早熟玉米杂交组合主要农艺性状与产量的灰色关联度分析

应用灰色关联度分析法,对19个玉米杂交组合性状进行分析。结果表明,各性状与产量的关联度大小依次为:株高>生育期>倒折率>穗行>行粒>秃尖>含水量>百粒重>穗位高>倒伏率>穗长>出籽率>穗粗。在育种工作中应该注重对株高、生育期和倒折率的选择,同时要结合不同性状间相互关系的综合表现进行育种,使玉米产量有较大提升。     

基于表型多样性构建向日葵核心种质

为鉴定评价我国向日葵（Helianthus annuus L.）种质资源在南方地区的表现，筛选构建向日葵核心种质，以422份向日葵种质为材料，在进行2年鉴定观察的基础上，采用描述性统计、相关性分析、主成分分析等方法对11个表型农艺性状进行分析评价。结果表明，原始群体的这些农艺性状具有较大的变异幅度，其变异系数（CV）为3.60%~83.32%，平均变异系数为20.93%，其中分枝株率（0%~62.5%）、单株粒重（9.70~232.35 g）、百粒重（4.60~14.92 g）、叶片数（14.40~48.38个）和株高（103.75~260.00 cm）变异幅度较大；性状间表现出显著的相关性，主成分分析表明，影响性状的4个主要成分解释了总方差的71.72%。采用QGAstation 2.0软件构建了72组核心种质候选群体，并根据均值差异百分数（MD）、方差差异百分率（VD），极差符合率（CR）和变异系数百分率（VR），获得组获得1组包含84份材料的最佳核心种质群体。聚类分析将84份核心资源分为5大类，与原群体相比，所选核心种质均值无显著差异，方差显著提高，能最大限度代表原始油葵种质资源保存和利用。     

谷子株高及穗部性状主基因+多基因混合遗传模型分析

【目的】株高和穗部性状是影响谷子产量的关键性状。探究谷子株高及穗部性状表型变异的遗传规律,为相关性状的遗传改良与基因定位提供参考依据。【方法】以谷子优质品种豫谷18为共同父本,分别与黄软谷和红酒谷杂交,构建2个分别包含250个家系的重组自交系F₇群体（YYRIL和YRRIL）。采用主基因+多基因混合遗传模型,对YYRIL和YRRIL群体在2个环境下的株高、穗长、穗下节间长、穗码数、穗粒重等5个农艺性状的表型数据进行遗传分析。【结果】5个性状在所有环境中均表现连续变异且存在超亲分离现象,峰度和偏度绝对值小于1,近似正态分布,呈现数量性状的典型遗传特点。性状间相关性分析表明株高与穗长、穗下节间长在所有环境中均呈极显著正相关,穗码数与穗粒重呈极显著正相关。遗传模型分析显示YYRIL和YRRIL群体株高的最适遗传模型分别为PG-AI和PG-A多基因模型,多基因遗传率分别为95.15%和91.27%。2个群体穗码数的最适模型均为PG-AI,多基因遗传率为70.07%—71.58%。穗下节间长在2个群体的最适遗传模型分别为4MG-CEA和3MG-CEA,均为等加性主基因模型。穗下节间长在YYRIL群体的主基因遗传率为9.69%,4对主基因加性效应值相等,均为-0.34,具有负向效应;穗下节间长在YRRIL群体的主基因遗传率为45.78%,3对主基因加性效应值相等,均为1.17,具有正向效应。穗长在YYRIL群体的最适模型为MX2-ED-A,即2对显性上位主基因+加性多基因模型,主基因遗传率为43.56%,多基因遗传率为50.56%。控制穗长的2对主基因加性效应值分别为-1.21、1.68,多基因加性效应较小,为-0.0017;穗长在YRRIL群体的最适模型为MX2-AE-A,即2对累加作用主基因,加性多基因混合遗传模型;穗长的主基因遗传率为46.40%,多基因遗传率为46.91%。控制穗长的第1对主基因加性效应值为1.53,具有正向效应,第1对主基因加性×第2对主基因加性上位性互作效应值是0.60,多基因加性效应值为-0.47,表现为较低的负向遗传效应。穗粒重在YYRIL群体的最适遗传模型为MX2-ED-A;符合2对显性上位主基因+加性多基因模型,主基因遗传率为69.09%,多基因遗传率为12.08%;控制穗粒重的2对主基因加性效应值分别为0.58、5.82,以第2对主基因的加性效应为主,多基因加性效应值为-3.81。穗粒重在YRRIL群体的最适遗传模型为3MG-PEA,即3对部分等加性主基因遗传模型;穗粒重的主基因遗传率为81.10%,3对主基因加性效应值分别为-2.68、-2.68和2.66,前2对主基因的加性效应值相同,且均为负向效应。【结论】谷子株高、穗码数的最适遗传模型相似,均服从多基因遗传,遗传率较高,受环境影响较小;穗下节间长的遗传受主基因控制,主基因遗传率偏低,受环境影响较大,在栽培中应充分考虑环境因素;穗长遗传受主基因和多基因共同控制;穗粒重在2个群体均服从主基因遗传,主基因遗传率较高,可能存在主效QTL。     

