小麦主茎光合产物的运转与分配

分蘖期主茎与分蘖间联系密切,主茎光合产物主要用于主茎叶片、分蘖和根系的生长。本研究3个供试小麦品种中,徐州26主茎运送到分蘖Ⅰ和Ⅱ的光合产物比例分别为6.15%和5.92%,显著高于9559的4.38%和3.84%;随着生育进程,主茎和分蘖之间较为独立,光合产物在主茎和有效分蘖间的运转比例降低,供试品种间光合产物分配比例的差异缩小。拔节期主茎的光合产物主要用于自身茎鞘的生长;抽穗期主茎的光合产物主要用于自身茎鞘及穗的生长;至成熟期,主茎功能叶片在抽穗期合成的14C-光合产物主要分配到自身的茎鞘、颖壳及籽粒中,且籽粒分配量高于其他器官。     

头季稻齐穗期剑叶光合产物分配与再生稻产量的相关性

以两系、三系杂交组合及其父本为材料,用14C同位素示踪法研究了头季稻齐穗期剑叶光合产物的分配及其与再生稻产量的相关性,结果表明:(1)头季稻齐穗期剑叶光合产物80%~90%分配到穗部,10%~20%残留于叶、茎,且主要残留在剑叶中,仅5%左右残留在茎鞘中,茎鞘各节间残留量一般表现为倒1>倒2>倒3>倒4的趋势,倒2以下节间贮藏的光合产物占茎秆总量的1/3~2/3,品种(组合)间差异较大;(2)稻桩贮藏光合产物的52%~70%转运至再生稻体内,且分配至穗部的最多;(3)头季稻成熟期残留在茎鞘中,特别是倒2以下节间中的光合产物越多越有利于再生稻产量的提高;(4)本试验条件下,再生稻产量构成因素中,影响产量的首要因素是穗粒数。可见,选用穗粒数多、成熟期残留在茎鞘,特别是倒2以下节间中的光合产物较多的品种进行再生培植,有利于获得再生稻高产。     

玉米功能叶片碳同化物在果穗不同部位籽粒中的分配

利用＾１４Ｃ示踪法研究玉米灌浆期功能叶＾１４Ｃ－光合产物在果穗籽粒间的分配。结果发现,饲喂功能叶半片叶时,＾１４Ｃ－光合产物在果穗各行籽粒中的分布是不均匀的,＾１４Ｃ－光合产物的量在一半果穗中较高,在另一半果穗中较低,有所谓的“半侧分布”现象。当剪掉半片叶再饲喂另外半片叶时,＾１４Ｃ－光合产物在果穗各行籽粒中的分布仍有“半侧分布”现象。     

不同钾水平下杂交稻~(14)C-光合产物运转动力学

用~(14)CO_2饲喂杂交籼稻威优35功能叶,研究光合产物在体内的运转。结果表明,源叶光合产物的输出及库(幼叶或谷粒)同化物输入的百分率(v)和时间(t)之间的关系均极显著地符合回归方程v=V[t+k)/[K_m+(t+k))。在分蘖期,主茎顶部完全展开叶可输出66％～79％的~(14)C-光合产物;低钾处理使源叶输出潜能和速率下降,过量钾处理加快光合产物输出速率;未展开的幼叶可输入28％～59％的~(14)C-光合产物,低钾不仅降低输入潜力,且使输入延迟。在灌浆期,剑叶可输出83％～97％的光合产物,其中77％～88％运往谷粒;低钾处理延迟光合产物输出时间,降低输出速率;过量钾处理降低输出潜力,但提高输出速率;低钾处理还降低同化物输入谷粒的比例和速率,过量钾处理降低同化物输入谷粒的比例,但提高输入速率。所以,从总体上看,低钾和过量钾处理都不利于新固定的同化物在体内的运输。     

旱地覆膜对冬小麦花后~(14)C-同化物转运分配的影响

利用14CO2示踪研究了覆膜对旱地冬小麦花后14C-同化物在灌浆期转运分配的影响。结果表明,花后同化的14C在标记后24h约78%已储存在茎鞘和穗轴中,11%已转运至籽粒,11%还滞留在叶片中;成熟时叶片的14C-同化物几乎都外运了,茎鞘和穗轴中还滞留约28%,70%已转运分配到籽粒中。覆膜小麦的14C-同化物向籽粒的转运比对照慢。另外,研究还表明覆膜小麦花后叶片的叶绿素含量比对照高,MDA含量比对照低,叶片衰老延缓,同化能力强,干物质多,籽粒产量高。因此,覆膜使小麦增产的原因在于小麦中前期生长加快,后期衰老延缓,同化能力增强,最终使得同化的干物质总量大大增加;但并不促进同化物向籽粒的转运分配。     

