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玉米
玉蜀黍(学名:Zea mays L.)是禾本科、玉蜀黍属植物,俗称玉米。一年生高大草本。原产于中美洲和南美洲。全世界热带和温带地区广泛种植。 玉蜀黍的营养价值较高,是优良的粮食作物;也是食品、医疗卫生、轻工业、化工业等的不可或缺的原料之一。 2018年8月,财政部、农业农村部、银保监会印发通知,将玉蜀黍作物制种纳入中央财政农业保险保险费补贴目录。
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  • 徐秀红 卢华兵 吕桂华 陈一波 舒庆尧 郭国锦
    中国农学通报. 2011, 27(2): 333-339. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.2010-2111

    玉米黄质是天然的类胡萝卜素之一,因最先在玉米中被提取而得名。鉴于玉米黄质在预防老年性黄斑变性(致盲的主要原因)、白内障、心血管疾病和癌症等方面起着重要的作用,且人体自身不能合成它,只能从膳食中获得,人们开始对作物中的玉米黄质的研究重视起来。此文结合国内外最新的研究进展对玉米黄质的性质和来源,它的生理功能和生物合成以及玉米黄质的提取、测定方法和在食品工业等方面的应用进行了综述,并对目前富含玉米黄质作物的研究工作的重点做了展望。

  • 郭宁, 孙华, 马红霞, 刘树森, 张海剑, 石洁, 郑晓娟, 董跃广
    中国农业科学. 2023, 56(22): 4453-4466. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2023.22.008

    【目的】 筛选对玉米腐霉茎腐病病原菌具有抑制作用的木霉(Trichoderma spp.)菌株,明确其分类地位以及对腐霉茎腐病的防治效果和抑菌机理,为腐霉茎腐病生防制剂的研发提供菌种资源。【方法】采用菌丝生长速率法测试候选木霉菌株对肿囊腐霉(Pythium inflatum)、强雄腐霉(P. arrhenomanes)和芒孢腐霉(P. aristosporum)的抑制作用,筛选拮抗菌株;通过形态学和分子生物学特性确定Tr21菌株的分类地位;采用常规抑菌方法观察Tr21对腐霉菌丝形态的影响;采用溴化丙啶(PI)染液检测法及对不同处理时间菌丝上清液中蛋白和核酸吸光值的检测,分析Tr21发酵液对腐霉菌细胞膜通透性的影响;通过不同浓度Tr21发酵滤液浸种试验,检测Tr21发酵滤液对玉米种子发芽性状的影响;通过温室盆栽试验和田间人工接种试验,明确Tr21对腐霉茎腐病的防治效果。【结果】从实验室保存的109株木霉菌中,筛选到7株木霉菌对肿囊腐霉、强雄腐霉和芒孢腐霉具有拮抗活性,抑制率均>60%,其中Tr21菌株对3种腐霉菌的抑制率达到100%,其5×、10×和20×稀释液对3种腐霉菌的抑制率均达到100%。50×稀释液对3种腐霉菌的最低抑制率也达到55.56%。经形态学和分子生物学鉴定,Tr21为非洲哈茨木霉(T. afroharzianum)。显微镜观察显示Tr21发酵滤液能够造成腐霉菌菌丝变粗、菌丝分枝增多、节点缩短、断裂、内含物溢出等畸形现象。PI荧光染色试验显示Tr21发酵滤液导致3种腐霉菌的细胞膜受损,PI染液更易穿透受损的细胞膜进入到菌丝体内,使菌丝染成红色。核酸、蛋白泄露试验发现发酵滤液处理过的菌丝吸光值变化较大,处理5 h后,肿囊腐霉、芒孢腐霉和强雄腐霉菌丝的OD260均增加了0.08,OD280分别增加了0.10、0.11和0.10,表明腐霉菌菌丝细胞膜受损或其完整性被破坏,导致菌丝内含物外溢。不同浓度Tr21发酵滤液对玉米种子的发芽性状无影响,且当Tr21发酵滤液浓度为20×稀释液时对玉米种子的萌发和生长促进效果最好。盆栽试验结果表明,Tr21发酵滤液浓度为5×稀释液时,对3种腐霉茎腐病的室内防治效果最佳,分别为60.67%、63.15%和59.66%。用Tr21的5×稀释液进行种子处理,当药种质量比例为1﹕100时,对腐霉茎腐病的防治效果最高,达82.25%。【结论】获得一株有效防治玉米腐霉茎腐病的木霉菌株Tr21,经鉴定该菌为非洲哈茨木霉,该菌株发酵滤液可导致腐霉菌菌丝畸形、断裂、细胞膜受损、内含物溢出等,是一株具有开发前景的生防微生物。

  • 王丽珊, 张建国, 于滔, 曹士亮, 杨耿斌, 李文跃, 王成波, 段雅娟, 欧英卓, 赵晴, 刘长华
    中国农学通报. 2022, 38(24): 8-13. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0965

    玉米是全球最主要的粮食作物之一,提高玉米籽粒品质是当今世界玉米育种领域高度关注的问题。因为传统常规育种方法具有育种时间长且转化率低等限制因素,所以解决这一问题最经济有效的方法就是利用分子标记进行辅助选择育种。为了给今后玉米品质性状的分子设计育种提供参考,本研究总结了国内外玉米籽粒品质性状的QTL定位、分子标记辅助改良和候选基因克隆及转基因技术应用的相关研究进展。指出玉米优质基因资源的利用还不够充分,现有分子标记技术在玉米育种中的应用还不够广泛,今后应改进育种方法和品质鉴定技术,以缩短玉米育种周期。

  • 费继飞, 王行川, 陈瑞杰, 张长征, 高飞, 王爱芬, 原志强, 刘青培, 刘东胜, 王义波
    中国农学通报. 2020, 36(27): 26-32. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb20190900641

    在大田生产中,‘先玉335’等美系新品种在耐密植、抗倒伏、抗南方锈病、抗大斑病、抗高温热害等方面的能力都较弱。为了通过育种手段解决以上问题,本研究以玉米新品种‘裕丰303’为试验材料,通过对其在国家(黄淮海夏播、东华北中晚熟、西北春播)以及各省区域试验和生产试验中的产量、抗旱性、耐高温热害、耐密性、籽粒品质等品种特性进行分析。结果表明‘裕丰303’不仅具备美系新品种的优良特征特性,还具有耐旱、耐高温热害、抗倒伏、抗南方锈病等性状优势,实现并大幅度超越笔者原定的育种目标。以此为基础,讨论了今后种质扩增、改良、创新的技术路线和避免遗传脆弱性风险出现等相关商业育种问题。强调在育种实践中应高度重视耐高温热害性状和耐旱性状的选育,特别要注重通过不断提升基因型与环境互作的正向超正常表达选育具有广泛适应性的新品种。

  • 李嘉航, 王绍新, 许洛, 李中建, 王宝宝, 冯健英

    为全面深入了解玉米种植密度和产量相关研究在国内和国际的现状和发展趋势,以中国知网数据库和Web of Science核心合集数据库中2000—2022年收录有关玉米种植密度和产量领域的文献(5150篇)为样本,基于CiteSpace软件进行可视化分析。结果表明,美国居于该领域总研究量榜首,中国紧随其后,远远超过其他国家,近年来中国对该领域的研究论文数已经赶超美国,并且每年保持100篇以上的发文量。Agronomy Journal期刊发文量最多,共计230篇,在学术界影响力最大。中国学者刘鹏发文数量最多,对该领域的研究进展贡献最大,与其他作者合作也较为紧密。研究机构以高校为主,中国北方居多,各区域机构之间的合作仍有待加强。在该领域,鲜食和青贮等专用型玉米、氮水利用效率、可持续农业、机械化管理、土壤性质、产量损失、数学模型、秸秆利用等是近年来研究热点问题。

