2024年第32卷第2期文章目次
2024, 32(2):1-7.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240201
摘要:
以不同类群骨干自交系PH4CV、Mo17、PH6WC、郑58、D299、H29、丹黄34、丹598、昌7-2和S121为基础试材,按照群内和群间杂交共组配15个基础群体,分别形成F1、F2、F3和F4共4个自交世代,研究其单倍体诱导率和加倍率。利用高频诱导系丹诱3号对骨干自交系和不同遗传基础的自交后代进行单倍体诱导,利用浓度为0.06%的秋水仙素对各世代单倍体子粒进行加倍处理。结果表明,不同种质类群自交系间诱导率存在显著差异,以Lancaster群代表系PH4CV、Mo17和Reid群代表系PH6WC、郑58诱导率较高。高诱导率类群通过群内和群间组配基础试材,同样具有较高的诱导率,同时利用杂种优势提升了LRC、SPT和PB群骨干系的诱导率。诱导率随着自交世代增加而显著降低,在F2世代加倍效果最好。
以不同类群骨干自交系PH4CV、Mo17、PH6WC、郑58、D299、H29、丹黄34、丹598、昌7-2和S121为基础试材,按照群内和群间杂交共组配15个基础群体,分别形成F1、F2、F3和F4共4个自交世代,研究其单倍体诱导率和加倍率。利用高频诱导系丹诱3号对骨干自交系和不同遗传基础的自交后代进行单倍体诱导,利用浓度为0.06%的秋水仙素对各世代单倍体子粒进行加倍处理。结果表明,不同种质类群自交系间诱导率存在显著差异,以Lancaster群代表系PH4CV、Mo17和Reid群代表系PH6WC、郑58诱导率较高。高诱导率类群通过群内和群间组配基础试材,同样具有较高的诱导率,同时利用杂种优势提升了LRC、SPT和PB群骨干系的诱导率。诱导率随着自交世代增加而显著降低,在F2世代加倍效果最好。
2024, 32(2):8-15.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240202
摘要:
以先玉335双单倍体(Doubled Haploids,DH)群体、掖107×昌7-2重组自交系(Recombined inbred lines,RIL)群体和京724×京92回交1代(Backcross,BC)群体为试材,采用全基因组覆盖的新型区块标记——单倍型标签多态性(haplotype-tag polymorphisms,HTP)标记,从基因型分离比、亲本遗传片段和重组交换3个角度解析DH、RIL、BC群体的遗传规律。结果表明,DH群体虽然偏分离高于BC群体,平均交换频率低于RIL群体,但该群体样本中不存在杂合和外源片段,均为纯合片段;平均亲本遗传片段长度为384个HTP,高于RIL群体;单代上拥有最高的重组交换次数,相较于其他群体,在群体特点和创制成本等方面具有较多优势。
以先玉335双单倍体(Doubled Haploids,DH)群体、掖107×昌7-2重组自交系(Recombined inbred lines,RIL)群体和京724×京92回交1代(Backcross,BC)群体为试材,采用全基因组覆盖的新型区块标记——单倍型标签多态性(haplotype-tag polymorphisms,HTP)标记,从基因型分离比、亲本遗传片段和重组交换3个角度解析DH、RIL、BC群体的遗传规律。结果表明,DH群体虽然偏分离高于BC群体,平均交换频率低于RIL群体,但该群体样本中不存在杂合和外源片段,均为纯合片段;平均亲本遗传片段长度为384个HTP,高于RIL群体;单代上拥有最高的重组交换次数,相较于其他群体,在群体特点和创制成本等方面具有较多优势。
2024, 32(2):16-22.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240203
摘要:
以玉米雄性不育突变体ms1153为材料,通过减数分裂期花粉母细胞染色体观察和不同发育时期花药石蜡切片分析突变体不育表型产生的原因,利用F1和F2群体确定突变体MS1153的遗传方式和基因ms1153物理位置。结果表明,与野生型相比,突变体植株在营养生长期无明显差异,在生殖生长阶段花药不能从颖壳外露,成熟花粉粒内无淀粉积累。细胞学分析发现,突变体减数分裂过程正常,但减数分裂后绒毡层降解推迟。遗传分析表明,突变体ms1153的不育性状受1对隐性核基因控制。利用图位克隆的策略将MS1153基因定位于玉米第4染色体分子标记8243与8275之间,物理区间为221.4~226.2 Mb,此区间内没有已克隆雄性育性基因,说明MS1153是一个新的玉米雄性育性基因。
以玉米雄性不育突变体ms1153为材料,通过减数分裂期花粉母细胞染色体观察和不同发育时期花药石蜡切片分析突变体不育表型产生的原因,利用F1和F2群体确定突变体MS1153的遗传方式和基因ms1153物理位置。结果表明,与野生型相比,突变体植株在营养生长期无明显差异,在生殖生长阶段花药不能从颖壳外露,成熟花粉粒内无淀粉积累。细胞学分析发现,突变体减数分裂过程正常,但减数分裂后绒毡层降解推迟。遗传分析表明,突变体ms1153的不育性状受1对隐性核基因控制。利用图位克隆的策略将MS1153基因定位于玉米第4染色体分子标记8243与8275之间,物理区间为221.4~226.2 Mb,此区间内没有已克隆雄性育性基因,说明MS1153是一个新的玉米雄性育性基因。
