不同玉米自交系氮高效基因型的筛选与鉴定.docx
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不同玉米自交系氮高效基因型的筛选与鉴定
内蒙古农业大学职业技术学院
本科生毕业论文
题目：
不同玉米自交系氮高效基因型的筛选与鉴定
英文题目:
Thedifferentcorninbredlineisnitrogenhighgenotypescreeningandtheappraisal
目录
引言…………………………………………………………………………………………1
1、材料与方法………………………………………………………………………………2
1.1试验品种………………………………………………………………………………2
1.2试验设计………………………………………………………………………………2
1.3测定方法………………………………………………………………………………3
2、结果与分析………………………………………………………………………………3
2.1不同施氮水平对自交系的产量生物量的影响………………………………………3
2.2不同氮水平下自交系穗部性状与产量的关系分析…………………………………5
2.3不同施氮水平下自交系生物次级性状与产量的关系分析…………………………6
2.4不同施氮水平对自交系氮效率的影响………………………………………………7
3、小结与讨论………………………………………………………………………………8
致谢……………………………………………………………………………………9
参考文献……………………………………………………………………………………10
不同玉米自交系氮高效基因型的筛选与鉴定
王俊峰
（内蒙古农业大学职业技术学院2007级农艺教育乙班）
摘要:
通过对自交系植株各器官的氮素吸收、同化、利用效率的研究表明不同基因型自交系在不同氮水平下产量呈现出明显差异。
高氮水平下，黄C产量最高，其次是K12，E28产量最低，黄C、K12在高氮条件下更能发挥产量优势。
在高低氮水平下，黄C都表现的产量最高，且具有最高的吸收效率、利用效率和氮效率，表明其在氮素充足与胁迫下，都能充分的吸收土壤中氮素，形成较高的籽粒产量，是氮高效育种中理想的双高效型材料，具有良好的应用潜力。
K12、178具有较高的吸收效率和氮效率，是高氮高效型基因型，PH6WC、444、四378、昌7-2具有较高的吸收效率和氮效率，表现耐低氮的优势，是低氮高效型基因型，在低氮高效育种中应注意加以利用。
关键词:
玉米；氮高效；基因型；
Thedifferentcorninbredlineisnitrogenhighgenotypescreeningandtheappraisal
Abstract:
ThroughNC-ⅡThedesign,thedeterminationhybridcombination'sbiomass,thenitrogencontent,analyzevariousnitrogenabsorptionandtheuseefficiency,promulgatesthedifferentgenotypecornnitrogenefficiencyvariancefromthenitrogenabsorptionefficiencyandusingtheefficiencytwoaspects,carriesontheinbredlinedepartmentundertwonitrogenlevelsthecombiningabilityandtheheterosisanalysis,andbreedsselectivelythenitrogenhighlyeffectivestrongsuperioritycombination；
Keyword:
Corn；Thenitrogenishighlyeffective；Genotype
引言
