硅对人工荫蔽胁迫下大豆幼苗生长及光合特性的影响

【目的】本试验主要研究硅对荫蔽胁迫下大豆幼苗的生长及光合特性的影响,以期为间套作大豆培育壮苗提供参考。【方法】本研究于2017年在四川农业大学试验基地进行,以强耐荫性南豆12和弱耐荫性南032-42个大豆品种为材料,用黑色遮阳网(50%透光率)模拟玉米大豆套作的荫蔽环境条件,进行室外盆栽。试验设置4个处理,分别为CK(正常光照,喷蒸馏水);S0(50%荫蔽,喷蒸馏水);S1(50%荫蔽,喷施100 mg·kg~(-1) Na_2SiO_3·9H_2O水溶液);S2(50%荫蔽,喷施300 mg·kg~(-1 )Na_2SiO_3·9H_2O水溶液),在大豆苗期进行叶面喷施。测定大豆植株各部分的硅含量、叶片的光合参数和叶绿素含量,茎秆直径和抗折力、根系的形态特征和根冠比、干物质积累及可溶性糖含量等指标,分析硅对提高大豆苗期耐荫性的作用。【结果】苗期荫蔽导致2个大豆品种植株的总干物质积累量、各器官的硅含量和可溶性糖含量减少,同时,降低的指标还有茎粗、茎秆抗折力以及根长、根表面积、根体积和根冠比。荫蔽造成了大豆净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)及蒸腾速率(Tr)的降低,而胞间二氧化碳浓度(Ci)和叶绿素的含量增加。不同大豆品种对荫蔽环境的响应程度不同,与南032-4相比,南豆12在荫蔽环境下具有更高的光合能力(净光合速率、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素含量)、茎秆抗倒能力(茎粗、茎秆抗折力)及根系生长能力(根长、根表面积、根体积、根干重)。荫蔽环境下S1处理后,2个大豆品种的干物质积累量、可溶性糖含量和叶绿素含量增加,茎秆变粗,茎秆抗折力增强,根量增多,根面积和根体积变大;叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率升高,胞间二氧化碳浓度下降,最终幼苗变壮。不同耐荫性的大豆品种对不同浓度的硅敏感度不同,其中,在S2处理下,强耐荫性南豆12的净光合速率、叶片可溶性糖含量、茎秆可溶性糖含量较S0处理分别增加了20.3%、12.9%、4.3%,弱耐荫性大豆南032-4分别增加了20.1%、94.3%、72.6%,南豆12和南032-4的胞间二氧化碳浓度分别降低了10.0%和45.2%。【结论】硅能有效地改善荫蔽胁迫条件下大豆幼苗的生长状况,增强光合作用能力、茎秆抗倒能力和根系吸收能力,从而提高大豆耐荫性。     

套作对大豆苗期茎秆纤维素合成相关糖类物质转化的影响及其与叶片光合的关系

【目的】从纤维素合成相关糖类物质转化的角度,阐明玉米大豆套作模式下,大豆苗期茎秆光形态建成的机理。【方法】在大豆单作和玉米大豆套作两种种植模式下,以强耐荫大豆南豆12和弱耐荫大豆南032-4为试验材料,对叶片光合速率和茎秆总碳、纤维素、可溶性糖、蔗糖、β-1,3-葡聚糖等含量进行测定和分析。【结果】与单作相比,套作大豆由于受到玉米荫蔽,苗期光合速率显著降低,但材料间对套作的反应程度不同,强耐荫大豆南豆12受套作荫蔽的影响程度相对较小,在套作下表现出较强的光合能力;套作显著降低了大豆叶片和茎秆的总碳含量,但南豆12的降低幅度显著低于南032-4。相关分析表明叶片光合速率与叶片和茎秆的总碳含量、茎秆的纤维素含量均呈极显著正相关（r=0.952,0.935,0.825,P＜0.01）,说明荫蔽通过影响大豆叶片的光合速率,减少了光合产物的积累和向茎秆中的分配,导致大豆植株茎秆纤维素含量降低;强耐荫大豆南豆12在荫蔽下的光合速率较高,光合产物积累较多,适合套作种植。在整个苗期,虽然套作大豆茎秆可溶性糖含量均显著低于单作,但β-1,3-葡聚糖和蔗糖含量在大豆出苗后30-51 d却表现为套作显著高于单作,且在套作模式下,两个大豆糖类物质转化率差异显著;同一种植模式下,强耐荫大豆南豆12茎秆可溶性糖、蔗糖和β-1,3-葡聚糖的含量和转化率均显著或极显著高于南032-4。对纤维素沉积方式分析表明,同一大豆材料,单作模式下茎秆纤维素快速累积时间和累积速率要高于套作;同一种植模式下,强耐荫大豆南豆12纤维素快速累积时间要短于南032-4,但差异较小,而累积速率要高于南032-4,最终导致南豆12的茎秆纤维素含量显著高于南032-4。【结论】套作荫蔽降低了大豆叶片的光合能力,减少了光合产物向茎秆的运输量和茎秆填充物的含量,改变了茎秆纤维素的沉积方式,使得纤维素的含量降低;而强耐荫性大豆南豆12在套作模式下能保持较高光合能力和茎秆纤维素合成能力,具有较强的抗倒伏性。     

