棉花耐低钾基因型筛选条件和指标的研究

以2004年我国棉区的主栽品种/组合/品系为主, 收集50个基因型, 在苗期室内液培条件下(低钾浓度和高钾浓度分别为0.02 mmol L^-1和2.50 mmol L^-1)对棉花耐低钾基因型的适宜筛选苗龄和评价指标进行研究, 并与田间缺钾土壤(速效钾含量为59.88 mg kg^-1)的筛选结果进行比较。结果表明, 棉花5叶期幼苗基因型间生物量的变异系数明显高于3叶期, 适宜进行耐低钾基因型筛选。低钾条件下的绝对生物量与相对生物量(0.02/2.50)、吸钾量和钾利用指数(KUI, 单位浓度钾所形成的生物量)极显著(P < 0.01)相关, 相关系数分别为0.7690、0.9522和0.9791。根长、根表面积与整株吸钾量的相关系数分别为0.5201(P < 0.01)和0.3325(P < 0.05)。子叶缺钾斑占子叶总面积的比例(S)在基因型间变化幅度大(变异系数为44.46%)、符合正态分布、与生物量极显著相关(r = –0.4455, P < 0.01), 可作为棉花苗期耐低钾基因型筛选的辅助指标。种子含钾量与棉花幼苗子叶的S值、生物量、钾吸收量和KUI均无相关关系。液培条件下5叶期幼苗的整株生物量与田间条件下产量器官干重极显著相关(r = 0.5091, P < 0.01), 证明苗期室内液培筛选具有可行性, 可作为对大量基因型的初筛方法, 典型基因型需要在田间进行复筛。     

棉花苗期耐低钾能力筛选指标研究及其与产量、品质的关系

以长江流域下游棉区的12个棉花主栽品种为研究材料,在人工气候室水培和田间种植条件下进行棉花苗期耐低钾能力筛选指标研究。结果表明,低钾会放大棉花苗期关于钾素吸收利用和光合碳同化等生理特性上的品种间差异幅度。土壤严重缺钾时会显著降低棉花铃数、铃重及衣分,其中铃数响应土壤缺钾最为敏感,而在铃重组成中纤维质量对土壤缺钾的响应幅度大于棉子质量。通过对比基于棉花苗期不同生理指标和最终产量与品质指标的筛选结果,发现综合考虑棉花苗期叶片SuSy活性、SPAD值和单株叶片生物量3项指标的低钾胁迫系数对棉花最终产量与品质的耐低钾能力具有较好的预测效果。通过试验筛选出低钾敏感型棉花品种泗杂3号和耐低钾型棉花品种泗棉3号,二者可作为进一步研究低钾环境下棉花产量、品质形成机理的理想试验材料。     

玉米不同基因型对钾营养胁迫的反应

在低钾土壤上，采用土培苗期和全生育期试验相结合的方法对10个不同玉米基因型的钾胁迫反应进行研究。结果表明：不同玉米基因型对钾胁迫反应存在明显差异。在缺钾条件下，不同玉米基因型的缺钾程度、地上部干重、根系干重、根冠比、植株钾浓度、钾吸收量和籽粒产量都呈下降趋势。且敏感型基因型GD6，GD19下降幅度比迟GD18,GD4在。耐低钾能力差的品种对钾肥反应敏感，相对地上部干重及相对钾吸收量的相关系数分别为0．9653**，0．6806^**,0.6325^*。故玉米基因型苗期缺钾可见症状可作为初步筛选指标。试验鉴定出GD4和GD18不仅耐低钾能力强，且在缺钾和正常供条件下，其生物学产量和籽粒产量都较高。可见，这两个基因型是进行玉米耐钾胁迫遗育种的育好材料。     

棉花品种间苗期钾吸收效率的差异研究

在水培条件下研究了转基因抗虫棉中棉所41和常规棉中棉所36、中棉所35三个品种苗期钾吸收效率的差异及其机制.结果表明,在营养液中钾浓度为0.5 mmol·L-1,可使棉花幼苗生长速率达到最高生长速率80%左右的条件下,中棉所35和中棉所41在6～7叶期的生物量和体内钾吸收量显著高于中棉所36.中棉所35的吸钾量多主要与其根系活跃吸收表面积大有关;中棉所41的吸钾量多可能是相对较大的根系活跃吸收表面积和相对较高的Imax综合作用的结果.中棉所36的Imax虽然显著高于其它两个品种,但体内钾累积量却比较低,这与其较小的根系活跃吸收表面积有关,该品种体内较高的钾浓度也可能对吸收产生反馈抑制作用.在本试验条件下,转基因抗虫棉中棉所41的苗期钾吸收能力与常规棉相比并不低.     