  • 杜明, 李潜龙, 康云海, 郑国利, 方玉
    中国农学通报. 2023, 39(24): 18-23. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0536

    开展饲用玉米研究能够有效地促进畜牧业的发展。为了加快中国饲用玉米的进展进程,本文综述了优质蛋白玉米的调控机制以及育种进程,同时对高蛋白青贮玉米的特点、育种进程做了详细介绍。指出了优质蛋白玉米和高蛋白青贮玉米发展存在的问题,并提出相关部分建议,以期促进中国玉米从粮食作物到饲料作物的结构性改革。

  • 王晓光, 瞿文洁, 刘春阁, 吴鹏, 王荣焕, 冯培煜, 陕红, 史桂清, 冷燕, 成广雷
    中国农学通报. 2022, 38(15): 17-21. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0752

    针对不同生态区水热资源紧缺,风灾倒伏频发、产量低、品质差等问题,以‘京X005’为母本、‘京27’为父本进行杂交培育成玉米新品种‘MC278’。该品种在吉林、河北等地接种表明,对小斑病、弯孢病、矮花叶病、丝黑穗病、茎腐病的抗性较强,易感染大斑病,中抗吉林地区玉米螟。在北京、内蒙等地不同年度的区试中,‘MC278’籽粒产量显著高于‘郑单958’(CK),产量最高达16166 kg/hm2,平均产量增幅达8.3%;‘MC278’的粗蛋白质、粗淀粉、赖氨酸含量显著高于‘郑单958’。2019年河北、山西、内蒙等地生产中,产量均高于12804 kg/hm2,产量最高达14283 kg/hm2;‘MC278’配套适宜播期、密度、水肥和病虫害防治等田间管理措施及收获技术。2019年通过国家审定(国审玉20190030),种植区域包括安徽、山西、山东等15个省级区域。

  • 徐丽,史亚兴,席胜利,俞嫒年,卢柏山,赵久然
    植物遗传资源学报. 2023, 24(1): 317-324. https://doi.org/10.13430/j.cnki.jpgr.20220726001
    本研究阐述了“甜味糯”新型鲜食糯玉米极其代表品种的培育。通过对糯质玉米的种质创新和改良提升,实现果穗上的所有籽粒都是糯质,在适采期内,糯质籽粒糖度值平均可达到12度以上,显著高于普通糯玉米,带有明显的甜味,形成“糯中有甜”的特殊口感品质。北京市农林科学院鲜食玉米创新团队从2011年开始“甜味糯”种质创新和品种培育工作,利用创新集成的“大群体、严选择、单株配合力测定”以及“优系聚合”等育种方法,并通过大量田间表型鉴选和籽粒糖度、口感品质等鉴定评价,创制选育出“甜味糯”新型玉米优良自交系ZN3。以ZN3为骨干亲本,组配育成京科糯768等“甜味糯”新型鲜食糯玉米系列新品种,鲜籽粒糖度达14度以上,具有籽粒甜度高、口感品质好、高产稳产、多抗广适、采收期长等综合优点。京科糯768被评为“全国十大优秀糯玉米品种”,于2021年通过四大生态区国审,适宜在全国鲜食玉米生态区种植。“甜味糯”玉米将是我国未来鲜食糯玉米的一个重要发展方向。
  • 曹丽茹, 叶飞宇, 库丽霞, 马晨晨, 庞芸芸, 梁小菡, 张新, 鲁晓民
    中国农业科学. 2024, 57(12): 2265-2281. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2024.12.001

    【目的】 挖掘玉米抗旱关键基因、揭示其抗旱分子机制,为培育抗旱玉米新品种提供基因资源和理论指导。【方法】 采用转录组数据结合加权基因共表达网络(weighted gene co-expression network,WGCNA)与抗旱性生理生化指标的筛选方法,鉴定与抗旱和复水相关的ZmPAL基因。利用生物信息学方法对编码PAL的基因进行全基因组分析。运用实时荧光定量PCR(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)检测ZmPAL基因在干旱处理条件下的表达情况,以及ZmPAL5在不同自交系间的表达特性和在不同组织中的表达模式。最后,利用遗传转化分析ZmPAL5在玉米中的抗旱功能,并借助CRISPR/Cas9技术对PAL5同源基因进行缺失型拟南芥突变体的抗旱性分析。【结果】 鉴定了19个玉米ZmPAL基因,其中6个基因聚集在第5染色体上,其编码蛋白多为亲水性酸性蛋白,且PAL家族基因的进化相对保守。ZmPAL基因启动子区域含有大量与激素和非生物应激响应相关的顺式作用元件。确定了6个核心基因,其中4个基因在干旱处理后显著上调表达。尤其是ZmPAL5在干旱胁迫后表达量增加了8.57倍。在干旱胁迫和复水处理条件下,发现抗旱自交系郑8713中ZmPAL5的表达水平显著高于旱敏感自交系B73。同时,ZmPAL5是一个组成型表达基因,在幼茎中表现出高水平的表达。过表达ZmPAL5玉米在干旱胁迫下生长良好,其相对含水量、木质素、叶绿素、可溶性蛋白、脯氨酸含量,以及超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性分别是野生型的1.52、1.49、1.47、1.43、1.44、1.41、1.53、1.41和1.35倍,但丙二醛含量是野生型的0.65倍。PAL5缺失型拟南芥突变体对干旱敏感。在干旱胁迫下,其生理生化指标与过表达ZmPAL5玉米的指标变化趋势相反。【结论】 筛选出6个响应干旱胁迫的核心基因(ZmPAL3ZmPAL5ZmPAL6ZmPAL8ZmPAL11ZmPAL13),其中,ZmPAL5的表达量与抗旱性呈正相关。ZmPAL5通过影响渗透调节物质含量和抗氧化酶活性正向调节植物的抗旱性和恢复能力。

  • 谢雯, 霍川, 彭超颖, 霍仕平
    中国农学通报. 2022, 38(29): 8-15. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0912

    为推进分子标记辅助选择在玉米育种中的应用,总结出近30年玉米子粒产量及其组成性状的QTL研究进展。表明子粒产量的QTL为5~9个,主要分布在第1、2、5、6、7、8、9染色体上,穗行数、行粒数和百粒重的QTL均为3~6个,主要分布在第1、2、3、4、5、6、7、8染色体上,这些QTL成簇分布在几条主要染色体上,形成QTL富集区域,它们能解释性状表型变异的25%左右;多数性状的QTL主要表现为加性、显性、部分显性或超显性效应,部分性状的QTL存在遗传×环境互作效应。预示子粒产量及其组成性状的QTL存在共同染色体载体,育种选择应在多环境、大样本下进行,在不同环境下均能稳定表达的QTL更适用于育种选择;单株穗数、植株性状和抗逆性的QTL研究有待加强。

  • 渠清, 刘宁, 邹金鹏, 张雅璇, 贾慧, 孙蔓莉, 曹志艳, 董金皋
    中国农业科学. 2023, 56(6): 1086-1101. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2023.06.006

