低温胁迫下不同类型玉米品种萌发的生理响应

以耐低温玉米品种吉单89与低温敏感型玉米品种吉单50为材料,研究在适温(25℃)与低温(10℃)条件下,种子萌发过程中内源激素、淀粉代谢以及氧化代谢和抗氧化酶活性的变化。结果表明,低温胁迫下,吉单89与吉单50发芽势较适温条件下分别降低3.6%和83.3%,萌发过程中丙二醛含量显著高于适温处理。不同类型品种比较发现,耐低温品种吉单89中GA含量、GA/ABA值以及α-淀粉酶和β-淀粉酶活性显著高于低温敏感型品种吉单50,MDA含量显著低于吉单50,抗氧化酶SOD、POD活性显著高于吉单50。耐低温玉米品种可以通过内源激素调节以及提高淀粉分解代谢共同提高低温萌发能力。     

低氮胁迫对不同氮效率玉米品种苗期叶片碳氮代谢的影响

研究低氮胁迫对不同氮效率玉米品种幼苗生长及叶片碳氮代谢的影响,分析比较不同氮效率玉米品种对低氮胁迫响应的差异。采用水培方法,以氮高效品种郑单958、正红311和氮低效品种川单428、先玉508为试验材料,在低氮胁迫(0.04 mmol/L)、正常氮(4 mmol/L)和低氮恢复处理3个氮水平下,分别测定苗期干物质积累量、叶片碳氮代谢产物含量及碳氮代谢相关酶活性,比较不同氮效率品种间的差异。结果表明,低氮胁迫显著降低玉米叶片和整株干物质重量、叶片氮代谢指标(硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性、可溶性蛋白和游离氨基酸含量),提高根系干重、根冠比、叶片碳代谢指标(蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性、可溶性总糖和淀粉含量)。不同品种间各指标的变化幅度随着时间的延长表现出不同规律,氮高效品种在氮素胁迫下对碳氮代谢的平衡能力更强,受低氮环境影响较小,植株的恢复能力较强,对胁迫环境具有更强的耐性和适应性。     

水氮胁迫对玉米产量和氮素吸收和运移的影响

2011~2012年在吉林公主岭试验区可移动防雨棚内进行两年微区试验,探讨水氮胁迫对玉米产量及氮素的吸收和分配的影响。结果表明,全生育期灌水300 mm情况下,玉米产量随施氮量的增加而增加;水分胁迫(灌水100 mm)情况下,玉米产量随施氮量的增加而减少。植株氮积累总量成熟期最高,氮素在营养器官中的比例最高时期是拔节期,生殖器官含氮比例最高在吐丝期,子粒的含氮百分比最高时期是吐丝后15 d。水氮胁迫条件下,氮素转运率、贡献率均下降,仅氮胁迫转运率和贡献率增加。相同灌水量情况下,子粒吸收氮素量与施氮量显著正相关;水分胁迫条件下,表观土壤水分利用效率随施氮量的增加而下降,正常供水则相反;水分胁迫下的土壤水分利用效率极显著高于正常供水。     

不同氮效率玉米品种灌浆期氮素转运特性和产量对氮素形态的响应

研究不同氮效率玉米品种登海605(DH605)和鲁单981(LD981)的产量、氮素吸收和氮素利用效率对氮素形态的响应及其生理机制。结果表明,在2015年和2016年,与LD981相比,DH605的平均产量分别提高17.2%和20.3%,成熟期植株氮素积累量提高8.5%和10.3%,氮素利用效率提高6.7%和8.5%,而且不受年份(除植株氮素积累量)、氮素形态及其交互作用的影响。结果表明,正常施氮条件下,LD981为低产氮低效品种,DH605为高产氮高效品种,主要表现为花后具有较高的抗氧化能力,延缓叶片衰老,维持花后较高的氮代谢酶活性,保证花后较强的氮素吸收和同化能力,获得高产同时引起子粒氮浓度下降。     

