不同密度下玉米茎秆抗倒伏相关性状的产量构成分析

研究不同密度(52500、67500、82500、97500、112500株/hm2)下6个玉米品种茎秆抗倒伏相关性状的产量构成,明确不同茎秆性状对产量的贡献率,剖析耐密品种的茎秆结构特性,以期为玉米茎秆抗倒伏特性改良进而提高种植密度提供理论依据。结果表明,随着密度增加,不同玉米品种产量均先增加后降低,地上第3节和第4节穿刺强度、节间粗及株高均降低,穗位系数、地上第3节间和第4节间长粗比均增加,穗位高、穗下节间数、穗下节间长无一致性的变化规律。与52500株/hm2相比,67500、82500、97500、112500株/hm2下株高降低1.41%~5.65%,穗位系数增加2.07%~8.63%,地上第3、4节平均穿刺强度降低4.25%~15.88%,地上第3、4节平均节间粗减少5.87%~14.27%,地上第3、4节平均节间长粗比增加7.73%~30.51%。相关性分析结果表明,地上第3节和第4节穿刺强度、地上第3节间和第4节间长粗比、穗位高、地上第4节间长、密度与产量呈极显著相关。通过不同密度条件下的产量变化建立不同玉米品种的产量曲线模型,筛选出高产品种秋乐368,鉴定出了每个品种的最适密度,仅有秋乐368既耐密又高产。不同密度条件下,茎秆抗倒伏相关性状的产量构成分析结果表明,地上第3、4节穿刺强度和节间长粗比是影响产量的较重要性状;地上第3节茎秆对密度因素的敏感性弱于地上第4节;在高密度条件下,第4节茎秆质量好坏对产量有更重要的影响。

玉米3个籽粒性状的遗传研究

采用单粒测定法,以9个玉米自交系及其40个正反交杂交组合为材料,研究粒质量、胚质量、胚乳质量的杂种优势、亲子相关和遗传控制。结果表明,(1)3个性状的平均中亲、超低亲、超高亲优势均为正值,但有部分组合的超高亲优势为负值;(2)3个性状与中亲值间均有最大程度的相关;(3)各性状在F_(2)籽粒间有极显著的分离,故其主要受F_(2)种子基因型的遗传控制。遗传变异均以加性效应为主,显性效应为次。在总遗传方差中,加性方差占37.26%(胚乳质量)~46.01%(粒质量)。各性状均存在显著的细胞质效应,但其作用相对较小;(4)粒质量、胚质量、胚乳质量的狭义遗传力分别为52.65%、54.13%、44.62%。

赤霉素调控玉米种子活力的研究进展

玉米是我国总产与平均单产最高的主要农作物,对于保障国家粮食安全具有举足轻重的作用。种子活力是衡量种子质量和应用价值的关键指标,高活力种子是确保作物高产、稳产的基础。赤霉素是重要的植物生长调节物质,具有解除种子休眠、促进萌发的作用,外源赤霉素的喷施已被广泛应用于农业生产以提高作物产量。目前赤霉素对玉米种子活力的影响研究多侧重于施加外源GA影响种子活力的相关生理指标上,而赤霉素调控玉米种子活力的作用机理尚需深入研究。本文综述了赤霉素的生物合成、信号转导、作用机制以及对玉米和其他作物种子活力影响的研究进展,旨为深入探究GA对于玉米种子活力的调控机制乃至玉米育种实践中高活力玉米新种质的创制提供参考。