    【目的】拟轮枝镰孢(Fusarium verticillioides)引起的玉米穗腐病是我国玉米产区发生严重的病害之一,论文旨在了解病原菌与玉米籽粒互作过程中的基因表达差异,为揭示病原菌的致病机制和玉米抗病机制提供依据。【方法】对拟轮枝镰孢侵染玉米籽粒0、4、12和72 h的样品进行转录组测序,之后采用生物信息学分析,分别以玉米和拟轮枝镰孢基因组为参考,以|log2FC|≥1,P-adjust<0.05为阈值筛选互作过程中玉米和拟轮枝镰孢的差异表达基因,利用GO和KEGG对其进行功能注释及富集分析。Goatools软件分析植物-病原互作、MAPK途径和植物激素信号转导通路相关差异基因的表达变化,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法对测序差异基因进行验证。【结果】在互作4、12和72 h后拟轮枝镰孢分别有140、400和1 945个基因上调表达,有9、302和1 784个基因下调表达;玉米分别有293、692 和1 426个基因上调表达,320、482和153个基因下调表达。GO和KEGG富集分析显示,侵染早期拟轮枝镰孢在细胞间隙生长,差异基因主要富集在RNA生物合成、细胞壁结构成分、脂肪酸生物合成、蛋白质代谢、碳水化合物代谢、生物过程和代谢过程等通路中。拟轮枝镰孢早期侵染触发了玉米活性氧(ROS)爆发,差异基因主要富集在对活性氧、过氧化氢的反应,几丁质酶、单加氧酶活性,木质素代谢过程等相关通路中。侵染后期拟轮枝镰孢继续在籽粒中定殖及扩展,差异基因主要富集在碳水化合物和细胞壁多糖分解代谢过程、跨膜转运、氧化还原酶活性等功能通路中。玉米主要通过苯丙素、木质素、类黄酮生物合成,MAPK 信号通路、植物-病原互作和植物激素信号转导等途径差异基因大量表达响应病原菌侵染。随机选取6个玉米和6个拟轮枝镰孢的差异表达基因进行qRT-PCR分析,基因表达规律与转录组测序结果一致,证实了RNA-seq的准确性。【结论】在病原菌侵染早期,拟轮枝镰孢在细胞间隙生长,触发玉米活性氧爆发,相关通路差异基因表达;侵染中后期,病原菌以淀粉为营养素,继续在籽粒中定殖及扩展,玉米通过苯丙素、木质素及几丁质酶的生物合成等方面的相关基因表达响应拟轮枝镰孢侵染,同时植物-病原互作、MAPK途径和激素信号转导等途径参与抗拟轮枝镰孢侵染。

  • 杜明, 方玉, 李潜龙, 康云海, 王慧, 张从合
    中国农学通报. 2021, 37(33): 8-14. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0133

    为了明确淀粉合成途径中的关键酶的功能和调控机制,本文综述了玉米淀粉的结构、淀粉合成途径以及调控淀粉合成转录因子(DOF、NAC、MYB、bZIP、MADS-BOX和AP2/EREB等家族)的表达和功能机制。研究表明大部分转录因子能在玉米胚乳中表达,少数也能在叶片中表达;这些转录因子可以通过与淀粉合成酶编码基因和关键调控基因的启动子结合从而影响其表达来调控淀粉的合成。此外,蔗糖/ABA、蔗糖/IAA也可以和转录因子协同调控淀粉的合成。本文能够加深对玉米淀粉合成调控的理解,也为玉米品质改良提供重要的理论依据。

  • 王绍新, 王宝宝, 李中建, 许洛, 冯健英
    中国农学通报. 2023, 39(1): 8-15. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0081

    为探明中国鲜食玉米研究领域的变迁轨迹,把握研究现状与热点内容,探析研究前沿与发展趋势,旨在为鲜食玉米研究提供理论参考。以中国知网(CNKI)数据库2010—2021年1588篇“鲜食玉米”研究文献为研究对象,基于CiteSpace软件进行可视化定量分析。近10年鲜食玉米领域研究发展稳定,年发表核心论文数保持在100篇以上;高产作者以陆卫平、刘春泉、李大婧、陆大雷等为代表,呈单线或辐射团队合作。作者所属机构以农业类高等院校和科研院所为主,在发文数量上农业类高等院校取得的成果更为显著,科研院所在新品种的研发上更有优势,科研机构和高等院校团队合作比较紧密。突现词分析表明,单倍体、超甜玉米、种子萌发、遗传多样性、营养品质、风味、叶酸、可溶性糖等为研究趋势。未来鲜食玉米研究的核心任务是扩大覆盖面,突破传统局限,拓展基因编辑技术、转基因技术、基因测序、单细胞测序、基因组、蛋白组、转录组等多种前沿生物技术手段辅助传统鲜食玉米育种研究,尤其是加强甜加糯型玉米和超甜玉米的研究,增强鲜食玉米品质和营养,提高其抗病虫、抗倒、抗旱等抗逆性研究;在食品加工、饲料研究领域多,注重延长鲜食玉米采收期、贮藏期,保证其营养在贮藏期间不流失等新加工设备的技术开发。

  • ybpchbz@public.km.yn.cn
    中国农学通报. 2006, 22(3): 192-192. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.0603192
    650201 云南省昆明市 云南农业大学61号信箱
  • 何发林,曹莹莹,李冠群,张昊,李向东,张吉旺,姜兴印
    中国农学通报. 2019, 35(15): 151-158. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb19010114
    为研究氯虫苯甲酰胺拌种对玉米种子萌发、幼苗生长及生理生化指标的影响,采用平皿法和盆栽法研究氯虫苯甲酰胺不同剂量(0.5、1、2、3、4 g/kg)拌种处理对玉米种子萌发、幼苗生长量(株高、根长、根冠比等)以及生理生化指标(保护酶、根系活力、叶绿素含量等)的影响。结果表明:氯虫苯甲酰胺在0.5~3 g/kg剂量下拌种处理能明显提高玉米种子发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数;增加幼苗期生长量;诱导幼苗叶片中CAT、POD、SOD、PAL、PPO活性升高;提高根系活力、叶绿素含量、还原糖含量及可溶性蛋白含量。氯虫苯甲酰胺在4 mg/kg剂量时对玉米植株的生长有一定的抑制作用,但各项指标仍高于空白对照。结果表明:合适剂量的氯虫苯甲酰胺拌种可以显著促进玉米种子萌发和幼苗生长。
  • 周文期, 张贺通, 何海军, 龚佃明, 杨彦忠, 刘忠祥, 李永生, 王晓娟, 连晓荣, 周玉乾, 邱法展
    中国农业科学. 2023, 56(5): 821-837. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2023.05.002

