影响水稻株高和剑叶宽主效QTL对人工选择的响应

 利用粳稻Lemont导入籼稻特青背景构建的高代回交导入系和重组自交系群体,在北京和海南两地检测影响株高和剑叶宽的稳定表达的主效QTL,分析这些主效QTL在导入系和重组自交系群体的不同选择强度（5%、10%和20%）的极端群体中的等位基因偏离,研究不同性状的主效QTL对不同选择强度的响应及不同遗传结构群体对主效QTL人工选择响应的影响。结果表明,导入系的选择群体中所有主效QTL等位基因的偏离方向都使得供体等位基因频率增加,等位基因产生偏离的性状选择方向及供体等位基因的偏离方向与基因的加性效应方向完全一致,而重组自交系的选择群体中主效QTL等位基因的偏离既有供体等位基因增加的,也有等位基因降低的,两种群体中不同性状的主效QTL等位基因偏离与选择强度密切相关。通过比较不同群体结构的主效QTL定位及对选择响应的异同,发现一些假阳性QTL和在随机作图群体中漏检的QTL,强调作图群体QTL定位结果验证的重要性。鉴于不同群体、不同性状和不同主效QTL的选择响应特点,对不同主效QTL在基于常规表型选择和分子标记辅助选择回交育种中的利用价值及注意事项进行了探讨。     

微喷补灌对冬小麦旗叶衰老和光合特性及产量和水分利用效率的影响

【目的】探明微喷补灌对冬小麦开花后旗叶衰老和光合特性、籽粒灌浆速率、产量和水分利用效率的影响,为小麦节水高产提供重要技术支持。【方法】于2011-2013年冬小麦生长季,选用高产冬小麦品种济麦22,设置全生育期不灌水（W0）、微喷补灌（W1）和传统畦灌（W2）处理,研究小麦开花后旗叶水势、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）和过氧化氢酶（catalase,CAT）活性、叶绿素荧光参数、群体光合速率和籽粒灌浆速率等的差异。W1与W2处理的灌水时期一致,均于小麦拔节期和开花期各灌水1次。W1处理采用小麦专用微喷带（ZL201220356553.7）补充灌溉,灌水前测定土壤含水量。两年度小麦拔节期均设定0-140 cm土层土壤目标相对含水量为70%,第一年和第二年小麦开花期设定0-140 cm土层土壤目标相对含水量分别为70%和65%,根据灌水定额公式计算所需补灌水量。W2处理采用传统畦灌方式灌溉,改口成数为90%,即当水流前锋到达畦长长度的90%位置时停止灌水,用水表计量实际灌水量。W1与W2处理试验小区的规格一致,畦宽（左侧畦梗中心线至右侧畦梗中心线的垂直距离）2 m,畦梗宽0.4 m,畦长60 m,面积120 m²。小区间设1.0 m保护行。每小区等行距种植8行小麦,实际行距22.9 cm。W1处理的每个试验小区在自边行向内数第4行与第5行小麦之间沿小麦种植行向（畦长方向）铺设一条专用微喷带。微喷带进水端装有压力表、水表和闸阀,进水端水压设为0.02 MPa。灌溉水水源为井水,从水源至微喷带和畦田进水端采用PVC水龙带输水。畦灌的单宽流量为4.6-5.2 L·m^-1·s^-1。【结果】两年度微喷补灌处理在小麦拔节期和开花期的补灌水量分别为21.3-96.0 mm和29.0-38.5 mm,灌水分布均匀系数达87.9%-97.0%,不低于传统畦灌处理,而全生育期总灌水量比传统畦灌处理减少33.2-70.8 mm,节水21.0%-54.2%。微喷补灌处理开花后旗叶水势、SOD和CAT活性、丙二醛含量、旗叶最大光化学效率、实际光化学效率,及群体光合速率和籽粒灌浆速率、籽粒产量均与全生育期灌2水的传统畦灌处理无显著差异,但水分利用效率提高2.1-2.9 kg·hm^-2·mm^-1,达21.6-23.2 kg·hm^-2·mm^-1。【结论】小麦拔节期和开花期微喷补灌可以根据灌水前的降水量和土壤含水量状况及时调节补灌水量,并实施精确、均匀灌溉,适量供给小麦高产生理需水,挖掘出小麦节水的更大潜力。     

Quantitative trait loci mapping for flag leaf traits in rice using a chromosome segment substitution line population

To study the genetic basis of rice flag leaf morphology, quantitative genetic analysis was conducted in a population of 37 chromosome segment substitution lines (CSSLs) of indica elite variety ‘Habataki’ in the background of japonica cultivar ‘Sasanishiki’ across three different environments. The CSSLs showed normal distribution with transgressive segregation, indicating that these four traits are controlled by polygenes. Moreover, analyses of variance showed that these traits were highly influenced by the growing environment, which are typical for polygenic quantitative traits. Seven quantitative trait loci (QTLs) on four chromosomes were detected in total: four for flag leaf width, one for flag leaf area and two for flag leaf angle. Two key QTLs, qFLW4 and qFLAG5 controlling flag leaf width and angle, respectively, were identified in all three environments. These QTLs could provide useful information for marker‐assisted selection in improving the performance of plant architecture with regard to leaf angle and area. Moreover, developed CSSLs with these QTLs information are also useful research materials to reveal the importance of leaf morphology in relation to grain yield.     

