乙矮合剂对玉米产量和茎秆质量的影响

在大田条件下,玉米吉单209和郑单958拔节前叶面喷施生长调节剂乙矮合剂,试验表明,乙矮合剂处理缩短了玉米穗下部节间的长度,降低了玉米的穗位高,降低了植株的重心,增加了基部节间的茎粗和茎秆密度,提高了玉米茎秆的抗倒伏能力。同时,乙矮合剂在控制玉米株型的基础上,保持了低密度（6万彬hm^2、7．5万彬hm^2、9万彬hm^2）条件下玉米的正常产量,提高了高密度（10．57万株／hm^2、127万株／hm^2）条件下玉米的穗行数和行粒数,显著提高了产量,使玉米子粒产量与茎秆质量得到了协同改善。     

矮秆大豆突变体叶片和豆荚生理特性的初步分析

经NaN3诱变获得大豆矮秆突变体HK808,对其豆荚和叶片生理特性及其与原品种"东农42"的比较研究表明:HK808叶片的叶绿素含量比野生型低,但叶绿素a/b比值变化不大;豆荚的叶绿素含量较其对应叶片的含量低,且野生型的含量略高于突变体。开花结荚后突变体叶片蛋白质含量、SOD活性逐渐升高,脯氨酸含量下降,且蛋白质和脯氨酸含量都低于东农42;突变体的SOD活性高于东农42;野生型的MDA含量在鼓粒期以后增高,即结荚后期突变体叶片防御自由基伤害能力强。豆荚的蛋白质、脯氨酸含量都与叶片的变化规律基本相同,即前者不断增加,后者不断下降,且豆荚蛋白质和脯氨酸含量都低于叶片;HK808豆荚的蛋白质含量比其野生型高。豆荚的MDA含量比叶片低,且东农42豆荚的MDA含量略高于HK808,豆荚的SOD活性呈下降趋势,但比东农42叶片的活性高,表明豆荚的抗氧化能力比东农42的叶片强。     

作物根系表型鉴定评价方法的现状与展望

根系是作物固定植株并吸收土壤水分和养分的主要器官,其表型特征直接影响作物的生产力和适应性。优化根系表型被认为是实现第二次“绿色革命”的重要途径之一。然而,根系的隐匿性、复杂性和可塑性极大地制约着根系表型鉴定效率,导致根系优化进程远远滞后于地上部器官。随着光谱成像、机器学习和三维重建等新技术的快速发展,根系表型鉴定方法逐渐由传统取样观测向原位、无损、自动化检测转变,评价依据由二维形态指标向立体构型参数拓展,促进了根系表型鉴定效率大幅提升,根系表型数据快速增长。与此同时,海量数据也带来了信息冗余及利用率低等问题,对根系表型研究提出了规范化和共享化的时代新要求。本文概述了现行主要根系表型鉴定方法的原理和技术要点,从精准度、通量和成本等方面对不同方法进行系统比较,并从使用许可、运行平台和分析方式等方面对常用根系表型量化软件进行归纳总结;进一步提出今后重点研究方向,即开发高效的田间根系表型鉴定方法,建立根系可塑性鉴定评价技术体系,加强根系解剖结构的鉴定和利用,强化分子检测技术在根系表型鉴定中的应用,推进根系表型鉴定技术规范化和数据信息共享化,以期为合理选用和改进作物根系表型鉴定评价方法提供参考,促进作物根系改良。     

再生稻头季机收对再生季产量损失成因及减损技术研究

研究了沃得旋龙4LZ-3.0E等7款收割机机型,"Ⅲ"字形等3种收割作业行走路线,23％～32％分4个等级收割前土壤容积含水量,10～40 cm分5个等级留桩高度对机收再生稻再生季产量的损失差异;同时对4个因素的综合影响程度进行了比较分析.结果表明,土壤容积含水量和收割作业行走路线主要影响碾压比重和碾压行稻桩的萌芽及成穗,留桩高度影响再生季有效穗数形成,收割机机型(履带宽度、碎草装置)影响碾压比重和碾压行的产量贡献.4个因素对再生季产量损失影响程度依次降低,集成采用26％、留桩高度15～25 cm收割、按"Ⅲ"字作业行走路线、使用35 cm窄幅履带能使机收再生稻碾压产量损失率由41.7％降低至25.1％,减损效果明显,同时该技术还有继续研究优化空间.     