大麦叶片~(14)C-同化物在不同时空状态下输出变化的研究

本文应用~(14)C-示踪技术研究了大麦叶片~(14)C-同化物在不同时空状态下输出的变化。结果发现,在不同空间序列的叶片,随叶位上升,~(14)C-同化物的输出量逐渐增加,同化~(14)CO_2后不同时间观察,趋势相同;1天内不同时间同化的~(14)C产物的输出量表现不同,8:00同化的~(14)C产物的输出量高于12:00和18:00同化的~(14)C产物输出量;随叶位上升,不同时间同化的~(14)C产物输出量增多,叶位间差异还表现为随叶位上升,早、中、晚3个时间同化的~(14)C产物输出量差异逐渐变小。     

不同熟相小麦品种生育后期的群体光合强度及同化物的运转分配

用CXH-305型红外CO_2分析仪和同位素示踪技术研究了4个不同熟相小麦品种生育后期的群体光合强度和同化物在不同器官中的运转分配。结果表明,落黄较好的小麦品种,其籽粒灌浆初期的群体光合强度与落黄较差品种无显著差异;但到籽粒灌浆中后期,前者的群体光合强度则极显著地高于后者;到籽粒灌浆末期,落黄较好的品种仍维持相对较高的群体光合强度。~(14)CO_2示踪研究表明,在小麦生育后期,落黄较好品种植株各器官的放射性比活度高于落黄较差的品种。就同化物的运转分配而言,在籽粒灌浆期,落黄较好品种光合产物运输到茎秆和根系的比例较大,而落黄较差的品种运输到穗部的比例较大。文中讨论了不同熟相小麦品种产量差异的生理原因,并就小麦生产中的有关问题提出了建议。     

MET对大豆群体发育及光合产物分配的影响

MET(Multi-Effect Triazole,多效唑)是一种新型植物生长延缓物质,在大豆始花期喷施200ppmMET,使植株个体矮壮紧凑,群体封行推迟,并提高了株间的透光率;同时,MET处理,使单株同化~(14)CO_2量显著增加,越接近成熟期喂饲~(14)CO_2,同化物向籽粒中运输的越多。MET处理对~(14)C同化物运砖的调节作用,主要表现在增加~(14)C同化物向根系及籽粒的运转。     

东方百合鳞茎更新发育的碳同化物积累与分配

本文通过测量不同发育时期的碳水化合物含量来研究东方百合“Sorbonne”的碳代谢。东方百合鳞茎中的淀粉含量自下种后迅速下降,可溶性总糖和蔗糖含量在内层鳞片中于盛花期前逐渐增加,随后呈下降趋势。用扫描电镜观察到鳞片细胞中明显的淀粉颗粒,并随鳞茎的发育充满整个细胞腔。14C示踪技术分析表明,含苞期的14C-同化物分配以地上部为主,集中在花苞部位;花后期的14C-同化物分配以地下鳞茎为主,其中下位叶标记处理的鳞茎分配量占植株总14C的比例达85.8%,证实了植株的光合产物在花后期主要供应鳞茎发育膨大所需。     

BA对花生叶片吸收~(14)C-蔗糖及其分布的影响

花生叶圆片通过主动吸收和被动吸收方式吸收~(14)C-蔗糖。BA处理提高花生叶圆片对~(14)C-蔗糖的总吸收量,主要在于增加了细胞质和液泡的主动吸收和被动吸收量。BA处理促进库叶积累~(14)C-蔗糖和从标记叶(源叶)输出~(14)C-蔗糖。BA处理对花生叶片光合速率和叶绿素含量无明显影响,它的作用在于促进库叶对~(14)C-蔗糖的吸收和~(14)C-蔗糖从库叶韧皮部的卸出。     

