玉米科学 - 2014年第2期目录

玉米单向异交不亲和基因是一种配子体基因（Gametophyte factors，Ga）。Ga基因是影响单倍体配子有性传递的遗传因子，许多带有Ga基因的爆裂玉米可以给不带有Ga基因的马齿型和硬粒型玉米正常授粉结实，反交则通常不结实。Ga基因的这种特性在生产上可以用于特用玉米与普通玉米以及非转基因玉米与转基因玉米之间的生殖隔离，在基础理论上可以用于研究玉米授精过程中的基因互作、信号传导以及雌雄配子间的不亲和机理。

采用常规方法从新组配的14个Reid类F1基础群体中选育自交系，对S4代选系与其他三大优势类群10个骨干自交系为测验系组配成的1 902个测交组合进行田间鉴定，分析从中筛选出428个优组合的子粒产量和百粒重表现及其与选系基础群体和测验系的关系。结果表明，来源于不同基础群体和同一基础群体的不同选系与不同优势类群和同一优势类群不同测验系间测交组合的子粒产量和百粒重均存在较大差异。来源于基础群体BP5选系子粒产量和百粒重的一般配合力较高，其与测验系昌7-2间子粒产量和百粒重以及与测验系浚926间百粒重的特殊配合力均较高；BP7群体选系百粒重和子粒产量、BP6群体选系百粒重和BP9群体选系子粒产量的一般配合力均较高；BP1、BP2和BP5群体选系与测验系浚926间组合的百粒重，BP6、BP7群体选系与测验系浚926间组合子粒产量，BP4、BP5、BP10和BP12群体选系与测验系昌7-2间组合百粒重，BP2和BP10群体选系与测验系昌7-2间组合子粒产量及BP4群体选系与测验系HL02间组合子粒产量的特殊配合力均较高。昌7-2、浚926和HL02是比较适宜的高效测验系。

过对含有黄改系和旅大红骨系的群体一个轮回的改良发现，用这种方法组建的群体后代克服了旅系和黄改系的缺点，提高了抗倒伏耐密植能力和品质，同时保持了旅大红骨类群高配合力的优点。结果表明，经过一个轮回的选择其优良的性状如株高、穗位高得到了有效的降低和聚合，比较有利于群体抗倒伏性的提高；同时减少了秃尖长，增加的耐阴性有利于其作为亲本所组配的杂交种适应黄淮阴雨寡照的气候特点以及高密度种植的需要。配合力测定显示，该群体的自交系与以齐319为代表的热带血缘的群体有比较好的配合力。组配的杂交种适应性较好，可以在育种和生产实践中应用。

以自交系为测验种，采用“晚代分步双列测交法”测定新自交系的配合力，筛选出优良自交系WZ071-4、WZ085-3和WZ084-7。研究表明，当选系测配组合增产百分率与增产组合个数的次数曲线都趋于正态分布，该分布曲线可以作为选择新自交系的参考依据。

以10个不同遗传背景的单倍体诱导系为共同父本，24个人工组配的不同基因型基础材料为受体母本，对基础材料、基础材料的杂交模式和基础材料的组配亲本的单倍体诱导率进行分析。结果表明，不同基因型基础材料间单倍体诱导率差异显著，变化幅度较大，诱导系诱导效率与基础材料基因型有一定的相关性；相同杂交模式的基础材料间诱导率变化也较大，杂交模式间诱导率均值差异不显著；具有相同亲本的基础材料诱导率变化较大，组间差异不显著。诱导率大小受基因互作等多因素影响。

以松散型玉米自交系沈137为材料，利用同源克隆法成功克隆与水稻Dwarf4基因同源的玉米Dwarf4基因。序列分析发现，该基因cDNA序列全长1 626 bp，开放阅读框1 521 bp，编码506个氨基酸，与高粱、水稻、拟南芥的氨基酸同源性分别为95%、89%和71%。Real-Time PCR分析表明，ZmDwarf4基因的表达量为3～11叶期表达量逐渐增加，9～11叶期达到最大量，12～19叶期表达量逐渐降低，推测ZmDwarf4基因正向调控玉米叶夹角的大小。ZmDwarf4基因的表达量在叶片中最高，在叶枕中最低。不同激素处理的结果表明，用植物激素（IAA）处理的样品ZmDwarf4基因的表达量始终高于对照；用Brassinolide（BR）处理的样品6叶期ZmDwarf4基因的表达量高于对照，7～10叶期该基因的表达趋势与对照基本一致，但始终低于对照；用IAA+BR处理的样品，该基因的表达趋势与对照基本一致，但高于对照。ZmDwarf4参与玉米BR生物合成途径，进而调控其相关株型建成。

