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。

不同遗传背景玉米RIL家系种子的活力特征

【目的】探明玉米重组自交系(RILs)家系群体种子的活力特征,为玉米优异种质资源创制和强优势杂交组合配置提供参考。【方法】利用豫82×沈137(群体1)和豫537A×沈137(群体2)重组自交系家系及其3个亲本的玉米种子为材料,对其籽粒性状(百粒重、籽粒长、籽粒宽、含水量、电导率、蛋白质含量、可溶性糖含量、丙二醛含量)、发芽性状(发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数)及幼苗性状(苗长、苗干重)进行描述性分析、相关性分析和主成分分析。【结果】群体1和群体2均以发芽势的变异系数最大,分别为56.38%和68.67%;籽粒宽、百粒重、苗长、苗干重、发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数等8个性状的变异系数群体2大于群体1。在2个群体的籽粒性状与发芽性状关系中,除群体2的百粒重与发芽率和活力指数呈显著正相关外,其他籽粒性状与发芽性状均无显著正相关。主成分分析将群体1和群体2的14个性状分别转化为5个和4个主成分,累计贡献率分别为78.778%和76.414%。【结论】2个玉米RILs群体的百粒重、苗干重和发芽率呈双向超亲分离,发芽势变异系数最大。活力指数、发芽指数、发芽势和发芽率显著相关;群体1的籽粒性状与发芽性状无显著相关,群体2的百粒重与发芽率和活力指数呈正相关。基于主成分分析对2个玉米RILs群体的籽粒性状和发芽性状进行综合评价,群体2的得分明显高于群体1,群体2中得分高的株系可用于育种实践。

赤霉素和钙对玉米种子萌发的效应

研究了 GA3、Ca2 + 对玉米种子萌发过程的影响。在种子吸胀、萌动阶段 ,GA3能明显促进种子吸水和加快种子萌动 ,Ca2 + 则表现出延缓种子吸水和萌动 ;GA3和 Ca2 + 能显著提高玉米种子的发芽势和简化活力指数 ,且表现出一定的加成作用 ,但对种子发芽率没有影响 ;GA3能显著促进玉米种子根的生长 ,Ca2

赤霉素和钙对棉花种子萌发的效应

研究了GA3、Ca2 +对棉花种子萌发及活力的影响。结果表明,在种子吸胀、萌动阶段,GA3的作用不明显,Ca2 +则明显表现出抑制种子吸水和萌动;在发芽阶段,适宜浓度的GA3、Ca2 +及其复合处理可显著提高种子发芽势,促进胚芽伸长。

钙和赤霉素对玉米种子活力的影响

利用CaCl2 、GA3 以及GA3 和CaCl2 的 1∶1复合液对玉米种子进行处理 ,从发芽势、简化活力指数、干根芽重和芽长等几个方面研究了各药剂对玉米种子活力的影响 ,结果表明 :除发芽率受影响不显著外 ,其它指标均高于对照 ,并达到了显著或极显著水平 ,且发芽势和简化活力指数随浓度提高呈现先上升后下降的趋势。GA3 和Ca2 + 不表现加成作用。

高温老化对两个玉米品种种子活力发芽指标影响的研究

以玉米太谷1号、泽玉2号两个品种为材料,采用人工高温处理加速老化的方法,研究了种子在老化过程中,发芽指标、种子活力、电导率的变化。结果表明:高温(45±1℃),高湿(100%相对湿度)密闭条件下,随着老化处理时间的延长,两个品种种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、种子活力等逐渐下降,短时间的高温老化对玉米的多项发芽指标和种子活力影响不大,长时间高温老化种子活力和各项发芽指标迅速下降;随着老化处理时间的延长,两个玉米品种的电导率均逐渐上升。两个玉米品种种子在老化处理过程中,种子的多项发芽指标的高低与种子活力的强弱存在显著的正相关关系,而与种子的相对电导率呈极显著的负相关关系。

