HvLBD19基因对大麦不定根发育的调控

植物LBD基因家族是植物特异的转录因子家族,在调控植物生长发育和氮素代谢方面起到重要的作用。基因组共线性分析表明,大麦(Hordeum vulgare L.) HvLBD19基因为水稻ARL1和玉米RTCS基因直系同源基因。基因时空表达分析结果表明,该基因在不定根中表达丰度最高,且受外源生长素诱导表达,所编码蛋白定位于细胞核内。转基因功能验证结果表明,苗期超表达株系相对于野生型不定根长度增长近1倍,不定根数目增加40%。本研究初步明确了HvLBD19基因影响大麦不定根发育,为进一步深入探究大麦HvLBD19基因调控不定根发育的分子机制提供了基础。     

基于重测序的染色体片段代换系定位水稻抽穗期QTL

【目的】水稻的抽穗期是决定水稻产量及其适用性的重要农艺性状之一,是由多基因控制的数量性状。染色体片段代换系减少了个体间遗传背景的干扰,已经成为定位和克隆复杂性状QTL的重要材料。【方法】本研究以9311为受体,日本晴为供体构建的128个重测序的染色体片段代换系群体为试验材料,利用多元回归,结合Bin-map图谱,【结果】鉴定到6个在南京、扬州不同年份间稳定表达的抽穗期QTL,其中,qHD2.1被定位在第2染色体上的759 848 bp区间内;qHD2.2被定位在第2染色体上的45 286 bp区间内;qHD 3.1被定位在第3染色体上的147 931 bp区间内;qHD5.1被定位在第5染色体上的213 351 bp区间内;qHD5.2被定位在第5染色体上的442 305 bp区间内;qHD8.1被定位在第8染色体上的538 176 bp区间内。【结论】本研究为精细定位并克隆相应QTL,进而探明抽穗期QTL的分子调控机制奠定了基础。     

氮高效水稻主要源库性状的基本特点及其调控

【目的】本研究皆在阐明氮高效水稻源库性状的基本特点。【方法】在大田条件下,于2012-2014年设计了两个试验。2012年和2013年,以染色体单片段代换系遗传群体114个水稻株系为供试材料,依据成熟期吸氮量和产量两个性状将114个株系群体分为6种不同氮效率类型。2014年,在前2两年试验的基础上,以筛选出的氮高效株系(L68)和氮低效株系(L2)为供试材料,研究施氮量对两种氮效率水稻株系产量、源库性状的影响。【结果】1)114个株系群体成熟期吸氮量和产量差异均较大,吸氮量变幅为11.53~27.66 g/m~2,产量变幅为311.74~763.35 kg/666.7 m~2,随着吸氮量的增加,产量呈上升趋势。产量类型与吸氮量类型并不完全一致,高吸氮量是高产的重要基础,但产量还可能受到其他因素的影响;2)氮高效水稻抽穗期叶面积系数(包括有效叶面积、高效叶面积、总叶面积)、成熟期叶面积系数均显著大于氮低效水稻,叶面积构成因子中氮高效水稻绿叶质量明显高于氮低效水稻,但比叶重不同氮效率品种间差异较小;3)氮高效水稻单位面积库容量、单位面积颖花量显著高于氮低效水稻,氮高效水稻单位干质量、单位叶面积和单位氮素库容量大,库容形成能力强;4)氮高效水稻单位叶面积颖花数、单位叶面积籽粒产量大,结实期净同化率高,氮高效水稻"流"畅,叶片光合能力强;5)综合分析表明,库容量对氮素高效吸收影响较大。提高单位氮素库容量有助于提高单位面积库容量。不同施氮水平下,氮高效水稻叶面积系数、库容量、吸氮量和产量均明显高于氮低效水稻,叶面积系数在低氮水平下两者差异最大,其他3个指标以低、中氮差异较大。【结论】氮高效水稻源库指标均优于其他类型,且这一优势在不同施氮量亦是如此。     

