水肥条件对冬小麦旗叶光合特性及生物量的影响

【目的】研究水肥耦合对冬小麦旗叶光合特性及生物量的影响,建立旱地冬小麦生产的合理水肥管理模式。【方法】2011-2012年,以长旱58为供试材料,设置水分(W)和肥料(Y)2个因子,其中水分包括不灌水、低灌水量、中灌水量、高灌水量4个水平,肥料包括不施肥、低肥、中肥、高肥4个水平,共16个处理,于小麦不同生育时期测定其光合指标(净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr))及生物量。【结果】1)方差分析表明,水分对小麦旗叶光合特性的影响大于肥料,各施肥水平下,旗叶Pn、Gs、Tr与水分呈正相关。不论在何种水肥组合处理中,随着生育期的延长,冬小麦旗叶Pn、Gs、Tr均呈先升后降趋势,于开花期达到最大值。2)在中等施肥量水平下,小麦开花期低灌水量处理较不灌水处理、中灌水量处理较低灌水量处理Pn分别显著提高3.25%和5.01%,Gs分别显著提高10.20%和5.34%,Tr分别提高7.76%和0.15%。3)在土壤水分较充足时,小麦旗叶Pn、Gs、Tr随施肥水平的增加而提高,小麦开花期Pn在中等灌水量水平下,低施肥量处理较不施肥处理、中施肥量处理较低施肥量处理Pn分别显著提高2.45%和3.19%,Gs分别显著提高3.27%和4.23%,Tr分别显著提高4.26%和6.86%。4)同一水分条件下,灌浆期和成熟期生物量均随施肥量的增加先增后减,最高生物量出现在中等肥力水平(Y2)时;返青期和孕穗期,生物量随施肥量的增加逐渐增大。各灌水条件下,开花期生物量随施肥量的增加而变化趋势不同。【结论】高水(100mm)中肥(N、P_2O_5、K_2O用量分别为278.55,163.20,322.80kg/hm2)组合的小麦旗叶光合特性较为优良。     

稀植栽培条件对春小麦旗叶与穗部性状影响的研究

以 11个春小麦品种为试验材料 ,稀植栽培处理条件下 ,研究了旗叶与穗部两个性状 ,并进行了产量效应析。结果表明 ,稀植处理延长了旗叶功能期 (0 .7～ 2 .4 d) ,增加了旗叶长、宽和叶面积 ,显著程度因品种而异 ;穗粒数、穗粒重、千粒重随稀植处理密度的降低 ,呈增长趋势 ,稀植对穗粒数与穗粒重的影响远大于对千粒重的影响 ;根据稀植效应分析 ,将供试品种分为 3种类型 ,一类为耐稀植型 ,包括东农 12 2、东农 12 4、龙麦 2 6、东农 12 5 ;一类为稀植型 ,包括东农 12 3、龙麦 15、东农 97- 4 0 5 6、龙麦 2 0、龙麦 2 9及克丰 6号 ;另一类为非稀植型 ,仅龙辐 10号属此类型。     

利用重测序的水稻染色体片段代换系群体定位剑叶形态QTL

 剑叶形态性状（剑叶长、剑叶宽和剑叶面积）是水稻理想株型育种的重要目标性状之一。发掘新的控制水稻剑叶形态性状的基因资源,准确鉴定和定位水稻剑叶形态性状QTL,对开展水稻剑叶形态性状分子生物学研究和理想株型分子育种都具有重要意义。 以通过高通量测序而准确获知代换片段位置及长度的一套用籼稻品种9311为受体、粳稻品种日本晴为供体构建的,包括128个染色体片段代换系群体为材料,对剑叶形态性状及其与主穗颖花之间的相关性进行分析,结果表明剑叶面积与剑叶长、宽呈极显著正相关,主穗颖花数与剑叶长、剑叶面积呈极显著正相关。利用多元回归分析方法,结合Bin map,共鉴定出与水稻剑叶长、宽和面积相关的QTL分别为4、4和6个,贡献率介于4.08%~60.40%。上述QTL的准确定位,为进一步精细定位及克隆相应QTL以及开展水稻剑叶形态性状分子育种奠定了基础。     

