2个抗病相关基因与高油酸油菜病害关系分析

为快速筛选抗病性强的高油酸油菜品种,本研究以20个高油酸油菜品系为试验材料,调查不同材料的抗病情况,并通过RT-qPCR测定经miRNA测序筛选得到的与抗病相关基因HSP90和ATG3的表达情况,同时分析其与病情指数的关系。结果表明,20个高油酸油菜品系的发病率与病情指数呈线性正相关关系,且差异极显著;HSP90基因从苗期至花期表达量呈逐渐降低的趋势,角果期有先升高后降低和逐渐升高2种表达模式;ATG3基因从苗期至花期表达量也呈逐渐升高的趋势,角果期表达模式与HSP90基因相同。用HSP90基因在花期-叶中表达量≥1.5倍内参时进行抗病材料筛选,有95%的准确率;用ATG3基因在花期-叶中表达量≥1.8倍内参时进行抗病材料筛选,有80%的准确率,此外,也可用HSP90在花期-叶结合ATG3在五~六叶期-叶中表达情况进行预测,有80%的准确率。本研究结果为高油酸油菜抗病材料的早期筛选和油酸油菜育种提供了一定的理论依据。     

施氮量和播种密度对不同熟期油菜干物质量和产量的影响

为探究不同熟期油菜在施氮量和密度互作下的干物质积累、分配、对籽粒贡献与产量效应,以不同熟期(早熟和晚熟)油菜品种为试验材料,于2015-2016年在简阳进行品种、氮肥与密度三因素多水平的田间试验。结果表明,密度对干物质积累、分配和对籽粒贡献的影响总体均大于施氮量。在密度和氮肥互作效应下,干物质积累量的改变量总体上表现为成熟期>花末期>盛花期>初花期>苗期,且随着施氮量的增加而增加,随着密度的增大而显著减少,其中晚熟品种对密度和施氮量的变化更为敏感;干物质分配率在花期前、花期、成熟期最大差异分别表现在叶片、茎秆、角果。在相应生育期,随着密度的增大,叶片分配率显著递减,而茎秆、角果的分配率则显著递增;干物质贡献量随着密度增大而减少,晚熟品种较早熟品种的降幅大,随着施氮量增加晚熟品种干物质贡献量呈上升趋势,早熟品种干物质贡献量花前呈上升趋势,花后呈先增加后下降趋势(除低氮处理外)。在低氮(120 kg·hm^-2)、中氮(240 kg·hm^-2)下,随着密度的增大,产量呈先上升后下降趋势;高氮(360 kg·hm^-2)条件下,随着密度增大,产量显著递增;早熟品种的产量在中氮(240 kg·hm^-2)下达到最高,平均为2 244.75 kg·hm^-2;晚熟品种的产量在高氮(360 kg·hm^-2)下达到最高,平均为2 472.15 kg·hm^-2;早熟品种最佳密肥组合为240 kg·hm^-2和30~45万株·hm^-2,晚熟品种最佳密肥组合为360 kg·hm^-2和30~45万株·hm^-2。综上,氮肥和密度主要通过改变干物质积累量和花后干物质贡献量来影响产量,晚熟品种更易通过调节氮肥和密度等手段实现高产量。本研究结果为不同熟期油菜氮肥及密度管理提供了理论依据。     

