低磷胁迫下水稻产量性状变化及其QTL定位

为研究低磷胁迫对水稻产量及其构成因素QTL表达的影响, 以耐低磷旱稻IRAT109和磷敏感水稻越富杂交的116个株系的DH群体为材料, 在低磷和正常栽培条件下, 调查了千粒重、结实率、有效穗数、穗粒数及单株产量等性状。结果表明, 结实率、有效穗数和单株产量对低磷胁迫的敏感性较大, 而千粒重、穗粒数对低磷胁迫的敏感性较小。利用水稻分子连锁图中94个RFLP标记和71个SSR标记, 依据以上5性状低磷胁迫下与对照的差值进行QTL定位。共检测出17个QTL, 其中12个对表型变异的贡献率大于10%。3、6和7号染色体上3个标记区域存在QTL成簇分布, 这些高贡献率QTL及成簇分布QTL可作为水稻耐低磷产量性状分子育种的重要候选区域。     

37个玉米品种耐低氮能力潜势分析

为明确37个玉米品种耐低氮潜势,于2013年通过大田试验研究了施氮量对玉米品种植株性状、产量及其组成性状的影响。结果表明：施氮量对玉米的穗上叶叶面积、穗下叶叶面积、穗位叶叶面积、叶绿素含量、有效功能叶片数、散粉至吐丝间隔期（ ASI）、穗长、穗粗、秃尖长、行粒数、百粒质量和籽粒产量影响显著或极显著,对株高、穗位高和穗行数影响不显著;不同施氮水平下37个品种各性状的变异系数除穗下叶叶面积ASI和秃尖长外,其余性状均为45 kg／hm2施氮量的变异系数最大,该施氮量可能是玉米品种耐低氮鉴定的适宜施氮量。低氮胁迫对玉米各性状具有不利影响。低氮胁迫下玉米籽粒产量与穗位叶叶绿素含量、有效功能叶片数、穗长、穗粗、行粒数显著或极显著正相关,可作为耐低氮性筛选指标。不同玉米品种耐低氮能力存在基因型差异,采用模糊数学隶属函数分析方法筛选出三峡玉3号、三峡玉5号、三峡玉9号、忠玉9号、先玉508、M8（ XZ071-4×渝561）、M15（11 Y2×08 HC-7）、BH1421（281H ×S99）共8个高产耐低氮玉米品种。     

水稻幼穗分化期的抗旱性研究与综合评价

利用56个不同来源的水稻品系,在温室抗旱筛选平台通过孕穗期干旱胁迫,测定光合作用、蒸腾速率、抗活性氧等8个生理指标,结合隶属函数分析方法对所有材料进行综合抗旱能力评价,并调查了待测品系在干旱处理与对照条件下主要产量相关的农艺性状。干旱处理后的气孔阻抗值和冠层温度显著高于正常处理,表明水稻幼穗分化期干旱胁迫处理主要影响水稻的光合和蒸腾作用。利用主成分分析和隶属函数分析方法对水稻品系抗旱性进行了综合评价,最终筛选出3个幼穗分化期高抗水稻品系。同时,对产量相关农艺性状的分析结果表明,产量性状中的结实率与综合抗旱能力D值显著相关,可作为衡量水稻幼穗分化期抗旱性的产量性状指标。     

水稻染色体片段代换系对氮、磷胁迫反应差异及其QTL分析

利用来源于9311(籼稻)与日本晴(粳稻)杂交后代衍生的遗传背景为9311的染色体片段代换系群体,分析其在大田正常、低氮和低磷条件下的单株有效穗和单株产量的差异。结果表明,低磷、低氮胁迫对单株有效穗和单株产量影响较大。代换系对低磷和低氮的反应存在明显差异。在低氮(磷)水平下共检测到26个单株有效穗和单株产量片段或QTL,以及12个相对单株有效穗和相对单株产量QTL。源于日本晴的等位基因均呈减效作用。低磷和低氮下共同检测到5个导入片段影响单株有效穗或单株产量。而大部分(约81%)QTL只在单胁迫处理下被检测到。表明水稻对磷胁迫和氮胁迫的反应既存在不同的遗传基础,也存在共同的遗传机制。     