我国是一个人口大国，所以对粮食的需求很大，虽然目前世界粮食产量比十年前有所增加，但全球粮食单产增速下降很快，已由上世纪60年代的年均2.7%下降到2008年的0.8%[1]，根据联合国粮农组织的数据，目前世界人均粮食收获面积约为0.103公顷，比十年前减少了17.6%[2]；全球人口快速增长导致全球粮食需求增加，据人口学家预测，2015年全球人口可达72亿，养活新增加的人口需增加粮食供给23.9亿吨，增加耕地面积15.7亿亩[3]，而玉米是我国仅次于水稻的第二大作物，年播种面积已超过4亿亩，年产玉米1.41亿吨，常年播种面积、产量分别占粮食作物的22%和25%；随着玉米的需求将大幅度增加，玉米总产量的提高已很关键。
中国现有的粮食供给是付出巨大生态成本才实现的，年复一年的重复播种和大量化肥、农药的使用已经严重破坏了土地资源的质量[4]。
随着发达国家对于依靠多投入化肥、农药而提高单产导致环境污染等问题的越来越重视，粮食单产能否保持以前的增长速度难以确定。
目前土壤有机质含量比上世纪90年代初下降0.35个百分点，土地质量每年以0.6%的幅度下降[5],在现代农业生产状况下，进行肥料资源高效利用是实现农业可持续发展、保证环境安全的当务之急。
氮肥的大量使用不但使生产成本上升，而且会导致地下水污染[6]。
张维理等[7]对我国北方14个县市的地下水硝酸盐含量调查结果显示，69个点中半数以上硝酸盐含量超过最大允许量（50mg/L）。
因而，选育氮高效玉米品种是减少氮肥施用量、减少环境污染、保证农业可持续发展的重要途径之一，具有显著的经济、生态和社会效益。
闫湘等对2002～2005年全国20个省、50个养分监测村开展的165个田间试验统计得出，中国小麦、水稻和玉米的氮肥当季利用率在8.9%～78.0%之间，平均28.7%，显然，中国化肥当季利用率较低[8]。
同延安研究表明，高肥力地块上的氮肥利用率最高只有18%，这也反映了目前高产地区氮肥利用率低的一个普遍趋势[9]。
可见，实现氮肥资源的高效利用是充分挖掘玉米增产潜力与实现大面积超高产的关键。
大量研究表明，不同玉米基因型氮营养特性差异显著。
通过培育选氮高效利用的玉米基因型，开发耐低氮胁迫的玉米新品种，发挥玉米生物学潜力，是实现玉米氮肥高效利用的一条有效途径!
1材料与方法
1.1试验品种
试验选择自交系27个：
郑58、PH4CV、M5168、M3401、9058、齐319、444、铁7922、黄早四、综31、478、合344、B73、四387、P138、中黄204、黄C、K12、吉853、C8605、中17、天四、昌7-2、E28、PH6WC、Mo17、178。
1.2试验设计
试验于内蒙古农业大学试验基地进行。
材料选择自交系27个，在高氮（自交系20kg/亩）和低氮（不施氮肥）条件下，裂区设计，氮水平为主区，品种为副区，2次重复。
基肥自交系施P2O57kg/亩，K2O3kg/亩，一次性侧深施，其它田间管理同大田。
行距50cm，株距24cm，密度5500株/亩。
1.3测定方法
测定指标
（1）成熟期各重复取样2株分器官茎、叶、鞘、穗、籽粒测定生物量及含氮量。
（2）收获后，测定穗重、穗行数、行粒数、穗粒数、百粒重等指标，计算单产
（3）调查自交系的株高、穗位高，吐丝期和灌浆期测定穗位叶叶面积和叶绿素含量。
测定方法
（1）木质部收集方法
新双面刀片用自来水冲洗干净，用蒸馏水冲洗、干燥，勿擦试。
晚8时，用刀片迅速于植株茎基部割断，茎基部渗出的第一滴液体弃去（以防污染），然后套上已称重的装有脱脂棉的密封小塑料袋，用像皮筋将口部扎紧，让脱脂棉紧贴切口。
第二日早8点，将小塑料袋收回，小塑料瓶取出。
塑料袋称重（可得伤流液收集量）、离心取得伤流液，将伤流液于冰柜中冷冻保存，待测。
（2）指标测定方法：
氮浓度：
凯氏定氮仪法；叶绿素：
叶绿素测定仪；叶面积：
长×宽×0.75；
2结果与分析
2.1不同施氮水平对自交系的产量、生物量的影响
表1两种施氮条件下自交系产量和生物量的方差分析
变异来源
自由度
吐丝期
生物量
灌浆期
生物量
产量
F0.05
F0.01
区组
2
5.94
8.72
5.63
19.0
99.0
氮处理
1
158.70
267.41
74.06
18.5
98.5
自交系
26
110.89
94.34
121.61
1.61
1.94
氮处理×自交系
26
35.23
25.70
28.38
1.61
1.94