2024, 32(2):23-29.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240204
摘要:
利用生物信息学的方法分析玉米COBRA家族10个成员的序列特征、与其他物种的进化关系和组织特异性表达模式。结果表明,10个COBRA家族基因都含有CCVS保守结构域,并且均定位于细胞膜上。系统进化分析结果显示,该家族可以分为2个亚族,每个亚族内的基因具有相似的基因结构和理化性质。以ZmCOBL03为候选基因开展基因编辑,采用双靶标位点的设计思路,利用农杆菌介导的玉米遗传转化技术和CRISPR/Cas9基因编辑技术,成功获得ZmCOBL03基因靶向突变的玉米株系。表型分析证实,ZmCOBL03基因突变后严重影响了玉米的正常发育,表现为植株极端矮化且生殖生长受到抑制,证实ZmCOBL03基因在植物细胞壁纤维素合成中发挥重要作用。
利用生物信息学的方法分析玉米COBRA家族10个成员的序列特征、与其他物种的进化关系和组织特异性表达模式。结果表明,10个COBRA家族基因都含有CCVS保守结构域,并且均定位于细胞膜上。系统进化分析结果显示,该家族可以分为2个亚族,每个亚族内的基因具有相似的基因结构和理化性质。以ZmCOBL03为候选基因开展基因编辑,采用双靶标位点的设计思路,利用农杆菌介导的玉米遗传转化技术和CRISPR/Cas9基因编辑技术,成功获得ZmCOBL03基因靶向突变的玉米株系。表型分析证实,ZmCOBL03基因突变后严重影响了玉米的正常发育,表现为植株极端矮化且生殖生长受到抑制,证实ZmCOBL03基因在植物细胞壁纤维素合成中发挥重要作用。
2024, 32(2):30-38.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240205
摘要:
利用甜玉米自交系SHL03和SHL01为亲本构建的F2:3群体,用离子色谱法(IC)测定葡萄糖(GLU)、果糖(FRU)、麦芽糖(MAL)和蔗糖(SUC)的含量,用SMS测定果肉硬度(FH)、种皮硬度(PH)、种皮脆性(PB)和果肉紧实度(FM)。结果表明,总共定位到与可溶性糖相关的QTL 34个,子粒柔嫩度相关的QTL 28个,位于1、2、3、4、5、6、7、8、10号染色体上,分别解释表型变异的1%~15.8%。主效QTL qFH3-1、qFH3-2、qFH5-2、qFH5-3、qGLU2-1、qGLU2-2的表型贡献率分别为12.2%、11.4%、12.1%、10.5%、15.8%和12.8%。在主效QTL的置信区间共找到44个注释基因,这些候选基因和相关的QTL为利用分子标记辅助选择具有更好可溶性糖含量的玉米材料和相关功能基因的克隆提供资源。
利用甜玉米自交系SHL03和SHL01为亲本构建的F2:3群体,用离子色谱法(IC)测定葡萄糖(GLU)、果糖(FRU)、麦芽糖(MAL)和蔗糖(SUC)的含量,用SMS测定果肉硬度(FH)、种皮硬度(PH)、种皮脆性(PB)和果肉紧实度(FM)。结果表明,总共定位到与可溶性糖相关的QTL 34个,子粒柔嫩度相关的QTL 28个,位于1、2、3、4、5、6、7、8、10号染色体上,分别解释表型变异的1%~15.8%。主效QTL qFH3-1、qFH3-2、qFH5-2、qFH5-3、qGLU2-1、qGLU2-2的表型贡献率分别为12.2%、11.4%、12.1%、10.5%、15.8%和12.8%。在主效QTL的置信区间共找到44个注释基因,这些候选基因和相关的QTL为利用分子标记辅助选择具有更好可溶性糖含量的玉米材料和相关功能基因的克隆提供资源。
2024, 32(2):39-46.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240206
摘要:
硝酸盐转运蛋白(Nitrate Transporters,NRTs)在植物根系NO3-吸收或转运中发挥重要作用。为探究玉米NRTs基因在氮素吸收中的功能,从前期转录组数据中鉴定出7个响应氮素处理的差异表达ZmNRTs基因。启动子顺式作用元件分析表明,这些ZmNRTs基因的启动子均含有多个植物逆境或激素应答元件,推测他们可能与玉米非生物胁迫应答或植物激素调控氮素吸收相关。从玉米根系中克隆了对氮素处理响应最大的ZmNRT2.5,该基因CDs全长为1 563 bp,编码520个氨基酸。进化树分析结果表明,ZmNRT2.5与AtNRT2.5同源性最高,含有保守的硝酸盐转运结构域,二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,含11个跨膜结构域。实时荧光定量PCR分析表明,ZmNRT2.5主要在根、老叶和叶鞘中表达。低氮处理显著诱导ZmNRT2.5在根中的表达,植物激素脱落酸、赤霉素和乙烯均参与调控ZmNRT2.5的表达。同时,ZmNRT2.5基因的表达受到盐胁迫的显著抑制。
硝酸盐转运蛋白(Nitrate Transporters,NRTs)在植物根系NO3-吸收或转运中发挥重要作用。为探究玉米NRTs基因在氮素吸收中的功能,从前期转录组数据中鉴定出7个响应氮素处理的差异表达ZmNRTs基因。启动子顺式作用元件分析表明,这些ZmNRTs基因的启动子均含有多个植物逆境或激素应答元件,推测他们可能与玉米非生物胁迫应答或植物激素调控氮素吸收相关。从玉米根系中克隆了对氮素处理响应最大的ZmNRT2.5,该基因CDs全长为1 563 bp,编码520个氨基酸。进化树分析结果表明,ZmNRT2.5与AtNRT2.5同源性最高,含有保守的硝酸盐转运结构域,二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,含11个跨膜结构域。实时荧光定量PCR分析表明,ZmNRT2.5主要在根、老叶和叶鞘中表达。低氮处理显著诱导ZmNRT2.5在根中的表达,植物激素脱落酸、赤霉素和乙烯均参与调控ZmNRT2.5的表达。同时,ZmNRT2.5基因的表达受到盐胁迫的显著抑制。
