【目的】全球季节性高温、干旱已经成为影响作物生长发育和产量形成的主要限制性因素,本研究通过人工模拟阶段高温干旱气候特征,旨在探究夏玉米花期高温、干旱以及高温干旱复合胁迫对其雄穗发育、生理特征及产量形成的影响。【方法】连续2年利用人工智能温室,采用盆栽试验,以郑单958(ZD958)和华农138(HN138)为试验材料,设置对照(CK)、高温胁迫(T)、干旱胁迫(D)和高温干旱复合胁迫(TD)4个处理,研究了夏玉米雄穗形态、花药、花粉结构、花粉活力及雄穗抗氧化指标和产量对花期高温、干旱的响应特征。【结果】2年结果表明,高温、干旱及复合胁迫使玉米雄穗分枝数、主轴小花数和分枝小花密度显著减少,T处理3个参数分别平均比CK减少17.31%、15.70%、13.56%,D和TD处理分别比CK减少33.85%、24.87%、27.08%和45.59%、32.02%、26.00%,干旱及复合胁迫使玉米雄穗主轴比CK平均显著缩短23.64%和27.51%。花期高温、干旱胁迫均导致花药皱缩变形,绒毡层细胞结构松散,花粉粒表面凸起,复合胁迫加剧了花药皱缩变形,绒毡层细胞裂解,药隔维管束变细减少,花粉粒网纹状凸起更为明显,萌发孔内陷。高温、干旱及复合胁迫显著降低雄穗日散粉量,T、D和TD处理日散粉量分别比CK平均减少22.18%、54.75%和67.28%,且使最大散粉量日期提前;T、D和TD处理高活力花粉所占比例显著低于CK,且两两间差异达显著水平。T处理雄穗SOD、POD酶活性升高,较CK平均提高21.91%、32.50%,D和TD处理较CK平均增加24.95%(SOD)、53.37%(POD)和17.12%(SOD)、67.24%(POD),峰值均与CK有极显著差异;T、D和TD处理下雄穗MDA含量较CK平均增加44.18%、64.24%和79.12%,■含量较CK平均增加22.55%、51.65%和72.29%,处理间峰值差异达显著水平。高温、干旱及复合胁迫导致玉米产量和行粒数大幅度降低,T、D和TD产量比CK平均降低18.05%、34.58%、46.24%,行粒数比CK平均减少24.58%、41.80%和52.99%。胁迫处理下,2个品种以HN138雄穗分枝数、主轴小花数和分枝小花密度下降幅度大于ZD958,且HN138的高活力花粉占比和散粉量比ZD958分别减少27.00%和17.28%;HN138花药和花粉结构畸变程度超过ZD958,其抗氧化酶活性升高幅度小于ZD958,但MDA和■含量比ZD958高13.07%和20.29%,2个品种以HN138对高温、干旱及复合胁迫响应更为敏感。【结论】玉米花期高温、干旱及复合胁迫显著抑制雄穗生长发育,导致花药和花粉形态结构畸变,抗氧化酶活性降低,散粉量显著减少,导致穗粒数减少,最终导致产量下降;且高温干旱复合胁迫对玉米雄穗的影响大于干旱胁迫大于高温胁迫,不同类型品种对高温、干旱的响应程度不同。

为探明花期连阴雨造成的弱光胁迫持续时间对玉米产量的影响,以黄淮海平原主推夏玉米品种浚单29为材料,自抽雄期起设置弱光胁迫处理0 d(CK)、3 d(S3)、6 d(S6)、9 d(S9)、12 d(S12)、15 d(S15)6个处理,探讨了玉米花期弱光持续时间对玉米果穗发育及产量的影响。结果表明,自抽雄期起,随着弱光胁迫时间的延长,弱光处理315 d,吐丝期较CK推迟17 d,终散粉日较CK推迟12 d。在抽穗后第11天所有处理散粉全部结束。散粉100%结束日吐丝株率较CK减少3%43%,各处理结束日果

