利用660K芯片解析小麦品种济麦262的遗传构成

济麦262是近十年来山东省旱地小麦增产幅度最大的小麦品种,为了解该品种的遗传构成及其亲本的遗传贡献率,利用小麦660K SNP芯片对济麦262及其亲本的基因组进行解析。结果显示,济麦262与两亲本都相同的SNP位点占总SNP位点的66.2%。临麦2号对济麦262基因组的遗传贡献率为59.0%,烟农19的贡献率则是41.0%,表明济麦262具有遗传偏亲现象。在染色体水平上,临麦2号对济麦262的遗传贡献表现为A基因组D基因组B基因组;烟农19对济麦262的遗传贡献表现为B基因组D基因组A基因组。本研究结果揭示了济麦262的遗传构成,为发掘该品种抗旱基因和辅助小麦遗传育种奠定了基础。     

不同产量潜力品种小麦群体动态和干物质积累特性的差异

为明确不同潜力小麦品种干物质积累特性与产量的差异,本试验在大田条件下以烟农1212、济麦22和济麦229为材料,研究3个品种群体动态变化和干物质积累、转运、分配以及籽粒产量的差异。结果表明:①越冬期至拔节期小麦群体总茎数表现为济麦22、济麦229烟农1212,开花期和成熟期群体总茎数3个品种间无显著差异;分蘖成穗率表现为烟农1212济麦22、济麦229。②越冬期至拔节期烟农1212和济麦22干物质积累量无显著差异,均显著高于济麦229;开花期和成熟期为烟农1212济麦22济麦229。③开花后干物质在籽粒中的分配量为烟农1212济麦22济麦229;开花后干物质对籽粒的贡献率为烟农1212济麦22、济麦229。④品种间单位面积穗数无显著差异,穗粒数表现为烟农1212济麦22、济麦229,千粒重为烟农1212、济麦22济麦229;烟农1212的籽粒产量最高,达到10 893.44 kg·hm~(-2)。烟农1212品种无效分蘖少,生育后期干物质积累能力强,收获指数高,获得最高产量。     

不同水高效基因型小麦根系特性差异分析

研究不同水高效基因型小麦的根系特性差异,可为抗旱节水小麦品种选育过程中正确选择根系指标提供科学依据。以抗旱品种石新633(DRI=1.300)和不抗旱品种河农58-3(DRI=0.713)为试材,在旱处理(足墒播种出苗后,小麦生育期不再补充灌溉)条件下,采用大田取根方法,比较了不同抗旱性小麦品种的根系特性差异及其在土壤中的垂直分布情况。结果表明:抗旱品种0~160 cm土层的根总长度、根体积、根面积和根干重均非抗旱品种,其中,80~160 cm深层土壤的根总长度和根干重差异达到了显著水平。相关分析结果显示,0~80 cm土层的根总长度、根体积、根面积和根干重与抗旱性均呈负相关,其中,60~80 cm土层的根总长度、根体积和根面积与抗旱性的相关程度达到了显著水平(相关系数分别为-0.508、-0.428、-0.540);80~160 cm深层土壤的根总长度、根体积、根面积、根干重与抗旱性均呈正相关,其中,140~160 cm土层的根总长度、根体积和根干重与抗旱性的相关程度达到了显著水平。干旱胁迫下抗旱节水冬小麦主要利用深层土壤中的水分,由此认为,主要是分布在深层土壤的根系对抗旱性起作用。在选育抗旱节水冬小麦品种时,应注意加大深层根系的比例,选择浅层和中层根系比例相对较小的品种。     

黑龙港流域不同浇水次数对小麦的影响

为探讨适合黑龙港流域种植的小麦品种以及配套的节水稳产技术,研究了不同浇水次数对小麦产量的影响。结果表明:为节约水资源,宜优选春季灌水1次,在拔节期浇水,结合浇水追施尿素225 kg·hm~(-2);在同等土壤肥力和栽培条件下,为提高产量,宜优选烟农172、尧麦16、邯115276、洛麦7号和济麦23;3种浇水处理条件下,株高均直接或间接地对产量产生显著影响,一定程度下株高越高产量相应越高。     

不同抗旱性花生品种的根系形态发育及其对干旱胁迫的响应

为明确不同抗旱性花生品种的根系形态发育特征,探讨其根系形态发育特征对不同土壤水分状况的响应机制,在防雨棚旱池内进行土柱栽培试验,研究抗旱型品种"花育22号"、"唐科8号"和干旱敏感型品种"花育23号"3个不同抗旱性花生品种根系形态发育特征及其对干旱胁迫的响应。结果表明:抗旱型品种根系较发达,具有较大的根系生物量、总根长、总根系表面积。干旱胁迫使抗旱型品种根系总表面积和体积增加,而干旱敏感型品种则相反。干旱胁迫显著增加抗旱型品种"花育22号"20 cm以下土层内根长密度分布比例及根系表面积和体积,但"唐科8号" 相应根系性状仅在20-40 cm土层内增加;干旱胁迫使干旱敏感型品种"花育23号"40 cm以下土层内各根系性状升高,但未达显著水平且其深层土壤内各根系性状增加幅度小于"花育22号"。花生根系总长、总表面积及0-20 cm土层内根系性状与产量间呈显著或极显著正相关。土壤水分亏缺条件下,花生主要通过增加深层土壤内根长、根系表面积和体积等形态特性,优化空间分布构型,以调节植株对水分的利用。     

