作物持绿性的遗传、生理基础及其应用前景

随着温室效应的加剧,形成了全球气候变暖的趋势,干旱对作物产量的影响也日趋严重,选育抗旱的品种已成为育种家们努力的目标.持绿性是植物的重要抗旱机制,在多种植物中被发现,引起了作物育种家们的极大兴趣.作物持绿性状的遗传及生理基础研究已经取得很大进展.许多作物持绿性基因数量性状位点(QTL)标记及连锁图构建已经实现.研究表明:在生理基础上持绿性决定于籽粒灌浆期氮素供求关系的平衡,即持绿型品种叶片氮浓度高于非持绿型品种.持绿型品种在干旱条件下,表现出高的蒸腾效率和光合能力,最终获得较高的籽粒产量.大量对持绿基因QTL及其标记的研究和定位,为持绿基因克隆、分子标记辅助育种及转基因育种打下坚实基础,将加快持绿性品种的选育与利用.高粱具有典型的持绿型种质资源,是持绿性研究的样板作物.在高粱上鉴定和分离克隆到的基因也可以直接转化到其他作物中去,为作物改良提供一个很好的变异来源.通过利用高粱的持绿性状来改良高梁、玉米、小麦及其他禾本科作物的抗旱性将是切实可行的.     

高粱抗旱生理响应的研究进展

为抗旱高粱的筛选及栽培提供参考,从光合作用、持绿性、抗氧化防御系统和渗透调节4个方面综述了近年来高粱应对干旱胁迫时生理响应的研究进展。     

旱地小麦品种和自育高代品系资源抗旱性鉴定研究

干旱是影响宁夏春小麦产量的重要因素之一。为了研究小麦品种的抗旱性与形态或生理指标的关系,本试验通过室内模拟干旱条件。在生育期对不同抗旱性小麦品种和自育高代品系资源分别对抗旱系数、株高、株高胁迫指数、拔节期苗高、离体叶片持水力、叶片含水量等形态和生理指标进行了研究分析。结果发现,在干旱胁迫条件下,抗旱强的品种（系）株高胁迫指数、离体叶片持水力、叶片含水量与抗旱性中等和抗旱性弱的有一定差别。本研究将为小麦抗旱育种提供理论依据。     

干旱胁迫对持绿型割手密叶片生理特性的影响及抗旱性评价

【目的】研究持绿型割手密叶片对干旱胁迫的生理响应,进一步探明持绿型割手密的抗旱性及遗传规律。【方法】以25个持绿型割手密血缘创新种质及其亲本为材料,通过桶栽控水方式,测定叶片的丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和质膜透性等生理指标。【结果】在干旱胁迫下,参试材料叶片的脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白和可溶性糖含量、质膜透性、SOD和POD活性均有不同程度的提高;利用综合抗旱能力D值大小进行聚类分析将参试材料分为3类,其中第1类为D值超过双亲的材料,有9个,占参试材料的36%。【结论】云割F211-208、云割F211-182、云割F211-52等材料都表现出超亲的抗旱性,可在育种实践中优先利用。     

持绿型小麦冠温特性及其对低氮和高温的适应性

【目的】研究持绿型小麦的冠温特性及其对高温和低氮的适应性,为小麦低温种质资源鉴选提供依据。【方法】以正常栽培条件为对照,对低氮和高温处理下冬小麦旗叶净光合速率、叶绿素荧光参数、茎鞘干物质量、产量、绿叶面积和冠层温度等进行测定。【结果】在不同生长条件下,持绿型小麦豫麦66和潍麦8均表现出较低的冠层温度和较高的绿叶面积。持绿型小麦旗叶的净光合速率及光化学淬灭系数都高于非持绿型小麦,非光化学猝灭系数低于非持绿型小麦,叶片吸收的光能较多地用于光化学反应,而以热能的形式辐射出来的较少。低氮和高温逆境下持绿型小麦茎鞘干物质转运率增加,收获指数提高,经济产量高。【结论】持绿型小麦冠层温度低,叶片衰老延迟,干物质累积多,具有良好的增产潜力,在低氮和高温逆境下更有优势,可用于筛选低温种质资源和创建具有更好生物学性状、高产的优良品种。     