利用RNA-Seq发掘玉米叶片形态建成相关的调控基因

【目的】叶片宽度和长度等叶形特性是决定植株形态,进而影响种植密度的重要农艺性状,通过转录组测序技术筛选并挖掘玉米叶片形态建成相关的代谢路径及调控基因,为深入认识叶片发育的分子机理和鉴定叶宽、叶长候选基因奠定基础。【方法】以极端窄叶自交系NL409和宽叶自交系WB665为材料,利用RNA-Seq技术鉴定7叶期第七片叶近基部的差异表达基因(DEGs),通过生物信息学分析,筛选与叶片发育密切相关的代谢通路,利用qRT-PCR验证不同激素路径叶形相关基因的表达结果,并结合启动子区域的序列差异挖掘叶形功能基因。【结果】分析对照(WB665)和样品(NL409)高通量测序结果,在叶宽形成关键部位共筛选出5 199个DEGs,其中,2 264(43.55%)个基因表达上调,2 935(56.45%)个基因下调表达,下调基因明显多于上调基因;GO功能富集分析表明,差异基因主要富集在细胞膜相关的细胞组分中,涉及代谢过程和细胞响应刺激;KEGG富集分析表明,差异基因主要参与到核糖体、植物激素信号转导、苯丙烷类代谢、乙醛酸和二羧酸代谢等过程,其中核糖体、植物激素信号转导、鞘脂类代谢下调表达基因较多的路径与叶片发育密切相关。核糖体路径富集到多个PRS(PRESSED FLOWER)基因,分析发现PRS13(PFL2)可能在调控窄叶发育过程中发挥重要作用。鞘脂代谢路径富集的基因几乎全部下调表达,引起抑制叶片发育的AP1(APETALA1)类和MAPK(Mitogen-Activated Protein Kinase)类基因上调,以及促进叶片发育的LFY(LEAFY)下调,与窄叶发育受抑制的表型一致。植物激素信号转导路径富集到的油菜素内酯(BR)响应基因和赤霉素(GA)代谢基因下调,细胞分裂素(CTK)和大部分生长素(Auxin)响应基因上调,与窄叶中DELLA蛋白基因上调表达,抑制GA并促进CTK基因表达的作用模式一致。通过qRT-PCR对18个叶片发育相关基因进行分析,结果表明,其表达趋势与转录组结果一致,分析发现BR相关的ROT3、Auxin相关的NAL7-like、AGO7-like以及TCP类转录因子CYC/TB1等基因与窄叶的形成密切相关。【结论】明确了一些与玉米叶片发育密切相关的代谢路径,还发现植物激素间的动态平衡对叶片发育有着重要影响,尤其是生长素与油菜素内酯、细胞分裂素与赤霉素之间的相互作用对调控叶片形态可能发挥重要作用。

密度对不同玉米自交系生物学性状的影响及其耐密性分析

以不同类群的12份玉米自交系为材料,设置10.5万株/hm^2和18.0万株/hm^22个密度水平,调查并计算散粉—吐丝间隔期、茎秆穿刺强度、单株产量等16个生物学性状,并结合耐密系数对各自交系进行耐密性分析。结果表明,密度对吐丝期、吐丝—散粉间隔期、穗位高、叶面积、茎腐病率、空秆率、茎秆穿刺强度、茎秆折断强度、穗长、穗粗、单株产量均有显著或极显著的影响,对散粉期、株高、锈病级、倒伏率和秃尖长的影响没有达到显著水平。结合耐密系数分析,筛选出3份耐密性好的自交系DQ3M、DQ1&2F、PZ58和3份耐密性较差的自交系DQ7M、335g M、DQ1M&335g F。初步确定,散粉—吐丝间隔期、空秆率、单株产量与耐密系数相结合可以作为预测玉米自交系耐密性的参考指标。

玉米“黄金”群体产量等性状轮回选择改良效果评价研究

利用群体改良方法,充分挖掘地方优异种质的遗传潜力是玉米种质改良与创新的一个重要途径。本研究以黄金群5个轮次改良群体为材料,通过1年2点产量比较试验,分析了混合选择和相互半姊妹轮回选择方法对黄金群产量及穗部性状的改良效果。结果表明,两种选择方法对群体产量改良是有效的,随着改良轮次的增加,黄金群的单株产量逐轮提高,平均每轮提高3.78%,其中,混合选择改良的3轮群体平均每轮提高4.27%,相互半姊妹轮回选择的改良群体提高2.07%;虽然群体产量的变异系数从15.43%下降到12.80%,但群体内仍有较丰富的变异。通过改良群体穗部性状比较发现,穗长和行粒数改良效果显著,分别提高14.71%和17.62%,说明它们的提高是群体单株产量提高的主要因素。

棉花光合基因GhRCAα启动子的克隆及活性分析

为了克隆棉花Rubisco活化酶基因(RCA)启动子,研究其表达调控的分子机制,以百棉1号为材料,对GhRCAα启动子区2 000 bp的片段进行克隆、顺式作用元件分析以及活性分析,结果表明,许多重要的顺式作用元件包括响应于光、生物钟、逆境胁迫、植物激素以及其他的基本顺式作用元件特异地存在于GhRCAα启动子区;进一步对GhRCAα进行表达特性分析发现,该基因在光合作用进行的主要位置叶片中表达量最高,在其他组织表达量很低,其表达具有组织特异性,这与该启动子区存在许多光响应及组织特异性表达相关元件的结果相一致;将克隆的GhRCAα启动子片段以烟草叶片为受体材料进行瞬时表达分析表明,GhRCAα启动子可以驱动GUS基因的表达,表明克隆的启动子片段具有驱动目标基因表达的活性。克隆的GhRCAα启动子可能是一种组织特异型启动子,有望用于植物的遗传转化,进而更好地调控重要基因的特异性表达。