四个冬小麦品种拔节期对水分胁迫的响应及其抗旱性

以豫北地区种植的洛麦9133、兰考矮早8、济麦20和豫麦54计4个冬小麦品种为材料,采用盆栽试验对水分胁迫条件下冬小麦品种拔节期的响应和抗旱性进行了研究.结果表明:随干旱胁迫的加剧,各品种拔节期叶水势、叶绿素总含量、根系活力和总生物量均降低;叶片脯氨酸含量、可溶性糖含量、膜透性、POD活性均呈增加趋势.经综合评价,4个冬小麦品种中洛麦9133抗旱性最强;其次为豫麦54和济麦20;兰考矮早8最差.     

石墨烯对藜麦幼苗根系形态及生物量的影响

纳米炭材料石墨烯对作物的生长具有重要作用。配制含有不同质量浓度石墨烯(0,2,4,8,12,20 mg/L)的MS培养基,研究石墨烯对藜麦幼苗根系形态(根系总长度、总表面积、总投影面积、体积、根尖数、分叉数)及生物量(干物质质量)的影响。结果发现,在石墨烯质量浓度为4,8 mg/L的MS培养基上生长的藜麦幼苗根系形态指标均显著大于对照组,说明特定浓度的石墨烯能够促进藜麦根系生长和形态发育;另外,在石墨烯质量浓度为2,4,8,12 mg/L的MS培养基上生长的藜麦幼苗生物量显著大于对照组,其中,8 mg/L的石墨烯对藜麦幼苗干物质积累具有明显的促进作用。     

不同小麦品种苗期抗旱性的灰色关联度分析及评价

以山东省目前6个主推品种为材料,研究干旱胁迫及复水对小麦苗期生长的影响,并基于灰色系统关联分析评价不同品种苗期的抗旱性以及复水补偿性的优劣。结果表明,干旱胁迫9天,鲁原502、济麦22、烟农19和山农20的根系干重和根系长度增加,汶农14和泰农18的降低;各品种地上部茎叶干重、总生物量、叶面积和SPAD值降低,根冠比增加。复水18天,各品种性状表现与胁迫9天的趋势一致。应用灰色关联度分析法,对6个品种的7个性状进行综合描述和量化评估,结果显示:在干旱胁迫9天后,综合抗性较好的品种有济麦22、烟农19和鲁原502,汶农14表现较差;而复水18天,鲁原502和烟农19的顺序变换,表明鲁原502同时具有比烟农19更高的恢复能力。     

