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盐胁迫下不同基因型玉米的生物学特性及其遗传规律的研究

杜锦  
【摘要】: 盐土和碱土是地球上分布较广的土壤类型。土壤的盐碱化日益威胁着人类赖以生存的有限土壤资源。我国现有盐碱化、次生盐碱化土壤4千万hm2以上,已成为我国农业发展的主要限制因素之一。玉米是粮饲兼用型的主要农作物,也是天津等盐碱地区主要农作物之一。探讨玉米耐盐生理机制,鉴定、筛选不同品种的耐盐性,对充分利用盐渍化土地,提高玉米产量具有重要的意义。本试验在不同浓度NaCl的条件下,对玉米萌发期和苗期的相关性状和生理代谢进行了分析,并对盐敏感和耐盐玉米自交系和杂交种进行了耐盐性鉴定和筛选;对筛选出的6个典型玉米杂交种,在不同浓度NaCl条件下的生理生化变化特点进行了详细研究;同时对耐盐玉米主要性状配合力进行分析。主要研究结果如下: 1. 2‰、7‰是筛选耐盐和盐敏感玉米比较适宜的NaCl浓度。用2‰、7‰NaCl对225个玉米自交系及21个杂交种处理,根据苗高、根长、苗鲜重、苗相对含水量、根鲜重、根相对含水量和发芽势7项指标的综合分析,筛选到典型的5份耐盐自交系A691Ht、D80-366、龙育113(♂)、07-115、21836和5份盐敏感自交系B73、D141-261、D158-20、D153-70、D49-253,并将225个自交系及21个杂交种进行了耐盐性分级。 2.盐胁迫下,耐盐和盐敏感玉米的发芽势均有所降低。玉米的苗高在盐胁迫下受到抑制,高盐(10‰NaCl)胁迫下郑单958、天塔3号、天塔5号的幼苗比纪元1号、丹玉92、齐单1号高。玉米叶片相对电导率随NaCl浓度增加而增加,盐敏感品种在NaCl胁迫第15天相对电导率增加的倍数高于耐盐品种。根系活力随NaCl胁迫浓度的增加而降低,盐敏感品种降低的幅度大于耐盐品种。 3.盐胁迫下,6个品种抗氧化物酶活性存在差异,NaCl在0-8‰的条件下,耐盐品种的SOD活性呈上升趋势;NaCl在0-6‰条件下,盐敏感品种的SOD活性呈上升趋势,当NaCl浓度继续增加,SOD活性开始急剧下降。耐盐品种在相对较高的NaCl胁迫下仍能保持较高的SOD活性。在高NaCl胁迫下,耐盐品种的POD活性比盐敏感品种高,并且能够在长时间的NaCl胁迫下保持较高的POD活性。 MDA含量随NaCl浓度的增加而升高,高盐胁迫下盐敏感品种增加的幅度大于耐盐品种。盐胁迫下,玉米叶片脯氨酸和可溶性蛋白质含量均随NaCl浓度的增加而增加,脯氨酸的含量随着NaCl胁迫天数的增加不断下降,而可溶性蛋白质在7-13d,其含量不断增加,第15d时开始显著下降。耐盐品种在高NaCl胁迫下能诱导出较多的脯氨酸和蛋白质来抵御盐胁迫。 4.盐胁迫下,6个品种根茎叶中Na+含量增加,根中Na+含量增加的幅度大于茎和叶;K+、Ca2+含量、K+/Na+比、Na+/Ca2+比均降低。高盐胁迫下,耐盐品种根中K+含量降低的幅度大于盐敏感品种,而茎中K+含量降低的幅度小于盐敏感品种,同一品种茎和叶片中的K+含量远高于根中的K+含量;高盐胁迫下,耐盐品种茎和叶片中Ca2+含量降低的幅度小于盐敏感品种;在高盐胁迫下,耐盐品种茎叶中的K+/Na+比值较高,而盐敏感品种根中具有较高的K+/Na+比,耐盐品种茎和叶片的Na+/Ca2+降低的幅度低于盐敏感品种。 5.在同一胁迫时间内,随着NaCl浓度的提高,6个玉米品种叶片中叶绿素a、b和类胡萝卜素的含量均表现出下降趋势。随着盐胁迫时间的延长,耐盐品种叶绿素a、b和类胡萝卜素的含量逐渐增大,而盐敏感品种在高盐胁迫下(10‰NaCl)叶绿素含量逐渐减少。 6.通过对耐盐玉米主要性状的遗传分析表明,各性状组合间、母本间、父母本互作均存在显著差异。穗粒重GCA的大小依次为:D141-261、D153-70、D80-366、D21836、A691Ht、D158-20,穗粒重SCA效应值较高的组合有A691Ht×21836、D141-261×D158-20、D80-366×D49-253、B73×D49-253、龙育113(♂)×07-115、B73×21836,综合SCA和GCA的分析,初步获得综合性状优良的自交系是D141-261和D80-366。各性状广义遗传力的大小依次为:穗粗、穗长、穗粒重、株高、穗位高、百粒重、行粒数、穗行数,狭义遗传力的大小依次为:穗粒重、穗位高、株高、穗粗、穗长、穗行数、百粒重、行粒数。


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