【目的】研究花期前后高温胁迫对不同耐热性玉米光合特性及产量品质的影响。【方法】以耐热基因型浚单20和热敏感基因型驻玉309为材料,分别于花前(吐丝前0—8 d)和花后(吐丝后0—8 d)进行高温处理,测定叶片的叶绿素相对含量(SPAD)、光合及叶绿素荧光参数、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)和核酮糖二磷酸羧化酶(RuBPCase)活性及籽粒的产量和品质。【结果】花期前后高温胁迫导致2个基因型玉米产量显著下降,浚单20产量下降幅度小于驻玉309,且花后高温处理影响大于花前处理;高温处理降低了穗位叶净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、最大光化学效率(Fv/Fm)、光量子产量(ΦPSII)...

【目的】提高玉米产量,研究不同种植密度对玉米雌穗发育和产量的影响。【方法】田间统计雌穗的花粒数量和吐丝进度;常规石蜡制片观察雌穗的发育和结构。【结果】随着密度的增大,雌穗小花的分化相应推迟;在吐丝初期和吐丝中期,吐丝数量随密度的增加而减少,吐丝后期差异不显著;小花总数、吐丝小花数、受精小花数和饱满粒数随密度的增加而减少,未受精小花数和总退化率随密度的增加而增大;雌穗穗轴维管束数目、维管束总横截面积和韧皮部总横截面积随密度的增加而减少;种植密度在75 000株/hm2时产量最高。相关性分析显示,雌穗穗轴维管束数目、维管束总横截面积和韧皮部总横截面积与种植密度呈显著的负相关,与单穗籽干重、千粒重、...

为明确花期不同梯度高温对玉米开花特性和花粉活力的影响,以热敏感基因型玉米品种‘驻玉309’为试验材料,于花期(吐丝前8d～吐丝后8d)进行不同程度高温(31、34和37℃)处理,测定受精结实率、雄穗性状、开花时间、花粉活力及花粉超显微结构,分析生育期前后的高温对受精结实、开花特性及花粉活力的影响。结果表明,花期高温胁迫显著降低玉米受精结实率,对抽雄吐丝间隔期无显著影响,但盛花期提前;极端高温则导致玉米抽雄期显著提前、开花期和盛花期延后,抽雄吐丝间隔期延长;花期高温使花粉粒形态皱缩、萌发孔内陷,显著降低花粉活力,且温度越高,花粉活力降低幅度越大。因此,花期前后高温通过影响玉米影响雄穗开花特性、延长抽雄吐丝间隔期、影响花粉粒形态、降低花粉活力,从而降低玉米的小花受精率和籽粒结实率。

为系统研究半干旱区玉米应对不同栽培模式的生理响应机制,为吉林省西部半干旱区玉米种植提供有效的栽培模式。采用大田试验的方式,设置对照模式(CK)、农户习惯模式(T1)和优化栽培模式(T2)3种栽培模式,研究栽培模式对玉米产量、生长发育、叶片生理特性及资源利用效率的影响。结果表明,与CK和T1处理相比,T2处理玉米在成熟期(R6)期的干物质积累显著增加(P<0.05),叶面积指数(LAI)在R3与R6期显著增加(P0.05),但T2处理的株高均高于T1处理。与CK和T1处理相比,T2处理的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和表观叶肉导度(AMC)在R1与R3期均显著增加(P<0.05),气孔限制值(Ls)在R3期显著下降(P<0.05)。T2处理的谷氨酰胺合成酶(GS)活性在R3期均显著高于CK和T1处理(P<0.05),谷氨酸脱氢酶(GDH)活性均显著低于CK和T1处理(P<0.05)。T2处理玉米的产量、穗粒数、百粒质量、光能利用率、水分利用效率和肥料利用率均显著高于CK和T1处理(P<0.05)。采用优化栽培模式(T2处理),半干旱区玉米在产量、生长发育、资源利用效率、叶片生理特性和氮代谢酶活性方面均表现较佳,这种栽培模式相比传统的农户模式,更适合作为吉林省西部半干旱区玉米栽培的一种优化栽培模式进行推广应用。