中国谷子产业和种业发展现状与未来展望

谷子起源于中国,是旱作生态农业绿色发展的主栽作物。国家启动产业技术体系十年来,创制出一批抗除草剂、商品品质显著提升、蒸煮时间显著缩短的育种材料;基因组测序、单倍型图谱和高通量转化技术体系构建等推动了谷子产业技术原始创新能力持续提高;育成了一批中矮秆抗除草剂新品种,创新集成了一批适合不同产区的栽培技术,单户综合生产能力提高20倍以上,单产提高90.8%,总产提高85.7%,全程机械化轻简栽培实现了谷子生产方式历史性变革。谷子是完全市场化作物,近十年来总体价格呈上升趋势,产业规模不断扩大,全国地理标志产品发展迅速,正在形成一批区域公用品牌和产业优势区。随着产业发展的带动,品种权保护与转让逐步增多,一批谷子种业开始起步。在乡村振兴和健康中国战略新的时代背景下,谷子的营养、生态、文化属性给中国谷子产业和种业带来了新的机遇;同时中国谷子种业和产业也面临着种子繁殖系数高、品种权落实力度不够、科研和平台建设有待加强、缺乏突破性大品种等诸多挑战。未来中国谷子特色产业发展将助推乡村振兴并带动种业发展;季节性休耕区、压采地下水区的生态需求将促进谷子生产面积呈现恢复性增长;种业、科研、产业融合呈加快发展趋势。攻克谷子种业重大基础科学问题,构建现代生物育种技术体系,培育突破性新品种,实现科研、种业、产业的一体化发展是中国谷子种业的发展方向。中国谷子种业发展必须坚持原始创新、坚持产业需求、坚持服务主产区、坚持差异化发展、坚持市场主体地位。未来中国谷子产业和种业需攻克的重点任务:突破性新种质创新、高效育种技术平台构建、突破性新品种杂交种培育、构建种子生产技术规范和良种繁育技术体系、提升种业管理服务能力、布局优化制种基地、打造种子优势企业。     

基于SNP标记的小麦籽粒性状全基因组关联分析

【目的】籽粒性状是影响小麦产量的重要因素,通过对小麦籽粒性状进行全基因组关联分析,发掘控制小麦籽粒性状显著位点,为小麦籽粒性状的遗传改良研究提供理论参考。【方法】以在新疆种植的121份小麦为材料,利用小麦50K SNP芯片,对粒长、粒宽、籽粒长宽比、籽粒面积、籽粒周长和千粒重6个性状进行基于混合线性模型MLM（Q+K）的全基因组关联分析。【结果】在不同环境间6个籽粒性状均表现出广泛的表型变异,其中千粒重变异系数最大为13.91%—17.79%,各籽粒性状遗传力为0.85—0.90。多态性信息含量PIC值为0.09—0.38,最小等位基因频率MAF值为0.05—0.50。群体结构分析表明,试验所用自然群体可分为4个亚群。GWAS结果表明,共检测到592个与6个性状显著关联位点（P<0.001）,其中,涉及6个性状的29个SNP在2个及以上的环境中被重复检测到,分布于1A（5）、1B（2）、1D、2A（5）、3B、5A、5D、6B（4）、6D、7B和7D（7）染色体上,解释9.3%—22.7%的表型变异。检测到6个与粒长稳定的关联位点,分布在1A、2A和7D染色体上,解释9.9%—22.7%的表型变异;检测到2个与粒宽稳定的关联位点,分布在3B和5D染色体上,解释9.6%—12.2%的表型变异;检测到6个与籽粒长宽比稳定的关联位点,分布在2A（2）、5A、7B和7D（2）染色体上,解释10.1%—19.4%的表型变异;检测到3个与籽粒面积稳定的关联位点,分布在1A、1B和1D染色体上,解释9.9%—18.2%的表型变异;检测到6个与籽粒周长稳定的关联位点,分布在1A（2）、2A、6D和7D（2）染色体上,解释9.3%—22.6%的表型变异;检测到6个与千粒重稳定的关联位点,分布在1B、2A和6B染色体上,解释9.7%—12.9%的表型变异。挖掘到5个控制小麦籽粒性状一因多效显著关联位点,分布在1A、2A（2）和7D（2）染色体上,解释9.9%—22.7%的表型变异。【结论】本研究材料遗传多样性丰富,在自然群体中共发现29个与6个籽粒性状在2个及以上环境中稳定显著的关联位点。     