利用重组自交系群体定位不同温度条件下玉米种子发芽性状的QTL

以基于豫82×沈137和豫537A×沈137构建的2个重组自交系群体的420个家系为材料,借助SNP分子标记遗传连锁图谱,利用复合区间作图法定位了发芽率(GP)、发芽势(GE)、发芽指数(GI)、活力指数(VI)、苗长(SL)、幼苗干质量(SDW)、根干质量(RDW)7个种子发芽相关性状的QTL。结果表明,基于豫82×沈137的重组自交系群体检测到24个QTLs,分布在1、2、3、5、6、7、10染色体上,单个QTL解释性状遗传变异的5.61%~11.01%;基于豫537A×沈137的重组自交系群体检测到40个QTLs,分布在除第2染色体外的其余9条染色体上,单个QTL解释性状遗传变异的5.39%~11.92%。通过元分析方法将64个原初QTLs中的25个(39.1%)整合进6个mQTLs,分别分布于第3、5、7、10染色体上,每个mQTL平均包含4.17个QTLs,分别参与2~4个性状的调控,其中,mQTL3-2包含了7个QTLs,参与对VI、SDW、RDW、GE等4个性状的调控。确定了位于6个mQTLs对应标记区间的35个候选基因,主要参与种子萌发、氧化还原代谢途径、信号传导、逆境抵御等生物学过程。

豫综5号玉米综合种淀粉含量轮回选择效果分析

【目的】评价豫综5号玉米群体淀粉含量的改良效果,为创制高淀粉玉米种质资源、选育高淀粉玉米杂交种和继续改良豫综5号的淀粉含量提供依据。【方法】以提高玉米群体淀粉含量为目标,利用近红外技术对豫综5号群体完成了4轮的群体改良。以改良群体为父本,以黄早4、丹340、齐319、掖478和Mo17为测验种,采用NC-II遗传交配设计组配成20个测交组合。通过对不同轮次改良群体和20个测交组合在2个环境中的评价试验,对豫综5号群体淀粉含量轮回选择的改良效果进行了比较研究。【结果】豫综5号群体的淀粉含量随着改良轮次的增加呈逐渐提高的趋势,由C0的69.39%增加到C4的72.31%,4轮选择后淀粉含量实际增益为2.92%。同时蛋白质和赖氨酸含量呈逐轮下降趋势。随着改良轮次的增加,各测验种与各轮改良群体测交组合的淀粉含量逐轮提高,说明非破坏性单粒淀粉含量的轮回选择对豫综5号淀粉含量的改良是有效的;就一般配合力而言,随着改良轮次的增加,淀粉含量的一般配合力呈逐轮提高的趋势;从特殊配合力分析结果表明,黄早4与各轮群体间特殊配合力效应值逐轮提高,其它4个测验种与群体特殊配合力效应值呈现一定的波动。【结论】利用非破坏性单粒淀粉含量的轮回选择改良豫综5号淀粉含量是有效的,随着改良轮次的增加,豫综5号的淀粉含量逐渐提高。

优良玉米自交系8085泰(BT1)的特征特性及应用

20世纪90年代河南省农业科学院利用温带自交系8058×泰国玉米育成了优良自交系8085泰(BT1)。该自交系较好地融合了温、热带种质,遗传基础丰富,具有高配合力、高产、品质优良和综合抗性好等特点。国内育种单位以其为亲本选育了浚248、浚9058和新01A3等17个优良衍生系,利用8085泰(BT1)及其衍生系培育了豫玉25、浚单18、浚单20和秋乐368等25个通过审定的玉米新品种,并大面积推广应用,取得了巨大的社会经济效益。自交系8085泰(BT1)是一个特色种质资源,在机收品种选育、抗逆性与品质改良研究中仍具有利用价值。

