干湿交替灌溉对抗旱性不同水稻品种产量的影响及其生理原因分析

【目的】旨在阐明全生育期干湿交替灌溉对抗旱性不同水稻品种产量的影响。【方法】以抗旱性差异显著的4个水稻品种(籼稻扬稻6号和两优培九,粳稻旱优8号和镇稻88)为材料,以常规水层灌溉(CI)为对照,在盆栽条件下研究了轻干湿交替灌溉(WMD)和重干湿交替灌溉(WSD)对水稻产量、根系、叶片及籽粒部分生理特性的影响。【结果】与CI相比,WMD处理下抗旱性较强品种扬稻6号和旱优8号产量分别提高6.90%和7.45%,抗旱性较弱品种两优培九和镇稻88产量分别降低7.28%和8.10%。WSD处理下,4个水稻品种的产量均显著下降,抗旱性较弱的品种产量降幅远高于抗旱性较强的水稻品种。WMD处理下,扬稻6号和旱优8号复水后根系氧化力、根系与叶片细胞分裂素(玉米素+玉米素核苷)含量、叶片光合速率和籽粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶的活性均较CI有不同程度提高,而两优培九和镇稻88上述指标则与CI持平或有不同程度降低。WSD处理下,4个品种上述指标均较CI不同程度降低。【结论】轻干湿交替灌溉条件下,根系活性强、叶片细胞分裂素含量和光合速率高、籽粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性强是抗旱性较强水稻品种的基本生理特征。     

气候变化对中国水稻生产的影响研究进展

水稻生产系统是响应气候变化最敏感的农业生态系统之一,本文综述了当前和未来气候变化对我国水稻生产的影响。气候变化背景下,我国水稻生长季的热量资源增多,辐射资源减少,降水不均一性加大。高温热害、干旱、暴雨和洪涝灾害发生更频繁,这可能降低水、热资源的有效性。气候变化使我国单季稻和双季稻潜在种植边界显著北移,导致单季稻、早稻和晚稻的主要生育期缩短。基于统计模型和水稻生长模型的研究结果表明,如果不考虑品种改良和栽培技术的进步,气候变化使单季稻、早稻和晚稻产量下降,但不同稻作区和方法间存在差异。我国水稻生产重心北移、实测生育期延长和产量增加的变化趋势,反映了水稻生产系统通过种植分布调整、品种改良和技术改进来适应气候变化的能力。未来气候变化将进一步导致水稻生育期缩短和产量下降,对我国水稻生产和粮食安全带来严峻挑战。仍需加强气候变化影响机制的研究及其在影响评估中的应用,减小影响评估的不确定性并增加其系统性,为制定有效的应对策略提供可靠的理论支持。     

柔性机械式大豆精量排种器设计与试验

针对免耕播种作业时沙土和碎秸等飘浮物被气吸式排种器吸入充种室内，导致排种工作部件损坏、排种质量降低等问题，设计了一种柔性清护种机械式大豆精量排种器。对排种器工作过程进行理论分析，确定了影响工作性能的主要结构与工作参数；通过单因素对比试验确定了对排种性能影响最小的护种毛刷材料；采用三因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法，以作业速度、充种倾角、护种距离为试验因素，以合格指数、漏播指数、重播指数和破损指数为评价指标，应用Design-Expert 8.0.6.1软件对试验结果进行方差分析。结果表明：各因素对合格指数的影响显著性由大到小依次为作业速度、护种距离、充种倾角，各因素对漏播指数的影响显著性由大到小依次为护种距离、作业速度、充种倾角，各因素对重播指数的影响显著性由大到小依次为作业速度、充种倾角，护种距离影响不显著，各因素对破损指数的影响显著性由大到小依次为护种距离、作业速度、充种倾角；当作业速度为8~12km/h、充种倾角70°、护种距离为-1.5mm时，排种合格指数大于94%、漏播指数小于3%、重播指数小于3%、破损指数小于0.2%，满足免耕大豆高速精量播种作业要求。     

‘金艳’猕猴桃果实生长规律及不同采收期对其品质的影响

以‘金艳’猕猴桃为材料,研究其果实生长动态规律及不同采收期(谢花后153 d、168 d、183 d和198 d)(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)的软果品质。结果表明：金艳猕猴桃在凉山州西昌市一般4月中旬进入盛花期；在生育期内,果实尺寸(纵、横径)呈前期逐渐增大,后期趋于平稳的变化,谢花后59 d内为果实快速膨大期,谢花后101 d进入生长缓滞期；随采收期延迟,果实软熟时可溶性固形物、干物质和糖酸比呈逐渐升高的趋势；早期采收(Ⅰ、Ⅱ)果实软熟时可溶性固形物、干物质、糖酸比和总氨基酸偏低,淀粉和粗纤维较高；晚期采收(Ⅲ、Ⅳ期)果实软熟时可溶性固形物、干物质、糖酸比较高,淀粉和粗纤维较低,风味更浓,口感更佳；Ⅳ期维生素C和总氨基酸含量最高,但采收较晚不利于当年鲜果销售；若作为鲜果,其最佳采收期为Ⅲ期,Ⅱ期和Ⅳ期可作为备选采收期；作为保健品加工原料,最佳采收期为Ⅳ期。     