误差
104
总变异
161
方差分析结果（表1）表明，不同自交系的生物量和产量区组间差异均不显著，高低氮处理间达显著差异水平，自交系、氮处理与自交系互作的生物量和产量均达极显著差异水平。
因此，不同自交系在生物量和产量的差异主要是由氮处理和自交系基因型差异造成的。
从表2可以看出，不同基因型自交系在不同氮水平下产量呈现出明显差异。
高氮水平下，黄C产量最高，达到8004kg/hm2，比平均产量高76.2%，其次是K12，达到7951kg/hm2，比平均产量高75.1%，而E28产量最低。
M3401、天四、PH6WC、178产量都明显高于平均产量。
低氮水平下，PH6WC产量最高，达到9989kg/hm2，其次是郑58，达到9580kg/hm2，而P138产量最低。
黄C、四387、昌7-2、MO17产量都明显高于平均产量。
其中，黄C高低氮条件下产量都表现较高，且低氮高于高氮产量。
M3401、天四、PH6WC高低氮条件下产量都高于平均产量。
K12、178高氮下产量高于低氮，郑58、四387、昌7-2低氮下产量高于高氮，E28在高低氮水平下产量都很低。
表2两种施氮水平下玉米自交系的产量kg/hm2
序号
自交系
高氮产量
比平均产量增减产%
序号
低氮产量
比平均产量增减产%
1
郑58
4649
2.4
1
1548
-64.6
2
PH4CV
1589
-65.0
2
1554
-64.5
3
M5168
4176
-8.1
3
2783
-36.4
4
黄C
8004
76.2
4
8424
92.5
5
K12
7951
75.1
5
4425
1.1
6
吉853
4505
-0.8
6
3441
-21.4
7
E28
552
-87.9
7
1191
-72.8
8
综31
3704
-18.5
8
4738
8.3
9
478
5183
14.1
9
4904
12.1
10
C8605
3417
-24.8
10
4059
-7.2
11
444
5378
18.4
11
9580
119.0
12
铁7922
5801
27.7
12
4585
4.8
13
M3401
7370
62.3
13
6494
48.4
14
9058
4210
-7.3
14
3859
-11.8
15
B73
3809
-16.1
15
4457
1.9
16
黄早四
1199
-73.6
16
2638
-39.7
17
合344
3344
-26.4
17
5455
24.7
18
四387
5915
30.2
18
6370
45.6
19
中黄204
3749
-17.5
19
3161
-27.7
20
中17
3904
-14.1
20
1885
-56.9
21
齐319
1869
-58.9
21
2459
-43.8
22
P138
2905
-36.0
22
1410
-67.8
23
天四
6191
36.3
23
5367
22.7
24
昌7-2
2834
-37.6
24
6004
37.2
25
PH6WC
7868
73.2
25
9989
128.3
26
MO17
5618
23.7
26
5559
27.1
27
178
6938
52.8
27
1786
-59.2
2.2不同氮水平下自交系生物次级性状与产量关系分析
表3自交系高低氮水平下穗部性状与产量相关分析
氮水平
性状
产量
穗行数
行粒数
穗粒数
穗重
高氮
穗行数
0.3001
行粒数
0.7157**
-0.1540
穗粒数
0.8730**
0.4515*
0.7713**
穗重
0.7643**
0.1189
0.4694*
0.5302**
百粒重
0.5855**
-0.1566
0.2252
0.1339
0.6377**
低氮
穗行数
0.3310
行粒数
0.6631**
-0.1143
穗粒数
0.8640**
0.4665*
0.7723**
穗重
0.6741**
0.0584
0.4601*
0.5325**
百粒重
0.6303**
-0.0946
0.1723
0.1758
0.5083**
相关分析（表3）表明，高氮和低氮条件下自交系各穗部性状与产量存在不同程度的相关。
