草地贪夜蛾对山东省玉米的危害风险及其监测防控研究进展

草地贪夜蛾是一种原产于美洲热带和亚热带地区的重大迁飞性农业害虫,可以为害包括玉米、棉花、水稻、花生、大豆、马铃薯、小麦、果树等在内的80余种植物。2019年1月,该虫首次入侵我国云南省,截止5月10日,已在13省61市(州)261个县(市、区)为害玉米,发生面积7.2万公顷。伴随着西南季风,草地贪夜蛾可能继续北迁进入山东省,山东省夏玉米区是该虫种群繁殖、迁飞与再定殖的绝佳栖境。因此,必须早监测、早发现、早防控,减少其对全省玉米安全生产的威胁。本文总结了草地贪夜蛾的形态特征、为害特点、监测预警技术、防治措施并提出了对策和建议,以期为植保人员和相关科研人员对该虫进行监测预警和精准防控提供参考。

玉米籽粒皱缩突变体sh2019的分子标记初步定位

玉米籽粒作为光合产物的重要贮藏器官,其发育直接影响百粒重和产量。本研究以玉米籽粒皱缩突变体sh2019、野生型玉米自交系Mo17及两者的杂交F_(2)代为材料,进行表型分析、遗传分析和分子标记初步定位。结果表明,突变体sh2019籽粒干瘪,种皮皱缩,百粒重和出苗率均比野生型显著下降,分别下降43.55%和69.56%。遗传分析发现突变体sh2019的籽粒皱缩表型受1对隐性核基因控制。利用F_(2)分离群体借助集团分离分析法进行的分子标记定位结果表明,sh2019基因被定位于玉米3号染色体上约30.18 Mb的物理距离内。本研究结果可为开展sh2019基因的精细定位及分子标记辅助育种奠定基础。

华北平原种粮大户小麦-玉米轮作系统能值分析--以山东省滨州市为例

基于我国农业经营主体变化的背景,本研究以山东省滨州市为例,采用能值分析方法研究了华北平原种粮大户冬小麦-夏玉米粮食生产系统的效率和可持续性。结果表明,山东省滨州市种粮大户麦玉生产系统全年能值总投入平均为2.21×10^(16)sej/hm^2,表现出对经济系统反馈资源和不可更新资源较强的依赖程度;系统能值转换率和不可更新能值利用率比河北省小农户模式、家庭农场和规模化农场中的麦玉生产系统低7.0%~50.1%,反映出较高的资源利用效率;其可持续指标为0.13,低于其他经营模式,说明系统可持续发展能力有进一步优化提升的空间。未来,以种粮大户为代表的华北平原适度规模化新型农业经营主体,应该针对该地区麦玉生产模式高资源消耗、高环境负载的特征,围绕化肥投入、机械化应用等关键技术环节,充分发挥新型农业经营主体优势,优化种植模式,应用绿色农艺技术,促进华北平原粮食生产进一步向绿色、高效、可持续转型。

转基因抗虫玉米LG11中m2cryAb-vip3A融合基因及其蛋白的表达分析

抗虫转基因作物中杀虫蛋白的表达量对抗虫效果至关重要,研究外源Bt基因在作物不同生育时期和不同组织器官中的时空表达模式,对于抗虫转基因玉米产业化后的害虫抗性治理和农业转基因生物安全管理具有重要意义。LG11抗虫转基因玉米中的抗虫基因是山东省农业科学院通过人工合成方法将外源Bt杀虫蛋白Cry1Ab和Vip3Aa的主要结构域组合形成的新型抗虫融合蛋白M2cryAb-vip3A,连续两年对该转化体材料抗虫基因m2cryAb-vip3A的表达模式进行分析,利用实时定量PCR方法从转录水平对LG11苗期的根、茎和叶,吐丝期的根和茎,成熟期的根、叶和籽粒中的m2cryAb-vip3A基因的表达模式进行分析;利用酶联免疫吸附法(ELISA)从翻译水平对苗期的根、茎和叶,吐丝期的根、茎、花丝和花粉,成熟期的根、茎、叶、籽粒和苞叶中的M2cryAb-vip3A蛋白表达量进行测定。结果表明,m2cryAb-vip3A抗虫融合基因及其编码蛋白在抗虫转基因玉米不同生育时期的不同组织器官中表达差异较大,以幼苗期叶片中的表达量最高。该研究结果可为LG11未来的商业化推广和农业转基因生物安全管理提供有用的信息。