    【目的】株高是玉米株型育种的重要目标性状之一,不仅与玉米籽粒的机械化收获及抗倒伏相关,也与玉米产量密切相关。因此,挖掘玉米株高QTL/基因并解析其功能具有重要的理论和育种价值,定位一个新的玉米矮秆基因ZmDLE1,阐明其生物学功能,为加速改良玉米的株型提供重要的理论依据和基因资源。【方法】利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)诱变甘肃省农业科学院作物研究所自育玉米骨干自交系LY8405,M2后代分离获得一个单基因调控隐性遗传的玉米矮秆低穗位突变体,M3、M4后代能稳定遗传,命名为dwarf and low ear mutant1Zmdle1),通过与Mo17杂交构建F2分离群体,借助极端性状混池测序分析法(BSA-seq)及目标区段重组交换鉴定的方法,基于Mo17参考基因组对目标区段内的基因进行挖掘和功能注释,定位候选基因。【结果】开展了Zmdle1表型鉴定,突变体Zmdle1苗期表型与对照LY8405无显著性差异,成熟期植株株高和穗位高较LY8405分别降低87.2和55.4 cm,为35.0%和62.9%,差异极显著。细胞形态学观察表明,穗下节间数减少及节间细胞长度缩短是导致Zmdle1的株高和穗位高显著降低的主要原因。利用F2﹕3遗传群体,进行突变基因的遗传分析,后代野生型和突变体植株分离比例符合3﹕1(χ2=2.854),说明突变基因为细胞核遗传的单隐性基因。因此,根据BSA-seq结果,将候选基因ZmDLE1初步定位在玉米第1染色体Bin1.09-1.10区段约15 Mb区间内,进一步利用Mo17和Zmdle1重测序结果开发多态性分子标记,通过图位克隆手段精细定位目标基因,最终将候选基因定位到约600 kb大小区间,该区间内有16个候选基因。比对重测序数据,发现Zm00001d033231在第2 062位置碱基G变成A,导致氨基酸由甘氨酸变成丝氨酸,且转录水平表达比LY8405极显著降低,Zm00001d033234第223位置碱基由T变成C,导致第75位氨基酸由丝氨酸变成脯氨酸,转录水平无显著差异,通过对该候选区段群体关联分析及功能注释发现,Zm00001d033231Zm00001d033234均与玉米生长发育相关。【结论】定位到第1染色体末端Bin1.09区段候选基因ZmDLE1,有效调控玉米株高和穗位高,精细定位缩小目标区段至600 kb,区间内Zm00001d033231与株高显著关联。

  • 郭栋,杜媚,周宝元,刘颖慧,赵明
    植物遗传资源学报. 2019, 20(1): 90-99. https://doi.org/10.13430/j.cnki.jpgr.20180707001
    为研究玉米早期应答生长素基因SAUR(Small auxin-up RNA)家族,本研究采用全基因组信息鉴定出91个玉米SAUR基因,命名为ZmSAUR,并分析了玉米SAUR家族成员的基因结构、氨基酸特点、染色体定位和基因进化。结果表明,SAUR基因家族在染色体上呈现不均匀分布,其中2号染色体上数量最多为22个,基因的扩增模式为分散复制与片段复制。SAUR基因家族具有相对保守的结构,即包含1个保守的Rna DNA结构,SAUR蛋白的3D结构含有3个α螺旋和3个β折叠。根据多物种SAUR蛋白进化树分析将其分为9个分支,并分析发现玉米与物种相近的谷子聚在一起。这些信息为玉米SAUR基因家族功能分析奠定了一定的工作基础。
  • 鹿红卫, 杨美丽, 苏玉杰, 程建梅, 赵树政, 秦贵文, 张文成

    ‘永优988’是鹤壁市农业科学院以欧洲硬粒改良系T1932为母本、自选改良系浚856为父本杂交育成的国审玉米新品种,2021年通过国家黄淮海夏玉米区审定。分析了该品种的选育过程、亲本来源及特性、品种参试的产量表现及抗逆性、抗病性和品质分析等。提出品种选育要重视优异种质资源发掘与利用,同时加强逆境选择提升品种生态适应性,最终培育出高产优质、广适耐密、抗逆性强的玉米新品种。

  • 王世荣, 王燕, 武忠, 贾新宇, 王富荣, 邵林生, 王建军, 赵丽芳, 杨俊伟, 李彦良
    中国农学通报. 2020, 36(15): 32-36. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb19020061

    为适应当前玉米密植与机械化快速发展的需求,利用国外优异玉米种质材料组配基础群体,采用高密度大群体,定向接种鉴定等方法,以选育的抗病优良自交系‘RP86’为母本,‘RP06’作父本,杂交组配育成耐密抗逆高产宜机收玉米新品种‘瑞普909’。区试平均产量为12589.5 kg/hm 2,比对照品种增产7.1%,试验点111个,增产点占93%;生产试验产量为12601.5 kg/hm 2,比对照品种增产7.7%,试验点54个,增产点占95%。区域和生产试验平均倒伏(倒折)率1.6%,抗大斑病、茎腐病和穗腐病。籽粒粗淀粉含量75.24%。研究表明,该品种高产稳产、抗病抗倒、品质优良、适应性广、耐密植、宜机收。2017年通过山西省审定,2018年通过陕西、内蒙古和国家审定。适宜在东华北、西北春播中晚熟区和山西南部等黄淮海夏玉米区推广种植。

  • 冀天会,李成军,王向阳,孙晓娟,张亮,赵俊峰
    [目的]为了满足市场对高产耐密玉米新品种的需要,[方法]以圣68为母本、圣62为父本杂交育成玉米单交种圣瑞999。[结果]2011-2012年参加黄淮海夏玉米区域试验,2年平均产量10035.7 kg/hm2,比对照郑单958(CK)增产6.3 %。2012年参加黄淮海夏玉米生产试验,平均产量10336.5 kg/hm2,比对照郑单958增产7.1%。2013年通过河南省和国家农作物品种审定委员会审定。[结论]其主要特点是高产稳产、抗倒性突出、耐密性好、品质优良。适宜河南、山东、河北保定及以南地区、陕西关中灌区、江苏北部、安徽北部及山西南部夏播种植。
  • 王程泽, 张燕, 付伟, 贾京哲, 董金皋, 申珅, 郝志敏
    中国农业科学. 2024, 57(7): 1308-1318. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.008

    【目的】对玉米1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶ACO基因家族进行全基因组鉴定,分析其在玉米不同器官和不同发育时期以及响应外源激素和病菌侵染中的表达模式,为明确玉米ACO基因家族功能打下基础。【方法】利用生物信息学方法,在玉米B73自交系基因组中鉴定ACO,对其基因结构、蛋白质理化性质、家族成员间的亲缘关系以及保守基序进行分析,利用实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,qRT-PCR)技术分析ZmACO基因家族的表达模式。【结果】除ZmACO11外,ZmACO家族成员均具有Fe2+离子结合位点和底物抗坏血酸结合位点。系统发育分析显示,ZmACO2ScACO在同一分支,亲缘关系较近,Bootstrap值达98。基因表达分析表明,ZmACO259、15、2035在各发育时期均活跃表达,且在叶片中呈优势表达,因此选择上述6个基因进行下一步检测。喷施乙烯利后,上述6个基因的表达均有所波动,其中ZmACO2的表达量受影响较大,变化幅度在8倍左右。在乙烯利处理的0—24 h内这6个基因的表达量存在波动,但在处理后24 h,6个基因的表达量均接近0。水杨酸处理后,ZmACO5的表达量受影响较大,变化倍数在2倍左右。其他基因的表达量在处理后24 h均接近0。ZmACO935在3—12 h的表达量存在波动,ZmACO21520表达量呈下调趋势。在响应生物胁迫方面,接种玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)后,ZmACO5、9的表达量变化幅度最大,在接种后第10天,这两个基因的表达量分别升至对照组的50和60倍。接种玉米小斑病菌(Cochlibolus heterostrophus)后,ZmACO5的表达量变化幅度较大,变化倍数在40—90倍。接种立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)后,ZmACO535表达量变化幅度最大,在病菌接种的第3天达到200倍。【结论】ZmACO252035在玉米生长发育过程中表达变化最活跃;施加外源乙烯利和水杨酸可以对ZmACO的表达水平造成显著影响。病菌侵染玉米后ZmACO的表达水平产生显著变化,与生物胁迫应答关系密切。

