玉米HD-ZIP I亚家族基因鉴定及表达分析

转录因子是植物响应逆境胁迫的重要调节因子,在其整个生长发育过程中发挥着重要的作用。HD-ZIP家族蛋白是植物中特有的一大类转录因子,包含4个亚家族(HD-ZIP I^IV),其中HD-ZIP I亚家族成员主要参与干旱、渗透压等极端环境和ABA及乙烯等激素处理的响应过程。本文采用隐马可夫模型(HMM)在玉米参考基因组中鉴定到17个HD-ZIP I亚家族成员,这些基因不均匀分布于玉米6条染色体上,与水稻的亲缘关系要近于拟南芥。玉米HDZIP I亚家族基因在玉米7种组织中表现出多种表达模式,具有明显的组织表达特异性。另外, HD-ZIP I亚家族基因对高盐、淹水及冷害等不同的逆境胁迫处理呈现出不同的响应模式及响应程度差异。5种不同激素处理后,玉米HD-ZIP I亚家族基因也表现出复杂的响应模式。这些结果为进一步解析玉米HD-ZIP I亚家族基因的生物学功能和作用机理提供了一定的参考价值。     

滴灌下生物质改良材料对盐渍土水盐氮运移的调控效应

为探究生物质改良材料对滴灌盐渍土水、盐、肥运移过程的调控效应，采用土箱模拟试验，研究了水肥一体化滴灌条件下，生物炭和腐殖酸两种改良材料对盐渍土水、盐、氮运移和再分布过程及其时空分布特征的影响规律。结果表明：在滴灌条件下，盐渍土壤水盐的时空动态变化表现出明显的水分入渗驱动的盐分运移过程和蒸发扩散驱动的水盐再分布过程；铵态氮含量在时间上表现出先增大、后减小的变化趋势，在空间上的运移再分布特征较弱；硝态氮含量初始时空分布表现出与水盐相似的运移特征，受铵态氮硝化作用的多重影响，后期空间分布与铵态氮空间分布相似；生物炭通过提高土壤饱和导水率，增大了入渗阶段土壤水、盐、氮的运移速率和分布范围；腐殖酸通过提高土壤田间持水率增大了再分布过程土壤水、盐、氮的分布范围和强度，同时其对尿素的水解和硝化过程表现出更强的抑制效果。应用生物质改良材料在改变土壤物理性状进而调控滴灌土壤水盐运移的同时，还影响土壤氮素转化运移过程及其分布，这为水肥一体化滴灌盐渍农田的节水、控盐、减肥治理提供了理论基础。     

播期对夏玉米生长发育及产量的影响

2018年在湖南省桃源县木塘垸乡,以临奥1号、湘农玉27号和郑单958为材料,设置5个播期处理,T1(5月8日)、T2(5月16日)、T3(5月24日)、T4(6月4日)、T5(6月14日),研究不同播期对夏玉米生长发育和产量形成的影响。结果表明:播期延后,玉米的生育期缩短,湘农玉27号、郑单958和临奥1号全生育期分别缩短5、5、4d;从吐丝期至成熟期,早播处理(T1、T2)的干物质积累量大于晚播处理(T3、T4、T5)的,各品种均以T1处理的最大;至成熟期,湘农玉27号、临奥1号、郑单958的干物质积累量分别为24576.2、25087.7、26367kg/hm~2;3个品种的叶面积指数在吐丝期最大,播期推迟,叶面积指数逐渐下降;3个品种T3、T4、T5处理的倒伏倒折率均高于T1、T2处理的,倒伏倒折率从高至低依次为湘农玉27号、临奥1号、郑单958;空秆率各处理间无显著差异,品种间差异也较小,空秆率从高至低依次为临奥1号、郑单958、湘农玉27号;3个品种的产量均以T1处理的最高,播期推迟,3个品种的产量均下降,且播种日期越晚,产量降低幅度越大;在本试验区域宜在5月上旬或中旬播种玉米。     

青贮玉米品质性状遗传变异及主成分分析

为了鉴定青贮玉米品质性状间的相关和依附关系,对14份青贮玉米材料的22个品质性状检测分析,并进行一般描述统计、遗传变异、相关性及主成分分析。结果表明,参试青贮玉米各品质性状中,脂肪、钾、木质素、淀粉含量的变异系数较大,分别为0.20、0.19、0.17和0.16,表明这些性状在品种遗传选育进程中有较大的改良空间;消化率及能量品质相关性状的变异系数介于0.03~0.08,表明这部分性状难以得到遗传改良;青贮玉米品质性状间相关性较大,适宜采用主成分分析保留品质性状的最重要方面。对测试的22个品质性状进行主成分提取,前3个主成分的累积贡献率达到91.29%,分别代表了青贮玉米的饲用价值、微量元素及粗蛋白成分。     

