特旱条件下玉米自交系抗旱性评价

为了发掘和利用玉米抗旱种质资源,选育耐旱高产的玉米杂交种,通过全生育期控水试验,对58个玉米优良自交系的抗旱性进行了鉴定和评价,并进行了抗旱性聚类和遗传背景分析。结果表明:在特旱条件下,58个自交系减产幅度为40.6%~100%,平均产量下降了81.6%;结实率、穗行数、行粒数、出籽率4个性状分别与抗旱系数或抗旱指数存在显著或极显著的相关性,可作为玉米自交系抗旱性评价的关键指标;根据抗旱性的不同,58个自交系可划分为3类,其中第I类自交系K12、PB1139、RD6的抗旱性极强,第II类自交系CL11、郑58、P138、特早熟、Ft45-5具有较强的抗旱潜力。为了便于利用杂种优势,将不同抗旱性的自交系按照其所属遗传类群进行了再次划分,58个自交系可划分为2个类群,其中A群中抗旱性强的自交系有CL11和郑58,B群中抗旱性强的自交系有K12、PB1139、RD6、Ft45-5、P138和特早熟。     

甘肃敦煌绿洲区干旱胁迫下玉米抗旱性与灌浆期光合特性

在年降雨量不足40 mm的甘肃省敦煌市绿洲农业区,采用大田干旱胁迫法对玉米品种陇单9号、先玉335、陇单10号、沈单16进行了抗旱性及灌浆期光合特性的研究。结果显示:(1)干旱胁迫和充分供水条件下,4个参试品种间除单株穗数差异不显著外,其余形态性状及光合特征参数间差异较大,干旱胁迫后,4个参试材料平均株高降低了40.25 cm,生物量、穗重、穗粒重、穗粒数分别减少了132.87 g·株~(-1)、90.48 g、79.15 g、167.59粒,差异达到了极显著水平,百粒重、穗数、出籽率分别减少了3.75 g、0.08个、7.75%,差异不显著;光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)及叶绿素含量随品种抗旱性减弱呈降低的趋势,而胞间CO_2浓度(Ci)在4个品种间变化较小。(2)抗旱性综合评价值的计算结果表明,4个参试品种的抗旱性依次为先玉335(抗旱)陇单9号(中度抗旱)沈单16(弱抗旱)陇单10号(弱抗旱)。(3)相关及逐步回归分析显示,灌浆期光合速率与不同抗旱类型玉米品种的抗旱性显著相关,而胞间CO_2浓度与抗旱品种陇单9号、先玉335的抗旱性相关性较大,叶绿素含量与弱抗旱品种陇单10号、沈单16的抗旱性极显著相关。     

16份玉米自交系全生育期抗旱性鉴定与评价

以16份玉米自交系为试验材料,通过比较其在全生育期水分胁迫和正常灌溉条件下农艺性状、产量性状和光合特性的差异,以抗旱系数为基本评价指标,采用逐步回归法建立最优回归方程,同时结合相关性分析、隶属度及聚类分析方法,对玉米自交系进行抗旱性鉴定及抗旱指标筛选。结果表明：水分条件对散粉吐丝间隔期、株高、穗长等11个性状具有显著/极显著影响,单穗粒重、散粉吐丝间隔期和穗长可作为玉米自交系抗旱性鉴定的次级性状筛选指标。利用次级性状抗旱系数的平均隶属度和旱情发生时期抗旱系数的平均隶属度两种方法对自交系抗旱性进行综合评价,结果完全一致的有11份;通过聚类分析,将16份玉米自交系分成4类,其中强抗旱型5份、抗旱型6份、中抗旱型4份、弱抗旱型1份。参试材料中,抗旱性最强的自交系为Si-287,最弱的自交系为X178。     