播期对麦(油)后直播棉产量、品质及氮磷钾利用的影响

为明确长江流域下游棉区麦(油)后直播棉生产的适宜播期,本研究以?中棉所50‘为材料,于2017—2018年进行大田试验,研究不同播期(5月15日、5月25日、6月4日、6月14日和6月24日)对直播棉产量、品质及养分利用的影响。结果表明,播期推迟,棉花生育进程推迟;花铃期日均温和日照时数降低、有效积温先升高后降低且以6月4日播期花铃期有效积温最高。可见,前3个播期棉花花铃期温光条件较好。棉株与生殖器官的生物量及氮磷钾累积量随播期推迟降低,且前3个播期的棉株生物量和养分累积进入较高速率累积期早于后2个播期的棉株。随着播期的推迟,直播棉成铃数与皮棉产量显著降低。与5月15日播期相比,其余4个播期直播棉的皮棉产量分别降低15.9%～16.9%、13.1%～16.9%、26.9%～33.5%、58.2～62.0%。100kg皮棉氮、磷和钾吸收量随播期推迟而增加,但养分利用效率降低。不同播期间,以6月4日和6月14日播期棉纤维综合品质较优。综上,本试验条件下,5月15日—6月4日是长江流域棉区麦(油)后直播棉获得较高产量的适宜播期,该播期内适当推迟播种有利于棉花优质纤维的形成。     

增密减氮对弱筋小麦‘宁麦13’产量和品质的影响

为实现弱筋小麦优质稳产,解决当前弱筋小麦存在品质稳定性差的问题。本试验以弱筋小麦‘宁麦13’为试材,结合方差分析等方法研究增密减氮对弱筋小麦的产量、群体质量指标以及籽粒品质的影响。结果表明,在240 kg/hm²施氮水平条件下,随着密度的增加,小麦LAI、干物质积累量均呈先增加后下降的趋势,密度超过240×10⁴/hm²会导致LAI、干物质积累量、产量下降。在240×10⁴/hm²密度条件下,施氮量超过240 kg/hm²会导致小麦叶面积指数、SPAD值、花后干物质积累量和产量下降。适当的增密减氮有利于提高弱筋小麦的优质稳产,而过量增密减氮则会导致小麦产量下降,品质不稳定。为实现产量和品质的最优化,生产上推荐采用种植密度为240×10⁴/hm²,施氮量为180 kg/hm²,氮肥运筹为7:1:2:0的栽培模式。     

生长素调控因子OsGRF4协同调控水稻粒形和稻瘟病抗性

【目的】水稻粒形为多基因控制的复杂数量性状,同时影响稻谷产量和稻米外观及碾磨品质,挖掘粒形相关基因并解析其遗传机制,对于水稻高产和优质品种选育具有重要意义。【方法】以前期利用大粒籼稻品种特大籼(TDX)为供体亲本、小粒粳稻品种日本晴(Nipponbare,NPB)为轮回亲本获得的一个大粒近等基因系,在水稻第2染色体上初定位粒形调控基因GS2.2(grain size 2.2)的基础上,对GS2.2基因进行了精细定位和候选功能基因的克隆鉴定。【结果】利用BC₄F₂群体中2887份极小粒单株及该群体中70份基因型杂合的大粒单株自交获得的BC₄F₃群体,将GS2.2基因精细定位在2M-7-1与2M-9之间的160.6 kb的区间内。该区间编码18个基因开放阅读框(ORF1-18)。测序发现ORF18基因在大粒近等基因系与小粒日本晴等位基因间存在5个SNP差异,ORF18编码生长素调控因子蛋白OsGRF4。采用CRISPR/Cas9基因编辑技术对大粒近等基因系中ORF18进行敲除,发现ORF18敲除株系粒长变短,证实ORF18是GS2.2的功能基因。进一步对ORF18大粒近等基因系和基因编辑敲除株系进行稻瘟菌室内离体和病圃接种鉴定,发现ORF18大粒近等基因系稻瘟病抗性增强,而基因编辑敲除株系稻瘟病抗性减弱,表明ORF18正调控水稻稻瘟病抗性。【结论】本研究发现的生长素调控因子OsGRF4协同调控水稻粒形和稻瘟病抗性,为协调水稻高产和抗性育种提供了重要的基因资源。     

