小麦旗叶片的显微结构初步研究

遗传提高小麦净光合生产率是最经济有效最环境友好的粮食安全技术之一。小麦叶片是光合作用的主场。本文报道:⑴小麦叶片薄、窄、长,具平行叶脉,叶表有小刺,上下表皮上的气孔数目基本相等,气孔保卫细胞似不含叶绿体,气孔长径在50μm左右。⑵表皮=角质层+皮细胞层。上下表皮间夹裹着"中脉、叶肉、潜脉、脉"等组织。⑶潜脉周围全靠接着叶肉细胞。⑷叶肉细胞富含叶绿体。叶肉细胞有I细胞、H细胞、Y细胞、U细胞、羽管细胞、无定形细胞等不同形状,叶肉细胞的排列类似蜂巢。羽管细胞的形状及其中叶绿体的排布体现了比表面积最大及截光面积最大的构型特征。叶肉细胞占旗叶片总体积的60%多。⑸叶绿体呈铁饼形、均径约3.5μm。叶肉细胞每平方毫米内壁表面上排布着近10000个叶绿体。⑹叶肉细胞壁看似薄纸片。皮细胞壁看似卷层结构。保卫细胞壁看似韧皮。木质导管壁看似螺线管。     

玉米密植群体下部叶片衰老对植株碳氮分配与产量形成的影响

玉米密植会造成花后下部叶片早衰, 为探明其对植株根系性能、碳氮积累分配及产量形成的影响, 采用大田与土柱栽培相结合的方式, 以登海661和郑单958为试材, 分析了密植条件下两品种花后碳氮分配、根系性能和植株干物质积累量的变化。两年结果表明, 玉米密植群体下部叶片早衰导致两品种花后穗位叶叶绿素含量和净光合速率显著降低, 向根系转运的光合产物数量显著减少, 成熟期(R6)的根系生物量、根长密度和根系表面积较CK显著减少。根系性能的下降导致花后氮素吸收量显著降低, 叶片光合速率降低、整株叶片衰老进程加快, 单株籽粒产量显著下降, 登海661较CK低7.61%, 郑单958较CK低8.35%。郑单958的花后叶片衰老要早于登海661, 且叶面积和净光合速率比登海661低, 导致花后干物质积累量和产量较登海661显著降低。可见玉米密植群体花后下部叶片衰老加速了根系衰老, 降低了氮素吸收量, 影响整株绿叶面积和光合持续期, 最终导致花后干物质积累量和籽粒产量降低。     

种植密度对夏玉米茎秆维管束结构及茎流特性的影响

选用不同耐密型品种农大108和郑单958,设置3个种植密度,研究了种植密度对夏玉米基部第3茎节维管束显微结构和茎流速率的影响。结果表明,随种植密度增大,两品种基部茎节的横截面积、大小维管束数目和面积均显著减小,并导致总维管束数目和面积减小。两品种对种植密度的敏感度存在显著差异,农大108比郑单958受高密度影响更大。种植密度增加后,两品种茎流速率及8:00至17:00的总茎流量均显著减小,其中郑单958的降幅小于农大108;茎秆维管束的运输效率均有所提高,郑单958的升高幅度大于农大108。相关分析表明,两品种8:00至17:00的总茎流量与基部茎节的大维管束总面积呈显著正相关。郑单958具有在较高密度下较大幅度提高维管束运输效率的能力,表现出在维管束结构、茎流速率、总茎流量及运输效率上的优势,这可能是其具有较强耐密性,密植后仍能获得高产的原因之一。     

种植密度和氮肥水平对春玉米产量及氮素效率的影响

以玉米杂交种郑单958为材料,对不同种植密度和施氮水平下春玉米的产量形成和氮素利用效率进行了研究。结果表明,不同种植密度对郑单958子粒产量形成影响极显著,中密度水平(67500株/hm²)下,玉米单株生产能力较高,高密度(90000株/hm²)下的减产原因是干物质积累总量的减少;不同施氮水平对郑单958子粒产量形成影响显著,氮肥对玉米生产能力的调控作用主要表现在对穗粒数的影响上,适宜的氮肥施用量可促进顶部子粒发育,使秃尖长度减小,增加穗粒数,增加产量,并提高氮素的利用效率;种植密度与氮肥水平间互作效应显著。在3种密度水平(45000、67500、90000株/hm²)下,施氮量为225kg/hm²时,增产作用均最明显,是当地较为适宜的氮肥施用量。     