新培育玉米自交系苗期生理生化指标与其抗旱性综合评价

以73份新培育的玉米自交系和7份已知玉米抗旱自交系为材料,采用培养间自然干旱胁迫处理方法,研究相关生理生化指标与玉米抗旱性的关系。通过玉米叶片失水率(WLR)和相对含水量(RWC)的测定分析,筛选出15份自交系进行脯氨酸(Pro)含量、丙二醛(MDA)含量以及超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性共5项生理生化指标的测定,对5项指标的耐旱系数分级,对玉米自交系的抗旱性进行综合评价。结果表明,干旱胁迫下大多数自交系表现出相对含水量下降趋势,失水率、脯氨酸含量、丙二醛含量和三个抗氧化酶类活性均表现出升高趋势。筛选出高抗旱自交系4份,抗旱自交系3份,中抗旱自交系2份,敏感自交系3份,高敏自交系3份。     

云南主栽玉米品种抗旱性鉴定与评价

以云南8个主栽玉米品种(甜糯888、云糯6号、云瑞999、云瑞6号、云瑞47、云瑞88、云优105、云甜玉2号)为试验材料,人工控水条件下,通过盆栽试验,在玉米植株的苗期、开花期和灌浆期,测定8个品种的株高、叶面积、根冠比、SOD、POD和MDA等与抗旱性有关的14个表型性状和生理生化指标,采用抗旱系数法和隶属函数值法,对各指标性状进行了干旱胁迫下的抗性评价和鉴定。结果表明,不同生育期相同指标性状评价不同玉米品种抗旱性存在明显差异,可将供试品种划分为抗旱性强、中和不抗旱3类,其中云瑞47、云优105、云甜玉2号3个品种具有较强抗旱能力,云瑞6号、云瑞88和云瑞999具有中等抗旱能力,而甜糯888、云糯6号抗旱性差;干旱胁迫下,玉米苗期各形态性状和生理生化指标及其综合D值均可作为鉴定品种抗旱性的依据;干旱胁迫至开花期,只有株高、叶面积、SOD和Pro与抗旱系数间为极显著相关;干旱胁迫至灌浆期,只有地上部鲜重、株高和MDA与抗旱系数间为极显著相关。无论在苗期、开花期或灌浆期,综合D值可作为鉴定品种抗旱性的指标,单一指标均不能准确判定某品种的抗旱性。     

不同玉米品种苗期抗旱性研究

用PEG模拟干旱胁迫条件下发芽率伤害程度、离体叶片保水力、细胞膜相对透性及植株自身调节系统的变化，研究了抗旱性不同的3个玉米品种。结果表明，3个品种各项抗旱生理指标都表现不同程度的变化，品种太单32受模拟干旱胁迫条件的影响比忻抗5号、晋单33要小。因此，本项研究将为玉米抗旱品种选育与旱作栽培提供科学依据。     

187份玉米自交系抗旱性评价及SSR标记关联分析

在正常供水(CK)及干旱胁迫处理(S)下测定187份玉米自交系的株高、穗位高、穗位比、雄穗分枝数、散粉-吐丝时间间隔(ASI)及雌穗个数6个农艺性状,综合评价相应自交系的抗旱性强弱;采用145对SSR标记通过关联分析检测不同水旱环境下与玉米这6个农艺性状显著关联的分子标记。结果表明:干旱胁迫下187份玉米自交系农艺性状除ASI显著增大外,其余5个农艺性状均显著降低,且干旱胁迫下这些性状的变化幅度介于-72.73%～11.96%;以株高、穗位高、穗位比、雄穗分枝数、散粉-吐丝时间间隔(ASI)及雌穗个数6个性状的抗旱系数作为玉米抗旱性评价指标,并采用隶属函数法筛选出强抗旱自交系45份、中等抗旱自交系74份、旱敏感自交系68份。用一般线性模型(GLM)在不同水旱环境下共检测到了13个SSR位点与这6个性状在P0.01水平显著关联,其主要位于第1、2、3、4、5、7、8及9号染色体上,单个位点可解释表型变异的2.15%～17.13%,大约85.19%的SSR位点可在干旱胁迫环境下检测到;其中bnlg149 (Bin 1.01)、phi053 (Bin 3.05)、umc1621a (Bin 4.06)、umc1155 (Bin 5.05)、umc1072 (Bin 5.07)及umc1120 (Bin 9.04)等6个SSR与不同水旱环境下的多个农艺性状同时连锁,表现出明显的一因多效现象。     