温度对黄瓜光合作用及~(14)C-同化物运转分配的影响

黄瓜的光合适温随生育发展而提高,生育前期为30℃,中后期为35℃。温度高气孔阻力减少、蒸腾强度加大。叶片的~(14)C-同化物在白天以30℃输出最多,经过一昼夜则表现为随温度升高输出率增加。生育前期和中期,30℃时果实得到的~(14)C-同化物多,35℃时茎叶、生长点得到的~(14)C-同化物多。后期,35℃时果实的~(14)C-同化物分配率最大,25℃时茎叶得到的~(14)C-同化物多。     

基于机器视觉的玉米果穗产量组分性状测量方法

玉米果穗的穗长、穗粗、穗行数、行粒数等性状是制约玉米产量的重要组分性状,目前主要采用人工测量方式,或通过截取果穗横断面图像自动计算穗行数等参数,操作复杂、测量效率低、主观误差大,且无法保留完整的原始考种材料。针对上述问题,该文基于机器视觉技术,通过可见光二维成像获取果穗三维表型性状参数,结合果穗颜色特征及果穗的生物学规律,分别建立投影修正模型、穗行数快速估算模型、行粒数计算模型等,精确计算穗长、穗粗、穗行数以及行粒数等性状参数。试验结果表明,该方法适用于粘连果穗处理,秃尖的识别率高,且对光照环境要求低,穗行数及行粒数的零误差率在93%以上,测量速度可达30穗/min以上,能够满足高通量考种的需求,特别是保留了原始果穗考种材料实现无损测量,对于实现高通量考种及精细化育种有重要的参考价值。     

改变玉米行距种植对豌豆/玉米间作体系产量的影响

间作体系中改变作物的种植行距可改变体系作物的种间互作效应,影响作物产量。本研究通过设置豌豆/玉米间作种植体系中玉米的5种种植行距(0 cm、20 cm、40 cm、60 cm和80 cm),以期揭示间作体系中作物种植行距变化对体系作物产量的影响。结果表明:豌豆/玉米间作体系产量优势明显,各处理的土地当量比均大于1。玉米种植行距在0~80 cm区间改变时对体系产量的影响总体表现为随玉米行距增大,产量先增后降,且玉米种植行距与体系混合产量和间作玉米产量均呈现二次曲线相关关系,产量峰值出现在玉米种植行距为40 cm时,间作玉米产量达10 118 kg.hm 2。玉米行距变化对豌豆产量的影响不明显,间作体系产量主要受间作玉米产量影响。改变玉米行距种植明显改变了玉米的产量性状,主要表现在穗粒数上,行距为60 cm时,穗粒数最大,达549粒。种间相对竞争力总体表现为随玉米行距的增大玉米相对于豌豆在产量形成方面的竞争力逐渐增强;在玉米行距0~60 cm之间,豌豆相对于玉米的种间相对竞争力均<0,表明竞争力玉米强于豌豆,而当玉米行距为80 cm时,种间竞争力为0.14,表明此时豌豆竞争力强于玉米。因此,通过合理调整玉米种植行距从而提高间作玉米产量有利于提高豌豆/玉米间作体系的整体产量。     

供氮和不供氮条件下玉米穗部性状的QTL定位

【目的】分析供氮（+N）和不供氮（-N）2种条件下玉米穗部性状QTL定位结果的差异，挖掘在-N条件下特异表达的主效QTL，为玉米的氮高效分子育种提供理论依据。 【方法】以优良玉米自交系许178（氮高效）×K12（氮低效）衍生的150个F₇代重组自交系（recombinant inbred lines，RILs）为试验材料，在+N和-N 2种处理条件下进行2年的田间试验，对玉米的穗长、穗粗、穗行数、行粒数和单株产量共5个穗部性状进行表性鉴定。使用基于混合线性模型（mixed liner model，MLM）的最佳线性无偏预测法（best linear unbiased prediction，BLUP），结合2年的表型数据，估计各家系各性状在不同氮水平下的育种值。然后利用QTL IciMapping V4.0软件的完备区间作图法（inclusive composite interval mapping，ICIM）对这5个性状的育种值进行+N和-N条件下的QTL分析。 【结果】玉米的穗长、穗粗和穗行数在不同氮水平下差异不大，而行粒数和单株产量在-N条件下呈现出显著降低的结果。两种氮水平下共定位到20个穗部性状QTL，其中+N条件下定位到11个QTL，包括穗长2个、穗粗1个、穗行数2个、行粒数1个和单株产量5个。-N条件下定位到9个QTL，包括穗长1个、穗粗1个、穗行数2个、行粒数1个和单株产量4个。这些QTL分布在除第2染色体以外的其余染色体上。两种氮水平下定位到5个“一致性QTL”，分别为qEL7a，qED7a，qRNE9b，qGYP1a和qGYP6a，这5个“一致性QTL”具有较高的表型贡献率，在不同氮水平下的贡献率均超过了10.00%。在-N条件下共发现4个特异表达的QTL，分别为qRNE9a，qKNR6a，qGYP3a和qGYP8a，其中qRNE9a和qGYP3a是贡献率超过10.00%的主效QTL。无论是在+N还是-N条件下，都发现了控制不同性状的基因之间紧密连锁或是同一个基因的一因多效现象，这与穗部各性状间的高度相关性表现一致。 【结论】控制玉米穗部性状的基因在不同氮水平下的特异性表达直接导致了玉米穗部性状表型上的差异。5个“一致性”主效QTL和2个在不供氮条件下特异表达的主效QTL，均有利于提高玉米抵抗低氮胁迫的能力。研究中发现的几个控制玉米穗部性状的QTL富集区可能存在一些关键基因，值得进一步研究。     

