玉米抗旱育种的研究进展

干旱胁迫严重影响我国玉米的产量,抗旱育种是确保产量最有效的手段.在众多的二级目标性状中,根系的数量与重量、株高与叶卷曲、ASI、ABA等是抗旱育种研究的重点目标性状.     

玉米抗旱研究进展

作为旱地作物的玉米，其抗旱性是指在大气干旱和土壤干旱条件下，不仅能存活下来，而且能使产量稳定在一定水平的能力。其抗旱机制通常有3种：躲旱（drought escape）、避旱（drought avoidance）和耐旱（drought tolerance）。其中避旱和耐旱统称为抗旱性（drought resistance）。躲旱是植株在严重的水分胁迫发生之前完成其生活周期的能力。避旱是在水分胁迫发生时，植株通过维持组织的高水势或以组织水势略微下降来忍受干旱的能力。耐旱则是随着水势的降低，植物组织的生理活动或代谢活动下降较低的能力。利用早熟品种躲旱，虽然适应干旱环境，但由于早熟性，其产量潜力不大。因此目前大多数育种家都倾向于抗旱性（drought resistance）育种。根据近年来研究发现，不同玉米种质问的抗旱能力具有明显的差异，这种差异是玉米抗旱育种的内因和依据。在当代玉米主栽高产品种及其亲本自交系中应存在抗旱基因，可直接用于玉米的抗旱育种。玉米引入我国已有400多年的历史，长期在广阔的地域进行种植后经人工和自然选择形成了抗旱种质资源的丰富基础。王泽力（1998）对征集的百余份玉米材料筛选鉴定后发现，分布在干旱、半干旱地区的材料具有很强的抗（耐）旱性，经改良后已经取得较好的育种成效。曾盂潜（1992）证实了当前广泛应用的自交系8112和黄早4都具有优良的抗（耐）旱性能。目前，以8112，黄早4为代表的改良系较多，都不失作为研究利用的重点。Dafrisa A研究认为，M017对高温与干旱的胁迫表现出较强的抗性。由此说明，从经过选择和改良的农艺种质资源中可以筛选出抗旱的优良基因型。     

甘蔗抗旱性及抗旱育种研究进展

甘蔗(Saccharum officinarum)是主要的糖料作物,具有重大的经济价值。世界各国在甘蔗种植面积相对稳定的情况下,通过遗传改良来选育和推广优良甘蔗新品种是保持甘蔗生产可持续发展的重要科技手段。甘蔗生产面临许多制约因素,干旱是影响甘蔗生产的主要非生物胁迫之一,对甘蔗的生长发育有重大影响,选育高产高糖抗旱新品种是甘蔗育种的主要目标之一。甘蔗抗旱性是由多种机理共同起作用的复杂过程,为了更好地了解甘蔗抗旱机制和抗旱育种进展,本研究主要从甘蔗的形态特征(叶片和根系的形态结构特征)、生理生化指标(质膜透性,渗透调节,抗氧化酶活性)、甘蔗抗旱相关基因、甘蔗抗旱相关蛋白以及抗旱种质资源鉴定评价等方面对甘蔗抗旱生理基础及其分子机制研究进展进行概述,以及对甘蔗传统抗旱育种和现代分子抗旱育种(转基因育种, DNA甲基化育种)进行概述,以期为中国甘蔗抗旱研究与抗旱遗传育种提供一些思路。     