不同玉米自交系耐寒性评价及差异分析

在室内低温条件下,对44份玉米自交系进行发芽期性状鉴定,并通过隶属函数法进行耐寒性综合评价,根据评价结果对耐寒玉米自交系和寒敏感玉米自交系进行苗期生长和生理生化特性分析,探索不同玉米自交系耐寒性差异生理机理。结果表明,利用发芽期发芽率、胚芽长、胚根长、根数为隶属函数法综合评价指标筛选出了3份强耐寒玉米自交系,包括玉米自交系Va35-2、Va102、ND246,中等耐寒玉米自交系1份,耐寒玉米自交系2份,寒敏感自交系16份,高寒敏感自交系22份。另外,结果显示随着温度逐渐降低(25℃、15℃、10℃、6℃),不同玉米自交系的发芽率、胚芽长、胚根长和根数呈下降趋势,但下降幅度不同,强耐寒玉米自交系各项指标下降的速度较慢;但是,从15℃低温开始,高寒敏感自交系的各项发芽指标下降很快,甚至为0。根据耐寒性综合评价结果,分别选取高耐寒玉米自交系Va35-2、Va102、ND246和高寒敏感玉米自交系K22、B68和H105W进行苗期耐寒性差异分析。6℃低温胁迫处理0、2、4、6 d后,高耐寒自交系Va35-2、Va102、ND246和高敏感自交系K22、B68和H105W的生长和生理生化指标都有不同程度的变化,但是Va35-2、Va102和ND246各项指标变化幅度较小,而K22、B68和H105W的变化幅度较大,不同品种间差异显著。总体来看,随着低温胁迫时间的延长,生长指标(株高、根长、地上部鲜重、地上部干重、地下部鲜重和地下部干重)和生理生化指标(相对含水量、脯氨酸、可溶性糖含量和保护酶活性(SOD、POD、CAT))呈下降趋势,高耐寒玉米自交系下降幅度较小,而高寒敏感玉米自交系下降幅度较大。相对电导率和丙二醛含量呈上升趋势,耐寒玉米自交系上升幅度较小,而寒敏感玉米自交系上升幅度较大。苗期性状的相关性分析表明各项生长和生理指标之间联系紧密、互相影响,在低温胁迫条件下调节植物的生长。     

广西玉米品种开花期抗旱性鉴定与评价

选取20个广西玉米品种,在开花期进行干旱胁迫处理,测定叶片相对含水量、可溶性糖含量、叶绿素含量、丙二醛含量、SOD酶活性等生理指标,同时测定产量指标。通过五级评分法对生理生化指标进行抗旱性打分,通过产量指标计算抗旱指数,综合评价玉米开花期的抗旱性。结果表明,五级评分法综合得分在1.9293~5.6595之间,其中正大619、桂单162和桂单0810得分大于5.0,其次为迪卡008、先玉30T60、先正达901、庆农68、南美1号和万川1306得分在4.0~5.0之间。而抗旱指数值在0.4104~1.0963之间,其中桂单0810、太平洋99和正大619抗旱指数大于1.0,先玉30T60、迪卡008和南美1号抗旱指数在0.9~1.0间。两种评价结果之间的相关性为0.5887,达到极显著相关。五级评分法与抗旱指数可同时用于玉米开花期抗旱性评价。两方面评价结果均表现抗旱的品种为桂单0810、正大619、先玉30T60、迪卡008和南美1号,其中桂单0810和正大619为抗旱性极强品种。     

模拟干旱胁迫下冬小麦胚芽鞘长度变化及与抗旱性的关系研究

以6个抗旱性不同的冬小麦品种(系)为材料,通过不同浓度的PEG-6000渗透溶液模拟干旱胁迫处理,研究了小麦苗期的胚芽鞘长度、苗高、主胚根长等性状,并与其在大田及防雨棚控水条件下的产量构成和抗旱性的关系进行分析.结果表明,在不同浓度的PEG-600 0渗透溶液干旱胁迫处理下,小麦苗期胚芽鞘长度在品种间差异显著;产量的抗旱指数与苗期不同干旱胁迫处理下的胚芽鞘长度的相关性分析表明,小麦的胚芽鞘长度与其抗旱指数呈极显著正相关(相关系数为0.9600),抗旱性强的品种胚芽鞘较长,抗旱性弱的品种胚芽鞘较短.在不同程度的干旱胁迫处理下,各品种的胚芽鞘长度变化趋势大致相同 ,因此利用胚芽鞘长度可以在早期对小麦的抗旱性进行鉴选.     