土壤缺钾对棉花钾运转和分配的影响

在盆栽条件下应用86Rb 标记和原子吸收分光光度法,研究了常规棉中棉所12、中棉所35和转基因抗虫棉新棉99B、中棉所41四个品种的钾运转和分配情况.盛花期中棉所35上部叶的86Rb 主要运转到主茎,中部叶的86Rb 主要运转到产量器官.缺钾促进了棉花下部主茎叶和果枝叶中的钾向上部和中部转移,有利于提高钾在植株体内的再利用;而抗虫棉新棉99B和中棉所41下部主茎叶和果枝叶中钾的转运能力较差,可能是它们在生产上后期易早衰的原因之一.产量器官是棉花钾营养的第一大和最终库器官,而主茎则担负着储存和中转的功能.土壤缺钾时,棉花主茎叶和产量器官的钾运转和分配比例提高;另外,种子和纤维的钾浓度随供钾水平的变化在棉株各器官中最小.这些结果说明,钾缺乏时棉株一方面会尽可能维持叶片的功能,从而满足棉株对同化产物的需求;另一方面会利用有限的钾资源优先保证后代的繁衍.     

棉花抗红铃虫性对产量性状的影响研究

以不同抗性类型的陆地棉抗虫品种(系)和常规棉品种(系)作亲本配制杂交组合,将亲本和F1代杂交种共20个材料在网室、田间进行抗红铃虫鉴定和棉花抗红铃虫性对棉花产量的影响研究,试验表明,具有外源抗虫基因的抗虫棉皮棉产量高,稳产性好,尤其是抗虫杂交棉具有明显的杂种优势。相关分析结果,棉花种子虫害率与皮棉产量、子棉产量、单株成铃数和霜前花率呈极显著负相关;与衣分和僵瓣黄花率成极显著正相关;与单铃重相关性较低。结果表明,利用外源抗虫基因转导的棉花新材料作为杂交亲本,可以培育出丰产高抗棉花害虫的棉花新品种,尤其适合培育抗红铃虫的杂交棉品种。     

耐低钾小麦品种筛选及其吸钾特性的初步研究

１９９３－１９９５年在缺钾土壤上进行田间微区和小区试验，筛选耐低钾小麦品种并研究其吸钾特性，试验表明，在缺钾土壤上，不同小麦品种产量存在显著差异，以耐低钾力和品种适应性及刘亨官的划级指标进行评定，在微区试验中供试４５份小麦品种中耐低钾能力强的占４．４％，７～９级耐性很差的品种占３７．８％，其余３～５级介于二者之间的占３７．８％，川麦２３和８９－８耐性在小区试验中得到进一步验证，它们在缺钾条件下比敏     

2005—2012年新疆南疆棉区棉花杂交种主要经济性状优势分析

研究杂交棉在高密度植棉模式下主要经济性状优势,为新疆南疆棉区棉花杂交种利用提供理论依据。利用2005—2012年南疆中早熟杂交棉和常规陆地棉区域试验品系和审定品种的皮棉产量、纤维品质性状的多年多点数据,进行整理和对比分析。在高密度膜下滴灌种植模式下,杂交棉参试组合经历了起步-快速发展-急速下降的过程。杂交棉参加区试组合在单株铃数、单铃重、衣分变幅较大。陆陆杂交棉组合平均皮棉产量略高于常规陆地棉,纤维长度、比强度等品质指标略低于常规陆地棉,但均不显著。陆陆杂交棉审定品种在单株结铃、单铃重方面显著高于常规陆地棉,但每公顷铃数较常规陆地棉低3.0万个,平均皮棉产量差异不显著。陆海杂交种在单株铃数、纤维品质、抗病性等总体优于陆陆杂交种和常规棉,但在单铃重、衣分、皮棉产量平均分别低于常规陆地棉27.0%、11.3%、7.0%。在目前高密度植棉模式下,参试杂交棉组合较常规陆地棉生产优势并不明显,继续开展高密度强优势杂交棉育种及种植模式研究非常必要。     