水分胁迫对云割F2代材料叶片持绿性的影响

[目的]研究水分胁迫对云割F2代材料叶片持绿性的影响.[方法]以26份甘蔗创新种质材料云割F2代及其母本为研究材料,以轻度、中度水分胁迫与正常供水的叶片持绿性状等6个生理生化指标的抗旱系数为依据,采用隶属函数法、灰色关联分析、聚类分析,对参试材料的抗旱性进行综合评价.[结果]①隶属函数法、灰色关联分析两方法,对参试材料的排序位次不完全相同,但是利用等距极差法进行分类结果,只有云割F211-68、云割F111-254两材料不一致,其余材料分类完全相同;②利用类平均法,对参试材料进行系统聚类分析,在欧氏距离2.00处,参试材料可分为四类,第Ⅰ类8个材料抗旱性强,第Ⅲ类6个材料抗旱性中等,第Ⅳ类3个材料抗旱性差,第Ⅱ类包含了抗旱性强、中等两类材料;③绿叶数/总叶数、+1～+4叶叶绿素含量的抗旱系数与抗旱性综合评价值成显著正相关,可作为甘蔗抗旱性鉴定的评价指标.[结论]抗旱性强、叶片持绿性表现优良的云割F2 11-159等材料可作为抗旱育种亲本、品种培育的基础种质材料重点利用.     

小麦离体叶片室内自然干化失水率与品种抗旱性关系…

对离体小麦叶片在室内自然干化失水率与品种抗旱性的关系进行了研究，结果表明：离体叶片内自然干化失水率可作为小麦抗旱育种工作中鉴定评价品系抗时性的不分生理指标。此项技术测定方法简单，样本可容量大，结果较为可靠，适合抗旱育种工作中对大量的杂种世代材料测定和筛选，是一种选育小麦抗旱品种较为实用的方法和技术。     

水分胁迫对云割F_2代材料叶片持绿性的影响（英文）

[目的]研究水分胁迫对云割F_2代材料叶片持绿性的影响。[方法]以26份甘蔗创新种质材料云割F_2代及其母本为研究材料,以轻度、中度水分胁迫与正常供水的叶片持绿性状等6个生理生化指标的抗旱系数为依据,采用隶属函数法、灰色关联分析、聚类分析,对参试材料的抗旱性进行综合评价。[结果]1隶属函数法、灰色关联分析两方法,对参试材料的排序位次不完全相同,但是利用等距极差法进行分类结果,只有云割F_211-68、云割F111-254两材料不一致,其余材料分类完全相同;2利用类平均法,对参试材料进行系统聚类分析,在欧氏距离2.00处,参试材料可分为四类,第Ⅰ类8个材料抗旱性强,第Ⅲ类6个材料抗旱性中等,第Ⅳ类3个材料抗旱性差,第Ⅱ类包含了抗旱性强、中等两类材料;3绿叶数/总叶数、+1~+4叶叶绿素含量的抗旱系数与抗旱性综合评价值成显著正相关,可作为甘蔗抗旱性鉴定的评价指标。[结论]抗旱性强、叶片持绿性表现优良的云割F_211-159等材料可作为抗旱育种亲本、品种培育的基础种质材料重点利用。     

小麦抗旱育种及水分高效利用育种问题探讨

本文论述了小麦抗旱育种及水分高效利用育种的几个关键技术问题,包括抗旱高水分利用类型种质资源的筛选方法;抗旱高水分利用效率类型植物新种和小麦新品种引种、驯化及研究方向;用改良常规育种方法培育抗旱节水优质高产小麦新品种;抗旱性遗传生理研究和品种抗旱性鉴定。     

