小麦新品种山农29氮营养特性和产量性状分析

为明确国审小麦新品种山农29的氮营养特性和产量特性,本试验以济麦22和山农29为供试材料,采用营养液培养试验和田间微区试验,研究了两个小麦品种在正常氮处理和低氮处理条件下苗期和成熟期的氮效率及相关农艺性状。结果显示,山农29和济麦22对低氮环境均具有良好的适应性。本试验条件下,两品种低氮处理下苗期生物量和成熟期籽粒产量均无显著下降,但两品种产量及氮效率相关性状之间存在显著差异。苗期低氮处理下,山农29的根长、根干重和干重根冠比显著高于济麦22,分别比济麦22高14.14%、4.48%和13.46%。山农29苗期对硝态氮和铵态氮的吸收速率均高于济麦22。成熟期正常氮处理下,山农29的千粒重、籽粒产量、氮收获指数和籽粒氮利用效率均显著高于济麦22,分别比济麦22高11.07%、12.00%、3.90%和11.76%;低氮处理下,山农29的千粒重、穗数、籽粒产量、籽粒氮含量、籽粒氮累积量、氮收获指数和籽粒氮利用效率均显著高于济麦22,分别比济麦22高7.58%、11.62%、18.67%、10.29%、31.09%、6.33%和7.89%。在正常和低氮处理下,山农29灌浆后期旗叶中的叶绿素含量均显著高于济麦22,分别比济麦22高11.67%和38.05%,这有利于山农29延长灌浆时间,增加千粒重。可见,与济麦22相比,山农29对低氮环境具有更强的适应性,收获期有更高的氮效率和产量,具备氮高效品种的营养特性。     

坡面侵蚀土壤化学性质对磁化率影响机理的研究

研究了不同侵蚀强度下土壤磁化率及其与土壤化学性质的关系,结果表明:土壤pH、有机质含量和各形态氧化铁含量均与磁化率呈正相关,且氧化铁含量与磁化率呈极显著正相关,表明土壤不同形态氧化铁含量的多少是影响坡面土壤磁化率变化的关键因素。土壤侵蚀导致坡面物质的再分布,从而使土壤pH、有机质、氧化铁含量等土壤化学性质随之发生变化,这些因素随着侵蚀的强弱而发生变化,是影响坡面侵蚀土壤磁性变化的根源。     

不同磷、钾处理小麦苗期氮营养性状的QTL分析

【目的】 对不同浓度磷、钾处理下小麦苗期氮养分效率相关性状进行QTL分析,以深入理解磷、钾与氮养分效率的相互关系,为氮营养相关性状的图位克隆及分子标记辅助选择育种奠定基础。 【方法】 采用苗期液培试验,以“川35050 ×山农483”组合衍生的小麦重组自交系群体(131个株系)为研究材料,设置了中磷中钾(MPMK)、高磷(HP)、低磷1 (LP1)、低磷2 (LP2)、低磷3 (LP3),高钾(HK)、低钾1 (LK1)、低钾2 (LK2)、低钾3 (LK3)共9个处理,对不同磷、钾处理下的氮养分效率相关性状进行研究,并结合分子标记遗传图谱,从整个基因组水平对与小麦苗期氮养分效率相关的10个性状进行QTL定位及遗传分析。 【结果】 不同处理下的10个性状共检测到137个QTL,位于除3D外的20条染色体上,大部分QTL (89.05%)仅在单一处理下被定位到,有3个QTL (QRnue-1A.2、QSnue-1A.1和QTnue-1A.1)可在至少4个处理中被检测到,有5个QTL (QRnue-1A.1、QTnue-1A.1、QSnc-4A、QRnc-6A.3和QSnue-6B)可同时在低磷和低钾环境中被检测到。本研究还检测到至少包含3个以上QTL的QTL簇17个,分别位于1A、1B、2B、2D、3A、3B、4A、4B、5D、6A、6B、6D和7A染色体上,共涉及66个QTL,占QTL总数的48.18%。其中,有5个QTL簇仅与特定磷、钾处理有关,大多数QTL簇均同时定位了不同磷、钾处理的不同性状,许多QTL簇位点还与前人定位的生物量、产量及其他养分有关。 【结论】 磷、钾的供应能够显著影响小麦苗期对氮素的吸收利用及其相关QTL的表达。影响苗期小麦氮养分效率相关性状的QTL大多数仅在特定处理下被检测到,但大多数QTL会形成QTL簇,构成了控制氮养分效率的QTL热点,许多热点区域也与前人定位的许多成株期性状如生物量、产量及其他养分效率有关,这些QTL/基因密集区域及其特点的发现,为我们深入理解小麦氮养分效率的遗传控制特点及其与磷、钾养分供应的关系提供了新的视角,也为这些重要位点的克隆及其应用提供数据支持。     