氮肥用量与运筹方式对晚籼稻产量及花后干物质积累与转运的影响

旨在建立晚籼稻合理氮肥施用技术,探究了氮肥用量与运筹方式对晚籼稻产量及干物质积累与转运的影响。以‘益9优447’和‘益9优651’为试验材料,设置2个氮肥用量和3种氮肥运筹方式,并以不施氮处理为对照,测定产量及其构成因素、干物质积累量和剑叶SPAD值等指标。与不施氮处理相比,施氮可增加晚籼稻有效穗数12.3%~61.9%,降低花后剑叶SPAD值衰减率5.9~8.5个百分点,增大花后干物质转运量0.8~1.1倍,提高花后干物质转运率5.5~10.2个百分点和增加产量23.5%~35.6%。氮肥运筹方式对晚籼稻产量及干物质积累与转运的影响较小。氮肥用量270 kg/hm²与运筹方式基肥:分蘖肥:穗肥:粒肥=40%:20%:25%:15%组合处理的产量及干物质转运量与转运率最高。氮肥用量180 kg/hm²与氮肥运筹方式基肥:分蘖肥:穗肥=60%:20%:20%组合处理的氮肥农学利用率最高。氮肥用量为180 kg/hm²时,应增加氮肥基肥使用比例;氮肥用量为270 kg/hm²时,可适当增加氮肥后期追肥次数和比例。     

非洲栽培稻基因渗入系粒形和剑叶形态性状的QTL定位

非洲栽培稻作为重要的水稻种质资源,其基因渗入系可以为普通栽培稻的遗传背景提供新的有利基因,如果能将这些优良基因引入普通栽培稻中,可为水稻分子设计育种提供新的基因资源。本研究以非洲栽培稻基因渗入系YIL60与轮回亲本中9B(Z9B)杂交衍生的包含188个株系的F₂和F_2:3群体为材料,对粒形性状包括粒长、粒宽、籽粒长宽比、千粒重,剑叶形态性状包括剑叶长、剑叶宽进行数量性状点位(QTL)检测。结果共检测到16个QTL,包括2个粒长QTL、3个粒宽QTL、2个籽粒长宽比QTL、2个千粒重QTL、1个剑叶长QTL、6个剑叶宽QTL,分布于第1、第6、第7、第10和第11号染色体上,贡献率为2.25%~25.64%;有4个多效性QTL区间,有4个QTL qGW7-1、qFLL10、qFLW10、qTGW7在F₂和F_2:3群体中被重复检测到,其中在第7号染色体RM3859-RM3394区间检测到同时控制粒长、粒宽、籽粒长宽比和千粒重的QTL,贡献率最高达17.10%,是一个来源于非洲栽培稻的新粒形QTL。本研究为进一步开展粒形、剑叶形态性状基因的精细定位、克隆和分子标记辅助育种工作奠定了一定的理论基础。     

冬小麦品种更替过程中旗叶结构与光合作用的关系研究

为研究冬小麦品种更替过程中旗叶结构与光合作用的关系,以60a来广泛种植的10个冬小麦品种为材料,对株高,收获指数,旗叶的厚度、面积、叶肉细胞形态、叶绿体数目、光合速率、叶绿素含量等进行观察和测定比较。结果显示,随着品种更替,从BM1到LX998株高降低了37.25%,旗叶厚度、面积和收获指数均呈上升趋势;4环叶肉细胞面积由2 546.12μm2减小到2 285.92μm2,6环以上叶肉细胞的比例逐渐增大。灌浆期4环叶肉细胞中叶绿体个数增加了48.68%,叶绿素含量逐渐增大,光合速率高值持续期延长。上述结果说明,旗叶结构在小麦品种更替过程中有明显改变,可为小麦品种改良提供微观结构方面的依据。     

