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不同施氮量与种植密度对玉米叶绿素荧光特性的影响

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分子植物育种 2024年第19期22卷 6411-6419页

作者：张书萍赵海岩肖万欣刘晶张洋辽宁省农业科学院玉米研究所沈阳110161

为明确玉米叶绿素荧光特性对氮密互作的响应关系。采用二因素随机区组设计,主区为5个氮素处理,副区为3个种植密度。定株测定了叶片叶绿素荧光动力学参数。结果表明,叶绿素相对含量(SPAD)、初始荧光(F_(0))、最大荧光(F_(m))、光能转换效... 详细信息

为明确玉米叶绿素荧光特性对氮密互作的响应关系。采用二因素随机区组设计,主区为5个氮素处理,副区为3个种植密度。定株测定了叶片叶绿素荧光动力学参数。结果表明,叶绿素相对含量(SPAD)、初始荧光(F_(0))、最大荧光(F_(m))、光能转换效率(Phi2)和线性电子传递流(LEF)对氮素用量的响应均呈现先升高后下降趋势,且峰值出现在135 N kg/hm^(2)~180 N kg/hm^(2)之间,氮素影响幅度依次为NPQt>LEF>NPQ>F_(m)>F_(0)=SPAD>Phi2=F_(V)/F_(m)。SPAD、NPQ、NPQt和LEF值均随密度提高而下降,在6.00×10^(4)株/hm^(2)下较高;F_(0)和F_(m)值则随密度提高而呈增高趋势,密度影响幅度依次为LEF>NPQ>NPQt>F_(0)>SPAD>F_(m)>F_(V)/F_(m)>Phi2。氮素对所有测定参数平均影响幅度小于密度。综上,在适量减氮增密条件下,叶绿素吸收光能后,能够更加高效地将光能传递至光合系统Ⅱ,提高了有效量子产量和非光化学猝灭反应强度,维持了较高的光能利用效率,本研究为提高玉米光能利用效率、充分发挥氮素和密度利用潜力提供理论依据。

关键词：玉米氮素密度叶绿素荧光

基于气象因素的玉米单产堆栈集成学习建模与预测

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中国农业科学 2024年第4期57卷 679-697页

作者：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院农业信息研究所

【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... 详细信息

【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。

关键词：玉米气象单产集成学习单产估测县级数据特征重要性

基于混池测序及遗传图谱定位玉米雄穗分枝数基因

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南方农业学报 2024年第5期55卷 1249-1258页

作者：周步进韦绍丽何静丹覃嘉明郑加兴黄安霞时成俏王兵伟广西农业科学院玉米研究所广西南宁530007

【目的】构建玉米雄穗分枝数极端混池和分子遗传图谱,对雄穗分枝数进行QTL定位,为探究玉米雄穗分枝数的发育机制及选育雄穗分枝数少的品种提供理论参考。【方法】将雄穗分枝少的自交系SNM131与雄穗分枝多的自交系HY813组配F_(2)代群体,... 详细信息

【目的】构建玉米雄穗分枝数极端混池和分子遗传图谱,对雄穗分枝数进行QTL定位,为探究玉米雄穗分枝数的发育机制及选育雄穗分枝数少的品种提供理论参考。【方法】将雄穗分枝少的自交系SNM131与雄穗分枝多的自交系HY813组配F_(2)代群体,统计群体各单株的雄穗分枝数,分析其遗传模式。从F_(2)代群体中分别挑选33个雄穗分株少的单株和38个雄穗分枝多的单株构建混池,对2个亲本和2个子代混池分别展开30×、17×和28×覆盖度的全基因组重测序,对测序数据进行关联分析,获得雄穗分枝数性状的定位区间。利用10K芯片对F_(2)代群体276个单株进行单核苷酸多态性(SNP)标记分型,所得数据用于构建遗传连锁图谱,并结合雄穗分枝数表型数据,利用全基因组复合区间作图法(GCIM)进行QTL定位。最后根据定位区间对应的B73参考基因组的物理区段上的基因注释信息,预测调控雄穗分枝数的候选基因。【结果】F_(2)代群体雄穗分枝数平均7.6个,F_(2)代群体在雄穗分枝数性状上偏向母本SNM131,以少雄穗分枝为主。全基因组重测序共获得1812886个SNP标记和24714个插入缺失标记(InDel),并基于混合分组分析法(BSA)进行雄穗分枝数性状分析,最终共获得6个显著关联区间,分布于玉米5、8和10号染色体。其中,10号染色体上一个峰值最高的关联区间(物理位置127.61~129.46 Mb),推测为控制雄穗分枝数性状的主效位点。构建的遗传连锁图谱包含2944个SNP标记,总图距3684.3 cM。基于遗传连锁图谱,利用GCIM法共定位到5个QTL,分别分布于1、4、6和10号染色体,单个QTL可解释1.9%~9.9%的表型变异。主效QTL被定位在10号染色体约0.56 Mb的物理区间(127.81~128.37 Mb),关联区间包含有15个有中、高功能变异位点的候选基因,其中TBN-S基因编码磷脂酰乙醇胺结合蛋白(PEBP),属于TFL1类基因,与花序分生和雄穗分枝数发育密切相关。【结论】通过田间表型鉴定、遗传连锁图谱构建和SNP标记定位,将控制玉米雄穗分枝数的主效QTL定位在10号染色体长臂约0.56 Mb物理区间内,包含15个中、高变异度的基因,预测TBN-S为候选基因。