利用耐低磷选择回交导入系群体定位水稻产量性状QTL

水稻磷素利用率低是影响水稻产量的重要因素之一。为了发掘水稻耐低磷有利基因、培育磷高效品种,选用生产上大面积推广应用的恢复系‘蜀恢527’、‘明恢86’作为轮回亲本,以‘爷驼崽’为供体亲本,构建了2个BC2F4耐低磷选择回交导入系群体。分别在正常施肥量条件下和低磷条件下对2个群体进行产量性状鉴定和分析,同时对2个群体进行了分子标记检测,利用性状-标记间的单向方差分析,对耐低磷选择回交导入系群体的产量性状进行QTL定位。分析结果表明：在不同环境、不同遗传背景下单株有效穗数、每穗实粒数与单株产量之间呈极显著正相关;产量构成因素中,单株有效穗数受低磷胁迫影响较大,是造成低磷条件下减产的主要原因。2个群体在正常条件和低磷条件下共检测到控制单株有效穗数QTL 11个,控制每穗实粒数QTL 10个,控制结实率QTL 10个,控制千粒重QTL 9个,控制单株产量QTL 13个;检测到一因多效的位点12个。研究结果对低磷品种的选育、相关有利基因的发掘利用和分子标记辅助选择有重要参考作用,选择导入系也为耐低磷育种提供了材料。     

不同水稻种质资源重要农艺性状与发芽期耐寒性鉴定研究

对106份水稻材料的12个农艺性状进行两年（2018-2019年）田间测定,比较分析不同材料间的性状及多样性指数差异,以低温处理下的发芽率为标准对水稻种质资源发芽期耐寒性进行评价。结果表明,12个农艺性状中,除了千粒重、茎粗和每穗总粒数外,其他9个性状的遗传多样性指数均小于2.00;单株产量、每穗总粒数和每穗实粒数的变异系数分别为22.08%、21.89%和22.25%,谷粒宽变异系数最小,为7.90%。共筛选出23份特异种质资源,其中大穗型品种9个,高单株产量型品种4个,籽粒细长型品种10个。聚类分析可将106份水稻材料分为3个类群,类群Ⅰ、类群Ⅱ和类群Ⅲ占比分别为15.1%、47.2%和37.7%。通过主成分分析可将12个农艺性状指标转换为5个主成分因子（PC1~PC5）,得到84.19%的累计贡献率。利用综合指标值（PC1~PC5）和相关公式得到相应模糊隶属函数和权重,最终获得综合评价种质资源农艺性状的D值,排名前10名的种质资源为77D、万恢355-2、宜恢1577、南恢533、176-15、丰788、万恢86、杨福6号、蜀恢527和176-6。低温胁迫导致水稻种子发芽率降低,种质间的发芽率存在显著差异,其中176-6、176-15、桂99和糯稻89-1发芽期耐寒性强,为1级耐寒种质。筛选到的耐寒种质和综合性状优良的种质可为培育适宜直播的新品种提供材料。     

利用水培筛选玉米氮高效种质资源的研究

采用霍格兰缺氮营养液配方进行玉米苗期培养,对26个玉米不同基因型材料的苗期株高、总干重、吸氮量和氮素转化率等主要性状指标进行分析,结果表明,变异系数变化为：单株总干重〉症状叶数〉氮素转化率;总干重与缺氮症状叶数成高度负相关（R=-0．959^＊＊）,与氮素转化率成正相关（R=0．354-）;并建立了玉米耐低氮指标体系,并从供试材料中筛选出耐低氮种质材料3个,对氮素敏感的种质材料11个,介于两者间的中间型种质材料12个。     