粒用高粱种质中后期抗旱性鉴定筛选与分类指标评价

【目的】高粱为世界第五大禾谷类作物,具有多种使用价值。与其他作物相比,高粱具有较强的抗旱能力,但是伴随全球干旱的加剧,干旱成为限制高粱尤其是粒用高粱生产的主要因素之一,同时,不同品种间抗旱能力差异显著。通过对粒用高粱材料进行抗旱性鉴定评价,为高粱抗旱性分子机理以及抗旱育种研究奠定基础。【方法】 以165份粒用高粱为材料,通过干旱（DS）和正常灌溉（NI）2种处理方式,在山西省和海南省两地开展抗旱试验。采用大田自然鉴定法,调查株高、穗长、茎粗、叶片持绿性、倒伏率、千粒重、籽粒大小和产量8个主要形态指标。采用综合抗旱系数（CDTC）、抗旱指数（DI）和隶属函数（D）进行聚类分析,结合3种方法对材料进行分类,并对抗旱指标进行评价。【结果】 在干旱胁迫下,粒用高粱8个形态指标均出现下降。除叶片持绿性与株高和籽粒大小不相关,抗倒伏性与穗长和籽粒大小不相关外,其余指标均存在一定程度上的相关性。根据3种综合抗旱评价方法筛选出高抗材料5份（L013、SX44B、SX18-25、SX18-87和L405）,敏感材料4份（SX18-46、SX18-82、SX18-96和SX18-73）;根据形态指标的相对值和变异系数,两地试验都显示叶片的持绿性、产量、籽粒大小和抗倒伏性,4个指标对干旱较为敏感,且存在信息交叉。主成分分析结果显示,决定第一主成分的主要是产量、株高和籽粒大小,贡献率31.841%;决定第二主成分的主要是叶片持绿性和千粒重,贡献率20.441%;决定第三主成分的主要是茎粗,贡献率13.557%;决定第四主成分的主要是抗倒伏性,贡献率11.428%;决定第五主成分的为穗长,贡献率9.461%。【结论】 粒用高粱中后期干旱胁迫对其主要形态指标均有显著影响。不同高粱材料间抗旱性差异显著,结合3种抗旱性综合评价方法,可以较为准确地评价高粱材料的抗旱性。叶片的持绿性和产量可以作为评价高粱花后抗旱性的主要形态指标。     

利用巨穗小麦种质培育的小麦新品系抗旱特性

对利用巨穗小麦种质为基础培育的16个春小麦品系的抗旱生理指标进行了测定和在水分胁迫条件下对其主要农艺性状进行了考察。结果表明，利用巨穗小麦种质为基础培育的品系较当地生产上大面积种植的栽培品种有良好的抗旱特性，巨穗小麦种质有可能作为小麦抗旱节水育种的良好遗传资源。     

莜麦（裸燕麦）抗旱研究进展

从形态结构、生理代谢、抗旱育种以及抗旱节水栽培措施4个方面综述了近年来国内外莜麦抗旱的研究进展.并得出了与小麦、玉米抗旱研究相比,莜麦的抗旱研究在广度和深度的有一定的差距.提出在今后的莜麦抗旱研究工作中,应当借鉴小麦、玉米抗旱研究的技术和方法 ,采用分子生物技术和传统选育相结合的方法 来选育抗旱品种,并结合抗旱节水技术来实现莜麦抗旱增产的目的 .     

宁南山区旱地冬小麦品种和自育高代品系资源抗旱性鉴定研究

干旱是影响宁夏春小麦产量的重要因素之一.为了研究小麦品种的抗旱性与形态或生理指标的关系,本试验通过室内模拟干旱条件,在生育期对不同抗旱性小麦品种和自育高代品系资源分别对抗旱系数、株高、离体叶片失水速率、叶片含水量等形态和生理指标进行了研究分析.结果发现,在干旱胁迫条件下,抗旱强的品种(系)抽穗期叶绿素含量、离体叶片失水速率与抗旱性中等和抗旱性弱的有一定差别.本研究将为小麦抗旱育种提供理论依据.     

干旱胁迫下甜高粱和粒用高粱光合及生理响应比较

为探明干旱胁迫下甜高粱和粒用高粱的光合、生理生化特性及甜高粱的光合、生理生化优势,本试验选取较有代表性的甜高粱品系Rio和粒用高粱品系BTx623为试材,采用盆栽方式,分析不同干旱胁迫处理对甜高粱和粒用高粱叶片持绿性、光合参数、水分利用率、SOD活性、POD活性和MDA含量等的影响。结果表明:干旱胁迫对叶片的持绿性影响较大,甜高粱品系Rio在叶片持绿性上优于粒用高粱BTx623;2个品系叶片叶绿素b的含量随胁迫增强下降明显,轻度和中度干旱胁迫对叶片持绿性和持绿时期影响相对较小,而在重度胁下会加快粒用高粱叶绿素b的分解,使其持绿性大幅度下降;CO2浓度在干旱胁迫下会对光合速率造成较大影响,Rio和BTx623在CO2浓度分别为200~1 400μmol/mol和200~1 600μmol/mol的区间对光合速率影响较大;2个品系叶片的SOD、POD活性以及MDA含量随着胁迫的加重呈上升趋势,甜高粱品系Rio叶片中POD活性和MDA含量增加幅度大于粒用高粱品系BTx623,而SOD活性增加幅度Rio略低于BTx623,重度胁迫下SOD、POD活性和MDA含量随着胁迫的加重有所下降,BTx623下降幅度更大。     