基于角度指数的油菜叶片等效水厚度估算研究

叶片等效水厚度(EWT)是评估油菜生长状态的一个重要参数。为快速准确估算油菜叶片EWT,选择9个常用的植被水分指数(WI、PRI、NDVI、NDII、NDWI、MSI、PWI、GVMI、NDMI),在6个已有角度指数(β_SWIR1、SANI、SASI、ANIR、NANI、NASI)基础上,提出2种角度比值指数(SARI、NARI),并根据油菜叶片水吸收谷峰高光谱特征,提出基于水吸收谷1 450 nm和1 930 nm的8种改进型角度指数,利用以上25种角度指数估算不同施氮水平下苗期、蕾薹期以及不区分苗期、蕾薹期情况下的油菜叶片EWT。结果表明,苗期ANI₁₄₅₀、ASI₁₄₅₀、MSI、GVMI、NDII估算效果较好,R^2均达到0.81以上;蕾薹期ANI₁₉₃₀、ASI₁₉₃₀、NASI、SANI、GVMI、SARI效果最好,R^2均达到0.71以上;在不区分苗期、蕾薹期的情况下,改进型角度指数ANI₁₄₅₀、ASI₁₄₅₀效果最好,R^2均达到0.832,可以在不区分苗期、蕾薹期情况下对油菜叶片EWT进行估算,适用性更广。本研究提出的改进型角度指数不仅丰富了已有角度指数,且提高了其反演油菜叶片EWT的精度,为快速精确估计油菜叶片EWT提供了新的研究思路。     

Interactive Effects of Salinity and ZnO Nanoparticles on Physiological and Molecular Parameters of Rapeseed (Brassica napus L.)

Salinity is considered as the main factor limiting the yield of crops in arid and semi-arid regions. There are still many uncertainties about the nanotechnology and its potential applications, as well as doubts about its efficacy and safety in the long term. The aim of this study was to examine the alleviative effects of ZnO NPs (nanoparticles) (0, 20 and 80 mgL^?1) on toxicity damage caused by NaCl (0, 50 and 100 mM) at physiological and molecular parameters in Rapeseed. Rapeseed plants were treated at the rosette stage by different levels of salinity and ZnO NPs based on a completely randomized design (CRD) with three replications. At the physiological level, salinity stress significantly increased root ion leakage and decreased relative water content (RWC), stomata density and Hill reaction while application of ZnO NPs improved Hill reaction, and reduced ion leakage. At the molecular level, salinity stress significantly reduced the expression of ARP, MYC and SKRD2 genes compared to non-stressed plants while MPK4 gene expression increased under a high level of NaCl imposition. Foliar spraying of ZnO NPs considerably decreased the expression of MYC, MPK4, and SKRD2 genes and increased the expression of the ARP gene. It can be concluded that ZnO NPs had the ability to reduce the toxicity created under salinity stress at the optimal concentration (20 mgL^?1) in rapeseed and could play an important role in increasing the resistance of rapeseed plants to salinity stress.     

冬春鲜喂饲用油菜收获机滚刀式切碎装置设计与试验

针对长江中下游地区饲用油菜生物量大、含水率高,缺乏适用收获机械的问题,开展了冬春鲜喂饲用油菜机械化收获切碎装置设计与试验。根据物料特性、切碎及抛送等作业要求,确定了平板型滚刀式切碎装置主要结构参数和作业参数;采用单因素与二次旋转正交组合试验研究了喂入压辊转速与切碎器主轴转速对茎秆切碎长度合格率和功耗的影响,构建了长度合格率和功耗与喂入压辊转速和切碎器主轴转速的回归方程,优化得出了最佳作业参数。试验结果表明:喂入压辊转速为400～550 r/min,切碎器主轴转速为600～800 r/min,茎秆切碎长度合格率较优。优化得出喂入压辊转速496. 17 r/min、切碎器主轴转速为709. 14 r/min时,茎秆切碎长度合格率为91. 16%。采用平板型滚刀式切碎装置开展鲜喂饲用油菜收获田间试验和饲喂试验表明:收获饲用油菜切碎茎秆长度满足饲用油菜冬春鲜喂要求。     