四川盆地及盆周山区玉米地方种质耐低磷胁迫研究

以来自四川盆地及盆周山区的22个玉米地方种质为材料,在低磷胁迫下对苗期缺磷症状,成株期株高、穗行数、百粒重、行粒数以及穗粒重等性状表现进行了研究。结果表明,低磷胁迫对玉米的主要农艺、经济性状均有不同程度的影响,其中对苗期缺磷症状及成株期穗粒重的影响最大,且不同玉米地方种质在苗期和成株期对低磷胁迫的反应不同,以苗期缺磷症状和成株期穗粒重的耐低磷胁迫系数的平均值作为耐低磷综合指数,能较好地反映玉米地方种质的耐低磷胁迫能力。将耐低磷综合指数按最短距离法进行聚类,可将22个玉米地方种质划分为三类。其中,第一类材料包括:汉源红包谷、汉源白包谷、汶川二白、江北大板牙,占鉴定总数的18.2%,它们的耐低磷综合指数在0.81以上,属于对低磷胁迫不敏感基因型;第二类材料包括南充秋子等4个玉米地方种质,占鉴定总数的18.2%,它们的耐低磷综合指数在0.73~0.77之间,属于对低磷胁迫反应中间型;第三类材料包括小金金皇后等14个地方种质,占鉴定总数的63.6%,它们的耐低磷综合指数在0.73以下,属于对低磷胁迫敏感基因型。     

水稻重测序核心种质资源的稻瘟病抗性鉴定与评价

稻瘟病一直是制约水稻产量的重要因素之一,稻瘟病抗源筛选是抗性基因挖掘和抗病育种的基础。本试验利用3000份(简称3K)重测序中的1217份核心种质资源,通过湖北恩施两河和芭蕉2个病圃自然诱发鉴定抗性,结合不发病条件下农艺性状考察和抗病资源的苗期人工接种抗谱测定,综合评价和筛选优异的稻瘟病抗源。自然诱发鉴定结果显示材料间的稻瘟病抗感差异显著,从中共获得144份抗苗瘟、叶瘟和穗瘟的抗病种质。选用稻瘟病综合抗性较好的34份材料以30个不同来源的稻瘟病菌株苗期接种,鉴定显示有17份材料的抗性频率≥70%,抗谱较广。农艺性状考察结果显示,大部分抗病材料植株偏高,单株产量低,农艺性状差。结合病圃鉴定、人工接种鉴定和农艺性状考察,鉴定出7份稻瘟病抗性强、抗谱广且农艺性状较好的优异抗源材料IRGA 411-1-6-1F-A、YJ30、金早47、泉珍10号、YN 1353-3、云粳23和IRAT1047,可作为抗源亲本用于稻瘟病抗性基因挖掘和品种抗稻瘟性改良。     

211份小麦种质资源抗旱性的评价

为了筛选更多抗旱小麦种质资源供育种利用,选用来自我国17个省的211份小麦品种资源,连续2年分别在旱地和水地种植,调查其株高、穗长、每穗小穗数、主穗粒数、单株产量和千粒重6个产量相关性状,利用综合抗旱系数、抗旱指数和隶属函数综合评价值3种方法对试验材料进行抗旱性评价。结果表明,在干旱胁迫下,这些产量相关性状均受到了不同程度的抑制,单株产量对干旱胁迫的敏感程度最大,综合3种抗旱评价方法共鉴定出8份高度抗旱种质：藁城8901、蒙科3号C、海宁75-39、济南13、烟农15、有芒红18号、郑麦9023和中优16,其中藁城8901与蒙科3号C是利用3种方法同时鉴定为高度抗旱类型的优良种质资源。     

粳稻数量性状遗传距离与杂种优势的关系

研究粳稻资源分类方法,测定数量性状遗传距离,探讨数量性状遗传距离与杂种优势的关系。对30份粳稻资源材料的12个数量性状进行了主成分分析和聚类分析,并使用作图法研究了数量性状遗传距离与杂种优势指数之间的关系。30份粳稻资源的12个数量性状可归纳为5个主成分因子,其累积贡献率为86.84%。在评价粳稻种质资源时,首先应考虑每穗总粒数和每穗实粒数等穗粒因子,其次为群体具备一定的高峰苗数,最后应该协调植株的生育期、秧苗素质及株型等因子。30份粳稻资源被归为5组,地理远近和亲缘关系与遗传距离并不存在必然的联系。遗传距离与杂种优势的关系较为复杂,并非遗传距离越大杂种优势越明显。在进行粳稻资源评价时,不能以地理或亲缘关系作为唯一标准;在亲本选配时,应选择遗传距离中等偏大的材料。     

