玉米花粉扩散频率及距离研究

利用紫色玉米紫糯18作为花粉供体,常规玉米吉单35作为花粉受体,通过模拟玉米花粉扩散实验,研究玉米外源基因向周围环境遗传漂流的频率和距离。结果表明,玉米花粉的扩散频率和距离与供、受体花粉的数量、花粉活力持续的时间及玉米散粉时的气象条件有直接关系。不同玉米品种花粉产量不同,紫糯18的单株花粉平均产量干重为3.251 5 g,吉单35为2.207 3 g。花粉的存活时间与空气湿度和温度有关,湿度高,气温低,花粉易存活。当基因的漂流阈值为1%时,供体与受体隔离距离应在45 m;当基因漂流阈值为0.1%时,隔离距离应为300 m。鉴于转基因玉米的特殊性,建议将0.1%作为转基因玉米基因漂流的管理阈值。     

玉米F1、F2代穗粒性状的遗传效应分析和适宜群体筛选

利用2个优良爆裂玉米自交系与6个Reid类群普通玉米自交系杂交组配12个杂交组合,研究穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重、穗重、穗粒重和出籽率8个穗粒性状的F1表现、杂种优势和F2群体表现、分离特征及其与亲本的相关性。结果表明,不同组合F1表现、中亲优势(MH)、超高亲优势(HH)和F2群体的平均值(F2M)、变幅、变异系数、优势衰退(HDR)等均存在不同程度差异,各穗粒性状杂交早代的遗传背景效应突出;F2群体各性状均呈连续正态分布,存在超双亲分离,为多基因控制的复杂数量性状;杂种优势较小的穗行数、出籽率和穗粗可以根据两类亲本或其均值初步预测其组合F1和F2M值的表现,对于杂种优势较大的穗重、穗粒重和百粒重不宜进行预测;除穗行数和出籽率外,其余性状F1表现与F2M、MH和HH以及F2M、MH、HH间多呈显著或极显著正相关,HDR与F1、F2M、MH和HH均呈显著或极显著负相关;R2×N04、R4×N10和R5×N10组合为进一步开展遗传作图和改良爆裂玉米自交系穗粒性状的最佳群体。     

玉米ZmNAS1和ZmNAS2基因启动子的克隆与序列分析

根据已知玉米全基因组序列设计引物,采用PCR方法从基因组DNA中克隆两种玉米材料的Zm-NAS1和ZmNAS2基因启动子,利用生物信息学软件对启动子元件进行分析预测并比较在两种材料间差异。结果表明,ZmNAS1基因启动子在两种材料上差异明显,沈137较K12除一段574bp缺失外,他们之间还有24处单核苷酸多态性位点;两种材料间的ZmNAS2基因启动子无差异。ZmNAS1和ZmNAS2基因启动子均具有一些与光调控、激素诱导、响应逆境胁迫等有关的顺式作用元件,但数目存在一定差异;两个基因启动子上都有一定数目缺铁诱导元件的核心序列。根据启动子元件分析,初步判断ZmNAS1和ZmNAS2基因除受缺铁诱导表达外,还可能受到其他多种信号的共同调控,是一个复杂的调控过程。此外,ZmNAS1基因启动子在两种材料间差异明显,推测该基因在两种材料间受到的表达调控水平也不相同。     

秸秆覆盖深松对夏玉米花后穗位叶衰老和产量的影响

采用4种保护性耕作模式(深松覆盖、深松不覆盖、免耕覆盖、免耕不覆盖)在河南西平进行了3年田间试验,研究不同处理对玉米花后不同时期穗位叶超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明,与其他3种处理相比,深松覆盖处理下玉米穗位叶一直保持着较高SOD、POD活性,在花后15d、30d显著高于其他处理;深松覆盖花后一直保持着较低的MDA含量,并且显著低于其他处理;深松覆盖处理产量比深松不覆盖、免耕覆盖、免耕不覆盖处理分别高2.17%、6.06%、14.13%,差异达到显著水平。研究表明,深松覆盖在降水较多的豫南雨养区能取得良好的增产效果。     

土壤质地对玉米产量的影响

采用空间位移法,将砂土、砂质黏壤土、砂质壤土3种不同质地土壤移到同一地点的水泥池小区上,研究土壤质地对玉米产量的影响。结果表明,无论是免耕还是翻耕,玉米产量均表现为砂质黏壤土>砂质壤土>砂土。不同质地的土壤玉米产量均表现为翻耕比免耕高,但差异不显著。根据玉米产量构成因素分析,不同土壤质地条件下玉米产量的差异主要由单穗粒重和千粒重的变化引起。     

