肥料运筹方式对不同用途大麦产量和品质的影响

为研究肥料运筹方式对不同用途大麦品种产量和品质的影响,以啤用大麦品种扬农啤7号和饲食兼用大麦品种扬饲麦3号为材料,分析4种肥料运筹方式对大麦籽粒产量和蛋白质含量及麦芽品质的影响。结果表明,在中等偏上肥力的土壤上,扬农啤7号优质高产施肥方式为基施尿素150 kg·hm^-2+复合肥375 kg·hm^-2,苗肥施尿素75 kg·hm^-2,拔节肥施尿素75 kg·hm^-2+复合肥225 kg·hm^-2,其产量水平在7 500 kg·hm^-2左右;主要啤酒麦芽品质接近国标二级,可适当减少氮肥用量及提前施用拔节肥改善扬农啤7号籽粒的麦芽品质。无论哪种肥料运筹方式,扬饲麦3号的麦芽品质指标均达不到国家二级麦芽标准,该品种不适宜作为啤酒大麦原料种植,宜作优质高产饲食大麦种植,其较佳肥料运筹方式为基施尿素75 kg·hm^-2+复合肥750 kg·hm^-2,拔节肥施尿素112.5 kg·hm^-2+复合肥375 kg·hm^-2,其产量水平在8 000 kg·hm^-2左右,籽粒蛋白质含量在14.0%左右。     

有机种植对滨海稻田氨挥发特征及水稻产量的影响

为了探讨有机种植对滨海稻田氨挥发损失及水稻产量的影响,设置不施肥对照(CK)、常规种植(CT)、有机种植(CO)3个处理,采用密闭室间歇抽气法,开展有机种植方式下滨海稻田氨挥发特征的研究。结果表明,有机种植的滨海稻田氨挥发总量为34.72 kg/hm²,较常规种植显著降低55.94%(P<0.05)。田面水NH⁺₄-N浓度与稻田氨挥发通量呈极显著正相关(P<0.01),有机种植可有效降低田面水NH⁺₄-N浓度,从而直接减少了氨挥发的产生。有机种植的水稻产量下降4.33%,但与常规种植相比,未达显著水平。因此,有机种植在保持水稻基本稳产的情况下,有效降低了滨海稻田由于氨挥发造成的氮素损失。     

敲除TMS5基因获得温敏不育粳稻新材料

【目的】水稻温敏不育系的选育是两系杂交稻育种工作中的关键环节。TMS5是控制温敏不育的重要基因,在生产上也应用较广。为了加快水稻温敏不育系的选育进程,【方法】利用CRISPR/Cas9技术,在武运粳7号背景下对TMS5基因进行编辑。【结果】通过测序从22株T0代中筛选获得6株纯合的突变体,分析发现6个纯合的突变体产生了相同的遗传变异,都在TMS5基因第2外显子44 bp和45 bp之间插入碱基"A",导致翻译提前终止。通过细胞学观察和人工辅助授粉证实获得的株系花粉败育而雌配子正常发育。【结论】这些结果表明对温敏不育基因TMS5基因进行编辑可以快速获得粳型温敏雄性不育系。     

臭氧胁迫对不同敏感型水稻干物质积累与分配的影响

【目的】研究臭氧胁迫对不同敏感型水稻物质生产与分配的影响,为耐性水稻品种的选育提供参考。【方法】利用自然光气体熏蒸平台,以23个水稻品种或株系为供试材料,设置室内对照(臭氧浓度为10 nL/L)和臭氧浓度增高臭氧浓度为(100 nL/L)处理,研究臭氧胁迫对水稻成熟期地上部物质积累与分配的影响及其与最终生长量响应的关系。采用组内最小平方和的动态聚类方法,将所有供试材料按地上部最终生物量对臭氧胁迫的响应从小到大依次分为A、B和C三类不同敏感型水稻。【结果】与对照相比,臭氧胁迫使A、B和C类水稻成熟期地上部干质量平均分别下降19%、39%和52%,B和C类达极显著水平。臭氧胁迫使A类水稻成熟期叶片干质量略增,但使B类(–11%)、C类水稻(–25%)极显著下降。臭氧胁迫下A、B和C类水稻的茎秆和稻穗干质量均显著或极显著下降,其中茎秆干质量分别下降26%、41%和57%,稻穗干质量分别下降34%、59%和62%。臭氧胁迫使叶片占地上部干质量的比例大幅增加(+46%),而茎秆(–8%)和稻穗(–24%)占地上部干质量的比例极显著下降。臭氧处理与水稻类型对上述参数均有不同程度的交互作用,表现为A类水稻对臭氧的响应明显小于其他两类水稻。【结论】100 nL/L臭氧浓度严重影响水稻器官建成,减少光合产物向茎秆和稻穗的分配比例,但使叶片干质量比例大幅增加,臭氧熏蒸还导致茎秆机械强度明显下降。这些变化敏感水稻总体上较钝感类型水稻表现更为明显。     

