基因型×环境互作下小麦氮代谢相关性状的遗传和相关性分析

【目的】选育氮高效的小麦品种,可有效提高氮素利用效率和生产效率,对环境安全至关重要。本文分析了小麦氮代谢相关性状的遗传效应,为小麦氮高效品种选育提供理论依据。【方法】选用7个小麦品种及其组配的12个杂交组合,进行田间盆栽试验。设置3个氮水平,利用基因型与环境互作的加性-显性遗传模型,对氮代谢相关的10个性状进行遗传与相关性分析。【结果】株高、开花期和成熟期单茎干物重、开花期氮素积累量、籽粒氮素积累量和氮素吸收总量主要受加性效应控制,花后氮素同化量受显性×环境互作效应影响较大,氮素利用效率、氮素生理效率以加性×环境互作效应为主。10个性状狭义遗传力总体不高(平均值为0.56),广义遗传力总体较高(平均值为0.881)。互作广义遗传力均达到1%显著水平,表明不同的氮水平对遗传表达有较大影响。氮素利用效率、氮素生理效率和开花期氮素积累量的互作狭义遗传力较大,表明不同氮水平对这些性状的选择效果不同。通过加性效应预测值得出,亲本DK138和JN10的氮素利用效率和氮素生理效率的加性效应为显著正效应。大多数组合的显性主效应与不同氮水平下的显性×环境互作效应在方向上不尽一致,表明小麦氮高效杂交后代的选择宜考虑特定的氮水平条件。显性效应预测值表明,组合JN10×W9903的氮素生理效率显性效应值最大且达到显著水平,是氮素生理效率较高的组合。相关分析表明,两两性状间以加性遗传相关为主。氮素生理效率与株高呈加性正相关关系,达到10%显著水平。除株高和谷氨酰胺合成酶活性外,氮素利用效率与其他性状间以显性环境互作相关为主。氮素利用效率与氮素生理效率之间的显性×环境互作相关系数达到10%显著水平。氮素利用率与氮素生理效率的表现型和基因型相关系数为正值且达1%显著水平。【结论】通过性状分析表明,株高在一定程度上可以作为氮素生理效率的间接选择性状,氮素利用效率与氮素生理效率这两个性状进行协同改良。品种DK138和JN10可作为亲本以提高后代的氮素利用效率和氮素生理效率。杂交组合LM14×W9903表现出良好的后代选育利用潜力。     

花生不同品种叶片类黄酮含量和相关合成酶活性对PEG胁迫的响应

以花生品种花17、农大818、丰花5号和山花11号为试材,聚乙二醇(PEG)室内砂培法模拟干旱胁迫,研究20%PEG胁迫下花生幼苗叶片中类黄酮含量及相关合成酶活性的变化。20% PEG开始处理后,随胁迫时间延长,幼苗叶中类黄酮含量逐步上升,在胁迫9h达到高峰,之后逐步下降至对照水平,农大818、丰花5号和山花11号均在处理后72h降至对照水平,花17在36h降至对照水平。PEG开始处理后苯丙氨酸解氨酶（PAL）、查尔酮合成酶（CHS）、查尔酮异构酶（CHI）酶活性均逐渐提高,6h后CHS、CHI酶活性达到高峰,9h后PAL酶活性达到高峰,之后下降,4个品种趋势一致。分析表明PEG处理后山花11号和丰花5号的合成酶具有较高的活性和积累速率是其类黄酮快速大量合成的原因,而农大818 CHS酶活性和PAL酶活性提高速率较低限制了其类黄酮的积累,3种酶的活性和积累速率均较低导致花17叶中类黄酮合成少,含量提高慢。相关分析表明PEG胁迫下PAL、CHS、CHI共同调控类黄酮的代谢,胁迫引起PAL、CHS、CHI酶活性改变是类黄酮含量变化的原因。     

玉米种子超干燥方法及超干适应性研究

超干贮藏能在常温下长期保持种子发芽力,方便易行、高效低耗,但大粒种子超干燥困难.该试验以玉米杂交种农大108和自交系黄C为材料,用真空冷冻干燥机和烘箱干燥的方法进行超干处理,并对超干后的种子进行发芽测定,旨在探讨玉米一类大粒种子的超干适应性,筛选适宜的超干燥方法.结果表明,冷冻干燥机干燥较烘箱干燥速度快,能在较短时间内达到超干水平,且超干种子具有强的抗高温老化能力.但超干种子直接进行发芽,发芽率较低, 缓湿后发芽率明显提高.说明玉米种子可以进行超干贮藏,但必须进行缓湿处理后再播种.     