玉米单倍体诱导率和加倍率研究

对12份不同种质的基础材料进行单倍体杂交诱导与自然加倍试验。结果表明,不同材料单倍体诱导率存在很大差异,母本基因型对单倍体诱导率具有重要影响,诱导率最高达12.14%,最低为6.77%;四144为亲本材料的诱导率最高为11.77%,最低为6.77%,差异较大;PH4为亲本材料的诱导率最高为11.88%,最低为11.77%,差异不大。不同材料单倍体雌穗加倍率相差不大,最高为97.44%,最低为84.30%;不同材料雄穗加倍率存在很大差异,最高为19.19%,最低为5.62%,相对应自交结实率差异也较大。不同种质基础材料单倍体自交结实率基本与单倍体雄穗的加倍率成正相关。因此,单倍体雄穗的育性问题是单倍体自交结实性的限制因素。     

利用SSR 标记研究玉米DH 系的类群划分

利用SSR标记从分子水平上对来源先玉335的100份双单倍体纯系(DH系)及其双亲(PH6WC×PH4CV)和15份国内骨干自交系进行遗传关系类群划分。UPGMA聚类分析结果表明,PH6WC划分为Reid群,PH4CV划分为Lancaster群;100份DH系划分为偏母本群、偏父本群和中间群3个类群。100份DH系与17份自交系一起进行聚类分析,117份材料聚为7大类群,先玉335的双亲及其后代DH系聚为一个新的群,类群划分的结果与17份自交系类群划分结果不一致。一定数量同一来源的DH系或新选自交系与骨干自交系放在一起进行聚类分析时,由于材料间的遗传关系相对较近,从而可能形成新的类群。     

转BcWRKY1转录因子基因玉米耐盐性鉴定方法的建立及高耐盐株系的筛选

试验以32份转BcWRKY1转录因子基因的玉米株系为材料,针对不同受体材料筛选出耐盐性鉴定浓度,通过苗情观察和生理生化指标对转基因株系进行耐盐性鉴定,建立转基因玉米苗期耐盐性鉴定的方法,同时筛选耐盐性强的玉米新种质,为玉米抗逆性育种提供种质资源。结果表明,耐盐性筛选及鉴定的NaCl适宜浓度为300mmol/L。依据苗情观察评价方法,23份转基因材料耐盐性比受体对照提高了一个级别;依据苗期生理生化指标变化情况,建立了转基因后代株系耐盐性比对照提高程度的评定方法。32份试材中耐盐性比对照提高3级的株系有3份。     

利用SSR 标记分析12 个玉米群体的遗传关系

以12个玉米群体为实验材料,6个玉米自交系为对照,利用SSR标记分析群体的遗传多样性,并进行聚类分析。结果表明,利用56对SSR引物在12个玉米群体中共检测到202个等位基因,每个位点检测到的等位基因数为2～9个,平均为3.61个,说明12个群体的遗传变异较丰富;12个群体的等位基因数目变化范围在112～143个,平均每个位点有2～2.55个,黄金群变异最丰富,辽旅综的变异最小。根据估算的遗传距离进行聚类分析结果表明,12个群体可分为金皇后、Reid、塘四平头、旅大红骨、Tuxpeno和热带亚热带种质6个杂优类群,杂优类群划分结果与已知来源和系谱关系基本一致。     

黄淮海平原北部高产夏玉米群体生理指标研究

试验以浚单20、丰玉4、京单28品种为试验材料,研究黄淮海北部平原区有限光热资源条件下夏玉米高产群体生理指标。研究结果表明,通过增加夏玉米种植密度,提高收获穗数,从而提高收获总粒数可以有效地提高产量;但密度增加必导致群体过大,后期叶面积指数下降较快,叶片衰老严重,影响吐丝后光合势增加和干物质积累,因此有效减缓高产群体吐丝后的叶片衰亡是实现夏玉米产量的重要保障。黄淮海北部平原区产量突破11 250kg/hm2的夏玉米群体生理指标为:叶面积指数在吐丝期达到5.80以上,后期下降缓慢,到收获时仍维持在3以上。全生育期总光合势达到370(万m2.d)/hm2以上,吐丝后光合势占总光合势的70%以上,群体的干物质积累总量为20 562kg/hm2以上,吐丝后干物质积累量占总积累量的61%以上。高产夏玉米产量构成因素为收获总穗数不少于76 500穗/hm2,穗粒数不少于500粒/穗,总粒数达到3 900万粒/hm2以上,千粒重350g以上,经济系数在0.53以上。