作物化感品种资源的评价利用

 具有抗草性能的化感特性广泛存在于众多的作物品种中 ,作物的化感作用与作物品种显著相关 ,作物品种间化感潜力的差异是不同品种产生和释放化感作用物质的种类和浓度差异造成的 ,作物化感品种资源的评价利用对实现农业的可持续发展具有重要意义。从作物众多品种资源中评价筛选少数具有化感特性材料是作物抗草新品种取得突破的关键 ,建立快速有效的作物品种及单植株化感潜力的评价方法 ,尤其是利用现代色谱技术 ,以作物产生的特征化感分子为标记可以快速有效地评价作物品种和单植株的化感潜力。进一步利用传统杂交和现代分子育种技术可以将作物化感特性导入相应的商业品种中 ,培育具有抗草和高产优质及相关优良农艺特征作物新品种。最近 ,主要粮食作物水稻和小麦化感商业品种的选育已取得进展。     

Weed-Suppressing Effect and Mechanism of Allelopathic Rice Accessions

Two allelopathic rice accessions, PI312777 and Allelopathyl, significantly suppressedthe growth of associated weeds in the field. Moreover, their weed-suppressing effectswere correlated with the cultivation patterns. The weed-suppressing effects of throwingand transplanting were more effective than that of direct seeding. Furthermore, theamounts of allelochemicals (resorcinols, flavones and hydroxamic acids) produced andreleased from two allelopathic rice accessions were much higher than that from a non-allelopathic rice variety Hua-Jing-Xian 1, and reached the maximum concentration at the6th leaf stage. Differences in the weed-suppressing effects of rice accessions appear toresult from the accessions producing and releasing different amounts of allelochemicalsin the field. Further research confirmed that in PI312777 plants, allelochemicals weresynthesized by the above-ground parts, and then secreted through the root tissues. Roottissues of PI312777 plants never produced the allelochemicals. Root exudates fromPI312777 could significantly inhibit the growth of E. crus-galli surrounding rice plantsin water culture. However, when activated carbon was added to the culture solution, whichcould absorb allelochemicals from root exudates, the growth of E. crus-galli was nolonger significantly inhibited. Weed-suppressing effects of rice accessions depended onallelopathy, cultivation patterns and other factors in rice fields, while allelopathywas one of important factors. Interestingly, the amounts of allelochemicals produced andreleased from allelopathic rice plants may be induced by the presence of E. crus-galli.This suggests that there is a possible chemical recognition between rice and E. crus-galli.     

水稻种质资源的化感潜力评价方法

 通过土培、砂培、特征性次生物质标记和田间试验方法对 2 2 5份中国水稻种质资源进行了评价 ,并对各种评价方法进行了分析比较。结果表明 ,4种评价方法的检测结果有一定的相关性 ,土培、砂培和特征性次生物质标记法均检测出有化感潜力的水稻品种 ,在田间条件下也表现抑草效应。尤其是特征性次生物质标记法确定的化感指数的大小基本上与田间抑草效应一致。而且特征性次生物质标记法能在未损害水稻生长发育的条件下对大批量水稻品种及单株的化感潜力进行定性和定量评价 ,是一种精确有效的水稻种质资源化感潜力评价方法。     

水稻化感材料的抑草作用及其机制

 水稻化感材料PI312777和化感1号在田间能显著地抑制杂草,而且其抑草作用与栽培方式相关,抛秧和移栽方式对杂草的抑制作用明显地优于直播。结果表明,PI312777和化感1号植株产生和释放的化感物质(多酚、黄酮和羟基肟酸)显著高于非化感品种华粳籼1号,而且在6叶期植株中的化感物质含量达最大值。这种不同水稻材料植株在不同生育期产生并释放化感物质量的差异是导致它们在田间抑草效应强弱的重要原因之一。进一步研究发现,PI312777植株由地上部分合成化感物质后经根部分泌到环境中,根组织并不产生化感物质,且稗草能诱导     

