丁布胁迫对亚洲玉米螟危害程度及生长发育的影响

异羟肟酸及其衍生物是广泛存在于玉米等禾本科作物中的一种广谱抗性物质,丁布（DIM-BOA）是玉米植株中含量最大的异羟肟酸。为了明确不同丁布含量的玉米品种对亚洲玉米螟危害和生长发育的影响,采用高效液相色谱法测定了11个玉米品种五叶期的丁布含量;室内条件下在玉米叶片上人工接虫,调查亚洲玉米螟在11个玉米品种上的危害程度;用丁布含量依次降低的登海662、浚单20、隆玉602品种（P＜0.05）叶片饲喂亚洲玉米螟初孵幼虫,探讨不同含量丁布胁迫下亚洲玉米螟生长发育的变化。结果表明,不同玉米品种间丁布含量差异显著,登海662含量最高,德单5号含量最低。接种亚洲玉米螟后,丁布含量较低的德单5号、隆玉602、新单36、金骆驼335品种的花叶指数均大于40％,随着玉米品种丁布含量的增加,玉米螟的危害程度逐渐减轻。亚洲玉米螟幼虫发育历期和幼虫＋蛹总历期在取食3个玉米品种处理之间具有差异,其中取食隆玉602的幼虫发育历期和总发育历期最短,取食浚单20的处理最长。取食3个玉米品种的亚洲玉米螟均不能正常交配产卵和完成世代周期,其化蛹率、蛹质量和羽化率均随玉米品种丁布含量的降低而升高。     

玉米的抗虫性状与次生代谢物的关系

在自然感虫条件下,对辽宁广泛种植的16个主要玉米品种进行了田间调查和室内生化分析,以研究不同玉米品种心叶期对亚洲玉米螟Ostrunia.furnacalis(Guené)é的抗性及与次生代谢物的关系。结果表明,不同玉米品种间抗虫性有差异。玉米抗虫性状与植株体内丁布含量的关系表现出相关性,总酚含量与玉米抗虫性状的关系不如丁布含量密切。个别抗性材料丁布含量及总酚含量都较低,说明还有重要的次生代谢物影响玉米的抗虫性状。     

亚洲玉米螟幼虫利用反吐液抑制玉米叶片丁布合成的研究

以玉米品种"浚单20"为材料,设置了机械损伤组、亚洲玉米螟幼虫取食组和模拟取食组3个外源诱导因素,每个因素内部又设置了不同损伤强度和诱导时间,用高效液相色谱-质谱联用仪系统测定不同处理组玉米叶片丁布含量变化。结果发现诱导因素类型对丁布含量调控起着主导作用,诱导时间和损伤强度从属前者发挥作用。同时发现,对照组玉米叶片中丁布的平均含量为(419.55±30.53)μg·g~(-1),仅机械损伤能刺激丁布合成(492.39±53.00)μg·g~(-1),而亚洲玉米螟取食能显著抑制丁布的合成(439.26±32.76)μg·g~(-1)。将幼虫的反吐液涂布在机械损伤口处理后的叶片,能够再现亚洲玉米螟取食对丁布合成的抑制作用(451.39±29.22)μg·g~(-1),说明亚洲玉米螟主要是通过反吐液抑制丁布合成的。本研究表明,丁布并不是昆虫取食诱导性防卫代谢物。     

玉米叶片中次生代谢物丁布含量和苯丙氨酸解氨酶活性的关系研究

[目的]分析比较不同玉米品种在不同生育时期丁布含量和苯丙氨酸解氨酶活性变化。[方法]采用高效液相色谱法对各个生育时期倒1叶、倒3叶丁布含量进行检测及PAL含量的测定。[结果]结果表明:不同玉米品种倒1叶、倒3叶丁布含量随着生育期的增加而减少,并且倒1叶减少的速度大于倒3叶;而苯丙氨酸解氨酶活性随着生育时期的增加而升高。[结论]玉米叶片随着生育时期增加苯丙氨酸解氨酶活性与丁布含量之间存在负相关关系。     