不同玉米品种苗期对磷胁迫反应的研究

以17个主要推广玉米品种、5个新组合和3份资源为材料,利用盆栽苗期试验比较它们在酸性低磷土壤的适应性。研究结果表明,供试玉米品种存在明显的耐低磷基因型差异,华玉106、华玉104、华玉107、桂单22、农大68和兴黄单936等耐低磷性较好,其中,华玉106和华玉104在地上部和根生物量、根长和根表面积都最高,可作为玉米耐低磷育种重要资源。     

不同玉米品种对盐胁迫的响应及耐盐性筛选

选用全国不同区域的41个玉米品种为试验材料,研究不同浓度NaCl对41个玉米品种各项指标的影响,以这些指标的耐盐系数为评价依据,利用主成分分析与隶属函数法对供试玉米品种的耐盐性进行评价。结果表明,随着盐浓度增加,相对发芽势、相对发芽率、耐盐指数、单株鲜重与单株干重呈下降趋势;根冠比、电导率、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性与过氧化物酶(POD)活性呈先上升后下降趋势;盐害指数与脯氨酸(PRO)含量呈上升趋势。利用主成分分析将原来的12个指标转换为耐盐指数、单株干重、POD、SOD、PRO和根冠比6个综合指标。根据综合评价值(D值),可将41个玉米品种分为高度耐盐、中度耐盐、耐盐、中度敏感和高度敏感5个等级,其中,高度耐盐品种有6个,分别为新玉24、西蒙3358、葫新712、翔禾9918、先玉335和金丰捷607。     

不同基因型玉米根系对弱光胁迫的生理响应

以不耐荫品种豫玉22(YY22)和较耐荫品种郑单958(ZD958)为材料,采取盆栽方式,研究苗期3片展开叶至6片展开叶期间,中度遮荫(42%透光率)和重度遮荫(27%透光率)对玉米根系活力及抗氧化生理指标的影响。结果表明,根系伤流量随着弱光胁迫程度的增加而减少。根系活力则表现为先增后降,在重度遮荫时,ZD958根系活力未显著变化,YY22则低于对照。随着弱光胁迫程度的增加,ZD958和YY22根细胞内活性氧积累,质膜透性增大,丙二醛(MDA)、脯氨酸、可溶性蛋白质和可溶性总糖含量显著增加,抗氧化防护酶(SOD、POD、CAT、APX、GR)活性升高,抗氧化剂(GSH和ASA)含量增加,AsA/DHA和GSH/GSSG值降低。总体上,YY22根尖的渗透调节物质及质膜透性变化幅度较大,ZD958根尖的抗氧化防护酶活性及抗氧化剂含量的变化幅度较大。     

不同成熟度玉米叶片抗氧化生理对高温胁迫的响应

以郑单958(ZD958)和先玉335(XY335)为试验材料,研究高温胁迫下玉米叶片膜透性、抗氧化酶活性以及渗透调节物质的动态变化。结果表明,高温胁迫下,玉米叶片相对电导率、MDA含量增加,ZD958成熟叶的增幅大于幼嫩叶,XY335成熟叶增幅小于幼嫩叶。处理早期阶段,ZD958成熟叶SOD、POD和CAT活性均增加并高于对照,后期阶段增幅放缓,甚至低于对照;幼嫩叶3种酶活性在处理前期大多与对照无明显差异,后期则明显升高。XY335成熟叶CAT活性均大于或显著大于对照,SOD和POD活性多低于或显著低于对照;幼嫩叶3种酶活性均大于或显著大于对照;可溶性蛋白含量无显著性变化。ZD958成熟叶和幼嫩叶可溶性糖含量均呈先升后降的趋势,XY335成熟叶表现为升高趋势,幼嫩叶则呈升-降-升-降的变化;脯氨酸在两个品种成熟叶中呈降-升-降的变化。     