干旱胁迫对不同抗旱性苜蓿品种根系生长及生理特性影响

【目的】研究干旱胁迫对不同抗旱性苜蓿品种根系生长特征及生理特性的影响,明确不同抗旱性苜蓿品种响应干旱胁迫的生长及生理差异,为进一步阐明紫花苜蓿抗旱的分子机理、提高紫花苜蓿耐旱性和水分利用效率提供理论依据。【方法】采用营养液沙培法,选用强抗旱的陇中苜蓿（Medicago sativa L. cv. Longzhong）、中抗旱的陇东苜蓿（Medicago sativa L. cv. Longdong）和弱抗旱的甘农3号紫花苜蓿（Medicago sativa L. cv. Gannong No.3）为试验材料,在幼苗期对其进行6种不同水势（0、-0.4、-0.8、-1.2、-1.6和-2.0 MPa）的PEG-6000人工模拟干旱胁迫,研究干旱胁迫对供试苜蓿根系生长特征（根系总长度、根系总表面积、根系平均直径、根体积、根尖数和根系干重）、根系活力、游离脯氨酸（Pro）含量、可溶性蛋白（SP）含量、可溶性糖（SS）含量,丙二醛（MDA）含量、质膜相对透性、活性氧（H₂O₂、OH·和O₂^•-）含量,抗氧化酶（SOD、POD和CAT）活性、还原型抗坏血酸（AsA）和还原型谷胱甘肽（GSH）含量的影响。并用逐步回归分析建立最优回归方程,进而筛选出不同胁迫程度下对不同抗旱性苜蓿品种抗旱性影响较为显著的指标。【结果】干旱胁迫会显著影响苜蓿的根系生长特征及生理特性。随着干旱胁迫的加剧,供试苜蓿的根系总长度、Pro含量、MDA含量、质膜相对透性、活性氧（H₂O₂、OH·和O₂^•-）含量及CAT活性不断增加;根系干重、根系活力、SS含量和GSH含量先增加后下降。此外,随胁迫程度增加,陇中苜蓿的根系平均直径、根体积、根尖数、POD活性及SOD活性均呈先增加后下降的变化趋势,AsA含量不断增加;陇东苜蓿和甘农3号的根系平均直径、根体积、根尖数、POD活性及根系总表面积则呈不断下降的趋势,而AsA含量呈先增加后下降的变化趋势。整体而言,陇中苜蓿的根系总长度、根系总表面积、根系干重显著高于陇东苜蓿和甘农3号,H₂O₂含量和O₂^•-含量显著低于甘农3号;陇中苜蓿和陇东苜蓿的SP含量、SS含量和MDA含量显著低于甘农3号。-1.2 MPa至-2.0 MPa胁迫时,陇中苜蓿的H₂O₂和OH·含量显著低于陇东苜蓿。-2.0 MPa胁迫时,陇中苜蓿的POD活性、AsA和GSH含量均显著高于甘农3号。逐步回归分析表明,根系活力、根体积、根系总长度、MDA和AsA是对陇中苜蓿抗旱性影响较为显著的指标;根尖数、根系平均直径、根系总表面积、根系干重、O₂^•-、GSH和CAT是对陇东苜蓿抗旱性影响较为显著的指标;根系活力、根尖数、Pro、SS、MDA、质膜相对透性和GSH是对甘农3号紫花苜蓿抗旱性影响较为显著的指标。【结论】不同抗旱性苜蓿品种在形态特征和生理特性上对干旱胁迫存在相同和不同的生长及生理响应策略。轻度和中度胁迫（0 MPa至-1.2 MPa）下,抗旱苜蓿品种主要通过增加根系总长度、根体积和根尖数及降低膜脂过氧化程度来适应干旱,弱抗旱苜蓿品种则通过改变细胞膜稳定性、根系活力及渗透调节能力来适应干旱;重度胁迫（-1.2 MPa至-2.0 MPa）下,不同抗旱性苜蓿品种均可通过改变根系生长特征和启动抗氧化系统来抵御干旱,其中强抗旱苜蓿品种主要通过增加根长和AsA含量来适应干旱,而中等抗旱和弱抗旱苜蓿品种主要通过增加根尖数和GSH含量来适应干旱。     

不同氮效率基因型小麦根系吸收特性与氮素利用差异的分析

【目的】通过研究分析不同基因型小麦根系吸收特性与地上部氮素利用的差异,明确不同氮效率基因型小麦氮素吸收利用的生理机制,为氮高效小麦品种的选育和高效栽培提供理论依据。【方法】2012-2015年采用大田试验和盆栽试验相结合的方法,在不同氮效率品种筛选的基础上,以氮高效品种周麦27、郑麦366和氮低效品种周麦28、开麦20为试验材料,在不同氮素水平条件下研究其根冠关系、根系生物量、根系吸收面积、根系活跃吸收面积、根系活力以及地上、地下部氮素转运分配能力的差异。【结果】两类品种小麦拔节期前根系特性无明显差异,拔节期之后氮高效品种周麦27、郑麦366和氮低效品种周麦28根系生物量、根冠比、根系总吸收面积和根系活跃吸收面积均显著高于氮低效品种开麦20。氮高效品种周麦27、郑麦366根系活力显著高于氮低效品种周麦28和开麦20。氮高效品种周麦27、郑麦366和氮低效品种周麦28氮素积累量和花后氮素吸收量也显著高于氮低效品种开麦20。氮高效品种周麦27、郑麦366籽粒产量、植株氮素利用效率、氮肥生理利用率、花前氮素转运量、氮素籽粒分配比例均显著高于氮低效品种周麦28、开麦20。与常规供氮水平相比,降低供氮量,4个基因型小麦根系生物量、根系总吸收面积、根系活跃吸收面积、根系活力、成熟氮素积累量、花前氮素转运量和产量降低,根冠比、氮素吸收效率、植株氮素利用效率和氮肥生理利用效率升高。增加供氮量,根系生物量表现为周麦27、郑麦366、开麦20降低而周麦28增加。4个基因型小麦根系总吸收面积、根系活跃吸收面积、根系活力、成熟期氮素积累量、花前氮素转运量和产量均显著升高,而根冠比、氮素吸收效率、植株氮素利用效率和氮肥生理利用率降低。【结论】氮高效品种周麦27、郑麦366较高的根系生物量、根系活力、根系总吸收面积和根系活跃吸收面积促进了其对氮素的吸收,是氮高效的基础。较高的氮素转运、氮素籽粒分配能力和合理的根冠比促进了其对氮素的高效利用,是氮高效的关键。氮低效品种周麦28虽然也有较强的氮素吸收能力,但其氮素转运能力过低、生育后期根冠比过大限制了植株对氮素的合理利用,不利于氮效率的提高。氮低效品种开麦20氮素吸收能力不足,不能满足地上部生长的需要,限制了氮效率的提高。