为了发掘更多与玉米雄穗生长发育早期耐旱性相关的转录因子基因,选用耐旱型玉米自交系(DT)铁7922、X178,以及干旱敏感型自交系(DS)吉81162和丹340为试验材料。使用盆栽方法进行育苗,并在一致且适宜的肥水条件下培养至雄穗发育前期,通过人工模拟田间干旱胁迫及正常灌溉的方法对材料进行处理。采用RNA-Seq技术检测玉米雄穗发育早期在受到干旱胁迫后相对于正常灌溉处理而言,耐旱相关转录因子家族基因在转录水平上表达量的变化。结果共发现287个转录因子基因在受到干旱胁迫后相对于正常灌溉呈现差异表达。对差异表达基因进行功能富集和注释结果发现,差异表达基因中具有耐旱调控功能的转录因子基因34个。其中在2个耐旱型材料中共有且表达模式一致的基因6个;在2个干旱敏感型材料中共有且表达模式一致的基因3个;在4个材料中均呈显著差异表达的转录因子基因1个。研究结果为玉米雄穗发育早期耐旱功能转录因子基因发掘和耐旱分子育种提供了基因基础。

【目的】高温是制约夏玉米高产稳产的重要气象因子之一，通过设置授粉期高温胁迫和雄穗变小处理，探明高温胁迫下雄穗大小对玉米产量形成的影响，为玉米抗逆栽培及耐高温育种提供参考。【方法】以2个玉米品种浚单20(XD20)和农华101(NH101)为试材，于2020—2021年玉米抽雄至散粉结束的10 d内采用人工模拟增温试验，同时，设置抽雄期雄穗变小处理（剪除60%雄穗分枝数），探究授粉期高温胁迫下雄穗大小对玉米干物质积累分配和产量形成的影响。【结果】2年结果表明，授粉期高温胁迫对玉米雄穗长度、分枝数、小穗数和雌雄开花动态影响较小，但导致玉米干物质积累能力及向穗部分配比例下降，影响雌穗生长发育，造成穗轴长度和穗轴粗显著降低，穗粒数显著减少，花后物质积累量及向籽粒分配比例下降，进而产量显著降低。高温胁迫后，NH101穗长的下降幅度小于XD20，但行粒数、穗粒数及花后物质积累向籽粒分配比例的下降幅度高于XD20，导致NH101产量降幅超过XD20,XD20和NH101产量降幅分别为12.32%和25.00%，可见XD20比NH101更耐高温。雄穗变小处理使XD20和NH101的雄穗分枝数和小穗数分别显著降低58.57%、42.91%和57.30%、41.34%，但对雌雄开花动态无显著影响。2个温度条件下，雄穗变小处理均能促进雌穗生长，增加穗粒数，促进花后物质向籽粒积累，进而提高产量，其中，高温条件下的XD20增产幅度最大。在常温条件下，与正常雄穗处理相比，雄穗变小处理下，XD20和NH101的产量分别平均增加2.76%和4.37%，而在高温条件下，分别增加12.47%和5.75%。【结论】授粉期高温胁迫对雄穗生长发育影响较小，但导致雌穗生长发育受到不可逆损伤，穗粒数减少，制约了花后光合同化物向籽粒分配，产量显著下降。高温条件下，适当减少雄穗分枝数可促进雌穗生长发育，增加穗粒数，促进花后物质向籽粒积累，提高产量，且大雄穗型品种浚单20增产幅度高于小雄穗型品种农华101。