水稻种子蛋白质含量及组分在品种间的变异与分布

采用近红外光谱技术测定分析了351份不同类型水稻品种(系)糙米中的蛋白质含量,结果显示粗蛋白含量在9.3%~17.7%之间,平均为12.4%;籼稻平均蛋白质含量为13.2%,比粳稻高约1个百分点。蛋白质含量低的粳稻品种明显偏多,表现出明显的遗传不平衡现象。现有生产上主栽品种稻米蛋白质含量大多处于中等水平,而高蛋白粳稻种质极少。但仍有部分蛋白质含量极高或低的种质,如饲料稻、早籼稻和一些籼粳交后代品系蛋白质含量较高,而部分粳稻和外来籼稻品种中的蛋白质含量较低。因此可以从一些地方品种、外来品种以及籼粳交后代中筛选到极端类型的种质,为遗传育种提供研究的原材料。SDS-PAGE分析结果显示不同类型水稻间各贮藏蛋白组分具一定差异。     

水稻种子蛋白质含量及组分在品种间的变异与分布

采用近红外光谱技术测定分析了351份不同类型水稻品种(系)糙米中的蛋白质含量,结果显示粗蛋白含量在9.3%~17.7%之间,平均为12.4%;籼稻平均蛋白质含量为13.2%,比粳稻高约1个百分点。蛋白质含量低的粳稻品种明显偏多,表现出明显的遗传不平衡现象。现有生产上主栽品种稻米蛋白质含量大多处于中等水平,而高蛋白粳稻种质极少。但仍有部分蛋白质含量极高或低的种质,如饲料稻、早籼稻和一些籼粳交后代品系蛋白质含量较高,而部分粳稻和外来籼稻品种中的蛋白质含量较低。因此可以从一些地方品种、外来品种以及籼粳交后代中筛选到极端类型的种质,为遗传育种提供研究的原材料。SDS-PAGE分析结果显示不同类型水稻间各贮藏蛋白组分具一定差异。     

稻种资源苗期氮素营养效率的分类、鉴定与评价

在低氮(20 mg/kg)、中氮(40 mg/kg)和高氮(60 mg/kg)3个水平下，调查了88份稻种资源的苗期性状并测定了氮素营养效率，包括氮素利用效率(NUE)、氮素吸收效率(NAE)和氮素利用效率响应度(NUER)。结果表明，苗期不同性状对低氮、中氮和高氮的敏感性不同，不同氮素水平间的单株根体积、地上部干重、吸氮量和根干重等性状变异较大，低氮胁迫加大了种质间的差异。不同水稻苗期性状对氮素的响应度不同，性状在种质间的变异服从正态分布。通过分类、 鉴定和评价，供试稻种资源分为13种氮素营养效率类型，它们存在明显的基因型差异，呈典型的正态分布，即低效和高效的较少，以NUE、NAE和NUER中效类型最多。NUE、NAE和NUER三指标间还存在很强的互补性和拮抗性，极少存在两个以上指标同为低效或高效的稻种资源类型。水稻氮素营养效率类型较陆稻丰富，但分布较分散，总体分布明显偏向于低氮素利用效率一侧。籼稻氮素营养效率的类型略多于粳稻，而粳稻类型的总体分布明显偏向于低氟素利用效率一侧。地方晶种氮素营养效亭类型较多、分布较集中，总体分布明显偏向于高氮素利用效率一侧：杂交稻氟素营养效率的类型最少、分布最集中，而常规稻氮素营养效率类型最多、分布较分散，常规稻和杂交稻品种的总体分布明显偏向于低氮素利用效率一侧。上述研究结果对探讨稻种资源蓖素营养效率的遗传特性、选育高效氮素营养的新型种质及阐明高效氮素营养的生理机制等具一定参考价值。     