套作大豆苗期倒伏与茎秆内源赤霉素代谢的关系

【目的】从内源赤霉素代谢角度,阐明玉米大豆套作环境下,大豆苗期茎秆发生藤蔓化倒伏的原因。【方法】在大豆单作和玉米大豆套作两种种植方式下,以耐荫抗倒型大豆南豆12和不耐荫抗倒型大豆南032-4为试验材料,采用石蜡切片、液相色谱质谱联用、SYBR^®GreenⅡ荧光定量PCR等方法,对茎秆形态、解剖结构、赤霉素含量、赤霉素代谢相关基因表达等进行测定和分析。【结果】与大豆单作相比,玉米大豆套作下,由于受玉米荫蔽的影响,南豆12和南032-4两个大豆材料苗期均出现典型的避荫性反应,即主茎节数减少,节间长和株高显著增加,苗期出现藤蔓化和倒伏,但两大豆材料间反应程度不同,差异极显著。与南032-4比,南豆12受套作荫蔽的影响较小,茎秆藤蔓化程度低,倒伏率仅29.93%,极显著低于南032-4（93.94%）（P<0.05）;南032-4株高增加32.64 cm,与南豆12（22.95 cm）呈显著差异（P<0.05）;两材料主茎节数减少,材料间无差异;南032-4中上部节间长度显著长于南豆12,说明套作下植株株高的增加来源于节间的伸长,而非节数的增多,且中部及上部节间过度伸长易导致植株茎秆藤蔓化和倒伏。从茎秆纵切面的解剖结构可知,玉米大豆套作条件下,大豆主茎细胞都有不同程度的伸长,南032-4茎秆髓部、木质部、韧皮部细胞伸长明显,而南豆12在两种种植模式下各部分细胞无明显变化,说明大豆株高的增加源于细胞的伸长,非细胞的分裂。内源赤霉素代谢分析结果表明,套作条件下,两材料茎秆内源赤霉素含量均显著降低,南豆12茎秆内赤霉素A₄（GA₄）的含量显著低于南032-4;对编码赤霉素代谢途径中关键酶基因表达量的分析表明,除赤霉素合成酶基因GmGA20ox5、GmGA3ox6和赤霉素降解酶基因GmGA2ox4在不同种植方式和不同材料间均保持较低的水平外,茎秆中其他内源赤霉素合成酶GA-20氧化酶基因、GA3-氧化酶基因和赤霉素降解酶GA2-氧化酶基因表达量均高于单作,且南032-4的表达量高于南豆12,说明植株内源赤霉素的含量对编码赤霉素代谢途径中关键酶基因具有前馈和反馈作用,南豆12茎尖维持较低活性赤霉素GA₄水平,抑制植株主茎过度伸长,最终表现出较强的耐荫抗倒性。【结论】大豆内源赤霉素GA₄的合成受基因型和光环境的共同影响,从而影响大豆茎秆生长发育,最终导致不同材料在耐荫抗倒表型上的典型差异。     