辽棉18与新棉99B苗期耐低钾能力的差异及其机制

在室内液培(1/4改良Hoagland营养液)条件下比较了非抗虫棉辽棉18和转Bt基因抗虫棉新棉99B苗期耐低钾能力的差异,并研究了钾的吸收、运转、利用及其机制。两品种在充足供钾(2.5 mmol L^-1)处理下的幼苗干物重相当,但在低钾胁迫下(0.03 mmol L^-1)辽棉18的干物重为新棉99B的2.7倍,表现出较强的耐低钾能力。辽棉18单位根重(或单位根长、单位根表面积)的吸钾量相当或低于新棉99B,叶片钾积累量占整株的比例也显著低于后者,然而其根系发达(根长、根表面积和根体积分别为新棉99B的3.4、3.8和4.2倍),钾利用指数也较新棉99B高1倍以上。表明辽棉18较强的耐低钾能力与根系生理吸钾能力和钾在植株体内的运转无关,而主要由发达的根系和较高的体内钾利用能力决定。由于低钾条件下辽棉18和新棉99B叶片的渗透势及相对含水量均无显著差异,证明二者体内钾利用能力的不同不在于钾的生物物理功能(调节膨压和渗透势)的高低,而可能主要与钾的生物化学功能(促进光合作用、韧皮部的装载和蛋白质的合成等)有关。     

棉花苗期钾营养效率的基因型分类及钾营养特性差异分析

采用营养钵砂培法,将相对生物量及与之存在显著或极显著相关的6个养分相关辅助指标作为棉花苗期钾营养效率差异评价指标。并基于上述指标,利用SAS软件对38个品种(系)的钾营养效率进行聚类分析,最后综合归纳,将其划分为4种钾效率类型,分别为耐低钾型、较耐低钾型、中间型及低钾敏感型,各包括3个、4个、26个及5个品种,总体呈现出中间多两头少的正态型分布,表明这些指标能较好地反映各品种间钾营养效率的差异。此外,对两极端钾效率类型间的营养特性进行了差异比较与分析,结果表明耐低钾基因型的相对生物量高,具有在低钾下对钾素吸收积累能力强和利用指数高的特点,且二者缺一不可;而低钾敏感型恰恰相反,表现为低钾下相对生物量低,对钾吸收积累能力差、利用指数低的特点。     

新疆棉花4个主栽品种的体细胞胚胎发生及植株再生

以新疆4个主栽棉花品种新陆中20、新陆早24、新陆早33和03298为材料, 通过不同浓度的激素组合成功地诱导获得了体细胞胚并进一步发育成苗。研究发现, 所用的4种激素组合均能有效诱导愈伤组织, 其中又以0.02 mg L^-1或0.10 mg L^-1 KT和0.1 mg L^-1 2,4-D组合的诱导效果最佳; 两个诱导措施有利于胚性愈伤组织的产生, 即沿中柱纵切棉花下胚轴切段, 并以纵切面接触培养基; 愈伤组织诱导培养基中KNO₃用量加倍。挑选黄绿色、灰绿色或浅绿色的质地疏松的愈伤组织继代于无激素且KNO₃含量加倍的培养基中可产生胚性愈伤组织, 并在高比例KT/2, 4-D(0.05 mg L^-1或0.10 mg L^-1 KT和0.01 mg L^-1 2,4-D)促进下发育成胚。借助在培养基上垫滤纸产生干燥作用, 并间隔使用强透气效果的棉塞对培养三角瓶进行透气处理, 体细胞胚可成熟发育并产生根系发达的正常再生植株。应用此法, 4个实验材料在6~8个月内即可获得大量再生苗。     

三个转Bt基因抗虫杂交棉杂种优势的解剖学分析

选取湘杂棉3号、南抗3号和鲁棉研15等3个大面积推广的强优势转Bt基因抗虫杂交棉及其亲本为材料,剖析盛花期主茎功能叶（倒4叶）的叶片结构、叶表皮气孔特征以及主茎功能叶的叶脉、叶柄、铃柄和对应的果枝叶叶柄等器官的维管束组织结构。结果表明,3个F1及亲本共9个材料的主茎功能叶（倒4叶）主叶脉中的维管束形态有三分支型、两分支型和无分支型3种,杂种及亲本之一的维管束都为三分支型,说明三分支型的维管束是显性遗传。F1功能叶主叶脉、功能叶叶柄、果枝叶叶柄、铃柄的维管束性状（导管总数、单个导管面积、维管束总面积、维管束组织比）和叶片厚度、叶片栅栏细胞大小的优势表现因组合而异。主叶脉、功能叶叶柄、果枝叶叶柄、铃柄的维管束以及叶片厚度、叶片栅栏细胞大小的优势与杂种的产量优势可能没有关系或相关性较小。3个F1的下表皮单位叶面积气孔总面积均表现超亲优势。果枝叶可能比主茎功能叶对铃的发育影响更大。     