2024, 32(2):47-53.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240207
摘要:
以20份早熟欧美血缘自交系为供试材料,9份SS群自交系为母本、11份NSS群自交系为父本,采用不完全双列杂交设计,进行配合力分析评价。结果表明,自交系DNF342、DNLM18、东407、东409和东401产量一般配合力(GCA)优良,东304和东503株高、穗位高一般配合力优良,有利于降低杂交组合株高和穗位高。杂交组合东407×东601、东409×DNF342、东502×DN4206、东409×东305、东407×DN4206和东401×东601产量对照优势较强,可用于新品种试验。
以20份早熟欧美血缘自交系为供试材料,9份SS群自交系为母本、11份NSS群自交系为父本,采用不完全双列杂交设计,进行配合力分析评价。结果表明,自交系DNF342、DNLM18、东407、东409和东401产量一般配合力(GCA)优良,东304和东503株高、穗位高一般配合力优良,有利于降低杂交组合株高和穗位高。杂交组合东407×东601、东409×DNF342、东502×DN4206、东409×东305、东407×DN4206和东401×东601产量对照优势较强,可用于新品种试验。
2024, 32(2):54-61.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240208
摘要:
利用40对核心SSR标记分析148份玉米自交系的遗传多样性与亲缘关系。结果表明,40对核心SSR标记在148份玉米自交系中共检测出136个等位变异,每个SSR标记得出的等位变异总数为2~6个,平均3.4个;有效等位基因数(Ne)变幅为1.232 3~5.005 0,平均2.393 9;基因多样性变幅为0.188 5~0.800 2,平均为0.525 2;引物的多态性信息含量(PIC)变幅为0.178 1~0.770 5,平均0.461 7。利用UPGMA聚类法将148份玉米自交系划分为Reid、旅大红骨、PB、Lancaster、塘四平头、中间类群,共6个类群,其中,主要以Reid、旅大红骨、PB、Lancaster和塘四平头这5个类群为主,种群的划分与系谱基本吻合。
利用40对核心SSR标记分析148份玉米自交系的遗传多样性与亲缘关系。结果表明,40对核心SSR标记在148份玉米自交系中共检测出136个等位变异,每个SSR标记得出的等位变异总数为2~6个,平均3.4个;有效等位基因数(Ne)变幅为1.232 3~5.005 0,平均2.393 9;基因多样性变幅为0.188 5~0.800 2,平均为0.525 2;引物的多态性信息含量(PIC)变幅为0.178 1~0.770 5,平均0.461 7。利用UPGMA聚类法将148份玉米自交系划分为Reid、旅大红骨、PB、Lancaster、塘四平头、中间类群,共6个类群,其中,主要以Reid、旅大红骨、PB、Lancaster和塘四平头这5个类群为主,种群的划分与系谱基本吻合。
2024, 32(2):62-68.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240209
摘要:
以6种不同干旱耐性玉米自交系为研究对象,开展不同自交系苗期干旱耐性、泡状细胞特性及干旱胁迫后泡状细胞形变等研究,揭示泡状细胞与干旱胁迫耐性差异玉米自交系干旱胁迫前后的特性及反应的关联性,在细胞水平上探索重要农作物干旱胁迫反应机制。结果表明,玉米自交系B73、PH4CV、HiC对干旱胁迫较为敏感,Mo17干旱耐性较强,Zong31、Z58次之。泡状细胞切片显示,叶片表皮泡状细胞簇数随自交系干旱耐性增强而增多,每簇泡状细胞数量随自交系干旱耐性增强而减少。干旱处理后,泡状细胞发生明显形变,自交系泡状细胞形变程度与其干旱耐性、叶片萎蔫程度、红外热成像、组织含水量和膜脂氧化产物MDA(Malondialdehyde)积累等胁迫反应特征呈对应关系,表明玉米叶片泡状细胞在调节植物干旱胁迫反应中发挥重要作用。
以6种不同干旱耐性玉米自交系为研究对象,开展不同自交系苗期干旱耐性、泡状细胞特性及干旱胁迫后泡状细胞形变等研究,揭示泡状细胞与干旱胁迫耐性差异玉米自交系干旱胁迫前后的特性及反应的关联性,在细胞水平上探索重要农作物干旱胁迫反应机制。结果表明,玉米自交系B73、PH4CV、HiC对干旱胁迫较为敏感,Mo17干旱耐性较强,Zong31、Z58次之。泡状细胞切片显示,叶片表皮泡状细胞簇数随自交系干旱耐性增强而增多,每簇泡状细胞数量随自交系干旱耐性增强而减少。干旱处理后,泡状细胞发生明显形变,自交系泡状细胞形变程度与其干旱耐性、叶片萎蔫程度、红外热成像、组织含水量和膜脂氧化产物MDA(Malondialdehyde)积累等胁迫反应特征呈对应关系,表明玉米叶片泡状细胞在调节植物干旱胁迫反应中发挥重要作用。
