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干旱是影响粮食生产的主要非生物因素。据统计,从1950年至今,全国平均每年受旱面积达3.26亿亩,成灾1.34亿亩,直接减收粮食200亿斤以上,约占各种自然灾害造成粮食损失的60%。玉米在我国的栽培面积为2000多万公顷,占作物总面积的1/3,其中2/3是旱作,干旱造成的产量损失平均为15%,仅次于病虫害的危害。而玉米一生需水量大,对水分胁迫又非常敏感。因此,研究玉米耐旱性的遗传特性,对了解玉米耐旱机理,寻找耐旱基因,进而改良玉米自身的耐旱性,以及耐旱品种选育具有重要指导意义。 本试验采用控制灌水措施,在土壤含水量略高于萎蔫系数的干旱条件下,鉴定了生产上常用的以及新近选育的57个玉米自交系的耐旱性。筛选强耐系和不耐系,以及与籽粒产量耐旱系数相关显著的耐旱性状指标。在此基础上,对耐旱性的基因效应和遗传模型进行了研究,并对强耐旱自交系在mRNA水平和蛋白质水平的表达差异进行了分析鉴定。为了对优良自交系的耐旱性进行改良,也为了获得研究耐旱性遗传的突变材料,我们结合物理化学诱变,对优良自交系愈伤组织进行了诱变筛选。主要结果如下: 1.利用塑料大棚,在土壤含水量略高于萎蔫系数的干旱强度下(土壤绝对含水量为10%-12%),以籽粒产量耐旱系数为指标,鉴定了57个常用玉米自交系的耐旱性。耐旱系数变异幅度在0.810-0.048之间,以81565的耐旱性最强,R09和N87-1次之,200B、丹340、9526最弱。对其中耐旱性强、中等、弱的12个代表自交系的15个与耐旱性有关的生长发育和生理生化指标进行了调查和测定,根据其与正常灌水对照的差异计算耐旱系数,并与籽粒产量耐旱系数进行多元回归分析。结果表明,播种出苗期可用出苗率与生物学产量耐旱系数的乘积作为自交系耐旱性鉴定指标,成株期可用株高、雌雄花期间隔、出叶速度、根重等的耐旱系数预测自交系的耐旱性。对苗期与成株期耐旱性的相关分析表明,苗期出苗率与生物学产量耐旱系数的乘积与成株期单株籽粒产量耐旱系数的简单相关系数r=0.840**,达极显著水平,说明苗期耐旱性的强弱与成株期的耐旱性有显著相关性,可以通过苗期耐旱性鉴定来预测成株期的耐旱性。 2.在耐旱性鉴定结果的基础上,选择耐旱性差异较大的亲本配成两对组合(81565×9526;R09×丹340),并组配成P1、P2、F1、F2、B1、B2六个世代群体。又选耐旱性不同的11个自交系,按Griffing完全双列杂交方法4,组配55个杂交组合。随机区组设计,三次重复,干旱处理同前。分别调查与耐旱性相关显著的耐旱指标株高、ASI、出叶速度、根重和单株籽粒产量,并分析和估计了这5个指标的基因效应、配合力和遗传力大小。结果表明:耐旱性的基因效应在不同指标和不同组合间变化较大。对于出叶速度,加性效应和显性效应表现相当,另外4个指标显性效应明显大于加性效应。