库存年份对小麦和水稻种子发芽率及籽粒特性的影响

测定库存1～10 a小麦、水稻种子的发芽率、水分以及粗蛋白质等指标,明确种质资源库(常温)保存的种质发芽率、籽粒特性与保存时间的关系。结果表明,库存种质发芽率随着保存年份的增加而降低;籽粒水分随保存年份的增加呈升高趋势。品质分析表明,随保存年份的增加小麦硬度呈下降趋势,粗蛋白质含量呈现波浪式升高趋势,湿面筋含量、沉降值均呈缓慢升高趋势;水稻随保存年份的增加籽粒硬度、胶稠度呈下降趋势,粗蛋白质含量呈现波浪式升高趋势,而直链淀粉无明显规律。种质更新周期小麦为8 a、水稻为5 a。     

机收玉米新品种SK567与夏播高产栽培技术规范

随着土地集约化推进,大农户、家庭农场和合作社不断涌现,种植主体的改变和消费的升级导致市场对玉米品种的需求产生变化。机收籽粒玉米品种的选育成为玉米育种的一个新方向,机收玉米品种将是种业下一个风口。SK567玉米新品种是北京市农林科学院玉米研究中心赵久然老师及其研发团队以市场需求为导向,经过多年研究选育的机收玉米新品种。推广2年来该品种的耐密性、抗倒性和丰产性受到广大种植户的喜爱,籽粒机收优势明显,种植效益显著提升,具有广阔的市场前景和良好的社会经济效益。笔者亲历SK567玉米品种从试验示范到推广的全程工作,总结了SK567玉米新品种的夏播高产栽培技术,让良种良法相配套,为农民增收保驾护航。     

粳稻种质资源籽粒锌、铁含量与SSR标记的关联分析

选用57对均匀分布在水稻全基因组的SSR标记对155份粳稻种质资源进行检测,研究粳稻籽粒锌、铁含量与SSR标记的关联性,以期为改良水稻籽粒营养品质的优异亲本的选择、组配提供理论支持和材料保障。结果表明,锌含量与铁含量呈极显著正相关;在57个SSR标记位点中,共检测到257个等位基因,平均每个位点检测到4.51个等位基因,平均有效等位基因数为2.60个,Nei's遗传多样性指数和Shannon's信息指数的平均值分别为0.539 5和1.023 8。通过关联分析发现,与籽粒锌含量显著关联的位点有3个,分别为RM5461-4、RM5647-2、RM7356-1,表型贡献率分别为7.59%、5.89%、4.72%,增加表型效应最大的等位变异是RM5647-2,载体品种为长粒-5;与籽粒铁含量显著关联的位点有20个,表型贡献率介于2.56%～7.33%,表型贡献率最高的等位变异是RM3600-1,增加表型效应最大的等位变异是I2-3,载体品种是粮香5号。     

不同播期豫南稻茬麦产量及其与气象因子的通径分析

针对豫南稻茬麦区冬小麦面临的灌浆期高温胁迫问题,2015—2017年连续2 a开展播期试验,以探讨不同播期冬小麦产量及其与气象因子间的关系,为通过调整播期降低冬小麦灌浆期高温胁迫提供理论依据。结果表明,与其他播期相比,10月中旬播种处理的冬小麦灌浆期光水资源充足且日均温和日均相对湿度较低,10月下旬播种处理的冬小麦灌浆期光照比较充足,11月上旬以及中旬播种处理的冬小麦灌浆期日均温相对较高、日照时数较低。随着播期推迟,产量及其构成因素呈降低趋势,以10月中旬播种处理产量最高,较其他播期处理增产1.64%～129.61%,穗数增加3.06%～73.25%,千粒质量增加1.44%～24.98%,穗粒数增加5.62%～32.71%。通径分析显示,2 a间日均温和日均相对湿度对千粒质量和穗粒数均起负效应,日照时数对千粒质量和穗粒数均起正效应;2015—2016年气温日较差对千粒质量和穗粒数均起正效应,降雨量对穗粒数起负效应;2016—2017年气温日较差效应不明显,降雨量对千粒质量和穗粒数均起正效应。可知,限制冬小麦千粒质量和穗粒数增加的主要气象因子为高温高湿,对冬小麦千粒质量和穗粒数起正效应的主要气象因子为日照时数。综上,10月中旬和下旬播种的冬小麦灌浆期降雨量和日照时数充足、气温日较差大,对千粒质量和穗粒数的直接正效应大,缓解了高温高湿的负效应;11月上旬和11月中旬播种的冬小麦千粒质量和穗粒数受高温高湿、阴雨寡照影响较大,且气温日较差较低,产量降低显著。     

玉米早期籽粒中强表达启动子的筛选

在植物基因表达调控的过程中,启动子作为调控基因表达的顺式元件起着重要作用。为了筛选在玉米早期籽粒中强表达的启动子,选取6个启动子pCaMV35SD、pUbiquitin、pZmActin1、pZmSTK2、pZm66589和pZmbHLH148,分别构建EGFP表达载体并转染玉米原生质体,快速验证载体功能构建的正确性;同时采用花粉磁转染法将6个表达载体导入玉米自交系郑58中,并对不同启动子驱动的EGFP载体在授粉后48h玉米籽粒中的荧光强度和荧光检出率进行观察和统计分析。结果表明,6个启动子驱动EGFP表达载体构建正确;pCaMV35SD启动子驱动EGFP表达载体的荧光最强,6个启动子驱动EGFP表达载体由强到弱依次为pCaMV35SD>pZmSTK2>pZm66589>pZmbHLH148>pUbiquitin>pZmActin1,其荧光检出率分别为27.17%、27.17%、29.83%、23.84%、13.40%和30.57%。     