弱光对苗期大豆叶片形态结构和光合荧光特性的影响

【目的】探究弱光环境对苗期大豆叶片形态结构及光合荧光特性的影响。【方法】采用两因素完全随机设计盆栽试验,以耐荫品种南豆12和荫蔽敏感品种桂夏3号为研究对象,设置CK(正常光照)、A1(遮光度69.7%)和A2(遮光度86.3%)3个处理,分析不同弱光处理下苗期大豆叶片的形态、解剖结构、光合色素含量和光合荧光特性的响应。【结果】与CK相比,弱光下大豆叶面积增大,比叶重、栅栏组织厚度、海绵组织厚度和叶片厚度均下降,且下降幅度随遮光程度的增加而增加,南豆12叶片的栅海比先增大后减小,最大值出现在处理A1(1.36),显著高于桂夏3号。大豆叶片叶绿素a含量、净光合速率、实际量子产量在遮荫处理下均有不同程度的下降,而非光化学淬灭系数随着遮荫程度的增加呈先升高后降低趋势。对于不同品种,弱光环境下,南豆12的光合特性优于桂夏3号。在强遮荫处理A2下,南豆12叶片叶绿素含量及光合荧光参数变化幅度都小于桂夏3号,且净光合速率更高。【结论】光强直接影响到大豆叶片的形态结构及光合荧光特性,且不同耐荫性大豆品种的叶片结构和光合荧光特性对弱光环境的响应存在差异。     

玉米荫蔽对大豆光合特性与叶脉、气孔特征的影响

目的 探究在玉米-大豆套作模式下,玉米大豆共生期内玉米荫蔽对大豆光合特性及叶脉、气孔特征的影响。方法 在自然光照射下采用两因素完全随机盆栽试验,以强耐荫性品种南豆12和弱耐荫性品种桂夏3号为研究对象,设置T1（2行玉米间隔2行大豆套作）、T2（1行玉米间隔1行大豆套作）和CK（净作大豆）3种空间配置,探究不同处理下大豆光合参数、叶脉和气孔特征参数对光环境的响应。结果 与净作相比,玉米荫蔽下大豆冠层的远红光光谱辐照度显著增加,T1、T2处理下的光照强度分别降低48.62%和77.39%。在玉米荫蔽下大豆的净光合速率、气孔导度、叶脉密度和气孔密度显著低于CK（P＜0.05）,且下降幅度都随着荫蔽程度的增加而增加（由T1到T2处理）。与CK相比,T1、T2处理下南豆12的净光合速率分别显著下降41.00%、44.15%,桂夏3号的净光合速率分别显著下降44.62%、47.93%;南豆12的气孔导度分别显著下降29.19%、39.69%,桂夏3号的气孔导度分别显著下降26.83%、49.50%。同时,南豆12的叶脉密度在T1、T2处理下分别比CK显著下降14.99%、20.01%,气孔密度分别下降12.79%、18.27%;桂夏3号的叶脉密度在T1、T2处理下分别比CK显著下降10.38%、27.62%,气孔密度分别下降15.77%、22.46%。此外,大豆的净光合速率与气孔导度、叶脉闭合度、气孔密度、叶脉密度呈显著正相关关系（P＜0.05）,与叶脉间距呈极显著负相关关系（P＜0.01）;叶脉密度与气孔密度呈极显著正相关关系（P＜0.01）。玉米荫蔽下,南豆12的叶脉密度、叶脉长度、叶脉闭合度、叶脉间距都显著优于桂夏3号。在荫蔽程度更高的T2处理下,除蒸腾速率和叶脉闭合度以外,强耐荫性品种南豆12的光合、叶脉和气孔各参数的变化幅度都小于桂夏3号,且净光合速率更高。结论 在玉米-大豆套作的种植模式中,大豆冠层光环境、叶脉和气孔特征的变化会影响大豆的光合能力,但不同耐荫性大豆品种的叶脉、气孔特征对荫蔽的响应存在差异。     

