小麦粒形QTL元分析及候选基因预测

粒形是影响小麦籽粒产量和品质的重要参数,是由多基因控制的复杂数量性状。为发掘控制小麦粒形相关的真实主效数量性状位点(quantitative trait loci, QTL),本研究利用BioMercator 4.2软件,以小麦高密度分子标记遗传图谱为参考图谱,对来自不同遗传作图群体的113个控制小麦粒长的QTL和86个控制粒宽的QTL进行图谱整合、映射以及QTL元分析。通过建立QTL一致性图谱,获得18个控制小麦粒长和8个控制粒宽的一致性QTL(meta quantitative trait loci, MQTL)位点,置信区间最小可达到0.57 cM,主要分布在2B、2D、3A、3B、4B、5A、5B和7D染色体上。在5A染色体Xgwm293～Xgwm304和Xgpw2120～Xgpw2273a标记区间内,预测到7个与小麦粒长和粒宽相关的候选基因。本研究为小麦粒形QTL精细定位以及分子标记辅助选择育种提供理论依据。     

不同秸秆还田处理对旱地冬小麦土壤水分的影响

为了更全面地了解秸秆还田对土壤水分的影响,通过田间试验,分时期分土层研究了小麦和玉米两种秸秆在不同处理下还田对西北雨养农区冬小麦土壤水分的影响。结果表明:秸秆还田各处理土壤含水量的差异在时期上表现为前期大于后期,以越冬期的土壤墒情差异最大;在土层上表现为下层大于下层,以120—150 cm土层处理间差异最大。总体表现为:土壤含水量的差异随着生育时期的推进和土层加深而减小。同时,除小麦秸秆还田后不覆膜不镇压（T6）外其余秸秆还田处理的小麦产量和土壤水分利用效率均高于CK。其中,玉米秸秆还田后小麦产量和土壤水分利用效率均高于小麦秸秆还田;秸秆还田不覆膜,镇压（T2,T5）高于不镇压（T3,T6）。全生育期200 cm土体墒情秸秆还田好于露地（CK）,秸秆还田覆膜（T1,T4）好于不覆膜（T2,T3,T5,T6）。无论是增产还是保墒,秸秆还田和地膜覆盖组合模式是最好的。     

不同覆盖方式对旱地马铃薯叶片抗氧化生理及产量的影响

为探究西北半干旱雨养条件下不同覆盖措施对旱地马铃薯增产及抗性生理的影响,以‘陇薯7号’为材料,设置了玉米秸秆带状覆盖(SM)、地膜覆盖(PM)和无覆盖对照(CK)3种栽培方式,研究了不同处理下马铃薯植株叶片抗氧化酶活性、渗透调节物质和膜脂过氧化物含量、产量及其构成要素的差异。结果表明:SM显著提高马铃薯植株细胞清除自由基和过氧化氢的能力,维持了较高的渗透性。SM较PM和CK处理分别显著增加过氧化物酶(POD)活性23.0%和62.6%,超氧化物歧化酶(SOD)活性10.2%和28.3%,过氧化氢酶(CAT)活性11.4%和38.1%,降低丙二醛(MDA)含量23.7%和11.7%。SM和PM分别较CK增产15.9%和34.0%,覆盖显著提高单薯重是增产的主要原因。灰色关联度分析结果表明,SM处理产量与CAT和SOD活性高度关联,与POD和SOD活性中度关联,而PM处理产量仅与Pro含量高度关联。可见,秸秆带状覆盖在提高马铃薯叶片抗氧化能力,延缓植株衰老,提高产量方面有显著效果,可供半干旱秸秆资源丰富地区推广应用。     

秸秆带状覆盖对西北雨养区马铃薯农田土壤温度及产量的影响

为探明秸秆带状覆盖和地膜覆盖对马铃薯农田土壤热量传递和产量的影响,试验于2018-2019年进行,设置不同覆盖材料（地膜、秸秆）、覆盖时期（秋、春）、露地（CK）5个处理,研究不同覆盖对马铃薯农田土壤热量传递特性及产量的影响。结果表明,各处理在不同生育期和不同土层温度存在显著差异。与CK相比,2个生长季秸秆带状覆盖显著降低0~25cm土层土壤温度0.6℃~0.9℃,降温幅度为秋覆盖大于春覆盖,地膜覆盖提高土壤温度0.3℃~0.7℃。不同时期相比,地表覆盖存在增温和降温的双重效应,降温效应秸秆带状覆盖大于地膜覆盖,而增温效应地膜覆盖大于秸秆带状覆盖。地温日变化随气温的变化存在明显的滞后效应,覆盖显著抑制地温波动。覆盖具有“双抑制效应”,在低温时段抑制了土壤热量向大气的散失,高温时段抑制了地表对太阳辐射热量的吸收,且秸秆覆盖优于地膜覆盖,秋覆盖优于春覆盖,与CK相比,2个生长季秸秆覆盖温度梯度降低7.3~7.8℃/m,地膜覆盖降低3.4~6.3℃/m。秸秆带状覆盖增产14.7%,地膜覆盖增产25.3%,处理间单薯重的差异是引起产量差异的主要因素。因此,秸秆带状覆盖在西北雨养区马铃薯生产中具有应用推广价值。     

