玉米种子定向种植对根系生长的影响

为探究种子定向种植对根系生长的影响,本研究以夏玉米品种‘郑单958’为对象,于2020—2021年通过发芽纸试验、室外桶栽和田间试验研究了两种灌溉条件下(充分与干旱)尖端朝上(T-U)、尖端朝下(T-D,对照)、胚面朝上(E-U)和胚面朝下(E-D)4个种子定向对玉米根系和地上部分生长的影响。结果表明:在水分充足条件下,EU处理的玉米比其他处理的根系发达(深层根重密度平均高5%、平均根重密度平均高5%、深层根长密度平均高48%、平均根长密度平均高10%),且能够利用较多的土壤水分(18%);同时相比于其他处理,E-U处理的植株具有较宽的叶片生长方位角(35%)、较高的叶面积指数(7%)和地上生物量(3%),最终产量比其他处理平均高8%。相关分析表明,产量与地上部生物量、穗数和收获指数直接相关,与深层根重密度间接相关。干旱条件下,与其他处理相比,T-D处理的玉米种子根生长速率快(36%)、根角度窄(43%)、深层根重密度最高(19%)以及吸收较多的土壤水分(5%),导致即使在叶片生长方位角较窄的情况下仍能获得较高的地上生物量(6%)。总之,在水分充足条件下,玉米地上部与根系分布共同促进了胚面朝向种植处理的产量增长;而在干旱条件下,尖端朝下种植处理的干物质积累主要受根系分布的影响。本研究表明通过调整玉米种子播种方向既可以调控根系分布,又可以改善叶片生长方位角和冠层覆盖度,未来或许可以进一步提高玉米在干旱胁迫下的生物量和产量。

基于探地雷达和电容法的作物根系原位无损测量技术研究进展

改善根系结构提高作物的抗逆特性是保障粮食安全的有效途径。但传统破坏性取样根系测量方法费时费力,且破坏了根系的原位状态。为满足栽培和育种对根系信息的需求,亟需发展原位无损的根系测量方法。因此,该研究综述了相关技术的研究现状,以目前能够在田间应用的作物根系原位无损测量技术-探地雷达和电容法为例,系统分析总结了两者技术原理、当前应用情况、存在的关键问题以及未来研究方向等,研究认为,提高探地雷达测量作物根系的精度和证实电容法测量根系的可行性是未来研究主要的着力点。

玉米叶色突变体遗传分析及基因定位

玉米叶色与叶绿体及结构相关,调控光合产量,因而对调控叶色基因的遗传研究或克隆将有助于玉米光合产量的遗传改良和植物光合作用理论机制的解析。本研究以玉米W22::Mu介导的综31为遗传背景的导入系群体为材料,获得了细胞核单隐性基因控制、叶绿体结构和数目异常、色素缺失和PSII显著降低的叶色突变体。使用覆盖B73基因组的SSR标记将突变位点定位于约2. 95 Mb区间(bnlg1863~umc2075)。基于区段标记开发和1200单株分离群体将突变位点精细定位于约900 kb区间(B73 Ref Gen_V4; S1~S7区间),经区段内基因表达和功能分析获得了候选基因Zm00001d010000,该基因编码硫氧还蛋白,与突变体表型形成相关。该研究将为光合产量的遗传改良和植物光合作用理论机制解析提供重要的基因或标记资源。

基于掖478导入系的玉米叶面积QTL定位

玉米叶面积与玉米产量密切相关,因而叶面积被当作遗传育种改良的重要目标。本研究利用叶面积具有显著差异的以掖478 (Ye478)为遗传背景的导入系纯合系SL19与Ye478为亲本构建F2作图群体,对3个环境下F2群体单株的穗三叶叶面积进行表型统计分析,利用单标记分析法及IciMapping复合区间作图法对叶面积进行QTL定位。结果显示:2个环境下均于玉米第6染色体umc2068～umc1883区间(3.0 Mb)检测到1个与叶面积相关的QTL,其LOD值分别为4.4和3.0,表型贡献率分别为17.2%和10.9%。该QTL属于主效环境敏感型QTL,且基于表型效应及基因表达水平验证了该QTL真实性。本研究为叶面积的精细定位以及分子标记辅助育种改良玉米叶面积提供重要信息,同时本研究使用的导入系纯合系SL19可直接应用于叶面积遗传改良的实践育种中。