作物对干旱胁迫的响应机制及提高作物抗旱能力的调控措施研究进展

干旱是影响作物生长发育和产量的最主要非生物胁迫之一,在气候变化背景下,作物遭受干旱胁迫的风险越来越大。为了应对干旱,作物表现出一系列的抵御机制,包括形态特征和生理生化（抗氧化酶、渗透调节物质、内源激素）特性改变。本研究从上述2个方面总结了作物对干旱胁迫的响应机制,并对提高作物抗旱能力的调控措施进行了论述,主要包括：（1）筛选抗旱性品种,促进对深层土壤贮水的吸收利用;（2）地面覆盖,有利于降低土壤蒸发,增加土壤含水量;（3）节水灌溉技术,如微喷灌、滴灌等灌溉方式能实现少量多次灌溉,根区局部灌溉有利于调节气孔关闭,减少奢侈蒸腾,降低土壤蒸发;（4）抗蒸腾剂,在作物枝干及叶面表层形成超薄透光的保护膜,抑制作物水分过度蒸腾;（5）植物生长调节剂,调控植物生理代谢,增强抗旱性;（6）纳米肥料,改变作物生理生化反应,促进植株生长发育;（7）生物炭,有利于土壤通气保水,改善土壤的物理性质和土壤的持水能力。本研究系统地对以上7种措施提高作物抗旱能力的作用机理、应用前景及存在问题进行了论述,以期为应对干旱胁迫提供理论依据和技术参考。     

植物抗旱机理研究进展

干旱严重影响植物的生长发育,从在干旱胁迫下,植物的根系结构;叶片的组织含水量、叶绿素及类胡萝卜素含量变化;渗透势和参与渗透调节的脯氨酸（Pro）、超氧化物歧化酶（SOD）、脱落酸（ABA）及甜菜碱活性和含量的变化;抗旱调节和功能蛋白的产生和作用及抗旱基因工程等方面,探讨了植物抗旱的机制及研究进展。     

植物抗旱机理研究进展

干旱严重影响植物的生长发育,从在干旱胁迫下,植物的根系结构;叶片的组织含水量、叶绿素及类胡萝卜素含量变化;渗透势和参与渗透调节的脯氨酸(Pro)、超氧化物歧化酶(SOD)、脱落酸(ABA)及甜菜碱活性和含量的变化;抗旱调节和功能蛋白的产生和作用及抗旱基因工程等方面,探讨了植物抗旱的机制及研究进展.     

干旱胁迫对玉米幼苗生理特性的影响

对两种玉米（K3401和F302）幼苗进行自然干旱胁迫，测定可溶性蛋白含量、游离脯氨酸含量以及保护酶SOD、POD活性的变化。结果表明，两种玉米的游离脯氨酸含量、SOD和POD活性均呈现先上升后下降的趋势，而可溶性蛋白含量在胁迫初期有所下降，而后又有所上升。从本实验结果可以看出，两种玉米均具有一定的抗旱性，但K3401的抗旱性能强于F302。     

不同耐旱性玉米品种对干旱的生理生化反应

马秀芳等以耐旱性不同的3个玉米品种为试材，通过两年的盆栽试验研究了抽雄期水分胁迫下玉米的一系列生理生化指标的变化，探讨了这些指标与玉米耐旱性之间的关系。结果表明，水分胁迫下，相对含水量、SOD、CAT和POD活性下降，相对电导率、丙二醛、脯氨酸和可溶性糖含量升高。3个品种中，相对含水量与穗粒数呈显著或极显著正相关，其余各指标与产量构成因素之间的相关程度依品种而异。这些指标在确定品种耐旱方面可以作为参考。     

玉米旱害生理研究进展

本文综述了玉米旱害生理的研究方法，水分胁迫的概念和表征指标，水分胁迫对玉米生长发育和产量的影响，水分胁迫对玉米生理过程的影响，玉米对水分胁迫的适应性以及玉米旱害机制等内容。     

十个玉米推广种抗旱力的分析

本研究以我国玉米当前有代表性的１０个推广种为材料，在半干旱地工设立田间水源控制设施，分不浇水区（旱区）与浇水区（水区）分析玉米杂交种的产量及产量因素的干旱系数，经济学产量的水分利用率和所需积温。测定玉米杂交种的抗旱力试验所获得的主要结果如下：（１）不同玉米杂交种对干旱的反应不尽相同，试材可以人为不敏感组与敏感组两组。不敏感组以遗长１０１号，掖单４号，农大６０号为代表，产量干旱系数分别为２．３％，８     