谷子育成品种的抗倒性评价

倒伏对谷子产量和品质以及机械化收获均有显著影响。为了筛选适宜机械化收获的谷子品种,以近几年通过国家鉴定、省级审定和参加国家区试的22个谷子育成品种为试材,利用倒伏系数评价了参试谷子品种的抗倒性;通过分析茎秆性状（株高、单茎鲜重、根量、茎秆抗折力、基部4节的长度、茎秆机械强度）与品种倒伏系数的相关关系,明确了影响谷子抗倒性的关键性状指标;并以抗倒性有显著差异的几个谷子品种为代表,探讨了这些关键性状指标如何影响谷子的抗倒伏能力。结果表明：济谷14、济谷16和冀谷31的倒伏系数均＜0.15,抗倒伏能力很强; M2173、济谷13、衡0950和济谷12的倒伏系数均＞0.29 ,抗倒伏能力较弱。本研究条件下,谷子株高和单茎鲜重与倒伏系数呈正相关,基部4节的长度与倒伏系数呈负相关,但关系程度均不密切;根量、茎秆抗折力和茎秆机械强度与谷子抗倒性有非常密切的关系。将抗倒性明显不同的7个谷子品种进行了3个关键性状指标的对比分析,结果发现,根量越大,茎秆抗折力越大,茎秆的机械强度越大,谷子品种的抗倒伏能力越强,越适合机械化收获。     

种植密度对玉米-大豆带状间作下大豆光合、产量及茎秆抗倒的影响

【目的】阐明玉米-大豆带状间作下大豆植株冠层在不同种植密度下的光环境变化规律,明确种植密度对间作大豆叶片光合特性、产量形成及茎秆抗倒的影响,为构建寡日照地区间作大豆合理群体密度提供理论参考。【方法】本研究以大豆（川豆-16）和玉米（正红-505）为试验材料。采用双因素随机区组设计,主因素为种植方式,设玉米-大豆带状间作和大豆带状单作2个水平,副因素为大豆的3个种植密度（PD1=17株/m²,PD2=20株/m²,PD3=25株/m²),研究种植密度对间作大豆冠层内部光环境变化、叶片光合特性、植株生长动态、田间倒伏率及产量构成等的影响。【结果】2年结果表明,在玉米-大豆带状间作系统中,大豆生长中后期受高位作物玉米遮荫和自荫性增加的影响,其植株群体冠层内部的光合有效辐射（PAR）、叶面积指数（LAI）、叶片光合能力、分枝数及产量显著降低,但受玉米影响的程度因大豆种植密度的不同而不同。在间作模式下,PD1和PD2处理的大豆植株群体冠层光合有效辐射比PD3处理分别增加了45.4%和24.8%,净光合速率分别增加了46.1%和12.3%,单株有效荚数分别增加了53.2%和27.2%,单株分枝数分别增加了270.4%和140.9%,田间倒伏率分别降低了50.3%和19.3%。相关性分析发现,间作大豆的田间倒伏率与冠层内部光合有效辐射、叶片净光合速率、茎秆抗折力、茎叶干物质比、单株分枝数及单株有效荚数呈显著负相关,与株高、叶面积指数和单株无效荚数呈显著正相关。【结论】在玉米-大豆带状间作模式下,20株/m²的大豆密度（PD2）有利于创造良好的群体冠层内部光环境,降低植株田间大豆倒伏率,增加光合产物积累,从而提高大豆产量。     

基于隶属函数值法评价大豆种质资源耐荫性

对东北大豆种质资源耐荫进行鉴定,为东北地区耐荫性育种及大面积推广大豆间套作种植技术提供理论依据。采用盆栽的方法,设遮光和自然光照2个处理,成熟期测量株高、底荚高度、主茎节数、有效分枝数、单株荚数、单株粒数、百粒重和单株粒重,对90份大豆种质资源进行耐荫性评价。结果表明,遮光胁迫处理使大豆主茎节数、有效分枝数、单株荚数、单株粒数、百粒重和单株粒重分别极显著降低,但不同大豆品种(系)对遮光处理响应程度存在差异。利用隶属函数值法将90份大豆种质资源分为3类,分别为15份不耐荫型、60份中间型和15强耐荫型。筛选出的强耐荫大豆种质资源不仅可为大豆耐荫品种选育提供重要遗传基础材料,并且部分优异品种可作为间套作模式下主栽品种进行大面积推广种植。     