  • 吴天强, 马佳, 王慧, 杨德利
    中国农学通报. 2020, 36(11): 157-164. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb18120007

    在农业供给侧结构性改革的时代背景下,通过对上海本地品牌鲜食玉米的购买意愿及其影响因素的实证分析,为更好地推进上海鲜食玉米的品牌建设及为引导本地品牌鲜食玉米的消费提供相应的建议。通过建立多元有序Logit模型定量分析不同消费群体的个体特征、家庭特征、消费群体对鲜食玉米的认知特征及消费者的饮食偏好对上海品牌鲜食玉米产品购买意愿的影响程度和作用方向。结果表明,消费者的性别、年龄、出生地、学历、是否愿意把鲜食玉米当作零食、是否知道上海种植鲜食玉米、对鲜食玉米产品质量安全的信任度及是否在意鲜食玉米的产地,是消费者对本地品牌鲜食玉米购买意愿的显著影响因素。综合来看,当前市场与消费者之间的信息不对称,仍是制约本地品牌发展和高质量农产品消费的重要因素。据此,从消费群体的精准定位、降低市场与消费者间的信息不对称、增加鲜食玉米产品的多样性这几个方面提出针对性的建议。

  • 李乾川, 许世卫, 张永恩, 庄家煜, 李灯华, 刘保花, 朱之洵, 刘浩
    中国农业科学. 2024, 57(4): 679-697. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2024.04.005

    【目的】在世界气候变化加剧和气象灾害频发的背景下,探究气象因素对玉米单产的重要性并准确预测玉米单产对于促进农业生产和田间管理具有重要意义。本文旨在量化分析玉米各生育阶段气象因素对单产的重要性并建立高精度、高可靠性的玉米气象单产堆栈集成学习估测模型来预测单产。【方法】利用HP滤波法和移动平均法确定各县域趋势单产模型并分离出各县气象单产。采用轻量级梯度提升机(LightGBM)、Bagging和Stacking 3种集成学习方法,通过对中国12个省份596个县级行政区域和气象观测站跨度34年的日度气象数据和玉米产量数据进行分析,建立3种基于不同集成学习框架(LightGBM、Bagging和Stacking)的玉米气象单产预测模型。【结果】适用HP滤波法作为趋势单产模型的县域主要集中在陕西、河南、江苏和安徽地区。相较于HP滤波法,更多县域适用于移动平均法,且多数县域R 2分布于0.8以上。基于5年滑动预测和模型精度评价指标,3种模型对玉米单产的平均绝对百分比误差(MAPE)指标均低于6%。Stacking模型MAPE值达到4.60%,预测精度高,泛化性强。结果表明玉米气象单产堆栈集成学习预测模型(Stacking)具有更高精度和更强鲁棒性,并能有效利用各基学习器特点与优势,提升预测精度,是根据气象因素预测玉米单产的最优模型。此外,基于12省玉米生育阶段27个气象因素的随机森林特征重要性评分对玉米单产的定量分析,对作物监测和田间管理有借鉴和参考意义。【结论】3种集成学习方法,尤其是堆栈集成学习模型(Stacking)预测效果能够详细反映出玉米单产的时空分布变化情况。基于气象因素的玉米单产堆栈集成学习模型可为田间管理和精准预测玉米单产提供新方法。

  • 肖建红,任志强
    为了选育高产、抗旱、抗倒伏、抗病玉米新品种,山西省农科院现代农业研究中心将传统育种方法与现代育种技术相结合,利用美国优质玉米种质资源PH6WC和PH4CV,通过杂交和二环系选育,对本研究室历年来选育的优良自交系进行了改良,并通过分子辅助抗性鉴定等方法,筛选获得T0725和T0750优良自交系,通过测配、品比试验、不同生态区布点试验以及生产试验,获得适应性广、综合农艺性状优良、产量高的玉米新品种‘盛玉68’,较对照平均增产5%以上,且中抗大斑病,中抗穗腐病,中抗粗缩病。并于2016年通过山西省品种审定委员会审定。‘盛玉68’具有高产、优质、多抗、耐密等优点,容重735 g/L,粗蛋白含量10.00%,粗脂肪含量3.72%,粗淀粉含量72.56%,属高淀粉品种,出籽率87.1%,平均产量达11841 kg/hm2。该品种的种子生产技术简便,产量高,降低了生产成本。在生产中结合科学管理,提高单产,带动总产增加,为保障粮食安全奠定基础,具有广阔的开发应用前景。
  • 李志龙,黄宁,张吉海,苟才明,徐克成,李世昌,余世权
    摘要:结合四川地区生态环境,将高产、优质、多抗、广适作为育种目标选育玉米新品种。根据基因重组的原理,把含有热带种质的优良地方种与富含抗病、抗倒及耐旱等优良基因的PB类种质融合在一起,以此作为育种创新策略。成功选育出配合力高,抗病、抗逆性强、适应性广的优良自交系‘LSC107’,与自育系‘宜99-19’杂交育成玉米新品种‘万德1号’。试验结果表明:该品种产量高且稳产性好,品质优,抗病、抗倒伏能力强,适应性广,综合表现较好,适宜在四川平坝、丘陵地区种植。利用含有热带种质的优良玉米地方种质与PB类自交系进行杂交重组选育的自交系具有很高的一般高配合力和较强的适应性,组配的杂交种产量高,品质好,适应性广,具有广阔的推广应用前景。
  • 高晨曦, 郝陆洋, 胡悦, 李永祥, 张登峰, 李春辉, 宋燕春, 石云素, 王天宇, 黎裕, 刘旭洋
    中国农业科学. 2024, 57(6): 1034-1048. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2024.06.002

    【目的】 干旱是全球范围影响玉米生产的最主要胁迫因素之一。解析抗旱性的遗传基础与分子机制为玉米的抗旱改良提供依据。【方法】 利用代表性玉米自交系,以叶片相对含水量和散粉-吐丝间隔为指标开展田间抗旱性精准鉴定。筛选2个抗旱性极端差异的自交系,开展基因组重测序分析和转座子插入鉴定;利用全基因组重亚硫酸盐测序(WGBS)方法分析不同水分处理下叶片和根系组织的DNA甲基化水平;同时利用转录组测序方法对相同样品的基因表达进行分析;通过比较分析获得2个材料间的转座子插入缺失变异、差异甲基化区域和差异表达基因,并综合分析这三者间的相关关系。针对前期克隆的玉米抗旱基因ZCN7,分析该基因区域转座子插入缺失变异介导的DNA甲基化和基因表达变化情况。【结果】 在田间干旱处理下,自交系H082183的叶片相对含水量和散粉-吐丝间隔均与正常处理没有显著差异,而旅28在所有试验材料中表现最低的叶片相对含水量和最大的散粉-吐丝间隔。利用H082183和旅28这两个抗旱性极端差异的玉米自交系开展基因组重测序和转座子插入分析,分别检测到333 754和333 296个转座子插入,其中,有89 954个转座子插入在2个自交系间具有多态性。基因组DNA甲基化分析表明,转座子、内含子和启动子区域较外显子和非编码区呈现较高的CG和CHG甲基化水平,经差异甲基化分析,在2个自交系间共检测到41 352个差异甲基化区域,其中60%的差异甲基化区域位于转座子插入缺失变异的上下游5 kb范围内。基因表达水平与基因的CG和CHG甲基化水平负相关,在2个自交系干旱下的叶片和根系中分别鉴定到4 196和3 500个差异表达基因,其中19.5%和19.7%与差异甲基化区域关联。通过对抗旱相关基因ZCN7的研究,发现该基因34 kb区间内的3个LTR类转座子插入,造成自交系旅28在干旱和正常处理下的CG和CHG甲基化显著高于抗旱自交系H082183,并且H082183中ZCN7表达量也显著高于旅28。【结论】 揭示了转座子介导的表观遗传调控在玉米响应干旱胁迫中的重要作用,进一步扩展了转座子变异和DNA甲基化调控抗旱基因ZCN7表达的分子机制。