玉米杂交种新玉41号和新玉54号种子成熟度与活力关系

【目的】研究不同成熟度玉米种子活力差异及变化趋势,确定不同品种种子最适收获时期。【方法】以新玉41号、新玉54号杂交种种子为材料,测定授粉后不同时期种子干重、鲜重、含水量,观察黑层出现时期通过标准发芽试验、田间出苗率调查分析种子成熟度与活力的关系。【结果】两杂交玉米品种种子鲜重均随着成熟度提高呈现出先升高达到一个最大值后开始下降趋势;其干重均随着成熟度提高不断增加,至授粉后48~54 d达到最大值后趋于平稳;含水量随着成熟度的提高一直呈现下降趋势。新玉41号种子在授粉后39 d百粒种子鲜重达到最大值39.1 g,含水量为44.2%;授粉后48 d百粒种子干重达到最大值22.1 g,含水量为35.6%;授粉后51 d出现黑层,含水量为35.6%;授粉后45 d发芽率达到最大值94%,48 d发芽率91.3%,差异不显著;授粉后48 d田间出苗率达到最高值92.3%,此时收获活力最高。新玉54号种子在授粉后51 d百粒种子鲜重达到最大值30.6 g,含水量37.92%;授粉后48 d出现黑层,含水量降至30.9%;授粉后54 d百粒种子干重达到最大值26.6 g,含水量为29.1%;授粉后45 d发芽率达到最大值97.5%,含水量36.2%;授粉后42 d田间出苗率达到最大值94.7%,含水量37.3%,此时收获活力最高。【结论】新玉41号和新玉54号两品种在授粉后42~48 d,含水量35.6%~37.3%,黑层形成前3~6 d收获,均可获得高活力种子。

玉米种子大小对其萌发、活力及幼苗生长的影响

以郑单958、先玉335和诺达1号3个玉米杂交种为试验材料,研究不同大小籽粒种子对其萌发和幼苗生长的影响。结果表明,同一品种不同大小籽粒对种子的发芽率、发芽势和发芽指数影响不明显,而对种子活力和幼苗生长影响较大,即大粒种子的活力明显高于小粒种子;不同品种之间的种子萌发指标差距也不明显,而种子活力和幼苗生长差距较大。这说明种子大小对其萌发阶段影响不大,而主要影响幼苗的生长。

甘肃河西制种区不同成熟期玉米杂交种贮藏期种子活力变化

选择先玉335、郑单958和吉祥1号三个杂交种制种田,于授粉后32 d每隔5 d采收果穗直到授粉后72 d,测定种子电导率、标准发芽率和冷浸发芽率,次年测定田间出苗率以及上述指标,对比分析不同收获期种子在贮藏过程中的变化及其贮藏特性。研究结果表明,随着收获期的推迟,玉米杂交种种子贮藏后标准发芽率和冷浸发芽率降幅减小,电导率的增幅也减小,并且收获后期种子的贮藏性高于前期收获的种子。在授粉后32~47 d、47~62 d、62~72 d采收种子的标准发芽率平均降低6.90%、4.99%、4.48%,前期发芽率的降低速率为中后期的3.75倍;冷浸发芽率依次降低9.70%、13.33%、10.78%,降低幅度明显高于标准发芽率,说明低温冷害后的贮藏性降低。对于不同基因型的玉米杂交种种子,其贮藏后标准发芽率、冷浸发芽率降低程度也不同,先玉335分别降低2%和6.8%,吉祥1号分别降低3.5%和6.9%,郑单958降低3.7%和15%,电导率却依次增大,分别为0.46μs·cm^(-1)·g^(-1)(先玉335)、0.56μs·cm^(-1)·g^(-1)(吉祥1号)、0.49μs·cm^(-1)·g^(-1)(郑单958),说明贮藏10个月后郑单958种子活力衰退幅度最大,贮藏性最差,其次为吉祥1号,先玉335最小,而在活力衰退最小范围内先玉335的适宜收获期为授粉后47~57 d,吉祥1号为授粉后52~57 d,郑单958为授粉后57~62 d,为获得高活力种子提供理论依据。

聚乙烯醇与赤霉素混合处理对玉米生长及产量的影响

研究了聚乙烯醇（ＰＶＡ）与赤霉素（ＧＡ）混合处理玉米种子对其萌发代谢、生长及产量的影响。结果表明，这一处理方法能明显提高种子活力，促进萌发，加快萌发代谢，增强抗旱性。小区试验表明，ＰＶＡ＋ＧＡ预处理可以促进玉米的生长发育，抗旱增产效应十分显著。

玉米种子活力与田间苗期性状相关性研究

应用标准发芽试验、低温试验、老化试验、电导率、四唑处理等方法对不同劣变水平的玉米杂交种子进行了活力测定 ,分析了种子活力与实际出苗表现的相关关系。结果表明 :低温试验、老化试验、简易活力指数与田间出苗率、成苗率和幼苗整齐度呈极显著或显著的正相关关系 ,是玉米种子活力测定的较好方法。