农艺措施对谷子产量及抗倒伏力学性能的影响

【目的】明晰栽培条件互作对谷子叶片光合特性、茎秆生物力学性质指标的耦合影响,为运用谷子茎秆生物力学性质进行抗倒伏特性评价,为优化谷子种植栽培条件及抗倒伏优种筛选提供合理农艺措施和理论支持。【方法】采用裂区试验设计方法,主区选取4个在生产中具有代表性的谷子品种,副区为基于不同的播种密度与施肥量、播种密度与水分、水分与施肥量互作处理栽培条件,系统研究了栽培措施对谷子生长发育以及茎秆抗倒伏生物力学性质的影响。【结果】（1）除水分对谷子茎秆节平均直径影响不显著外,谷子品种、施肥量、播种密度及水分4个因素对谷子的产量、光合生理特性及茎秆形态特性均有极显著影响（P＜0.001）;（2）谷子的千粒重、产量均随施肥量和水分的增加而增加;随播种密度的增加,千粒重呈下降趋势,产量呈现先上升后下降趋势;谷子旗叶SPAD值及最大荧光值（Fm）开花期显著高于灌浆期,开花期旗叶SPAD值、灌浆期旗叶Fm可作为谷子育种的目标性状;（3）播种密度对谷子田间倒伏率的影响最大,其次是水分、品种,施肥量的影响最小;（4）谷子茎秆倒数第二节的抗拉倒力与株高、节平均长度及茎秆节含水率显著负相关,与节平均直径显著正相关。【结论】不同农艺措施互作栽培条件下,单因子对谷子的产量、植株光合生理特性及茎秆力学性能影响最大;选择优良品种、合理密植（≤70万株/hm²）、适当水肥是提升谷子籽粒品质、增加产量、减少田间倒伏率的有效措施。     