关键词：玉米雄穗分枝数混池测序 QTL定位候选基因

壳聚糖/玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒复合膜的制备及其性能

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中国食品学报 2024年第6期24卷 213-222页

作者：李双健邸清茹龚敏慧李思媛周剑忠范琳琳江苏省农业科学院农产品加工研究所南京210014

目的:开发一种负载玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒(体积分数5%和10%)作为增强剂和功能剂的壳聚糖/玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒复合膜,并研究玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒对薄膜的物理化学性质和结构属性的影响。结果:扫描电子显微镜(SEM)... 详细信息

目的:开发一种负载玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒(体积分数5%和10%)作为增强剂和功能剂的壳聚糖/玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒复合膜,并研究玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒对薄膜的物理化学性质和结构属性的影响。结果:扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析表明,玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒呈球形,粒径约为193~487 nm,与薄膜基体具有良好的相容性,并填充了薄膜基体的空隙,显著提高了薄膜的力学性能,使断裂伸长率从14.55%增到42.86%,抗拉强度从13.26 MPa增到36.86 MPa。此外,薄膜的抗氧化性能显著提升,DPPH和ABTS自由基清除活性分别从31.82%和31.07%提高到84.05%和79.17%。结论:玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒不仅可以提高壳聚糖膜的力学性能,而且通过负载玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒增强了薄膜的抗氧化性。

关键词：纳米颗粒花色苷生物聚合膜力学性能抗氧化活性

优质甜玉米骨干系在低温下种子萌发及幼苗抗性研究

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核农学报 2024年第7期38卷 1258-1267页

作者：廖长见詹鹏麟张扬卢和顶许静庄炜陈山虎林建新福建省农业科学院作物研究所/玉米研究中心福建福州350013

甜玉米普遍存在种子发芽率低及对低温敏感的问题。为探明甜玉米种子发芽和幼苗对低温耐受性,本研究选取12份甜玉米骨干自交系,分别于25、18和12℃温度下测定萌发相关生理指标,结合相关性及聚类分析,筛选出低温萌发优势材料;选取5份优势... 详细信息

甜玉米普遍存在种子发芽率低及对低温敏感的问题。为探明甜玉米种子发芽和幼苗对低温耐受性,本研究选取12份甜玉米骨干自交系,分别于25、18和12℃温度下测定萌发相关生理指标,结合相关性及聚类分析,筛选出低温萌发优势材料;选取5份优势材料开展幼苗4℃低温处理,进行耐寒相关生理指标比较及耐寒基因表达分析。结果表明,随着温度的下降,12份甜玉米骨干自交系的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均受到不同程度抑制,其中发芽变幅分别为82.5、75.8和62.5个百分点;方差分析结果表明,发芽率和发芽势在温度、品种及温度与品种间互作效应均存在极显著差异;在18和12℃下,8个耐低温发芽能力单项指标表明,发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数两两之间存在显著相关,性状聚类分析将12品种分为3类,分别为耐冷型、一般型和敏感型,筛选出闽甜系T146(1-46)、闽甜系L18(L18)、12hi307(307)、闽甜系JR8609(JR86)、闽甜系AS67(AS67)、闽甜系X9034(X90)和闽甜系AG87(AG87)为具有较好的耐低温萌发能力的优势材料。针对1-46、L18、307、JR86和AS67进行幼苗低温处理,其中L18幼苗的丙二醛(MDA)含量显著低于其余4份材料,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性表现相反;抗寒基因表达分析结果发现,ZmCesA2、ZmCesA10和ZmDREB1.7在AS67和L18中表达较高,ZmMPK2在L18中表达最低;综合分析结果表明,闽甜系L18和闽甜系AS67具有较强耐低温能力。本研究结果一方面丰富了甜玉米耐寒性理论研究,另一方面为耐寒新品种选育提供了良好的材料资源。