2024, 32(2):69-76.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240210
摘要:
基于低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)技术观测子粒发育过程的水分迁移动态,分析不同种质玉米子粒水分变化规律。结果表明,在子粒发育初期,郑单958与先玉335的子粒含水率存在显著差异,且一直伴随整个发育时期。在整个发育期,自由水和半结合水含量逐渐降低,结合水含量逐渐升高,整体水分向结合水方向迁移。DAP36-DAP43是两品种水分相态差异最大的生育期;在成熟期,半结合水是两品种间唯一有差异的水分相态。各指标相关性分析结果显示,淀粉与结合水呈显著正相关,与自由水、半结合水呈显著负相关。综上,LF-NMR可以快速且无损检测玉米子粒发育过程的水分变化。在玉米子粒发育过程中,子粒含水率不断降低的同时伴随着水分向自由度降低方向转化,淀粉积累可能是促使这一过程的因素之一,半结合水可能是影响成熟后期两个品种脱水差异的水分相态。
基于低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)技术观测子粒发育过程的水分迁移动态,分析不同种质玉米子粒水分变化规律。结果表明,在子粒发育初期,郑单958与先玉335的子粒含水率存在显著差异,且一直伴随整个发育时期。在整个发育期,自由水和半结合水含量逐渐降低,结合水含量逐渐升高,整体水分向结合水方向迁移。DAP36-DAP43是两品种水分相态差异最大的生育期;在成熟期,半结合水是两品种间唯一有差异的水分相态。各指标相关性分析结果显示,淀粉与结合水呈显著正相关,与自由水、半结合水呈显著负相关。综上,LF-NMR可以快速且无损检测玉米子粒发育过程的水分变化。在玉米子粒发育过程中,子粒含水率不断降低的同时伴随着水分向自由度降低方向转化,淀粉积累可能是促使这一过程的因素之一,半结合水可能是影响成熟后期两个品种脱水差异的水分相态。
2024, 32(2):77-83.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240211
摘要:
以糯玉米津糯72为试验材料,用水杨酸处理种子,研究水杨酸对不同含盐量土壤条件下的糯玉米幼苗生理和光合特性的影响。结果表明,1 mmol/L水杨酸处理比等量蒸馏水(CK)处理显著(P＜0.05)提高0.04%~0.52%土壤含盐量下糯玉米幼苗的过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性;显著(P＜0.05)提高0.04%~0.68%土壤含盐量下幼苗可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量;显著(P＜0.05)降低0.04%~0.68%土壤含盐量下幼苗丙二醛含量;显著(P＜0.05)提高0.22%~0.35%土壤含盐量下幼苗叶片的叶绿素含量和净光合速率;显著(P＜0.05)提高0.35%~0.52%土壤含盐量下幼苗叶片的气孔导度;显著(P＜0.05)提高0.22%~0.52%土壤含盐量下幼苗叶片的蒸腾速率;显著(P＜0.05)降低0.22%~0.52%土壤含盐量下幼苗叶片的胞间二氧化碳浓度。外源水杨酸可通过调控抗氧化系统、改善光合特性、提高叶绿素含量、提高渗透物质含量和降低丙二醛含量提高糯玉米幼苗的耐盐能力。
以糯玉米津糯72为试验材料,用水杨酸处理种子,研究水杨酸对不同含盐量土壤条件下的糯玉米幼苗生理和光合特性的影响。结果表明,1 mmol/L水杨酸处理比等量蒸馏水(CK)处理显著(P＜0.05)提高0.04%~0.52%土壤含盐量下糯玉米幼苗的过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性;显著(P＜0.05)提高0.04%~0.68%土壤含盐量下幼苗可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量;显著(P＜0.05)降低0.04%~0.68%土壤含盐量下幼苗丙二醛含量;显著(P＜0.05)提高0.22%~0.35%土壤含盐量下幼苗叶片的叶绿素含量和净光合速率;显著(P＜0.05)提高0.35%~0.52%土壤含盐量下幼苗叶片的气孔导度;显著(P＜0.05)提高0.22%~0.52%土壤含盐量下幼苗叶片的蒸腾速率;显著(P＜0.05)降低0.22%~0.52%土壤含盐量下幼苗叶片的胞间二氧化碳浓度。外源水杨酸可通过调控抗氧化系统、改善光合特性、提高叶绿素含量、提高渗透物质含量和降低丙二醛含量提高糯玉米幼苗的耐盐能力。
2024, 32(2):84-94.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240212
摘要:
以仲玉3号和正红6号玉米为试材,设置6.75×104、8.25×104株/hm2两个种植密度,研究密植条件下夏玉米子粒、穗轴脱水及力学特性的变化规律,探明二者之间的关系。结果表明,随着种植密度的增加,穗部器官脱水减慢、含水率增加,力学强度呈下降趋势。品种间穗部脱水及力学强度存在显著差异,且远大于种植密度及二者交互作用的影响。与正红6号(ZH6)相比,仲玉3号(ZY3)脱水较快,到达适宜机械粒收含水率时所需吐丝后积温较少,收获时ZY3子粒压碎强度与穿刺强度大,穗轴抗折断力小,茎秆倒伏率低,机收性能更好。相关性分析显示,子粒与穗轴力学强度与含水率均呈显著负相关;穗轴抗折断力与干重、单位长度干重及单位体积干重呈极显著正相关,与穗轴长、长粗比呈极显著负相关。密度与品种对子粒产量存在无显著差异,随着种植密度的提高,茎秆倒伏率显著增大,ZY3生理成熟后脱水速率显著降低,达到宜机收子粒含水率所需积温增多。