陆地棉品种间杂种的霜前皮棉产量及其杂种优势研究

利用 2 0世纪八、九十年代我国棉花生产上推广的主要品种 (系 )做亲本 ,组配 15个组合的正反交杂种 ,对其 F1 、F2 代杂种的霜前皮棉产量及其竞争、中亲和超高亲优势进行了研究。结果表明 ,陆地棉品种间杂交 ,F1 、F2 代正交与反交组合间的霜前皮棉产量及其竞争、中亲和超高亲优势均无明显差异。 3 0个正反交 F1 杂交种具竞争、中亲和超高亲优势 (以下简称三优势 )组合率分别为73 %、10 0 %和 83 %。其中竞争优势在 15 %以上的组合率为 46.7% ,最大竞争优势值为 40 .6%。 3 0个正反交 F2 杂交种三优势组合率分别为 60 .0 %、90 .0 %和 66.8% ,其中竞争优势在 10 %以上的组合率达 3 3 .3 % ,最大竞争优势值仍达 3 1.3 % ,F2仍具有较高的生产利用潜能。亲本鲁 11、石远 3 2 1等品种 (系 )表现遗传配合力高 ,是目前棉花杂交制种选用的优良高产亲本。     

吉林省大豆品种遗传改良过程中主要农艺性状的变化

以吉林省1923—2005年间育成的30个大豆品种为材料, 两年的研究结果表明, 大豆种子产量随育成年代呈线性增加, 根据回归方程计算, 产量从1923年的1 197.80 kg hm^-2到2005年的2 305.54 kg hm^-2, 82年来增加了 1 107.73 kg hm^-2, 平均每年增加14.60 kg hm^-2。随着产量的提高, 株高降低, 主茎直径增加, 节数增多, 节间缩短, 分枝减少。相关和通径分析表明, 产量与单株荚数、单株粒数、单株叶面积、叶面积指数和单株复叶数目呈显著正相关(P<0.05), 单株荚数和单株粒数对于产量的提高贡献最大; 产量与株高、单株分枝数和倒伏指数呈显著负相关(P<0.05), 表明大豆产量的遗传改良过程中, 植株抗倒伏能力提高, 库容量增加, 源器官叶片的同化能力增强。     

超级中籼杂交水稻氮素积累利用特性与物质生产

在大田条件下比较了5个超级稻品种和对照汕优63的物质生产及氮素吸收利用特性。结果表明, 超级稻物质生产与积累优势始于拔节期, 并随着生育进程而扩大, 抽穗以后的干物质量积累优势明显。超级稻对氮素的吸收积累总量达196.5 (184.3~200.8) kg hm^-2,较对照的176.5 kg hm^-2增加20.0 kg hm^-2, 其中拔节前与对照相当, 拔节至抽穗期增加9.2 kg hm^-2, 抽穗至抽穗后25 d增加4.9 kg hm^-2 , 抽穗后25 d至成熟期增加4.3 kg hm^-2。氮素吸收速率拔节至孕穗阶段达最高峰, 超级稻为3.68 (3.44~3.96) kg N hm^-2 d^-1, 对照为3.55 kg N hm^-2 d^-1; 孕穗期以后吸氮速率随着生育进程而逐渐下降, 抽穗25 d以后, 对照基本不具再吸收能力, 而超级稻仍具一定吸收能力(0.36 kg N hm^-2 d^-1)。超级稻生育中、后期氮素吸收利用能力的提高促进了抽穗和灌浆结实期植株特别是叶片含氮率的提高, 孕穗期、抽穗期、抽穗后25 d、成熟期叶片含氮率均与相应生育阶段的干物质积累量显著相关, 与最终总生物量极显著相关。超级稻在10.5 t hm^-2产量水平下的百千克籽粒吸氮量在1.83 kg左右。     