转基因抗虫耐除草剂玉米自交系LG11的获得及抗性分析

虫害是影响我国玉米产量和品质的重要限制因子,转Bt (Bacillus thuringiensis)基因玉米具有很好的抗虫性,能有效减少化学杀虫剂的使用,深受种植者欢迎。但是大面积持续种植转基因玉米,会引发靶标害虫产生抗性,“多基因”策略是阻止或延缓靶标害虫抗性种群发生的主要治理策略之一。本课题组利用人工合成方法将Cry1Ab和Vip3Aa蛋白的主要结构域组合形成融合蛋白M2cryAb-vip3Aa,这2种杀虫蛋白在进化上没有同源性且杀虫机理存在差别,能有效降低靶标害虫产生抗性的几率。本研究拟通过转基因方法将m2cryAb-vip3Aa和bar基因串联导入受体材料,并以骨干自交系昌7-2为回交亲本进行回交转育,获得抗虫耐除草剂且拥有优良农艺性状的转基因玉米新材料,并对抗虫性和耐除草剂抗性进行分析。研究结果将丰富现有的抗虫耐除草剂玉米种质资源,并为玉米田间害虫防治和杂草治理提供新的解决方案。

干旱胁迫对不同生长期不同玉米品种生长性状的影响

为探究干旱对玉米不同生长期的生长性状及果穗性状的影响,以QXH0121(耐盐碱型)、B73(野生型)、PHM57(盐碱敏感型)3种不同耐盐碱能力的玉米品种为试验材料,通过盆栽控水,分别于拔节期、大喇叭口期、抽雄期进行干旱处理。结果表明:相较于非胁迫处理,干旱胁迫下3种玉米品种在拔节期、大喇叭口期及抽雄期均表现为株高及产量构成要素降低,而茎粗则无显著差异。无论拔节期、大喇叭口期或者抽雄期胁迫,3个品种耐旱程度均表现为QXH0121>B73>PHM57。拔节期的干旱胁迫对玉米株高影响最大,株高低于大喇叭口期和抽雄期;抽雄期的干旱胁迫对果穗性状影响最大。

“山东粮丰”支撑小麦-玉米周年丰产增效

山东作为我国粮食主产省,是国家重点研发计划"粮食丰产增效科技创新"专项实施的重点省份之一。"山东粮丰"两期项目整体设计、一体化实施,通过创新组织管理方式和技术示范应用模式,开展全链条科技创新,为山东省小麦-玉米周年持续丰产增效提供了有力支撑。2017年以来,创新或优化28项小麦-玉米周年丰产增效关键技术,优化筛选出8套配套农机具,初步构建4套区域性小麦-玉米两熟全程机械化丰产增效技术模式,累计示范推广254.96万hm^2,实现小麦-玉米周年增产5.4%~14.7%,节水11.1%~26.9%,节肥12.6%~20.0%,灾害损失率降低3.7%,粮食减损6%~8%;引入第三方权威机构开展技术应用成效评估,累计完成130处、4 945.99 hm^2高产攻关田与"百、千亩"示范方的第三方评价工作,实现小麦-玉米周年平均单产19 581 kg·hm^(-2)、节本增效2 146.5元·hm^(-2);建立了智慧化农业精准管理服务平台和项目门户网站,实时服务项目区粮食生产;整合科政企优势资源,积极对接山东省粮油绿色高质高效创建专家指导组,共同打造了粮食绿色高质高效齐河样板。

1985-2019年山东省玉米品种的演变与遗传组成分析

本研究对1985-2019年间山东省生产用主要玉米品种进行种质资源遗传组成、杂种优势模式等方面的系统分析,结果表明,品种演变分为5个阶段,各阶段代表品种依次为烟单14、鲁玉2号、掖单13、农大108和郑单958;有5种代表性杂种优势模式,即Lancaster×塘四平头、国外杂交种选系×塘四平头、Reid×旅大红骨、PB×Reid和Reid×塘四平头。