谷子抽穗时间基因SiTOC1的表达与单倍型变异分析

【目的】谷子抽穗时间的适应性表现是广适性新品种选育的基础,分析抽穗时间关键基因的遗传变异和单倍型效应,为品种适应性改良提供基础信息。【方法】通过全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）,定位谷子抽穗时间关键基因SiTOC1,利用多组学数据库（multi-omics database for Setaria italica,MDSi）提供的SiTOC1数字表达量,分析SiTOC1的组织时空表达特性,并利用原生质体对SiTOC1蛋白进行亚细胞定位。采用qRT-PCR在短日（10 h光照/14 h黑暗）条件下进行SiTOC1 24 h节律表达模式分析。利用有代表性的99份谷子品种,分析SiTOC1编码区和启动子区的遗传多态性、单倍型以及转录水平,并对单倍型与抽穗时间的关系进行鉴定。【结果】在第1染色体物理位置31 456 761 bp处鉴定到了一个显著的关联信号,与抽穗时间紧密相关,该位点附近存在一个拟南芥抽穗期TOC1的同源基因SiTOC1。SiTOC1在光周期响应组织（根、茎、叶等）中高表达,亚细胞定位于细胞核,在傍晚表达量上调,呈现出24 h节律性表达模式。SiTOC1在不同谷子品种中存在丰富的多态性,但REC和CCT结构域高度保守。SiTOC1编码区2种主要单倍型H-2和H-6分别与启动子单倍型Hp-591C和Hp-591A共分离,其中,启动子单倍型Hp-591C较Hp-591A的相对表达量显著上调了约2.5倍（P=0.014）,并且该单倍型在三亚市、长治市和乌鲁木齐市3个环境下的抽穗时间分别平均延迟9、11和12 d。【结论】SiTOC1启动子区第591 bp处的SNP是引起抽穗时间差异的主效位点,单倍型Hp-591A较Hp-591C早熟,可作为主效单倍型用于分子育种选择。     

基于高光谱遥感和集成学习方法的冬小麦产量估测研究

【目的】利用2种灌溉处理下不同发育阶段的冬小麦冠层高光谱信息,通过机器学习方法对小麦籽粒产量进行估测精度研究,明确产量最佳估测模型,对于育种工作有着重要应用价值。【方法】以黄淮麦区207个主栽小麦品种为材料,于2018—2019和2019—2020年度连续2个生长季在河南省新乡基地的正常灌溉和节水处理下种植,并调查开花期、灌浆前期和灌浆中期的冠层高光谱数据,分别以6种机器学习方法和集成方法建立光谱指数产量估测模型。【结果】2种灌溉处理下,3个生育期各光谱指数均与产量呈极显著相关（P<0.0001）,且表现出较高的遗传力（0.61-0.85）,主要受遗传因素控制。在正常灌溉处理下,与传统机器学习方法表现最佳的模型相比,集成学习方法在3个生育期的平均决定系数(R²) 分别由0.610、0.611和0.640提高至0.649、0.612和0.675,平均均方根误差 (RMSE) 分别降低至0.607、0.612和0.593 t·hm^-2;节水处理下,3个生育期的平均R²分别由0.461、0.408和0.452提高至0.467、0.433和0.498,平均RMSE分别降低至0.519、0.559和0.504 t·hm^-2。【结论】利用集成方法将不同模型估测结果进行结合,能够有效地提高产量估测精度,2种灌溉处理下均在灌浆中期估测精度最佳,可为冬小麦育种工作中产量估测提供参考。     

后基因组时代基于选择导入系的水稻设计育种策略

近年来,水稻基因组学的发展突飞猛进,但如何将这些研究成果（丰富的基因组变异及功能基因克隆等）有效应用到复杂农艺性状的精准改良仍是设计育种面临的重大挑战和科学难题。经过多年实践证明,选择导入育种（breeding by selective introgression, BBSI）是有效解决这些问题的方法,这是一套基于精准遗传信息进行基因挖掘并同步改良多个复杂性状的设计育种策略。其主要包括：①构建大量携带优异性状的回交导入系群体,作为BBSI的材料平台;②基于全基因组测序和关联分析,构建精准的遗传信息平台;③通过设计“理想目标基因组型（ideal target genomic constitutions, ITGC）”和基因聚合方法,高效培育目标优良品种。介绍了BBSI的发展历程及在分子设计育种中的有效运用,尤其是如何利用分子数量遗传理论和全基因组变异来验证并丰富该策略,计划实施20年来已育成近百个绿色超级稻（green super rice, GSR）新品种,为后基因组时代作物育种的创新发展提供了重要理论和实践参考。     

豆科植物结瘤自调控分子机制研究进展

豆科植物通过与土壤中的根瘤菌共生发育形成根瘤,在根瘤中根瘤菌可以将空气中氮气转化成植物可以直接利用的铵态氮.共生过程中为了平衡氮素的摄取和能量的损耗,豆科植物形成了地上与地下信号交互的结瘤自调控机制(Auto-regulation of nodulation,AON),进而调节结瘤的数量.本文综述了AON分子调控机制近...