光强对苗期大豆叶片水力导度及叶脉性状的影响

【目的】探究光强对苗期大豆叶片水力导度、光合特性和叶水势的影响，分析叶脉性状对不同生长光强的适应机制，为提高大豆光能利用提供理论支撑。【方法】选用强耐荫型的大豆品种南豆12和弱耐荫型的大豆品种桂夏7为试验材料，在人工气候室进行盆栽试验，设置高光强((424.47±12.32)μmol·m^-2·s^-1,HL)、中光强((162.52±20.31)μmol·m^-2·s^-1,ML)和低光强((93.93±9.87)μmol·m^-2·s^-1,LL)处理。在处理20 d后研究不同生长光强对苗期大豆叶片水力导度、光合参数、叶片水势及叶脉性状的影响。【结果】相对于高光强处理，低光强处理下南豆12和桂夏7的叶片水力导度显著降低，南豆12的叶片水力导度在3个处理下均显著高于桂夏7。与高光强处理相比，在中、低光强处理下南豆12的叶片水力导度分别降低7.56%和21.24%，气孔导度分别降低43.96%和58.89%，净光合速率分别降低29.44%和46.49%。同样，桂夏7的...     

超级稻连粳7号的抗倒伏机理

培育抗倒能力强的超高产品种是水稻高产、优质、安全生产的重要课题。本研究旨在探讨超级稻连粳7号的抗倒生理特性,为超高产育种提供理论依据。以抗倒伏超级稻连粳7号为试验材料,不抗倒品种中粳12-9为对照,设置不同氮素水平,以倒伏指数作为衡量植株抗倒伏能力的指标。在齐穗后25 d,研究水稻基部第1节间(I1)、第2节间(I2)、第3节间(I3)、第4节间(I4)抗倒伏能力和主要物理性状的差异,并对倒伏指数、抗折力与茎秆主要物理性状进行相关分析,结果表明超级稻连粳7号倒伏指数低、抗倒伏能力强的主要原因是:(1)I1和I2短,在试验范围内株高增高幅度小;(2)叶鞘干质量大,单位节间干质量大,茎秆的充实度好;(3)基部节间抗折力与茎壁厚、茎秆干质量、叶鞘干质量、单位节间干质量、节间至顶鲜质量呈显著或极显著正相关,与株高、重心高度、相对重心高度、茎秆粗、节间基部至顶长无显著相关关系。超级稻连粳7号基部节间短,茎秆充实程度好是抗折力大、倒伏指数小、抗倒伏能力强的直接原因。     

Shade stress decreases stem strength of soybean through restraining lignin biosynthesis

Lodging is the most important constraint for soybean growth at seedling stage in maize-soybean relay strip intercropping system. In the field experiments, three soybean cultivars Nandou 032-4 (shade susceptible cultivar; B1), Jiuyuehuang (moderately shade tolerant cultivar; B2), and Nandou 12 (shade tolerant cultivar; B3) were used to evaluate the relationship between stem stress and lignin metabolism in the stem of soybean. Results showed that the intercropped soybean was in variable light condition throughout the day time and co-growth stage with maize. The xylem area and cross section ratio played a main role to form the stem stress. The B3 both in intercropping and monocropping expressed a high stem stress with higher xylem area, lignin content, and activity of enzymes (phenylalanine ammonia-lyase (PAL), 4-coumarate: CoA ligase (4CL), cinnamyl alcohol dehydrogenase (CAD), and peroxidase (POD)) than those of B1 and B2. Among the soybean cultivars and planting pattern, lignin content was positively correlated with stem stress. However, a negative correlation was found between lignin content and actual rate of lodging. In conclusion, the shade tolerant soybean cultivar had larger xylem area, higher lignin content and activities of CAD, 4CL, PAL, and POD than other soybean cultivars in intercropping. The lodging in maize-soybean intercropping can be minimized by planting shade tolerant and lodging resistant cultivar of soybean. The lignin content in stem could be a useful indicator for the evaluation of lodging resistance of soybean in intercropping and activities of enzymes were the key factors that influence the lignin biosynthesis.     