不同行距配比对玉米光合生理指标及茎秆特性的影响

以‘大丰30’为试验材料,在同一密度下（75000株/hm²）设置5种不同行距配比,研究不同行距配比对玉米光合生理指标及茎秆力学特性的影响。结果表明：行距配比为40 cm×80 cm时,棒三叶的叶绿素含量(SPAD)在灌浆期达到峰值;行距配比为30 cm×90 cm时,棒三叶净光合速率在灌浆期最高。大口期开始,行距配比为40 cm×80 cm时,叶面积指数(LAI)最高。单株干物质积累量以40 cm×80 cm最高。各行距配比的茎秆硬皮穿刺强度与茎秆弯曲性能随着节位的下降均呈逐渐增强的趋势,从大到小为 40 cm×80 cm>50 cm×70 cm>30 cm×90 cm>60 cm×60 cm>20 cm×100 cm。穗长、穗粗、千粒重和穗粒数各处理间均有不同变化,行距配比为40 cm×80 cm时产量最高,比等行距60 cm×60 cm增产7.96%。由此可见,行距配比为40 cm×80 cm,有利于大穗型品种‘大丰30’的光合性能和茎秆强度的提高,从而达到抗倒伏增产的目的。     

不同种植模式玉米生长发育和产量形成的研究

为研究不同种植模式玉米生长发育和产量形成的差异,以玉米‘京农科728’为研究对象,设置65 cm均匀垄作(CK)、68 cm均匀行平作(M1)和136 cm大垄双行垄作(M2)3种种植模式,对出苗质量、植株形态、光合生理特性和产量及产量构成因素进行比较分析。结果表明：与对照相比,M2保苗密度显著增加,株距显著缩小且变异系数更低;M2株高、穗位高、叶面积指数和单株干物重分别降低12.61%、11.21%、1.59%和3.67%,群体繁茂程度较低但叶面积指数和单株干物重下降程度均较小;M2净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率分别提高了25.24%、25.41%、53.60%和14.82%,功能叶片的光合能力显著增强;2017—2018年M2分别增产12.60%和17.59%,群体收获穗数的显著提高是增产的主要原因。本研究推荐,黑龙江省第一积温带玉米适宜种植模式为136 cm大垄双行（宽行90 cm+窄行46 cm）垄作模式。     

11份玉米自交系单株产量等性状的配合力与遗传参数研究

旨在研究玉米自交系单株产量等性状的配合力、遗传力及反交效应,为玉米自交系的选育和杂交种的组配提供依据。以11份玉米自交系为试材,按Griffing Ⅲ完全双列杂交法组配110个组合,观测杂交种的单株产量、株高、穗位高、雄穗分支数、雄穗主轴长、抽丝期和开花期等7个性状的表型数据,并对上述性状的一般配合力、特殊配合力、广义遗传力、狭义遗传力和反交效应进行估算。供试材料除雄穗主轴长的特殊配合力差异不显著外,其余性状的一般配合力和特殊配合力差异均达到极显著水平。JZ3和JZ6两个自交系单株产量的一般配合力为极显著正值,两对组合JZ9×JZ2和JZ2×JZ9、JZ6×JZ3和JZ3×JZ6的单株产量具有最大的正向SCA效应值,分别为40.68 g和35.24 g。单株产量的反交效应差异极显著,部分自交系的反交效应方差较大。7个性状的广义遗传力从大到小依次为,雄穗分支数、株高、开花期、穗位高、抽丝期、单株产量和雄穗主轴长;狭义遗传力从大到小依次为,雄穗分支数、株高、穗位高、开花期、雄穗主轴长、抽丝期和单株产量。试验结果表明单株产量性状的显性遗传方差占比最大,狭义遗传力最小,易受环境条件的影响,对该性状的选择适宜在晚代进行;单株产量性状具有显著的反交效应,故部分自交系需严格控制正反交方式。     