小麦株高QTL的定位及对重要农艺性状的多效性分析

株高作为小麦育种的重要指标,对产量具有较大的影响。为进一步挖掘小麦株高的数量性状位点（quantitative trait loci,QTL）,本研究以扬麦12和偃展1号杂交得到的包含205个家系的重组自交系（recombinant inbred lines,RIL）群体为材料,利用小麦55K SNP芯片构建高密度遗传图谱,结合 3年共6个环境的表型数据对株高性状进行QTL定位分析。结果表明,在染色体2B（1）、4B（1）、4D（1）、5A（1）、5B（1）和7D（2）上共检测到7个与株高相关的QTL。QPh.yaas-4B、QPh.yaas-5A和QPh.yaas-7D.1的矮秆效应来源于扬麦12,其余4个QTL的矮秆效应来源于偃展1号。在6个环境下都能检测到的位点是QPh.yaas-4B和QPh.yaas-4D,对株高的贡献率分别14.50%~24.09%和19.01%~29.80%,经过比对发现,这2个QTL分别是Rht1和Rht2。QPh.yaas-5A在5个环境下被检测到,对株高的贡献率为3.29%~5.36%;QPh.yaas-2D和QPh.yaas-7D.2在4个环境中均被检测到,对株高的贡献率分别为3.45%~6.14%和3.16%~4.10%;QPh.yaas-5B和QPh.yaas-7D.1分别在2个和3个环境中被检测到,对株高的贡献率分别是2.27%~5.09%和2.72%~4.82%。QTL比较分析后发现,QPh.yaas-7D.1和QPh.yaas-7D.2可能是新的株高位点。研究Rht-B1和Rht-D1对千粒重、穗长和穗粒数的效应,发现Rht-B1位点对这些农艺性状无显著效应,Rht-D1位点仅对千粒重有显著效应,其株高增效等位变异可显著增加千粒重。在自然群体中验证Rht-B1和Rht-D1的效应结果与RIL群体结果一致。     

不同抗性水稻品种响应纹枯病菌侵染的代谢组差异分析

利用气相色谱-飞行时间串联质谱(GC/TOF-MS)检测抗纹枯病品种(YSBR1) YS和感纹枯病品种(Lemont) LE接种纹枯病菌(Rhizoctonia solani Kühn)后的代谢组差异,以探究水稻抗纹枯病机制。结果表明：R.solani侵染后,YS和LE分别有82和75个差异代谢物(DAM)的含量升高;相对于LE, YS中存在更多的氨基酸类差异代谢物,其中合成抗病因子(水杨酸、乙烯、木质素、叶绿素和γ-氨基丁酸)的氨基酸及其衍生物受诱导水平明显高于LE。结果提示YS对纹枯病的较强抗性可能与其自身特有的代谢产物尤其是抗病因子相关的氨基酸及其衍生物密切相关。     

密度与肥料运筹对迟播小麦产量和茎秆抗倒能力的影响

为给迟播小麦抗逆高产栽培提供参考,以扬麦23为材料,通过三因素裂区试验,设置2个密度水平（210×10⁴和270×10⁴株·hm^-2）、3个施氮水平(180、225和270 kg·hm^-2)和2个氮肥运筹比例（基肥∶壮蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥分别为4∶2∶1∶3和6∶0∶2∶2）,研究了密度、氮肥用量及运筹比例对小麦产量、茎秆形态特性、化学成分以及抗倒能力的影响。结果表明,高密度（270×10⁴株·hm^-2）处理的平均产量高于低密度（210×10⁴株·hm^-2）处理,平均增产2.7%;低密度条件下,随施氮量的增加,产量上升,而高密度条件下则先增后降。增加播种密度会增加茎秆基部节间长度和株高,降低茎秆基部节间单位长度干重以及木质素含量,从而影响小麦的抗倒性能。减少氮肥施用量、基肥施用量和控制拔节期施肥比例均能够有效降低株高及茎秆基部节间长度,增加茎秆基部节间充实度,增强木质素合成关键酶活性,提高基部第二节间木质素的含量,从而提升小麦抗倒能力。因此迟播小麦采用270×10⁴株·hm^-2密度、225 kg·hm^-2施氮量、4∶2∶1∶3氮运筹比例有利于控制倒伏,同时获得较高的产量。     