  • 张文婧, 赵锦, 崔文倩, 黎满耀, 李娥, 弓晓雅, 杨晓光
    中国农业科学. 2023, 56(10): 1859-1870. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2023.10.004

    【目的】东北地区是我国主要的粮食生产基地,近年来受到气候变化的显著影响,研究气候平均态和极端态变化对东北作物产量的影响,对区域粮食稳产、高产和国家粮食安全具有重要意义。【方法】以东北玉米为研究对象,通过筛选影响玉米产量的主要气候因子,分析东北地区1980—2018年的气候平均态和极端态变化对81个县域的玉米产量产生的影响。【结果】(1)东北玉米生长期内的平均温度、生长度日(GDD)、高温度日(HDD)整体均呈上升趋势,上升速率分别为0.34 ℃·(10 a)-1、47.07 ℃·d·(10 a)-1、5.15 ℃·d·(10 a)-1;降雨量呈下降趋势,下降速率是7.0 mm·(10 a)-1;平均温度、生长度日和高温度日呈现自东北向西南递增的空间分布特征,降雨量呈现自西北向东南递增的空间分布特征。(2)东北玉米气象产量在1980—1999年间呈增长趋势,增速为80.93 kg·hm-2·a-1;在2000—2018年间呈减少趋势,速率为46.25 kg·hm-2·a-1,在空间分布上呈现由中部向四周递增趋势,其中高值区集中在黑龙江省东部,辽宁省变化最为稳定,且波动范围稳定在中间区域。(3)通过多元线性回归模型可知,在1980—2018年间,HDD对气象产量贡献最大,且作用效果为负效应,即极端态高温对东北玉米产量影响最大,并且造成玉米减产;GDD产生正效应,即温度平均态使玉米产量增加,GDD累积值越大,增产越多;降雨量产生负效应,而温度和降雨量的交互项对东北玉米产量有正效应。【结论】在1980—2018年间气候平均态和极端态变化及对东北玉米气象产量的影响表现为温度的平均态、极端态整体均呈现上升趋势,降雨量平均态呈现下降趋势,极端态高温和降雨量平均态导致东北玉米产量减少,平均态温度使东北玉米产量增加,且极端态高温对玉米产量影响程度最大。在未来东北玉米的种植管理上,要充分利用温度平均态并尽量降低极端态高温带来的危害以保障玉米高产稳产。

  • 季贞希, 崔玉涛, 陈昊东, 陈缘, 代军, 张彪, 周俊, 李美, 陈有君, 王弢, 胡小康
    中国农学通报. 2021, 37(6): 30-36. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0159

    为了阐明氮肥施用量对甜玉米糖分含量及农艺性状的影响,以甜玉米品种‘耘甜8号’为试材开展田间实验,设置5个氮肥施用量处理(即0、100、200、300、400 kg N/hm2)。结果表明,氮肥施用量与可溶性糖及还原糖含量的线性模型不显著,只是在播种后的第103天,还原糖含量随施氮量的增加而微弱下降。穗重以渐近增长的模式响应氮肥施用量的增加。施氮量超过100 kg N/hm2时,穗重对氮肥施用的正响应程度将显著减弱。每公顷增施100 kg N导致穗长降低0.29 cm。氮肥施用量与穗粗、穗行数及行粒数之间的线性模型不显著。增施氮肥能降低凸尖长度。综上所述,增加氮肥施用量对甜玉米糖分含量、穗粗、穗行数及行粒数无影响,且导致穗长微弱降低。然而,增施氮肥能显著增加穗重,且能降低凸尖长度。

  • 师公贤,张仁和,刘仲山,毛建昌,温振民
    中国农学通报. 2004, 20(3): 78-78. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.040378
    K12是以高配合力玉米自交系黄早四和西南亚热带种质为基础材料,创造性运用“品系内群体轮回选择与自交系谱法选择”选育而成的优良自交系。它具有配合力高,抗逆性强,适应性广,综合农艺性状好的特点,因而被全国各地广泛应用。自20世纪90年代以来,用K12组配选育并经省市以上品种审定委员会审定的品种就有10多个,累计推广种植面积467万hm2,为中国玉米育种和生产做出了巨大的贡献。
  • 陈昕怡, 刘晨艳, 华明珠, 徐欣, 冯汶祥, 汪保华, 方辉

    本研究旨在探索调控玉米籽粒发育的自然变异,以期为玉米产量性状的遗传改良提供科学依据。以150份遗传变异丰富的玉米自交系为材料进行研究。通过结合34342个SNP标记和3种模型,对5个籽粒相关性状进行全基因组关联分析。研究结果揭示了18个独立位点与目标性状显著关联,每个位点能够解释12.24%~15.41%的表型变异。同时,研究发现4对与籽粒长度相关的SNP之间存在显著的上位性互作,这些互作共能解释5.32%的表型变异。为了深入理解这些关联位点背后的分子机制,结合B73自交系籽粒发育的动态转录组数据和基因的功能注释,预测了19个候选基因,这些候选基因可以分为4类:6个酶、3个核糖体蛋白、1个转录因子和9个其他蛋白。这些候选基因的发现为解析玉米籽粒发育的分子机制以及改良籽粒大小和作物产量提供新的基因资源。通过本研究,我们不仅揭示了调控玉米籽粒发育的自然变异,还为玉米产量性状的遗传改良提供了新的基因资源。这些成果有望为玉米育种工作带来新的突破,提高玉米产量,从而更好地满足人类对粮食的需求。

  • 王敬湧, 张明珍, 凌华荣, 王梓廷, 盖倞尧
    智慧农业(中英文). 2023, 5(3): 142-153. https://doi.org/10.12133/j.smartag.SA202308018

    [目的/意义] 为实现玉米的干旱胁迫等作物生长状态的无损监测,本研究探索一种基于高光谱技术的干旱胁迫下玉米叶片叶绿素含量与含水量无损检测方法。 [方法] 首先使用高光谱相机采集不同干旱胁迫程度的苗期玉米叶片图像,并使用图像处理技术提取叶肉部分平均光谱。通过系统性地分析不同特征波长提取方法、机器学习回归模型对叶绿素含量和含水量预测性能的影响,分别建立最优叶绿素含量和含水量反演模型,并探究构建可用于叶绿素含量和含水量反演的植被系数并评估其反演能力。 [结果和讨论] 结合逐步回归(Stepwise Regression,SR)特征提取与Stacking回归可获得最优叶绿素含量预测效果(R2为0.878,均方根误差为0.317 mg/g);结合连续投影算法(Successive Projections Algorithm, SPA)特征提取与Stacking回归可获得最优含水量预测效果(R2为0.859,RMSE为3.75%);新构建的归一化差分植被指数[(R410-R559)/(R410+R559)]和比值系数(R400/R1171)分别对叶绿素含量和含水量反演精度最高且显著高于传统植被系数,R2分别为0.803和0.827,均方根误差分别为0.403 mg/g和3.28%。 [结论] 本研究构建的基于高光谱信息的反演模型与植被系数可以实现玉米叶片叶绿素含量与含水量的精确、无损检测,可为玉米生长状态实时监测提供理论依据和技术支持。