PI312777抗原水稻新品系化感潜力的田间评价及产量比较

 通过对119个F10代以上的PI312777抗原化感水稻新品系进行田间化感作用评价和产量比较发现：化感水稻新品系早季的总体抑草效果较差,晚季的总体抑草效果较好,与 PI312777相似,表现出化感作用的不稳定性。但是,在119个新品系已发现11个品系早晚季抑草率比值大于09,其化感作用的不仅稳定性好且化感作用较强。早晚季产量平均值有化感稻36,化感稻75,化感稻52共3个品系高于对照,基本达到生产应用的水平。故以PI312777为抗源选育实用化感稻新品种是可行的。     

基于系统工程原理的作物化感潜力评价及其应用初探

 【目的】探索作物化感潜力评价方法，分析作物整体化感潜势，理论评价黄土高原旱作小麦的综合化感潜势。【方法】建立作物化感潜力的系统工程评价模型，提出作物植株整体评价的定量描述方法，对黄土高原半干旱区4种普通小麦品种化感潜力进行理论上的整体评价和总体化感潜力比较。【结果】对黄土高原半干旱区4种普通小麦品种的化感潜力综合评价理论上得出其化感潜力总体处于较低水平，其中化感潜力综合表现为小偃22号>宁冬1号>丰产3号>碧玛1号。【结论】系统工程评价模型的建立对于辅助快速有效地评价作物品种和单植株的化感潜力和培育具有抗草和高产优质及相关优良农艺特征作物新品种具有重要的科学指导意义。     

A Preliminary Study on Systems Engineering-Based Method for the Evaluation of Allelopathic Potential in Crops and Its Application

The objective of this study was to develop a method to assess and analyze the total allelopathic potential of crop germplasm and to test this method on four winter wheat accessions commonly planted in the Loess Plateau. A systems engineering model was developed and used to evaluate the total allelopathic potential of crop cultivars. In addition, a method for quantifying the total allelopathic potential in crop accessions was presented. Total allelopathic potential of four winter wheat accessions from the Loess Plateau was estimated and compared using a systems theory approach. The model assessed allelopathic potential in different parts of the plants from the time wheat turned green in spring until maturity. Results from these models indicated that the four wheat accessions had very weak allelopathic potential. Allelopathic potential declined in the order Xiaoyan 22 〉 Ningdong 1 〉 Fengchan 3 〉 Bima 1. This system engineering evaluation method allows for the assessment of allelopathic potential among crop varieties. It will help plant breeders to select and develop allelopathic crop accessions that combine weed suppression properties with agronomic traits related to yield and quality.     

Analysis on Dynamic Heterosis for Allelopathy in Rice Under Different Environment Conditions

In this study, 5 parental rice varieties with different allelopathic potentials were employed indiallel cross [P(P+ 1)/2] to get a set of genetic materials including parental lines and two generations of F1 s.The dynamic heterosis for allelopathy in rice under different environmental conditions, was analyzed by usingadditive-dominant developmental genetic model. The results indicated that heterosis in both F1 and F2 showedinhibitory effects on shoot and root length of receiver plant (Lactuca sativa L. ). Heterosis over mid-parentbased on population mean(HMP) in F2 was lower than that in differental environmental conditions, showing1/2 HMP in F1. The heterosis in rice allelopathy was much higher under the field environmental conditionswith lower temperature and weaker sunlight than that under favorable environment, implying that the allel-opthic potential could be increased by stress environment. This finding interpreted the genetic reason thatplant could produce more allelochemicals under unfavorable environment.     

不同环境下水稻化感作用的动态杂种优势分析

 采用包括基因型与环境互作的数量性状加性 显性发育遗传模型 ,研究了按双列杂交设计 {P(P +1) / 2 }配制成 1套包括亲本、F1两个世代的水稻遗传材料在不同环境条件下化感作用的动态杂种优势。结果表明 ,杂种F1和F2 在大部分叶龄时期具有抑制受体植物茎长和根长的杂种优势。F2 的化感作用潜力与F1相比有所下降 ,在不同环境条件下其群体平均优势均为F1的 1/ 2。在温度较低、光照较弱的田间环境条件下 ,水稻化感作用杂种优势较大。暗示着环境胁迫会增强化感作用的性状表现 ,解释了植物在不利环境下产生化感物质数量有所增加的遗传原因。     

