玉米抗旱性课件.ppt

1、玉米抗旱性遗传育种玉米抗旱性遗传育种 生技生技133133 淡中豪淡中豪一：玉米抗旱性简介；一：玉米抗旱性简介；二：玉米抗旱性遗传研究二：玉米抗旱性遗传研究；三：玉米抗旱性育种；三：玉米抗旱性育种；四：玉米抗旱性研究的问题及其四：玉米抗旱性研究的问题及其 发展方向；发展方向；背景介绍 干旱与水资源短缺已成为世界农业和社会发展的制约因素。中科院对限制我国玉米生产发展的自然因素、技术因素和社会经济因素进行综合分析认为，干旱是限制我国玉米生产发展和产量提高的第一要素。干旱对玉米产量影响达20%-50%。因此，国内外对玉米抗旱性研究越来越重视。不过通过选育抗旱性品种等途径完全有可能大幅度降低由于干旱造

2、成的玉米产量损失。玉米的抗旱性是指玉米对干旱的适应性和抵抗能力，即在土壤干旱或大气干燥条件下，玉米所具有受伤害最轻、产量下降最少的能力。作物适应干旱的机理可分为三类:避旱、御旱和耐旱，其中又把御旱性和耐旱性称为抗旱性。避旱是通过调节生长发育进程避免干旱的影响。御旱指在水分胁迫发生时，植株通过维持组织的高水势或以组织水势略微下降来忍受干旱的能力。耐旱则是随着水势的降低，作物组织的生理活动或代谢活动下降较低的能力，并在水分胁迫解除后，尽快恢复各种生理活动。二：玉米抗旱性遗传研究 1、玉米抗旱性是受多基因控制的数量性状 生理生化性状中相对含水量以基因加性效应为主(相对含水量RWC是指植物组织实际含水

3、量占组织饱和含水量的百分比，常被用来表示植株在遭受水分胁迫后的水分亏缺程度。抗旱性强的品种由于细胞内有较强的粘性、亲水能力高，在干旱胁迫下抗脱水能力强。在干旱条件下，玉米叶片相对含水量越高说明其抗旱性越强。)2 2、玉米玉米抗抗旱旱性性受受体内体内激素激素调控调控 作为植物内源激素之一的脱落酸（作为植物内源激素之一的脱落酸（ABAABA），它在植），它在植物发育的诸多重要过程（如胚胎发育、种子休眠与萌发物发育的诸多重要过程（如胚胎发育、种子休眠与萌发等）中起调节作用；同时，又在植物对干旱等环境胁迫等）中起调节作用；同时，又在植物对干旱等环境胁迫的反应中起共同调节因子的作用。植物在干旱胁迫下的的

4、反应中起共同调节因子的作用。植物在干旱胁迫下的一种主要生理变化是内源一种主要生理变化是内源ABAABA水平显著增加。水平显著增加。ABAABA被认为在干旱胁迫中起调节细胞反应的作用，被认为在干旱胁迫中起调节细胞反应的作用，但对玉米的抗早性并无直接作用，而主要是通过调节细但对玉米的抗早性并无直接作用，而主要是通过调节细胞某些渗透调节剂的浓度来间接影响玉米的抗早性。胞某些渗透调节剂的浓度来间接影响玉米的抗早性。三：玉米抗旱性育种 1 1抗旱性种质资源收集筛选抗旱性种质资源收集筛选 首先充分挖掘我国地方品种资源潜力，对其行抗旱性鉴定，选择出抗旱首先充分挖掘我国地方品种资源潜力，对其行抗旱性鉴定，选择

5、出抗旱性较好的材料作为玉米抗旱性育种的基础材料，这些材料起步高，有利性较好的材料作为玉米抗旱性育种的基础材料，这些材料起步高，有利于提高育种效率。于提高育种效率。其次，广泛引进国外种质资源，尤其是热带其次，广泛引进国外种质资源，尤其是热带-亚热带和亚热带和CIMMYTCIMMYT等抗旱种等抗旱种质资源，对其进行驯化、改良，扩充我国玉米抗旱种质资源，鉴定有利质资源，对其进行驯化、改良，扩充我国玉米抗旱种质资源，鉴定有利的抗旱基因加以改良利用；的抗旱基因加以改良利用；三是重视玉米近缘种和远缘种抗旱资源三是重视玉米近缘种和远缘种抗旱资源的利用。在目前我国育种和生产中应用的自的利用。在目前我国育种和生