丁布(DIMBOA)研究进展

报道了玉米中异羟肟酸——DIMBOA的化学成分,玉米组织中丁布的提取方法、测量方法,丁布对病虫害的效应和组织处理、环境对丁布含量的影响等方面的研究进展。     

铝胁迫诱导根系分泌异羟肟酸及其对玉米抵御铝毒害的作用

【目的】通过对铝诱导玉米根系分泌异羟肟酸的研究,为揭示玉米的耐铝机制提供理论依据。【方法】选用玉米品种郑单958和泰玉11号,采用水培方法,设置铝胁迫试验,测定它们在铝胁迫下根伸长量、根尖铝含量、根尖胼胝质含量、根系异羟肟酸的分泌量、异羟肟酸解铝毒的相关指标等,分析玉米的抗铝性、铝对根系分泌异羟肟酸的影响及异羟肟酸的解铝毒作用。【结果】与对照（不加铝）处理相比,10 μmol·L^-1铝（AlCl₃）处理后郑单品种幼根伸长显著受阻而根尖铝含量和根尖胼胝质积累量显著增加。根伸长量降低了47.77%,根尖铝含量和根尖胼胝质含量分别增加了226.64%和60.74%。相反,铝处理对泰玉品种幼根伸长、根尖胼胝质积累的影响不显著。虽然20 μmol·L^-1铝（AlCl₃）处理44 h后泰玉品种根系柠檬酸分泌量比对照（不加铝）处理显著增加了41.28%,但处理24 h内2个玉米品种根系柠檬酸分泌量与对照（不加铝）处理的差异不显著,即24 h内铝不能诱导玉米根系分泌柠檬酸。而铝处理24 h后,铝能诱导泰玉根系分泌异羟肟酸（丁布和门布）,且异羟肟酸的分泌量随着铝浓度（10、15和20 μmol·L^-1）的增加和处理时间（3、6、9、12和24 h）的延长而显著增加,但铝（10、15和20 μmol·L^-1）不能诱导郑单品种根系分泌异羟肟酸。与光照条件相比,在黑暗条件下20 μmol·L^-1铝（AlCl₃）诱导泰玉品种异羟肟酸的分泌量显著增加而根伸长也随之显著改善,丁布和门布的分泌量分别增加了40.81% 和72.02%,根伸长量增加了33.15%。与单独20 μmol·L^-1铝（AlCl₃）处理相比,铝溶液中添加丁布（3 mg·L^-1）和门布（3 mg·L^-1）后玉米初生根伸长量显著增加而根尖铝含量显著降低。添加丁布和门布后,郑单品种根伸长量分别增加了14.16%和13.85%,泰玉品种分别增加了16.16%和11.33%;郑单品种根尖铝含量分别降低了39.94%和43.54%,泰玉品种分别降低了39.92%和42.10%。另一方面,20 μmol·L^-1铝（AlCl₃）处理显著增加泰玉品种根和叶片中的异羟肟酸含量。然而,铝胁迫下郑单叶片中的异羟肟酸含量显著降低。【结论】玉米对铝的抗性与异羟肟酸的分泌有关,铝诱导玉米根系分泌异羟肟酸是玉米抵御铝毒害的一种有效机制,而植株叶片中的异羟肟酸含量可能与异羟肟酸的分泌有关。     

贵州玉米地方种质抗丝黑穗病的机理研究

为探索贵州玉米地方种质抗丝黑穗病机理,采用玉米抗丝黑穗病田间接种鉴定和高效液相色谱法等方法,研究了贵州玉米地方种质丁布含量与抗玉米丝黑穗病的关系。结果表明:供试的30份玉米种质材料中,高抗材料、抗病材料和中抗材料分别为6份、7份和6份,感病材料和高感材料分别有10份和1份;萌发7d的玉米幼苗丁布含量与丝黑穗病发病率呈极显著负相关(r=-0.934 6,p=0.000 1),表明,丁布是贵州玉米地方种质抗丝黑穗病的重要因子。     

