大麦抗条纹病与SSR标记的关联分析

为了解不同来源大麦的遗传多样性,并筛选与抗条纹病性状相关联的SSR标记,采用三明治法通过人工接种大麦条纹病菌Pyrenophora graminea对180份大麦材料进行抗性鉴定,通过119对多态性SSR引物对180份大麦材料进行SSR标记分析,并用一般线性模型(general lineal model,GLM)和混合线性模型(mixed lineal model,MLM)进行大麦抗条纹病与SSR标记的关联分析。结果表明,人工接种大麦条纹病菌后共鉴定出10份免疫、9份高抗、25份抗病、70份感病和66份高感大麦材料;119对多态性SSR引物从180份大麦材料中共检测出559个等位变异位点,平均为4.70个,变幅为2～14个,基因多样性和多态性信息含量变幅分别为0.05～0.88和0.05～0.86;群体结构分析表明供试大麦材料可分为2个亚群。基于GLM和MLM分别检测到14个和10个与大麦条纹病抗性相关联的SSR标记,对表型变异的解释率变幅分别为4.46%～9.76%和3.25%～7.87%,其中Scssr08238和BMS64标记均与大麦条纹病抗性呈极显著相关,二者在GLM中解释率分别为9.76%和8.00%,在MLM中解释率分别为7.87%和5.61%。本研究所鉴定的大麦抗性种质可作为抗源用于抗病育种,与抗性相关联的SSR标记可用于大麦抗条纹病的分子标记辅助选择育种。     

不同播深环境下玉米耐深播性状杂种优势及遗传效应解析

为确定玉米耐深播性状的杂种优势表现及遗传规律,本研究以耐深播性不同的22份亲本及组配的22份F₁杂交种为试材,在3、15和20 cm播深下,采用加性-显性-母体遗传模型(ADM)分析了13个耐深播性状的杂种优势、遗传效应及配合力大小。结果表明,随播深增加玉米亲本和F₁的出苗率、苗长、根长、中胚轴粗及根重降低,而中胚轴长、胚芽鞘长、中胚轴与胚芽鞘和、中胚轴与胚芽鞘比、胚芽鞘粗、苗重、中胚轴重及胚芽鞘重升高;Pearson和主成分分析(PCA)表明,这13个性状间的协同或拮抗作用形成了玉米耐深播响应机制。13个耐深播性状的杂交优势表现明显,F₁杂种优势指数介于90.97%~175.64%;除中胚轴与胚芽鞘比、胚芽鞘重外,其余性状均表现为正向中亲和超亲优势。因此培育耐深播玉米品种时不仅需要注重对高亲、中亲及母本等主要基础材料的选择,还需兼顾杂种优势的影响,以提高育种选择效率。中胚轴长、胚芽鞘长、中胚轴与胚芽鞘和、中胚轴与胚芽鞘比及根长的加性遗传效应占主导地位,育种上可用简单回交法或单交重组法在早代对这些性状进行遗传改良;其余性状同时受加性与显性遗传主效应及其与环境互作效应的调控,这些性状最好在特定播深环境下进行遗传改良,以充分发挥其在特定环境下的杂种优势。13个耐深播性状的双亲一般配合力(GCA)及F₁特殊配合力(SCA)间均差异显著,筛选出1份综合加性效应值良好的父本8802A,推测利用优良H21×8802A后代能改良创制一些优良耐深播玉米材料。本研究为玉米耐深播新品种培育奠定了理论基础。     

低温胁迫下不同玉米自交系对外源甜菜碱的生理响应

为了探究外源甜菜碱(GB)提高玉米萌发期和苗期耐寒性的响应机制及比较外源GB对不同玉米时期低温伤害的缓解效果,采用不同浓度外源GB处理耐寒性不同的6份玉米自交系,研究10℃低温胁迫下外源GB对玉米种子萌发及幼苗生理特性的影响。结果表明,低温胁迫能明显抑制玉米种子萌发,其平均发芽势、发芽率、胚芽长、胚根长、胚芽鲜重和胚根鲜重分别降低了55.2%、45.4%、64.6%、61.3%、57.7%和71.0%;幼苗叶片明显受到伤害,其平均相对电导率、丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量、SOD活性、POD活性和CAT活性分别升高了282.7%、150.1%、140.6%、124.7%、374.4%、209.7%和211.3%。萌发期和苗期分别添加20μmol·L~(-1)和10μmol·L~(-1)外源GB对低温胁迫下玉米的缓解效果最佳,其能明显促进玉米种子萌发及减轻幼苗生理伤害,除相对电导率(42.4%)和丙二醛含量(30.5%)显著降低外,脯氨酸、可溶性糖含量及抗氧化酶活性均显著升高(12.6%～324.9%)。在此最佳低温缓解外源GB浓度下,以萌发和幼苗生理性状的低温缓解指数作为低温缓解评价指标,采用隶属函数法综合评价两时期不同自交系的低温缓解效果,发现萌发期外源GB对玉米的缓解效果(0.585)优于苗期(0.454)。     