不同活力玉米种子胚萌发期间热激蛋白的合成

玉米 (ZeamaysL .)种子在萌发期间热激处理 (42℃ )时蛋白质合成率低于对照 (2 5℃ ) ;高活力种子胚热激蛋白的合成率最高。在 42℃热激处理时玉米种子胚中合成的热激蛋白的分子量分别为 73、6 5、6 2、5 4、18kD等 5种。高活力种胚合成的热激蛋白在量上高于低活力种子 ,高活力种胚合成的特异性热激蛋白 5 6kD可以作为衡量种子活力的指标。双向电泳表明高低活力种子间热激蛋白的合成有更多质上的差异。

辽单565制种密度对种子活力的影响

为确定辽单565在辽宁地区制种的最佳种植密度,采用对比试验的方法,研究不同密度对种子农艺性状及种子活力的影响。试验结果表明:不同制种密度对农艺性状及种子活力影响不显著;4 500株/667 m2密度下的发芽率最高,种子活力水平和冷发芽结果也较高,为辽单565制种的最佳密度。

GA3处理对耐寒燕麦品种种子萌发的影响

为探究外源激素赤霉素(GA_3)对燕麦种子萌发及活力的影响,选用5个高寒燕麦品种,分别采用不同浓度(0、50、150、200 mg/L)GA_3浸种,比较分析了其发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚根长、苗高等萌发相关指标。结果表明:随着GA_3浓度的升高,供试种子与萌发相关的指标均呈现出先升高后降低的趋势。其中,低浓度50 mg/L和中等浓度150 mg/L对种子萌发有促进作用,而高浓度200 mg/L则表现出一定的抑制,50 mg/L处理对供试燕麦种子萌发促进作用最好。同时,GA_3处理对燕麦种子幼苗苗高的促进作用强于根。除林纳品种外,不同浓度GA_3处理均能显著提高其幼苗的高度。不同燕麦品种的萌发情况对GA_3处理也表现出了显著的差异,其中促进作用由强到弱顺序为青海444>青燕1号>青引3号、青海甜燕麦>林纳。

稀土元素La·Ce·Gd对玉米种子活力和发芽指标的影响

以储藏1年的玉米种子东丹12为材料,分别用含有稀土元素La、Ce、Gd的氯化镧(LaCl3.nH2O),氯化亚铈(CeCl3.7H2O),碳酸钆[Gd2(CO3)3.XH2O]不同浓度的盐溶液浸种处理的方法,研究它们对玉米种子发芽指标、种子活力、种子电导率、种苗生长指标的影响。结果表明:在浓度0.03%、0.06%条件下,对玉米种子的发芽指标、种子活力、种子电导率、种苗生长指标有明显的促进作用,而在浓度0.3%时促进作用减弱,在浓度1.5%时有明显的抑制作用。

GA3浸种对玉米种子发芽及生理性状的影响

为了探讨赤霉素(GA3)对玉米种子发芽及生理性状的影响,以普通玉米自交系豫537 A为材料,采用不同浓度(0、100、200、300、400 mg·L^-1)和时间(0、4、6、8 h)的赤霉素(GA3)进行种子处理,按照GB/T 5520-2011进行标准发芽试验,研究其发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数等发芽性状,测定可溶性糖(SS)、丙二醛(MDA)、α-淀粉酶、β-淀粉酶等生理性状。结果表明:1)GA3处理时间为8 h,浓度为100 mg·L^-1时,发芽势最高,极显著高于其余各水平组合和对照(ck);GA 3处理时间和浓度分别为8 h-200 mg·L^-1、6 h-100 mg·L^-1、6 h-400 mg·L^-1时,发芽率显著高于对照(ck);GA 3处理时间为4 h,浓度为200 mg·L^-1时,发芽指数最高,显著高于对照(ck)。2)GA 3处理时间为4 h,浓度为400 mg·L^-1时,玉米幼苗最高,极显著高于其余各水平组合,显著高于对照(ck);GA 3处理时间为4 h,浓度为400 mg·L^-1时根长最长,极显著高于对照(ck);GA 3处理时间和浓度分别为4 h-400 mg·L^-1、8 h-200 mg·L^-1、6 h-200 mg·L^-1、6 h-300 mg·L^-1、6 h-400 mg·L^-1时植株干重极显著或显著高于对照(ck);GA 3处理时间为8 h,浓度为100 mg·L^-1时,根冠比最高,极显著高于其余各水平组合和对照(ck)。3)GA 3浓度为300 mg·L^-1,处理时间为4 h时可溶性糖含量最高;GA 3浓度为200 mg·L^-1,处理时间为4 h时,丙二醛含量最高;GA 3浓度为300 mg·L^-1,处理时间为4 h时,α-淀粉酶含量最高;GA 3浓度为100 mg·L^-1,处理时间为8 h时,β-淀粉酶含量最高。因此,GA 3浸种对玉米种子萌发及幼苗生长有促进作用,其效果受浸种浓度及浸种时间2个因素影响。