水稻化感抗草种质资源的初步研究

水稻是世界主要粮食作物之一,有效控制稻田杂草会对水稻产量有重要影响。美国每年杂草给水稻生产带来的损失约为总产量的17%,约合2亿美元〔2〕。美国农业部(USDA)估计植物化感作用新技术的应用将为美国的农业带来约占总产量2%,约20亿美元的效益〔5〕。Dilday〔3〕等的研究发现,在USDA的12000多份水稻材料中,约有3%的种质对Ducksalad[HeterantheraLimosa(Sw.)Willd]具有化感抑制作用,其他研究也发现水稻品种对稻田主要杂草具有化感抑制作用〔1〕。针对我国水稻种质资源,开展水稻对稻田主要田间杂草的化感作用研究,建立水稻化感种质资源…     

水稻化感作用的遗传效应及其亲本育种潜力分析

采用包括基因型与环境互作的数量性状加性—显性发育遗传模型,分析了供试水稻对受体植物莴苣幼苗根长化感作用的动态遗传及与环境的互作效应.结果表明,Lemont和多产稻的化感作用潜力较弱;TN1、Dular和NC化感作用潜力较强,是水稻化感育种较理想的亲本.这3个品种在3、5和8叶期加性效应基因作用稳定性较好,表明在这3个叶龄期进行选择,效果较理想.     

稻草浸提液对小麦种子萌发及幼苗生长的化感效应

[目的]研究稻草浸提液对小麦种子萌发及幼苗生长的化感效应。[方法]利用室内培养试验,研究不同质量浓度稻草浸提液对小麦种子发芽、叶重、苗高、根系长度、根干重的化感效应。[结果]稻草浸提液对小麦发芽表现为抑制作用,且随着稻草浸提液浓度增加,抑制作用增大。不同浓度稻草浸提液对叶重、苗高、根系长度、根干重都有影响,稻草浸提液对叶重影响因品种不同而不同,低浓度时都为促进作用;对小麦苗高都是促进作用;低浓度的稻草浸提液对小麦根长、根干重为促进作用。[结论]稻草浸提液对小麦种子萌发有抑制作用,低浓度稻草浸提液对幼苗生长有促进作用。     

杂草猪殃殃对小麦的化感作用

以关中地区15种主要的栽培小麦品种为受体,采用室内生物测定法,通过分析恶性杂草猪殃殃对不同小麦品种发芽和幼苗生长的影响,探讨猪殃殃对不同小麦品种化感作用的差异,从而筛选出具有较强抗草潜力的小麦品种。结果表明,猪殃殃对不同小麦品种均存在一定程度的化感作用,但是化感作用的强度在不同小麦品种间存在显著差异,这种差异可能是由小麦品种的遗传特性决定的。以RI值为化感作用的评价指标,结合聚类分析的方法,将这15个小麦品种分为3组,其中猪殃殃对小偃22、远丰175、西农979、郑麦9023和西农889等5个品种的化感作用较弱,这5个品种表现出较强的抗草潜力。     

稗草浸提液诱导水稻化感抑草作用研究

为了探究稗草中是否存在能诱导水稻化感抑草作用的物质,采用稗草种子浸提液、稗草组织浸提液和稗草种植液3种溶液为诱导物,添加到化感水稻PI312777和非化感水稻Lemont的培养液中种植,然后对诱导后的水稻叶片水浸提液进行生物测试。结果表明:3种溶液中,以稗草种植液对水稻的抑草作用诱导效果最好,化感水稻PI31277、叶片水浸提液对稗草生长有抑制作用。与未诱导处理相比,稗草根长、株高和干物质重分别减少0.85cm、0.56cm和0.0060g,非化感水稻lemont分别减少0.69cm、0.68cm和0.0079g。研究结果还表明添加稗草诱导液后,对2种水稻的根长和株高都有所促进。由此得出采用外源诱导方式提高水稻抑草作用是稻田除草可行的新思路。     

