression model with four variables including contents of zein and starch lipids in vitreous and zein and amylose in floury endosperm can predict more than 65% variability of starch digestibility rate of tested hybrids.     

结实期高温胁迫对糯玉米子粒发育和内源激素含量的影响

利用人工智能温室研究结实期高温胁迫(35℃)对糯玉米子粒发育和内源激素含量的影响。结果表明,结实期高温胁迫降低子粒鲜重和干重,高温胁迫下较低的含水率表明子粒灌浆进程加快。高温胁迫加快果皮中淀粉体的降解速度,胚乳细胞中淀粉体充实提前,淀粉积累加速,但持续积累时间缩短,成熟期淀粉含量低于常温处理。与常温相比,高温胁迫增加子粒中ABA和GA_3含量,IAA、CTK和Z含量前期增加,后期降低。内源激素含量的变化可部分解释高温胁迫下淀粉积累提前但持续时间缩短的原因。     

两个玉米品种胚乳发育的比较

以农乐988和扬糯1号两个品种的玉米颖果为材料,利用树脂半薄切片、组织化学染色及生理测定等方法研究胚乳组织和细胞的发育过程。结果表明,两个玉米品种粒重及淀粉含量的变化呈S形生长曲线;可溶性糖变化呈单峰曲线,授粉后12 d含量最高;总蛋白含量在授粉后6 d较高。颖果粒重和总蛋白含量农乐988>扬糯1号;可溶性糖及淀粉含量扬糯1号>农乐988。授粉后0~2 d胚乳处在游离核期,授粉后3~5 d胚乳处在细胞化期,授粉6 d以后胚乳细胞开始分化,内胚乳细胞出现淀粉体和蛋白体。胚乳中淀粉的积累由颖果顶端向基部、由胚乳外层向中央推进。扬糯1号胚乳发育较提前,失活较晚;农乐988胚乳发育相对滞后,失活较早。玉米胚乳发育和颖果发育关系紧密,胚乳游离核期和细胞化期相当于颖果形成期,胚乳分化期相当于颖果乳熟期,胚乳成熟期相当于颖果蜡熟期与完熟期。     

Study of kernel structure of high-amylose and wild-type rice by X-ray microtomography and SEM

Rice kernels of a transgenic high-amylose rice line and its wild type were examined by a high-resolution X-ray microtomography (XMT) and an environmental scanning electron microscope. Two-dimensional (2-D) cross-sectional images and 3-D objects from XMT were reconstructed and analyzed to elucidate their structural features. The lack of two isoforms of starch branching enzyme, termed SBEI and SBEIIb in high-amylose rice (HAR), resulted in a distinctly different grain inner density than wild-type rice (WTR). HAR had smaller, elongated starch granules with air spaces inside the kernels resulting in an opaque grain, whereas WTR had a tight endosperm with little air space and polygonal starch granules. XMT allowed a full 3-D characterization of the rice kernel structure and revealed that air space distribution was not uniform in the HAR kernel.     

玉米自交系齐319空间诱变系的生物学效应分析

以两份玉米子粒类型空间诱变系SP-M1、SP-M2以及野生型玉米自交系齐319为试验材料,对田间农艺性状、穗部性状、子粒的营养品质性状和胚乳内部显微结构进行分析。结果表明,与野生型相比,两个诱变系在株高、穗位高、粒长、百粒重等田间农艺性状和穗部性状上发生显著或极显著变异,且变异方向不同,SP-M1和SP-M2赖氨酸含量显著高于野生型,SP-M2淀粉含量显著高于野生型,蛋白质含量显著低于野生型。2个诱变系与齐319在胚乳边缘组织、胚乳内部组织、淀粉粒、基质蛋白等结构存在差异,淀粉粒的组成比例和排列顺序是影响胚乳超微结构差异的主要原因。