  • 费继飞, 孙招, 王行川, 高飞, 刘青培, 王爱芬, 原志强, 陈瑞杰, 刘东胜, 王义波
    中国农学通报. 2021, 37(18): 6-13. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0841

    通过对玉米新品种‘中科玉505’特征特性的分析,为该品种在生产上的大面积推广提供数据和理论依据。以此为基础,结合选育过程的体会,以期为玉米商业育种体系构建提供一定的思路和方法。以自选系CT1668为母本、CT3354为父本组配选育而成的玉米新品种‘中科玉505’,基于国家和省级区域试验试多年多点数据,对其产量表现及其农艺性状、抗旱性、耐高温性、耐密性、籽粒品质和青贮的饲用品质进行分析。结果表明:该品种产量比对照种‘先玉335’平均提高3.4%,‘郑单958’平均提高8%以上,在穗长、穗粗、行粒数、单穗粒重和出籽率等穗部性状优于对照;抗旱性达到“极强”标准,耐高温性达到“中等”水平,同对照‘郑单958’相当;籽粒容重746 g/L,粗蛋白含量10.1%,粗脂肪含量3.36%,粗淀粉含量74.26%,赖氨酸含量0.3%;秸秆的相对饲用品质优于‘先玉335’和‘郑单958’。该品种为新型优良玉米杂交种,具备很强的推广前景和价值。在玉米商业育种过程中要特别关注新品种市场安全性评价、制种产量、茎腐病、穗腐病、大小斑病、南方锈病、合理密植与控制倒伏等因素,建立有限回交与大群体逆境筛选相结合的育种方法。

  • 王昌亮, 艾振光, 闫丽慧, 常建智, 李彦昌, 侯现军

    随着审定制度的改变,大量玉米新品种涌现市场,为了选择适宜豫北区域生产的玉米新品种,指导当地玉米生产,本研究以‘郑单958’作为对照,对30个新审定的玉米品种在本区域大田条件下种植的适应性、抗逆性和宜机收性进行比较。结果表明:参试品种生育期为114~120天,在豫北地区能正常成熟,雌雄花期能够正常相遇,抗逆性较好;产量为8726.97~11973.68 kg/hm2,较对照增产明显的有‘豫单1851’、‘德合187’、‘玉农76’、‘中博510’、‘浚单1538’和‘漯玉16’,增产率分别为10.4%、8.9%、7.5%、7.3%、5.8%、4.5%,其中‘豫单1851’、‘德合187’、‘玉农76’、‘中博510’、‘浚单1538’五个品种收获时水分相对较低,分别为:21.5%、21.7%、19.1%、19.6%、18.2%。研究表明,30个参试品种中‘浚单1538’等5个品种在豫北区域具备机械化籽粒收获性状。

  • 刘春来
    中国农学通报. 2017, 33(30): 130-134. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb16120102
    玉米茎腐病是一种世界性土传真菌病害,该病害在我国玉米产区均有发生。近年来,受耕作制度(如保护性耕作、秸秆还田等)的改变和气候变化的影响,生产中使用的高抗茎腐病的玉米品种不多等因素,致使田间病原菌数量增加,我国玉米茎腐病有逐渐加重的趋势。针对玉米茎腐病危害逐年加重的现状,本文系统综述了玉米茎腐病致病菌、发病症状表现、病情分级标准、病害侵染规律、抗性鉴定评价方法等方面的研究进展情况,并提出了玉米茎腐病的防治策略。
  • 韩晓云, 胡长林, 许可, 郑桂华, 郭宇豪, 孙庆申
    中国农学通报. 2022, 38(20): 20-28. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0814

    旨在构建复合菌剂以降解玉米芯,使生物质能源得到更好的利用,并且减少环境污染。本实验以牛粪及牛粪玉米芯发酵料为试材,用刚果红染色法和滤纸酶活法(FPA)筛选纤维素降解菌,并进行菌株鉴定;将所得到的菌株通过划线法进行拮抗实验;最后将菌株复配接种到玉米芯研究其发酵效果。结果表明:在牛粪及牛粪玉米芯发酵料中获得的菌株BC-2W、BC-2Y、BC-7W、BC-7Y、BC-12Y、BC-15W、BC-15Y、B1-2、B1-11、B2-7、B2-8和B2-9 FPA酶活均在9.0 U/mL以上,接种复合菌剂的玉米芯纤维素降解率达到(55.63±2.21)%,高于接种牛粪的玉米芯纤维素降解率。红外光谱、X衍射分析和扫描电镜观察显示,接种复合菌剂的玉米芯木质纤维素降解程度均高于接种牛粪组。复合菌剂可有效降解玉米芯,在纤维素降解方面具有较大的应用潜力,可用于玉米芯的生物资源利用。

  • 范明霞, 杨雅婷, 苏立新, 杨双, 王贺, 高松
    中国农学通报. 2024, 40(17): 21-27. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0226

    本研究旨在探究不同培养基组分对玉米花粉萌发的影响,并筛选出最适宜玉米花粉离体萌发的培养基。通过单因素实验,比较了不同浓度的蔗糖、葡萄糖、乳糖、麦芽糖、硼酸和氯化钙对多个玉米品种花粉活力的作用。结果表明,含有0.35 mol/L蔗糖、0.85%琼脂、0.01%硼酸和0.03%氯化钙的培养基能够使对照花粉达到最佳萌发效果,为51.6%。然而,该培养基对于不同品种的玉米花粉影响差异显著,实验中8个玉米品种的花粉萌发率在1.8%~21%之间,显示出‘e12’品种的花粉萌发最为适宜,而‘e11’品种的花粉萌发则不适宜。本研究筛选出的最适培养条件为玉米花粉离体萌发机制的研究及玉米遗传育种提供了重要的理论依据和参考。

  • LI Teng, ZHANG Xue-peng, LIU Qing, LIU Jin, CHEN Yuan-quan, SUI Peng
    Journal of Integrative Agriculture. 2022, 21(9): 2465-2476. https://doi.org/10.1016/j.jia.2022.07.013

    不利的生长条件会造成玉米产量的降低。当前,生育期内的高温胁迫是玉米生产过程中所面临的重要威胁之一。玉米在生育期内的所有生长阶段都可能遭受连续或者间断的高温胁迫。为了应对不同生育期阶段内高温胁迫对玉米生产的影响,需要进一步综述、对比不同生长阶段内高温胁迫造成的产量损失,以及潜在的机制。为此,本文将玉米生长周期划分为七个生长阶段,即发芽和幼苗期、拔节期、营养生长后期、开花期、滞后期和有效灌浆期,以及灌浆后期。本文介绍的主要内容是不同阶段高温胁迫引起的产量损失和潜在生理变化。同时,还比较和讨论了高温胁迫对不同生长阶段生理过程影响的共性和差异。最后,提出了一个理论框架来描述不同阶段内高温胁迫对产量及产量构成要素的主要影响,这也将为制定缓解高温胁迫造成的玉米产量损失的策略提供帮助。


