基于F_(1)群体的玉米株高与穗位高的全基因组关联分析

株高、穗位高是影响玉米耐密性的重要株型性状,明确玉米株高、穗位高的遗传基础有利于株型改良。基于NCⅡ遗传交配设计,以陕A群和陕B群选育的85个自交系组配的246份F1群体为材料,进行株型表型评价,同时结合55 951个高质量SNPs标记,对株高、穗位高以及穗位系数进行全基因组关联分析。结果表明:株高、穗位高、穗位系数的遗传力分别为77.68%、77.04%、73.78%,且三者之间存在显著正相关。同时,通过全基因组关联分析检测到7、5、4个SNP与株高、穗位高和穗位系数显著相关,解释1.47%~25.27%表型变异。通过候选基因功能注释,共筛选到10个候选基因,涉及植物的生长发育、生物合成、响应非生物胁迫等过程,针对3个共定位区间和热点区间锚定 plt1、 atp2、 ZC3H46、 emp21等为候选基因。可见,通过株型表型鉴定及相关基因的挖掘,可为陕A群和陕B群两个玉米群体的株型改良提供理论基础。

种植密度、氮肥和水分胁迫对玉米产量形成的影响

为阐明种植密度、氮肥和水分胁迫对不同玉米品种产量形成的影响,选用6个玉米品种,在两种密度(45000株hm-2和75000株hm-2)、两种施氮水平(纯氮112.5kghm-2和337.5kghm-2)和两种水分(前期干旱控水和正常灌水)处理下进行大田试验,调查玉米源库性状的主要生理参数和籽粒产量。结果表明,在环境压力较小时(低密度、高氮和正常灌水),玉米品种间籽粒产量、源性状(叶面积指数、穗位叶净光合速率和群体源供应能力)、库性状(群体库容量)、源库协调性状(群体库源比值、籽粒灌浆速率和收获指数)以及成熟期干物质积累量和吐丝期至成熟期干物质积累量差异较小,而逆境胁迫下(高密度、低氮和干旱),差异较大。环境压力较大时(高密度、低氮和干旱),叶面积指数、群体源供应能力、成熟期干物质积累量、吐丝期至成熟期干物质积累量、群体库容量和收获指数与籽粒产量呈显著或极显著正相关。由此说明,在玉米品种产量改良中要强化逆境人工选择,以适应自然选择,改善玉米品种逆境下的群体源库性状,增强吐丝期至成熟期叶片的光合生产效率,强源促库,提高逆境下的生产能力和适应性。

玉米不同株型耐密性的群体生理指标研究

以紧凑型和平展型玉米不同株型的玉米品种为主要研究对象 ,利用作物生长分析法 ,系统研究了不同株型玉米品种群体内光分布、物质生产诸因素 (LAI、NAR和CGR)和群体库源特征等群体生理指标与品种耐密性的关系 ,结果表明 ,群体内光分布合理与否是衡量品种耐密性的重要指标 ,叶面积系数(LAI)、净同化率 (NAR)和作物生长率 (CGR)的动态发展规律是反映耐密性的本质特征 ,群体库源关系协调与否是鉴定品种耐密性的一个综合指标 .

密度对不同类型玉米源库关系及产量的调控

通过对不同类型玉米品种在 4个不同生态条件下的密度定额试验发现 ,随着密度的增加 ,群体库源也随着增加 ,但两者增加幅度不同 ,群体库的增加幅度超过群体源的增加幅度。高密度下群体源不足是产量提高的主要限制因素 ,保证一定总粒数 ,增加吐丝后干物质积累量 ,提高成粒率 。

陕西玉米育种现状、问题与对策

分析了陕西玉米育种的现状和存在的问题。种质创新能力不足、育种技术、育种方法、抗逆性育种重视不够是目前品种的现实产量潜力不大、品种适应性和抗逆性不强的主要原因。提出了组织协同攻关、调整育种目标、提高适应性,加强种质扩增、改良和创新,强化和改进育种选择方式,重视基础理论研究、推进新技术应用,密切玉米育种和栽培的合作等对策。玉米育种思路以增强玉米品种适应农业资源(水分、土壤等)的约束和玉米高产优质为目标,以本土化的种质为基础,构建杂种优势群为核心,强化逆境人工选择、采用密植育种策略,探索"高配合力(杂种优势)+株型(结构、生理)+广适(生态)"的玉米生理生态育种技术。