以仲玉3号和正红6号玉米为试材,设置6.75×104、8.25×104株/hm2两个种植密度,研究密植条件下夏玉米子粒、穗轴脱水及力学特性的变化规律,探明二者之间的关系。结果表明,随着种植密度的增加,穗部器官脱水减慢、含水率增加,力学强度呈下降趋势。品种间穗部脱水及力学强度存在显著差异,且远大于种植密度及二者交互作用的影响。与正红6号(ZH6)相比,仲玉3号(ZY3)脱水较快,到达适宜机械粒收含水率时所需吐丝后积温较少,收获时ZY3子粒压碎强度与穿刺强度大,穗轴抗折断力小,茎秆倒伏率低,机收性能更好。相关性分析显示,子粒与穗轴力学强度与含水率均呈显著负相关;穗轴抗折断力与干重、单位长度干重及单位体积干重呈极显著正相关,与穗轴长、长粗比呈极显著负相关。密度与品种对子粒产量存在无显著差异,随着种植密度的提高,茎秆倒伏率显著增大,ZY3生理成熟后脱水速率显著降低,达到宜机收子粒含水率所需积温增多。
2024, 32(2):95-105.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240213
摘要:
为了解黄河下游地区的热量资源并设计青贮-子粒新型双季玉米种植模式,基于位于黄河下游灌区的中科院禹城综合试验站1961-2020年逐日平均气温资料,对玉米可能生长期日数、初始日序、终止日序、活动积温、有效积温的历史趋势变化特征以及不同熟期青贮-子粒玉米的组合模式进行系统分析和预测,比较青贮-子粒新型双季玉米种植模式与传统双季玉米种植模式。结果表明,禹城地区玉米积温与可能生长期日数在近60年内的年际增加趋势显著。根据可利用热量资源与玉米品种熟期,禹城地区双季玉米适宜的种植模式为早熟青贮-早熟子粒玉米、早熟青贮-中熟子粒玉米和中熟青贮-早熟子粒玉米,夏播子粒玉米的可调整弹性播期有显著增加趋势。
为了解黄河下游地区的热量资源并设计青贮-子粒新型双季玉米种植模式,基于位于黄河下游灌区的中科院禹城综合试验站1961-2020年逐日平均气温资料,对玉米可能生长期日数、初始日序、终止日序、活动积温、有效积温的历史趋势变化特征以及不同熟期青贮-子粒玉米的组合模式进行系统分析和预测,比较青贮-子粒新型双季玉米种植模式与传统双季玉米种植模式。结果表明,禹城地区玉米积温与可能生长期日数在近60年内的年际增加趋势显著。根据可利用热量资源与玉米品种熟期,禹城地区双季玉米适宜的种植模式为早熟青贮-早熟子粒玉米、早熟青贮-中熟子粒玉米和中熟青贮-早熟子粒玉米,夏播子粒玉米的可调整弹性播期有显著增加趋势。
2024, 32(2):106-113.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240214
摘要:
以早熟品种陕单650和晚熟品种陕单609为材料,设置4个种植密度研究其对玉米茎秆倒伏特性和产量的影响。结果表明,陕单609和陕单650分别在90 180株/hm2和105 000株/hm2密度下子粒产量达到最高值15 110.0 kg/hm2和18 056.7 kg/hm2。与陕单609相比,陕单650在密植条件下茎节短而粗,抗倒伏能力强。随着密度的增加,玉米茎秆穿刺强度逐渐降低,同一节位下茎秆穿刺强度表现为陕单650大于陕单609,不同节位的穿刺强度均表现为第3节>第4节>第5节。相关分析显示,子粒产量与茎秆强度、节间粗、节间干重呈极显著负相关关系;倒伏率与茎秆强度、单位茎长干重、节间粗、节间干重呈极显著负相关关系,与节间长、株高、穗位高、穗位系数呈极显著正相关关系。早熟品种陕单650密植后茎秆节间短而粗,单位茎长干重较大,抗倒伏能力强,有较多的有效穗数和穗粒数,获得较高的产量。
以早熟品种陕单650和晚熟品种陕单609为材料,设置4个种植密度研究其对玉米茎秆倒伏特性和产量的影响。结果表明,陕单609和陕单650分别在90 180株/hm2和105 000株/hm2密度下子粒产量达到最高值15 110.0 kg/hm2和18 056.7 kg/hm2。与陕单609相比,陕单650在密植条件下茎节短而粗,抗倒伏能力强。随着密度的增加,玉米茎秆穿刺强度逐渐降低,同一节位下茎秆穿刺强度表现为陕单650大于陕单609,不同节位的穿刺强度均表现为第3节>第4节>第5节。相关分析显示,子粒产量与茎秆强度、节间粗、节间干重呈极显著负相关关系;倒伏率与茎秆强度、单位茎长干重、节间粗、节间干重呈极显著负相关关系,与节间长、株高、穗位高、穗位系数呈极显著正相关关系。早熟品种陕单650密植后茎秆节间短而粗,单位茎长干重较大,抗倒伏能力强,有较多的有效穗数和穗粒数,获得较高的产量。
2024, 32(2):114-125.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240215
摘要:
2017-2018年以早熟(鑫鑫1号)、中熟(富民985)和晚熟(沈玉21)品种为试验材料,分析3个播期对不同熟期品种玉米子粒产量、茎秆力学特性及倒伏率的影响。结果表明,晚熟品种早播子粒产量最高,比中播和晚播处理分别增加7.6%和28.4%。中熟品种早播,茎秆拉力(SBF)、基部第3节间穿刺强度(RPSTI)和第4节间压碎强度(RCSFI)较中播和晚播处理分别提高10.0%~24.7%和15.1%~57.3%。晚熟品种早播,SBF、RPSTI和RCSFI较中播和晚播处理分别提高27.2%~33.8%和34.0%~70.7%,中熟和晚熟品种播期推迟倒伏率最大增幅分别达49.2%和61.2%。综上,推荐采用中晚熟品种适期早播以提高玉米产量和生理成熟后茎秆质量,降低倒伏风险。
