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交替选择技术在玉米自交系改良中的应用研究

作　者: 马俊峰
导　师: 李潮海
学　校: 河南农业大学
专　业: 作物栽培学与耕作学
关键词: 玉米自交系改良交替选择抗旱性抗病性丰产性
分类号: S513
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

干旱和病害是农业生产中的普遍现象,采用交替选择技术手段对农作物品种进行改良,可有效增强品种的抗逆性、提高其丰产性,从而延长优良作物品种在生产中的使用寿命。本研究以当前国内推广种植面积最大的玉米杂交种郑单958亲本为基础材料,连续多代交替选择后,研究了交替选择对玉米自交系及其后代的改良效应。主要结果如下:1.交替选择改善了玉米自交系的农艺性状经过连续四代交替选择后,郑58和昌7-2及其各代近缘系间在生育期、株高、穗位高、叶片数和茎粗等性状方面均出现了不同程度的差异,有些甚至达到差异显著水平。在生育期性状上,郑58与其各代近缘系的变化范围在90d与92d之间,而昌7-2与其各代近缘系的变化范围在92d与94d之间;在株高性状上,郑58近缘系S1-1与S4-2差异显著,而昌7-2与其各代近缘系之间差异不显著;在穗位高和叶片数性状上,郑58和昌7-2及其各代近缘系之间差异不显著;在茎粗性状上,郑58近缘系S1-2与S4-1差异显著,而昌7-2与其各代近缘系之间差异均不显著。2.交替选择延缓了玉米自交系生育后期叶片的衰老速度郑58和昌7-2及其各代近缘系的SPAD值、叶面积指数和叶片最大光化学效率在各生育时期的变化趋势一致,均呈现出吐丝期以后逐渐下降的变化趋势,但是在各时期下降的速度不同,总体上表现出交替选择的代数越高其SPAD值、叶面积指数和叶片最大光化学效率越高,下降速度越慢的特点。其中吐丝后20d,郑58的SPAD值明显低于其各代近缘系,叶面积指数下降速度明显高于其各代近缘系,叶片最大光化学效率在吐丝后10d以后下降速度明显高于其各代近缘系,在吐丝后30d第四代近缘系与郑58之间差异达到最大化。昌7-2的SPAD值、叶面积指数和叶片最大光化学效率(吐丝后10dS0除外)在各时期均低于其近缘系,并且随着生育进程的延续差距不断加大;从吐丝后10d开始至吐丝后30d,表现出交替选择的代数越高其叶片最大光化学效率下降速度越慢的特点,并且在吐丝后30d与其第四代近缘系叶片最大光化学效率差异达到显著水平。3.交替选择使玉米自交系产生了新的蛋白在蛋白质SDS-PAGE差异表达上,郑58和昌7-2及其不同世代近缘系在36.0-45.0KD之间存在着蛋白条带差异,并且蛋白质丰度也有差异。其中郑58从第三代开始至第五代,在36.0-45.0KD之间出现一条新的蛋白条带,并且第五代的蛋白质丰度较高。在同样位置,昌7-2的第三代近缘系出现新蛋白质丰度较低,而第四代和第五代的新蛋白条带较为清晰。4.交替选择提高了玉米自交系的抗病性经过四代的交替选择后,随着选择代数的提高,郑58近缘系的褐斑病和灰斑病病情指数以及昌7-2灰斑病病情指数不断下降,并且基础材料与后代材料之间病情指数差异显著。其中第一代和第二代材料之间差异不显著,第三代和第四代材料之间差异不显著,而第一、二代与第三、四代材料病指之间差异达到显著水平。与基础材料相比,郑58的第一、二、三、四代材料的褐斑病抗病性分别提高了18.8%、21.9%、45.5%和48.4%;郑58的第一、二、三、四代材料的灰斑病抗病性分别提高了16.12%、16.59%、31.53%和33.09%,昌7-2的第一、二、三、四代材料灰斑病抗病性分别提高了28.12%、29.69%、45.32和49.49%。5.交替选择提高了玉米自交系的抗旱性经过连续四代交替选择后,无论是正常灌水处理还是干旱处理中,郑58和昌7-2及其各代近缘系的MDA含量和游离脯氨酸含量均呈现随着交替选择代数的提高而不断下降的趋势,而干旱处理较正常灌水处理MDA和游离脯氨酸含量增加的幅度也不断减小,并且在各处理中,高代材料与基础材料相比差异均达到显著水平。随着交替选择代数的提高,郑58和昌7-2及其各代近缘系的叶片卷曲宽不断增加,而叶片卷曲度不断下降,并且其高代材料与基础材料相比差异均达到了显著水平。郑58和昌7-2及其各代近缘系在正常灌水处理和干旱处理中,均表现出交替选择的代数越高其生物量就越大、抗旱系数也越大的趋势,并且第四代近缘系与基础材料之间的差异均达到了显著水平。6.交替选择提高了玉米自交系和杂交组合的产量郑58和昌7-2及其各代近缘系在产量以及产量构成因素行粒数和百粒重性状方面均有不同程度的变化。随着交替选择的进行代数的提高,产量不断增加,郑58和昌7-2第四代近缘系平均产量分别比其相应基础材料高8.31%和9.14%。随着交替选择的进行和代数的提高,郑58和昌7-2及其各代近缘系的行粒数和百粒重有不断增加的趋势,高代近缘系与基础材料之间的差异达到了显著水平。除组合6与组合7外,其余近缘组合的产量均高于对照,并且各近缘系组合间的产量差异很大,与对照相比,近缘组合的增产幅度在2.75%-7.59%之间,并且组合2与对照之间的差异达到显著水平。

