全 文 ：第 28 卷 第 5 期 作 物 学 报 V ol. 28, N o. 5
2002 年 9 月 595～ 600 页 A CTA A GRONOM ICA S IN ICA pp. 595～ 600 Sep t. , 2002
我国主要玉米自交系开花期耐旱性差异及改良Ξ
李新海1 高根来2 梁晓玲3 袁力行1 李明顺1 张世煌1, 3
(1中国农业科学院作物育种栽培研究所, 农业部作物遗传育种重点开放实验室, 北京 100081; 2山西省农业科学院小麦研究所, 山西临汾
041000; 3新疆农业科学院粮食作物研究所, 新疆乌鲁木齐 830000)
摘 要 通过对 37 份我国主要玉米自交系两年的开花期耐旱性鉴定, 筛选出耐旱系 12 份 (K22、SH 15、X178、P138、
中自 01、中自 451、金黄 96B、齐 319、旱 23、东 91、临京 11、CA 156)。在干旱胁迫下, 果穗吐丝延迟, 雌雄开花间隔增
大, 结穗率下降, 籽粒产量严重降低; 雌雄开花间隔天数和结穗率与籽粒产量均呈极显著相关, 是可供耐旱性选择利
用的指示性状。用 SSR 标记研究了 38 份自交系的遗传多样性。47 对 SSR 引物共检测出 156 个等位基因变异, 将供试
自交系划为 6 个类群。9 份耐旱系分散于 4 个类群 (B、C、E、F) , 其中E 群被鉴定为耐旱种质群。本研究结果为开花期
玉米耐旱种质改良提供了重要信息。
关键词 玉米; 干旱胁迫; 雌雄开花间隔天数; SSR 标记; 遗传多样性
中图分类号: S513 文献标识码: A
Genetic D iversity of D rought Tolerance a t Flower ing Time in El ite M a ize
Germpla sm
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(1 Institu te of C rop B reed ing and Cultivation, Chinese A cad em y of A g ricultural S ciences, K ey L aboratory of C rop Genetics and B reed ing , M inistry
of A g riculture, B eij ing 100081, China; 2W heat R esearch Institu te, S hanx i A cad em y of A g ricultural S ciences, S hanx i L inf en 041000, China;
3 Cereal R esearch Institu te, X inj iang A cad em y of A g ricultural S ciences, X inj iang W ulum uqi 830000, China)
Abstract T h irty2seven elite m aize ( Z ea m ay s L. ) inbred lines w ere evaluated fo r drough t to lerance at
flow ering tim e under field conditions in 1999 and 2000. T he results show ed that 12 lines (K22, SH 15, X178,
P138, Zhongzi01, Zhongzi451, J inhuang96B, Q i319, H an23, Dong91, L in jing11, CA 156) w ere drough t
to leran t. U nder drough t stress, a delay in silk em ergence resulted in a long an thesis2silk ing in terval (A S I) , low
ear setting percen tage, and yield heavy losses. Bo th A S I and ear setting percen tage w ere sign ifican tly co rrelated
w ith grain yield under drough t stress, indicating that these two traits could be used as the indicato rs fo r
germp lasm imp rovem en t fo r drough t to lerance. T he genetic diversity of 38 lines fo r drough t to lerance w as
investigated by SSR m arkers. Fo rty2seven p rim ers p roduced 156 po lymorph ic amp lified fragm en ts, w h ich
classified 38 inbreds in to 6 distinct group s. N ine drough t to leran t inbreds w ere found in 4 group s (B , C, E,
F ) , respectively. Group E w as iden tified as an importan t group fo r drough t to lerance. T he study p rovided
useful info rm ation fo r germp lasm imp rovem en t of m aize fo r drough t to lerance at flow ering tim e.