适宜套作玉米品种的物质积累与分配特性

为明确适宜套作玉米品种的干物质积累分配特性,以套作减产率较高的玉米品种(珍禾玉1号、众望玉18)、套作减产率较低的玉米品种(荣玉1210)为试验材料,设置套作和单作两种种植模式,利用¹³C同位素示踪法,研究适宜套作玉米品种在套作模式下的产量及产量构成、干物质积累与分配特点。结果表明,套作减产率较高的玉米品种在套作与单作条件下的产量差异达显著水平,两年平均减产率为20.40%,而套作减产率较低的玉米品种产量在两种模式下产量差异不显著。套作减产率较高的玉米品种在套作条件下的花后干物质同化量和收获指数与单作相比分别下降了21.18%、11.24%,而套作减产率较低的玉米品种在套作模式下的花后干物质同化量和收获指数较单作分别提高了48.14%、2.42%。两类品种在套作条件下宽行穗位叶¹³C向穗分配比例较窄行高5.96%,向茎秆和穗位叶的分配分别减少5.01%、0.13%,套作减产率较低的玉米品种窄行穗位叶¹³C向穗的转移率比套作减产率较高的玉米高10.90%,但向茎秆的转移率降低了8.98%。因此,与单作相比,两类品种在套作条件下,套作减产率较低的玉米品种能够维持较高的花后干物质积累量,光合产物向籽粒的分配比例提高,收获指数增加,且套作大豆产量显著提高,实现了套作双高产的目标。本研究结果为筛选与培育适宜套作玉米品种提供了理论依据。     

种植密度对晋糯20号玉米产量和商品性的影响

为明确不同种植密度对晋糯20号玉米产量和商品性的影响,给该品种的推广提供技术支撑。采用二因素裂区设计,主区为4个密度梯度(4.50 万、5.25 万、 6.00 万、6.75 万株 /hm2),副区为4个行距(40 cm、50 cm、60 cm、40 cm+60 cm),共16个处理进行田间试验。结果表明:密度对晋糯20号鲜穗重、百粒重、穗长、产量影响极显著,行距对鲜穗重、产量影响差异,密度行距互作对产量影响极显著。随种植密度的增加,晋糯20号单株干物质呈下降趋势,鲜穗产量呈先增后降再增的变化趋势;密度为 5.25 万株/hm2 处理下,产量最高,穗长、穗质量和百粒重也表现较好,此密度下配40 cm+60 cm行距,鲜穗产量可达(13 992.90±142.50) kg/hm2,优级穗率最高,为92.5%。此外,密度对优级穗率影响显著,宽窄行可以提高优级穗率。建议在晋糯20号的种植过程中,采用 5.25 万株 /hm2 配40 cm+60 cm行距,可明显提高产量与商品品质。     