茉莉酸在玉米地上部与地下部系统性诱导防御反应中的作用

 【目的】研究外源茉莉酸处理玉米地上部（或地下部）是否会系统性地影响到地下部（或地上部）的防御作用,探讨对玉米防御反应的影响是否与玉米的茉莉酸信号途径相关。【方法】以“高油115”玉米为材料,采用化学物质分析和基因表达分析方法,通过茉莉酸合成途径抑制剂水杨苷异羟肟酸（salicylhydroxamic acid, SHAM）预处理的对比实验,研究茉莉酸在玉米地上部与地下部诱导防御反应中的作用。【结果】外源茉莉酸处理玉米地上部能系统地影响到地下部防御物质的含量及防御相关基因的表达,处理地下部也能系统性地影响地上部。茉莉酸处理地上部以及茉莉酸处理地下部对玉米叶片防御反应的诱导均强于根系,而茉莉酸处理地上部对玉米同一部位的诱导作用强于茉莉酸处理地下部。茉莉酸处理地上部是通过激活茉莉酸自身合成来诱导叶片Bx1、Bx9、PAL、PR-1、MPI、FPS和TPS基因的表达、增加叶片丁布含量及降低咖啡酸含量的,同时系统诱导根系Bx6、Bx9、PAL和PR-2a基因表达、增加香豆酸和咖啡酸含量以及降低丁香酸含量则与激活地上部茉莉酸自身合成相关。茉莉酸处理玉米地下部对根系Bx6、PR-2a和MPI基因表达的诱导以及总酚含量的降低也是通过激活茉莉酸自身合成来实现的,对地上部（叶片）防御相关基因Bx6、Bx9、PAL、FPS和TPS表达的间接诱导作用以及丁布、香豆酸、咖啡酸和丁香酸的增加作用则与激活地下部茉莉酸自身合成相关。【结论】外源茉莉酸处理地上部能系统影响到地下部的防御反应,反之亦然;茉莉酸对玉米的诱导防御以叶片为主;茉莉酸处理地上部对玉米的诱导作用强于地下部处理;茉莉酸处理玉米的地上部或地下部,对处理部位防御作用的影响主要是通过激活玉米体内茉莉酸自身合成起作用的;茉莉酸处理玉米对非处理部位防御作用的影响则与激活处理部位茉莉酸自身合成相关。     

乙草胺对玉米中谷胱甘肽转移酶的诱导作用

针对日益严重的除草剂乙草胺药害问题,利用生物化学方法,研究乙草胺浸种处理对不同玉米品种生长发育状况、谷胱甘肽(GSH)含量和谷胱甘肽转移酶(GST)活力的作用。结果表明,乙草胺对不同玉米品种的安全性、GSH含量和GST活力存在差异,其中在乙草胺诱导浓度为40 mg.L-1时,对乙草胺抗性最高的玉米品种自交系Lx347的GSH含量和GST比活力增加量最多,且对叶部的增加作用最为明显。     

氯化钾对玉米木质素代谢的影响及其与茎腐病抗性的关系

 【目的】阐明氯化钾（KCl）对玉米木质素代谢的影响，探讨和揭示KCl对提高玉米茎腐病抗性的机制。【方法】通过田间试验与室内分析相结合，研究了KCl对玉米不同抗性品种在接种禾谷镰刀菌（Fursarium graminearum）前后茎基部髓组织木质素含量的影响以及相关酶活性的变化。【结果】抗病品种吉单180茎基部髓组织原生木质素含量低于感病品种吉单327，但诱导木质素高于感病品种；而施用KCl则可降低原生木质素含量，增加诱导木质素含量。抗病品种茎基部髓组织苯丙氨酸解氨酶（PAL）和酪氨酸解氨酶（TAL）活性高峰出现时间均早于感病品种。虽然KCl降低了接种前玉米茎基部PAL、TAL和过氧化物酶（POD）活性的本底值，却提高了接种后PAL、TAL和POD的活性，尤其是高峰值。而且在接种前后，KCl处理的玉米茎基部髓组织肉桂醇脱氢酶（CAD）活性均保持较高水平。【结论】诱导玉米在接种后PAL、TAL、POD和CAD酶系的快速反应，提高诱导木质素含量，进而增强植株对病原菌的抗性，是KCl增强玉米茎腐病抗性的机制之一。