优化品种匹配和灌水量提高冬小麦-夏玉米产量及水分利用效率研究

优化冬小麦-夏玉米品种周年匹配,明确冬小麦季适宜灌水量,是进一步提高冬小麦-夏玉米周年产量及水分利用效率的重要途径。本试验以小麦品种泰科麦30(耐旱型)、济麦22(高肥水型)和黄淮海区主推玉米品种登海605、郑单958为供试材料,系统研究冬小麦-夏玉米品种匹配及灌水量对周年产量及水分利用效率的影响。结果表明,泰科麦30+登海605组合W1(冬小麦越冬水、返青水、拔节水、开花水和夏玉米蒙头水各60 mm)处理周年干物质重增加显著,W2处理获得最优周年产量,但与W1差异不显著,W0处理周年耗水量少、周年水分利用效率高;泰科麦30+郑单958组合W1(冬小麦拔节水、开花水和夏玉米蒙头水各60 mm)处理的周年产量最高,周年水分利用效率最优。济麦22+登海605、济麦22+郑单958组合均在W2处理下干物质积累显著,周年产量最高。济麦22+登海605组合周年耗水量W0显著低于灌水处理,进而周年水分利用效率最佳;济麦22+郑单958组合W1处理有最佳周年水分利用效率。结论:综合产量和水分利用效率,泰科麦30+郑单958为最优冬小麦-夏玉米品种组合,W1为最佳灌水量。

玉米耐受盐胁迫的调控机理研究进展

盐胁迫是影响玉米生长和产量的一个重要环境限制因素。盐胁迫易引发离子胁迫和渗透胁迫,最终导致植物叶面积扩展受阻、光合作用以及生物量积累降低等。植物在适应盐胁迫环境时能形成许多耐受调节机理,如Na+的外排、Na+区隔化进入液泡、可溶性物质的积累和活性氧(reactive oxygen species,ROS)的清除等。本文对近年来玉米耐盐机理的研究进展作一概述,内容包括盐胁迫对玉米生长和发育的影响,玉米对盐胁迫的生理生化响应及分子机制,基于离子平衡、渗透调节、清除活性氧和激素调节4个方面的玉米耐受盐胁迫的调控机理,并对玉米耐盐研究存在的问题和前景进行了分析和展望。深入研究玉米耐盐生理和分子机制,不仅具有重要的科学意义,而且还能为将来玉米的耐盐育种提供重要的理论指导。

高直链淀粉玉米的研究进展

高直链淀粉玉米是指籽粒直链淀粉占总淀粉含量55%~85%的特用玉米,它在抗性食品、包装材料、医疗保健和降解材料等多个产业中占有重要地位。本研究在介绍直链淀粉用途的基础上,综述了玉米直链淀粉合成关键基因、检测方法和高直链淀粉种质创制、选育及存在问题。

都市近郊中低产田鲜食玉米/花生间作模式研究

于都市近郊中低产田对鲜食玉米/花生3∶4行比间作种植模式与其单作对比进行了研究。结果表明:鲜食玉米/花生3∶4行比常规间作模式最佳,玉米/花育28间作与玉米单作相比,每公顷增收2 976.0元,与花生单作覆膜相比,每公顷增收11 916.0元,经济效益十分显著。该模式玉米单株产量水平明显高于单作,且鲜食玉米较花生提前一个月收获,使得花生后期生长无玉米遮荫影响且具边行优势,可缩减间作与单作花生单株产量水平的差距(常规间作的小花生单株鲜果重高于单作不覆膜),从而大幅度提高玉米花生间作体系的综合经济效益。