玉米持绿性评价方法的探讨

针对玉米持绿性评价方法不甚完善的问题，借鉴国外关于持绿性状的评价文献。采用玉米开花后绝对绿叶面积持续期(绝对GLAD)和相对绿叶面积持续期(相对GLAD)双重指标评价了由9个生产上常用的自交系组配的36个杂交组合的持绿性。结果表明，绝对GLAD与单株籽粒产量呈显著正相关。用它衡量持绿性有生产意义，相对GLAD与单株生物产量呈显著正相关，它与单株叶面积衰减速率有关。代表着品种持绿性本身，采用绝对GLAD和相对GLAD双重指标评价玉米持绿性切实可行，具有理论和实际意义；用绝对GLAD和相对GLAD评价玉米持绿性，与国内常用的利用成熟时植株保持的绿叶数方法有着显著相关性；开花后不同时期单株叶面积的度量是利用GLAD评价玉米持绿性的难点和重点问题，研究提出的估计开花后单株绿叶面积的方法，与以往文献研究相比．精确度更高，可操作性更强，可以在今后的玉米持绿性研究中进一步推广利用。     

6个抗旱小麦品种苗期抗旱生理特性分析

用PEG-6000(-0.50 MPa)分别处理6个抗旱小麦品种2叶1心的幼苗,模拟干旱胁迫环境,分别在干旱胁迫处理后第3天、第9天测定小麦幼苗的株高、相对含水量、叶绿素含量、POD活性和CAT活性等生理指标,统计分析不同抗旱小麦品种幼苗对干旱胁迫的响应。结果表明,干旱胁迫对不同抗旱小麦品种的各生理指标有显著的影响,其各表型值与对照(不加PEG的处理)差异显著,且品种间差异显著。随着PEG干旱胁迫的时间延长,所有供试抗旱小麦品种幼苗株高的抗旱系数、叶绿素a浓度、叶绿素b浓度和总叶绿素浓度均有不同程度的下降,而POD活性和CAT活性均显著上升。通过各小麦品种间各生理指标的比较可以看出,定西39号、宁春18号、西旱1号和定西41号表现出较强的抗旱性,而定西38号和外源11抗旱性较差。     

小麦抗旱节水研究进展

从形态、生理、分子生物学等方面对小麦抗旱节水的研究进展进行了概述。     

小麦持绿性及其与产量关系研究

探明持绿型小麦品种川农18(CN18)、川农12(CN12)、川农17(CN17)和常规品种绵阳11(MY11)之间的差异,采用了在抽穗后不同时期剪去旗叶的方法,测定了在开花后不同时期小麦旗叶、倒二叶、倒三叶叶绿素含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性、丙二醛含量并且测定了在各处理下植株的千粒重。结果表明,持绿型小麦品种植株抗衰老,光合作用时间长,籽粒具有较高的生长率,因此具有较高的千粒重,除旗叶外,倒二叶、倒三叶对子粒重也具有很强的补偿作用。"库"的强度很可能是限制持绿型小麦超高产的主要原因。     

保护性耕作小麦抗旱增产效应及主要技术

通过对沧州保护性耕作小麦抗旱增产试验研究,总结了保护性耕作小麦抗旱增产的效应及关键环节的技术要点。     

不同旱胁迫对春小麦生育前期抗旱生理性状的影响

[目的]明确小麦生育前期旱胁迫对其抗旱生理性状的影响.[方法]在4种水分处理、不同生育期条件下测定水旱2个小麦品种的叶绿素含量和叶含水量.[结果]从分蘖到开花,叶绿素含量随着旱胁迫的增强而增加.在相同水分条件下,抗旱品种的叶绿素含量较非抗旱品种低,叶绿素含量与抗旱性关系密切.[结论]试验结果为小麦抗旱节水研究提供了参考.