EST-SSR标记在结缕草中的通用性

利用来自小麦、大麦、玉米、高粱、水稻的703个EST-SSR引物对在结缕草上进行了扩增,得到438个有效扩增的引物对,占总引物的62.30%.其中,源于小麦、大麦、玉米、高粱和水稻的EST-SSR引物对的数目分别为78(52.00%)、41(85.42%)、120(61.22%)、15(50.00%)和184(65.95%).单个引物对最高扩增带数为6条,平均扩增带数为2.46条.有效扩增引物中,二、三、四,五核苷酸重复的引物对数目分别为82、210、46、和100,以五核苷酸重复的EST-SSR扩增率最高,三核苷酸重复的扩增率最低.用其中的58个引物对对五种结缕草及1个结缕草品种共9份材料进行了分子系统发育研究.有53个引物对显示出多态性,占91.38%.53对引物中有多态性引物的多态性信息含量(PIC)值最高为0.89,最低为0.28,平均为0.52.聚类分析结果表明,9份材料可明确的分为两大类,一类为日本结缕草和中华结缕草;另一类为沟叶结缕草、细叶结缕草、大穗结缕草和兰引3号.     

小麦苗期钾、钠吸收相关性状及其QTL分析

为进一步了解小麦苗期钾、钠吸收的相关性和遗传特征,本试验在温室环境下,以RIL（Recombinant Inbred Lines, RIL）群体为试验材料,采用营养液培养法对不同K+、Na+浓度处理条件下小麦苗期生长及钾、钠的积累、分配及利用等相关的20个性状进行了鉴定,探讨了K+和Na+的关系及其对小麦苗期生长的影响;并对所有相关性状进行了QTL（Quantitative trait loci,QTL）分析。结果表明,缺钾条件下,供应钠能够显著提高小麦体内的Na/K比,但对小麦的生物量没有显著影响,表明钠替代钾的能力较差。而正常钾条件下,供钠可显著促进钾、钠的吸收,提高了Na/K比,但地上部的生物量反而显著下降,表明大量的钾和钠的累积对小麦地上部生物量的形成不利。小麦苗期对钾、钠离子的吸收与累积呈显著正相关。本试验在小麦全部的21条染色体上共检测到与生物量及钾、钠相关性状有关的QTLs 141个。其中的103个QTLs 组成了14个重要的QTL簇,有11个QTL簇同时定位了钾、钠相关性状位点。另外,试验还发现了8个在多个养分环境条件下均可检测到的QTL位点高频表达的QTL位点（RHF-QTLs）,其中4个是新发现的位点。这些重要的QTL位点为K+、Na+关系及其遗传控制的深入研究提供了重要参考。     

鲁西北高产粮田土壤重金属环境质量评价

对聊城市十五里元镇高产粮田100个土壤样品中铜、锌、铅、镉含量进行分析测定,参考国家土壤环境质量标准(GB15618-1995),采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对土壤环境质量进行了评价。研究结果表明,十五里元镇高产粮田土壤综合污染指数为1.161,处于轻度污染状态;4种重金属元素的单项污染指数均未超标,但镉污染达到警戒级。     

鲁中山区小流域坡面土壤侵蚀产流、产沙及侵蚀方式变化过程的研究

采用模拟降雨的方法对鲁中山区坡面土壤降雨条件下产流、产沙和侵蚀方式的演变过程进行了研究,结果表明:产流量都是随时间递增最终达到稳定产流,但是各次降雨达到稳定产流的时间均随降雨强度和坡度的增大而递减。相同坡度条件下120mmh-1雨强产流较60mmh-1雨强先到稳态,而相同雨强条件下10°坡面则较5°坡面先达到稳态。产沙量呈递增趋势且逐渐达到稳定产沙,达到稳定产沙的时间随雨强和坡度的增大而递减。相同坡度条件下120mmh-1雨强处理较60mmh-1雨强处理先达到稳态,相同雨强条件下10°坡面比5°坡面产沙过程先达到稳定产沙状态;在降雨过程中坡面首先产生面蚀,后出现细沟侵蚀;面蚀率随降雨历时延长有减小趋势,但变幅较小,细沟侵蚀率随降雨时间先急剧增加后保持稳定。     

中国春-长穗偃麦草异代换系、异附加系的氮营养性状

为从小麦近缘植物长穗偃麦草中寻找氮高效基因,在高、低氮2个水平下,以中国春-长穗偃麦草二体异附加系和二体异代换系为试材,对其氮素利用特性进行了鉴定和遗传分析。结果表明:5E附加系氮素生理利用效率在低氮处理下极显著高于对照中国春,5E代换系氮素生理利用效率在高氮处理下显著高于对照中国春,4E代换系氮素总累积量和籽粒氮累积量在高、低氮处理下均显著高于对照中国春,表明5E和4E染色体可能分别携有促进氮素生理利用效率和促进氮素吸收转运的高效基因,长穗偃麦草5E和4E染色体可以作为提高小麦氮营养特性的有益基因资源。     