灌水下限对紫花苜蓿产量、品质及水分利用效率的影响

【目的】提高华北地区紫花苜蓿水分利用效率,兼顾产量与品质。【方法】于2018年4―9月,在河北涿州中国农业大学教学实验场,以紫花苜蓿品种WL363HQ为试验材料,开展紫花苜蓿田间灌溉试验。试验设置3个灌水处理:W1处理,灌水下限45%FC(田间持水率),灌水上限90%FC;W2处理,灌水下限60%FC,灌水上限90%FC;W3处理,根据当地生产经验定额灌溉为39 mm,研究了不同灌水下限对紫花苜蓿生长、产量和品质的影响。【结果】建植第5年的紫花苜蓿,全生长季需水量511.9 mm。苜蓿细根根系主要分布在0~40 cm土层,0~20 cm土层根系密度最高。灌水对第1、第2茬及全年产量没有显著影响(P>0.05),对第3茬产量有显著影响(P<0.05)。第1、第2、第3茬内采用W1处理苜蓿水分利用效率最高。不同灌水处理对苜蓿粗蛋白量没有显著影响(P>0.05),减少灌水量能增加苜蓿相对饲喂价值。【结论】建议华北地区紫花苜蓿第1、第2、第3茬采用45%FC灌水下限,第4茬采用60%FC灌水下限。     

辽河流域玉米籽粒脱水特点及适宜收获期分析

辽河流域处于中国东北春玉米区南部,积温资源相对丰富,在该区域推广玉米机械粒收技术具有较好的热量资源基础,但区域内玉米收获时籽粒含水率偏高,机械粒收的破碎率、损失率偏高等质量问题突出。分析区域内主推品种的籽粒脱水特征、基于热量资源条件确定机械粒收的适宜时间,是解决上述问题的合理途径。2017年选择该区域主推的29个不同熟期玉米品种,在开鲁县和铁岭县开展了籽粒脱水动态观测试验。结合流域内常年春玉米播种日期、不同品种生长发育及籽粒脱水积温需求、历史气象数据等分析结果,建立不同品种在辽河流域适宜机械粒收时期的预测方法。结果显示, Logistic Power模型可以很好地模拟春玉米籽粒含水率变化过程。不同品种籽粒实收含水率与模拟含水率间存在极显著的线性关系,决定系数R2为0.916 (n=45),均方根误差RMSE为1.217。研究建立的不同品种籽粒含水率模型具有极佳的区域适用性,以2017年国审的4个宜机收品种及流域内2个主栽品种研究,明确了不同品种适宜机械粒收时期的分布规律。国审品种中,德育919和京农科728自播种至籽粒含水率降至25%活动积温需求低于3200°C d,在辽河流域大部地区可于9月中下旬达到高质量机械粒收的籽粒含水率要求。泽玉8911和吉单66积温需求低于3400°C d,可于10月上中旬在流域内实现机械粒收,较上述德育919和京农科728晚10～20d。而当地主栽的辽单575和京科968脱水至适宜籽粒含水率的积温需求较泽玉8911和吉单66多200°Cd,无法在当地常规收获期实现高质量的机械粒收。本研究检验了基于LogisticPower模型的籽粒含水率预测模型在区域分析应用中的精度。通过比较国审宜机收品种与当地主栽品种的籽粒含水率变化、成熟和脱水的积温需求以及适宜机械粒收日期的空间分布规律,更新现有品种有助于在辽河流域实现常规收获期内的高质量机械粒收。     

Weed seedling emergence in contrasting fodder crop systems following 30 years of cultivation in the lowlands of Northern Italy

Five fodder crop systems of different intensity (ranging from a double annual crop of Italian ryegrass + silage maize to a permanent meadow) were adopted for 30 years in the lowlands of Northern Italy under two input levels, differing mainly in their provision of organic fertiliser (manure). Herbicides were used in the maize crops included in all systems, except the meadow. After 30 years, the weed seedbank of all systems and input levels were assessed by the seedling emergence technique on soil samples from each plot. The cropping systems determined the abundance and composition of the weed assembly. Relatively few, frequent species made up the majority of the emerged seedlings in all systems, and there was no relationship between the total number of emerged seedlings and the mean number of species recorded in the different systems. Arabidopsis thaliana and Oxalis corniculata were abundant in the annual double crop and in the 3- and 6-year rotations that also comprised the annual double crop. These weeds, however, were unlikely to represent a major threat to the crops, due to their vigour and growth period. The permanent meadow tended to greater weed biodiversity than the other systems. The application of manure favoured the seedbank of species such as Lolium multiflorum, Digitaria sanguinalis and A. thaliana. Weed communities in the different systems were mainly determined by herbicide application, (through the ability of weeds to avoid its effects, determined by the weed life history and emergence period) and manure application (with its possible dual effect of spreading weed seeds and favouring nitrogen-responsive weeds).