不同耐密性玉米品种光合特性对弱光响应的差异

以郑单958、东单90为试材,研究不同耐密性玉米品种光合特性对弱光胁迫响应的差异。结果表明,正常光照条件下郑单958光合性能优于东单90。郑单958在弱光胁迫后与其正常光照(对照)相比表观量子效率(AQY)增大,光合速率(Pn)、最大净光合速率(P max)、光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)均降低,表现出对弱光的光能利用效率明显高于对照,对强光利用效率较低。东单90在弱光胁迫后与其正常光照(对照)相比AQY降低,P max、LCP、LSP均升高,表现为对强光利用效率高,对弱光利用效率与对照基本相同。叶绿素荧光参数表明,郑单958弱光胁迫后PSⅡ光化学反应中心活性降低、高光强下光能利用效率降低主要是由于叶片光合活性下降;东单90弱光胁迫后对高光强的光利用效率升高的原因是叶片经弱光胁迫后减少了光合过程中的热耗散。     

锰胁迫对不同基因型玉米幼苗氮素转化的影响

以常规锰浓度为对照,设置锰缺乏和锰过量胁迫条件,研究游离态和络合态锰对不同基因型玉米早期氮代谢影响。结果表明,随着锰浓度的升高,根系硝态氮含量下降,品种东青1号下降幅度最小。品种垦粘1号和双玉201铵态氮含量随锰浓度增加呈先降低后升高趋势。吉农大516和东青1号随着锰胁迫增强,根部铵态氮含量下降。MnCl2·4H2O处理的玉米幼苗根系铵态氮积累程度大于EDTA-Mn处理,锰胁迫显著抑制根系可溶性蛋白合成。随着锰浓度增大,根系可溶性蛋白含量逐渐降低。MnCl2·4H2O处理根部可溶性蛋白下降程度大于EDTA-Mn处理。吉农大516根部可溶性蛋白含量最高。双玉201可溶性蛋白合成受抑制程度较大。锰胁迫影响根部氮素养分的有效分配,阻碍韧皮部运输而使得部分氮素于根部积累。锰胁迫条件下,东青1号为耐受品系,双玉201为敏感品系;游离态锰离子对玉米幼苗氮素转化抑制程度大于络合态锰离子。     

氮素水平对旱作不同玉米品种光合性能的影响

以郑单958和陕单2552为材料,通过快速叶绿素荧光诱导动力学技术研究旱作条件下3种施氮水平在拔节期、扬花期和成熟期对两个玉米品种的光系统II(PSII)反应中心原初光化学反应的影响。结果表明,氮素水平对玉米光合功能的调控效应依玉米品种、生育时期有所不同,拔节期郑单958的光合性能指数值(PI)明显高于陕单2552,主要在于其较高的光能捕获能力(PTR)和反应中心活性(RC/ABS);中等施氮条件下能提高玉米的PI,高氮处理下PI和光合速率(Pn)并没有继续增加。扬花期,两个品种及其氮素处理间的PI、Pn和叶绿素含量差别较小。成熟期玉米的生长能力减弱,光合能力降低,郑单958的PI、Pn、叶绿素含量在不施氮和中等施氮条件下较陕单2552表现出优势。     

供氮水平对不同氮效率玉米品种氮素吸收、干物质形成及产量的影响

以低氮高效型玉米品种郑单958、高氮高效型玉米品种先玉335、双低效型玉米品种豫单606、双高效型玉米品种秋乐368为材料,研究不同氮效率玉米品种在不施氮肥和纯氮90、180、270、360 kg/hm2处理下产量、干物质积累与转运及氮素吸收利用的差异。结果表明,与双低效型品种相比,低氮高效型品种在低氮条件下可以正常维持物质合成,具有较高的氮素积累量和干物质积累量,粒重增加,进而具有较高产量优势;高氮高效型品种在高氮条件下具有较高的花后干物质积累量、氮素积累量,能维持较长时间的光合作用,子粒库容量较高,库调节能力较强,子粒产量存在优势;双高效型品种同时具有以上特性。     

