不同类型水稻品种产量和氮素吸收利用对大气CO2浓度升高响应的差异

目的 探明不同类型水稻品种产量和氮素吸收利用对FACE(大气CO₂浓度增高)响应的差异。方法 以常规粳稻、杂交籼稻、常规籼稻共6个品种为供试材料,研究FACE对不同类型水稻产量、氮素吸收利用的影响。结果 1）FACE处理极显著提高了水稻产量,平均增加24.17%, 常规籼稻增幅最大,FACE和对照均以杂交籼稻最高;2）FACE处理显著增加了单位面积穗数,常规粳稻增幅最大,并显著增加了杂交籼稻和常规籼稻每穗粒数;3）FACE处理显著提高了成熟期吸氮量和氮素籽粒生产效率,成熟期吸氮量平均增加21.23%,杂交籼稻增幅最大, FACE和对照均以常规籼稻最高;氮素籽粒生产效率平均增加7.33%,杂交籼稻增幅最大,FACE和对照均以杂交籼稻最高。成熟期吸氮量对产量促进作用略大于成熟期氮素籽粒生产效率;4）FACE处理降低了植株含氮率,成熟期平均下降0.105个百分点,常规粳稻降幅最大。FACE处理极显著提高植株干物质量,成熟期平均增加23.95%,常规籼稻增幅最大;FACE处理显著提高常规籼稻和杂交籼稻成熟期单穗吸氮量,分别增加10.79%、13.93%,但常规粳稻下降了9.60%;FACE处理显著提高了成熟期群体吸氮强度,平均增加22.29%,杂交籼稻增幅最大。FACE处理对水稻全生育期天数无显著影响;FACE处理显著提高茎鞘、叶片、穗各器官吸氮量,叶片增幅最大,平均增加51.86%,杂交籼稻增幅最大;FACE处理显著提高了不同生育阶段吸氮量,抽穗-成熟阶段增幅最大,平均增加108.90%,杂交籼稻增幅最大;5）植株干物质量、单穗吸氮量、吸氮强度、穗吸氮量、抽穗-成熟阶段吸氮量对成熟期总吸氮量的促进作用分别大于植株含氮率、单位面积穗数、生育天数、茎鞘叶吸氮量、移栽-分蘖和分蘖-抽穗阶段吸氮量;6）FACE处理显著提高了氮肥偏生产力,降低了每百千克籽粒需氮量,前者平均增加24.16%,常规籼稻增加最多;后者平均降低4.7%,常规籼稻降幅最大。结论 FACE处理可显著提高水稻产量和氮素吸收利用效率,但品种间差异较大。     

快速大量培育小粒作物茁壮幼苗技术体系的构建及应用

为解决传统育苗方法难以满足谷子等小粒作物遗传物质提取和纯度鉴定等研究中急需大量茁壮幼苗的难题，笔者以壤土为育苗基质，根据作物需水规律，创造一种下部含水量较高、上部含水量较低的育苗环境，使幼苗茁壮、健康生长。结果表明：（1）研究建立了“基土选择—下部含水量较高土基的配制—下部水分含量较高、上部水分含量较低育苗基质的建立—可控式播种—简易系统化管理”新型育苗技术体系；（2）筛选出7 种较好和1 种最适合的基土配比及各部分土基的含水范围；（3）通过可控式播种和苗期简易系统化管理，培育出大量茁壮幼苗。该方法用于育苗实践，取得较好效果，为开展小粒作物相关研究提供了技术支撑。     

玉米穗行数遗传基础的研究进展

从分子生物学机制和主效QTL定位两个方面阐述了玉米穗行数的遗传基础,旨在为玉米分子育种提供理论参考。     

Bx7~(OE)及Dx5+Dy10优质亚基在小麦品质育种中的应用

为了研究小麦优质亚基导入效率,进一步提升小麦品质,实现小麦高产、优质性状同步提升,保证国家粮食安全,通过将优质、强筋春小麦‘津强1号’与高产冬小麦‘济麦22’进行人工杂交,将‘津强1号’与品质密切相关的Bx7~(OE)及Dx5+Dy10优质亚基转入‘济麦22’中,筛选农艺性状优良同时利用STS标记筛选含有Bx7~(OE)及Dx5+Dy10优质亚基的后代,结果表明,在经过初步农艺性状筛选出的59个F_3代株系中,33份材料含有Bx7~(OE)优质亚基、41份材料含有Dx5+Dy10优质亚基,27份材料既含有Bx7~(OE)又含有Dx5+Dy10优质亚基。Bx7~(OE)及Dx5+Dy10优质亚基导入冬小麦‘济麦22’的难度较小,但是结合农艺性状后,兼具Bx7~(OE)及Dx5+Dy10优质亚基及优异农艺性状的难度较大,在提升小麦品质时,杂交F_1代应扩大群体量,并在育种低世代引入优质亚基分子标记辅助育种技术,降低育种工作量,同时可对含有目标品质性状的品系进行连续回交,在保证主栽品种的优良农艺性状下提高其品质。本研究为通过Bx7~(OE)及Dx5+Dy10优质亚基提升冬小麦品质提供了新的思路。     