以典型的果穗顶端籽粒败育类型杂交种为材料，在授粉后第2天对大田玉米雌穗用聚乙烯塑料袋进行覆膜处理，考察了处理后籽粒发育过程中内派激素（乙烯、细胞分裂素）、呼吸强度及粒重变化动态。结果表明：覆膜处理明显促进了果穗顶部籽粒的发育，使粒重增加、败育粒减少，但中下部籽粒粒重有不同程度的降低，从而导致穗粒数增加、平均粒重降低。覆膜处理后还表现出预部籽粒在籽粒形成期呼吸强度和细胞分裂素含量明显升高，而乙烯释放量则明显降低，营养物质在果穗上的分布趋于均一化等生理效应。

同期播种条件下 ,前期地膜覆盖直播玉米的生长发育进程明显地早于育苗移栽玉米。植株的干物质累积直播玉米在前期高于育苗移栽玉米 ,后期以方式 1和方式 2育苗移栽的玉米赶上、甚至超过直播玉米 ,而以方式 3育苗移栽的玉米则仍低于直播玉米 ;从根系来看 ,育苗移栽玉米的次生根系的发育明显优于直播玉米。籽粒产量以方式 1、方式 2育苗移栽的玉米为最高 ,其次是前期覆膜的直播玉米 ,而以方式 3育苗移栽种植的玉米显著最低

【目的】随着全球气候变化,温度升高对玉米生产系统的影响越来越复杂,而玉米抗倒性在现在和未来玉米全程机械化生产系统中的重要性尤为突出。研究全生育期温度增加对玉米茎秆生长发育及抗倒的力学特性的影响,为应对未来气候变化下玉米适应性栽培途径提供理论和实践基础。【方法】以郑单958(ZD958)和先玉335(XY335)为材料,通过智能温室控制方法,设置3个温度梯度,分别为CK、CK+2℃、CK+4℃,研究了全生育期增温对玉米茎秆生长、结构发育、抗倒力学特性和产量的影响。【结果】随着温度增加,玉米株高、穗位高、第三节间长度、穗上节间长和穗下节间长均显著高于对照,CK+2℃处理的株高、穗位高、第三节间长度、穗上节间长度和穗下节间长度比CK平均增加10.80%、37.29%、16.87%、17.11%和17.78%,CK+4℃处理则比CK分别增加20.82%、54.17%、37.11%、28.48%和35.84%。温度增加显著增加了玉米穗位系数和茎粗系数,CK+4℃处理比CK+2℃处理和CK的茎粗系数平均增加15.92%和58.99%。增温使玉米茎秆维管束数目和面积显著减少,CK+4℃、CK+2℃处理的第三节间的茎秆中央维管束数目比CK平均减少42.39%、22.59%,维管束总面积比CK分别降低40.33%、28.68%,增温对中央维管束数目和面积的影响大于边缘维管束。随温度增加,玉米茎秆抗推力、穿刺强度和破碎强度显著降低,CK+4℃和CK+2℃处理比CK平均降低50.75%和43.75%(茎秆抗推力)、25.41%和29.59%(穿刺强度)、22.41%和23.58%(破碎强度)。茎秆抗推力与株高、穗位高和地上部第三节间长呈极显著负相关,与茎粗、截面惯性矩、边缘维管束数目、面积、中心维管束数目、面积呈极显著正相关。2个品种对全生育期增温响应不同。随温度增加,热敏感型品种XY335的株高、穗位高、第三节间长度、穗位系数和茎粗系数增幅显著大于ZD958;ZD958的边缘和中心单个维管束面积减少,而XY335维管束面积呈增加趋势,且ZD958维管束数目和边缘维管束总面积的降幅小于XY335;XY335茎秆抗推力降幅显著大于ZD958,且XY335穿刺强度和破碎强度最大值出现在吐丝后25 d,之后下降,而ZD958在成熟期。ZD958穿刺强度和破碎强度与株高、穗位高、地上部第三节间长均呈显著负相关,与茎粗显著正相关,XY335穿刺强度与株高呈显著负相关,破碎强度则与其他指标相关但不显著。【结论】温度增加促进了玉米茎秆生长发育,改变了茎秆内部结构,使茎秆抗推力下降,倒伏风险显著增大,且温度越高倒伏风险越大;不同品种茎秆生长特性和倒伏能力对增温响应存在明显差异。