重视饲用玉米发展 促进农业结构调整

在 明 确 了玉 米 对 种 植业 、养殖 业 和 农 业可 持 续 发 展 的 重 要 作 用 基 础 上 ,提 出 了 发 展 饲 用 玉 米 ,满 足 畜牧业 快速 发 展对 玉米 的大 量 需求 。对饲 用 玉米 提出 的 背景 、概 念、类型 和营 养 评价 标准 进 行了 评述 ,针 对 目前 的研 究现状 ,认为 饲 用 玉 米的 研 究 应 重点 加 强 品 种改 良 、整体 营 养 调 控 技 术 、产 量 (子 粒 和 秸 秆 )和 品 质 同 步 提 高 的 生 理 生化机 制和 产 业化 示范 四个 方 面。

玉米新品种在秦巴高海拔山区的适应性分析

用产量增产百分数、差异显著性、变异系数法、回归系数法、高稳系数法和非参数度量法等多种分析方法 ,对 10个玉米新品种在高海拔山区 4个地点的适应性进行了系统聚类。结果表明 ,农大 10 8、农大 3138、陕资1号、成单 18号、97Q- 16 7和中单 32 1等 6个品种在高海拔山区表现出较高的生产潜力和较强的稳定性 。

秦巴高海拔山区春玉米高产高效施肥技术研究

通过在秦巴高海拔春玉米山区 2个海拔条件下 (海拔分别 130 0m和 10 5 0m进行氮磷二因素二次饱和D_最优设计试验 ,建立了高海拔山区春玉米高产高效产量和效益模型 ,并对模型进行了多目标解析 ,明确了氮磷2因素对产量的主效应和互作效应大小 ,确定了不同地点春玉米最高产量施肥量、经济施肥量、合理施肥区、最佳配比、高产施肥模式。

早熟玉米新品种陕单972高产生理特性及配套技术研究

不同生态条件下陕单 972的品种比较试验、密度定额试验和示范推广等表明 ,陕单 972具有早熟高产的特点 ,植株叶片上挺 ,叶向值大 ,株型紧凑 ,产量表现突出 ,较当地对照品种增产 10 %以上。通过适当增加种植密度 ,保证一定总粒数 ,增加吐丝后干物质生产能力 ,维持一定库源比值和成粒率是陕单 972高产的关键 ,根据试验研究总结出陕单 972产量达到 90 0 0kg/hm2

玉米高产高效低耗技术措施研究

建立了灌区夏玉米高产、高效数学模型 ,并对模型进行了多目标解析 ,确定了农艺措施对产量的主效应和互作效应大小 ,筛选出关中灌区夏玉米采用紧凑大穗型玉米杂交种陕单 91 1高产、高效模式 [(82 5 0 (kg/hm2 )≤ y(产量 )≤ 975 0 (kg/hm2 ) ,yc(纯收入 )≥ 60 0 0元 /hm2 ) ]为 :密度 5 2 5 0 0株 /hm2 ,纯氮 2 5 6.5～ 3 1 0 .5kg/hm2 ,纯磷 1 1 7～ 1 5 0 kg/hm2。

紧凑大穗型玉米品种陕单902适宜密度与产量潜力的研究

通过 4年 2个试验点的密度定额试验表明 ,密度对紧凑大穗型玉米品种陕单 90 2的有效总花数影响较小 ,而对穗粒数、成粒率影响较大 ,籽粒产量的提高与成粒率、穗粒数和群体总粒数的增加密切相关 ,其适宜种植密度一般不应超过 5 2 5 0 0株 / hm2 ,产量最高时最大叶面积系数可达到 4 .70 ,作物生长率为 1 9.80 g/ m2 · d,光能截获量可达到 90 % ,吐丝至成熟期干物质提高 1 kg,陕单 90 2籽粒产量可增加 0 .6 35 6 kg。