供试品种的遗传多样性与籼型水稻优良恢复系回交导入改良

选取53个SSR标记,分析了55份参试水稻种质的遗传多样性和亲缘关系,以期为选配组合与改良亲本提供参考.本试验共检测到267个等位变异,平均每个位点等位变异数为5.04个,变化范围为4～7个;53个SSR标记的多样性指数(PIC)平均为0.624,变化范围是0.287～0.786.55份不同材料大体上可分为籼稻和粳稻两大类,各品种间遗传距离在0.588～0.996之间.明恢86与53份供体亲本间的相似性系数为0.655～0.850,蜀恢527与53份供体亲本间的相似性系数为0.640～0.873.试验结果表明检测SSR多态性是研究水稻品种之间遗传差异的高效、准确的手段之一,为高代回交导入群体的有利基因发掘和利用提供了有益的参考.     

江淮下游地区水稻品种生产力纬向差异及其合理利用

以江苏种植的代表性水稻品种类型为材料,在稻麦两熟制条件下,于江苏沛县(34.7°N)、东海(34.5°N)、宿豫(34.0°N)、建湖(33.4°N)、扬州(32.4°N)、昆山(31.3°N) 6地分别设置5个播期试验,系统研究不同生育类型品种丰产性和稳产性的纬向差异,并探讨了江苏水稻品种的合理布局。结果表明,不同生育类型水稻品种产量在纬向与播期间存在极显著差异,产量(Y)与播期(t)可用Y = at²+bt+c拟合,因方程a、b取值不同,产量与播期的关系可分为3种,且在温光条件不同的地区或年份间转化。迟熟中粳类型品种丰产性和稳产性具较强优势,适宜种植区域较广。但随着品种熟期的进一步推迟,晚粳类型品种的丰产性指数(P_i)下降,稳定性指数(S_i)上升,丰产性与稳定性均有变差趋势。杂交中籼两优培九产量丰产性较好,仅次于迟熟中粳类型品种,产量稳定性仅高于早熟中粳类型品种。与早熟类型品种相比,偏晚熟类型品种在丰产性和稳产性方面均有明显优势。根据不同生育类型品种丰产性和稳产性以及江苏省不同稻区常年温光气候条件,划分为适宜种植区、亚适宜种植区、可种植区和不宜种植区来确定不同生育类型水稻品种的合理布局。苏北、苏中、苏南稻区分别以中熟中粳、迟熟中粳、早熟晚粳类型品种为主体,兼作生育期相近的类型品种;杂交中籼类型品种仅适宜于江苏西部丘陵稻区。江苏淮北稻区以早播为宜,苏中、苏南稻区强调适期播种,过早或过迟播种均不利于提高产量。在确保安全生育成熟的前提下,选用偏迟熟类型品种及在籼粳同季兼作地区扩种粳稻均有利于提高水稻生产力。     

不同种植方式下水稻氮素吸收利用的特性

以早熟晚粳、迟熟中粳和中熟中粳3种生育类型水稻品种(含常规粳稻和杂交粳稻)为材料,比较研究了旱育中苗壮秧精量手栽、小苗机插、直播3种种植方式下水稻的氮素吸收利用特性。结果表明,拔节期植株含氮率和吸氮量为直播>机插>手栽,抽穗期和成熟期为手栽>机插>直播,手栽成熟期总吸氮量较机插和直播分别高11.68%和39.03%,机插较直播高24.49%;氮素吸收速率,拔节前为直播>机插>手栽,拔节至抽穗期和抽穗至成熟期为手栽>机插>直播,手栽和机插拔节至抽穗期的吸收速率最大,直播中熟中粳拔节至抽穗期最大,早熟晚粳和迟熟中粳拔节前最大;拔节至抽穗期和抽穗至成熟期的氮素积累量为手栽>机插>直播,不同种植方式间差异均达显著或极显著水平;氮素吸收利用率,手栽、机插、直播分别为44.49%、39.00%、31.41%,且手栽和机插为早熟晚粳>迟熟中粳>中熟中粳,直播为中熟中粳>迟熟中粳>早熟晚粳,同一生育类型常规粳稻大于杂交粳稻;百千克籽粒需氮量,手栽、机插、直播分别为1.959 (1.900~2.009) kg、1.842 (1.681~1.914) kg、1.638 (1.540~1.721) kg,常规粳稻手栽与机插间差异不显著,但都显著高于直播,杂交粳稻不同种植方式间差异均显著,直播稻为中熟中粳>迟熟中粳>早熟晚粳,手栽和机插在不同生育类型品种间没有明显变化规律。科学选择种植方式并配套适宜的品种类型对实现水稻氮素高效吸收和利用具有重要意义。     