不同外源调节物质对不同耐旱性玉米自交系的干旱缓解效应分析

以旱敏感玉米自交系TS141为试材,在苗期以20%PEG模拟干旱胁迫处理,添加5种不同浓度外源甜菜碱(GB)或脯氨酸(Pro),以蒸馏水和干旱胁迫分别作为正向(CK+)、负向(CK-)对照处理,筛选得到对玉米苗期干旱胁迫缓解效果最佳的处理浓度:30μmol·L^-1 GB或400μmol·L^-1 Pro。以最佳浓度外源GB或Pro对干旱胁迫下的耐旱玉米自交系昌7-2和旱敏感玉米自交系TS141幼苗进行处理,比较分析两种耐旱性不同玉米自交系的生长参数、生理特性、气孔特性及叶片解剖结构。结果表明:外源GB或Pro可有效缓解玉米幼苗干旱胁迫损伤,恢复生理生化代谢稳态,外源GB对干旱胁迫的缓解效应强于外源Pro;TS141在添加外源GB后各生长参数均显著升高且叶片细胞结构明显恢复并排列整齐,而添加外源Pro后苗长并未出现显著变化且叶片细胞结构未发现明显差异;昌7-2在添加外源GB后脯氨酸含量、SOD、POD、CAT活性分别下降47.01%、26.33%、15.00%、66.08%,但添加外源Pro后只分别下降27.74%、17.65%、11.45%、4...     

开花期干旱胁迫对不同基因型玉米生理特性和产量的影响

以耐旱性不同的3份玉米自交系为材料,在花期进行干旱胁迫处理,研究了耐旱系廊黄和昌7-2与旱敏感系TS141的花期耐旱性差异。结果表明,花期干旱胁迫后,3份玉米自交系的生长受到抑制,地上部和地下部鲜重以及株高下降,枯叶率升高,相对含水量下降,相对电导率升高,渗透调节剂脯氨酸、可溶性糖含量、保护酶SOD和POD活性增加。但是各个指标在不同自交系内变化的幅度不同。与旱敏感系TS141相比,耐旱系廊黄和昌7-2的生长受抑制程度较小;叶片相对含水量下降、相对电导率升高幅度较小;脯氨酸和可溶性糖含量、保护酶SOD和POD活性升高的幅度较大。干旱胁迫后,3份玉米自交系的开花时间间隔（ASI）延长,雄穗一级分枝数减少,产量降低。与旱敏感系TS141相比 ,耐旱系廊黄和昌7-2的ASI延长时间较短,雄穗一级分枝数减少的幅度较小,产量下降幅度较小,特别是单穗重和穗粒数表现更为明显。     

玉米自交系抗旱相关性状的主成分分析与模糊聚类

采用主成分分析(Principal Components Analysis,PCA)和模糊聚类(Fuzzy Clustering,FC)分析,对51个玉米自交系在正常灌溉和干旱胁迫条件下的主要农艺形状及部分生理指标进行分析并对其抗旱性进行综合评价。主成分分析结果表明,4个综合主成分(2012TMC:丰产性因子-雄穗发育性因子,光合调控性因子,生长发育性因子,繁茂性因子;2012HT:丰产性因子-生长发育性因子,光合调控因子,繁茂性因子,雄穗发育因子)可代表两个地区(2012TMC和2012HT)玉米自交系抗旱性91.05%的原始数据信息量。利用抗旱性度量值进行模糊聚类,可将51个玉米自交系的抗旱性划分为4类,即耐旱、中度耐旱、中度干旱敏感和干旱敏感。其中H201、H21、英64、吉842、早49、吉8415、东46和沈137抗旱性强且稳定性好。利用主成分分析,结合模糊聚类的方法进行玉米自交系的抗旱性综合评价,不仅可以避免单一指标的片面性,而且可以较好地揭示玉米自交系抗旱相关性状与其抗旱性的关系。     