关键词：甜玉米低温胁迫发芽率耐寒性育种

吉林省玉米种质资源SSR和SNP分子身份证的构建及应用

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中国农业科学 2024年第2期57卷 236-249页

作者：张茗起王蕊张春宵孙擘任洁李淑芳王璐朱少喜张江斌施昕晨王海杰张云龙田红丽赵怡锟匡猛王元东易红梅李晓辉王凤格北京市农林科学院玉米研究所/农业农村部农作物DNA指纹创新利用重点实验室(部省共建)/玉米DNA指纹及分子育种北京市重点实验室中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室吉林省农业科学院玉米研究所吉林省农业科学院作物资源研究所

【目的】农作物种质资源具有重要的战略地位。吉林省玉米种质资源库主要存储具有北方春玉米区特色的种质资源。鉴于在传统农作物种质资源管理过程中难以获取真实身份信息的现状，利用分子标记技术构建种质资源分子身份证可以有效鉴定种... 详细信息

【目的】农作物种质资源具有重要的战略地位。吉林省玉米种质资源库主要存储具有北方春玉米区特色的种质资源。鉴于在传统农作物种质资源管理过程中难以获取真实身份信息的现状，利用分子标记技术构建种质资源分子身份证可以有效鉴定种质资源真实身份，强化种质资源的分类管理。通过深度发掘吉林省玉米种质资源库的优异资源，推动共享利用。【方法】以吉林省玉米种质资源库中的2 918份玉米种质资源为研究对象，采用玉米品种鉴定检测标准中推荐的40对SSR标记，以及61 214个SNP标记来构建其分子身份证。根据获得的分子身份证信息将种质资源划分为核心、同近源、异质和群体等类进行管理，并进一步针对核心种质进行遗传多样性分析。【结果】为2 918份种质资源构建了SSR分子身份证，为除异质性种质外的2 502份种质资源构建了SNP分子身份证。分别制定了玉米种质资源SSR和SNP分子身份证的建设规范。其中，SSR分子身份证由40个SSR位点指纹转化为三位数字和一位字母的编码组合构成，并以二维码形式存储；SNP分子身份证由61 214个SNP位点指纹转化为可视化的条形码。根据样品纯合度和指纹特异性等特征，将样品划分为1 561份核心类、705份同近源类、416份异质类及236份群体类种质资源。遗传多样性分析表明，以旅大红骨群、黄改群为代表的国内种质资源是该库的主要种质资源，占全部核心种质资源的64.38%。【结论】提出了玉米种质资源分子身份证构建流程，为吉林省玉米种质资源库2 918份种质资源构建了全部的SSR分子身份证和2 502份SNP分子身份证；建立了核心、同近源、异质、群体四类种质资源筛选方案，实现了种质资源的分类管理。

关键词：玉米种质资源吉林 SSR SNP 分子身份证

不同发酵剂和青贮时间对南方玉米秸秆发酵品质的影响

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中国饲料 2024年

作者：邹成林杨萌黄开健黄爱花莫润秀翟瑞宁广西壮族自治区农业科学院玉米研究所

为研究不同发酵剂和青贮时间对南方玉米秸秆发酵品质的影响,筛选适宜的玉米秸秆发酵剂和青贮时间,本试验以收获果穗后的玉米鲜秸秆为原料,分别加入3种不同发酵剂(YJY、WR和QW),以不加发酵剂为对照(CK),青贮20、40、60 d,测定不同发酵剂... 详细信息