以优良玉米自交系许178背景的综3单片段代换系群体为基础材料，通过一年两点的田间试验，对株高、穗位高、总叶片数、穗上叶片数、叶面积等植株性状进行QTL分析。结果表明，利用显著性检验方法在两点共检测到5个株型相关性状的72个QTL，包括23个株高QTL、12个穗位高QTL、6个总叶片数QTL、15个穗上叶片数QTL、16个叶面积QTL，其中，有10个株高QTL、3个穗位高QTL、3个总叶片数QTL、2个穗上叶片数QTL和1个叶面积QTL在2个试验环境中同时检测到。

以MaizeGDB数据库中2008年发布的IBM 2 2008 Neighbors为参考遗传图谱，利用BioMercator2.1软件，将已报道的基于26个不同双亲分离群体于不同实验中定位的玉米穗行数QTL通过公共标记映射，整合到该图谱上，并对这些QTL进行Meta分析。在已报道的196个穗行数QTL中，以95%的置信区间为阈值，发掘出176个QTL的公共定位区间及其在公共图谱上的共有标记，发掘出25个“一致性”与效应值大于4.5的QTL，并整理了连锁标记。

以来自柽柳的耐盐碱基因eIF1A为研究对象，构建其单子叶植物表达载体，并利用农杆菌介导法转化极早熟玉米自交系加2和M1的胚性愈伤组织，创制转eIF1A基因玉米新材料，为耐盐碱转基因玉米育种提供技术和材料支持。结果表明，成功构建eIF1A基因的单子叶植物表达载体pCAMBIA3300-Ubi-eIF1A，共获得33株除草剂抗性植株，其中，12株目的基因和筛选标记基因PCR呈阳性反应，RT-PCR检测表明，目的基因正常转录表达。

分别收集转外源抗虫基因Cry1C★、耐渍基因VHb的Hi Ⅱ、A188 玉米材料T1代阳性转化单株花粉，与生产上常用的郑58、248、掖478、昌7-2等30多份自交系杂交和回交，采用“200 mg/L的草铵膦初选－PCR检测－表型鉴定”筛选程序对后代植株进行阳性单株筛选，连续进行3次回交和筛选得到BC3家系，将具有相同遗传背景、不同目标基因的家系杂交，随后选择含2个目标基因的个体与轮回亲本回交和筛选，至BC5后自交纯合获得双抗新系11份。所得到的新系在抗虫、耐渍性状上与轮回亲本有显著差异。

以糯玉米的愈伤组织为研究对象，研究不同浓度烟嘧磺隆对愈伤组织生长分化的影响，确定合适的筛选浓度。结果表明，烟嘧磺隆对糯玉米愈伤组织的存活率、相对生长量及分化率均有不同程度抑制作用。经烟嘧磺隆处理的愈伤组织颜色略深、质地紧密，褐化增多。在烟嘧磺隆浓度为160 mg/kg 条件下，玉米愈伤组织的存活率及分化率均达最低，分别为1.31%和0。110 mg/kg浓度烟嘧磺隆对糯玉米愈伤组织具有明显的致死作用。

在假定玉米产量与密度关系为抛物线基础上，以已发表文献所反映的基因型×密度互作研究结果为基础，选取历史数据的平均数，以高产基因型的目标密度为参照，按照“正确、错误、漏选”的选择结果，分析基因型差异的27个可能组合。根据基因型之间产量关系以及对选择的干扰程度，将玉米基因型×密度互作划为3种类别，即交点干扰型、产量差干扰型、无干扰型，进一步细分为14种亚类。高密度育种和低密度育种各受到交点干扰型3个亚类的影响，其中只有第8亚类同时影响两种育种策略；高密度育种和低密度育种各受到产量差干扰型2个亚类的影响，其中只有第3亚类同时影响两种育种策略。产量曲线交点的存在，严重干扰杂交组合的单密度选择效果。虽然从产量-密度数量关系看两种育种策略的优劣相当，但是，高密度育种具有逆境选择优势。正偏移密度加目标密度的双密度选择，能够进一步降低杂交组合和品种筛选阶段的选择风险。