外源ABA对苹果砧木叶片解剖结构 及内源激素含量的影响

通过光镜和透射电镜分别观察外源脱落酸（ABA）处理下楸子（Malus prunifolia）、平邑甜茶（M. hupehensis）和新疆野苹果（M. sieversii）叶片解剖结构及叶绿体超微结构的变化，利用扫描电镜和酶联免疫法分别研究ABA处理对叶片气孔特征及其内源激素含量的影响。结果表明：与对照相比，ABA处理下楸子、平邑甜茶和新疆野苹果的叶厚分别减少了7.93%、0.25%和0.81%，栅栏组织厚度分别减少了31.43%、8.53%和4.99%（P＜0.05），海绵组织厚度分别增加了10.34%、6.14%和5.63%（P＜0.05），叶肉组织结构疏松度（SR）分别增加了19.59%、6.55%和6.50%。ABA处理下楸子和平邑甜茶的栅栏组织/海绵组织厚度比值（P/S）及叶肉组织结构紧密度（CTR）较对照显著减少（P＜0.05），其中，P/S值分别下降37.86%和13.82%，CTR分别下降25.46%和8.29%，而新疆野苹果的P/S值和CTR下降但不显著。此外，ABA处理下楸子和平邑甜茶的上表皮细胞厚度较对照分别增加了5.82%和6.43%，新疆野苹果的较对照减少了26.23%（P＜0.05）；楸子和新疆野苹果的下表皮细胞厚度较对照增加了12.09%和14.21%（P＜0.05），平邑甜茶的较对照减少了12.56%。平邑甜茶和新疆野苹果叶片上下角质层厚度较对照显著增加（P＜0.05），而楸子的变化不显著。在ABA诱导下，3种砧木的气孔密度、气孔大小（长度×宽度）及其开口度和开张比均不同程度地下降，其中，楸子的较对照分别下降了3.62%、7.12%×19.59%、67.60%和86.66%，平邑甜茶的分别下降了3.50%、4.99%×20.65%、32.42%和58.24%，新疆野苹果的分别下降了8.54%、0.92%×12.06%、20.37%和16.35%。ABA处理下3种砧木叶片细胞中叶绿体的数量变少，类囊体结构排列疏松，叶绿体上的淀粉粒趋于变小。外施ABA使3种砧木叶片内源ABA和玉米素核苷（ZR）的含量极显著增加（P＜0.01），其中楸子ABA和ZR含量比对照分别增加30.83%和13.31%，平邑甜茶的分别增加62.40%和45.28%，而新疆野苹果的分别增加了37.07%和17.06%。楸子和新疆野苹果叶片的吲哚乙酸（IAA）和赤霉素（GA）含量无显著变化，而平邑甜茶叶片的IAA及GA含量比对照分别增加了62.62%和20.62%（P＜0.01）。总之，在ABA处理下，3种苹果砧木的叶片组织解剖结构和气孔特征都发生旱生性结构变化，叶肉细胞中淀粉粒趋于变小，叶片内源ABA和ZR水平增加显著，而IAA和GA水平变化因基因型不同而存在差异。     

表型组学在水稻研究中的应用

水稻作为重要粮食作物,其重要农艺性状的功能基因组研究是植物生物学研究的热点。植物基因型、表型和环境三者构成了遗传学研究的铁三角。随着高通量测序技术的快速发展,基因型的研究更加简单快速。然而表型研究严重滞后于基因型研究。目前传统的表型信息的获取存在所需劳动量巨大、成本高,所获取表型数据受人工主观因素影响大等诸多难题。高通量表型组学可无损、高通量、精准获取表型信息,对解决以上难题具有关键作用。本文对表型组学在水稻中的研究应用情况进行整理,为今后水稻基因组学和表型组学等多学科相结合的现代研究手段提供理论支撑。     

水稻叶片早衰突变体的农艺与生理性状研究进展

叶片早衰严重影响水稻产量与品质。研究水稻叶片早衰突变体的农艺及生理性状,有助于了解水稻叶片衰老进程和机理。本文简述了叶片衰老特征和衰老机制,重点综述了水稻叶片早衰突变体的类型、农艺与生理性状研究进展及延缓水稻叶片衰老的栽培调控途径。可为水稻抗衰老品种选育及栽培调控提供理论依据。     

