利用9311来源的粳型染色体片段代换系定位控制稻米糊化温度的微效QTL

糊化温度(gelatinization temperature, GT)是评价稻米蒸煮与食味品质的重要因素之一, 除受一主效基因控制外, 还受多个微效基因的影响。本研究利用粳稻品种日本晴和籼稻品种9311作为受体和供体来源的一套染色体片段代换系为研究对象, 于2010-2011年连续2年分别于2个环境内种植, 测定各株系稻米的糊化温度(碱消值), 利用t测验与轮回亲本比较。结合高通量重测序技术鉴定各代换系的基因型, 以一年两地检出的极显著差异位点作为一个QTL, 共检测到4个控制GT的微效QTL, 即qGT2-1、qGT7-1、qGT8-1和qGT12-1, 分别位于第2、7、8和12号染色体上。加性效应分析结果显示, 4个QTL的效应值均为负值, 表明来自籼稻品种9311的这4个片段对碱消值的效应均为负效应。其中qGT7-1和qGT12-12个QTL在2年4个环境均被检测到, 遗传效应的趋势也一致, 加性效应贡献率为11.31%~28.95%。以受体亲本碱消值差异最大的代换系N53株系及亲本为材料, 对稻米淀粉精细结构进行分析, 推测支链淀粉中短链含量的减少可能会引起GT的升高。上述结果为进一步精细定位和克隆相应QTL及开展稻米品质改良的分子育种奠定了基础。     

大麦品种扬农啤5号的黄花叶病抗性QTL定位

为分析大麦黄花叶病抗性基因的位置和效应,以高抗大麦品种扬农啤5号和感病大麦品种日引3号构建的253个RIL群体及亲本为材料,利用在双亲间具有多态性的108对SSR分子标记构建遗传群体连锁图谱,结合大麦黄花叶病抗性表型数据,采用QTL IciMapping 4.0软件进行大麦黄花叶病抗性QTL分析。结果表明,在大麦染色体1H、2H、5H和7H共检测到6个与大麦黄花叶病抗性相关的QTL,这6个QTL对大麦黄花叶病抗性的贡献率为4.39%～14.92%。其中,位于2H染色体的QTL qRYM-2Hb在3年9个时期均能检测到,介于标记区间GBM1309～EBmac0415,可解释5.70%～14.92%的表型变异,与已定位的 Rym16~(Hb)的位置相近,可能是 Rym16~(Hb)的等位基因;位于2H染色体的QTL qRYM-2Ha在2年3个时期均能检测到,介于标记区间EBmac0640～Bmag0744,可解释5.00%～10.88%的表型变异,可能是1个新的抗性位点;其他4个抗性QTL均仅在1年1个时期检测到,是否真实存在尚需进一步验证。同时,所有QTL的加性效应均为负值,表明定位的6个大麦黄花叶病抗性基因均来自母本扬农啤5号。     

大麦单株产量性状的杂种优势及其稳定性分析

为研究不同环境下大麦单株产量性状的杂种优势及其稳定性,以113个(Nasonijo×泰兴9425)DH系配制226个杂交种构建的永久F_2群体及亲本为材料,分别调查参试材料在4个环境下的单株穗数、主穗粒数、千粒重、单株产量和单株生物量,利用方差分析、聚类分析及稳定性分析对大麦单株产量性状的杂种优势及其稳定性进行了分析。结果表明,大麦杂种F_1各被测性状大多表现中亲优势,超亲优势组合出现率相对较低。各被测性状的杂种优势不仅受自身遗传因素影响,而且受试点生态条件及年度气候条件的影响。杂种优势的稳定性因性状不同而异,千粒重和主穗粒数杂种优势的稳定性较好,单株生物量和单株产量杂种优势的稳定性较差,仅有2个组合在多环境下表现出稳定的强杂种优势。     

抗稻瘟病位点LABR＿64的起源及其分布和序列多样性

【目的】研究抗病基因在水稻种群中的分布特征是培育抗病品种的基础。【方法】以水稻第9染色体上与Pi3/Pi5/Pii/Pi15等位的抗病位点LABR_64为研究对象,结合稻瘟病抗性鉴定,对该位点中包含的两个抗病基因LABR_64-1和LABR_64-2在水稻群体中的分布特征进行了研究,并对其在单子叶植物中对应的直系同源序列进行了共线性分析。【结果】LABR_64位点在水稻中存在的频率约为16%,所有存在该位点的粳稻均表现高抗病性,缺失该位点的粳稻品种均表现出高感病性,而籼稻品种中LABR_64位点存在频率低于5%,虽然其存在情况下均表现出抗病性,但大部分缺失该位点品种也表现出抗性;存在LABR_64位点的品种中,LABR_64-2基因编码序列高度保守;LABR_64起源于单子叶与双子叶植物完全分离后及单子叶植物分化早期,其在不同的单子叶植物的分化过程中一直保持着良好的共线性。【结论】粳稻抗稻瘟病表型与LABR_64-1和LABR_64-2存在与否紧密关联,而籼稻的相关性不大,表明籼稻中其他抗性基因在稻瘟病抗性过程中起主导作用;鉴于LABR_64-2的高度保守性,可根据其编码序列设计分子标记,用于高效筛选抗稻瘟病粳稻品种;LABR_64可能在不同单子叶植物抗病过程中均具有重要作用。     

作物温度及其监测技术研究进展

作物温度是作物与周围环境进行能量交换的结果,作物温度的变化是有效监测作物生长状态的观测指标,红外热成像技术能够将物体红外热辐射转化为物体表面温度图。综述了影响作物温度变化的因素,包括品种特性、生育时期、不同器官、光照、温度、水分、CO2浓度、湿度、风速、种植密度、施肥等,阐述了作物植株温度监测技术在作物生长状态监测上的应用,总结了红外热成像技术在作物监测领域存在的问题,并对未来进一步研究进行了展望,以期为开展作物温度及作物热红外监测研究提供参考。     