甘肃省大麦条纹病菌遗传多样性及致病力差异

为了解甘肃省大麦条纹病病原菌Pyrenophora graminea的遗传多样性及致病力差异,运用RAPD分子标记技术对大麦条纹病菌不同菌株进行遗传多样性分析,并采用三明治法进行菌株致病力差异研究。结果表明:17个RAPD标记从45个菌株中扩增出126条带,平均每个标记7.41条带,遗传相似系数范围为0.468 3～0.984 1,平均值为0.830 8,当遗传相似系数为0.723 6时,可将供试菌株划分为4个类群,分别包含41、2、1和1个菌株;致病力测定结果显示菌株QWC较菌株QQ致病力强,两菌株除在品种‘甘啤2号’和‘GP-3’上无致病力外,在其他供试品种上致病力均存在差异。表明大麦条纹病菌不同菌株间存在遗传差异,且菌株QWC和菌株QQ存在致病力差异。     

PEG胁迫下紫花苜蓿幼苗内源激素对NO的响应

以紫花苜蓿幼苗为材料,采用聚乙二醇（PEG-6000）为渗透调节物质模拟干旱胁迫,通过外源喷施NO释放剂硝普钠（SNP）和清除剂（cPTIO）,用液相色谱/质谱联用（LC/MS）法分析研究PEG胁迫下紫花苜蓿幼苗叶片和根系中4种内源激素脱落酸（ABA）、生长素（IAA）、水杨酸（SA）和赤霉素（GA₃）对NO的响应。结果表明：1）PEG胁迫下施加外源NO能促进紫花苜蓿叶片和根中NO含量的增加,其清除剂明显降低了紫花苜蓿叶片中NO含量;2）随着处理时间的延长,叶片和根中的ABA和SA含量逐渐增加,而根系中ABA和SA含量的增加较叶片晚。在胁迫第8天,叶中外源NO处理的ABA含量比SA含量高6.68倍,而喷施NO清除剂的ABA含量比SA含量高77.22%,并且叶中外源NO处理的ABA含量明显高于根中;3）NO会在短期内诱导叶片和根系中IAA和GA₃含量增加,在胁迫的第4天,叶片中外源NO处理的IAA含量高于其清除剂1.65倍,而根中喷施NO清除剂的IAA含量比NO处理高8.70%;叶片和根中NO处理的GA₃含量在第2天达到最大值后降低,比喷施NO清除剂的GA₃含量分别高54.49%和84.65%。综上所述,NO可通过诱导紫花苜蓿IAA、ABA、GA₃和SA四种激素的代谢水平及根中的相互转化调控植物的生长与抗逆性,尤其是ABA和SA在紫花苜蓿中的调节。     

低温弱光胁迫下芸豆叶片光抑制与类囊体膜脂构成变化

以对低温弱光敏感性有差异的两个红芸豆品种为材料,研究了低温弱光胁迫处理及恢复过程中幼苗叶片的叶绿素含量、荧光参数和类囊体膜脂肪酸组成的变化。结果表明:与对照相比,随胁迫时间延长,叶片中Chl a、Chl b和Chl(a+b)含量降低(P<0.05);F_v/F_m、F_v'/F_m'、qP、Φ_PSⅡ和ETR下降(P<0.05),Chl a/b和NPQ上升(P<0.05);类囊体膜脂MGDG、DGDG和SQDG中的亚麻酸(C18:3)含量显著降低(P<0.05),棕榈酸(C16:0)含量显著升高(P<0.05),PG中的棕榈酸(C16:0)和反式十六碳-烯酸[C16:1(3t)]含量降低(P<0.05),而亚麻酸(C18:3)和亚油酸(C18:2)含量升高(P<0.05),在叶片抵御低温弱光胁迫过程中维持一定的膜脂不饱和度的重要作用。随胁迫时间延长,类囊体膜总饱和脂肪酸(SFA)含量升高,多不饱和脂肪酸(PUFA)含量以及膜脂不饱和度(U/S)显著降低,恢复期则相反。在胁迫处理和恢复期,“英大红”和“小红芸豆”的U/S变化差异不明显,PUFA含量变化差异显著(P<0.05),且与F_v/F_m的相关性分别达到86.21%和83.92%,表明低温弱光处理及恢复过程中,光抑制后PSⅡ功能的修复与PUFA含量增加存在一定关系。因此,低温弱光胁迫下“英大红”光抑制程度较“小红芸豆”轻,可能是较高含量的PUFA增加了类囊体膜的不饱和度,维持膜的稳定性,减轻了光抑制。     

Straw strip mulching: A sustainable technology for saving water and improving efficiency in dryland winter wheat production