不同种植密度对夏玉米品种株型及产量性状的影响

为了阐述不同玉米品种株型及产量性状对密度响应,以目前生产上广泛种植的6个品种（‘郑单958’、‘先玉335’、‘伟科702’、‘浚单20’、‘金海5号’、‘利民33’）为材料,研究4个种植密度(60000、90000、112500、127500株/hm2)下不同品种株型和产量性状的变化。结果表明：6个品种棒三叶面积及茎粗系数均随着密度增加而减小,但减小幅度在不同品种或不同叶位存在差异。产量构成因素如穗长、穗粗、穗行数、行粒数、穗粒数和千粒重随着密度增加而减小。4个种植密度中,‘金海5号’、‘伟科702’、‘郑单958’在密度为90000株/hm2时产量为最高;其他3个品种随密度增加,产量降低。回归分析发现在10个已知影响玉米产量因素中,穗粒数对产量的直接影响最大,其次为行粒数。此结果为玉米品种选育和生产上高效栽培提供理论依据。     

种植密度对夏玉米品种株型及产量性状的影响

为了阐述不同玉米品种株型及产量性状对密度响应,以目前生产上广泛种植的6个品种(‘郑单958’、‘先玉335’、‘伟科702’、‘浚单20’、‘金海5号’、‘利民33’)为材料,研究4个种植密度(60000、90000、112500、127500株/hm2)下不同品种株型和产量性状的变化。结果表明:6个品种棒三叶面积及茎粗系数均随着密度增加而减小,但减小幅度在不同品种或不同叶位存在差异。产量构成因素如穗长、穗粗、穗行数、行粒数、穗粒数和千粒重随着密度增加而减小。4个种植密度中,‘金海5号’、‘伟科702’、‘郑单958’在密度为90000株/hm2时产量为最高;其他3个品种随密度增加,产量降低。回归分析发现在10个已知影响玉米产量因素中,穗粒数对产量的直接影响最大,其次为行粒数。     

不同基因型夏玉米间作对产量及氮素吸收利用的影响

为探究不同氮效率夏玉米品种间作的氮肥增产效果,采用田间试验研究了不同施氮水平下,不同氮效率夏玉米品种间作种植模式对其产量、氮素积累量、地上部生物量、光合特性及氮肥利用效率的影响。结果表明,不施氮水平下,郑单958和浚单20间作较郑单958和浚单20单作产量分别增加8.82%和6.34%,吐丝期净光合速率分别增加47.68%和30.89%;施氮240 kg/hm~2水平下,间作较郑单958和浚单20单作产量分别增加7.19%和5.88%,吐丝期净光合速率分别增加27.31%和22.16%;施氮450 kg/hm~2水平下,间作较郑单958和浚单20单作产量分别增加6.53%和5.31%,吐丝期净光合速率分别增加19.20%和7.43%。间作模式下,施氮240,450 kg/hm~2,玉米分别增产9.55%和11.22%,但2个氮水平间差异不显著。郑单958和浚单20间作提高了夏玉米氮素积累量,氮肥利用率提高3.10~3.47个百分点,氮肥农学效率提高1.08~2.64 kg/kg;施氮240 kg/hm~2水平下,郑单958和浚单20间作的氮肥利用率高于浚单20单作,氮肥农学效率最高。综合产量和氮肥利用效率,郑单958和浚单20间作施氮240 kg/hm~2效果较好。     

HSP70可提高干旱高温复合胁迫诱导的玉米叶片抗氧化防护能力

为确定热休克蛋白70 (HSP70)提高作物耐干旱高温复合胁迫的机制,对干旱、高温反应不同的4个玉米品种的生理特性进行了研究。结果显示：(1) 在干旱、高温、干旱高温复合胁迫条件下,叶片丙二醛(MDA)增加量以隆玉602最低,驻玉309最高;在干旱胁迫条件下,郑单958叶片MDA含量低于浚单20,而在高温胁迫条件下,浚单20叶片MDA含量低于郑单958。(2) 在干旱、高温、干旱高温复合胁迫条件下,隆玉602、郑单958、浚单20三个品种叶片抗氧化防护系统如抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱苷肽还原酶(GR)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性增加量均高于驻玉309;在干旱条件下,郑单958叶片APX、GR、SOD、CAT活性增加量显著高于浚单20,在高温条件下,两个品种的表现则相反;在干旱高温复合胁迫条件下,隆玉602 叶片APX、GR、SOD活性增加量显著高于郑单958和浚单20。(3) HSP70抑制剂斛皮素(Quercetin, Q)预处理显著抑制了3种胁迫诱导的4个品种叶片抗氧化酶活性的增加。这些研究结果暗示HSP70提高了干旱、高温、干旱高温复合胁迫诱导的抗氧化防护酶活性,且APX、GR、SOD 这3个抗氧化防护酶活性可以作为评价作物耐干旱、高温和干旱高温复合胁迫的生化指标。     

小麦供锌状况对叶片结构及叶绿体超微结构的影响

锌缺乏或过量使小麦叶肉细胞变小,多环复式细胞显著减少。缺锌植株的叶绿体中基粒垛数少,基粒垛叠片层少,基质片层少,部分片层膨胀;叶绿体内包含较大的液泡和淀粉“泡”;叶绿体被膜模糊,甚至消失.锌过量则使小麦的叶绿体变小,基粒和基质片层明显减少,部分片层膨胀,亲锇颗粒多;在叶绿体周围线粒体出现较多.     

