本试验于2007—2008年在国家玉米工程技术中心(山东)和作物生物学国家重点实验室进行。选用60年代以来生产上大面积推广玉米杂交种及其骨干亲本为材料,探讨我国玉米杂交种及其亲本更替过程中产量生理特性的演进规律,深入研究玉米品种及其亲本对群体密度响应的生理机制,以光合碳代谢为中心,系统探究我国杂交种及其亲本更替过程中源库生理特性的演进规律,主要研究结果如下:1我国不同年代玉米杂交种及其亲本更替过程中农艺性状的演进当代杂交种及其亲本的子粒产量显著高于1980s和1960s品系(P<0.05),分别平均提高25.7%、35.8%和7.6%、26.9%,表明当代F1杂交种在产量方面具有较高的杂种优势。随产量提高,不同年代杂交种及其亲本的穗长变化不明显,穗粗、穗粒数和百粒重均明显增加(P<0.05);F1杂交种株高、穗位高以1980s植株最高,而其亲本随年代更替不断升高。年代更替中,各品系的茎粗增大,雄穗分枝数减少,叶向值显著升高(P<0.05),且两密度条件下趋势基本一致。当代杂交种及其亲本的植株叶片数、叶面积指数、花后光合势和平均净光合速率均显著高于1980s和1960s品系(P<0.05),且在高密度条件下优势更明显。相关和通径分析表明,产量与穗粗、穗粒数、百粒重、叶面积指数和叶向值呈显著正相关(P<0.05),其中百粒重、叶面积指数和叶向值对其产量的贡献较大。2不同年代玉米杂交种亲本籽粒灌浆特性及物质运转产量较高的当代杂交种,其亲本灌浆速率呈先慢后快的趋势,籽粒灌浆的积累起始势(R0)较高,灌浆最大速率出现时间(Tmax)延迟,灌浆速率最大时生长量(Wmax)和最大灌浆速率(Gmax)明显较高。当代杂交种亲本具有较高的花前干物质积累和日增干重,其茎鞘物质输出率和茎鞘物质贡献率均高于早期的亲本。当代杂交种亲本的氮素积累量、转移量和氮素的利用效率明显较高。当代杂交种亲本较高的籽粒灌浆能力,这可能与当代杂交种亲本的物质积累能力强,对营养物质的运转效率高密切相关。3不同年代玉米杂交种亲本光合效率的演进规律当代杂交种亲本的籽粒产量随年代更替不断提高,其生物产量和收获指数共同提高,这主要是因为其花后具有较高叶面积、叶绿素含量和可溶性蛋白含量,维持叶片较好的保绿性,有效的延缓了植株衰老。与早期杂交种亲本相比,当代骨干自交系具有较高的光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Er),生育后期保持较高的光合性能,其光合速率的降低主要受非气孔因素限制。同时当代杂交种亲本具有较高的最大光化学效率(Fv/Fm)和实际光化学效率(ΦPSII),并且较多的天线色素用于捕获光能,促进了光合电子传递,这都有利于当代亲本提高光能利用效率和光合能力,获得较高的籽粒产量。4不同年代玉米杂交种亲本光合日变化特性及光合响应当代杂交种亲本在日变化中总比早期的亲本具有较高的光合效率,且在中午时优势更明显,各年代杂交种亲本都没有出现光合午休现象。当代杂交种亲本光系统II日变化中光化学效率(Fv/Fm)和量子产量(ΦPSII)都是比较高的,且具有较高的光化学猝灭系数(qP)和非光化学猝灭(NPQ),表明当代杂交种亲本光系统2反应中心开放比例增加,更多的天线色素吸收的激发能用于电子链传递。随光强度和CO2浓度的升高,表现出更高的光合潜势。当代杂交种亲本的光补偿点和CO2补偿点较低,表观量子效率和羧化效率显著高于早期的亲本,表明当代杂交种亲本在低光强和低CO2浓度条件下,可以维持相对较高的光合能力。5种植密度对不同年代玉米杂交种及其亲本光合特性的影响高密度条件下,当代杂交种及其亲本的光合高持续期明显延长,花后始终保持较高的叶面积指数、叶绿素及可溶性蛋白含量,有效维持植株叶片的功能期和延缓植株的衰老。当代杂交种及其亲本具有较高的PEPCase和RuBPCase活性,在籽粒灌浆期能够保持较高的光合效率,且对光能的利用效率明显高于早期的品系,从而使其生育后期能够维持叶绿体组分的结构性和功能性。6种植密度对不同年代玉米杂交种及其亲本光合特性的影响高密度条件下,减源疏库明显降低了不同年代杂交种及其亲本的籽粒产量,且疏库处理对其影响更大。当代杂交种及其亲本在减源疏库处理下具有较高的籽粒产量,且维持相对较高的穗位叶叶绿素和可溶性蛋白含量,有效延缓了其衰老的进程。当代品系具有相对较高的穗位叶光合效率,减源疏库对其影响并不显著,这主要由于其生育后期具有良好的叶绿体结构和较多的细胞器数目,使其维持相对较高光化学效率。