玉米雌穗扁平性状的遗传研究

基于SAS分析软件,同时采用P1、P2、F1、F2、B1、B26个世代和混合模型,系统研究了玉米雌穗扁平性状的遗传特性及与其他穗粒性状的相互关系,估算了包括1对基因加性-显性模型等在内的23个模型的爱氏信息准则(AIC)值和极大似然函数值,并对AIC值最小的模型进行了混合模型参数估计。结果表明:(1)玉米扁平性状与穗粗、穗行数表现为极显著正相关;(2)玉米扁平性状符合E-1模型,即该性状受2对主效基因(a、b)与多对微效基因共同控制,表现为质量-数量性状。其中主效基因a与主效基因b的效应方向相反,并且主效基因b对扁平性状的贡献率大于a,2对主效基因间存在明显的上位性,而微效基因的加、显效应也有利于促进扁平性状的表现。     

玉米行距变化对间作系统生产力及玉米生长的影响

间作系统中作物种间距离的变化直接影响着系统的生产力,因此,合理的种间配置是间作获得高产的前提。本研究总结归纳了2010年甘肃武威和2014年甘肃张掖的小麦/玉米、蚕豆/玉米间作系统玉米行距试验,旨在探明间作玉米在不同种植行距下对间作体系生产力的影响及玉米生长的差异。试验设置5个间作玉米的种植行距处理(D0:10 cm、D20:20 cm、D40:40 cm、D60:60cm、D80:80 cm),测定了作物产量、产量构成、生物量累积。结果表明:间作玉米行距变化对间作配对作物产量无显著影响,主要影响间作玉米产量;2010年,两间作体系间作玉米产量、体系混合产量、系统生产力(system productivity)均以D60最高,2014年均以D40最高;随玉米行距增大,系统生产力先增加后减小,拐点均出现在D60;玉米行距变化显著改变了玉米的穗粒数、百粒重、单株粒重;小麦/玉米体系,两年单株粒重峰值分别出现在D60(132 g·株~(-1))和D40(216 g·株~(-1));蚕豆/玉米体系均出现在D40,分别为158g·株~(-1)(2010年)和220 g·株~(-1)(2014年);不同行距处理下玉米共生期和单独生长期生长速率均存在差异,共生期各处理生长速率显著低于单独生长期,无论哪个时期,D40和D60处理的生长速率均占优。河西灌区小麦/玉米和蚕豆/玉米间作中玉米种植的最佳行距为40 cm和60 cm,此行距下间作系统可得到最大系统生产力。     

基于多相机成像的玉米果穗考种参数高通量自动提取方法

实现玉米果穗考种性状的准确、快速获取是提高玉米育种效率的关键环节。该文在前期设计的玉米高通量自动化考种装置基础上,提出了一种基于多相机的玉米果穗考种参数提取方法,通过4个等间隔均匀分布的摄像头同时获取果穗4个方向图像,针对每副图像分别经过背景去除、投影模型构建、籽粒跟踪、考种参数提取等处理,最后根据4副图像的处理结果,综合计算穗长、穗粗、平均粒厚、穗行数、行粒数、穗粒数等考种参数。在玉米高通量自动化考种装置的果穗考种模块上进行试验,结果表明,该文所提方法测得的穗长、穗粗、平均粒厚与人工方法测量值之间的决定系数R2分别为0.997 3、0.984和0.941 5,对穗行数、行粒数的测量精度分别为98.63%、95.35%,为玉米果穗考种参数提取提供了一种新思路,为高通量自动考种装置的实现奠定了基础。     

Physiological Effects of Salicylic Acid and Thiourea on Growth and Productivity of Maize Plants in Sandy Soil

This study aimed to investigate the response of vegetative growth, yield, and some metabolic constituents of maize grains cv. Single Cross 124 to foliar applications of salicylic acid (SA; 100, 200, and 400 mg L^?1) and thiourea (TU; 500, 1000, and 1500 mgL^?1), two bioregulators, either alone or in combination. The foliar application of SA and TU alone significantly increased stem diameter, number of leaves?/?plant, leaf area, total dry weight?/?plant, leaf area index, net assimilation rate, specific leaf weight, and yield (i.e., ear length, ear diameter, number of grains?/?row, number of rows?/?ear, 100-grain weight, grain yield?/?plant, grain yield?/?fed (1 feddan = 4200 m²), harvest index, and shelling percentage) by increasing SA or TU concentrations up to 200 and 1500 mg L^?1, respectively. Salicylic acid and TU, when applied alone, significantly improved the nutritional value and quality of maize grains by increasing crude protein, total soluble sugars, total free amino acids, and total soluble phenols.