油-稻-稻三熟制下双季稻高产品种特征研究

【目的】在早稻-晚稻-套播早熟油菜（油-稻-稻）三熟制下,筛选生育期适宜的高产水稻品种,系统研究早、晚稻高产品种特征,以期为油稻稻三熟制下水稻高产品种的选育与栽培提供理论参考。【方法】以9个早稻品种和10个晚稻品种为材料,通过系统聚类分析和方差分析等方法对油稻稻三熟制下双季稻高产品种特征进行研究。【结果】（1）与低产和中产类型双季稻相比,高产类型双季稻有效穗数、结实率、千粒重、生育期差异不显著,但每穗粒数、总颖花量、产量及日均产量显著高于低产类型。（2）高产类型与低产及中产类型双季稻的分蘖增长率、分蘖下降率及高峰苗数差异不显著,但成穗率显著高于低产类型,高产类型分蘖呈稳增缓降的发展态势。（3）早稻抽穗期干物质量及各生育时期平均单茎干物质量不同类型间无显著差异,结实期与全生育期干物质量随产量水平的提高呈增加趋势,高产类型显著高于低产类型;晚稻各生育时期干物质量及平均单茎干物质量不同类型间差异较大,高产类型均显著高于低产类型,但与中产类型差异不显著;各产量类型品种收获指数差异不显著。（4）随产量水平的提高,双季稻抽穗期和成熟期群体叶面积（LAI）和单茎叶面积呈增加趋势,灌浆结实期叶面积下降率则呈降低趋势,高产类型与低产类型均存在显著差异;粒叶比随产量水平的提高而增大,其中早稻高产类型与低产类型差异显著,而晚稻差异不明显。【结论】在油稻稻三熟制条件下,高产类型双季稻具有分蘖力中等、成穗率较高、全生育期特别是花后干物质生产量及单茎干物质量大、中后期LAI及单茎叶面积较高、每穗粒数较多、总颖花量大、粒叶比协调和日产量高等基本特征。高产类型早稻品种生育期为105-110 d,日产量75-78 kg·hm^-2·d^-1,每穗粒数125-140粒,千粒重26-28 g;高产类型晚稻品种生育期约115 d,日产量77-81 kg·hm^-2·d^-1,每穗粒数140-160粒,千粒重24-28 g。     

油菜钵苗开沟槽水平推苗栽植机构设计与试验

为了提高油菜钵苗移栽效率与质量,设计了一种适合厢面开沟槽水平推苗移栽的栽植机构。为了分析和优化该机构的结构参数,建立了数学模型和运动学方程,并编写了基于Matlab的人机交互式程序。结合油菜钵苗水平推苗移栽的农艺要求,探讨了栽植机构运动轨迹与幼苗移栽直立度合格率的关系。研究了水平推苗移栽的运动机理,优选了栽植机构杆件长度、安装位置和初始角度等参数,并根据该参数设计了油菜钵苗幼苗移栽试验装置。进行了栽植机构运动静、动轨迹验证试验和栽苗试验,轨迹验证试验表明,样机实际运动规律符合仿真设计要求,栽苗试验表明,在行驶速度0. 4～0. 6 m/s、栽植机构循环频率在1～1. 5 Hz之间,移栽株距0. 2～0. 3 m,移栽深度0. 04～0. 06 m时,水平推苗栽植合格率不低于90%,说明水平推苗移栽满足油菜钵苗移栽要求。     

基于RGB-D相机的油菜分枝三维重构与角果识别定位

为实现高效低成本的油菜植株三维建模和表型参数在线测量,提出一种基于RGB-D相机的油菜分枝三维重建和角果识别定位方法。使用Kinect传感器拍摄角果期油菜分枝在4个视角下的彩色图像和深度图像,进而获取油菜植株的三维点云并滤波。对配准的点云进行旋转变换,计算点云的曲面法矢量和曲率,并由曲率相近的点构成配对点对,再使用基于KD-tree搜索的最近点迭代(ICP)算法实现点云的初配准。将初配准误差作为参考值,调整ICP算法的对应点距离阈值,使用初配准的操作流程对初配准得到的新点云进行再次配准,完成精配准。结合该三维重建方法和针对性的彩色图像处理方法,得到去除主茎的单分枝油菜角果的完整点云,再进行欧氏聚类实现单个角果的空间定位。实验结果表明,提出的三维重建方法具有较强的实时性和鲁棒性,单个角果的三维形态清晰可见,点云平均距离误差小于0. 48 mm,角果总体识别正确率不小于96. 76%。     