紧凑大穗型玉米品种陕单902群体源库性状与产量形成的研究

通过对紧凑大穗型玉米品种陕单 90 2的研究发现 ,保证适宜种植密度 ,增加群体总粒数是陕单 90 2高产的基础 ;建立合理的群体结构和干物质生产体系 ,提高吐丝至成熟期的干物质生产能力是陕单 90 2高产的关键 ;协调群体库源关系 ,提高成粒率是陕单 90 2高产的根本。采用合理密植 (不超过 60 0 0 0株 / hm2 )、宽窄行和双株栽培 ,保证足量氮肥和适宜氮、磷、钾配比等主要配套技术可改善大穗型玉米品种陕单 90 2的群体库源性状 ,提高产量潜力。

发挥玉米经济优势 促进农业结构调整

提出确立玉米在饲料中的地位 ,把已有 70 %～ 80 %供饲料用玉米从“粮食”作物划归“饲料”作物 ,重视饲料玉米的发展 ,树立质量型玉米发展战略 ,按照玉米粮食、饲料、经济作物比例按需分流 ,开展品质育种、分区分类种植 ,满足市场对玉米作为饲料、加工利用原料和食用的需求 。

作物抗旱性与作物生产

在评述了研究者对作物抗旱性概念及其适应机理认识的基础上 ,分析了近期在作物抗旱性与作物生产方面的研究进展 ,讨论了植物生理学增强作物抗旱性 。

玉米高产理论和技术途径之概述与展望

光能利用率和干物质生产理论是作物高产的基本理论。从作物光合作用和物质生产角度研究玉米的高产理论和技术,探讨物质生产诸因素与高产性能的关系,掌握作物在更换品种或改进栽培技术中形成产量差异的实质,可确定更加有效的栽培技术或育出更加优良的高产品种。 本文以光能利用率和干物质生产理论为基础,就玉米栽培和品种改良范围内所见,在评述已有的高产理论和技术基础上,探讨玉米高产再高产的技术途径。

提高旱地作物水分利用率的技术途径

水分亏缺仍然是作物生产力的最主要限制因素,全世界由于水分亏缺导致作物产量的损失可能大于其它所有逆境造成损失之总和。我国占国士面积52.2％、占耕地面积38％的干旱和半干早地区主要是依靠自然降水的雨养农业。面对日益增长的人口和粮食需求,如何有效地提高旱地作物的水分利用率,解决粮食生产已是一个迫切的问题。一、旱地作物水分利用率的现状及潜力作物的水分利用率(WUE)一般指作物耗去单位重量水分生产出的籽粒(Yd)或干物质(DM)重量。作物耗水量是通过叶子蒸腾(T)

干旱胁迫对玉米苗期叶片光合作用和保护酶的影响

以玉米品种郑单958(抗旱性强)和陕单902(抗旱性弱)为材料,采用盆栽控水试验,设置3个干旱处理(轻度干旱,中度干旱,重度干旱)和正常灌水,研究了干旱胁迫对玉米苗期叶片光合速率、叶绿素荧光以及相关生理指标的影响。结果表明:(1)干旱胁迫下2个品种叶片净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)显著下降,胞间CO2浓度(Ci)出现了先下降后上升,而气孔限制值(Ls)上升后下降,说明中度干旱胁迫下叶片Pn下降是气孔因素引起的,重度干旱胁迫下Pn降低主要由非气孔因素引起的。(2)随着干旱胁迫的加剧,2个品种叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)的实际量子产量(φPSⅡ)、电子传递速率(ETR)和光化学猝灭(qP)一直下降,而非光化学猝灭(qN)上升后下降,说明中度干旱下热耗散仍是植株重要光保护机制,重度干旱时叶片光合电子传递受阻,PSⅡ受到损伤。(3)干旱胁迫下2个品种叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性先升高后降低,而丙二醛(MDA)含量一直升高,说明干旱胁迫初期对保护系统酶活性升高有诱导作用,重度胁迫下活性氧清除酶的活性下降,导致细胞膜伤害。这些结果暗示,轻度和中度干旱胁迫下2个玉米品种通过减少光捕获、热耗散和酶活性调节协同作用稳定了光合机构功能,是Pn下降的气孔限制因素;而重度干旱胁迫下光系统Ⅱ和抗氧化酶系统损伤,是Pn下降的非气孔限制因素;郑单958的各生理参数比陕单902受旱影响小,干旱胁迫下仍具有较高的光合效率和较强的保护酶活性是郑单958抗旱的主要生理原因。