不同玉米自交系幼苗对水分胁迫的响应及其耐旱性评价

以9份玉米自交系为试材,采用盆栽试验方法进行苗期的水分胁迫试验,研究土壤水分胁迫对玉米自交系的生长发育及生理特性的影响,并采用多元分析方法对玉米自交系的耐旱性做出了综合评价。结果表明:水分胁迫下,玉米自交系幼苗通过外部形态及内部生理生化变化来响应干旱对其伤害,且耐旱性强的材料变化幅度小于耐旱性差的材料。通过主成分分析将干旱胁迫下玉米幼苗的6个单项指标转化为3个彼此独立的综合指标,并计算得到综合评价D值,比较准确地对玉米自交系材料的耐旱性做出了评价;利用聚类分析将9份玉米自交系材料分为耐旱性不同的四类,即干旱敏感型、弱耐旱材料、中度耐旱材料、高度耐旱材料四类。利用逐步回归的分析方法建立了玉米耐旱性评价回归方程:D=-0.107746+0.35003UWC+1.67684WUE-0.05857REC-0.1699Pro,筛选出适宜干旱胁迫下玉米耐旱性鉴定指标4个,即地下部含水量、水分利用效率、相对电导率、脯氨酸含量。在相同的逆境胁迫下可通过测定其它玉米品种上述4个指标的耐旱系数,利用回归方程进行耐旱性预测;材料8-8-1、KH207 A27-4-2的耐旱性较强,可以在后续试验中进行抗旱育种及栽培研究。     

不同基因型玉米自交系苗期根系抗旱性向水性及解剖结构研究

试验旨在研究旱胁迫下不同基因型玉米自交系苗期根系形态、生理生化、解剖结构的差异变化,为玉米自交系抗旱种质的筛选提供可借鉴的指标、方法,为玉米自交系苗期根系抗旱遗传机理研究提供依据。试验选用了14份玉米自交系,采用PEG-6000胁迫处理,测定玉米自交系苗期13个与抗旱紧密相关的根系形态与生理生化指标,并通过方差分析、关联分析及聚类分析,对各自交系的抗旱性进行综合评价,并对其中两个抗旱性差异明显的自交系,通过石蜡切片-显微镜观察根系横切面结构的差异。结果表明:干旱胁迫下,不同玉米自交系苗期的单株根干质量、单株地上部干质量、根系长度、根直径、根伸长速率、根失水率、根系还原力均呈不同程度的下降趋势,根系可溶性糖、脯氨酸均呈不同程度的上升趋势,且不同自交系的变化幅度差异较大。随着诱导物倾斜角的增大,不同自交系根系的向水性弯曲增强,不同自交系间的差异较大,高湿度梯度条件下,自交系Mo17向水性弯曲较对照增加134%,增加幅度最大,WN897向水性弯曲增加20%,增加幅度较小。利用不同抗旱指标的加权抗旱指数,综合评价不同基因型玉米自交系的抗旱性,并将14个玉米自交系种质聚类划分为强抗旱型、中抗旱型和旱敏感型、高旱敏感型4个抗旱级别。石蜡切片结果显示,抗旱性差异明显的自交系根系解剖结构差异较大,抗旱性自交系昌7-2皮层占根系直径比例较低,不抗旱自交系WN897皮层占根系直径比例大于昌7-2,且WN897的导管直径较大。结论:采用方差分析、关联分析及聚类分析等相结合的方法对不同玉米自交系苗期抗旱性进行评估,可以较好地揭示根系性状与抗旱性的关系。根系还原力、根系可溶性糖、根系长度、根向水性对干旱胁迫的反应较其他指标敏感,可作为玉米苗期的抗旱能力和抗旱自交系选育时优先考虑的鉴定指标。旱胁迫下,抗旱性差异明显的玉米自交系根系解剖特征差异显著,强抗旱型自交系苗期根系皮层厚度较小,皮层占根系直径比例较低,根系导管直径也较高旱敏感型自交系小。