高淀粉玉米育种研究现状及品种选育方法探讨

分析玉米淀粉市场发展概况,介绍高淀粉玉米的分类、用途和营养特点。通过分析目前高淀粉玉米育种研究进展和现状,探讨高淀粉玉米品种自交系及杂交种选育方法和选育技术。

单季麦秸还田促进小麦-玉米周年碳效率和经济效益协同提高

【目的】优化小麦-玉米周年秸秆还田方式,实现系统碳效率及经济效益协同提高,促进小麦-玉米周年可持续生产。【方法】基于8年小麦-玉米周年秸秆还田长期定位试验,分析小麦、玉米秸秆双季还田(D)与小麦秸秆单季还田(S)对作物秸秆产量和碳投入量的影响,明确不同碳投入量对小麦-玉米周年产量及其稳定性和可持续性的影响;系统分析碳效率与经济效益对小麦-玉米周年不同碳投入量的响应特征。【结果】(1)D和S处理的年均秸秆还田量分别为13.54和5.43 t·hm^(-2);D处理投入土壤中的根系和根茬生物量分别为3.04和2.14 t·hm^(-2),较S处理均无显著差异(P>0.05);S处理的根系、根茬和根系分泌物碳投入量分别为1.34、0.97和1.35 t·hm^(-2),较D处理没有显著差异(P>0.05)。(2)S处理的资源和农田管理碳投入量为1.73 t C·hm^(-2),较D处理减少51.29 kg C·hm^(-2);S处理的农田碳总投入量为9.00 t C·hm^(-2),较D处理的12.30 t C·hm^(-2)显著减少了26.82%(P<0.05);S处理的年均秸秆碳投入量为2.31 t C·hm^(-2),较D处理减少了60.85%,秸秆投入量的差异是造成农田碳投入差异显著的主要因素。(3)S处理的年际平均玉米产量为7.29 t·hm^(-2),较D处理减少了5.48%,D处理的小麦和周年产量为7.76和15.05 t·hm^(-2),分别较S处理减少5.67%和0.26%;S处理的作物周年产量稳定性和可持续性指数分别为0.19和0.63,较D处理没有显著性差异(P>0.05)。(4)S和D处理的周年籽粒碳产出量分别为6.27和6.25 t C·hm^(-2),植株碳产出量分别为15.96和15.74 t C·hm^(-2),均没有显著差异(P>0.05)。S处理的碳生产效率和碳生态效率分别为0.69 kg·kg;和1.77 kg·kg^(-1),较D处理分别显著增加60.47%和39.37%(P<0.05)。(5)小麦季,S处理的年际平均产值和年际平均净收益分别为1.89万元/hm^(-2)和0.72万元/hm^(-2),与D处理相比均没有显著差异(P>0.05);玉米季,S处理的年际平均产值和年际平均净收益分别为1.91万元/hm^(-2)和0.81万元/hm^(-2),较D处理分别增加了0.38万元/hm^(-2)和0.39万元/hm^(-2);小麦-玉米周年,S处理的年际平均产值和年际平均净收益为3.80万元/hm^(-2)和1.56万元/hm^(-2),较D处理分别显著增加14.81%和51.54%(P<0.05)。【结论】小麦秸秆单季还田在不显著影响小麦-玉米周年籽粒产量以及产量稳定性和可持续性的前提下,减少了玉米秸秆的碳投入量,促进了碳效率和经济效益的协同提高。

玉米ZmWRKY36基因的生物信息学及功能分析

作为植物转录因子家族最大的成员之一,WRKY蛋白在植物的生长发育、防御反应以及胁迫响应中都发挥着极为关键的作用.本研究以玉米自交系B73为材料,克隆了一个玉米WRKY转录因子Zm-WRKY36,并对其进行生物信息学与功能分析.结果表明,ZmWRKY36基因的开放阅读框为1002 bp,编码333个氨基酸.ZmWRKY36蛋白分子量为35.8 kDa,理论等电点为5.66,属于酸性蛋白;不稳定系数为67.16,为极不稳定蛋白;亲水指数为-0.526,为亲水性蛋白;具有1个WRKY结构域和1个C2 HC锌指结构基序,属于WRKY转录因子Ⅲ类亚家族成员;与高粱SbWRKY64、稷PmWRKY4和狗尾草SvWRKY4有着较近的亲缘关系.进一步分析发现,ZmWRKY36蛋白定位于细胞核内,并且有着较强的转录激活活性.qRT-PCR结果显示,ZmWRKY36基因在玉米根和叶中表达量较高,具有组织特异性;并且受到干旱胁迫和盐胁迫的显著诱导,表明转录因子ZmWRKY36可能在玉米抵御外界干旱胁迫和盐胁迫的过程中发挥着重要作用.

