抗旱节水小麦分子遗传育种研究进展

干旱缺水等自然灾害会导致小麦产量年度间变幅较大,尤其在小麦主产区黄淮地区更为严重。小麦抗旱节水育种是应对干旱的重大措施。本综述对小麦抗旱节水常规育种、抗旱节水分子遗传育种相关性状QTL定位、抗旱相关功能基因克隆鉴定、转基因等方面的研究进展进行了综述。水旱亲本杂交与异地交叉选择是卓有成效的常规育种方法,通过分子标记鉴定了关于根重、根长、胚芽鞘、高水分利用效率等相关性状的大量QTL;42个抗旱相关基因被克隆并进行基因功能分析和验证,均从不同代谢通路上影响着小麦抗旱性;14个来自不同供体的抗旱相关基因被研究者导入小麦品种后,转基因小麦植株的抗旱能力均得到不同程度的提高,部分植株在产量和其它抗逆性方面也得到提高。以上研究进展为抗旱节水小麦分子设计育种提供了理论依据和发展方向。     

黄淮旱地小麦品种产量性状演变研究

【目的】研究1986-2014年黄淮旱地冬小麦品种产量及其结构性状变化规律,为旱地小麦育种适应未来耕作制度和气候变化提供理论依据和技术支撑。【方法】利用近30年来国家黄淮旱地冬小麦区域试验临汾点的对照品种产量及其结构性状的资料,研究旱地小麦品种产量性状的演变规律,并进行产量及其结构性状变异的相关和通径分析。【结果】通过分析获得如下结果：①1986—2014年产量及其结构性状的变异状况为产量＞有效穗＞株高＞穗粒数＞千粒重,尤其是2006—2014年各产量结构和产量性状变异偏离程度均最大。②黄淮旱地小麦品种千粒重和穗粒数逐年缓慢上升,有效穗数和产量及株高缓慢下降。③相关分析表明,产量与株高、有效穗和千粒重均成极显著正相关。④通径分析表明,在黄淮旱地小麦高产育种进化中,对产量贡献较大且为正效应的有株高、穗粒数。【结论】耕作制度和气候变暖对黄淮旱地冬小麦产量及结构性状变化趋势有较强的影响,选育株高较低、有效穗数较高、千粒重大的高产抗旱品种是黄淮旱地小麦适应未来气候变化的育种改良方向。     

盐碱地滴灌春小麦光合特性与耐盐指标研究

通过盆栽试验,在非盐化土、轻度盐化土、中度盐化土、强度盐化土、盐土等5种不同的土壤盐分含量(分别为CK:2.0 g/kg、T1:5.0 g/kg、T2:9.0 g/kg、T3:16.5 g/kg、T4:24.5 g/kg)处理条件下,使用美国产CI-340型手持式光合仪于春小麦拔节期(5月20日)、抽穗期(5月28日)和乳熟期(6月11日)测定了光合有效辐射、气温、大气CO2浓度等环境因子指标,以及净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度等光合生理特性指标的变化,根据记录数据计算叶片光合作用的气孔限制值和非气孔限制值,同时观测了春小麦产量和土壤盐分数据,通过线性回归分析计算耐盐指标。结果表明,不同盐分处理下春小麦叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度日变化规律相近,光合作用"午休"现象明显。气孔与非气孔因素同时存在限制春小麦叶片光合作用,净光合速率的下降在低盐分土壤处理下主要由气孔因素引起,而在高盐分土壤处理下主要由非气孔因素引起。春小麦在0~40 cm土层耐盐临界值为6.46 g/kg,耐盐极限值为30.72 g/kg;减产10%的耐盐阈值为9.63 g/kg。初步认为滴灌春小麦适宜种植于非盐化土以及轻度盐化土。     

水氮耦合对滴灌复播油葵光合特性和土壤水分利用的影响

为了解水氮耦合对新疆北部石河子地区滴灌复播油葵光合特性和土壤水分利用的影响,以当地油葵主栽早熟品种新葵杂五号为试料,在滴灌条件下进行水氮两因素三水平完全处理小区试验。结果表明,滴灌复播油葵耕层耗水量随生育进程的变化规律为:开花期现蕾期灌浆期苗期成熟期,现蕾期和开花期是2个需水关键期,尤其开花期对水分最敏感;耕层(0~40cm)耗水量随灌水定额和施氮量的增加而增大;灌水量3 000 m~3·hm~(-2)、纯施氮量232 kg·hm~(-2)的水氮组合在土壤水分利用效率和油葵产量方面表现出显著的耦合效果。本研究为寻求滴灌复播油葵高效水氮优化方案和水氮高效利用提供了科学依据。     