An improved straw mulching model may be a sustainable agricultural production technology due to its improvements in soil water and the fertilizer environment by the recycling of waste straw resources. A four-year field experiment was conducted in a randomized block design on the Loess Plateau of northwestern China in 2015–2019, which aimed to study the effects of straw strip mulching (SSM) and conventional flat planting without mulching (CK) on soil water storage, water consumption characteristics, water use efficiency, precipitation use efficiency, winter wheat growth, economic benefits, and nutrient benefits. The results obtained for the four years showed that the SSM treatment improved soil water storage in the 0–180 cm soil layer over the whole growth period, which was especially obvious in the 0–60 cm soil layer at the jointing and blooming stages. Compared with CK, SSM increased the contribution rate of precipitation to total evapotranspiration and increased it quite significantly by 20.4 percentage points in the earlier growth period. SSM significantly reduced soil water storage consumption in the 0–180 cm soil layer and ultimately reduced evapotranspiration by 11.2 mm during the whole period. In the 0–180 cm soil layer, SSM decreased evapotranspiration by 33.1 mm from the sowing to the jointing stages, but increased it by 19.5 mm from the jointing to the blooming stages. In addition, SSM improved the water use efficiency of grain yield by 21.6% and improved the precipitation use efficiency of grain yield by 18.6%, and it ultimately increased grain yield by 16.5% through improving spike number by 9.5% and kernel number per spike by 8.9%. SSM improved the water use efficiency of biomass yield by 13.5% and the precipitation use efficiency of biomass yield by 9.9%, and it ultimately increased biomass yield by 8.7% and plant height by 6.5%. Furthermore, SSM increased net income by 413 CNY ha^–1 and the total amount of straw returned to the field after harvest by 8 876–9 619 kg ha^–1. After returning straw to the field, SSM significantly increased the soil nutrient contents, which could significantly reduce the burden of fertilization by farmers after a few years. Therefore, straw strip mulching technology could probably be a sustainable and potentially useful practice, which could save water and increase efficiency in rainfed winter wheat production.     

干旱胁迫对白菜型冬油菜苗期生理特性的影响

对8个白菜型冬油菜品种苗期抗旱胁迫下生理指标的变化特性进行研究,了解不同生理指标与白菜型冬油菜品种耐旱性的相关性,筛选耐旱品种或种质。结果表明,干旱胁迫后,油菜游离脯氨酸(Pro)、超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性都逐渐增加,丙二醛(MDA)质量分数先降低后增加。MDA与苗期干旱胁迫后幼苗成活率呈极显著相关,POD与幼苗成活率呈显著相关,可作为鉴定白菜型冬油菜抗旱性鉴定的首选指标。综合来看,8个品种中天油7号对干旱反应敏感,表现为不抗旱;陇油7号对干旱反应迟钝,为强抗旱品种;天油2号、陇油9号、天油5号为弱耐旱抗品种,陇油6号、陇油8号、天油8号为中抗旱品种。     

微管调节试剂对白菜型冬油菜萌动种子内源激素及抗寒基因表达的影响

以‘陇油7号’和‘天油4号’2个抗寒性不同的白菜型冬油菜为试验材料,通过添加400μmol·L^-1秋水仙碱(微管聚合抑制剂)和50μmol·L^-1紫杉醇(微管聚合促进剂)试剂后,在20℃和0℃下分别处理12 h和24 h,随后采用液相色谱质谱联用仪和荧光定量PCR测定萌动种子内源激素含量及抗寒基因表达量,研究微管调节试剂对白菜型冬油菜萌动种子内源激素和抗寒基因的影响。结果表明：与对照相比,添加秋水仙碱后,在0℃和20℃处理下‘陇油7号’和‘天油4号’ABA、IAA、GA₃、ZT含量明显降低;添加紫杉醇后,‘陇油7号’和‘天油4号’ABA、IAA、GA₃、ZT含量明显升高。添加秋水仙碱后,与0℃处理12 h相比,0℃处理24 h时,‘陇油7号’α-tubulin、β-tubulin、MKK2、ICE1、CBF1、BrAFP1的表达量增加,‘天油4号’α-tubulin、β-tubulin、CBF1表达量增加,但MKK2、ICE1、BrAFP1的表达量降低;与20℃处理12 h相比,20℃处理24 h时...     

氮肥用量对粮饲兼用玉米产量和饲用品质形成的影响

本研究分析了陇中黄土高原半干旱雨养农业区全膜双垄沟播模式下不同氮肥施用量(N1:0 kg·hm-2,N2:100 kg·hm-2,N3:200 kg·hm-2,N4:300 kg·hm-2)对粮饲兼用玉米(Zea mays)产量和品质形成的影响。结果表明,相同P、K肥条件下,在0~300 kg·hm-2纯N用量范围内,粮饲兼用玉米叶面积指数(LAI),叶片、叶鞘和茎秆的干物质量,持绿性,以及籽粒产量和生物产量都随施氮量的增加而增加;中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量随着施氮量的升高而降低,随生育进程增加;粗蛋白含量随着施氮量的升高而增加,随生育进程降低;相同施氮量处理下的叶片中NDF和ADF含量在不同时期均低于叶鞘;高的施氮量也有利于籽粒饲用品质的改善。因此,适量增施氮肥能明显提高粮饲兼用玉米产量,改善其品质。建议陇中旱农区采用全膜双垄沟播技术种植粮饲兼用玉米时氮肥用量为纯N 300 kg·hm-2,既能提高生物产量和籽粒产量,又能改善青贮和饲用品质。