密度氮肥互作对稻茬小麦产量及氮效率的协同调控效应

为探讨江苏淮北地区稻茬半冬性小麦节氮增效的可行性,以半冬性小麦徐麦33为材料,研究了稻茬条件下不同密度、氮肥施用量和比例对小麦籽粒产量、氮肥利用效率和群体生长特征的影响,并分析了提高产量与与氮效率的协同性。结果表明,密度与氮肥施用存在一定的互作补偿作用。当密度由150×10~4株·hm~(-2)增至225×10~4株·hm~(-2)时,在不降低籽粒产量的基础上可减少15%～30%的施氮量,并显著提高氮肥农学效率(NAE)。在一定产量范围内,产量与NAE、氮素吸收效率(RE)呈显著或极显著的正相关,实现了产量及氮效率同步提升。产量及氮效率的提高与优良的群体结构密切相关,籽粒产量、NAE、RE与孕穗期叶面积指数(LAI)、花后21dLAI、花后干物质积累量、群体总结实粒数均呈显著正相关,与LAI下降速率呈显著负相关。本试验中,在密度225×10~4株·hm~(-2)、施氮量229.5kg·hm~(-2)、施氮比例为5∶1∶2∶2的组合下小麦籽粒产量、NAE最高。     

利用CRISPR/Cas9技术敲除水稻Pi21基因的效率分析

利用CRISPR/Cas9技术,针对Pi21基因的两个靶位点(靶位1和靶位2),构建基因敲除载体,转化水稻品种南粳9108。经PCR鉴定,获得了28株T0代阳性转基因植株。对靶位点酶切检测发现,靶位1突变效率为78.57%,靶位2突变效率为92.86%;靶位1和靶位2同时突变的效率为78.57%,突变效率较高。通过对靶位点进行测序,发现靶位点突变类型较多,包括碱基缺失、碱基插入、碱基缺失后插入其他碱基和大片段DNA缺失等类型。对突变株系进行氨基酸预测,发现大部分株系都存在移码突变现象而使基因突变彻底,少数株系表现为部分氨基酸的缺失或变异。成功敲除了水稻Pi21基因,并对突变效率和类型进行了分析,为进一步验证Pi21基因功能、培育广谱抗稻瘟病的水稻新品系奠定了基础。     

高CO2浓度和剪叶疏花对水稻‘Y两优2号’ 产量形成的影响

利用稻田FACE(Free Air CO_2 Enrichment)平台,以创造世界高产纪录的超级稻组合‘Y两优2号’为试验材料,CO_2处理设环境CO_2浓度[(382.5±2.0)μmol·mol-1]和高CO_2浓度(增200μmol·mol-1)两个水平,齐穗期源库改变设对照、剪除剑叶(剪1叶)、剪除所有功能叶(剪3叶)以及相间剪除一次枝梗(疏花),研究开放条件下高CO_2浓度对不同源库处理水稻产量及其构成因子的影响。结果表明,对没有进行剪叶疏花处理的水稻(即对照)而言,高CO_2浓度使‘Y两优2号’籽粒产量平均增加12%,这主要与每穗颖花数和结实能力均略有增加有关。高CO_2浓度使剪1叶、剪3叶处理水稻的产量分别增加26%和57%,这主要与饱粒率和所有籽粒平均粒重均大幅增加有关。对齐穗期疏花处理水稻而言,高CO_2浓度导致的产量增幅与对照水稻接近。与对照相比,齐穗期剪1叶、剪3叶处理使水稻籽粒产量分别降低17%和52%,均达极显著水平,这主要与饱粒率和所有籽粒平均粒重均显著下降有关;尽管齐穗期疏花处理使水稻结实能力显著增加,但因每穗颖花数减半,产量大幅下降(-29%)。籽粒最终产量对高CO_2浓度的响应与饱粒率和所有籽粒平均粒重的响应呈显著正相关。以上结果表明,水稻齐穗期人为改变源库比例(特别是剪叶)可以改变籽粒结实能力和最终产量对高CO_2浓度的响应。