臭氧胁迫对不同敏感型水稻叶片伤害的比较研究

【目的】研究臭氧胁迫下不同敏感型水稻叶片表观响应特征,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,臭氧设置室内对照(10 n L/L)和高臭氧浓度(100 n L/L)两个处理。采用组内最小平方和动态聚类方法,根据供试材料地上部最终生物量对高浓度臭氧的响应从小到大依次分为A、B和C 3个类别,研究臭氧胁迫下不同敏感类型水稻叶片伤害指数(LBS)特别是顶3叶叶色值(SPAD值,土壤、作物分析仪器开发)的动态响应及其与最终生长量变化的关系。【结果】臭氧胁迫使A、B和C 3类水稻成熟期地上部生物量平均分别下降19%、39%和52%,后两者降幅达极显著水平。臭氧处理水稻的LBS随生育期推移呈明显的增加趋势,但不同敏感类型水稻间均无显著差异,各测定时期表现一致。与对照相比,臭氧胁迫使不同测定时期的叶片SPAD值显著下降,降幅随熏蒸时间延长和叶位下移明显增加。全生育期平均,臭氧胁迫使所有供试材料倒1叶、倒2叶和倒3叶SPAD值分别下降11%、18%和30%,均达极显著水平。与此不同,臭氧胁迫对叶片SPAD值的影响不同水稻类型间无显著差异,不同测定时期趋势相同。相关分析表明,尽管臭氧胁迫水稻成熟期地上部生物量的响应与部分测定时期LBS存在一定的相关性,但其与所有测定时期叶片SPAD值变化的相关性均不显著,不同叶位趋势一致。【结论】在本研究条件下,臭氧熏蒸叶片的伤害指数和SPAD值的响应均不宜作为水稻生长对臭氧耐性程度的评价指标。     

开放式空气中CO_2浓度和温度增高对水稻叶片叶绿素含量和SPAD值的动态影响

【目的】针对不断增高的大气二氧化碳(CO_2)浓度和温度,研究这两个重要环境因子及其互作对大田生长水稻叶片叶绿素含量和SPAD值的动态影响。【方法】利用农田T-FACE(Temperature-Free Air CO_2 Enrichment)系统,以高产优质粳稻武运粳23为供试材料,设置两个CO_2浓度(环境CO_2浓度和高CO_2浓度)和两个温度处理(环境温度和高温),测定自然生长环境下水稻不同生育期叶片的叶绿素含量及SPAD值。【结果】550μmol/mol CO_2浓度使水稻移栽后41、77、94 d叶绿素a,b和a+b含量均增加(最大增幅为6.4%),但移栽110、119 d后均减少(最大降幅为5.4%)。由于叶绿素b含量对CO_2较叶绿素a含量更敏感,故高CO_2浓度使移栽后41、77和94 d叶绿素a/b值均下降,降幅分别为4.7%、2.3%和0.9%,但移栽110和119 d后分别增加1.9%和5.3%;以上对CO_2的响应多达显著水平。对叶片SPAD值而言,高CO_2浓度对水稻生长前、中期的影响较小,但移栽110和119 d后分别下降3.5%(P=0.1)和19.1%(P0.01)。大田生长期增温1℃,各期叶绿素a、b以及a+b含量多呈增加趋势,叶绿素a/b值表现相反,但总体上变幅小于CO_2效应;高温对水稻前、中期叶片SPAD的影响较小,但移栽110和119d后SPAD值平均下降7.1%和14.8%,均达极显著水平。CO_2与温度处理对上述测定参数多无显著互作效应,但CO_2浓度、温度处理与生育期之间多存在明显的互作效应。【结论】大气CO_2浓度增高有利于水稻生长前中期叶片叶绿素的形成,但生长后期叶绿素含量和SPAD值均明显下降且伴随叶绿素a/b值的显著升高,这种早衰现象在不同生长温度下趋势一致。     

肥料运筹比例对不同类型水稻群体质量的影响

研究了基蘖肥和穗粒肥不同比例对不同类型水稻群体质量的影响。结果表明:杂交粳稻品种在基蘖肥∶穗粒肥=6∶4条件下产量最高,常规粳稻品种在基蘖肥∶穗粒肥=5∶5条件下产量最高。不同类型品种的有效穗数、每穗实粒数、结实率、千粒重、叶面积指数、干物质重量等随基蘖肥比例的增加均呈先增后降的趋势,与产量的变化一致。在同一处理条件下杂交粳稻较常规粳稻品种在干物质重量、成穗率、每穗实粒数以及最终产量上有明显优势,说明杂交粳稻能更有效利用养分,在库大源足的条件下具备更高的产量潜力。     

不同氮肥水平下优质高产软米粳稻的产量与品质差异

【目的】明确优质高产软米粳稻的产量和品质对氮肥的响应特征。【方法】在前期品种筛选的基础上，选择2个优质食味高产型软米品种为研究对象，设置60 kg/hm²(N1)、120 kg/hm²(N2)、180 kg/hm²(N3)、240 kg/hm²(N4)、300 kg/hm²(N5)与360 kg/hm²(N6) 6个氮肥(以纯氮计)水平，对其产量性状和品质指标进行了测定与分析。【结果】依赖于单位面积穗数、每穗粒数和群体颖花量的协同增加，软米产量在N5下最高，但与N4间无显著差异。随施氮量增加，米粒的外观、黏度、平衡度和食味值呈先增后减，而硬度则先减后增，并在N4或N5下出现峰值;出糙率、出精率和整精米率均随施氮量增加而提高，但垩白米率和垩白度呈先降后增，并在N5水平下最低。随施氮量的增加，直链淀粉含量和胶稠度下降，蛋白质含量升高。米粉峰值黏度、热浆黏度、崩解值和最终黏度随施氮量的增加呈先增后减，在N4或N5下最高。【结论】因此，优质食味软米在240 kg/hm²和300 kg/hm²条件下取得产量和品质的协调，240 kg/hm²是品质、产量和效益兼顾的最佳施氮量。     

