密氮互作对灌区胡麻籽粒产量及品质的影响

为明确适用于灌区胡麻高产优质生产的密度和氮肥施用量,以内亚9号为材料,于2017和2018年连续两 年进行田间试验,分析播种密度与氮对胡麻籽粒木酚素及脂肪酸组分含量及其产量的影响。播种密度分别为3.0× 106、6.0×106和9.0×106粒每公顷,现蕾前结合灌水进行的氮肥追施量分别为每公顷0、16、32和48 kg氮。结果表明： 在同一播种密度下,随施氮量增加,籽粒产量增加;在同一施氮情况下,随播种密度增加,籽粒产量提高。随氮肥增 加,油酸含量减少,亚油酸含量增加。随密度增加,亚麻酸含量也显著提高。方差分析结果表明,密度和氮对油酸 含量影响显著;密氮互作对木酚素含量影响显著。相关性结果显示,籽粒木酚素、亚油酸和亚麻酸含量两两显著正 相关。综合考虑增产增效和胡麻籽粒特殊品质,灌区种植胡麻的推荐播种密度为每公顷6.0×106粒,追施氮16 kg· hm-2。     

不同胡麻品种TAG合成途径关键基因表达与含油量、脂肪酸组分的相关性分析

胡麻是一种富含不饱和脂肪酸尤其是α-亚麻酸的油料作物,明晰TAG合成途径中与胡麻含油量和脂肪酸组分相关的基因具有重要的理论意义。以3个含油量和脂肪酸组分有显著差异的胡麻品种(系)为材料,分析了不同品种(系)、不同组织和不同发育阶段胡麻油脂和脂肪酸组分的动态积累模式和TAG合成途径中7个关键基因的动态表达模式,以及含油量和不饱和脂肪酸与7个关键基因表达的相关性。结果表明,胡麻开花后10～20d,是种子油脂和亚麻酸的快速积累期,且不同胡麻品种(系)油脂和亚麻酸的动态积累模式差异显著。TAG合成途径中的7个关键基因(GPAT9、DGAT1、DGAT2、PDAT1、PDAT2、FAD2A和FAD3A)在胡麻不同发育阶段的不同组织中均有表达,在不同品种(系)间的表达模式各不相同。其中PDAT1、DGAT1和DGAT2基因的动态表达模式与含油量的动态积累模式显著正相关,PDAT1的动态表达模式与亚麻酸的动态积累模式显著正相关,且在高油高亚麻酸材料的种子动态发育阶段中PDAT1基因的累积表达量也显著高于低油低亚麻酸材料。因此,PDAT1可能是影响胡麻不同品种(系)中含油量和亚麻酸含量的关键基因。     

胡麻新品种陇亚 16 号的选育

陇亚16号是甘肃省农业科学院作物研究所以陇亚9号为母本、8939-7-4-1品系为父本杂交选育而成的胡麻新品种。在 2017-2018 年参加甘肃省区域试验,2 年试验每 hm2 折合产量 1532.93kg,较对照品种陇亚 13 号增产 5.74%,增产极显著,居参试材料第 2 位,18 点次试验中增产点率 77.78%。陇亚 16 号具有抗旱、抗倒伏、高抗枯萎病、生长整齐一致等优势,适宜在全国西北、华北等胡麻主产区种植。     

旧膜处理方式对旱田胡麻土壤温热状况及产量的调控研究

为探索旧膜再利用后旱地胡麻温热利用增产机理,在大田环境下,分析了旧膜直播(T1)、旧膜覆土直播(T2)、旧膜秸秆双重覆盖播种(T3)、春天揭旧膜覆新膜播种(T4)、秋后整地覆新膜春天播种(T5)及露地播种(T6,CK)6种处理方式下,旱地胡麻土壤温度时空变化特征、生育进程差异及其与籽粒产量形成的关系。结果表明:全地膜覆盖作物收获后旧膜继续留至翌年,仍具有热量的均衡补偿和显著的增温效应,生育进程加快,产量构成因子形成得到有效保证。不同旧膜再利用方式对胡麻生育期内土壤温度及生育时期天数的影响均呈现在播种-现蕾期,处理间土层温度增温效应的差异为T4、T5T1、T2、T3T6,随生育时期推进及土层加深影响逐渐减弱,播种、苗期在15 cm土层内,枞形期上移至10 cm土层,播种-现蕾期天数T4、T5、T1、T2和T3分别较T6缩短12.4 d、12.6 d、6.5 d、3.9 d和7.7 d。全生育期5 cm、10 cm土层总有效积温为:T5、T4T2、T1、T3T6,各处理较T6增幅为43.49℃~253.65℃,5 cm、10 cm土层有效积温均与播种-现蕾期天数、全生育期天数呈现明显的负相关。2年度籽粒产量均以T4最高,显著高于对照,分别达1509.52 kg hm-2和1024.95 kg hm-2,其余依次为T5、T1、T2、T3,平均产量较对照分别增加112.44%、88.84%、86.70%和62.98%。可见,当季作物收获后旧膜留置田间,翌年播前除旧膜覆新膜方式可作为旱区作物节本增效的适宜参考模式。     