玉米与赤霉素对向日葵列当种子萌发、防除以及对后茬作物向日葵生长的影响

向日葵列当(Orobanche cumana Wallr.)是一种根寄生草本植物,对向日葵等经济作物造成严重危害。为了减少向日葵列当对向日葵的寄生,降低土壤中向日葵列当种子库,本试验以新疆地区广泛种植的玉米品种‘京糯一号’和‘新玉57号’为研究材料,通过穴盘试验研究在不同时期(出苗后10 d和15 d)施加两种不同浓度赤霉素(10^(-4 )mol·L^(-1)和10^(-5 )mol·L^(-1))对上述两个品种玉米生长发育和分泌列当萌发刺激物质的影响;24 d后收集并提取玉米根系分泌物,用其进行刺激向日葵列当种子的萌发试验,从而筛选出刺激向日葵列当种子萌发能力较强的玉米品种进行盆栽试验。通过盆栽试验,在玉米种植后的不同时期(20 d和40 d)喷施10^(-4 )mol·L^(-1)赤霉素以探究玉米与赤霉素共同防除向日葵列当种子的效果,收获时(105 d后)采集玉米地上部、根和根际土样品,用其甲醇浸提液刺激向日葵列当种子萌发;次年在种植过玉米的盆中种植后茬作物向日葵,收获时测定向日葵的农艺指标并统计向日葵列当的出土数。结果表明:穴盘试验中施加赤霉素对玉米的株高有显著增高作用,对玉米根系分泌萌发刺激物质没有抑制作用,即在玉米生长时期可以施加10^(-4 )mol·L^(-1)和10^(-5 )mol·L^(-1)赤霉素。此外,‘新玉57号’根系分泌物的100倍稀释液刺激向日葵列当种子的萌发率显著高于‘京糯一号’,因此选取‘新玉57号’作为盆栽试验的玉米品种。盆栽试验中不同时期施加10^(-4 )mol·L^(-1)赤霉素,玉米株高同样显著高于对照,增长率分别为22.5%、19.1%。次年种植后茬作物向日葵,在第20 d向玉米施加赤霉素处理的盆中种植的向日葵的花盘直径比对照(种植玉米时不施加赤霉素)显著增加57.1%。与对照相比,在种植玉米后的20 d和40 d施加赤霉素的处理种植向日葵,向日葵列当的出土数分别是1.3个·盆^(-1)、1.8个·盆^(-1),分别降低76.4%和67.3%。因此,可以在玉米种植的后20 d和40 d施加10^(-4 )mol·L^(-1)赤霉素,与玉米共同诱导向日葵列当种子"自杀发芽",以减少向日葵列当对向日葵植株的危害。

种衣剂对玉米种子活力及生长发育的影响

为研究种衣剂在玉米生产中的应用效果,通过采用室内发芽和田间试验方法,研究种衣剂对玉米种子活力及生长发育的影响。结果表明,种衣剂包衣玉米种子发芽势、发芽率低于对照,而活力指数、出苗率、根条数、植株鲜重、株高、茎粗与对照相比都有所提高,能有效增加穗粒数、千粒重,降低缺株率,提高产量。通过试验研究证明,种衣剂对玉米种子发芽势、发芽率有一定抑制作用,而对活力指数、生长发育均有一定的促进作用。

玉米杂交种种子活力与成熟度关系

以早熟杂交玉米品种新玉29号、新玉35号以及晚熟品种郑单958和先玉335种子为材料,测定授粉后不同时期种子发芽指数、活力指数、田间出苗率,分析种子活力与成熟度的关系。结果表明,在新疆地区早熟玉米品种在授粉后45-48 d（黑层出现前3-6 d）、含水量29.1%-34.3%时收获可获较得高活力种子;晚熟品种在授粉后54-57 d（黑层出现前3-6 d）、含水量34.7%-38.1%时收获可获得高活力种子。