肥料运筹比例对不同类型水稻群体质量的影响

研究了基蘖肥和穗粒肥不同比例对不同类型水稻群体质量的影响。结果表明:杂交粳稻品种在基蘖肥∶穗粒肥=6∶4条件下产量最高,常规粳稻品种在基蘖肥∶穗粒肥=5∶5条件下产量最高。不同类型品种的有效穗数、每穗实粒数、结实率、千粒重、叶面积指数、干物质重量等随基蘖肥比例的增加均呈先增后降的趋势,与产量的变化一致。在同一处理条件下杂交粳稻较常规粳稻品种在干物质重量、成穗率、每穗实粒数以及最终产量上有明显优势,说明杂交粳稻能更有效利用养分,在库大源足的条件下具备更高的产量潜力。     

硫包膜缓释肥施用模式对稻茬冬小麦冠层结构、光合特性和产量的影响

为研究硫包膜缓释肥施用方式对稻茬冬小麦冠层结构和光合性能的影响,于2019-2020年进行田间试验,以硫包膜掺混肥(SCU,N∶P_2O_5∶K_2O=26∶12∶12)和尿素(U,46.3%N)为供试肥料设计6种施肥模式:尿素4次分施(M_1);100%SCU一次基施(M_2);60%SCU基施+40%U拔节期追施(M_3);60%SCU基施+40%SCU返青期追施(M_4);51%SCU基施+34%U拔节期追施(M_5,在M_3基础上减氮15%);51%SCU基施+34%SCU返青期追施(M_6,在M_4基础上减氮15%),研究不同施肥模式下小麦花后叶面积、冠层光截获特征、旗叶叶绿素荧光和光合指标等的差异。结果表明,在冠层结构方面,M_4和M_6模式在开花期的LAI较高,且乳熟期降幅较低,延缓了冠层叶片的衰老,提高冠层尤其是中下部的PAR截获率;M_1、M_2、M_3和M_5模式乳熟期的LAI降幅均较大,显著低于M_4和M_6模式,不利于冠层对光能的有效利用。在小麦光合性能方面,M_3、M_4和M_6模式在开花期旗叶的SPAD值和净光合速率均较高,但在乳熟期M_3模式降幅较大;M_4和M_6模式在乳熟期维持较高的SPAD值、光合电子传递速率和净光合速率,二者的3个指标均显著高于M_1、M_2和M_5模式。M_4和M_6模式相比于M_1模式,分别增产21.31%和10.76%,氮肥利用率分别提升4.36%和7.07%。本试验条件下,硫包膜缓释肥60%基施+40%返青期追施最有利于维持小麦花后合理的冠层结构,提高了光合性能和产量,是高产高效的施肥方式;硫包膜缓释肥51%基施+34%返青期追施模式小麦的光合性能和产量仍可维持较高水平,且提升了氮肥利用率。     

基于高光谱的冬小麦氮素营养指数估测

为了准确定量诊断氮素状况,为施肥和产量、品质的估测提供参考,该文通过设置不同氮素水平和品种类型的冬小麦田间试验,分析孕穗至灌浆初期不同光谱参数在小麦氮素营养状况监测上的差异,筛选叶片氮素含量和冠层氮素密度反演效果较好的参数,建立其与氮营养指数(NNI,nitrogen nutrition index)的经验模型。研究表明,线性内插法红边位置(REPLI)、修正红边单比指数(mSR705)、比值指数(RI-1dB)、简单比值色素指数(SRPI)、红边指数(VOG)等光谱参数与氮素营养指标具有良好的相关性(r0.85),且不受生育期影响,可用来反演评价冠层氮素营养状况;研究对筛选的光谱参数与各氮素指标进行回归建模,并用独立试验数据对所建模型进行验证,结果显示,REPLI在氮营养指数估测方面表现较好(r=0.93),估测模型精度较高(决定系数R2=0.86,均方根误差RMSE=0.08)。NNI在氮素营养状况诊断方面有一定的优势,通过高光谱反演氮营养指数进行氮素营养状态的定性定量诊断有一定的可行性。