Glu-B1位点亚基色谱鉴定及7OE对面团强度的影响

准准确鉴定高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）及探讨其对面团特性的影响是小麦品质研究的重要内容。用聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）和反相高效液相色谱（RP-HPLC）对62份品种（系）的HMW-GS组成进行鉴定。结果表明，结合SDS-PAGE和RP-HPLC两种方法可以对Glu-B1位点，尤其是Glu-B1（7+8）进行有效鉴定。选用13份姊妹系为材料，使用RP-HPLC和凝胶色谱（SE-HPLC）方法，研究了Glu-B1al（7^OE+8*）以及贮藏蛋白组分含量对面团强度的影响。结果表明，Glu-B1al（7^OE+8*）可显著提高HWM-GS总量和面团强度，7OE可作为优质亚基用于强筋小麦育种。相关性分析表明，谷蛋白总量、HWM-GS、LMW-GS以及x-HMW含量与最大抗阻力呈1%显著正相关，相关系数分别为0.76、0.76、0.77和0.72。SDS-不溶性谷蛋白大聚体（UPP）占谷蛋白聚合体总量的百分比与揉面仪峰值时间、粉质仪形成时间和稳定时间以及最大抗阻呈1%或0.1%显著正相关，相关系数分别为0.77、0.90、0.89和0.87。醇溶蛋白与谷蛋白含量的比值与揉面仪峰值时间呈1%显著负相关，相关系数为－0.69；与粉质仪稳定时间和最大抗阻呈5%显著负相关，相关系数分别为－0.58和－0.64。HPLC可有效分离和量化HWM-GS，并作为小麦品质育种有效的辅助手段。     

基于图像处理和蓝牙传输技术的水稻种粒计数计量系统

水稻考种过程中对水稻种粒的计数、计量通常采用人工进行,不仅工作量大,而且长时间的测量会导致效率及精准度降低。而市面常用的数粒仪功能单一,只能完成水稻种粒数目统计,导致设备长时间闲置不用。针对上述问题,我们设计了基于图像处理和蓝牙传输技术的水稻种粒计数计量系统。该系统采用智能手机获取水稻种粒图像,并利用基于Android系统的APP进行图像处理,实现水稻种粒数的提取;利用与电子天平连接的蓝牙模块将水稻种粒质量无缝传输至智能终端,获取水稻种粒的质量信息;采用二维码技术识别水稻种粒样本,实现各样本的信息统计。     

普通小麦-簇毛麦T6VS·6AL易位染色体对小麦品质的影响

为分析簇毛麦6VS导入小麦背景后对品质的影响,利用普通小麦-簇毛麦T6VS·6AL易位系和地方品种辉县红构建的一套小麦F8重组近交家系(RIL)群体,通过分子标记结合白粉病抗性鉴定,筛选出66个包含和94个不包含T6VS·6AL的纯合家系,并分别组成两个亚群体,于2005-2006年分别在江苏南京和河南郑州通过随机区组设计(各3个重复)进行14个品质性状差异比较.结果表明,3对高分子量麦谷蛋白基因在群体及其两个亚群体中均符合1∶1分离.方差分析发现,T6VS·6AL亚群体面粉平均吸水率、面团稳定时间、最大抗延阻力和50 mm处抗延阻力均显著高于非T6VS·6AL亚群体,揭示该易位系对这些性状表现正向效应;T6VS·6AL亚群体籽粒平均容重、面粉峰值黏度和面团弱化度显著低于非T6VS·6AL亚群体,揭示该易位系对这些性状具有负向效应,而T6VS·6AL亚群体面粉平均蛋白质含量、干面筋、湿面筋、出粉率、形成时间、拉伸面积和延伸度与非T6VS·6AL亚群体无显著差异,揭示该易位系对这些性状影响较小.     