大豆苗期耐荫性综合评价及其鉴定指标的筛选

【目的】探讨不同基因型大豆苗期的耐荫性,筛选出苗期耐荫性快速鉴定指标,为耐荫大豆品种的鉴定、选育提供依据和材料基础。【方法】通过设置正常光照（1 000 µmol·m^-2·s^-2）和弱光（400 µmol·m^-2·s^-2）两种光照环境,在植株生长到20 d时,考察19个参试大豆材料苗期的24个形态、生物量及生理指标,包括株高（plant height,PH）、茎粗（stem diameter,SD）、主茎节数（nodes of main stem,HN）、下胚轴长（hypocotyl length,HL）、叶面积（leaf area,LA）、叶片厚度（leaf thickness,LT）等形态指标,植株各部分干重及总干重,叶绿素a（chlorophyⅡ a,Chla）等光合色素含量,净光合速率（net photosynthetic rate,Pn）、蒸腾速率（transpiration rate,Tr）等光合特征参数,实际荧光（the initial fluorescence(light),Fo′）、最大荧光（maximum fluorescence(light),Fm^′）等叶绿素荧光参数,以各性状的耐荫系数（处理性状值/对照性状值）作为衡量参试材料耐荫性的指标,应用主成分分析法、隶属函数法、聚类分析和逐步回归分析方法,对大豆苗期的耐荫性进行综合评价。【结果】与对照相比,经弱光处理后,参试材料苗期的各性状变化趋势及幅度不同;通过对24个形态生理指标的相关性分析发现,各指标间都有不同程度的相关性,有的性状间的相关性达到了显著或极显著水平。采用主成分分析将24个单项指标转换为6个相互独立的综合指标,其贡献率分别为30.50%、21.24%、12.00%、10.71%、8.02%和5.18%,代表了全部数据87.65%的信息量。利用隶属函数法计算综合耐荫评价值（D）,并对其进行聚类分析,按照耐荫性强弱将19个参试大豆材料划分为3类,即强耐荫型（第Ⅰ类）2个材料、中度耐荫型（第Ⅱ类）5个材料、不耐荫类型（第Ⅲ类）12个材料。进一步通过逐步回归建立了以叶片干重（leaf dry weight,LDW）、气孔导度（stomatal conductance,Gs）、株高和暗下最大荧光产量（maximum fluorescence (dark),Fm）为指标的大豆苗期耐荫性评价数学模型：D =-0.301+0.419LDW+0.169Gs+0.031PH+0.255Fm （R²=0.959）,利用建立的最优回归方程对供试材料进行预测,结果与综合评价值（D）基本一致,表明这4个单项指标建立的回归方程用于大豆苗期耐荫性评价具有可行性。综合聚类和逐步回归结果发现,强耐荫类型材料的LDW、Gs、Fm中等,而PH较高,该类型材料的这4个单项指标的耐荫系数均高于其他类型材料。【结论】采用多元统计方法对大豆苗期耐荫性进行评价是可行的,在相同处理条件下,通过测定LDW、Gs、PH和Fm 4个鉴定指标,可进行大豆苗期耐荫性强弱的快速鉴定和预测。     