高低氮水平下，相关性都表现穗粒数>穗重>行粒数>百粒重，穗粒数的相关系数达到了0.8730和0.8640，而穗行数与产量相关不显著。
两个氮水平下，穗粒数都与行粒数和穗行数分别达到极显著和显著相关，穗重与穗粒数和行粒数分别达到极显著和显著相关，而百粒重与穗重表现极显著相关。
表明，增加自交系的行粒数、穗粒数、穗重能有效地增加产量，因此选择高产高效自交系应注重这几个指标的表现。
自交系在两个氮水平下的5个性状中，行粒数、穗粒数、穗重、百粒重都与产量呈正相关（表3），且都达到极显著水平。
2.3不同氮水平下自交系生物次级性状与产量关系分析
自交系高氮下生物性状与产量相关分析（表4）表明，高氮条件下，7个生理性状与产量都未达到显著相关。
吐丝期和灌浆期生物量与穗位叶叶面积呈极显著和显著相关，吐丝期生物量与灌浆期生物量呈极显著相关，表明，在高氮条件下，选择穗位叶较发达的自交系基因型能有效增加植株的生物量。
吐丝与灌浆期穗位叶叶绿素含量与产量相关都不显著，是由于氮素充足，所以叶绿素含量差异较小，其作用未能体现。
表4自交系高氮生物性状与产量相关分析
性状
产量
株高
穗位高
穗位叶叶面积
吐丝期穗位叶叶绿素
灌浆期穗位叶叶绿素
吐丝期生物量
株高
0.0400
穗位高
-0.0900
0.61**
穗位叶叶面积
0.1700
0.3200
0.1900
吐丝期穗位叶叶绿素
0.1500
-0.0900
-0.1000
0.2200
灌浆期穗位叶叶绿素
0.2400
-0.1100
-0.2000
0.2400
0.51**
吐丝期生物量
-0.1100
0.51**
0.1700
0.51**
0.0300
-0.0200
灌浆期生物量
-0.0200
0.42*
0.2500
0.46*
0.2400
0.3000
0.69**
表5自交系低氮生物性状与产量相关分析
性状
产量
株高
穗位高
穗位叶叶面积
吐丝期叶绿素
灌浆期叶绿素
吐丝期生物量
株高
0.47*
穗位高
0.2000
0.43*
穗位叶叶面积
0.3700
0.0700
-0.0200
吐丝期穗位叶叶绿素
0.41*
0.2300
0.3200
0.2600
灌浆期穗位叶叶绿素
0.2800
0.1300
0.2300
0.1700
0.59**
吐丝期生物量
0.3700
0.3100
0.1300
0.50**
0.2700
0.2500
灌浆期生物量
0.2800
0.2300
0.3000
0.1600
0.46*
0.40*
0.44*
自交系低氮生物性状与产量相关分析（表5）表明，低氮条件下，7个生理性状中，株高、吐丝期穗位叶叶绿素含量与产量呈正相关，而吐丝期叶绿素含量又关系到灌浆期生物量和叶绿素含量，灌浆期生物量与吐丝期生物量显著相关。
因此，在低氮条件下，选择吐丝期叶绿素含量高的生物量较大的自交系基因型有利于产量的提高。
2.4不同施氮水平对自交系氮效率的影响
表6两种施氮水平下自交系的氮素利用效率
序号
自交系
高氮
低氮
吸收效率
利用效率
氮效率
吸收效率
利用效率
氮效率
1
郑58
0.41
12.45
5.10
1.23
23.45
28.84
2
PH4CV
0.24
14.74
3.54
1.24
26.54
32.91
3
M5168
0.21
16.32
3.43
0.98
21.43
21.00
4
黄C
0.68
24.52
16.67
1.71
39.27
67.15
5
K12
0.74
20.57
15.22
1.23
28.54
35.10
6
吉853
0.42
19.65
8.25
1.07
24.32
26.02
7
E28
0.13
17.43
2.27
0.76
21.43
16.29
8
综31
0.27
20.42
5.51
0.87
25.67
22.33
9
478
0.24
17.53
4.21
0.83
25.32
21.02
10
C8605
0.36
21.04
7.57
1.20
31.56
37.87
11
444
0.34
17.54
5.96
3.24
20.43
66.19
12
铁7922
0.24
18.52
4.44
1.46
24.35