油麦兼用型精量宽幅免耕播种机仿形凿式开沟器研究

针对播种作业地表不平、播种机宽幅导致各行播深均匀性和稳定性差等问题,设计了一种基于仿形辊弹性形变、实现仿形功能的凿式播种开沟器。阐述了凿式播种开沟器仿形开沟工作原理,确定了凿式刃口曲线方程,构建了开沟器与土壤互作关系力学模型,阐明了仿形机构的弹性形变与仿形阻力及仿形量之间的关系。以凿式曲面刃口宽度、仿形辊直径、入土角、播深为试验因素,采用二次回归正交组合试验方法,利用高速数字化土槽平台,开展了各试验因素对播深稳定性影响试验。试验结果表明,刃口宽度12mm、仿形辊直径24mm、入土角22°时,播深稳定性较优。田间对比试验表明,在最优参数组合下,凿式开沟器的播深变异系数低于9%,地表平整度低于18.5mm,作业通过性好,其开沟性能优于翼铲式开沟器;田间播种试验表明,以4.8m工作幅宽、24行播种的油麦兼用型精量宽幅免耕播种机播种的油菜、小麦,单行苗数变异系数、各行苗数一致性变异系数均低于10%,小麦各行1m内平均苗数为35,春油菜各行1m内平均苗数为26,冬油菜各行1m内平均苗数为20,满足油菜、小麦精量播种及成苗率要求。     

秸秆还田下直播稻油轮作的钾肥效应及适宜用量

2017-2018年在湖北省江汉平原开展钾肥一次性施用肥效田间试验,研究秸秆全量还田下钾肥用量对江汉平原直播水稻-油菜轮作产量及其构成因子、农田钾素表观平衡和钾肥(钾素)吸收利用率及农学利用率的影响,并结合肥效模型明确直播稻-油轮作的钾肥适宜用量。结果表明:钾肥施用能够显著提高直播水稻和油菜的产量、地上部干物质量及钾素吸收,并通过增加直播水稻的密度、单位面积有效穗数、每穗粒数,结实率和直播油菜的密度、一级分枝数,角果总数来实现增产。秸秆不还田、周年钾肥投入量(K_2O)360 kg/hm~2条件下,轮作系统的钾素表观平衡仍为负值,亏缺量达85.4 kg/hm~2;而秸秆全量还田下,年投入90 kg/hm~2钾肥即可实现农田钾素表观盈余。直播水稻和油菜的钾肥农学利用率平均分别为10.6 kg/kg和2.9 kg/kg,而钾肥吸收利用率则为42.6%和54.1%,表明直播水稻施用钾肥增产效果明显高于油菜,同时也反映出直播油菜更依赖于外源钾肥投入。水稻季钾素农学利用率、吸收利用率与其钾肥农学利用率、吸收利用率结果一致,而油菜季的钾素农学利用率和吸收利用率则分别为2.1 kg/kg和38.5%,均显著低于油菜季钾肥农学利用率和吸收利用率。根据线性加平台方程拟合并结合农田钾素平衡得出秸秆还田下直播水稻和油菜的钾肥适宜用量分别为62.31 kg/hm~2和70.18 kg/hm~2,对应的经济产量为10 066 kg/hm~2和2 182 kg/hm~2,比当地推荐钾肥用量分别减少44.4%和28.2%,且旱地直播油菜需要更多钾肥投入来支撑群体生长。因此,鉴于直播方式下作物生长对养分需求存在差异,应根据农业轻简化生产要求重视直播稻-油轮作的钾素养分管理,以提高作物产量、养分利用率和经济效益。