现代玉米育种技术研究进展与前瞻

过去的30年里玉米育种技术取得了长足的发展。分子标记、生物技术、双单倍体等得到了快速发展与广泛应用,自交系和杂交种的选育方法发生了飞跃。本文就分子育种技术、后代选择方法、转基因育种技术、双单倍体技术等方面进行概括总结,并展望未来10～20年玉米育种技术发展的前景。     

基于黄早四与掖478衍生的双向BC3回交群体的品质分析

以玉米骨干自交系黄早四与掖478分别作为轮回亲本构建的双向BC3回交群体为试验材料,系统分析在不同遗传背景下的玉米子粒淀粉、蛋白质、油分以及赖氨酸含量的变化及其相关性。结果表明,在不同遗传背景下,玉米子粒的淀粉含量与蛋白质、赖氨酸含量均呈极显著负相关,蛋白质与赖氨酸含量呈极显著正相关,蛋白质含量的改良在一定程度上可以促进赖氨酸含量的提高。     

源于玉米幼苗的幼嫩叶段愈伤诱导及其植株再生的研究

以6个不同基因型的玉米自交系幼嫩叶段为外植体,研究其愈伤诱导、继代和分化过程。结果表明,3mg/L 2,4-D是诱导叶段愈伤组织较为适宜的,玉米愈伤组织的诱导及分化与基因型有密切关系。从供试的6个基因型中筛选出出愈率较高、愈伤组织形态较好的3个基因型齐319、Mo17、鲁原92,对它们的愈伤组织进行GUS瞬时表达检测表明,来源于幼苗叶段的愈伤组织GUS+转化率较高。     

69份玉米自交系的遗传关系分析及三大病害鉴定有效标记的筛选

以69份玉米自交系为试材,利用70对SSR引物对其进行遗传多样性和群体结构分析,从42对已定位与大斑病、丝黑穗病和茎腐病3大病害抗性基因连锁的分子标记中筛选适于病害鉴定的有效SSR标记。结果表明,69份自交系划分为PA、PB、Lancaster、塘四平头和旅大红骨5个类群,采用UPGMA聚类方法和群体结构聚类划分结果基本一致;从42对相关标记中筛选出大斑病鉴定有效标记3个(umc1316、umc2212、umc1327)、丝黑穗病鉴定有效标记1个(SSR148152)和茎腐病鉴定有效标记1个(SSR58),基于上述5个有效标记能够明显地区分三大病害综合表现抗和感的材料。     

不同时期亏水对糯玉米产量和水分利用的影响

通过盆栽试验,研究苗期-拔节前期、拔节后期-孕穗期和孕穗期-开花期不同亏水水平即重度缺水(35%～45%θf,θf为田间持水量)、中度缺水(45%～55%θf)、轻度缺水(55%～65%θf)和正常灌水(CK,65%～80%θf)以及拔节后期-孕穗期和孕穗期-开花期不同亏水水平组合对糯玉米产量、耗水量和水分利用效率(WUE)的影响。结果表明,与CK处理相比,苗期-拔节前期各亏水处理,拔节后期-孕穗期、孕穗期-开花期轻度、中度亏水处理耗水量减少10.8%～19.8%,干子粒产量降低不显著,对WUE无显著影响;拔节前期-孕穗期中度和轻度亏水组合与孕穗期-开花期中度或轻度亏水组合耗水量减少15.8%～22.8%,总干物质量显著降低,产量降低不显著,对WUE无显著影响。     