  • 桂翠林, 马亮, 王银莹, 谢富贵, 赵彩宏, 王文淼, 李鑫, 王青, 高夕全
    中国农业科学. 2024, 57(13): 2509-2524. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2024.13.002

    【目的】 玉米茎腐病是我国玉米主产区普遍发生的重要病害之一,自然条件下,玉米茎腐病多由多种病原菌共同侵染造成。筛选抗禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)和拟轮枝镰孢菌(Fusarium verticillioides)复合侵染的优异玉米种质,鉴定与复合病原引起的茎腐病抗性相关数量性状核苷酸(quantitative trait nucleotide,QTN),挖掘抗性候选基因,为玉米抗复合病原抗性分子育种提供基因资源和理论借鉴。【方法】 以一个玉米自然群体为试验材料,接种F. graminearumF. verticillioides复合病原菌,鉴定茎腐病表型;利用全基因组关联分析,筛选显著抗性SNP位点,预测抗病候选基因。【结果】 通过田间和室内2个环境下接种复合病原后的茎腐病表型鉴定试验,发现不同来源和亚群的自交系对复合病原侵染的表型差异显著。田间表型鉴定结果表明,收集于中国的自交系普遍抗性较高,而美国的自交系普遍感病性较高;热带及亚热带亚群的自交系抗性较高,混合型亚群的自交系感病性较高。室内表型鉴定结果表明,收集于美国的自交系材料抗性较高,国际玉米小麦改良中心的自交系材料感病性高;硬秆亚群的玉米种质表现较高抗性,混合型亚群的种质表现较高感病性。于田间和室内2个环境下分别筛选出29份和16份对复合病原侵染具有较高抗性水平的种质,2个环境共同筛选到6份抗病种质。基于田间表型GWAS分析,鉴定到18个与复合病原茎腐病抗性显著相关的QTN,挖掘出93个抗病候选基因;有4个基因表现出单倍型变异,且接种后基因表达水平在抗病材料中呈上调趋势。【结论】 利用遗传背景丰富的玉米自然群体,在2个环境中共同鉴定出6份玉米镰孢菌复合病原茎腐病抗性材料,可作为潜在的玉米抗茎腐病育种种质资源;挖掘出4个可能参与复合病原菌抗性的候选基因,为玉米镰孢菌复合病原茎腐病抗性育种提供基因资源。

  • 田龙兵, 沈兆崟, 赵孝天, 张放, 侯文峰, 高强, 王寅
    中国农业科学. 2024, 57(21): 4221-4237. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2024.21.005

    【目的】合理增密配合适量施氮是玉米丰产增效的重要技术途径,研究氮密互作对玉米生长、生育期内耗水量及水分利用率的影响,可为玉米增密控氮条件下水资源的高效利用提供技术依据。【方法】分别于2022和2023年在吉林省设置田间试验,采用良玉99和德美亚3两个玉米品种,设置5、7、9万株/hm2 3个种植密度和0、100、200、300 kg N·hm-2 4个施氮水平,研究种植密度和施氮量对不同品种玉米各生育时期植株干重、土壤含水量、耗水量、水分利用效率和籽粒产量及水分生产力的影响。【结果】种植密度显著影响玉米植株干重和籽粒产量,但品种间响应趋势不同。良玉99在种植7万株/hm2的产量较5、9万株/hm2两年平均分别显著提高11.1%和18.3%,德美亚3种植7、9万株/hm2较5万株/hm2两年平均分别显著提高10.5%和9.3%。施氮显著提高玉米植株干重和产量,且与品种、密度存在显著交互作用。与N0相比,良玉99施氮增产38.0%—60.7%,德美亚3增产24.4%—38.2%,良玉99施氮产量增幅更高。随种植密度的提高,2个品种在低施氮量与高施氮量下产量差距均呈逐渐增大趋势,且良玉的表现更为明显。种植密度和施氮量也显著影响玉米对水分的消耗和利用,且密度与品种间存在交互作用。德美亚3的生育期总耗水量随密度的增加呈持续上升趋势,而良玉99以种植7万株/hm2显著高于其他密度。不同密度条件下,2个品种的耗水量均随施氮量的增加而持续上升。受年际降雨量及分布的影响,玉米不同生育时期的水分利用效率对种植密度和施氮表现出复杂的响应趋势。良玉99在种植5、7万株/hm2的水分生产力较9万株/hm2两年平均增幅为8.6%和10.4%;德美亚3则在种植7万株/hm2的水分生产力最高,较5、9万株/hm2增加5.8%和5.3%。施氮对玉米水分生产力的影响在不同密度下存在差异,总体上低密度下施氮处理间差异较小,而中、高密度下显著增大。相比德美亚3,良玉99的水分生产力在中、高密度施氮后的增幅更高。相关分析表明,氮密互作通过影响玉米植株各生育阶段对水分的利用而显著影响产量和水分生产力。【结论】氮密互作显著影响东北雨养区玉米产量与水分利用,良玉99和德美亚3在适度增密至7万株/hm2配合200 kg N·hm-2施氮量条件下可获得较高产量和水分生产力。

  • 李懿璞, 童丽秀, 蔺雅楠, 苏治军, 包海柱, 王富贵, 刘剑, 屈佳伟, 胡树平, 孙继颖, 王志刚, 于晓芳, 徐明良, 高聚林
    中国农业科学. 2023, 56(6): 1035-1044. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2023.06.002

    【目的】土壤氮素缺乏影响玉米的产量和品质,是中国玉米生产面临的重大问题。ZmCCT10编码转录因子,具有一因多效性,ZmCCT10是调控玉米生长发育和响应非生物胁迫重要的调节因子。解析玉米耐低氮的分子机制、聚合抗性基因,为培育耐低氮和氮高效玉米品种奠定基础。【方法】通过比较ZmCCT10近等基因系在低氮胁迫和完全营养水培条件下与耐低氮胁迫相关的性状,分析低氮胁迫后ZmCCT10的表达模式,选择ZmCCT10在近等基因系表达量差异最大的部位与时间点,进行转录组测序。发掘玉米ZmCCT10响应耐低氮反应的特征,探究其参与耐低氮反应的分子机制。【结果】在低氮胁迫条件下,ZmCCT10近等基因系Y331-ΔTE和Y331的根长性状、生物量、氮素生理指标显著差异。其中,ZmCCT10不带有转座子插入的单倍型Y331-ΔTE的总根长、主胚根长、侧根长均显著长于Y331;根干重、地上部干重、氮积累量、硝酸还原酶活性也显著高于Y331。在低氮胁迫后,ZmCCT10在根部和叶片的表达量均显著高于对照处理,且近等基因系间的表达量也具有显著差异,根部和叶片的表达模式也不同。胁迫处理3 h后,ZmCCT10在根部的表达量达到峰值,而在叶片的表达量随胁迫处理时间的增加而持续升高,在胁迫处理后6 h达到峰值。选取0.04 mmol·L-1低氮胁迫处理3 h的根部样品进行转录组测序,生物学重复间的相关系数达0.9以上。GO富集分析表明,低氮胁迫后,参与胺化物合成过程和细胞氮化物代谢过程的基因在近等基因系间的表达量差异显著。结合差异基因的表达量和表达模式,筛选ZmCCT10调控参与玉米耐低氮反应的候选基因。经qRT-PCR验证,转录组测序获得的与耐低氮相关的ZmMPK5ZmNS2等基因在近等基因系胁迫前后的表达量差异显著。【结论】ZmCCT10是一个以转录调控的方式参与玉米耐低氮反应的候选基因。

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