2017-2018年以早熟(鑫鑫1号)、中熟(富民985)和晚熟(沈玉21)品种为试验材料,分析3个播期对不同熟期品种玉米子粒产量、茎秆力学特性及倒伏率的影响。结果表明,晚熟品种早播子粒产量最高,比中播和晚播处理分别增加7.6%和28.4%。中熟品种早播,茎秆拉力(SBF)、基部第3节间穿刺强度(RPSTI)和第4节间压碎强度(RCSFI)较中播和晚播处理分别提高10.0%~24.7%和15.1%~57.3%。晚熟品种早播,SBF、RPSTI和RCSFI较中播和晚播处理分别提高27.2%~33.8%和34.0%~70.7%,中熟和晚熟品种播期推迟倒伏率最大增幅分别达49.2%和61.2%。综上,推荐采用中晚熟品种适期早播以提高玉米产量和生理成熟后茎秆质量,降低倒伏风险。
2024, 32(2):126-134.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240216
摘要:
在滴灌条件下,以玉米郑单958为试材,设4个施肥处理:CK(对照)、T1、T2、T3,探究氮、磷、钾肥分次施肥处理对夏玉米养分吸收和土壤无机氮残留的影响。结果表明,各处理夏玉米对氮素和磷素吸收速率最大的时期均为大喇叭口期至吐丝期,钾素为拔节期至大喇叭口期;吐丝期至成熟期氮、磷吸收积累量分别占全生育期43.05%~54.07%、41.76%~52.27%,钾几乎不再吸收(T3处理除外)。处理间比较,玉米V12期T3处理植株磷含量显著低于T2处理29.18%(2019年)和CK处理17.61%(2020年);吐丝期T1处理钾含量显著高于T3处理30.73%(2019年)和20.51%(2020年)。与CK和T2处理相比,T1和T3处理均能显著降低成熟期深层土壤无机氮残留。各分次追肥处理百公斤玉米子粒产量养分吸收量氮、磷、钾均值分别为2.31、0.90、2.09 kg。综合分析,在T1处理基础上推荐黄淮海夏玉米滴灌条件下播种期、大喇叭口期、抽雄吐丝期氮、磷、钾分次施肥比例为40%:20%:40%、35%:25%:40%、75%:25%:0,可更好满足玉米各生育期对养分的需求,降低深层土壤硝态氮残留。
在滴灌条件下,以玉米郑单958为试材,设4个施肥处理:CK(对照)、T1、T2、T3,探究氮、磷、钾肥分次施肥处理对夏玉米养分吸收和土壤无机氮残留的影响。结果表明,各处理夏玉米对氮素和磷素吸收速率最大的时期均为大喇叭口期至吐丝期,钾素为拔节期至大喇叭口期;吐丝期至成熟期氮、磷吸收积累量分别占全生育期43.05%~54.07%、41.76%~52.27%,钾几乎不再吸收(T3处理除外)。处理间比较,玉米V12期T3处理植株磷含量显著低于T2处理29.18%(2019年)和CK处理17.61%(2020年);吐丝期T1处理钾含量显著高于T3处理30.73%(2019年)和20.51%(2020年)。与CK和T2处理相比,T1和T3处理均能显著降低成熟期深层土壤无机氮残留。各分次追肥处理百公斤玉米子粒产量养分吸收量氮、磷、钾均值分别为2.31、0.90、2.09 kg。综合分析,在T1处理基础上推荐黄淮海夏玉米滴灌条件下播种期、大喇叭口期、抽雄吐丝期氮、磷、钾分次施肥比例为40%:20%:40%、35%:25%:40%、75%:25%:0,可更好满足玉米各生育期对养分的需求,降低深层土壤硝态氮残留。
2024, 32(2):135-143.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240217
摘要:
为进一步挖掘东北黑土雨养农业区春玉米增产潜力,为合理施氮提供理论依据,以玉米品种富民985为试验材料进行田间试验。设置5种施氮方式,氮肥1次性施入(CK)、底肥40%+拔节期追施60%(T1)、底肥40%+拔节期追施20%+大喇叭口追施40%(T2)、底肥40%+拔节期追施15%+大喇叭口追施30%+灌浆期追施15%(T3)、底肥40%+拔节期追施10%+大喇叭口追施30%+灌浆期追施20%(T4),研究不同处理玉米花后穗位叶SPAD值、净光合速率(Pn)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性(PEPc)及子粒容重和产量差异,利用Logistic方程拟合玉米灌浆过程。结果表明,T4处理子粒产量显著高于其他处理和对照。与氮肥1次性施入(CK)相比,T4处理玉米灌浆期穗位叶Pn和PEPc显著提高了42.8%和20.6%,玉米有效灌浆期延长13.7 d,到达最大灌浆速率时间延后2.4 d,子粒容重提高1.2%。在东北半湿润雨养农业区,按照底肥40%+拔节期追施10%+大喇叭口追施30%+灌浆期追施20%方式施用氮素(T4)可以获得更多光合产物,延长灌浆时间,增加子粒重量,提高玉米产量。