引进甘蔗种质资源杂交后代适应性评价

通过对引进甘蔗种质资源24个杂交后代的的10个农艺性状进行主成分分析、回归分析与通径分析,科学评价引种甘蔗种质资源在广西本地的农艺性状表现,探究各农艺性状间的协同制约关系,为甘蔗种质资源的精准评价和杂交育种材料的科学选配提供理论依据。结果表明:(1)主要农艺性状变异系数为6.79%~29.44%,24个甘蔗种质在分蘖和蔗糖产量上有较大的遗传改良潜力。(2)主成分分析将这10个农艺性状凝聚成4个主成分,分别为产量因子、有效茎因子、糖分因子和出苗因子,贡献率分别是35.2%、16.5%、15.3%、12.1%,累计贡献率达到79.1%;(3)通径分析中各性状对糖产量的直接通径系数大小依次为:蔗茎产量(0.927)>蔗糖分(0.399)>单茎重(0.039)。表明:甘蔗品种(系)GUC23-1、GUC15-2、GUC23、GUC34、GUC25在广西的丰产性最优,在甘蔗引种和选育中,考虑将蔗茎产量、蔗糖分、单茎重作为主要选择性状。     

Modern wheat cultivars have greater root nitrogen uptake efficiency than old cultivars

The availability of nitrogen (N) contained in crop residues for a following crop may vary with cultivar, depending on root traits and the interaction between roots and soil. We used a pot experiment to investigate the effects of six spring wheat (Triticum aestivum L.) cultivars (three old varieties introduced before mid last century and three modern varieties) and N fertilization on the ability of wheat to acquire N from maize (Zea mays L.) straw added to soil. Wheat was grown in a soil where ¹⁵N‐labeled maize straw had been incorporated with or without N fertilization. Higher grain yield in three modern and one old cultivar was ascribed to preferred allocation of photosynthate to aboveground plant parts and from vegetative organs to grains. Root biomass, root length density and root surface area were all smaller in modern than in old cultivars at both anthesis and maturity. Root mean diameter was generally similar between modern and old cultivars at anthesis but was greater in modern than in old cultivars at maturity. There were cultivar differences in N uptake from incorporated maize straw and the other N sources (soil and fertilizer). However, these differences were not related to variation in the measured root parameters among the six cultivars. At anthesis, total N uptake efficiencies by roots (total N uptake per root weight or root length) were greater in modern than in old cultivars within each fertilization level. At maturity, averaged over fertilization levels, the total N uptake efficiencies by roots were 292?336 mg N g^?1 roots or 3.2?4.0 mg N m^?1 roots for three modern cultivars, in contrast to 132?213 mg N g^?1 roots or 0.93?1.6 mg N m^?1 roots for three old cultivars. Fertilization enhanced the utilization of N from maize straw by all cultivars, but root N uptake efficiencies were less affected. We concluded that modern spring wheat cultivars had higher root N uptake efficiency than old cultivars.     

Quantitative trait loci analysis for root traits in synthetic hexaploid wheat under drought stress conditions

Synthetic hexaploid wheat(SHW), possesses numerous genes for drought that can help breeding for drought-tolerant wheat varieties. We evaluated 10 root traits at seedling stage in 111 F9 recombinant inbred lines derived from a F2 population of a SHW line(SHW-L1) and a common wheat line, under normal(NC) and polyethylene glycol-simulated drought stress conditions(DC). We mapped quantitative trait loci(QTLs) for root traits using an enriched high-density genetic map containing 120 370 single nucleotide polymorphisms(SNPs), 733 diversity arrays technology markers(DArT) and 119 simple sequence repeats(SSRs). With four replicates per treatment, we identified 19 QTLs for root traits under NC and DC, and 12 of them could be consistently detected with three or four replicates. Two novel QTLs for root fresh weight and root diameter under NC explained 9 and 15.7% of the phenotypic variation respectively, and six novel QTLs for root fresh weight, the ratio of root water loss, total root surface area, number of root tips, and number of root forks under DC explained 8.5–14% of the phenotypic variation. Here seven of eight novel QTLs could be consistently detected with more than three replicates. Results provide essential information for fine-mapping QTLs related to drought tolerance that will facilitate breeding drought-tolerant wheat cultivars.