中国玉米栽培研究进展与展望

玉米是全球也是中国第一大作物,在保障国家粮食安全中占有重要地位。当前,面对经济社会的快速发展和人增地减、资源紧缺、生态环境恶化等一系列突出问题,玉米栽培学科正面临着严峻挑战和新的历史发展机遇,在此重要历史关头,回顾中国玉米栽培研究历程和科技进展,探索未来发展方向具有重要的意义。分析表明,经过60年不懈努力,玉米栽培研究的目标已由产量为主向高产、优质、高效、生态、安全等多目标协同发展,研究内容不断拓宽与深入,形成了具有显著中国特色的玉米栽培科学与技术体系。进入21世纪以来,玉米栽培研究进入黄金发展期,在栽培理论、关键技术创新与应用方面取得一系列重要突破,在保障国家粮食安全中发挥了重要的作用。围绕未来玉米生产对科技的需求,依据现代科技的发展趋势,笔者认为高产、优质、高效、生态、安全仍将是未来玉米栽培研究的主要目标,并提出今后20年重点研究的方向与任务:一是继续探索不同生态区玉米产量潜力及突破技术途径,努力提高单产水平;二是转变生产方式,围绕籽粒生产效率,以提高资源利用效率和劳动生产效率为目标,降低生产成本,提高商品质量,增强玉米市场竞争力;适度发展青贮玉米和鲜食玉米等,促进玉米生产向多元化方向发展;三是应对全球气候变化,开展抗逆、减灾、稳产理论和技术研究,实施保护性耕作,实现玉米可持续生产;四是依托现代信息技术,开展智能化栽培技术研究,实现玉米精准生产与管理;五是强化栽培学科基础研究,玉米设计栽培,夯实玉米科技研究和生产发展基础。

播种时期与密度对关中灌区夏玉米群体生理指标的影响

采用二次饱和D最优试验设计,运用作物群体生理学方法,研究了关中灌区玉米密度、播期与群体生理指标的关系及其影响效应.结果表明,关中灌区夏播条件下,在6月13日—7月22日,播期与玉米籽粒产量、干物质积累量(DMA)、吐丝期叶面积指数(LAImax)、总光合势(LAD)、群体净同化率(NAR)、作物生长率(CGR)呈负相关,播期对CGR、LAD的影响较大,对LAImax和NAR的影响较小;在45000～65918株·hm-2范围内,密度与玉米籽粒产量、DMA、LAImax、LAD、CGR呈正相关,而与NAR呈负相关,密度对CGR、LAImax和LAD的影响较大,而对NAR的影响较小.播期对玉米群体生理指标的总影响效应显著大于密度,实际生产中应力争早播.对密度和播期与玉米群体生理指标建立的回归模型表明,陕单8806玉米在关中灌区夏播中实现高产的适宜播期为6月10—20日,密度应控制在57767～71706株·hm-2.

干旱胁迫对玉米苗期植株生长和光合特性的影响

以2个不同抗旱性玉米品种郑单958(抗旱性强)和陕单902(抗旱性弱)为材料,采用盆栽控水试验,设置轻度干旱、中度干旱、重度干旱和正常灌水处理,研究了干旱胁迫对2个玉米品种苗期植株生长、气体交换和叶绿素荧光参数的影响。结果显示,干旱胁迫抑制2个玉米品种植株生长和相对生长速率,导致整株生物量显著下降。随着干旱胁迫程度加剧,叶片最大净光合速率(Pnmax)、表观量子效率(AQY)、光饱和点(LSP)、气孔导度(Gs)、气孔限制值(Ls)、最大电子传递速率(ETRm)、光能利用效率(α)、光系统II的实际量子产量(ΦPSII)和光化学猝灭系数(qP)均下降,而胞间CO2浓度(Ci),光补偿点(LCP)和非光化学猝灭系数(qN)均升高。可见,干旱胁迫下叶片光合能力和电子传递速率降低是2个玉米品种生物量减少的主要因素。但郑单958变化幅度小于陕单902,表明郑单958植株生长发育和光合特性比陕单902受干旱胁迫的影响小,较高的电子传递速率、较强的光能转化能力和较大的相对生长速率是郑单958适应干旱环境的重要生理特性。