黄淮麦区小麦主推品种（系）干热风抗性鉴定

为了确立黄淮麦区小麦干热风抗性评价指标,并筛选出抗干热风的品种(系),以黄淮麦区推广的91个小麦品种(系)为供试材料,于灌浆期对其设置温室模拟干热风处理,探讨干热风对小麦植株冠层形态特征、旗叶功能期、产量性状及籽粒主要营养成分积累的影响。结果显示,经干热风处理后,不同抗性小麦品种(系)冠层黄化程度不尽相同,而所有小麦品种(系)冠层的绿光标准化值下降,旗叶功能期缩短,千粒重下降,蛋白质相对含量显著增加,淀粉含量显著降低。同时,确定了旗叶功能期和千粒重抗逆指数共同作为小麦干热风抗性的评价指标,并鉴定出山农19等高抗干热风的小麦品种及济南17等敏感品种。利用旗叶功能期和千粒重抗逆指数能够鉴定出小麦干热风相对抗性,可为小麦品种布局以及抗干热风相关性状的遗传改良提供参考。     

不同类型种子超干贮藏的最佳含水量范围

以小麦、大豆、大葱种子为材料,进行超干贮藏适应性研究,确定种子超干贮藏的最佳含水量范围.将种子干燥至5%以下含水量进行超干贮藏,通过发芽试验检测超干贮藏效果;将不同含水量的种子置于常温、高温老化条件下贮藏后检测发芽力、活力变化,确定种子贮藏的最佳含水量.结果表明,3种类型种子都表现为5%以下含水量贮藏好于常规水分贮藏,并且适度超干(3.0%～4.0%)好于极超干(2.3%以下).常温下小麦种子超干贮藏的最佳含水量范围为2.6%～7.0%,大豆种子为4.2%～5.1%,大葱种子为2.2%～3.5%;高温(45℃)下超干贮藏的最佳含水量范围小麦为2.8%～5.0%、大豆为3.5%～4.2%、大葱为1.4%～5.0%.种子超干贮藏的最佳含水量范围因种子类型和贮藏温度而不同,油脂种子最佳含水量范围低于蛋白质类和淀粉类种子.     

不同基因型玉米籽粒类胡萝卜素与花色苷色素积累规律

以黄色(特爆2号)、红色(西星赤糯1号)、紫色(紫糯香)和黑色(西星黑糯1号) 4种颜色的玉米为材料,通过徒手切片以及分光光度法,研究了玉米籽粒色素的组成、分布和积累规律。结果显示,西星赤糯1号玉米籽粒色素主要由花色苷和类胡萝卜素构成,花色苷主要存在于果种皮中,类胡萝卜素主要存在于胚与胚乳中;特爆2号玉米籽粒色素主要由类胡萝卜素构成,分布于胚与胚乳中;紫糯香及西星黑糯1号玉米籽粒色素主要由花色苷构成,主要存在于糊粉层中。除西星赤糯1号的花色苷积累首先出现于胚上方的花柱遗迹附近外,其余品种色素均首先在籽粒顶端出现,随后向四周延伸。玉米籽粒色素(除紫糯香)吸收峰随时间的变化先升高后降低。灌浆前期玉米果穗色素含量上部>中部 >下部,到灌浆后期,中部色素含量大于其他两部分色素含量。     

辣椒种子老化过程中的生理生化分析

研究了辣椒种子人工老化过程中所发生的一系列生理生化变化。结果表明：随着老化程度的加深，种子各项发芽指标逐渐降低，电导率逐渐升高，并且电导率的变化与发芽率有较好的一致性。另外，老化种子内过氧化氢酶活性明显降低，而脱氢酶活性在不同老化程度种子内无明显差异。由此说明辣椒种子老化过程中种子活力降低可能是由于细胞膜系统受损和有毒物质积累造成的。     