高土壤肥力环境下不同类型粳稻品种产量对氮肥用量的响应

以13个粳稻品种为材料, 设计5种氮肥用量, 研究高肥环境下氮肥用量对粳稻产量及其构成的影响, 并比较不同产量、结实率、每穗粒数、千粒重和穗数水平粳稻品种对氮肥的响应。结果如下: (1) 粳稻产量以施氮处理显著高于不施氮处理, 多数粳稻品种在施氮量为150~225 kg hm^-2时产量最高; 每穗粒数和有效穗数随施氮量的增加而增加, 但当施氮量超过225 kg hm^-2时反而下降, 而千粒重和结实率随施氮量的增加一直呈下降趋势。(2) 氮肥对不同产量水平、穗数水平粳稻品种的增产效应不同。不施氮时产量越低的粳稻品种对氮肥越敏感, 少量施用氮肥即起到较好的增产效果, 而不施氮时产量越高的粳稻品种对氮肥相对钝感, 氮肥施用量<75 kg hm^-2时对其产量无明显促进作用。穗数<220×104穗 hm^-2和>310×104穗 hm^-2的粳稻品种的适宜施氮量低于穗数居中的粳稻品种。(3) 1980年以前育成的品种对氮肥的反应相对一致, 多数在施氮量225 kg hm^-2时产量最高; 而1980年后育成的粳稻品种最高产时的N水平相对分散。     

杂交稻幼苗期对低温胁迫的生理反应

研究了常规低温敏感型杂交稻汕优63和超高产杂交稻两优培九幼苗期对低温胁迫的抗性，处理低温为10℃，以常温25℃处理为对照。结果表明，随低温处理时间的延长，水稻幼苗叶片叶绿素含量逐渐下降、类囊体膜PSⅠ、PSⅡ活性明显下降，类囊体膜的室温吸收光谱、发射光谱也明显下降。低温使两优培九的O₂^．- 产生速率和MDA含量下降，而汕优63却出现相反的结果；同时，SOD的活性与对照相比两品种都有所提高，而CAT活性则是两优培九高于对照，汕优63低于对照。这些指标的变化幅度都是汕优63较明显。低温处理后，两品种的可溶性蛋白含量都上升，但两优培九增幅较汕优63高。SDS-PAGE表明低温处理后，可溶性蛋白条带增多，但类囊体膜蛋白条带没有明显的增加。对照组中，除了PSⅠ和PSⅡ活性外，其余各项指标都是汕优63较两优培九高，意味着幼苗期的两优培九光合功能虽不如汕优63高，但其对低温的抗性较汕优63强。     

棉花杂种优势与几种生理生化指标的相关性

对８个陆地棉杂种及其亲本的四种生理生化指标进行了测定，并研究了这些指标与杂种产量优势的相关性，结果表明：幼芽匀浆互补法对Ｆ１皮棉超亲优势、中亲优势的预测相符率分别为８７．５％和７５．０％；杂种萌动种子ＡＴＰ含量普遍高于双亲平均值。超亲优势、中亲优势与杂种ＡＴＰ含量及双亲ＡＴＰ含量的平均值均呈正相关，且中亲优势与杂种ＡＴＰ含量相关显著（ｒ＝０．７１８８，Ｐ〈０．０５）；杂种产量优势与盛蕾期、盛花期的     

Heterosis in yield, endotoxin expression and some physiological parameters in Bt transgenic cotton

Although heterosis in cotton has been studied for many decades, very little is known about the performance of hybrids derived from Bt transgenic cotton parents. In order to known better the heterosis performance, yield and endotoxin expression in 20 hybrids (F₁) and their Bt transgenic parents were examined from 2002 to 2003 (Experiment 1), and the dynamics of source, sink and their ratios in a well‐performing hybrid H01 were investigated in 2004 and 2005 (Experiment 2). Results in Experiment 1 showed an average mid‐parent heterosis of 21.3% and an over check heterosis of 7.6% in lint yield. Considerable heterosis was also detected in boll numbers, boll size and Bt protein content. Of the 20 hybrids, H01 (K0215 × K643) exhibited the greatest heterosis in yield and Bt protein content in 2002 and 2003, while lint yields of H01 were increased 12.6% and 9.1% in 2004, and 11.7% and 8.9% in 2005, compared with K0215 and K643 in Experiment 2, respectively. Significant heterosis for dry matter accumulation and dry matter allocation to reproductive organs and ratio of fruiting forms/total plant (w/w) were also detected in H01. Sources (leaf area, leaf area index, leaf dry weight per plant and diurnal performance of photosynthesis), sinks (number of fruiting nodes, fruiting forms and dry weight of fruiting forms per plant) and the flow from source to sink were significantly enhanced in H01 relative to its parents. Both total N and Bt protein in H01 were higher than those in its parents. Significant correlation was also found between total N and Bt protein in the main‐stem leaves (R² = 0.877**). It is concluded that there existed considerable heterosis in yield, yield components and endotoxin expression in some Bt transgenic hybrids. Yield advantage of hybrid cotton (F₁) over parents can be attributed to improved source, sink and flow, while the enforced expression of Bt genes in hybrid cotton appeared to be due to the enhanced nitrogen level in plants.