小麦RILs群体叶绿素含量和千粒重相关分析及QTL定位

以京411/红芒春21构建的重组自交系群体（RILs）为实验材料（包括177个家系）,研究花后旗叶叶绿素含量及其与粒重的关系,并进行QTL定位。结果表明,2011和2012年,花后7 d（I期）、14 d（II期）、19 d（III期）旗叶叶绿素含量及总叶绿素含量与千粒重呈显著或极显著正相关。连锁分析及QTL定位结果表明,2AS2存在一新的QTL位点（Barc5~Gwm448）,控制I期和II期的旗叶叶绿素含量,于2011年和2012年均被检测到,可分别解释I、II时期叶绿素含量表型变异的16.38%~20.12%和17.27%~19.35%。而另一位点2AS1（Barc1138~Barc212）只在2011年检测到,可分别解释I、II期叶绿素含量变异的11.43%和9.67%。同时,该新位点（Barc5~Gwm448）也与千粒重变异有关,可分别解释其表型变异的13.35%（2011年）和10.14%（2012年）。未检测到花后其他时期旗叶叶绿素含量的基因位点。     

水稻双剑叶突变体的表型、遗传分析及BR应答

从浙江省主栽晚粳稻品种浙粳22的辐照突变体库中,发现1株分蘖穗穗颈节上着生2片叶片的突变体,多代种植性状稳定,且不受环境条件影响。鉴定结果表明该突变体是由于倒1节间显著缩短所致,其籽粒比野生型略短,剑叶净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度等光合作用参数均低于野生型;突变表型受1对隐性基因控制,对外源油菜素内酯(BR)敏感。RT-PCR结果表明,部分BR合成和代谢相关基因在突变体和野生型中的表达量有差异,推测该突变基因与BR合成和代谢相关。     

测墒补灌对冬小麦耗水特性、旗叶水势、籽粒产量和水分利用率的影响

为了解土壤相对含水量对小麦耗水特性和籽粒产量的影响,以小麦品种济麦22为材料,在田间试验条件下,设置5个土壤水分处理(W0～W4),其中各处理在0～140cm土层越冬、拔节和开花期土壤相对含水量分别为:80%、60%和52%(W0),80%、70%和65%(W1),85%、70%和65%(W2),80%、70%和70%(W3),85%、70%和70%(W4),比较分析了不同土壤水分条件下小麦耗水特性、旗叶水势和相对含水量及籽粒产量的差异。结果表明,W2处理的降水量占总耗水量的比例显著高于W3和W4处理,与W1处理无显著差异;灌水量及其占总耗水量的比例低于W4处理,与W3处理无显著差异;土壤耗水量占总耗水量的比例显著高于W4处理,低于其他处理。灌浆前期W2处理旗叶水势低于W3和W4处理,与W1处理无显著差异,旗叶相对含水量与其他处理无显著差异;灌浆后期W2处理旗叶水势和相对含水量均显著高于W1和W3处理,与W4处理无显著差异。W2和W4处理的籽粒产量无显著差异,均高于其他处理;W2处理的水分利用效率和灌溉效益高于W4处理。综合来看,本试验条件下,W2处理为冬小麦兼顾高产和节水的最佳测墒补灌模式。     

全基因组分析低氮胁迫下水稻剑叶光合相关基因表达变化

 【目的】研究水稻剑叶叶绿素和光合特性及相关基因对低氮胁迫的响应,为提高水稻对氮肥的吸收和利用效率奠定分子基础。【方法】利用Agilent 4×44K芯片全基因组研究低氮胁迫处理下,2个不同叶绿素含量水稻齐穗期剑叶的光合相关基因表达的变化。【结果】SN19-6和丰锦剑叶的叶绿素含量和净光合速率在低氮胁迫下均有所下降,但SN19-6 2个指标下降的幅度明显较小。低氮胁迫处理与对照处理相比,超绿水稻SN19-6剑叶共有41个光合相关基因表达发生变化(14个在转录水平上下调表达,27个在转录水平上上调表达)。丰锦剑叶有29个光合相关基因表达发生变化(15个在转录水平上下调表达,14个在转录水平上上调表达)。低氮胁迫响应光合相关基因表现出品种特异性,超绿水稻SN19-6有29个为特异响应的,丰锦有17个特异响应的。2水稻品种(系)低氮胁迫响应的光合相关基因有12个重叠的,其中,5个在转录水平上上调表达,7个下调表达。【结论】在低氮胁迫下,水稻剑叶光合相关基因的表达发生变化,不同叶绿素含量水稻品种(系)中的表达既表现特异性,也存在部分重叠。