针对辽宁西北半干旱区耕层浅、犁底层厚,影响雨水下渗和玉米生长的实际,玉米苗期进行深松,并测定了深松部位土壤含水量、土壤容重及玉米生长发育状况和产量。结果表明,深松与对照相比,耕层土壤含水量增加、土壤容重降低,玉米株高提高了6.3%,茎粗增加了7.0%,穗长增加了19.4%,穗径增加了:3.9%,产量提高了10.5%。

在人工模拟条件下,采用“311-B”D饱和最优设计,探讨了水肥交互作用对玉米株高、茎基宽和产量的影响。结果表明:玉米植株的株高与氮肥、灌水量、磷肥用量都呈正相关,其中氮肥用量影响最大,灌水量次之,磷肥用量影响最小;但氮肥用量与灌水量的交互、氮肥和磷肥的交互与株高呈负相关。与氮肥用量和灌水量的平方项呈负相关,说明过量的氮肥或灌水量都对植株的株高呈负效应。同样,玉米的茎基宽与氮肥用量、灌水量、磷肥用量呈正相关,其中氮肥对茎基宽的影响最为明显,灌水量次之,磷肥用量的影响最小。在本试验中,氮肥用量与灌水量的交互、磷肥和灌水量的交互与茎基宽呈正相关。氮肥、磷肥和灌水量对玉米产量均具有正效应,且符合报酬递...

2018年在湖南省桃源县木塘垸乡,以临奥1号、湘农玉27号和郑单958为材料,设置5个播期处理,T1(5月8日)、T2(5月16日)、T3(5月24日)、T4(6月4日)、T5(6月14日),研究不同播期对夏玉米生长发育和产量形成的影响。结果表明:播期延后,玉米的生育期缩短,湘农玉27号、郑单958和临奥1号全生育期分别缩短5、5、4d;从吐丝期至成熟期,早播处理(T1、T2)的干物质积累量大于晚播处理(T3、T4、T5)的,各品种均以T1处理的最大;至成熟期,湘农玉27号、临奥1号、郑单958的干物质积累量分别为24576.2、25087.7、26367kg/hm~2;3个品种的叶面积指数在吐丝期最大,播期推迟,叶面积指数逐渐下降;3个品种T3、T4、T5处理的倒伏倒折率均高于T1、T2处理的,倒伏倒折率从高至低依次为湘农玉27号、临奥1号、郑单958;空秆率各处理间无显著差异,品种间差异也较小,空秆率从高至低依次为临奥1号、郑单958、湘农玉27号;3个品种的产量均以T1处理的最高,播期推迟,3个品种的产量均下降,且播种日期越晚,产量降低幅度越大;在本试验区域宜在5月上旬或中旬播种玉米。

采用池栽和干旱棚模拟花期干旱胁迫,试验研究植物生长调节剂对玉米旱害和正常植株不同时期茎流和光合性能的影响。结果表明:在干旱胁迫条件下,外源CaC l2、ABA、6-BA、KT-30处理10 d显著抑制植株茎流强度,减少植株失水。还促进干旱影响植株的叶绿素含量(SAPD)、光化学效率(Fv/Fm)、光系统潜在活性(Fv/Fo)显著提高或者保持相对稳定,减缓干旱对植株光合作用的影响。在充分灌溉条件下,植物生长调节剂也使植株茎流强度下降,SAPD、Fv/Fm和Fv/Fo增加,但其作用强度弱于干旱胁迫处理。随着生育进程(处理20 d),植物生长调节剂还能增强玉米灌浆后期的植株茎流强度,使SPAD、Fv...