大豆耐荫性评价体系的建立与中国南方大豆资源耐荫性变异

【目的】耐荫性是影响间套作大豆产量的重要因素,影响大豆间套作模式的应用与推广。建立高效、通用、稳定的耐荫性鉴定体系,以利于发掘耐荫种质,开展耐荫性育种。【方法】以60份不同耐荫性类型的大豆品种为材料,首先对15%、30%和60%3个遮光度下倒伏品种比例等进行比较,确定遮光处理条件;其次对遮光后的株高、平均节间长、叶柄长和茎叶鲜重等17个性状进行筛选,选定耐荫鉴定指标;再比较播种后第40、50和60天3个时期耐荫指标的误差变异系数和表型变异系数等,明确鉴定时期,最后建立由遮光度、耐荫鉴定指标和鉴定时期构成的耐荫性评价体系;利用该体系对中国南方十二省区453份材料进行耐荫性鉴定和资源筛选。【结果】30%遮光度相对其他遮光梯度较优,表现为倒伏品种有而不太多(22%)、表型变异系数较高(25%)、品种间区分度较好。株高和平均节间长构成的耐荫指标相对其他指标具有以下优点:(1)较准确,误差变异系数低(9.36%),遗传率高(95.43%);(2)较稳定,环境间相关系数高(0.92);(3)品种间区分度较好,表型变异系数(31.25%)和遗传变异系数(30.52%)较大;(4)与田间目测耐荫级别相关性较高(0.73),较能反映田间实际情况。播种后50 d时相对其他时期耐荫指标各参数均最优,如环境间相关系数最大(0.87),误差变异系数最小(7.75%)。据此将30%遮光度条件下,播种后50 d株高和平均节间长相对值的平均数定为耐荫指数,指数越小则越耐荫。中国南方453份大豆耐荫指数的变幅为1.11—2.61,平均1.55,材料个体间差异极显著,且遗传率较高(91.13%),说明表型选择具有较高的准确性。Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ生态区内耐荫指数变幅分别为1.19—2.08、1.17—2.61、1.27—2.37和1.11—2.54,均存在大量的耐荫性变异,各生态区均有耐荫性材料。地方品种和育成品种耐荫指数变幅分别为1.11—2.61和1.17—2.54,都存在较丰富的耐荫性变异,在筛选出的11份耐荫资源中,有8份是育成品种,说明大豆育种过程中耐荫性已得到改良。【结论】由30%遮光度、播种后50 d的株高和平均节间长构成的耐荫指数是相对准确、稳定、灵敏、实用的耐荫性评价体系。中国南方大豆耐荫性存在较为丰富的变异,从453份南方材料中筛选到11份耐荫性强的种质资源。     

基于全基因组重测序的大豆分子标记开发及籽粒蛋白质含量QTL定位

【目的】基于全基因组重测序结果,开发与高蛋白、耐荫、抗倒伏等性状紧密相关的分子标记,同时利用开发的分子标记构建遗传连锁图谱,并对籽粒蛋白质含量进行QTL定位,为后续高蛋白、耐荫、抗倒育种研究提供参考和分子标记资源。【方法】以大面积栽培品种南豆12和地方品种十月黄为亲本,构建F₂分离群体。对亲本材料进行覆盖度约为40×的全基因组重测序,用BWA、GATK及Breakdancer等软件比对,检测亲本材料在全基因组范围内的突变类型,挖掘相关变异基因。结合种子不同发育时期和荫蔽处理获得的转录组数据,结合qRT-PCR对发生突变的储藏蛋白、环境适应相关基因进行表达规律分析。同时,基于重测序数据,挖掘亲本间存在于基因编码区的SNP位点,对其进行酶切位点分析,将SNP标记转化为CAPS或dCAPS标记。此外,搜索亲本间存在的插入/缺失变异位点,在插入/缺失位点两侧高度保守的区域设计引物开发InDel标记。对开发的CAPS标记和InDel标记进行多态性筛选,选取具有多态性的CAPS分子标记和InDel标记,对F₂材料进行基因分型。根据分型结果,利用JoinMap 4.0软件进行遗传连锁图谱的构建。依据构建的遗传图谱,结合近红外分析获得F₂材料的籽粒蛋白质含量数据,使用Windows QTL Cartographer V2.5软件对大豆籽粒蛋白质含量进行QTL分析。【结果】测序结果显示,南豆12大量储藏蛋白、环境适应相关的重要基因或同源基因发生突变。转录组数据分析结果显示部分变异基因呈现不同的表达模式且差异显著,qRT-PCR分析进一步验证了该结果。此外,经检测开发的540个CAPS分子标记中有332个具有酶切多态性,300对InDel引物中有201对引物能扩增出多态性。基于533个多态性分子标记构建了一张包含20个连锁群的遗传连锁图谱,覆盖长度2 973.87 cM,标记间平均遗传距离5.58 cM。利用此图谱对大豆籽粒蛋白质含量进行QTL定位,共检测到QTL位点6个,可解释4.68%—18.25%的表型变异。【结论】基于亲本间的变异位点,共开发了533个多态性分子标记（包含8个基因特异性分子标记）,检测到6个大豆籽粒蛋白质含量QTL位点,其中,主效QTL位点1个（qSPC-6）。     