籼粳杂交稻枝梗和颖花形成的播期效应

【目的】探讨播期对不同籼粳杂交稻穗粒数形成规律的影响。【方法】以杂交稻偏粳型中熟中粳甬优8号、偏籼型迟熟中粳甬优15号、中熟晚籼钱优2号和常规品种迟熟中粳浙粳88为材料,通过分期播种研究不同类型水稻枝梗和颖花分化与退化的特性及其与籼粳性成分的关系。【结果】籼粳杂交稻甬优8号及甬优15号每穗总颖花分化数均显著高于籼稻钱优2号和粳稻浙粳88;甬优品种的一次枝梗及颖花分化数显著高于籼、粳稻,二次枝梗和颖花分化数以偏籼型品种甬优15号和钱优2号较高,而甬优8号二次颖花分化数与钱优2号的基本持平。随播期推迟,每穗总颖花分化数显著降低,尤为二次颖花分化数,而一次颖花分化数以适期播种最高。甬优8号和钱优2号总颖花分化数以早播显著高于适期播种和迟期播种,甬优15号则以适期播种最高,适期播种能显著提高籼粳杂交稻品种甬优8号和甬优15号的一次颖花现存数,主要体现在稻穗中上部与穗基部、顶部,这与其较高的一次枝梗分化能力有关。不同播期间,各类型品种稻穗不同部位一次枝梗上的二次枝梗分化数从穗基部到穗顶部总体呈下降趋势,而二次枝梗和颖花现存数、二次颖花分化数总体呈现“先升后降”的趋势。其中甬优8号不同部位一次枝梗上二次枝梗和颖花现存数的早播优势主要体现在穗中上部位,钱优2号早播的优势为稻穗中下部,甬优15号适期播种的优势主要体现在穗顶部,而浙粳88迟播的影响主要体现在稻穗基部。相关分析表明,各类型品种粳性成分与稻穗总颖花分化数及一次、二次枝梗和颖花分化数均呈极显著抛物线关系,相关系数分别为0.8172、0.9416、0.9004、0.8718和0.7988。【结论】与籼、粳稻相比,籼粳杂交稻具有较多的枝梗数和颖花数。推迟播期,降低每穗颖花分化数和二次枝梗分化数;早播有利于中熟品种颖花和二次枝梗的形成,而适期播种对迟熟品种的效应较好。不同播期下各类型品种粳性成分与稻穗枝梗和颖花呈极显著相关。     

化感水稻抑草率的动态变化研究

[目的]明确不同条件下不同品种化感水稻抑草率的动态变化。[方法]分别在大田及盘栽2种条件下,使用直播与移栽2种种植方式,对水稻抑草新品种化感稻3号、培杂软香、粳籼89及PI312777的抑草率进行研究。[结果]总体抑草效果培杂软香最好,粳籼89最差,PI312777略好于化感稻3号;盘栽时的抑草效果各时期均好于大田植;前期(前3次)移栽水稻抑草率效果明显差于直播水稻,但最终抑草率效果会发生逆转。[结论]研究结果为科学利用化感稻3号和培杂软香2个化感稻奠定了基础。     

水稻品种(组合)对褐飞虱的抗性鉴定及评价方法比较

[目的]通过水稻品种(组合)对褐飞虱的抗性鉴定,从中筛选出抗性品种,并对各抗性鉴定方法进行评价,为抗虫品种的推广应用提供科学依据.[方法]以海南大学热带农林学院和广西农业科学院作物遗传改良重点实验室提供的水稻品种(组合)及2017年广西区试水稻品种(组合)为试验材料,采用从田间直接采集、在室内用感虫品种TN1饲养的褐飞虱为虫源,通过苗期群体鉴定筛选、蜜露量测定、褐飞虱若虫存活率和取食选择性及发育历期测定、成虫产卵选择性鉴定及次生物质测定等综合鉴定不同水稻品种(组合)对褐飞虱的抗性.[结果]通过苗期群体鉴定筛选初步从供试水稻品种(组合)中筛选出表现为抗(R)的品种1份(R373),表现为中抗(MR)的品种2份(特优373和特优582).蜜露量测定、成虫产卵选择性和水稻次生物质含量测定结果与苗期群体鉴定结果一致,均表现为抗性材料的相关指标与感虫品种TN1差异显著(P<0.05),与抗虫品种RHT差异不显著(P>0.05).褐飞虱若虫的取食选择性、存活率及在不同品种上的发育历期测定结果与其抗虫表现存在差异,且结果之间无规律性.[结论]R373是性能稳定的抗性品种(组合),可作为培育抗褐飞虱水稻品种的基础材料使用.苗期群体鉴定筛选、蜜露量测定、成虫产卵选择性鉴定及次生物质测定可作为水稻苗期抗褐飞虱性评价的方法使用.     