为进一步挖掘东北黑土雨养农业区春玉米增产潜力,为合理施氮提供理论依据,以玉米品种富民985为试验材料进行田间试验。设置5种施氮方式,氮肥1次性施入(CK)、底肥40%+拔节期追施60%(T1)、底肥40%+拔节期追施20%+大喇叭口追施40%(T2)、底肥40%+拔节期追施15%+大喇叭口追施30%+灌浆期追施15%(T3)、底肥40%+拔节期追施10%+大喇叭口追施30%+灌浆期追施20%(T4),研究不同处理玉米花后穗位叶SPAD值、净光合速率(Pn)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性(PEPc)及子粒容重和产量差异,利用Logistic方程拟合玉米灌浆过程。结果表明,T4处理子粒产量显著高于其他处理和对照。与氮肥1次性施入(CK)相比,T4处理玉米灌浆期穗位叶Pn和PEPc显著提高了42.8%和20.6%,玉米有效灌浆期延长13.7 d,到达最大灌浆速率时间延后2.4 d,子粒容重提高1.2%。在东北半湿润雨养农业区,按照底肥40%+拔节期追施10%+大喇叭口追施30%+灌浆期追施20%方式施用氮素(T4)可以获得更多光合产物,延长灌浆时间,增加子粒重量,提高玉米产量。
2024, 32(2):144-153.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240218
摘要:
为筛选优良的玉米根际促生菌,以齐齐哈尔市梅里斯区玉米根际土壤为材料,共分离纯化并鉴定出82株根际促生菌。82株细菌分别属于农杆菌属(Agrobacterium)、芽孢杆菌属(Bacillus)、肠杆菌属(Enterobacter)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)、河生雷勒特氏菌(Lelliottia)、巨大普里斯特氏菌属(Priestia)、假单胞菌属(Pseudomonas)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、葡萄球菌属(Staphylococcus),其中有48株解磷菌、12株解钾菌、13株自生固氮菌和9株联合固氮菌。通过促生能力测定,筛选出26株能力较强的菌株,验证其对玉米幼苗的促生效果。结果表明,大部分菌株对玉米幼苗均有一定的促生效果,菌株P24处理过的玉米幼苗株高可达到对照的1.18倍;菌株P46处理过的玉米幼苗鲜重可达到对照的1.45倍;P48处理的根长达到对照的4.45倍;ZN4处理的根尖数可达到对照的3.84倍;P48处理的分叉数可达到对照的4.38倍。综合分析玉米幼苗生长的这5种指标后发现,P23、P33、P46、ZN11、P24和P43这6株菌的综合促生能力最强,显著增加玉米幼苗的所有指标,具有较强的开发潜力。
为筛选优良的玉米根际促生菌,以齐齐哈尔市梅里斯区玉米根际土壤为材料,共分离纯化并鉴定出82株根际促生菌。82株细菌分别属于农杆菌属(Agrobacterium)、芽孢杆菌属(Bacillus)、肠杆菌属(Enterobacter)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)、河生雷勒特氏菌(Lelliottia)、巨大普里斯特氏菌属(Priestia)、假单胞菌属(Pseudomonas)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、葡萄球菌属(Staphylococcus),其中有48株解磷菌、12株解钾菌、13株自生固氮菌和9株联合固氮菌。通过促生能力测定,筛选出26株能力较强的菌株,验证其对玉米幼苗的促生效果。结果表明,大部分菌株对玉米幼苗均有一定的促生效果,菌株P24处理过的玉米幼苗株高可达到对照的1.18倍;菌株P46处理过的玉米幼苗鲜重可达到对照的1.45倍;P48处理的根长达到对照的4.45倍;ZN4处理的根尖数可达到对照的3.84倍;P48处理的分叉数可达到对照的4.38倍。综合分析玉米幼苗生长的这5种指标后发现,P23、P33、P46、ZN11、P24和P43这6株菌的综合促生能力最强,显著增加玉米幼苗的所有指标,具有较强的开发潜力。
2024, 32(2):154-161.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240219
摘要:
采用农杆菌介导法获得转Cry1A.401基因抗虫玉米CM8302和CM8303,通过多代回交与自交获得BC4F1、BC4F2和BC4F3世代的转基因玉米材料。利用qRT-PCR和ELISA方法明确转基因抗虫玉米叶片、花丝和子粒均有Cry1A.401基因表达,不同世代间目的基因表达量无显著差异。田间接虫鉴定结果表明,CM8302和CM8303三个世代心叶期和吐丝期的抗性等级均为1级,抗性水平为高抗。室内生测结果表明,亚洲玉米螟幼虫取食CM8302心叶、花丝和子粒第6天存活率分别为0、4.0%和4.0%;取食CM8303心叶、花丝和子粒第6天存活率分别为0、4.0%和2.0%。分析显示转基因抗虫玉米CM8302和CM8303的心叶、花丝和子粒均具有显著杀虫效果且遗传稳定。
采用农杆菌介导法获得转Cry1A.401基因抗虫玉米CM8302和CM8303,通过多代回交与自交获得BC4F1、BC4F2和BC4F3世代的转基因玉米材料。利用qRT-PCR和ELISA方法明确转基因抗虫玉米叶片、花丝和子粒均有Cry1A.401基因表达,不同世代间目的基因表达量无显著差异。田间接虫鉴定结果表明,CM8302和CM8303三个世代心叶期和吐丝期的抗性等级均为1级,抗性水平为高抗。室内生测结果表明,亚洲玉米螟幼虫取食CM8302心叶、花丝和子粒第6天存活率分别为0、4.0%和4.0%;取食CM8303心叶、花丝和子粒第6天存活率分别为0、4.0%和2.0%。分析显示转基因抗虫玉米CM8302和CM8303的心叶、花丝和子粒均具有显著杀虫效果且遗传稳定。