水稻粒宽突变体gw87的基因定位及候选基因分析

【目的】对水稻粒宽突变体gw87（grain width 87）进行表型鉴定、遗传分析、基因定位及候选基因分析,为探明该基因调控水稻籽粒大小的分子机制及应用潜力奠定基础。【方法】利用甲基磺酸乙酯诱变籼稻恢复系材料676R,获得一份籽粒宽度和千粒重显著增加的突变体gw87。对该突变体进行表型观察、农艺性状调查及外源油菜素内酯（BL）敏感性、叶绿素含量、光合参数测定,了解其表型特征及生理特性。调查gw87与676R杂交F₁的表型和F₂群体的分离情况,分析其遗传行为;选取该群体中的突变植株进行高通量测序,并利用gw87与粳稻品种日本晴杂交的F₂代作为定位群体,通过MutMap分析和分子标记定位,遴选候选基因并进行DNA和cDNA测序验证。利用qRT-PCR分析gw87和676R中BR合成途径基因OsDWARF4、D11和D2的表达差异。【结果】与野生型亲本676R相比,gw87突变体的株高降低,节间缩短,其中,倒一节间长度缩短最大,并呈现出扭曲的形态;叶片长度减少,宽度增加;单株有效穗数、主穗穗长和结实率显著降低,但籽粒宽度和千粒重显著增大。BL敏感性试验显示,gw87突变体幼苗对外源BL的敏感性降低。光合色素和光合参数测定表明,gw87光合色素含量增加,光合速率也有所增加。遗传分析表明gw87的突变性状是由1对隐性核基因控制。MutMap分析显示gw87突变基因位于第5染色体中部,在该染色体区域仅有1个碱基突变引起编码氨基酸变化;分子标记连锁分析表明该突变基因位于InDel标记X2和X3之间约101 kb的染色体区域;综合这两方面分析结果,最后遴选出gw87候选基因是编码一个含有AP2/EREBP DNA绑定结构域的转录因子基因LOC_Os05g32270。对该候选基因进行DNA和cDNA测序验证,发现gw87突变体中该基因DNA的第1 041位的碱基由G突变为A,导致与该位点相邻的76 bp内含子序列被剪接为外显子,引起阅读框移码,蛋白翻译提前终止。qRT-PCR分析显示gw87突变体中BR合成途径基因的表达量显著上调,表明gw87突变体中BR信号减弱。【结论】gw87是smos1、shb、rla1、ngr5的新等位突变体,但与这些突变体表型不同,gw87籽粒的宽度和千粒重显著增加,可能是LOC_Os05g32270的突变位点不同,导致其编码蛋白的功能活性不同所造成。     

储粮害虫磷化氢抗性分子遗传学研究进展

由于长期单一使用磷化氢,储粮害虫对其产生的抗药性日益增强,已成为威胁粮食安全储藏的重大问题。自从发现两个磷化氢抗性基因rph1和rph2,以及完成赤拟谷盗全基因测序以来,储粮害虫磷化氢抗性基因的相关研究迅速发展。近年来,在抗性基因的鉴定、表达、进化、突变等研究方面取得了一定成果,为储粮害虫磷化氢抗性治理提供了新的科学指导。本文就储粮害虫磷化氢抗性分子遗传学的研究进展进行综述。     

覆盖方式对旱地小麦花后旗叶抗氧化生理及粒重形成的影响

于2017—2018年和2018—2019年,在西北中部旱作雨养农业区以冬小麦‘康庄974’为试验材料,设秸秆带状覆盖(SM)、地膜覆盖(PM)和无覆盖对照(CK)共3个栽培处理,分析不同覆盖方式对小麦灌浆期土壤水分和温度及抗氧化能力的影响,探讨花后干物质积累量和粒重形成的关系。结果表明,随生育期推进,花后旗叶相对含水量(RWC)逐渐降低,丙二醛(MDA)含量逐渐升高,且PM较SM降、升幅度明显。与CK相比,覆盖显著提高花后旗叶抗氧化酶活性,增加渗透调节物质含量;开花时间越长,SM抗氧化酶活性升高的幅度越大,而PM主要提高花后7 d旗叶抗氧化能力。SM和PM的粒重分别较CK增加14.3%和19.1%(P<0.05)。相关分析表明,土壤水分(SW)是影响旗叶生理活性的关键因子,提高SW,有利于增加RWC(r=0.84^**),从而提高旗叶抗氧化能力,其中RWC和抗坏血酸酶(ASA)活性呈极显著正相关关系(r=0.82^**);ASA活性和脯氨酸(Pro)含量呈极显著正相关关系(r=0.94^**),和MDA含量呈极显著负相...