小麦苗期生物量及氮效率相关性状的全基因组关联分析

【目的】探究不同氮素供应环境下与小麦苗期生物量及氮效率相关性状显著关联的SNP位点,预测相关候选基因,为小麦氮效率的基因克隆及其在育种中的应用提供参考。【方法】以134个小麦品种（系）组成的群体为供试群体,设置低氮、正常氮和高氮3个处理,各处理重复4次,并在2年（2013和2014年）进行了2次完全重复的营养液培养试验。试验对小麦苗期生物量及氮效率相关的14个性状进行了表型鉴定,采用MLM+K+Q混合线性模型,利用90K SNP芯片对小麦生物量及氮效率相关性状进行全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）,获得显著关联的SNP位点。【结果】与正常氮处理相比,低氮处理条件下,根系、地上部及植株氮含量和氮积累量均显著下降,而根生物量和根、植株氮效率均显著增加,高氮处理下,几乎所有鉴定性状均显著增加;14个性状的广义遗传力均在40%以上,其中,植株总干重的遗传力最高（95.73%）。利用9 329个SNP标记进行关联分析,共检测到838个SNP标记位点与供试材料的14个性状存在显著关联（P≤0.001）,分布在21条染色体上。有435个（51.91%）SNP标记位点仅在一个关联分析环境中被检测到;有403个位点至少在2个处理环境（包含均值环境）中被检测到与同一性状显著关联（稳定关联标记）。其中8个SNP标记位点至少在3个环境中被检测到。在4个环境下（包括均值环境）均检测到的稳定关联位点有2个：Kukri_c65481_121和tplb0025f09_1052,分别与植株总氮利用效率（total nitrogen use efficiency of plant,TNUE）和根系总氮利用效率（root nitrogen use efficiency,RNUE）显著关联;同时与至少6个性状（生物量及养分效率相关性状）显著关联的SNP标记位点共5个,分别位于1A、1B（3）和2A染色体上;根据小麦基因组注释及LD衰减水平,在同时定位了6个性状的5个SNP位点和2个多环境（4个环境）稳定关联的SNP位点的214 kb的基因组区域中共筛选候选基因84个,根据已知克隆氮效率基因的编码蛋白类型、候选基因功能注释信息及利用植物比较基因组学资源库蛋白序列同源比对分析,筛选到3个候选基因与生物量及氮效率相关。【结论】不同氮素处理显著影响小麦苗期生物量、氮效率相关性状及其相关QTL的表达,大多数SNP位点仅在1个氮素检测环境中被检测到,但也存在环境稳定性较强的位点。生物量及氮效率相关性状之间存在显著相关关系,并在一定程度上受到相同的QTL/基因控制。     

不同钾处理下小麦重组自交系群体主要农艺性状的表型变异及其相关分析

以"山农483×川35050"组合衍生的小麦重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体的131个株系及其亲本为试验材料,于2008年和2009年采用盆栽土培法,对低、中、高钾处理条件下[0、0.1 g(K2O).kg 1、0.3 g(K2O).kg 1]小麦RIL群体的株高、单株穗数、穗长、小穗数、穗粒数、千粒重、粒长、粒宽和单株籽粒产量共9个农艺性状进行了鉴定和统计分析。结果表明,在2008—2009年3个钾处理中,9个农艺性状在RIL群体中的表型变异均呈近似正态分布,其遗传力分别为80.6%(株高)、44.7%(单株穗数)、69.9%(穗长)、71.4%(小穗数)、76.0%(穗粒数)、74.8%(千粒重)、64.9%(粒长)、40.0%(粒宽)和33.2%(单株籽粒产量)。株高、小穗数、穗粒数和粒长4个性状的表型变异以基因型控制为主,千粒重和粒宽以基因型×年份互作效应为主,穗长以基因型和基因型×年份互作效应为主,单株穗数以基因型×钾水平互作效应为主,单株籽粒产量的表型变异则主要受基因型×年份×钾水平互作效应控制。在不同钾处理条件下,RIL群体的平均单株籽粒产量与单株穗数、穗长和穗粒数呈极显著或显著正相关,但与千粒重的关系不稳定。千粒重与穗粒数、单株穗数无关或显著负相关(r为0.07~0.28);穗粒数与单株穗数的关系不稳定(r为0.03~0.27)。千粒重、穗粒数和单株穗数在遗传过程中的相关系数较低,彼此具有较强的相对独立性,不存在绝对的顾此失彼现象。单株籽粒产量与小穗数、穗粒数、千粒重、粒长和粒宽间的相关系数受年份间环境差异的影响较大。