为研究不同发酵剂和青贮时间对南方玉米秸秆发酵品质的影响,筛选适宜的玉米秸秆发酵剂和青贮时间,本试验以收获果穗后的玉米鲜秸秆为原料,分别加入3种不同发酵剂(YJY、WR和QW),以不加发酵剂为对照(CK),青贮20、40、60 d,测定不同发酵剂和青贮时间下玉米秸秆的发酵品质相关指标。结果显示:与CK相比,发酵剂YJY、WR和QW能使玉米秸秆青贮饲料碳水化合物含量分别增加400.00%、580.18%和136.94%(P玉米秸秆青贮饲料pH均降低6.91%(P玉米秸秆青贮饲料的pH、碳水化合物含量、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量逐渐降低,干物质含量和氨态氮/总氮逐渐增加,粗蛋白质含量先增加后降低。隶属函数法对发酵品质的综合评价为:WR-60d>WR-20 d>YJY-60 d>WR-40 d>YJY-40 d>QW-60 d>QW-40 d>YJY-20 d>CK-60 d>QW-20 d>CK-40d>CK-20d。综上所述,不同发酵剂和青贮时间对玉米秸秆青贮发酵品质有显著影响,本试验条件下,以发酵剂WR青贮60 d时发酵效果最好。

关键词：发酵剂青贮时间南方玉米秸秆发酵品质

缓释肥减施对辽东地区玉米产量及氮肥利用效率的影响

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玉米科学 2024年第6期32卷 86-94页

作者：樊叶莫姣娇张丽丽薛兵东张嫣然刘懿萱赵新宇丰光丹东农业科学院辽宁凤城118109

为探明缓释肥减量施用对辽东地区玉米生长及产量的影响,设置不施氮肥(CK)、农户习惯施氮量(FP)、缓释肥600 kg/hm^(2)一次性基施(SY40)、缓释肥750 kg/hm^(2)一次性基施(SY_(50))、缓释肥450 kg/hm^(2)基施+尿素追施168 kg/hm^(2)(ZN)... 详细信息

为探明缓释肥减量施用对辽东地区玉米生长及产量的影响,设置不施氮肥(CK)、农户习惯施氮量(FP)、缓释肥600 kg/hm^(2)一次性基施(SY40)、缓释肥750 kg/hm^(2)一次性基施(SY_(50))、缓释肥450 kg/hm^(2)基施+尿素追施168 kg/hm^(2)(ZN)和缓释肥450 kg/hm^(2)基施+300 kg/hm^(2)追施(ZS)6种施肥模式单因素试验,研究不同施肥模式对玉米生长特性及干物质积累动态的影响。结果表明,与FP处理相比,SY_(40)和SY_(50)处理对玉米无显著减产效应,两年产量均值为FP>SY_(40)>SY_(50)。对玉米穗数、穗粒数、千粒重、空秆率和收获指数无显著性影响,可降低植株株高和穗位高。对不同生育时期叶面积指数影响不显著,各生育时期干物质积累量差异不显著,同时可显著提高植株的氮肥偏生产力,有利于促进植株对氮素的吸收利用。综上所述,在辽东地区,一次性基施缓释肥N-P_(2)O_(5)-K_(2)O量156-60-72 kg/hm^(2)(SY_(40))或195-75-90 kg/hm^(2)(SY_(50))均可作为替代农户习惯施肥N-P_(2)O_(5)-K_(2)O量240-75-90 kg/hm^(2)(FP)的新模式。

关键词：玉米缓释肥产量干物质积累

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玉米外卷叶突变体的性状鉴定及遗传连锁分析

玉米科学 2024年第3期32卷 9-13页

作者：杨萌黄开建文仁来黄爱花莫润秀田树云何雪银翟瑞宁韦新兴弓雪邹成林广西壮族自治区农业科学院玉米研究所南宁530007

从广西玉米群体中收集到1份在喇叭口期后中上层叶片逐渐发生远轴端翻卷(外卷)的自然突变材料,对其农艺性状和叶细胞形态进行鉴定。将其与非卷叶玉米杂交构建F23群体进行分子标记遗传连锁分析。结果表明,该材料为新的自然突变,初步将其... 详细信息

从广西玉米群体中收集到1份在喇叭口期后中上层叶片逐渐发生远轴端翻卷(外卷)的自然突变材料,对其农艺性状和叶细胞形态进行鉴定。将其与非卷叶玉米杂交构建F23群体进行分子标记遗传连锁分析。结果表明,该材料为新的自然突变,初步将其命名为abaxial-rolled leaf1(arll),细胞学变异特征为叶片泡状细胞体积过度增大,受隐性单基因调控,基因定位区间在第2号染色体47.1~53.4之间,物理距离6.3Mb。

关键词：玉米叶型外卷基因定位分子标记