施用有机肥对春玉米穗位叶叶肉细胞超微结构的影响

研究了施用有机肥对春玉米穗位叶叶肉细胞超微结构的变化。观察发现不施鸡粪的情况下,叶肉细胞内外膜结构模糊;叶绿体膨胀变大,被膜解体,向细胞中央漂移;细胞壁出现褶皱,部分区域出现断裂;线粒体双层膜结构不明显,内脊完全降解;基质片层和基粒片层解体严重。增加鸡粪的施用量,细胞壁逐渐变厚,细胞的“花环型”结构逐渐呈现;施鸡粪 6.7克/公斤土的情况下,细胞壁结构完整,层次清晰,而提高鸡粪用量,细胞壁结构越不完整,结构松散紊乱,细胞壁膨胀变大;施鸡粪 6.7克/公斤土的处理叶绿体膨胀变大,结构紊乱,随着鸡粪施用量的增加,叶绿体呈长椭圆形,被膜逐渐清晰;增加的鸡粪施用量,线粒体双层膜结构越来越明显,内脊数目增多;片层结构逐渐完整紧密,基粒片层和基质片层逐渐清晰可见,基粒片层变密且沿叶绿体长轴方向规律排列。     

不同底墒处理对夏玉米生长发育及产量的影响

研究不同底墒处理下夏玉米生长发育与产量特性,探讨不同品种的抗旱性。以8 个河南省主栽夏玉米品种为材料,比较池栽条件下底墒对玉米株高、干物质、根系及产量等指标的影响。结果表明,半量底墒处理条件下,‘郑单958’和‘洛玉8 号’的产量及植株生物学性状指标减小幅度较小,‘蠡玉16’、‘中科4 号’和‘伟科702’的减幅较大,而‘浚单20’、‘先玉335’和‘隆平206’的减幅处于中间水平。‘郑单958’和‘洛玉8号’抗旱性较强,‘蠡玉16’、‘中科4号’和‘伟科702’抗旱性较弱,而‘浚单20’、‘先玉335’ ‘隆平206’等品种抗旱性中等。     

种植密度对玉米光合特性和产量的影响

采用大田试验,研究5个种植密度（6.00、6.75、7.50、8.25、9.00万株/hm ²）对玉米品种苏玉20、苏玉29和郑单958的光合特性和产量的影响,为品种的合理密植和高产栽培提供理论依据。结果表明,苏玉20、苏玉29和郑单958产量均随密度的增加呈先升后降趋势,株高、穗位和叶面积指数逐渐提高,而单株叶面积和净光合速率逐渐降低。3个品种均在7.50万株/hm ²条件下产量最高,分别为8 264kg/hm ²、8 792kg/hm ²和7 194kg/hm2,在此种植密度条件下植株维持较高的叶面积和光合速率是取得高产的重要原因。本试验中,苏玉20和苏玉29产量均高于郑单958,这可能与郑单958不适宜在江苏中南部地区夏播种植有关。     

河北省不同生态区夏玉米丰产、稳产性品种筛选研究

针对河北省各地区生态条件差异大,适应不同生态条件的丰产、稳产玉米品种较少的突出问题,以当前推广的紧凑型、半紧凑型和松散型玉米为材料,采用高稳系数法对近几年河北省主要推广的夏播玉米品种在不同生态区的丰产、稳产性能进行研究和探讨。结果表明,不同生态区最适宜推广的品种如下：山前平原区为郑单958、雅玉12和浚单22,高稳系数（HSC）分别为0.85、0.87、0.86;冀东平原区为豫玉23、唐玉15和浚单20,HSC分别为1.02、0.97、0.96;黑龙港地区为蠡玉16、矮秆225,HSC分别为0.95、0.83。本研究为筛选适宜河北省不同生态区种植的丰产、稳产玉米新品种提供了依据。     