玉米对南方锈病抗性的生化基础研究

以4个对南方锈病表现不同抗性水平的玉米自交系为材料,5叶期接种后,测定叶片中苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶、超氧化物歧化酶活性以及脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量的变化,分析其与抗南方锈病的关系。结果表明,自交系抗性水平与苗期发病率呈负相关;除脯氨酸含量外,其他生化指标均在自交系间、处理间和不同检测时间点间存在显著差异。苯丙氨酸解氨酶和多酚氧化酶活性在接菌后明显提高,抗病自交系酶活高峰出现早,酶活性升高幅度大于感病自交系;在抗病自交系中,超氧化歧化酶活性在接种后早期上升快,活性高;在感病自交系中,超氧化歧化酶活性在接种后期表现明显升高。叶片组织中可溶性糖含量与感病程度相关,南方锈病属高糖病害;可溶性蛋白含量下降,抗病自交系中含量降低速度和幅度都大于感病自交系。运用最优曲线回归拟合,接菌后1 d苯丙氨酸解氨酶和多酚氧化酶活性变化量、可溶性糖含量变化量等指标与玉米苗期的发病率呈显著或极显著相关。     

玉米空间布局种植方式研究进展评述

通过调配种植株距、行距改变玉米种植的空间布局,有助于改善田间微环境,提高光、热等资源的利用效率,是提高玉米产量较为可行的方法之一。在前人对空间种植方式改进研究的基础上,总结国内外玉米主要空间布局种植方式,包括单株等行距种植、宽窄行种植、一穴多株种植及相邻行错位种植方式,对这4种种植方式的优、缺点以及由于空间微生境变化产生的竞争进行评述;分析不同空间布局方式对玉米产量的影响及其作用机理,对下一步研究重点进行展望,为进一步完善玉米高产种植制度提供参考。     

氮肥运筹对玉米氮素动态变化和氮肥利用的影响

通过氮肥运筹对雨养条件下玉米氮素动态变化和氮肥利用的影响研究表明,氮素积累量在吐丝后45d前后达到最大;高密度有利于氮量积累;植株总氮量与产量呈正相关,高密度下相关系数大;高密度下子粒氮含量和氮收获指数均与产量呈显著正相关;吐丝期氮肥比例相对高有利于叶片和穗部(子粒+苞叶+穗轴)氮素在生育后期的积累及茎鞘氮素的转运,前期氮肥比例大易造成穗部氮代谢延后。氮素吸收高峰在吐丝到吐丝后15 d;吐丝期氮肥比例高的施肥方式提高了生育后期的氮素吸收速率,在较高密度下吸收速率前移。氮肥施用比例适当后移有利于氮肥利用;前期氮素累积太多对后期氮素吸收利用有抑制作用。     

玉米精密播种种子质量差异研究

2008年、2009年和2011年分别选取27、24和10个玉米品种的种子,测定单粒重、发芽势、发芽率等指标,分析普通种子和精播种子的质量差异。结果表明,与普通种子相比,精播种子的平均单粒重增加了15.32%,变异系数降低了12.38%;精播种子的发芽势较普通种子高4.73%,发芽率差异不显著。与先玉335种子相比,国内玉米种子平均单粒重、标准差和变异系数分别增加了33.91%、57.35%和17.57%,发芽势、发芽率降低了8.67%和2.38%。因此,要满足机械化精播的要求,需从种子加工质量和种子活力两方面提高玉米种子质量。精播种子单粒重的标准差和变异系数在0.042 6和15.98%左右、发芽势和发芽率达90%和95%以上、发芽指数为70的标准,可作为我国精播玉米品种的质量参考标准。     

种植方式对夏玉米生长及产量的影响

试验选用当地主栽夏玉米品种,比较分析不同种植方式对夏玉米生长及产量的影响。结果表明,在种植密度为6.75万株/hm2水平下,与常规等行距种植方式(CK)相比,三行靠、四行靠和五行靠种植方式穗位高均有不同程度降低,茎粗增加;穗位上第1叶和第2叶叶夹角显著减小;穗位下第1叶和第2叶叶夹角也有不同程度的减小,但差异不显著;穗位上第2叶、穗位下第2叶叶向值增加。五行靠种植方式穗位上第2叶、穗位下第1叶和第2叶叶夹角均最小,穗位上第1叶和第2叶、穗位下第1叶和第2叶叶向值均最大,且叶面积指数最高。各处理单位面积地上干物重均高于对照,但子粒产量增加不显著。