利用国际水稻品种资源改良粳稻恢复系研究初探

以优良粳稻恢复系K1863为主体亲本，以国际水稻分子育种品种资源为供体亲本通过杂交并回交，获得了100多个K1863回交改造后代群体。对其中部分K1863回交改造后代进行了表型性状鉴定，初步表明被鉴定的多数K1863回交后代获得了主体亲本K1863对粳稻不育系的恢复能力，在回交后代中产生了稻瘟病抗性、耐盐性优于主体亲本K1863的材料，而且部分K1863回交改造后代的综合经济性状也优于主体亲本K1863。从而说明，利用国际水稻分子育种品种资源，通过大量回交，不仅可以在保留主体亲本的重要性状、保持与主体亲本性状相似性的同时，获得一些主体亲本本身不具有的有利性状，并选育出综合经济性状优于主体亲本的回交后代，因此通过本方法获得的回交后代材料具有重要的育种利用价值。本文还探讨了对这些K1863回交改造后代进行进一步利用改造的途径。     

不同施氮水平下沿黄常规粳稻根系生理与强、弱势粒灌浆的关系

为研究不同施氮水平下沿黄常规粳稻根系生理与强、弱势粒灌浆的关系,以2 个沿黄常规粳稻品种‘郑稻19’和‘郑稻20’为材料,大田种植。设置全生育期不施氮肥、全生育期施氮90、180、270、360 kg/hm2 5 种氮肥水平,观察2 个水稻品种根系生理与强、弱势粒灌浆特性。结果表明,随施氮量增加,2 个水稻品种的产量先显著增加后降低,强弱势粒质量、灌浆速率、最大和平均灌浆速率减小或显著减小,到达最大灌浆速率的时间和活跃灌浆期增加或显著增加。与强势粒相比,弱势粒质量较轻,最大和平均灌浆速率较小,到达最大灌浆速率时间较迟,活跃灌浆期较长。2 个水稻品种的根系氧化力、玉米素+玉米素核苷含量和活跃吸收表面积在花后逐渐降低,下降幅度逐渐增大,随施氮量增加先增加后降低。相关分析表明,强、弱势粒灌浆速率在灌浆前期与以上根系生理性状呈显著或极显著负相关,强势粒的最大和平均灌浆速率与根系生理性状呈显著或极显著负相关,而弱势粒则与之呈显著或极显著正相关。     

双季晚稻不同类型品种产量与主要品质性状的差异

为明确江西双季晚稻条件下籼粳杂交稻、杂交粳稻、常规粳稻、杂交籼稻4种类型品种产量与一般品质的差异,为江西双季晚稻适宜品种的科学选用与初步区划提供依据与参考,在江西上高县(28°31′N,115°09′E)试验点进行,比较研究表明与杂交籼稻相比,常规粳稻、杂交粳稻和籼粳杂交稻加工品质、蒸煮食味品质有所改善,而外观品质与营养品质略逊。产量表现为籼粳杂交稻杂交粳稻常规粳稻杂交籼稻。本研究认为上高地区"籼改粳"工程适宜种植的晚稻品种为籼粳杂交稻、杂交粳稻和常规粳稻。