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致谢  4-7
摘要  7-9
1. 文献综述  9-16
  1.1 玉米自交系变异与退化  9-11
    1.1.1 玉米自交系变异与退化现象  9-10
    1.1.2 玉米自交系变异、退化的原因  10-11
  1.2 自交系常规改良方法  11-12
  1.3 交替选择效应  12-16
    1.3.1 交替选择效应的理论基础  12-14
    1.3.2 交替选择方法的应用研究进展  14-16
2 引言  16-17
3 材料与方法  17-22
  3.1 试验点概况  17
  3.2 试验材料与交替选择方法  17-18
  3.3 交替选择效应分析与田间试验设计  18
  3.4 调查项目与测定方法  18-21
    3.4.1 大田调查测定项目  18-19
    3.4.2 室内测定项目  19-21
  3.5 统计分析方法  21-22
4 结果与分析  22-38
  4.1 交替选择对郑58 和昌7-2 及其各代近缘系农艺性状的影响  22-23
  4.2 交替选择对郑58 和昌7-2 及其各代近缘系生育后期生理性状的影响  23-27
    4.2.1 交替选择对各代自交系叶绿素含量的影响  23-25
    4.2.2 交替选择对郑58 和昌7-2 及其各代近缘系生育后期叶面积的影响  25-26
    4.2.3 交替选择对郑58 和昌7-2 及其各代近缘系生育后期叶片最大光化学效率的影响  26-27
  4.3 蛋白质差异表达分析  27-28
  4.4 交替选择对玉米自交系抗逆性改良效应  28-35
    4.4.1 交替选择对郑58 和昌7-2 及其各代近缘系抗病性的影响  28-29
    4.4.2 交替选择对玉米自交系抗旱性改良的效应  29-35
  4.5 交替选择的增产效应  35-38
    4.5.1 交替选择对郑58 和昌7-2 及其各代近缘系产量的影响  35-37
    4.5.2 交替选择对杂交组合产量影响  37-38
5 结论与讨论  38-42
  5.1 交替选择改善了玉米自交系的农艺性状  38
  5.2 交替选择减缓了玉米自交系生育后期叶片的衰老进程  38
  5.3 交替选择使玉米自交系产生了新的蛋白  38
  5.4 交替选择显著提高了自交系的抗逆性  38-39
    5.4.1 交替选择提高了玉米自交系的抗病性  38-39
    5.4.2 交替选择提高了玉米自交系的抗旱性  39
  5.5 交替选择提高了玉米自交系和杂交组合的产量  39
  5.6 交替选择与玉米种质改良  39-40
  5.7 玉米自交系变异株系的选择与近缘系的利用  40-42
参考文献  42-48
ABSTRACT  48-50

交替选择技术在玉米自交系改良中的应用研究

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