光照强度对苗期大豆叶片气孔特性及光合特性的影响

目的 通过分析不同光照强度下苗期大豆叶片气孔特征、光合作用及碳水化合物变化,揭示大豆叶片光合及气孔特性对荫蔽的响应机制。方法 选用对荫蔽敏感性弱的南豆12和荫蔽敏感性强的桂夏豆7号为材料,在人工气候室进行盆栽实验,设置正常光照（CK）、轻度荫蔽（LS,遮光20%）、中度荫蔽（MS,遮光40%）和重度荫蔽处理（SS,遮光75%）,分析不同荫蔽程度对大豆叶片上下表皮气孔特性、光合荧光参数、可溶性糖和淀粉含量的影响。结果 荫蔽敏感性弱的南豆12叶片上、下表皮气孔数量在LS和MS处理下显著高于CK,上表皮气孔在LS、MS处理分别增加26.9%和18.5%,下表皮分别增加了13.9%和39.2%,差异显著,南豆12在SS处理和荫蔽敏感性强的桂夏豆7号在3个荫蔽处理下显著低于CK（P＜0.5）。2个大豆品种光合速率在LS、MS处理显著高于CK, 最大值出现在LS处理, 平均为14.33 μmol CO₂·m ^-2·s ^-1,在CK和SS处理下南豆12显著高于桂夏豆7号;光强减弱,南豆12气孔导度和蒸腾速率均先减后增,桂夏豆7号逐渐减小,且南豆12和桂夏豆7号2个品种的气孔导度均在LS处理出现最大值,分别为0.57 mm·m ^-2·s ^-1和0.30 mm·m ^-2·s ^-1;南豆12胞间CO₂浓度在LS和SS处理下显著高于CK,桂夏豆7号胞间CO₂浓度随荫蔽程度增加而逐渐增大;荫蔽程度增加,2个品种的实际光量子产量和最大量子产额逐渐降低,且不同处理下南豆12的实际量子产量均大于桂夏豆7号。相反,南豆12和桂夏豆7号非光化学淬灭系数随荫蔽程度增加而增大。光强降低,南豆12淀粉含量分别显著下降了59.0%、77.8%、95.8%,桂夏豆7号则显著下降了47.5%、67.3%、87.8%;2个品种可溶性糖含量逐渐降低,南豆12在LS处理下增加了72.7%,显著高于南豆12的CK和桂夏豆7号的LS处理,桂夏豆7号的LS、MS处理和CK无显著差异（P＞0.5）。 结论 荫蔽直接影响气孔性状和光合特性,适当的荫蔽会使叶片通过增加叶片气孔开放来提高净光合速率,增加碳水化合物积累量,进而增强大豆的耐荫性。     

氮肥和多效唑对小麦茎秆木质素合成的影响及其与抗倒伏性的关系

 【目的】明确氮肥和多效唑对小麦茎秆木质素含量的影响,探讨氮肥和多效唑调节茎秆抗倒伏能力的机制。【方法】以小麦品种烟农21和藁城8901为材料,通过田间试验和室内分析,研究氮肥和多效唑对小麦不同时期茎秆抗折力、抗倒伏指数、木质素含量的影响以及木质素合成相关酶的活性变化。【结果】同品种条件下,与低施氮（225 kg•hm-2）处理相比,高施氮（300 kg•hm-2）处理降低了茎秆苯丙氨酸转氨酶（PAL）、酪氨酸解氨酶（TAL）、肉桂醇脱氢酶（CAD）和4-香豆酸:CoA连接酶（4CL）的活性,茎秆木质素含量、抗折力和抗倒伏指数降低。而喷施多效唑显著提高茎秆PAL、TAL和CAD的活性,木质素含量、茎秆抗折力和抗倒伏指数提高,倒伏面积和倒伏程度降低。相关分析表明,茎秆抗倒伏指数与木质素含量呈显著正相关（r=0.61,P＜0.05）;木质素含量与PAL、TAL和CAD酶活性呈显著正相关,与4CL酶活性相关不显著。【结论】高施氮量处理降低了茎秆木质素合成相关酶的活性和木质素含量,茎秆抗倒伏能力降低。而施用多效唑显著提高茎秆木质素合成相关酶的活性和木质素含量,进而增强了茎秆抗倒伏能力。