小麦功能叶对籽粒灌浆影响的研究

分析小麦功能叶与主要灌浆参数之间的相关性,为山西地区小麦的高产育种提供参考依据。以51 个山西小麦品种为试材,用Logistic 方程拟合花后籽粒干重变化规律,分析叶片与主要灌浆参数之间的相关性。Wt1、Wt2、Wt3、W2、W3、V3、Vm、V2、Va等为主要灌浆参数;旗叶倾角与Wt1、Wt2、Wt3、W2之间的相关性达到显著水平;旗叶面积与Wt1、Wt2、W2显著相关;倒2 叶面积与Wt1、Wt2、W2、Va之间的相关性达到显著水平;粒重叶比（穗粒重/旗叶面积）与Wt2、W2、Va显著相关。在小麦的高产育种中,应注重对旗叶倾角、旗叶面积、倒2叶面积以及粒重叶比的考察与选择,以获得最佳的灌浆效果,为高产育种奠定基础。     

测墒补灌对2个小麦品种旗叶叶绿素荧光及衰老特性的影响

【目的】探讨测墒补灌和定量灌溉对2个小麦品种旗叶叶绿素荧光、衰老特性及籽粒产量的影响,为小麦节水高产提供理论依据。【方法】于2013—2015两年度,在大田条件下,选用泰农18(T18)和济麦22(J22)2个小麦品种,设置3个水分处理:W0(全生育期不灌水)、W1(依据0—40 cm土层土壤相对含水量进行测墒补灌,拔节期和开花期目标土壤相对含水量均为65%)、W2(定量灌溉,拔节期和开花期分别灌溉60 mm),研究测墒补灌和定量灌溉对2个小麦品种旗叶叶绿素荧光特性及衰老特性的影响。【结果】W1处理通过调节拔节期和开花期灌水量,保持灌水后0—40 cm土层土壤相对含水量在65%,可防止灌水过多或过少,为小麦生长发育创造适宜的土壤水分环境。W1处理条件下,两小麦品种开花后14、21和28 d的旗叶电子传递速率、光化学猝灭系数、PSⅡ实际光化学效率及旗叶蔗糖含量均显著高于W2处理,磷酸蔗糖合成酶活性在花后14和21 d显著高于W2处理;两小麦品种开花后14、21和28 d的超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性均显著高于W2,但同期旗叶丙二醛含量显著低于W2并保持较高的旗叶可溶性蛋白含量。两年度T18和J22两品种W1处理的籽粒产量、水分利用效率和灌溉效益均显著高于W2。品种间比较可知,T18两灌水处理的旗叶电子传递速率、光化学猝灭系数、PSⅡ实际光化学效率及旗叶蔗糖含量在花后21和28 d均显著高于J22,磷酸蔗糖合成酶活性在花后7、14和21 d亦显著高于J22;T18开花后21和28 d的超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性、可溶性蛋白含量均显著高于J22,但同期旗叶丙二醛含量显著低于J22。同一年度同一处理条件下,T18和J20总耗水量和水分利用效率均无显著差异;在W0处理条件下,J22的籽粒产量显著高于T18;但在W1和W2处理条件下,T18的籽粒产量、灌溉效益均显著高于J22。【结论】在小麦拔节期和开花期依据0—40 cm土层土壤相对含水量进行测墒补灌至65%土壤相对含水量,是两小麦品种同步实现高产与节水的有效措施。在灌溉条件下T18的产量潜力高于J22,但在干旱条件下,其对水分敏感,致使产量低于J22。     

氮肥运筹比例对稻田套播强筋小麦产量及花后旗叶衰老的影响

为给稻田套播小麦优质高产栽培提供理论依据,在江苏淮北地区通过大田试验,研究氮肥运筹比例对稻田套播强筋小麦花后旗叶叶绿素含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、丙二醛（MDA）含量和籽粒产量的影响。结果表明,在总施氮量（240 kg·hm^-2）相同条件下,随拔节肥和孕穗肥施氮比例的上升,小麦产量、氮肥偏生产力（PFP）和氮肥农学效率（NAE）逐渐升高,但后期施肥比例过高,产量有所下降,以基肥∶分蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥为3∶3∶2∶2的处理籽粒产量、PFP和NAE最高。随花后生育进程的推移,小麦旗叶叶绿素含量和SOD活性呈单峰曲线变化,MDA含量呈上升趋势。随拔节肥和孕穗肥施用比例的提高,旗叶叶绿素含量和SOD活性下降速率变缓,MDA含量上升速率也减缓。本试验条件下,基肥∶分蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥施用比例为3∶3∶2∶2的氮肥运筹方式有利于减缓花后旗叶衰老,提升氮肥利用效率,提高粒重和产量。     