先玉335的推广极大地提高了吉林省玉米产量和质量，耐密品种得到全面普及，精量播种技术得到农民认可，品种广适安全的概念被强化。先玉335促进吉林省玉米种业建立工程化育种体系，提升企业育种技术与方法，种子质量全面提高，玉米品种示范网络和售后服务体系更加完善。

选用玉米品种郑单958与先玉335，在大田条件分别于7叶全展期（T1）、13叶全展期（T2）、吐丝期（T3）、吐丝后15 d（T4）进行50%遮光处理，研究不同时期遮光对玉米干物质积累与产量性能的影响。结果表明，不同时期遮光均导致玉米终极生长量（a）、干物质积累速率最大时的生长量（Wmax）、最大干物质积累速率（Gmax）、平均叶面积指数（MLAI）、平均净同化率（MNAR）和收获指数（HI）降低，致使干物质积累与产量不同程度降低，吐丝后15 d遮光对干物质与产量影响最大。在产量构成因素中，遮光处理对穗粒数与千粒重影响较大，穗粒数减少占主导，其次是千粒重的降低。

以19个测交种为供试材料，在两种种植密度下评价其根拔拉力及产量构成。结果表明，19个测交种在不同密度下的根拔拉力具有显著基因型差异。依据各自对两个密度的反应程度，共划分为双高抗倒型、高密抗倒型、中密抗倒型、双低抗倒型4种类型，结合产量构成共筛选出4个高产抗根倒伏的候选基因型。相关分析表明，玉米根系垂直拉力抗性与其秸秆产量显著相关，且相关性随着密度增加而提高，而与子粒产量无关。

选用先玉335（XY335）、郑单958（ZD958）和登海661（DH661）为试验材料，研究不同品种间玉米子粒乳线比例与子粒含水量、粒重及营养物质积累的关系。结果表明，XY335的乳线下移要快于ZD958和DH661，且其千粒重最大、含水量最低；品种之间可溶性糖和蔗糖含量差异不明显，DH661的淀粉含量显著低于XY335和ZD958；乳线比例与淀粉含量及千粒重呈极显著正相关，与子粒含水量、可溶性糖、蔗糖及蛋白质之间呈显著负相关。

对玉米不同生育时期的水分亏缺指标进行分析，从玉米对水分亏缺的生态响应、激素响应、抗氧化系统的响应、渗透调节物质的响应、蛋白质的响应、呼吸作用的响应、氮代谢的响应、光合作用的响应、核酸的响应等方面研究结果进行综述。玉米吐丝期遭受水分亏缺时，对产量影响最大；在玉米受到水分亏缺时，首先细胞膨压进行改变，然后诱导信号物质（ABA）大量产生来调节气孔的开闭，达到减少水分散失的目的，进一步影响光合作用，抑制物质生产，最终产物分配受到约束，收获指数降低，产量下降。对玉米进行适度水分亏缺可以提高玉米抗旱性和水分利用效率。

以玉米杂交种种子为试验材料，研究胚乳无裂纹、胚乳单裂纹、胚乳双裂纹和胚乳龟裂文种子在萌发过程中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）3种保护酶活性以及丙二醛（MDA）含量和细胞膜透性的变化规律。结果表明，随着种子萌发进程推进，其SOD、POD、CAT活性和细胞膜透性均呈逐步上升趋势，保护酶活性升高幅度表现为POD最大、CAT次之、SOD最小；不同胚乳裂纹类型种子在萌发过程中，其保护酶活性均表现为龟裂文种子 <双裂纹种子 <单裂纹种子 <无裂纹种子。种子萌发过程中其MDA含量呈逐步下降的变化趋势，并表现为龟裂文种子中MDA含量最高，双裂纹的种子次之，无裂纹的种子最低。说明胚乳裂纹对种子萌发代谢具有不利影响，在种子生产中应该减少胚乳裂纹产生。