紫茎泽兰水浸液对不同玉米品种的化感效应分析

利用生物检测法研究了不同采收时期紫茎泽兰的茎叶水浸液对不同品种玉米种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:不同受体品种对紫茎泽兰化感效应的敏感性存在差异,各品种敏感性(敏感指数M3)顺序为:云瑞1号(-0.086 5)白糯1号(-0.068 2)鲁三3号(-0.038 6)。紫茎泽兰水浸液化感效应大小与其浓度密切相关。12月份采收的紫茎泽兰,其茎叶水浸液对玉米的化感抑制作用随浓度增加而增强。而4月份采收的紫茎泽兰,其茎叶水浸液在低浓度(0.001 g/m L)时对各品种均有化感促进作用;中浓度(0.005 g/m L)时,对白糯1号、鲁三3号有促进作用,但对云瑞1号呈抑制作用;高浓度(0.025 g/m L)时,对所有供试玉米品种均表现为化感抑制效应,其中对鲁三3号的抑制作用最强。紫茎泽兰化感效应与其采收时期关系密切,4月份采收的紫茎泽兰,其茎叶水浸液表现出更强的化感抑制效应。     

氯虫苯甲酰胺和毒死蜱在水稻中的分布降解研究

本研究采用LC-MS检测技术,系统研究了氯虫苯甲酰胺和毒死蜱及其代谢物（3,5,6-TCP）在两种水稻各器官的动态消解规律与分布特征,旨在为两种农药的科学合理使用及后期稻米安全风险评估提供科学依据。在穗期施药后定期分析水稻各器官中农药及代谢物的残留量,结果表明两种农药及代谢物在水稻甬优各器官中的残留量高于中浙优,在水稻中的残留量均呈叶 > 籽粒 > 茎 > 根的分布规律,根中呈先上升后下降的变化趋势,茎、叶和籽粒中的残留量随施药时间的延长逐渐减小;毒死蜱在水稻各器官降解速率较快,在施药后14 d降解率达99%以上;稻壳和糠承载90%左右农药及代谢物残留;高剂量施药使两种农药及代谢物在籽粒各部位的含量增高,但对其分布特征无影响。研究表明选择种植水稻品种中浙优的同时降低施药剂量既可达到防治效果也能降低稻米食用风险。     

分蘖洋葱-番茄套作系统中番茄叶片差异蛋白表达分析

【目的】明确套作对番茄叶片差异蛋白表达的影响,从蛋白质水平进一步揭示套作分蘖洋葱减轻番茄连作障碍的机理,探明套作控病增产的原因,推动番茄高效优质栽培模式的建立和推广。【方法】以番茄为主栽作物,分蘖洋葱为套作作物,番茄叶片为试材,将4个不同化感潜力的分蘖洋葱品种（化感潜力强的‘绥化’和‘五常红七社’,化感潜力弱的‘宁安市红城村’和‘七台河’）与番茄套作,运用蛋白质双向电泳和MALDI-TOF-MS质谱鉴定技术,鉴定套作不同化感潜力分蘖洋葱对番茄叶片蛋白质表达谱的变化,分析差异蛋白的种类和功能。【结果】套作后不同处理番茄叶片共鉴定出39个差异表达蛋白,分为7类,包括光合作用相关蛋白、代谢相关蛋白、能量代谢相关蛋白、植物抗性相关蛋白、蛋白质合成相关蛋白、核酸合成相关蛋白和未知功能蛋白,差异较大的是与光合（11个）、代谢（11个）、植物抗性（8个）相关的蛋白。套作处理后,热激蛋白、硫氧还蛋白、多酚氧化酶、景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶、S-腺苷硫氨酸脱氢酶、ATP结合蛋白在番茄叶片中的表达量均有不同程度上调,化感潜力强的品种表达量显著高于弱的品种。【结论】套作分蘖洋葱对番茄叶片的蛋白表达存在差异,且化感潜力强的品种差异蛋白表达量高于化感潜力弱的品种,表明套作化感潜力强的品种有利于促进番茄的生长,增强其抗逆性,从而减轻连作障碍。