普通小麦 簇毛麦T6VS·6AL易位染色体对小麦品质的影响

为分析簇毛麦6VS导入小麦背景后对品质的影响,利用普通小麦簇毛麦T6VS·6AL易位系和地方品种辉县红构建的一套小麦F8重组近交家系（RIL）群体,通过分子标记结合白粉病抗性鉴定,筛选出66个包含和94个不包含T6VS·6AL的纯合家系,并分别组成两个亚群体,于2005-2006年分别在江苏南京和河南郑州通过随机区组设计（各3个重复）进行14个品质性状差异比较。结果表明,3对高分子量麦谷蛋白基因在群体及其两个亚群体中均符合1∶1分离。方差分析发现,T6VS·6AL亚群体面粉平均吸水率、面团稳定时间、最大抗延阻力和50 mm处抗延阻力均显著高于非T6VS·6AL亚群体,揭示该易位系对这些性状表现正向效应;T6VS·6AL亚群体籽粒平均容重、面粉峰值黏度和面团弱化度显著低于非T6VS·6AL亚群体,揭示该易位系对这些性状具有负向效应,而T6VS·6AL亚群体面粉平均蛋白质含量、干面筋、湿面筋、出粉率、形成时间、拉伸面积和延伸度与非T6VS·6AL亚群体无显著差异,揭示该易位系对这些性状影响较小。     

大气CO2浓度升高对不同类型水稻品种磷素吸收利用的影响

以常规粳稻、杂交籼稻、常规籼稻共6个品种为供试材料，研究FACE（大气CO₂浓度增加200 μmol·mol^-1）条件对不同品种类型水稻产量及磷素吸收、分配、运转、利用的影响。结果表明：FACE处理使水稻产量显著增加24.17%，常规粳稻、杂交籼稻、常规籼稻分别增加19.38%、24.02%和29.10%，常规籼稻增幅最大；FACE处理使抽穗期、成熟期植株含磷率分别增加2.51%、6.07%，抽穗期常规籼稻增幅最大，成熟期常规粳稻增幅最大，处理间无显著差异；FACE处理使抽穗期、成熟期植株吸磷量增加25.42%、32.51%，抽穗期以常规籼稻增幅最大，成熟期以常规粳稻增幅最大。成熟期吸磷量与水稻产量呈极显著线性正相关（r=0.457^**）；FACE处理对抽穗期、成熟期各器官磷素占比无明显影响，但品种间差异较大；FACE处理使结实期茎鞘叶磷素运转量和穗部磷素增加量分别提高了25.77%、36.18%，两个性状均以常规籼稻增幅最大，促进磷素向穗部运转有利于水稻产量的提高（r=0.410^**）；FACE处理降低常规粳稻和常规籼稻的磷素籽粒生产效率、干物质生产效率，增加了杂交籼稻磷素干物质和籽粒生产效率；FACE处理使磷肥偏生产力显著增加24.17%，常规籼稻增幅最大。研究表明，FACE处理显著提高了各类水稻的产量、植株吸磷量、磷素运转量、磷肥偏生产力，品种间差异较大。     

赤霉素浸种对玉米低温出苗率的影响

研究单一低温胁迫和低温干旱双重胁迫对不同耐寒性玉米品种的籽粒萌发特性和苗期生理生化性能的影响,并比较不同浓度赤霉素溶液浸种的抗逆效果。以抗寒性较强的郑单958和抗寒性较弱的CB15098为供试品种,设置低温单一胁迫和低温干旱双重胁迫2种逆境,研究10,50,100 mg/L的赤霉素浸种对玉米籽粒萌发和苗期生长的影响。结果表明,赤霉素浸种效果表现为在单一胁迫下增加不同耐寒性玉米的地上部干、鲜质量,在双重胁迫下减少两玉米品种浸种后的地上部干、鲜质量。对抗寒性较强的郑单958,赤霉素浸种可增加其低温和低温干旱胁迫下的地上部高度;对抗寒性较差的CB15098,浸种显著提升其低温和低温干旱胁迫下的发芽势,浸种在低温胁迫下抑制CB15098地上部高度和根系长度,在低温干旱胁迫下促进CB15098地上部高度。抗寒性较强的郑单958发芽率、地上部干、鲜质量和高度对不同浓度赤霉素浸种的响应幅度均高于抗寒性较弱的CB15098。低温干旱胁迫下建议采用低浓度赤霉素浸种。单一低温胁迫下建议采用高浓度赤霉素浸种,低温干旱复合胁迫下采用低浓度赤霉素浸种抗逆效果更佳。