Key words Z ea m ay s L. ; D rough t stress; A n thesis2silk ing2in terval (A S I) ; Simp le sequence repeats m arker;
Genetic diversity
干旱是影响玉米产量的重要限制因素, 一般可
使玉米减产 20%～ 30%。玉米对干旱的反应取决于
新陈代谢能力、形态结构和生育时期[ 1 ]。开花期是
玉米需水临界期, 对旱胁迫反应最敏感, 抽丝延Ξ 基金项目: 国家自然科学基金项目 (39900089)和亚洲玉米生物技术协作网基金项目 (AMB ION ET )。 3 通讯作者。
作者简介: 李新海 (19692) , 男, 黑龙江尚志人, 副研究员, 从事玉米生物技术及种质改良工作。
Received on (收稿日期) : 2001212207, A ccep ted on (接受日期) : 2002202215
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武314 W u314 68. 0 67. 5 70. 5 67. 5 2. 5 0. 0 39. 6 75. 7 29. 1 29. 8 115. 0 225. 0 0. 51
丹340 Dan340 74. 5 75. 0 82. 5 79. 5 8. 0 4. 5 14. 3 55. 0 27. 1 28. 0 29. 0 87. 5 0. 33
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平均A verage 71. 4 70. 8 75. 2 72. 8 3. 9 2. 0 50. 1 70. 6 54. 7 57. 9 163. 0 341. 3 0. 48
3 S: Stress, 3 3 I: Irrigation
丝延迟, 花期严重不遇, 受精结实率降低, 穗粒数
和有效穗数减少, 籽粒库容量减小, 限制了籽粒灌
浆和产量形成。D up lessis 等[ 14 ] 最早报道干旱胁迫引
起A SÉ 延长。当A SÉ 由0 延长到28 天时, 籽粒产
量下降82% 。Bolanos 等[ 4 ] 研究认为干旱对抽雄影
响较小, 对抽丝期影响较大, A S I 变异主要来源于
干旱胁迫下雌穗抽丝延迟。
在干旱胁迫条件下, 产量的遗传方差变小, 遗
传力下降, 直接选择效率降低。引入耐旱指示相关
性状可提高选择的准确性。M artin iello 等[ 15 ] 在田间
和室内研究了20 个基因型的耐旱性, 发现A S I 与
籽粒产量呈极显著的高度负相关( r = - 0. 78) 。
Bolanos 等[ 16 ] 研究表明在正常灌溉条件下, A S I 、单
株穗数与籽粒产量之间的遗传相关性较低, 但随着
胁迫加强, 其遗传相关分别达到极显著水平( r= -
0. 6; r= 0. 9) 。
895 作 物 学 报 28 卷
图 1 38 份玉米自交系的 SSR 标记聚类
F ig. 1 Dendgram of 38 inbred lines clustered by SSR m arkers
本研究显示, 在干旱胁迫下果穗吐丝期延迟,
A S I增大, 结穗率和籽粒产量严重下降, 其中A S I、
结穗率与籽粒产量均呈极显著相关。因此, 在胁迫
条件下, 对产量进行间接选择时A S I和结穗率是可
供利用的耐旱指示性状。
3. 2 开花期玉米耐旱种质改良
在耐旱育种中, 要充分考虑从当前广泛利用的
玉米自交系、杂交种中筛选优良耐旱资源。目前我
国玉米育种水平较高, 在推广的杂交种或亲本中存
在频率较高的耐旱等位基因, 对其进行耐旱性鉴定
是实现高起点快速度选育耐旱种质的有效途径。本
实验依据在两种水分处理下A S I差异不超过 2 天,
在干旱胁迫下结穗率高于 60% , 耐旱系数在 0. 48
以上, 筛选出 12 份耐旱自交系, 包括旱 23、临京
11、东 91、齐 319、中自 01、中自 451、金黄 96B、
SH 15、CA 156、K22、P138、X178。遗传多样性分