6、产中应用的自交系和杂交种中广泛存在抗旱性基因变异，交系和杂交种中广泛存在抗旱性基因变异，可作为抗旱育种的基础材料。可作为抗旱育种的基础材料。玉米抗旱性鉴定的方法（1）：田间直接鉴定法 田间鉴定方法简单易行，抗旱鉴定结果与大田实际情况相似，与育种实践和生产上玉米品种的应用密切相关。该方法的关键是要求抗旱鉴定试验地降雨量少，气候干旱，可以用灌水来控制水分胁迫。但是受环境的影响大，所需时间长，工作量大，重复性差，而且大多数育种单位缺乏这种条件的试验地，难以进行有效的水分胁迫处理。（2）干旱棚、抗旱池、人工气候室法 将鉴定品种种于可以人工控制水分、温度、湿度和光照的干旱棚、抗旱池、人工气候室内，通过控

7、制土壤水分含量造成土壤干旱和控制空气湿度造成大气干旱，进而研究不同生育期内水分胁迫对生长发育、生理生化过程和产量的影响来评价作物的抗旱性。此方法结果可靠，重复性好，但是投资较大。3：玉米抗旱性选育时的参考指标根系是作物吸收矿质营养和水份的主要器官，研究根系是作物吸收矿质营养和水份的主要器官，研究发现：玉米根的多少和产量有关，而根的深度与产发现：玉米根的多少和产量有关，而根的深度与产量无关。在干旱条件下，苗期有较高的根苗比的品量无关。在干旱条件下，苗期有较高的根苗比的品种抗旱性较强。初生根数较多的玉米品种在干旱条种抗旱性较强。初生根数较多的玉米品种在干旱条件下存活率高，抗旱性较好。所以，在抗旱性

8、选择件下存活率高，抗旱性较好。所以，在抗旱性选择时，应选根系发达、根冠比大的材料。时，应选根系发达、根冠比大的材料。一般认为叶片较小、叶片较厚、叶色浓绿、叶片直一般认为叶片较小、叶片较厚、叶色浓绿、叶片直立；叶片与茎秆夹角较小、叶片具有表皮毛和蜡质、立；叶片与茎秆夹角较小、叶片具有表皮毛和蜡质、干旱时不卷叶、植株萎焉较轻等是抗旱的形态结构干旱时不卷叶、植株萎焉较轻等是抗旱的形态结构指标。指标。在干旱条件下叶片保绿性好的品种抗旱性强。这类材料具有较长的叶面积功能期，灌浆期长，有更多的光合产物运送到根系和茎秆，从而使根系在后期保持较高的活力，茎秆生长更加健壮进而提高了品种的抗逆能力。这些形态指标中

9、部分可以直接应用于玉米抗旱性鉴定，形成玉米抗旱性鉴定的指标体系。在干旱等逆境胁迫条件下，植物主要通过 2 个途径来减轻胁迫造成的伤害：一是启动参与信号转导和调节代谢途径的基因；二是启动编码胁迫耐受蛋白以及参与结构和功能代谢相关酶的基因。因此，发掘并应用玉米抗旱优异基因已成为当前玉米抗旱育种的热点和重点。随着分子生物学的发展，生命活动的物质基础追溯到了核酸和蛋白质两种生物大分子的序列，随着分子生物学的发展，生命活动的物质基础追溯到了核酸和蛋白质两种生物大分子的序列，人们对干早伤害分子机制的认识逐步加深，对抗性分子机理的研究逐步深入，通过基因工程人们对干早伤害分子机制的认识逐步加深，对抗性分子机理

10、的研究逐步深入，通过基因工程来加强植物抗性的研究取得了相当大的成就。来加强植物抗性的研究取得了相当大的成就。人们通过向植物中转入对胁迫具有某种抗性的目的基因，在一定程度上改善了植物的抗性，人们通过向植物中转入对胁迫具有某种抗性的目的基因，在一定程度上改善了植物的抗性，但获得的转基因植物中绝大多数是通过单个目的基因的遗传转化而获得的，而植物在一定逆但获得的转基因植物中绝大多数是通过单个目的基因的遗传转化而获得的，而植物在一定逆境下的抗性是受多基因控制的数量性状，所以单个基因的转基因操作实际上对作物抗性的提境下的抗性是受多基因控制的数量性状，所以单个基因的转基因操作实际上对作物抗性的提高有限，结果并不十分理想。因此，详细的研究基因的结构和性质，更好的利用己有的抗性高有限，结果并不十分理想。因此，详细的研究基因的结构和性质，更好的利用己有的抗性基因，发现和利用更多的抗性基因，提高基因的转化和利用效率，并使其得到合理的表达和基因，发现和利用更多的抗性基因，提高基因的转化和利用效率，并使其得到合理的表达和调控，减少对植物某些性状的影响，是植物抗性基因工程的研究重点。调控，减少对植物某些性状的影响，是植物抗性基因工程的研究重点。四：玉米抗旱性研究的问题及其发展方向四：玉米抗旱性研究的问题及其发展方向谢谢大家