花后DA-6处理调控小麦种子活力的机理

【背景】高活力的种子萌发迅速整齐,抗逆性强,具有很大的生产优势。己酸二乙氨基乙醇酯（DA-6）作为叔胺类植物生长调节剂,可以提高植物的光合速率,调节碳氮代谢,提高作物品质和产量。【目的】分析花后喷施DA-6对小麦籽粒物质积累、物质代谢和抗逆关键基因表达、种子千粒重、化学成分与种子活力的影响,明确DA-6调控小麦种子活力的机理,为DA-6在小麦高活力种子生产调控中的应用提供理论依据和技术支持。【方法】以小麦品种良星77和山农23号为材料,于花后2和6 d进行DA-6田间喷施。试验于2017—2018年、2018—2019年在山东农业大学马庄试验基地（117°E;36°N）进行,设置2个处理浓度（0和6 g·L^-1 DA-6）和2个处理时期（花后2和6 d）,设置3个区组,每个小区面积6 m×3 m。于籽粒灌浆前期和中期（花后12和22 d）取籽粒、穗下节和旗叶鲜样,用于物质代谢关键酶基因表达的检测。于籽粒发育的不同天数取样（花后25、30、35和40 d）,自然晒干后脱粒测定千粒重和蛋白质含量、淀粉含量等;对于成熟期收获的小麦穗,取小麦整穗、不同穗位（上部、中部和下部）、不同粒位（下位粒和上位粒）的种子测定发芽活力指标。【结果】花后6 d喷施6 g·L^-1DA-6可大幅度提高千粒重及种子蛋白质含量,使2个小麦品种的穗上部和上位粒种子的单株干重显著增加,显著提高种子的活力指数。花后6 d喷施DA-6有效降低了不同穗粒位之间的种子活力差异,使小麦不同穗位、粒位种子的活力得到整体提高,尤其以穗上中部籽粒及上位粒的种子活力提高更为明显。而花后2 d喷施DA-6则使种子活力显著降低,千粒重及种子蛋白质含量也有降低。良星77和山农23号的千粒重均表现为随着籽粒灌浆期的延长,千粒重先升高后降低;但相对蛋白及绝对蛋白含量则表现为随着时间的延长而渐升。同时,两品种均表现为花后6 d喷施6 g·L^-1的DA-6时千粒重及蛋白质含量最高。此处理下,良星77花后40 d收获时,千粒重与对照相比无显著差异,但相对蛋白质含量、绝对蛋白质含量分别较对照显著提高;山农23号花后6 d喷施6 g·L^-1 DA-6后千粒重、绝对蛋白含量均显著提高。两品种花后2 d喷施DA-6对千粒重、相对蛋白质含量、绝对蛋白含量及淀粉含量无显著影响。实时荧光定量PCR表明,花后6 d喷施DA-6可诱导叶片蛋白磷酸酶和蔗糖磷酸合成酶基因表达水平显著上调,茎秆中Ⅰ类hsp和hsp70表达量显著提高,籽粒中蛋白质二硫键异构酶和hsp82的表达也显著上调。花后6 d喷施DA-6处理的小麦种子萌发期α-淀粉酶活性检测表明,山农23号的对照和处理组均表现为其α-淀粉酶活性随着萌发时间的延长逐渐增强,喷施DA-6可显著提高2个品种的种子萌发72 h的α-淀粉酶活性。【结论】花后6 d喷施DA-6促进小麦中蛋白和蔗糖代谢关键酶基因及热激蛋白基因的表达,有利于促进种子贮藏物质合成,使种子蛋白质含量升高,最终导致千粒重提高;同时还显著增加2个小麦品种穗上中部及上位粒种子萌发过程中的单株干重,提高种子的活力指数,降低不同穗粒位之间种子活力的差异,提高种子萌发过程中的α-淀粉酶活性和物质转化能力,促进幼苗干物质积累,最终提高种子活力。小麦种子花后6 d喷施6 g·L^-1 DA-6是提高小麦种子活力的有效途径。     

花生不同播种深度的出苗期模拟研究

以丰花1号、白沙1016两个花生品种为试验材料,采取3、6、9 cm三个播种深度种植,通过记载从播种到全苗的5 cm地温,研究不同播种深度对花生出苗的影响。结果表明：在相同播种深度条件下,小花生品种白沙1016出苗所需有效积温小于大花生品种丰花1号。但是通过三个播种深度与出苗所需有效积温之间建立的生长曲线可以看出,随着播种深度的增加两个品种出苗所需要的有效积温逐渐接近。丰花1号播种深度与有效积温关系的方程为：Y=153.01e0.0474x,白沙1016播种深度与有效积温关系的方程为：Y=126.38e0.0612x。     

干旱胁迫对不同花生品种光合特性和产量的影响

通过干旱棚控制土壤水分,研究全生育期干旱对12个花生品种叶绿素含量、光合特性以及产量性状的影响。结果表明：在长期干旱胁迫下,丰花6号、白沙1016等品种叶绿素含量显著下降,而海花1号、丰花5号、丰花4号、丰花2号等品种叶绿素含量增加;各花生品种叶绿素a/b值在干旱胁迫后均显著下降;长期干旱胁迫后各花生品种叶片净光合速率和蒸腾速率明显下降,胞间CO2浓度显著上升,说明光合速率下降的主要原因是非气孔限制因素;干旱胁迫导致各花生品种荚果和子仁产量显著降低,丰花5号和丰花1号抗旱性最为突出,抗旱性指数在0.70以上,农大818、丰花3号、鲁花11号、丰花4号也表现出较高的抗旱性。