周年氮肥统筹对冬小麦、夏玉米生理特性及干物质积累的影响

本试验以郑单958(玉米)和济麦22(小麦)为供试材料,研究冬小麦-夏玉米周年氮肥分配比例(4∶6、5∶5和6∶4)及肥料种类(树脂包膜肥料、脲酶抑制性肥料和脲甲醛肥料)对冬小麦、夏玉米叶片SPAD值、超氧化物歧化酶(SOD)活性、硝酸还原酶及干物质积累的影响。结果表明,当冬小麦-夏玉米周年氮肥分配比例为6∶4时,冬小麦SPAD值、SOD活性、硝酸还原酶活性及干物质积累量均相对较高;当冬小麦-夏玉米周年氮肥分配比例为5∶5和4∶6时,夏玉米各生理指标及干物质积累量均较高。冬小麦-夏玉米周年氮肥分配比例为5∶5时周年干物质积累量较多,较4∶6和6∶4处理分别提高4.5%和8.5%。肥料种类对夏玉米生理特性及干物质积累量无显著影响。

玉米应答低磷胁迫机制研究进展

玉米是我国重要的粮食、饲料及生物能源作物,低磷胁迫严重影响其品质和产量。氮对拟南芥的缺磷反应具有积极的调控作用,并且在水稻和小麦中得到验证,但在玉米中,氮与低磷胁迫响应机制的相互作用尚未见系统报道。本研究综述内容主要有国内外有关低磷胁迫对玉米生长发育的影响、玉米应答低磷胁迫的生理基础和分子机制,以及氮参与调控玉米应答低磷胁迫的相关机制等,以期为后续研究玉米应答低磷胁迫的分子机制提供参考。

紧凑型与平展型玉米品种氮素吸收利用特征研究

试验采用盆栽方式,选取紧凑型品种登海605(DH605)和平展型品种鲁单981(LD981)为供试材料,以不施氮为对照(N0),设置3个供氮(N)水平:6g/株(N1)、12g/株(N2)、18g/株(N3),研究不同株型玉米品种的产量形成及氮素吸收利用对不同供氮水平的响应特征。结果表明,DH605在N1处理而LD981在N2处理下产量最高,且两品种最高产量差异不显著;在不施氮(N0)条件下,DH605产量较LD981显著提高44.98%(P<0.05);高氮处理(N3)的DH605产量较N1、N2处理显著降低(P<0.05)。随着施氮量的增加,两个品种的氮吸收效率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力均逐渐降低。不施氮条件下,DH605穗期根系干物质积累量及氮素积累量、成熟期地上部干物质积累量较LD981分别显著提高24.73%、37.57%、13.80%(P<0.05);氮素转运总量及对籽粒贡献率较LD981分别显著提高0.85g/株和57.95个百分点(P<0.05),但高氮(N3)处理较N1和N2处理显著降低(P<0.05)。较大的根系生物量保证紧凑型品种DH605在低氮条件下依然有较强的氮素吸收及物质生产能力,但其在高氮条件下营养器官代谢过旺,而氮素向籽粒的转运减少,导致产量和氮素利用效率降低。

不同种植密度对玉米叶面积指数、干物质积累及产量的影响

以玉米新品种诺达1号为供试材料,研究不同种植密度对玉米叶面积指数、干物质积累及产量的影响。结果表明:在60 000~82 500株/hm^2密度范围内,随种植密度增加玉米产量显著增加,但当密度达到一定程度后,产量又随密度增加而降低,产量和密度符合二次曲线关系;叶面积指数随种植密度增大而增大,在灌浆期达到最大值,而后下降;玉米在个体和群体层次上的干物质积累均呈"S"型动态,单株干物质积累量随种植密度的加大而减少,群体干物质产量在一定密度范围内随种植密度增加而增加,诺达1号的种植密度超过82 500株/hm^2时,群体干物质积累量不再增加。

玉米生长素响应因子家族基因的表达模式分析

生长素响应因子(auxin response factor,ARF)是一类重要的转录因子,通过特异性地结合生长素响应元件调节下游靶基因的转录,参与诸多植物生长发育过程的调控。玉米中有许多ARF家族基因,但其表达模式有待深入研究。本研究分析了玉米ARF家族基因在不同组织器官中的表达,发现除ARF10、ARF16和ARF34组成型表达外,其余32个ARF基因的表达水平在生殖器官中要明显高于营养器官。对ARF基因启动子区的顺式作用元件分析显示,28个ARF基因的启动子区含有逆境胁迫相关顺式元件,实时定量PCR分析结果显示,多个ARF基因分别响应冷、热、盐和渗透胁迫。研究结果不仅暗示了ARF家族基因在玉米生殖生长和非生物逆境胁迫响应中的重要性,也为全面解析ARF基因在玉米中的生物学功能提供有用信息。