实地氮肥管理对不同氮响应粳稻品种产量和品质的影响

【目的】本研究旨在阐明实地氮肥管理对不同氮响应粳稻品种产量、氮肥利用效率和稻米品质的影响。【方法】以4个粳稻品种(淮稻5号、连粳7号、宁粳1号和扬粳4308)为材料,设置了氮空白、农民常规施肥和实地氮肥管理3个氮肥处理,观察了不同氮肥处理下产量构成、氮肥利用效率和稻米品质的变化特征。【结果】与农民常规施肥相比,实地氮肥管理显著提高了水稻的产量和氮肥利用效率。实地氮肥管理显著提高了水稻的整精米率、胶稠度、热浆黏度和崩解值,显著增加了稻米中清蛋白和谷蛋白的含量,显著降低了垩白度、直链淀粉含量和糊化温度。依据不同品种在较低施氮量下产量和氮肥利用效率的响应,将供试品种分为A型(淮稻5号和连粳7号)和B型(宁粳1号和扬粳4038)。与氮响应B型品种相比,氮响应A型品种的整精米率、清蛋白和谷蛋白含量、崩解值较高,垩白度、直链淀粉含量、消减值较低。【结论】实地氮肥管理可以提高不同粳稻品种的产量和氮肥利用效率,对氮响应A型品种的效果更为明显,其米质对氮肥的响应更为敏感。     

ALS抑制剂类除草剂抗性水稻功能标记的开发与验证

【目的】培育具有乙酰乳酸合酶(ALS)抑制剂类除草剂抗性的品种是防治水稻直播田杂草危害最经济、有效的途径之一,而利用分子标记辅助选择有助于提高其品种选择效率。【方法】在明确除草剂抗性突变体黄华占M-1 ALS基因编码区碱基差异的基础上,利用四引物扩增受阻突变体系PCR(Tetra-primer ARMS-PCR)技术,设计引物对不同品种(品系)和淮稻5号/黄华占M-1的F2群体进行基因型检测,并结合除草剂的田间试验对标记的准确性进行验证。【结果】ALS基因编码区序列比对分析表明,尽管籼、粳稻之间具有多处差异碱基,但只有第1642和1643碱基TG到AT的变异能导致位于高度保守域的第548位编码氨基酸由色氨酸突变为甲硫氨酸,进而使水稻产生对ALS抑制剂类除草剂的抗性。依据PCR扩增产物的电泳带型,可以准确区分出3种不同的基因型,其基因型与苗期除草剂抗性的表型完全一致。【结论】利用Tetra-primer ARMS-PCR技术,可以实现对两个连续变异碱基位点基因型的快速检测,从而加快ALS抑制剂类除草剂抗性水稻品种的选育进程。     

二棱大麦种质的综合评价

为筛选综合性状优异的二棱大麦种质,对来自国内外97份二棱大麦种质株高、穗下节间长、穗长、主穗粒数、单株穗数、千粒重、单株粒重、单株生物量等8个性状的多年多点表现进行了分析和综合评价。结果表明,二棱大麦种质的穗长、单株穗数、单株粒重及单株生物量的变异较丰富,株高、穗下节间长、主穗粒数及千粒重的变异相对较小,二棱大麦育种的增益效应主要体现在穗长和穗数适度增加。聚类分析将参试二棱大麦分为8类,分布较分散,不同类群各有特点,较大程度地反映了品种（系）的地理生态类型。结合主成分与二维排序分析,筛选到以大粒、高产为基础、穗数与穗粒数并重、穗长多粒、矮秆抗倒的3类种质。采用主成分分析和逐步回归分析法构建了二棱大麦种质多性状的综合评价方程,并筛选了评价指标。     

直播方式对水稻生理性状和产量的影响及其成本分析

为探讨水稻不同直播方式对产量和生理特性以及成本的影响,该文设置了旱直播、水直播和机条播3种直播方式,研究了水稻的产量表现、群体发育、生理特征以及经济效益。结果表明,与旱直播相比,机条播和水直播的产量分别增加了11.9%和6.3%,氮肥农学利用率分别增加了10.1%和4.9%。从产量构成因素分析,产量的提高主要得益于单位面积穗数的增多。机条播显著提高了茎蘖成穗率、花后与成熟期干物质积累量、生长中后期的茎蘖数、叶面积指数与持续期、群体生长速率、叶片光合速率和根系氧化力。机条播因其机械作业效率高、费用低以及除草成本低使得总成本降低和经济效益提高,说明机条播方式提高了直播水稻叶片光合性能,并促进了地上部群体合理生长和地下部根系活力,从而获得了较高的产量和经济效益。     

分子标记和辐射技术在小麦-长穗偃麦草抗赤霉病易位系创建中的应用

为了打破小麦抗赤霉病育种种质资源狭窄的局限,丰富抗赤霉病遗传材料,本研究通过对中国春-长穗偃麦草二体异代换系DS7E/7A与扬麦16杂交后代进行辐射诱变,以产生小麦-长穗偃麦草易位系选择群体,并结合赤霉病抗性鉴定和长穗偃麦草染色体特异分子标记辅助选择,最终获得了5个小麦-长穗偃麦草抗赤霉病易位单株,创建了一条有效获得小麦-长穗偃麦草抗赤霉病易位系的技术路线。小麦-长穗偃麦草抗赤霉病易位系的成功创建不仅为小麦抗赤霉病育种提供了重要的中间材料,也将为小麦近缘种的抗赤霉病研究和利用提供理论与实践参考。