试验采用深松35 cm（S35）和深松25 cm（S25）及不深松（CK）3个处理，比较分析各处理间吐丝后地上部干物质、氮素积累量的差异和叶片SAPD值、群体叶面积的变化。结果表明，灌浆期地上部干物质、氮素积累量均表现为S35>S25>CK处理，且随着生育进程的推进和深松深度的增加，其差异明显增大。在吐丝后36 d，各深松处理子粒干物质和氮素积累量均占成熟期的60%之上，均以S35最高；棒三叶以下叶片的氮素输出量表现为CK >S25 >S3处理；群体叶面积下降幅度表现为CK >S25 >S35处理，以吐丝后18～36 d下降最为明显；深松处理延缓了穗位叶、穗位上、下第1叶和穗位上第2叶SPAD值的下降。随深松深度的增加深松作用显著，在灌浆后期表现更明显。

以苏玉糯5号和渝糯7号为材料，研究灌浆结实期高温胁迫对子粒充实、叶片光合特性和产量的影响。结果表明，高温胁迫下灌浆后期粒重增速缓慢，穗粒数减少，产量降低。高温胁迫使花后5 d光合速率下降，胞间CO2浓度、气孔导度和蒸腾速率上升。随灌浆进程推进光合参数逐渐降低，高温胁迫处理下降幅较高，是粒重降低并造成产量损失的关键因素。与苏玉糯5号相比，渝糯7号在高温胁迫处理下光合参数降幅较低，光合速率和胞间CO2浓度中后期较高，受高温胁迫影响较小。

以密植品种郑单958和稀植品种丹玉39为试材，通过不同土壤量的盆栽试验来模拟不同的土壤生态容量，研究不同耐密植玉米品种生长发育所需的土壤生态容量以及土壤生态容量对玉米植株形态、光合特性和产量的影响。结果表明，随着土壤生态容量的增加，玉米株高、茎周长、叶面积、穗位叶光合速率、单株子粒重以及百粒重均呈上升趋势，说明土壤生态容量是玉米生长发育和产量形成的限制性因子。不同耐密植型品种对土壤生态容量的响应不同，12.5 kg土量处理的土壤生态容量可以满足耐密植型玉米品种郑单958的产量需求，郑单958的自我调控机制强，可以更好地适应较低的土壤生态容量，可能是其耐密植的主要原因之一。

研究4种耕作方式创建的耕层构造即免耕全实耕层、翻耕全虚耕层、留茬深松虚实并存耕层、灭茬打垄上虚下实耕层对玉米生长发育的影响。结果表明，留茬深松虚实并存的耕层构造玉米植株形态优于其他3个耕层的处理，其株高和最大叶面积分别较灭茬打垄上虚下实耕层处理实提高8.37%和14.18%，气生根条数比灭茬打垄上虚下实耕层处理增加16.8条，净光合速率较灭茬打垄上虚下实耕层处理提高16.76%，4个处理在茎粗上差异不明显。留茬深松耕作方式创造的虚实并存耕层结构能够充分满足玉米生长发育的需求。

在甘肃省河西绿洲灌区通过大田试验，研究矿物质有机肥与化肥配施对玉米产量构成的影响。结果表明，配施矿物质有机肥可以显著提高玉米的生物产量、子粒产量及肥料贡献率。与当前施肥水平比较，玉米在配施矿物质有机肥750 kg/hm2的条件下，化肥不减量和减量15%生物产量分别为38 647、36 869 kg/hm2，比单施化肥处理增产7.61%和2.66%；子粒产量分别为16 544、15 783 kg/hm2，增产7.56%、2.48%；肥料对生物产量贡献率分别为56.26%和49.07%，比单施化肥处理提高11.05和3.87个百分点，表明在配施矿物质有机肥750 kg/hm2的前提下，将氮、磷化肥施用量在当前水平上减量15%可以保证玉米子粒产量稳定在高产水平。

通过两年田间肥料定位试验，研究北疆灰漠土区不同磷肥用量对土壤速效磷含量以及玉米生长和养分吸收的影响。结果表明，不施磷肥或施磷量较低（75 kg/hm2）时，土壤速效磷含量显著降低；施磷量为150 kg/hm2时土壤速效磷含量基本维持平衡；施磷量为300 kg/hm2时土壤速效磷在0～40 cm土壤积累明显。施磷肥可显著增加玉米干物质量，施磷量超过150 kg/hm2干物质量增加不明显。玉米植株的氮素和磷素积累量随施磷量增加而显著增加，磷肥对玉米植株磷素养分的分配影响不大，但可显著促进氮素向子粒的转运，氮素在子粒的分配比例显著增加。施磷肥可显著提高玉米产量，施磷量为150 kg/hm2可维持土壤速效磷平衡并获得高产，是该区玉米的适宜磷肥用量。