种植密度和钾肥用量对胡麻产量和钾肥利用率的影响

为研究不同施钾水平下种植密度对胡麻生长发育和钾肥利用效率的影响,以陇亚杂1号为材料,在低密度(4.5×106株·hm~(-2))、中密度(7.5×106株·hm~(-2))和高密度(10.5×106株·hm~(-2))下,设3个施钾水平0、45、90 kg·hm~(-2)(K2O),探究钾肥与密度对胡麻形态性状、籽粒产量、油产量及钾肥利用率的影响。结果表明,施钾相同时,与低密度相比,随着密度增加,中、高密度植株的株高、有效分枝数和有效蒴果数平均分别降低14.24%、42.90%和13.10%,工艺长度平均增加了10.43%;籽粒产量和油产量均呈先升高后降低的趋势,相比低密度,中、高密度下,籽粒产量分别增加9.21%和3.71%,油产量分别增加了9.25%和3.71%;钾肥农学利用率降低,与低密度相比,中、高密度平均降低26.12%,钾肥偏生产力先升高后降低,中、高密度下分别增加7.46%和1.11%。密度相同情况下,随钾肥增加,胡麻株高、分枝高度、有效分枝数、有效蒴果数和含油率逐渐增加,与不施钾相比,分别平均增加15.12%、18.80%、14.15%、23.85%和1.26%;千粒重、产量和油产量在低、高密度下,随钾肥增加而增加,相比不施钾,施钾处理下分别平均增加3.19%、27.50%和29.03%;中密度下,千粒重、产量和油产量先升高后降低,施钾45 kg·hm~(-2)时,分别增加7.46%、23.10%和23.80%,施钾90 kg·hm~(-2)时,分别增加5.25%、19.33%和21.92%;钾肥农学利用率和钾肥偏生产力显著降低,与施钾45 kg·hm~(-2)相比较,施钾90 kg·hm~(-2)时分别平均降低47.55%和49.52%。综上可知,7.5×106株·hm~(-2),45 kg·hm~(-2)(K2O)是适合当地胡麻节肥高效生产的栽培措施。因此,在胡麻的高产栽培中,可通过调节种植密度和施钾量,在获得较高的籽粒产量的同时提高钾素利用率。     

磷对胡麻叶和蒴果皮中叶绿素质量分数、籽粒产量和品质的影响

以‘陇亚杂1号’为试验材料,在大田条件下设置4个施磷(P2O5)水平(0、75、150、225kg/hm2),研究磷素营养对胡麻叶和蒴果皮中叶绿素、籽粒产量和品质的影响。结果表明,叶片和蒴果皮中叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b质量分数均随施磷量增加而增加,与不施磷相比,叶片中平均分别增加19.05%、32.51%和22.72%,蒴果皮中平均分别增加43.21%、37.50%和41.65%;与不施磷相比,籽粒产量、含油率、油产量和籽粒粗蛋白均随施磷水平而提高,平均分别提高19.91%、1.20%、23.55%和10.17%;籽粒中亚麻酸质量分数随施磷水平升高先升高后降低,平均升高3.70%。施磷量与籽粒产量、亚麻酸质量分数正相关;与含油率、油产量和籽粒粗蛋白质量分数显著正相关;与成熟期叶片和盛花期蒴果皮叶绿素质量分数极显著正相关;子实期叶片中叶绿素质量分数与籽粒产量、含油率和油产量间存在极显著正相关;子实期蒴果皮中叶绿素质量分数与籽粒产量和油产量间存在极显著正相关。试验表明,施磷提高叶片和蒴果皮中叶绿素质量分数和籽粒产量,同时也改善胡麻品质。     