长期秸秆配施化肥对土壤养分及小麦产量、品质的影响

以40年长期定位试验为平台,系统分析了不同施肥处理对暗棕壤土壤碳氮磷含量和小麦产量及品质的影响,为探讨长期施用秸秆条件下土壤肥力演变规律提供理论依据。试验设4个处理,分别为单施化肥(NP)、秸秆配施化肥(S+NP)、秸秆配施1/2化肥(S+1/2NP)、秸秆配施1/4化肥(S+1/4NP),其中秸秆为隔年麦秸还田,用量为3 000 kg/hm~2,化肥N、P用量为N 150 kg/hm~2、P_2O_5 150 kg/hm~2。结果表明:1)与NP处理相比,秸秆配施化肥处理(S+NP)显著增加了0～20 cm土壤有机碳含量和有效磷含量;秸秆还田条件下,S+1/2NP和S+1/4NP处理0～20 cm土壤中碳氮磷含量均低于S+NP处理,而对于20～40、40～60 cm土层养分含量差异表现不一致。2)不同施肥处理对春小麦产量及其构成因素有显著的影响,各施肥处理综合表现为:S+NPNPS+1/2NPS+1/4NP,即以S+NP处理春小麦产量最高;不同施肥处理对春小麦籽粒容重、蛋白质含量、湿面筋含量、吸水率、延伸率和拉伸面积等品质指标影响不显著。综合分析各处理,结果表明:S+NP处理(即在秸秆还田条件下,施用N 150 kg/hm~2、P_2O_5 150 kg/hm~2)相对其他处理,其保障小麦产量和提升(或维持)土壤肥力的效果最佳。     

基于CNN的小麦籽粒完整性图像检测系统

为了快速、准确识别小麦籽粒的完整粒和破损粒,设计了基于卷积神经网络(CNN)的小麦籽粒完整性图像检测系统,并成功应用于实际检测中。采集完整粒和破损粒两类小麦籽粒图像,对图像进行分割、滤波等处理后,建立单粒小麦的图像数据库和形态特征数据库。采用LeNet-5、AlexNet、VGG-16和ResNet-34等4种典型卷积神经网络建立小麦籽粒完整性识别模型,并与SVM和BP神经网络所建模型进行对比。结果表明,SVM和BP神经网络所建模型的验证集识别准确率最高为92. 25%; 4种卷积神经网络模型明显优于两种传统模型,其中,识别性能最佳的AlexNet的测试集识别准确率为98. 02%,识别速率为0. 827 ms/粒。基于AlexNet模型设计了小麦籽粒完整性图像检测系统,检测结果显示,100粒小麦的检测时间为26. 3 s,其中,图像采集过程平均用时21. 2 s,图像处理与识别过程平均用时为5. 1 s,平均识别准确率为96. 67%。     

干旱胁迫下芝麻籽粒品质及抗氧化能力变化分析

为探明干旱胁迫下芝麻籽粒品质及抗氧化能力的变化规律,揭示芝麻对干旱胁迫的响应机制,采用盆栽控水处理方法进行干旱胁迫处理,分析了12个芝麻品种的产量,粒色,籽粒粗脂肪、蛋白质、芝麻素、芝麻林素、总酚含量以及抗氧化能力等性状指标。结果显示,干旱胁迫处理下,12个品种的株高、果轴长、单株蒴果数、单株产量4个性状均较对照(正常灌溉)降低,其中单株产量降幅为2.31%～51.22%;粒色ΔE值为0.96～3.30,粒色较对照加深;粗脂肪和粗蛋白含量较对照相比变幅分别为-0.72%～4.03%和-5.77%～4.12%。同时,受干旱胁迫影响,11个芝麻品种籽粒不饱和脂肪酸中亚油酸(18∶2)含量增加0.44%～9.05%,油酸(18∶1)含量降低0.16%～6.40%;与对照组相比,干旱胁迫下12个芝麻品种籽粒总酚含量变幅为-21.92%～33.00%,总抗氧化能力(FRAP值)变幅为-24.88%～73.92%。差异显著性分析表明,环境因素(干旱胁迫)对芝麻千粒质量、粗脂肪含量和FRAP值有显著影响,对芝麻林素和总酚含量有极显著影响。同时,芝麻林素和总酚含量与籽粒抗氧能力呈极显著正相关。综上,干旱胁迫导致芝麻产量下降,籽粒颜色加深,有利于芝麻中亚油酸(18∶2)含量的积累;干旱胁迫主要影响籽粒中芝麻林素和总酚含量的积累,推测籽粒中芝麻林素和总酚含量可作为芝麻抗旱能力的评价指标。     

播期对河套地区玉米灌浆进度的影响

旨在为玉米的高产栽培提供理论支撑。采用分期播种法,利用试验数据,建立28个生长模型（方程均通过0.01的极显著检验）,将玉米灌浆期百粒干重、百粒体积随灌浆日数增加的时段分为三阶段,即渐增期、快增期和缓增期。适时播种的玉米吐丝后百粒体积、百粒干重增加进入渐增期,终止日分别为吐丝后的6天和20天,此后进入快速增长期,时间分别为22天和18天;其后到籽粒体积和干重增加进入缓慢增长期。适时播种的玉米百粒干重增加逐渐增长期为吐丝后活动积温区间0~502.4℃·d,增幅0.014 g/℃·d;快速增长期为吐丝后活动积温区间502.4~938.4℃·d,增幅0.049 g/℃·d;缓慢增长期为吐丝后活动积温区间938.4~1355.1℃·d,增幅0.018 g/℃·d。