析表明, 9 份耐旱系分属B、C、E、F 类群, 在杂种
优势原理指导下, 可用于改良群内相应自交系的耐
旱性。同时我们注意到, E (或 PB ) 群的耐旱性好、
配合力高, 与其他类群的遗传距离较大, 可以用于
配制耐旱组合或组建耐旱群体。
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图 版 说 明
A. 淀粉体 DA F. 花后天数 PB I. 蛋白体É PBÊ . 蛋白体Ê RER. 粗面内质网 S. 淀粉粒 V. 液泡 V e. 小泡
图版É 1. 7DA F 的亚糊粉层细胞, 示蛋白体的分布。×7200 2. 7DA F 的淀粉胚乳细胞, 示蛋白体的分布。×3600 3. 5DA F 的亚糊
粉层细胞, 示RER 槽库膨大, 积累蛋白质。×10000 4. 6DA F 的亚糊粉层细胞, 示 PB I具有年轮状结构。×10000 5. 6DA F 的亚糊粉
层细胞, 示蛋白质在 PB I中间积累, 年轮状结构不明显。×10000
图版Ê 6. 6DA F 的胚乳细胞, 示粗 面内质网中间的槽库膨大积累蛋白质 (空箭)。×23000 7. 7DA F 的胚乳细胞, 示粗面内质网末端槽
库膨大积累蛋白质 (空箭) , 形成蛋白体É , RER 与 PBÉ 相连 (箭)。×19000 8. 7DA F 的胚乳细胞, 示 PBÉ 的形成, RER 与 PBÉ 分离
(箭) , PBÉ 和 PBÊ 附近的RER 末端泡状化 (空箭)。×14000 9. 7DA F 的胚乳细胞, 示RER 末端产生的小泡与 PBÉ 融合 (箭)。×29000
10. 7DA F 的胚乳细胞, 示环化的RER 里面开始积累蛋白质 (空箭)。×10000 11. 7DA F 的胚乳细胞, 环状RER 内膜逐渐消失, 中间
积累蛋白质 (空箭) ; 大液泡膜出芽 (箭) 形成 PBÊ。×14000 12. 9DA F 的胚乳细胞, 示环状RER 内膜消失, 形成 PBÉ。×14000 13.
6DA F 的胚乳细胞, 示RER 产生的小泡 (空箭)包围液泡。×14000
图版Ë 14. 7DA F 的亚糊粉层细胞, 示小液泡形成 PBÊ。×10000 15. 7DA F 的亚糊粉层细胞, 示蛋白质在小液泡内表面不同部位积
累。×10000 16. 8DA F 的亚糊粉层细胞, 示小液泡内的蛋白质合并。×10000 17. 5DA F 的胚乳细胞, 示大液泡膜里面不同部位积累蛋
白质。×7200 18. 7DA F 胚乳细胞, 示环状RER 节状膨大, 并把 PBÉ 包围在其中间, 周围的RER 末端发生节状片段化, 并逐渐形成小
泡 (箭) ; RER 中间出泡, 形成小泡 (空箭)。×19000 19. 9DA F 的胚乳细胞, 示小泡与 PBÉ 合并 (箭)。×19000 20. 9DA F 的胚乳细胞,
示片段化的RER 成环 (箭)和膨大 (空箭)。×10000 21. 10DA F 的胚乳细胞, 示小环状RER 转化为小泡 (箭)和小蛋白体 (空箭)。×14000
韦存虚等: 水稻胚乳细胞发育中的蛋白体的形成 图版É
W E I Cun2Xu et al. : Fo rm ation of P ro tein Bodies in the D evelop ing Endosperm Cells of R ice P lateÉ
韦存虚等: 水稻胚乳细胞发育中的蛋白体的形成 图版Ê
W E I Cun2Xu et al. : Fo rm ation of P ro tein Bodies in the D evelop ing Endosperm Cells of R ice P lateÊ
韦存虚等: 水稻胚乳细胞发育中的蛋白体的形成 图版Ë
W E I Cun2Xu et al. : Fo rm ation of P ro tein Bodies in the D evelop ing Endosperm Cells of R ice P lateË
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