基于STM32和μCOS的医用注射泵系统软件设计

本文提出一种采用STM32F103ZET6处理器平台,使用μC/OS-II操作系统,借助μC/GUI控件进行界面开发的注射泵控制系统。采用基于模块化分层的软件设计方法,满足注射泵对多功能、易用界面、低功耗和多任务的需求,以提高医用注射泵的工作效率及可靠性。

微量注射泵控制系统设计

微量注射泵具有高精度输液和自动控制的能力,近年来被广泛应用于临床医疗。本文在分析现有注射泵的工作原理基础上,结合嵌入式技术、传感器技术和步进电机控制技术在解决微小运动控制问题具有的简易有效优势,提出了基于ARM处理器的闭环控制系统。该系统主要由主控模块、电源模块、电机传动模块、传感检测模块和输入显示模块组成,完成了报警信号检测和电机控制,实现了微量药液的智能安全注射。

玉米收割机机械化作业对后茬小麦生长的影响

为了明确玉米收割机机械化作业对后茬小麦生长的影响,通过3年对比试验,研究了玉米收割机机械化作业对后茬小麦生长发育和产量的影响以及小麦病虫害的发生情况。结果表明,与传统作业方式相比,玉米收割机机械化作业后第一年,试验区小麦出苗率和产量显著低于对照区;小麦病虫害发生情况与对照区无显著差异。第二年,小麦生长发育情况及产量与对照区相当,无显著差异;小麦地上害虫虫口密度与对照区相当;蛴螬、蝼蛄、金针虫等地下害虫上升,其中金针虫虫口密度显著高于对照区;小麦纹枯病发病率显著高于对照区。第三年,小麦生长情况及产量与对照区无显著差异;金针虫虫口密度显著高于对照区;小麦纹枯病发病率显著高于对照区。总之,玉米收割机机械化作业后3年内对后茬小麦生长发育和病虫害发生有一定影响,需要配套的生产管理措施。

河南夏玉米主产区气象因素对产量的影响

基于2011-2020年841个区域试验玉米品种的产量数据,结合10年间的气象数据和主要病害发生情况,分析气象因素的演变、气象因子与产量及病害的关系,明确典型低产年份影响产量的关键气象因子。结果表明,2011-2020年河南夏玉米主产区的平均气温相较过去30年明显升高1~1.5℃,降雨量显著减少,日照时数逐渐增多,平均单产呈波动增加趋势,气候产量的增产作用逐渐减弱。产量归因分析表明,气象因素是导致河南夏玉米产量差异的最主要来源,9月份气象条件是影响产量波动的最重要气象因素,其中光照时数贡献率>降雨量>平均气温,9月光照时数和降雨量的贡献率分别达28.26%、16.77%,是影响产量的限制性气象因子。产量因素中穗长、千粒重、密度、穗粒重的贡献率达16.30%、15.95%、15.36%、14.15%,在光照时数作用下显著影响产量。弯孢叶斑病、南方锈病、瘤黑粉病的贡献率达28.11%、22.49%、22.26%,在降雨量和光照时数作用下显著影响产量。

对非小细胞肺癌患者进行调强适形放疗的效果分析

目的:探究对非小细胞肺癌患者进行调强适形放疗的效果.方法:选择大名县人民医院肿瘤科2016年10月至2018年10月收治的69例非小细胞肺癌患者为研究对象.采用随机数表法将其分为对照组(34例)与观察组(35例).对对照组患者进行常规的三维适形放疗,对观察组患者进行调强适形放疗.然后对比两组患者的临床疗效、实际照射剂量、靶区剂量不均匀性指数和靶区适形指数.结果:两组患者的实际照射剂量、治疗的总有效率相比,P>0.05;观察组患者的靶区剂量不均匀性指数和靶区适形指数均高于对照组患者,P<0.05.结论:对非小细胞肺癌患者进行调强适形放疗的效果确切,可有效地减轻对其靶区周围器官的损伤.