6个玉米杂交种种子纯度的SSR鉴定

玉米杂交种纯度是影响玉米产业发展的重要因素之一,建立快速、准确可靠的纯度检测技术是控制杂交种纯度的有效措施。从30对SSR引物中筛选出6对表现为双亲互补型的引物,建立了6份杂交种纯度鉴定的SSR体系。Umc1002、bnlg1112、bnlg238、Umc1153、phi072、bnlg240可分别用于玉米杂交种农大108、浚单20、郑单958、莱农14、莱农15和鲁玉16的纯度检测。双亲互补型等位变异基因频率在0.028～0.072之间,可较准确地检出样品中的自交株和大部分异型株。SSR鉴定玉米杂交种纯度结果略低于幼苗鉴定,但二者差异不显著,相关系数为r=0.8434。本试验建立的SSR技术体系可用于6个玉米杂交种纯度的快速检测。     

基于纳米金合成法评估玉米幼苗耐旱性

为检测干旱胁迫前后玉米幼苗的抗氧化活性进而评估玉米幼苗耐旱性,选取‘郑单958’、‘浚单20’、‘登海662’和‘豫玉22’4个玉米品种,采用纳米金合成法对其抗氧化活性进行检测。以透射电镜TEM、X射线光电子能谱XPS表征纳米金,进行条件优化和方法学确证。同时与DPPH法、FRAP法和FC法3种检测抗氧化活性方法的结果进行对比。采用表型鉴定、SOD酶活性和MDA含量测定的方法对玉米幼苗的耐旱性进行检测,并对上述方法检测结果进行相关性分析与主成分分析。结果表明,纳米金合成法检测干旱胁迫前后4个品种玉米幼苗抗氧化活性由强到弱为‘郑单958’、‘浚单20’、‘登海662’、‘豫玉22’,与传统方法和耐旱性检测结果具有一致性。相关性分析和主成分分析结果显示,纳米金合成法与其他方法相关性良好,且在解释总变异中占有较高的表达量,表明用纳米金合成法评估玉米幼苗耐旱性具有良好可行性。     

种子质量对免耕精播夏玉米生长及产量的影响

为了研究中国玉米机械化精播对种子质量的要求,于2011年选用不同种子公司的11个品种,利用田间试验,研究了种子质量对免耕精播夏玉米生长及产量的影响。研究表明,10个精播种子、‘郑单958’普通种子、‘郑单958’精播种子的平均出苗率为96.47%、90.95%和93.92%,精播种子之间、‘郑单958’普通种子和精播种子之间的田间出苗率差异不显著‘。先玉335’精播种子、国内精播品种的平均出苗速率分别为0.21和0.17,二者差异达显著水平。精播种子的出苗整齐度和株高整齐度分别为6.10和4.80‘,郑单958’普通种子的出苗整齐度和株高整齐度分别为4.86和3.94,差异达显著水平。所有参试品种株高和叶面积差异不显著。所有精播种子、国内精播种子、‘郑单958’精播种子和‘郑单958’普通种子的产量分别为9820.79、9862.19、10116.04、9477.75kg/hm²,所有精播种子和‘郑单958’普通种子产量差异不显著,9个国内精播种子之间产量的差异也不显著。而‘郑单958’精播种子和‘郑单958’普通种子差异达显著水平。综合以上因素,玉米机械化播种要采用精播种子。     

非生物胁迫对玉米杂交种及其亲本自交系产量性状的影响

以抗逆性较强玉米杂交种郑单958及其亲本(郑58、昌7-2)和抗逆性较差的杂交种陕单902及其亲本(K22、K12)为材料, 在不同种植密度(45 000株 hm^-2和75 000株 hm^-2)、施氮量(112.5 kg hm^-2和337.5 kg hm^-2)和灌水量(正常灌水和前期干旱控水)条件下, 分析了2个杂交种及其亲本产量及相关生理特性的变化规律。结果表明, 在非生物胁迫条件下(高密度、低氮和前期干旱控水), 与陕单902相比, 品种郑单958叶面积指数、SPAD值、花后干物质积累量和产量的中亲优势值分别增加18%、9%、28%和22%; 与陕单902亲本(K22、K12)比, 郑单958亲本(郑58、昌7-2)叶面积指数、SPAD值、花后干物质积累量和产量的中亲值分别增加45%、36%、51%和45%; 郑单958产量的中亲值和中亲优势显著高于陕单902, 且中亲值增幅高于杂种优势值。玉米杂交种郑单958较陕单902增产的同时, 增强了对非生物逆境适应的能力。玉米杂交种的抗逆性来自亲本自交系。玉米杂交种抗逆性强在于增强了花后叶片光合能力(较高的LAI和SPAD值), 促进了花后干物质积累。