不同根构型玉米近等基因系在抗根倒中的遗传效应

密植和增施氮肥是目前提高玉米产量的主要栽培措施。但随着以密植高产为中心的丰产栽培技术的广泛开展，根倒伏成为玉米大面积增产增效的主要限制因子之一。通过根系遗传改良选育抗根倒自交系是解决这一问题的有效途径之一。但针对玉米不同根系构型在抗根倒中的贡献机制及遗传效应研究鲜有报道。在前期对根系抗垂直拉力进行QTL定位的基础上，构建了含有该性状主效QTL的不同根系构型的"根系近等基因系"。本项目将利用这些"根系近等基因系"和轮回亲本为对照系，与骨干自交系许178杂交形成的测交种作为供试材料，深入研究根系构型对玉米抗根倒的贡献机制；在不同种植密度和不同氮肥运筹模式下评价不同根构型玉米基因型在抗根倒中的遗传效应，以期阐明抗根倒伏玉米基因型的根系形态特征及生理特性，为通过密植和合理的氮肥运筹等栽培措施及根系遗传改良提高玉米抗根倒能力提供理论依据。

本项目以不同根系构型的基因型为材料，通过3年田间定位试验，系统评价了其根倒伏与根系形态特征，并在此基础上剖析了根系构型的遗传效应与机制。研究表明，玉米根系统对产量的遗传贡献主要来自早期的根系统，而对于整个地上部的生物量，综合的根系形态（根干重和根系表面积）是主要的贡献者；通过对根拔拉力与根系形态特征的划分，获得了4类对密度反应不同的基因型，即双高抗倒型、高密抗倒型、中密抗倒型、双低抗倒型；不同根系构型的基因型对密度和氮肥等栽培因子的反应表现在特定的土层内。L219根系总量在密度增加后未减少，而更趋向于纵向延伸的特征，这种变化可能更有助于其适应高密度条件下减少株间对水肥的竞争，可能也是现代玉米育种趋势；根系统的差异对地上部养分效率影响显著，在高密度种植条件下L160仍保持较高的氮素累积量，L219保持较高的钾素累积量，研究表明通过根系的遗传改良可以实现产量与效率的协同提高。