以郑单958为供试材料，采用裂区试验，设置深松模式为主区（CK：不深松；T1：隔行深松；T2：行行深松），施氮量为副区（N0：不施氮肥；N1：纯氮112.5 kg/hm2；N2：纯氮225 kg/hm2；N3：纯氮337.5 kg/hm2），研究不同栽培模式下春玉米产量形成特点和氮素吸收利用特征。试验结果表明，深松与施氮量对春玉米产量的影响均达到显著水平，行行深松和隔行深松产量分别较不深松高9.62%和8.81%；N2、N1和N3处理产量分别较不施氮肥提高65.32%、62.60%和49.09%，穗粒数和千粒重的提高是深松和合理的施氮量显著提高春玉米产量的原因。随着氮肥用量的增加，作物氮肥偏生产力、氮肥吸收利用率和氮肥农学利用率呈降低趋势，隔行深松和行行深松的氮吸收利用率和氮肥偏生产力均高于不深松，且隔行深松的氮吸收利用率更高。

在大田试验条件下设氮肥用量分别为N0（不施氮肥）、施氮120（N120）、200（N200）、280（N280）和360 kg/hm2（N360）5个处理，测定叶面积和叶绿素含量、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间二氧化碳浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）和产量，探讨不同施氮量对利民33光合特性及产量的影响。研究结果表明，随施氮量的增加，利民33叶面积指数、叶绿素含量、净光合速率、光能利用率提高，进而提高产量；产量与净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和光能利用率呈正相关，与胞间二氧化碳浓度呈负相关；产量与施氮量的回归方程为Y=-0.05x2+32.38x+6 351（R2=0.98），最高产量施氮量为335.9 kg/hm2。

2010～2011年在玉米粗缩病重发区进行3个播期下的田间自然鉴定，评价山东省主要推广品种对玉米粗缩病（MRDV）的抗性。结果表明，供试材料对粗缩病的抗性在不同品种、不同年份和不同播期间均存在极显著差异。18个供试品种中，仅青农105表现为抗病；登海3622、邦玉358、金海5号和农大108表现为感病；先玉335、农华101、蠡玉16、丹玉86、金海604、先玉688、济单7号、隆平206、登海605、郑单958、鲁单818、蠡玉37和中科11均表现为高感。播期间比较，青农105在6月5日播种感病最轻，其次为5月10日和5月25日；其他供试品种在5月10日播种感病最轻，5月25日和6月5日播种感病较重，调整播期能降低粗缩病对玉米产量的影响。回归分析表明，通过病情指数可以准确预测玉米粗缩病导致的产量损失。

采用含毒介质法分别测定玉米穗腐病菌禾谷镰孢菌和拟轮枝镰孢菌对9种药剂的敏感性，在田间进行防治玉米穗腐病的药效试验，综合评价化学和生物药剂以及不同施药处理对玉米穗腐病的防治效果。室内毒力测定结果表明，9种药剂在一定浓度下对玉米穗腐病均有毒力作用，10%苯醚甲环唑、70%甲基托布津对禾谷镰孢菌毒力较强；70%甲基托布津对轮枝镰刀菌毒力较强，10%苯醚甲环唑次之。田间药效试验结果表明，50%异菌脲可湿性粉剂防效为92.3%，5%井冈霉素为80.64%；且先接菌后喷药的防治效果优于先喷药后接菌处理。

采用真菌rDNA-ITS序列分析技术，对不同症状表现的玉米丝黑穗病菌进行鉴定与分析。结果表明，不同来源、不同症状的玉米丝黑穗病菌均为孢堆黑粉菌（Sporisorium reilianum）。玉米丝黑穗病菌菌株间ITS区域序列存在微小差异，具有一定的遗传多样性。

利用人工接种技术对28种玉米自交系进行鉴定，分析这些自交系对我国玉米主要叶部及土传病害的抗病性。结果表明，供试自交系中3份高抗玉米弯孢叶斑病，5份高抗大斑病，1份高抗穗腐病，3份高抗茎腐病，8份高抗丝黑穗病，其中沈3336和S122对5种主要病害均有较好抗性，可作为育种工作进行品种选育的材料。