拔节期干旱对不同玉米品种叶片生理特性的影响及抗旱性分析

为筛选玉米抗旱品种及探究抗旱机制。本研究以目前主推的6个玉米品种为试验材料,在拔节期进行水分中度胁迫试验,分析干旱胁迫下6个玉米品种的丙二醛含量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性。发现6个玉米品种在干旱胁迫下表现出了不同的生理响应机制,6个玉米品种叶片的丙二醛含量、叶绿素含量均不同幅度的显著下降,脯氨酸含量、可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性均不同程度的显著升高。干旱胁迫下,尤其‘郑单988’和‘郑单6386’的MDA含量升高幅度较低,叶绿素含量下降幅度较小,抗氧化酶活性升高幅度较大,可溶性蛋白和脯氨酸含量较高;相反‘郑单958’相对于‘郑单6386’和‘郑单988’,生理生化层面表现出较弱的抗旱性。结果表明拔节期‘郑单988’和‘郑单6386’的抗旱性较‘郑单958’强。本研究结果对揭示玉米耐旱机理有一定的重要意义,并可以为玉米耐旱种质筛选、改良和分子育种提供有效的指导和参考。     

基于生理生化指标的玉米杂交种苗期抗旱性评价

以河北省推广种植的20个玉米杂交种为试材,苗期采用沙培培养方法,以15%PEG-6000溶液对幼苗进行模拟水分胁迫,研究干旱胁迫下苗期SOD、POD、APX等7个生理生化指标的变化趋势及其与品种抗旱性的关系,采用标准差系数赋予权重法对品种抗旱性进行综合评价。结果表明:先玉688为高抗旱品种,可用于抗旱性育种和栽培。金秋963、蠡玉37为中等抗旱品种,其它品种为不抗旱品种。     

玉米抗旱机理及抗旱性鉴定指标研究进展

玉米抗旱性是一个复杂的综合特性,研究内容主要是抗旱机理研究和抗旱性鉴定与评价,其中适应干旱的形态结构特征是玉米长期进化的结果,生理代谢调节也是玉米适应抗旱的有效手段之一。通过总结前人有关对玉米抗旱性的大量研究,从形态结构、生理生化及遗传等角度阐述了玉米抗旱机理与抗旱性鉴定的各项指标。指出玉米抗旱性由多基因控制,呈现典型的数量遗传。抗旱性鉴定需要在特定环境和试验条件下运用生理生化指标变化结合遗传分析进行综合评价。同时发现玉米抗旱性研究的方向从一般的生理生化分析转移到分子遗传学的QTLs定位与分析。总结分析玉米抗旱性研究现状与方向,为玉米抗旱性鉴定、玉米抗旱育种和农业生产提供可靠的理论依据。     

不同高产玉米品种抗旱性的比较研究

为了有效筛选出适合鲁东半干旱区应用的夏玉米品种,以山东省目前主推的9个玉米品种为试材,通过2010-2011年连续2年防雨棚控水干旱试验,以抗旱隶属度、抗旱指数为评价参数,对各品种进行抗旱性综合评价。结果表明,干旱胁迫导致各品种玉米株高、穗位高、穗长、穗粒重均不同程度地降低,茎秆变细,秃尖变长,产量降低。年份间比较,2011年夏玉米植株性状、穗部性状、地上部干物重、产量均显著高于2010年。以茎秆性状、穗部性状、地上部干物重及产量指标隶属度的平均值为综合评价标准,‘登海701’为典型抗旱性品种;‘莱农14’、‘农大108’、‘金海5号’为抗旱性较强的品种;‘登海662’、‘郑单958’、‘中科11’、‘浚单20’为抗旱性弱的品种;‘青农105’在2年内的隶属度值差异较大,其抗旱性有待进一步研究。     

