DNA分子标记与玉米种质研究

DNA分子标记是继形态标记、细胞标记和生化标记之后发展起来的一类重要的遗传标记,已在生命科学领域中广泛应用。介绍几种DNA分子标记的原理,综述了DNA分子标记在玉米种质遗传多样性鉴定、绘制指纹图谱、杂种优势类群划分和杂种优势预测等方面的应用,并探讨了在玉米种质研究中存在的问题和应用前景。     

不同栽培模式对旱地春玉米光合特性和水分利用率的影响

明确旱地春玉米高产与水分高效协调的栽培技术及其生理原因,对提高水分限制条件下玉米水分利用效率及玉米可持续生产具有重要意义。本文以郑单958为材料,于2010年和2011年在陕西长武进行大田试验,设置当地农户栽培(对照)、高产高效栽培、超高产栽培和再高产高效栽培等4种栽培模式,比较了其对春玉米光合特性和水分利用效率的影响。结果表明,当地农户栽培、高产高效栽培、超高产栽培和再高产高效栽培产量平均达7.7、9.2、11.7和10.6 t hm^-2,高产模式较对照产量分别提高20.1%、52.9%和37.7%,水分利用效率分别提高27.8%、60.9%和45.1%。与当地农户栽培相比,高产高效栽培、超高产栽培和再高产高效栽培提高了花后叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和单叶水分利用效率(WUE_L);相对电子传递速率(ETR)、PSII实际量子产额(Φ_PSII)和光化学猝灭(q_P);延缓了叶片衰老;花后干物质积累量分别增加29.0%、82.3%和56.1%。结果说明通过地膜覆盖、增加密度和氮肥运筹等关键栽培技术的集成与优化,可实现旱地春玉米高产与水分高效30%以上的目标;其增产增效的主要原因在于显著增强玉米花后叶片光捕获能力与光化学效率,延缓叶片早衰,促进花后干物质积累及其对籽粒的贡献率。     

玉米胚乳细胞原生质体的分离与流式纯化

玉米胚乳是籽粒淀粉形成的主要场所,胚乳细胞的发育对籽粒的器官建成具有重要意义。分离胚乳细胞原生质体,能为胚乳培养、转录组分析等后续研究提供均一实验材料。本文在借鉴前人研究的基础上,通过调整酶的搭配种类、浓度以及质膜稳定剂、渗透压稳定剂的使用,优化了一套有效的玉米籽粒胚乳原生质体分离方法,并进一步运用流式分选技术纯化原生质体。结果表明,以1%纤维素酶、0.5％离析酶、0.5%半纤维素酶,在渗透压调节剂0.7~0.8 mol L^-1和质膜稳定剂0.8mol L^-1的MS培养液内,30℃消解4 h,能够获得大量完整的粗制原生质体,二乙酸荧光素(FDA)染色表明纯化的原生质体仍能保持90%以上的生活力。流式分选术可将有活力原生质体从粗制原生质体悬浮液中富集、纯化出来。对一些原生质体分离和流式分选时的技术参数和影响因素进行了讨论。     

陕A群、陕B群选育的玉米自交系氮效率评价

为阐明不同类型玉米自交系氮效率差异特征,筛选氮高效的玉米自交系,以陕A群、陕B群选育的33份玉米自交系为材料,以4份骨干自交系(‘郑58’、‘昌7-2’、‘PH6WC’和‘PH4CV’)为对照,调查了2种施肥条件下[0 kg(N)·hm?2、180 kg(N)·hm?2]玉米自交系的穗位叶SPAD值、叶面积、干物质积累量、叶片、茎秆和籽粒氮含量等生理指标。利用主成分分析和模糊隶属函数,采用逐步回归分析方法建立最优回归方程,筛选耐低氮性综合评价指标。结果表明:穗位叶SPAD值、吐丝期绿叶面积、吐丝期茎干重、吐丝期叶干重和籽粒氮含量,可作为玉米自交系耐低氮能力的第2性状筛选指标。以产量作为第1性状指标,可将37份玉米自交系划分为14份高产氮高效型,5份低产氮高效型,15份低产氮低效型和3份高产氮低效型。以耐低氮能力综合值D值筛选,将37份玉米自交系可分成3种类型,其中耐低氮能力较强的15份(D值≥0.5),耐低氮能力中等的15份(0.35≤D值0.5),耐低氮能力较差的7份(D值0.35)。综合分析,2种施氮条件下,‘KB215’、‘KB417’、‘KA225’、‘KB081’和‘L123098-2’5份玉米自交系具有吐丝期绿叶面积大,吐丝期茎叶干重、籽粒氮含量高和籽粒产量高,耐低氮能力强的特点。因此,强化育种环境的选择压力,实施低氮选择策略,可有效提高玉米种质对氮肥的利用效率。     