2024, 32(2):162-167.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240220
摘要:
穗腐病是玉米的重要病害之一。近年来,由木霉Trichoderma spp.引起的穗腐病逐年加重。抗病玉米品种的选育和利用是控制穗腐病的经济、安全和有效措施。连续3年(2020-2022年)比较分析花丝喷雾法、花丝通道注射法、子粒注射法、牙签法等接种方法对玉米木霉穗腐病抗性鉴定效果。结果表明,花丝通道注射法发病强度适中,能使不同品种在人工接种后表现出不同水平的抗性反应,较适用于玉米抗木霉穗腐病鉴定接种,是一种比较理想、容易操作的接种方法。2021-2022年鉴定的玉米新品种中,对木霉穗腐病表现高抗、抗性、中抗、感病和高感的品种分别占2.6%、13.6%、26.0%、44.4%和13.4%。
穗腐病是玉米的重要病害之一。近年来,由木霉Trichoderma spp.引起的穗腐病逐年加重。抗病玉米品种的选育和利用是控制穗腐病的经济、安全和有效措施。连续3年(2020-2022年)比较分析花丝喷雾法、花丝通道注射法、子粒注射法、牙签法等接种方法对玉米木霉穗腐病抗性鉴定效果。结果表明,花丝通道注射法发病强度适中,能使不同品种在人工接种后表现出不同水平的抗性反应,较适用于玉米抗木霉穗腐病鉴定接种,是一种比较理想、容易操作的接种方法。2021-2022年鉴定的玉米新品种中,对木霉穗腐病表现高抗、抗性、中抗、感病和高感的品种分别占2.6%、13.6%、26.0%、44.4%和13.4%。
2024, 32(2):168-175.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240221
摘要:
基于黑龙江、辽宁、河北和山东4个省的372组调研数据,运用倾向得分匹配法和随机前沿模型得到玉米种植农户生产效率模型,依据最大似然检测判断不同规模玉米种植户的生产效率模型,分别估算农户生产效率模型和生产效率水平。结果表明,匹配前的大规模农户效率高于小规模农户,匹配后结果相反。以研究结论为基础,本文为难以改变或不愿意改变玉米种植面积的农户提供效率水平提升的参考依据和建议。
基于黑龙江、辽宁、河北和山东4个省的372组调研数据,运用倾向得分匹配法和随机前沿模型得到玉米种植农户生产效率模型,依据最大似然检测判断不同规模玉米种植户的生产效率模型,分别估算农户生产效率模型和生产效率水平。结果表明,匹配前的大规模农户效率高于小规模农户,匹配后结果相反。以研究结论为基础,本文为难以改变或不愿意改变玉米种植面积的农户提供效率水平提升的参考依据和建议。
2024, 32(2):176-182.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240222
摘要:
利用吉林省4个县321户规模以上玉米种植户的调查数据,通过扎根理论方法分析黑土地保护模式及其要素条件的基础上,采用fsQCA方法揭示黑土地保护模式及其形成路径的组态条件。研究发现,黑土地保护模式的实现路径组态8组可分为3种类型,即激励政策驱动型、强制政策驱动型和社会网络影响自发型。研究结果表明,黑土地保护模式的形成路径主要受政策驱动影响,同时需要达到一定的保护效果,在乡邻等社会网络影响下会进一步促进农户的黑土地保护行为。
利用吉林省4个县321户规模以上玉米种植户的调查数据,通过扎根理论方法分析黑土地保护模式及其要素条件的基础上,采用fsQCA方法揭示黑土地保护模式及其形成路径的组态条件。研究发现,黑土地保护模式的实现路径组态8组可分为3种类型,即激励政策驱动型、强制政策驱动型和社会网络影响自发型。研究结果表明,黑土地保护模式的形成路径主要受政策驱动影响,同时需要达到一定的保护效果,在乡邻等社会网络影响下会进一步促进农户的黑土地保护行为。
2024, 32(2):183-190.
DOI: 10.13597/j.cnki.maize.science.20240223
摘要:
利用辽宁省352份玉米种植户的实地调查数据,采用超越对数随机前沿生产函数模型,测度玉米种植户生产技术效率,分析农户采纳农业生产性服务对玉米生产技术效率的影响,并分析服务主体异质性的影响差异。研究表明,被调查区域玉米种植户技术效率分布主要集中在0.6~0.8和0.8~1.0,均值为0.71;采纳农业生产性服务对玉米生产技术效率具有正向促进作用。从组织化服务主体和从同一服务主体获取农业生产性服务,均对玉米生产技术效率具有正向促进作用。根据研究结论,提出从加大农业生产性服务推广力度、强化农业生产性服务主体建设和引导通过多种形式整合土地资源等方面提高玉米生产技术效率。
利用辽宁省352份玉米种植户的实地调查数据,采用超越对数随机前沿生产函数模型,测度玉米种植户生产技术效率,分析农户采纳农业生产性服务对玉米生产技术效率的影响,并分析服务主体异质性的影响差异。研究表明,被调查区域玉米种植户技术效率分布主要集中在0.6~0.8和0.8~1.0,均值为0.71;采纳农业生产性服务对玉米生产技术效率具有正向促进作用。从组织化服务主体和从同一服务主体获取农业生产性服务,均对玉米生产技术效率具有正向促进作用。根据研究结论,提出从加大农业生产性服务推广力度、强化农业生产性服务主体建设和引导通过多种形式整合土地资源等方面提高玉米生产技术效率。
