论文标题：Genetic effects of physiological and morpho-agronomic traits in popcorn under water stress

期刊：Frontiers of Agricultural Science & Engineering

作者：Valter Jário DE LIMA, Antônio Teixeira do AMARAL JUNIOR, Samuel Henrique KAMPHORST, Rosimeire BARBOZA BISPO, Talles de Oliveira SANTOS, Carolina Macedo CARVALHO, Uéliton Alves DE OLIVEIRA, Flávia Nicácio VIANA, Eliemar CAMPOSTRINI,  Monique DE SOUZA SANTOS, Lauro José Moreira GUIMARÃES, Marcelo VIVAS

发表时间：11 Jul 2025

DOI：10.15302/J-FASE-2025647

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Apr 2026, Volume 13 Issue 2

· 第2篇 ·

▎论文ID

Genetic effects of physiological and morpho-agronomic traits in popcorn under water stress

水分胁迫下爆裂玉米生理及形态农艺性状的遗传效应

文章类型：Research Article

第一作者：Valter Jário DE LIMA

通讯作者：Valter Jário DE LIMA

Email: valter_jario@hotmail.com

作者单位：巴西北弗卢米嫩塞州立大学

Cite this article :

Valter Jário DE LIMA, Antônio Teixeira do AMARAL JUNIOR, Samuel Henrique KAMPHORST, Rosimeire BARBOZA BISPO, Talles de Oliveira SANTOS, Carolina Macedo CARVALHO, Uéliton Alves DE OLIVEIRA, Flávia Nicácio VIANA, Eliemar CAMPOSTRINI, Monique DE SOUZA SANTOS, Lauro José Moreira GUIMARÃES, Marcelo VIVAS. Genetic effects of physiological and morpho-agronomic traits in popcorn under water stress. Front. Agr. Sci. Eng., 2026, 13(2): 25647 DOI:10.15302/J-FASE-2025647

· Graphical abstract ·

· 主 要 内 容 ·

水资源短缺已成为制约全球农业生产的关键因素，尤其在热带和亚热带地区，玉米等主要作物常面临干旱与高温的双重威胁。气候变化进一步加剧了这一问题，导致干旱发生的频率和强度显著上升。在巴西，近年来的干旱已严重影响水、食品和能源安全，如何培育适应缺水环境的作物品种成为农业科研的迫切需求。爆裂玉米作为特色玉米品种，其产量和品质对水分条件尤为敏感，然而，关于水分胁迫下其形态生理及农艺性状遗传机制的研究仍较为缺乏。如何通过解析遗传效应优化育种策略，提升爆裂玉米在干旱条件下的产量稳定性呢？

巴西北弗卢米嫩塞州立大学Valter Jário DE LIMA等通过双列杂交分析方法，评估了10个爆裂玉米自交系及其45个杂交种在水分胁迫 (WS) 和正常灌溉 (WW) 条件下的25个性状遗传效应。研究系统揭示了水分胁迫下爆裂玉米关键性状的遗传控制机制，为耐旱品种选育提供了精准指导。

研究发现，归一化植被指数 (NDVI) 和相对叶绿素含量 (SPAD) 能有效反映水分胁迫下作物关键生育期的表型差异，而冠气温差 (CTD) 则可作为气孔关闭的重要指示指标。这些指标为耐旱性筛选提供了可靠的生理标记。通过遗传效应分析，显性效应在多数性状中占主导地位，如产量、株高和穗长等，而爆裂膨胀能力 (PE) 和茎直径 (SD) 则以加性效应为主，且这一规律在水分胁迫和正常条件下均稳定存在。

研究还识别出具有高一般配合力 (GCA) 的自交系L76、L61和P3，它们在产量和耐旱相关性状上表现突出；杂交种L61 × L76和L71 × L76则在两种水分条件下均表现优异，显示出强杂种优势。部分基因型通过持绿性状维持较高叶绿素水平，延长光合作用时间，从而在干旱条件下保持生物量的积累。

在水分胁迫下，爆裂玉米产量平均降低了39.8%，而通过优化育种策略，可显著提升品种的耐旱性。研究结果为爆米花玉米耐旱育种提供了科学依据，下一步可重点培育兼具高产与耐旱特性的新品种，以应对气候变化带来的农业挑战。

· 主 要 图 表 ·

图1 生理指标（NDVI、SPAD、CTD）随播种后天数、物候期及对应土壤水势的变化。

图2 水分胁迫 (WS) 与正常灌溉 (WW) 条件下爆裂玉米自交系和杂交种形态、农艺及生理性状的下降百分比。(a) 产量及相关农艺性状；(b) 生理指标 (SPAD、NDVI、CTD)。

图3 水分胁迫与正常灌溉下爆裂玉米亲本及杂交种形态农艺性状的GCA、SCA和残差贡献百分比。

表1 水分胁迫与正常灌溉下GCA与SCA的显著性及比值