生物炭与氮肥减量条件下氮高效玉米品种的氮效率研究

试验采用裂区试验设计,氮肥为主区,设置氮肥不同量级与生物炭配施;品种为副区,设氮高效和氮低效品种,分别为郑单958(ZD958)和先玉508(XY508),于大喇叭口期、吐丝期、灌浆期、乳熟期、腊熟期取样测定各器官鲜干重,测定氮含量用以计算氮素积累量、吸收效率、利用效率和氮效率。生物炭3000 kg/hm²与纯N 165 kg/hm²配施干物质积累、氮积累能力及氮效率均表现突出,生物炭3000 kg/hm²与纯N 210 kg/hm²配施产量表现最高,且显著高于生物炭3000 kg/hm²+纯N 165 kg/hm²处理。生物炭3000 kg/hm²与纯N 165 kg/hm²配合施用时,氮高效品种郑单958的干物质积累能力、氮积累能力、氮效率及产量均优于氮低效品种先玉508,且达到显著差异。在内蒙古平原灌区,生物炭与氮肥减量条件下,生物炭3000 kg/hm²与纯N 165~210 kg/hm²配施,可实现节氮30%~45%,氮高效玉米品种氮效率提升52.78%~93.33%,更能发挥氮高效品种较强的氮吸收能力和氮利用能力,利于实现高产、高效。     

玉米苗期氮素吸收利用效率差异及聚类分析

采用循环营养液培养法,研究安徽省23个玉米主推品种苗期吸收与积累氮素的差异.结果表明,在常氮(5 mmol/L)和高氮(45 mmol/L)水平下,玉米茎叶干重、总干重、叶面积、茎叶氮累积量和整株氮累积量的变异系数分别在0.34～0.58和0.35～0.51;其中,常氮和高氮条件下茎叶干重、总干重、叶面积、茎叶氮累积量和整株氮累积量呈极显著正相关(P<0.01),其相关系数分别在0.529～0.998和0.821～0.995.以玉米茎叶干重、总干重、叶面积、茎叶氮累积量和整株氮累积量为玉米苗期氮高效评价指标,玉米苗期氮效率综合值在常氮和高氮水平下分别在0.199～1.113和0.216～1.128,其中,浚单20在常氮和高氮条件下的氮效率综合值均大于0.90,且聚类分析中均在第一类群,为氮高效品种.     

氮胁迫和非胁迫对春玉米产量和品质的影响

以农大108、四单19、龙单26、丰禾10和东农250为材料,在施氮(N⁺)和不施氮(N0)两种条件下对参试品种的干物质、产量和品质性状变化进行了分析。结果表明:与氮胁迫相比,施氮能明显提高玉米干物质生产量、子粒产量、子粒粗蛋白含量和淀粉含量,但品种间存在明显的差异。农大108和四单19干物质积累能力强,但农大108没有表现出产量优势。     

氮肥对不同玉米品种子粒微量元素含量和生物有效性的影响

研究田间施用氮肥对吉林省4个玉米品种子粒中Zn、Fe、Mn、Cu含量以及Zn与Fe生物有效性的影响。结果表明,施用氮肥可增加玉米子粒中Zn、Fe含量,过量施氮玉米子粒中Zn和Fe含量不再增加甚至呈下降趋势;子粒中Mn含量随氮肥增加而提高,Cu含量随氮肥增加而降低,4个品种中只有吉四单19在过量施氮时子粒Mn含量呈下降趋势。随氮肥水平提高,玉米子粒中Zn、Fe和Mn累积量呈递增趋势,Cu累积量变化不显著。全磷与这些矿物质元素的比值(P/Zn、P/Fe)表明,氮肥施用将显著降低玉米子粒中Zn和Fe的生物有效性。     

黄淮海南部夏玉米对氮、磷、钾亏缺的响应及基因型差异

以36个玉米品种为试材,设置正常施肥、缺氮、缺磷和缺钾4个大田处理,分析养分亏缺下玉米7个产量相关性状的变化,对玉米养分效率类型进行划分和评价。结果表明,氮、磷、钾亏缺条件下,7个性状均呈不同程度下降趋势,其中缺氮处理降幅最大。熵权模糊隶属函数法计算得到耐低氮、低磷、低钾综合评价D值范围分别为0.614～0.974、0.739～0.959、0.671～0.971,平均值分别为0.790、0.889、0.894。D值聚类分析表明,耐低钾型品种最多,其次是耐低磷型,耐低氮型品种最少,三者兼具品种4个。根据D值和正常施肥下子粒产量,筛选出高产耐低氮型品种8个,高产耐低磷型品种9个,高产耐低钾型品种15个,三者兼具品种1个。