水氮耦合对滴灌复播油葵生长及产量的影响

为了解水氮耦合对新疆北部石河子地区滴灌复播油葵生长和产量的影响,以大田试验为基础,结合室内试验,以当地油葵主栽早熟品种"新葵杂五号"为供试材料,在滴灌条件下进行水氮两因素三水平完全处理小区试验。结果表明:在灌水3 000 m3·hm~(~(-2))、纯施氮232 kg·hm~(~(-2))水氮组合下,滴灌复播油葵的叶面积最大,株高在营养生长阶段最高,盘径、茎粗及干物质量均最大;结实率水平、单盘粒重、千粒重和产量均最高,分别为96.97%、112.96g、73.89 g和3 597 kg·hm~(~(-2))。以滴灌复播油葵产量为追求目标,综合考虑水氮耦合对其生长的影响,试验所在地区复播油葵建议的适宜灌溉定额及氮肥追施量分别为3 000 m3·hm~(~(-2))、232 kg·hm~(~(-2))。     

抗旱小麦新品种晋麦91号选育研究

晋麦91号是山西省农业科学院小麦研究所和中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心共同育成的抗旱高产小麦新品种。该品种具有产量高、稳产性好、抗逆性强、适应性广等特点。2010—2011年在山西省南部旱地区试中,平均产量3 048.0 kg/hm2,比对照晋麦47号增产7.9%;2011年在山西省南部旱地生产试验中,产量达3 180.0 kg/hm2,比对照增产8.8%。该品种2011年12月通过山西省品种审定委员会审定,适合山西省南部麦区旱地大面积推广种植。     

晋南旱地小麦区试品系农艺性状相关分析

为了解晋南旱地小麦育种发展趋势,对2006—2015年晋南旱地小麦区试参试的121份品系进行农艺性状比较分析、相关分析和通径分析。结果表明:单位面积产量变异系数最大(29.74%)。产量三因素变异系数顺序为有效穗数穗粒数千粒重。单位面积产量与有效穗数(0.869**)、株高(0.878**)、穗粒数(0.775**)、有效分蘖率(0.735*)、千粒重(0.593**)、穗长(0.519**)和最高总茎数(0.371**)极显著正相关,与基本苗(0.191*)显著正相关,与生育期(-0.291**)极显著负相关。有效穗数、穗粒数、千粒重、株高、有效分蘖率和生育期对单位面积产量的直接贡献较大,依次为有效穗(0.591)穗粒数(0.373)千粒重(0.266)株高(0.093)有效分蘖率(|-0.069|)生育期(0.059),它们决定了单位面积产量97.65%的变异。2006—2015年山西省南部旱地小麦品种产量的提高是在保证穗数的基础上,通过增加穗粒数和提高千粒重来实现的。     

抗旱小麦新品种‘晋麦98号’选育研究

针对山西省干旱缺雨,旱寒交迫和倒春寒严重的生态环境,山西省农科院小麦研究所旱地小麦育种室以抗旱节水、高产优质为育种目标,经系谱杂交育种法,通过水旱交叉生态选择、多环境多点鉴定等手段,并且利用分子标记辅助育种新技术,最终选育出旱地小麦新品种‘晋麦98号’。该品种含有10个与水分高效利用紧密连锁的分子标记以及7个抗旱节水相关基因。2013—2014年在山西省南部旱地区域试验中,2年区试平均产量4562.3 kg/hm2;比对照品种‘晋麦47号’增产9.6%,株高75 cm左右,有效穗数525万/hm2,穗粒数30~35粒,千粒重44 g,该品种为冬性、早熟、抗寒、抗旱、抗倒伏、抗干热风,高产、稳产、成熟落黄好,综合农艺性状优良,增产潜力大,品质优良,适应性广。‘晋麦98号’于2014年11月通过山西省审定,该品种适宜于山西省南部中熟冬麦区旱地麦田大面积推广种植。     

氮肥对北疆滴灌复播青储玉米光合特性及养分利用的影响

为了解氮肥对北疆滴灌复播青储玉米生理指标的影响,提高氮肥利用效率,通过田间小区试验,研究了一管一行毛管布置模式下,不同氮肥处理（100、170、240、310、380 kg?hm －2）对复播青储玉米光合特性、土壤铵态氮分布的影响。结果表明,不同氮肥处理条件下复播玉米叶片净光合速率、蒸腾速率日变化曲线均呈单峰型;土壤铵态氮含量总体上随施氮量的增加先减少后增加;产量随施氮量的增加先增加后减小。综合分析认为,一管一行毛管布置模式下,240 kg?hm －2的施氮量处理下水氮耦合效果最佳,土壤铵态氮含量总体最少,产量与叶片水分利用效率最高,净光合速率较高。