吐丝期干旱胁迫对玉米生理特性和物质生产的影响

以玉米品种郑单958 (抗旱性强)和陕单902 (抗旱性弱)为材料,采用抗旱池栽控水试验,研究了叶片光合特性、保护酶活性以及干物质转运对吐丝期干旱胁迫的响应。结果表明,在吐丝期干旱胁迫下2个品种产量分别降低39.10%和44.87%;叶片净光合速率(P_n)和气孔导度(G_s)显著下降,胞间CO₂浓度(C_i)先升后降。PSII最大光化学效率(F_v/F_m)、实际量子产额(Φ_PSII)、光化学猝灭(q_P)降低,非光化学猝灭(q_N)升高;抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性先升高后降低,而丙二醛(MDA)含量一直升高。说明吐丝期干旱胁迫增加了花前营养器官贮藏同化物转运量(率)及其对籽粒转运的贡献率;但郑单958受干旱影响程度小于陕单902。说明抗旱品种郑单958具高抗氧化酶活性清除活性氧,使得膜脂过氧化程度轻,维持较高的光化学效率,延长叶片光合功能期,促进花前营养器官贮藏同化物转运量对籽粒的贡献率。这可能是其在干旱胁迫下仍能获得较高产量的重要原因之一。     

密植条件下不同玉米品种产量及子粒营养品质相关性状研究

试验以陕单609、榆玉3号、先玉335、郑单958、秋润100、陕单636为供试品种,在67 500株/hm2和82 500株/hm2两种种植密度下,研究增密对不同玉米品种子粒产量和营养品质的影响。结果表明,随着密度的增加,子粒产量、收获穗数、群体干重和LAI显著增加,穗粒数、百粒重和子粒蛋白质含量呈下降趋势,淀粉含量和粗脂肪含量不同品种间呈现不规律变化。密植条件下,品种间子粒产量差异更为明显,陕单609、先玉335和榆玉3号的产量显著高于其他品种,分别较郑单958增产1.98%、11.26%和2.37%。陕单636增密后影响产量的主要因素是粒重,先玉335和郑单958增密后影响产量的主要因素是穗粒数,陕单609、榆玉3号和秋润100增密后影响产量的因素是穗粒数和粒重。因此,选择优良品种,适当增加玉米种植密度,加强田间管理,保证穗粒数和粒重稳定,是实现玉米密植高产优质的重要途径。     

樟子松抗旱造林技术

樟子松是大兴安岭地带性森林植被的建群乔木树种,是半干旱风沙草原区营造防风固沙林、水土保持林,草牧场防护林和用材林的主要造林树木之一。传统造林工艺技术主要是春季裸根苗造林,因小苗失水过多,降低了造林成活率,延长了苗木的缓苗期。研究解决樟子松抗旱造林工艺技术,提高樟子松造林“三率”,扩大樟子松造林比例,加快防护林体系建设速度,意义很大。一、新工艺技术要点和试验内容、方法(一)新工艺技术要点改革传统樟子松造林工艺技术的要点是变小苗直接大面积造林的粗放经营,为小苗就近集中培育大苗的集约经营;变春季裸根小苗造林为多季带土坨大苗就近移植造林;变密植为稀植、一次成林。这样做不仅调整了育苗地与造林地生态条件差异过大的矛盾,而且采取大苗壮苗,移植时带土坨伤根很轻,根系基本完整,外生菌根不损失,为提高“三率”奠定了基础。(二)试验内容和方法本试验结合生产集中培育大苗。试验地     

春玉米高产栽培下（≥15 000 kg/ hm）光合和物质积累转运特性

为揭示春玉米高产栽培下产量形成的生理机制,以郑单958为供试品种,设高产栽培(HY)和常规栽培(CK),于2009-2011年进行试验,分析高产栽培下春玉米的光合特性和干物质积累与运转规律。结果表明,3年春玉米高产栽培产量稳定达到15 000kg/hm2,平均单产16 086.8kg/hm2,较对照增产52.8%。高产春玉米叶面积指数(LAI)大,衰退慢,最大LAI达到6.62,成熟期仍保持在3.2以上;从大喇叭口期开始,SPAD值、单位土地面积净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)明显提高,在吐丝期时达到最大且持续保持较高水平;与对照相比,开花期营养器官干物质积累量、花后营养器官(茎、叶和鞘)干物质转运量、转运率及其对籽粒贡献率平均值分别提高22.44%、114.1%、46.56%和42.68%,均达到显著水平。可见,要实现高产再高产,需保证春玉米生育中后期具有光合效率高、功能期较长的高产群体,且在增加开花期营养器官干物质积累量和花后营养器官干物质转运量的同时,进一步促进花后营养器官干物质向籽粒的转移。     

玉米冠层结构和群体光合特性对增密的响应

2018～2019年以陕科9号和大丰30为材料,设置4个密度4.5万、6.0万、7.5万和9.0万株/hm2进行田间试验,分析玉米冠层结构、光合性能以及产量构成指标,研究种植密度对玉米群体特征及产量的影响,确定陕北灌区玉米适宜种植密度。结果表明,两个品种子粒产量随密度增大呈先增加后降低的趋势,均在密度7.5万株/hm2时产量最高,两年平均产量分别为14.1 t/hm2和13.2 t/hm2。随种植密度增大单位面积穗数显著增加,穗粒数和百粒重减少。随着密度的增加,两个品种能够调节穗上中部叶倾角、株型变紧凑,穗位层接收到更多的光能,增加了群体光合速率,积累更多光合同化物,高密度条件下陕科9号协调形态结构和生理功能方面优于大丰30。适当增加密度配合耐密品种是陕北灌区春玉米增产的重要途径,密度7.5万株/hm2是该区玉米适宜种植密度。