35.55
13
M3401
0.36
19.56
7.04
1.34
26.43
35.42
14
9058
0.45
18.53
8.34
1.64
28.46
46.67
15
B73
0.25
24.56
6.14
0.85
26.43
22.47
16
黄早四
0.47
21.32
10.02
1.56
31.35
48.91
17
合344
0.25
17.98
4.50
1.04
23.53
24.47
18
四387
0.32
18.53
5.93
1.52
33.54
50.98
19
中黄204
0.25
16.42
4.11
1.05
24.56
25.79
20
中17
0.42
19.75
8.30
1.46
26.46
38.63
21
齐319
0.17
25.62
4.36
0.56
23.56
13.19
22
P138
0.21
14.53
3.05
1.13
19.65
22.20
23
天四
0.32
17.53
5.61
1.24
30.21
37.46
24
昌7-2
0.26
23.54
6.12
1.69
25.67
43.38
25
PH6WC
0.37
26.43
9.78
1.54
28.53
43.94
26
MO17
0.23
19.75
4.54
1.34
22.31
29.90
27
178
0.63
24.56
15.47
0.51
23.43
11.95
由表6可以看出，不同玉米自交系基因型在两个氮水平下的吸收效率、利用效率和氮效率存在显著差异。
与低氮相比，高氮条件下的吸收效率、利用效率和氮效率都呈降低趋势，其中黄C在两个氮水平下都具有最高的吸收效率、利用效率和氮效率，其氮效率在高氮和低氮条件下分别为16.67和67.15，是典型的双高型基因型，在氮高效育种中具有良好应用潜力。
在高氮条件下，K12和178具有较高的吸收效率和氮效率，吸收效率分别为0.74和0.63，氮效率分别为15.22和15.47，是高氮高效型基因型。
低氮条件下，444、四387、PH6WC和昌7-2具有较高的吸收效率和氮效率，显示出耐低氮的优势，所以要充分发掘耐低氮的具有较高氮效率的遗传资源，以期从中培育出新型氮高效玉米杂交种。
3小结与讨论
（1）不同氮处理和自交系基因型差异使自交系在生物量和产量表现显著差异。
（2）不同基因型自交系在不同氮水平下产量呈现出明显差异。
高氮水平下，黄C产量最高，其次是K12，E28产量最低。
表明，黄C、K12在高氮条件下更能发挥产量优势。
在高低氮水平下，黄C都表现的产量最高，且具有最高的吸收效率、利用效率和氮效率，表明其在氮素充足与胁迫下，都能充分的吸收土壤中氮素，形成较高的籽粒产量，是氮高效育种中理想的双高效型材料，具有良好的应用潜力。
K12、178具有较高的吸收效率和氮效率，是高氮高效型基因型，PH6WC、444、四378、昌7-2具有较高的吸收效率和氮效率，表现耐低氮的优势，是低氮高效型基因型，在低氮高效育种中应注意加以利用。
（3）各自交系在高低氮条件下，对产量促进作用的大小依次为穗粒数>百粒重>穗重，而穗重的正向作用较小，选择时可以放宽，穗行数和行粒数中的某一性状不宜过大，但要保证具有较大数量的穗粒数。
因此，培育高产高效自交系应注重穗粒数多、百粒重大。
（4）高氮条件下，培育高产高效品种，注意选择穗粒数多、百粒重大、穗重大、穗位叶较发达的自交系基因型作为亲本。
低氮条件下，培育耐低氮品种，注意选择穗粒数多、百粒重大、穗重大、吐丝期叶绿素含量高、生物量较大的自交系为亲本。
致谢
本次毕业论文完成过程中，得到许多老师和同学的帮助和指导，在此，我首先要非常感谢我的指导教师崔文芳老师，在她的细心指导、耐心帮助下才得已完成，同时感谢园艺园林系的各位老师给予的支持和热心帮助；也非常感谢和我一起作毕业论文的同学们的热情帮助，才会使我的试验得以顺利进行论文顺利完成。
同时也对帮助过我的所有同学和老师们表示诚挚的谢意！
参考文献
[1]熊任宇.粮价飙升是亚洲长期“轻农”的结果[N].21世纪经济报道，2008，4，9
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