黄淮麦区小麦主推品种（系）干热风抗性鉴定

为了确立黄淮麦区小麦干热风抗性评价指标,并筛选出抗干热风的品种(系),以黄淮麦区推广的91个小麦品种(系)为供试材料,于灌浆期对其设置温室模拟干热风处理,探讨干热风对小麦植株冠层形态特征、旗叶功能期、产量性状及籽粒主要营养成分积累的影响。结果显示,经干热风处理后,不同抗性小麦品种(系)冠层黄化程度不尽相同,而所有小麦品种(系)冠层的绿光标准化值下降,旗叶功能期缩短,千粒重下降,蛋白质相对含量显著增加,淀粉含量显著降低。同时,确定了旗叶功能期和千粒重抗逆指数共同作为小麦干热风抗性的评价指标,并鉴定出山农19等高抗干热风的小麦品种及济南17等敏感品种。利用旗叶功能期和千粒重抗逆指数能够鉴定出小麦干热风相对抗性,可为小麦品种布局以及抗干热风相关性状的遗传改良提供参考。     

高产杂交水稻剑叶全展后主要光合生理特征的研究

测定了杂交水稻两优培九和汕优63剑叶全展后的叶绿素含量、光合速率、光合系统电子传递活性、抗氧化系统等,结果显示:两优培九的光合速率在剑叶全展期一直占具优势,叶绿素含量较高,这可能是两优培九的光合速率高于汕优63的原因之一;两杂交水稻光系统的电子传递活性差异不明显,但在全展后期光系统活性均表现出不协调,这可能是杂交水稻剑叶衰老的原因之一;SOD的活性总体上呈先上升后下降的趋势。与汕优63相比较,两优培九的SOD活性较强,持续时间长;POD活性也呈先上升后下降的趋势,两优培九的POD活性较汕优63强;叶片中MDA的变化趋势与POD相似。表明除叶绿素含量较高外,两优培九光系统活性的优势并不明显;在抗逆性方面的优势可能是其光合速率较高、产量高的原因。     

Perennial O. sativa × O. rufipogon interspecific hybrids: I. Photosynthetic characteristics and their inheritance

A survey of 24 wild Oryza accessions identified Oryza australiensis and Oryza rufipogon as potential sources of enhanced photosynthetic rate for introgression into cultivated rice. Photosynthetic capacity per unit leaf area (CER) was associated with leaf N content but not with leaf chlorophyll concentration, flag leaf area, or specific leaf area. Eight fertile, perennial F₁ hybrids between O. sativa and O. rufipogon were grown in non-flooded soil, and CER was measured at flowering under saturating light. Two F₁ hybrids had greater CER than the average of 26.1 μmol m² s⁻¹. The F₂ progeny from these hybrids were screened for CER in the field, and segregants with even greater rates of photosynthesis were selected. The basis of high photosynthetic rate in the F₂ populations was not leaf thickness or leaf chlorophyll content. One F₂ line had exceptionally high CER and stomatal conductance. Broad-sense heritability on an individual plant basis for CER in two F₂ populations was 0.44 and 0.37. A highly significant offspring-parent regression of 0.89 for CER was observed in a replicated field evaluation (four blocks, five plants per plot) of 20 vegetatively propagated F₂ selections and their F₃ seedling progeny. Broad-sense heritability for CER on a plot-mean basis was estimated as 0.74 for both selected F_2:3 families and for the selected F₂ clones. Genetic resources in the genus Oryza may represent a source of alleles to increase leaf photosynthetic rate in the cultivated species, which we have demonstrated to be a heritable, though environmentally variable, trait in an O. sativa/O. rufipogon population.     

基于高光谱数据的晚籼稻品种剑叶SPAD值估测

本研究测定了长江中下游不同晚籼稻品种的剑叶SPAD值及反射光谱数据,分析了原始光谱及其变换数据与SPAD值的相关关系,建立了不同晚籼稻品种剑叶SPAD值估测模型,并采用平均偏差率对模型精度进行品种间验证.结果表明,水稻剑叶SPAD值与原始光谱的敏感波段位于710～720 nm之间,与一阶微分光谱的敏感波段为690～70...