不同生态条件下玉米产量影响因素分析

不同生态条件下环境因素是导致玉米产量差异的重要原因,为阐明不同地区产量的主要构成因素,利用不同生态区的气候环境以及逆境胁迫压力,对15份自交系和18份杂交种进行评价筛选,分析不同地区产量构成因素对产量的贡献效应,明确不同区域选择适宜高产品种的评价方法。结果表明,与产量直接相关的穗粗、行粒数、穗长、百粒重和穗位系数对产量的贡献效应大于病害和倒伏,在不同气候环境影响下,这些产量因素对产量贡献效应不同;产量最优线性回归模型中引入产量要素越多的地区,产量越高,不同生态环境下,南阳、洛阳、安阳、漯河试验点分别有5、4、4、2个与产量直接相关的因素引入最优线性方程;多地点联合鉴定表明,郑单1868和LX201在干旱胁迫后并未减产,遮阴胁迫后减产相对较少,平均产量相对较高,在本研究的试验材料中综合抗性最好。

玉米烯醇化酶基因ZmENO1响应干旱和高温胁迫的功能分析

烯醇化酶是参与代谢的关键酶,能够影响植物的生长发育和应答非生物胁迫。本研究克隆到一个玉米烯醇化酶基因ZmENO1,与高粱XP_021305192.1 (SbENO1)亲缘性较高。ZmENO1受到干旱胁迫的诱导表达,且表达量与材料的耐旱性呈正相关。ZmENO1的过表达通过ABA依赖路径稳定细胞膜渗透势及增强抗氧化酶活性,从而提高了拟南芥对干旱胁迫的耐受力。有趣的是,发现ZmENO1可能是通过非依赖脱落酸(ABA)路径提高了过表达拟南芥株系的耐高温能力。酵母双杂实验表明ZmENO1参与了二氧化碳固定、信号传导和甘油酯、糖代谢等过程。本研究阐明了ZmENO1在拟南芥中响应干旱和高温胁迫的功能,并初步预测了其潜在的互作网络,为进一步解析ZmENO1的作用机制奠定了基础。

不同密度下玉米倒伏相关性状与产量的研究

研究分析7．5万株／hm^2和9．0万株／hm^2密度下14个杂交组合茎秆穿刺强度、压折强度和穗位系数的变化与倒伏的关系，并利用逐步回归和通径分析，解析其对产量的影响作用。结果表明，茎秆穿刺强度、压折强度、穗位系数、倒伏率、密度与产量密切相关。随着密度的提高，穗位系数和倒伏率分别增加2．4％、88．51％，茎秆穿刺强度、压折强度和产量分别降低4．4％、22．26％、4．6％。过高的密度影响各性状问的相关程度发生变化，尤其是高密度下与产量密切相关的茎秆压折强度、倒伏率，其相关性表现得更显著。通过对产量作用因子进行分解，发现高密度下对产量的影响作用倒伏率〉穿刺强度〉压折强度，其作用系数分别为-0．670、0．224、0．171，最终遴选出耐密性优异的高产组合ZD181和ZD179。

玉米叶形相关性状的Meta-QTL及候选基因分析

叶长、叶宽、叶面积及叶夹角不仅影响玉米(Zea mays)光合效率,也是株型的重要构成因素。通过对620个叶形QTL进行整合,构建不同遗传背景下的叶形QTL整合图谱,利用元分析发掘出22个叶长、22个叶宽、12个叶面积以及17个叶夹角m QTL;进一步运用生物信息学手段,确定44个与叶片发育密切相关的候选基因。分析发现,仅有NAL7-like、YABBY6-like和GRF2等13个基因位于m QTL区间内,而玉米中已克隆的KNOTTED1、AN3/GIF1、rgd1/lbl1、mwp1及SRL2-like、HYL1-like和CYCB2;4-like等水稻(Oryza sativa)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)叶形同源基因位于未被整合的QTL内;对44个候选基因在叶片长、宽、厚发育过程中基部-末端、中央-边缘、远轴-近轴的调控机理进行归纳分析,发现玉米中仅有少数几个候选基因被报道,揭示了叶形发育的部分分子机理。因此,对玉米叶形相关m QTL/QTL及基因进行全面深入的分析,不仅有助于增加对其遗传结构的了解,发掘更多候选基因,阐明叶形发育和形成的分子机制,还可为耐密理想株型的分子标记辅助选择提供依据。

玉米单倍体诱导、加倍技术及相关机理探讨

以生物诱导为基础的DH育种已发展成为玉米育种的核心关键技术,能够显著缩短自交系选育周期,加快育种进程。近年来,单倍体规模化诱导技术已经相当成熟,但批量加倍还是亟待解决的技术难题。文章综述玉米单倍体获得的技术途径、加倍措施、诱导率和加倍率QTL定位及相关基因的研究进展,对单倍体的不同加倍方法以及不同加倍药剂的加倍效果进行分析,通过元分析剖析诱导位点的遗传结构。