覆盖模式对旱地冬小麦土壤温度和产量的影响

为探明西北雨养旱地不同覆盖模式的土壤温度效应及冬小麦籽粒产量特点,利用大田试验研究了夏季覆膜(T11)、秋季覆膜(T12)、上茬旧膜覆盖(T13)、夏季覆膜+麦秆还田(T14)、碎秆夏覆盖(T21)、整秆夏覆盖(T22)和露地对照(CK)对冬小麦农田土壤温度及籽粒产量影响的差异。结果表明,(1)覆膜和秸秆覆盖均有明显增温和降温效应(P0.05)。与CK相比,二者的增温效应主要集中在拔节前,覆膜增温效果大于秸秆覆盖;拔节后有明显的降温效应,秸秆覆盖降温效果大于覆膜。覆盖处理冬小麦全生育期5~25cm土层平均温度以上茬旧膜(T13)增温最明显,较CK高0.24℃,以碎秆夏覆盖(T21)降温效应最明显,较CK低0.68℃。(2)覆盖的增温效应主要出现在早晨,而降温效应主要在中午和傍晚。(3)覆盖处理可显著提高冬小麦单位面积籽粒产量(5.0%~29.0%,P0.05),覆膜处理比秸秆覆盖提高幅度更大,覆盖增产的主要原因是明显提高了穗数和千粒重。因此,在西北雨养旱地采用覆盖模式种植对冬小麦生长季土壤温度有明显的调节作用,同时可显著增加冬小麦籽粒产量,以夏季覆膜(T11)籽粒产量最高。     

播期对秸秆带状覆盖下冬小麦干物质积累、产量及水分利用效率的影响

为明确半干旱雨养区玉米秸秆带状覆盖条件下播种时间对小麦产量和水分利用效率可能带来的影响,在甘肃省通渭县常河镇甘肃农业大学旱作小麦试验基地设7个播期处理,分别为9月14日(T1)、9月19日(T2)、9月24日(T3)、9月29日(T4)、10月4日(T5)、10月9日(T6),以9月24日露地种植为对照(CK),研究了播期对冬小麦生育期、干物质积累及产量等性状的影响。结果表明,T2处理的产量和WUE最高,穗粒数和千粒重也显著高于其他处理。推迟播期缩短了冬小麦全生育其天数,各生育阶段天数抽穗前大于抽穗后;播期对植株干物质积累的影响表现为营养生长期大于生殖生长期,花前干物质向籽粒的转运量及其对籽粒的贡献率随播期推迟呈增加的趋势。综合来看,在半干旱雨养区玉米秸秆带状覆盖条件下9月19日是冬小麦最佳播期。     

不同水分条件下小麦ILs群体花后不同器官蔗糖积累与转运的遗传特性

为了探索干旱调控小麦花后不同器官蔗糖积累和转运的遗传特性,以抗旱性有显著差异的西峰20和鲁麦14杂交创建的小麦回交导入系(introgression lines,ILs)群体为供试材料,对正常灌溉(WW)和干旱胁迫(DS)条件下该群体花后不同器官蔗糖积累和转运的相关性状进行数量遗传分析,评价该群体目标性状的遗传变异特点和相互关系。结果表明,小麦ILs群体及其双亲的被测性状指标均表现为SCg(灌浆期蔗糖含量)显著高于SCf(开花期蔗糖含量)和SCm(成熟期蔗糖含量),主茎穗下节和倒二节的蔗糖含量高于旗叶,花前高于花后,干旱胁迫显著高于正常灌溉。在两种水分条件下,小麦ILs群体各被测性状平均表型值均介于双亲之间,且偏向于轮回亲本鲁麦14;群体内表型变异广泛,且存在超亲分离,变异系数为14.29%~57.98%(DS)和20.87%~63.75%(WW),多样性指数为0.63~0.89(DS)和0.57~0.79(WW)。各目标性状表型受水分和发育阶段/器官的影响达显著水平,遗传力较低,为0.27~0.51(DS)和0.30~0.62(WW)。各器官的SCf、SCg和SCm间均有不同程度的正相关(r=0.17~0.56**)关系,SCf与花前蔗糖转运率和花后蔗糖贡献率(r=0.32**~0.94**)、SCg与花前蔗糖转运率和花后蔗糖贡献率(r=0.29*~0.72**)、主穗粒重与花前蔗糖转运率和CRSpr(r=0.13~0.43**)具有较高正相关性,且各目标性状间DS条件下相关系数普遍高于WW。说明小麦花后不同器官蔗糖积累和转运相关性状属于典型的数量性状,其表型变异具有显著的时空特异性。     

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦土壤温度及产量的影响

为了解小麦秸秆带状覆盖栽培的效果,以冬小麦兰天26号为研究对象,分析了秸秆带状覆盖3行(SC1)、秸秆带状覆盖4行(SC2)、全膜覆土穴播(PC)和无覆盖露地(CK)下旱地冬小麦土壤温度及产量。结果表明,秸秆带状覆盖可显著提高冬小麦籽粒产量,穗数、穗粒数和产量较CK分别增加13.4%~20.2%、26.7%~33.3%和41.3%~69.1%,但秸秆带状覆盖与PC间产量差异不显著。秸秆带状覆盖显著降低了全生育期0~25cm土壤平均温度,土温较CK低1.4~2.0℃;随着生育进程的推进和土层的加深,秸秆带状覆盖表现出增温和降温的"双重效应",SC1在返青期5cm土层和拔节期5和10cm土层增温,SC2在越冬期5和10cm土层及拔节期5cm土层增温,其余各时期各土层秸秆带状覆盖均表现出降温效应,且总体上降温效应大于增温效应;秸秆带状覆盖较PC和CK减小全生育期土壤日变化幅度;SC1、SC2的全生育期有效积温较CK分别减少86.6和69.8℃,使得秸秆带状覆盖下冬小麦较CK晚熟15d。从环保和可持续发展等方面综合考虑,秸秆带状覆盖较全膜覆土穴播在西北旱作区更具优越性。