氮磷配施对旱地胡麻干物质积累和籽粒产量的影响

为了解决旱地胡麻施肥增产不明显的问题,设2个施氮(纯N)水平:75 kg·hm~(-2)(N_1)、150kg·hm~(-2)(N_2);2个施磷(纯P_2O5)水平:75 kg·hm~(-2)(P_1)、150 kg·hm~(-2)(P_2),共4个施肥处理(N_1P_1、N_1P_2、N_2P_1和N_2P_2),以不施肥为对照(N0P0),研究了氮磷配施对胡麻干物质积累、籽粒产量和水分利用效率的影响。结果表明,氮磷配施促进了胡麻地上部干物质的积累,比N0P0明显增加11.90%~59.29%,且成熟期干物质在籽粒中的分配量和分配比例随施肥量的增加而增大,以N_2P_1最大,比其他处理显著增加7.76%~34.73%和8.07%~9.14%(P0.05)。与N0P0相比,各施肥处理的开花后干物质积累量及其对籽粒产量的贡献率分别显著增加3.26%~39.06%和5.72%~61.50%。不同氮磷配施水平对胡麻籽粒产量的影响显著,与N0P0相比,N_1P_1、N_1P_2、N_2P_1和N_2P_2的籽粒产量分别显著增加16.21%~21.69%、28.47%~36.05%、44.27%~56.55%、36.34%~47.10%。胡麻的水分利用效率与籽粒产量的变化趋势基本一致,以N_2P_1的水分利用效率最大,N_2P_2次之,分别比N0P0显著增加30.23%~38.54%、20.50%~36.81%。可见,适宜的氮磷配比(N_2P_1:150 kg N·hm~(-2)、75 kg P_2O5·hm~(-2))在增加旱地胡麻干物质累积量、促进土壤水分吸收的基础上,保证了胡麻的高产高效,这为旱区胡麻高产栽培技术提供了理论依据。     

肉蛋白生物有机肥对胡麻干物质积累、产量及品质的影响

以不施肥为对照,通过田间试验,研究了单施化肥、单施肉蛋白生物有机肥和不同比例肉蛋白生物有机肥与化肥配施对胡麻干物质积累分配规律、产量及品质的影响。结果表明:肉蛋白生物有机肥增加了株高和茎粗,促进了胡麻干物质积累进程,现蕾期以后30%肉蛋白生物有机肥替代化肥(T4)处理的干物质积累速率明显增加,盛花期、子实期、成熟期分别比不施肥CK(T1)增加102.33%、55.16%、58.68%(P0.05);肉蛋白生物有机肥提高了胡麻产量,单位面积实际产量T4处理比不施肥CK(T1)、单施化肥(T2)和单施肉蛋白生物有机肥(T3)处理分别增加了73.66%、17.49%、13.74%(P0.01);不同比例肉蛋白生物有机肥与化肥配施改善了胡麻品质,T4处理下胡麻含油率最佳,60%肉蛋白生物有机肥替代化肥(T5)的处理胡麻籽粒亚麻酸及亚油酸含量较高。综合考虑,30%肉蛋白生物有机肥替代化肥的效果最佳。     

亚麻COBRA基因家族的鉴定与生物信息学分析

COBRA基因编码糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白,是次生壁加厚和纤维素含量的调节因子。亚麻纤维为韧皮纤维,纤维产量与次生壁中纤维素含量及次生壁加厚密切相关。通过BLASTP和Pfam分析,鉴定到24个亚麻COBRA家族成员,并对其进行基因结构、蛋白理化性质及系统进化等生物信息学分析。结果表明,有22个成员具有跨膜结构域,21个成员具有N-端信号肽,16个成员具有GPI锚定位点,所有蛋白均具有CCVS保守结构域而且都定位在细胞膜。基因结构和系统进化分析表明,亚麻COBRA基因家族分为2个亚家族:COBRA-I和COBRA-II,2个亚家族的基因结构具有明显的差异。     

胡麻种质资源主要品质性状的分析与评价

为了充分利用胡麻种质资源,促进胡麻品质育种,对国内外280份胡麻种质资源的主要品质性状进行了测定分析。结果表明：(1) 280份资源的粗脂肪平均含量38.3%,变幅为35.12%～45.27%,变异系数最小（3.22%）;木酚素平均含量3.45 mg/g,变幅1.08～7.24 mg/g,变异系数最大（30.88%）;亚麻酸含量平均48.03%,变幅35.62%～57.82%,变异系数为7.07%。(2) 相关分析显示,粗脂肪含量与油酸含量极显著负相关,与硬脂酸含量负相关,与其他性状正相关;木酚素含量与亚油酸含量极显著正相关,与棕榈酸含量正相关,与硬脂酸、油酸、亚麻酸含量负相关;亚麻酸含量与棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚油酸含量显著负相关。(3) 主成分分析将主要品质性状聚为4个主成分,油酸因子、亚油酸因子,木酚素因子和粗脂肪因子。(4) 系统聚类分析在欧氏距离D=42.8水平上聚为5大类群,第Ⅰ类粗脂肪和亚麻酸含量比较高;第Ⅱ类木酚素和亚油酸含量比较高;第Ⅲ类棕榈酸和硬脂酸含量比较高;第Ⅳ类油酸含量比较高;第Ⅴ类亚油酸含量比较低。以上分析可为胡麻种质资源利用和品质育种提供依据。