穗期干旱胁迫下春玉米产量与抗旱性分析研究

干旱是造成中国北方玉米产量低而不稳的重要原因,为保证玉米既丰产又稳产,研究和筛选适宜的春玉米栽培品种至关重要;本试验在大田干旱条件下,选用生产上推广应用的春玉米代表品种,在穗期采用干旱胁迫和正常供水方法处理,对不同类型品种的产量及产量构成因素和抗旱性进行分析,结果表明,穗期受旱后密植型品种小区产量平均为12.14 kg,高于稀植型品种小区产量平均值10.4 kg;耐旱指数分析表明,以密植型品种‘大丰26’最高为0.89,而以稀植型品种‘农大108’最低为0.39,整体上密植型优于稀植型品种;同时结合产量构成因素分析表明,密度是影响产量的首要因子,其次才是穗粒数,而百粒重影响最小;试验中以‘大丰26’、‘先玉335’丰产及稳产性最好;因此,在干旱区选用适宜的密植型品种并推广玉米增密技术,是支撑未来玉米产业发展乃至粮食安全生产的重要途径。     

干旱胁迫对尼日利亚茄子生理生化指标的影响

通过盆栽控水试验,测定了不同干旱胁迫时间尼日利亚茄子和对照品种的植物组织含水量、叶片保护酶类活性、叶片MDA、脯氨酸、可溶性蛋白含量等抗性指标。结果表明：SOD、 POD活性和MDA含量均随着胁迫时间的延长均呈现上升趋势,其中SOD、 POD活性中待测品种明显高于对照品种,叶片MDA则对照叶片 MDA含量明显高于待测品种,表明尼日利亚水果茄子的抗旱能力强于对照品种。     

外源褪黑素对干旱胁迫下玉米幼苗的影响

为了研究外源褪黑素在增强干旱胁迫下玉米幼苗生长适应性中的作用,降低干旱胁迫对玉米幼苗的伤害。以’郑单958’玉米种子为试验材料,采用人工控水法,设置6组处理(CK、干旱、M1、M2、M3、M4)研究了干旱胁迫下,外源褪黑素对玉米幼苗生长指标、叶绿素含量、脯氨酸以及过氧化物酶活性的影响。试验结果表明,褪黑素有利于缓解干旱胁迫对玉米幼苗的影响,如株高、叶片含水量、根长,提高了干旱胁迫下玉米幼苗叶绿素合成能力,SPAD值升高;褪黑素可以缓解干旱对玉米幼苗的氧化胁迫,通过提高抗氧化酶活性,随着干旱胁迫天数的增加,各处理组过氧化物酶活性明显高于干旱组;脯氨酸含量随干旱胁迫天数增加而增高,干旱胁迫7天后,干旱组和其他处理组间脯氨酸含量存在显著差异。综合来看,外源褪黑素能提高干旱胁迫下玉米幼苗生长能力,主要通过提高抗氧化酶活性和叶绿素合成,降低膜脂过氧化水平。外源褪黑素能提高玉米抗旱性,可以作为植物生长调节剂应用到实际生产中。     

白刺对干旱胁迫的生理生化反应

研究白刺幼苗抗旱特性的生理学机制,期望为干旱农业生产提供理论依据。实验采用盆栽,用控制浇水的方法对不同强度的干旱胁迫梯度上对白刺幼苗叶片相对含水量、丙二醛、脯氨酸、可溶性蛋白质、叶绿素含量、超氧离子自由基产生速率和抗氧化酶活性的变化特点进行了研究。试验结果表明：在干旱胁迫下,白刺叶片相对含水量降低、脯氨酸含量呈增加趋势;可溶性蛋白质、叶绿素含量在轻度和中度干旱胁迫时上升,在重度干旱胁迫时显著下降;随着干旱胁迫的加剧,膜透性上升,丙二醛含量和超氧离子自由基产生速率增加。抗氧化系统酶活性测定结果表明,SOD、POD、CAT 3个酶能配合协同作用,降低膜脂过氧化程度,减少水分胁迫造成的伤害。