寒地早粳水稻航天育种研究初探

通过“实践八号”育种卫星搭载寒地水稻种品种龙粳14和龙花00-233,返回种子进行地面种植筛选,创制寒地优异种质新材料或选育新品种,并对寒地早粳航天育种技术进行探索性研究。结果表明,SP1代出苗率降低,有小部分不正常苗出现,SP1代～SP3代有变异株产生,以SP2代较多。寒地粳稻航天育种的变异存在很大的随机性,部分有益农艺性状变异如株高变矮、穗变长,穗粒数增多、千粒重增加、结实率升高、分蘖增加等出现比例较高,可见育种卫星搭载是创造寒地粳稻种子资源的有效方法。     

冬小麦品种兰天17号航天诱变后代农艺性状变异分析

为研究小麦空间诱变后代农艺性状的变异规律,用系谱法对冬小麦品种兰天17号SP 1株群、SP 2系群以及SP 2显著突变系和疑似突变系后代的表现进行了研究。结果它在SP1出现了2个显著的株高突变体D16和D38,其中D38在SP 2表现株高和主穗长度的分离,D 16在SP 2的株高与原品种对照差异不显著,但它在SP 3出现了株高和穗长的显著变异。SP 2疑似突变系D 69在SP 3出现了籽粒形态的显著突变。经单株选择,D 38的部分后代在SP 3或SP 4性状就已基本稳定。表明航天诱变小麦种子,可引起后代株高、穗长、穗形、籽粒形态等性状的变异;突变体可能出现在SP 1,也可能出现在SP 2或以后世代;这些突变体经过2～3个世代的单株选择,部分后代的性状就能基本稳定,小麦航天诱变后代农艺性状的变异符合诱变育种的基本规律。     

小麦航天诱变矮秆突变系SP_3株穗数性状观察及分析

以我国首颗航天育种专用卫星"实践八号(2006)"搭载的冬小麦邯6172为材料并以原始亲本为对照,对SP3选育出6个矮秆突变系株穗数进行观察发现:(1)株高与株穗数两性状独立遗传,通过航天诱变可对株高、株穗数二性状同时进行改良。(2)株穗数变异是双向的,其幅度为-36.95%～12.06%,方差分析达0.01极显著水平。(3)株穗数显著高于对照的变异系比例较低,占观察群体的16.67%,其余变异系株穗数等于或低于对照,分别占33.33%的比例。(4)SP3株穗数性状稳定株系比例为16.67%,并被统计分析证实,其余株系仍在分离。(5)在以株穗数为目的航天诱变后代选育中,SP3代要注重田间性状观察,依不同变异群体性状表现,可分别采取以株系为单位混合收获和以单株收获的选育方法。     

"神舟四号"航天搭载水稻变异性状的田间调查

通过对‘神舟四号”卫星搭载水稻种子及其后代的研究,结果表明：6个搭载品种种子的发芽率、存苗率、结实率及植株的性状在当代(SP1)与对照相比均没有明显的变化;但在SP2代株高、生育期、分蘖、叶色、芒和红叶耳等性状上发生明显的变异,选择出一些突变株。突变株经SP3代,SP4代验证,最后获得32株高突变体,27株早熟突变株,20株多分蘖突变株,还获得一些农艺性状稳定性状且表现良好的株系,以及独杆、无芒、叶色黄化和类病变等有功能基因研究价值的突变体。     

冬小麦轮选987航天辐射二代农艺性状变异观察及分析

通过对我国首颗航天育种专用卫星"实践八号(2006)"搭载冬小麦轮选987 SP2分离世代及地面对照农艺性状进行观察发现:航天辐射诱导冬小麦轮选987发生变异,SP2群体变异株率为4.06%.在入选的变异后代中,株高、穗长、株穗数、主茎小穗数、主茎穗粒数、主茎小穗密度、单株平均穗粒数、千粒重诸性状变异幅度不一,分别为-40.39%～29.40%、-30.23%～40.70%、-70.37%～107.41%、-47.78%～14.88%、-22.22%～78.78%、-69.07%～44.33%、-55.57%～21.63%、-59.66%～29.99%和-81.12%～84.80%.变异是双向的,上述性状间正向变异株率为0.74%～2.75%,负向变异株率为1.27%～2.90%.就单一性状而言,上述各性状单株变异率分别为4.05%,3.87%,3.44%,2.50%,3.39%,2.45%,4.05%和4.02%.     

航天搭载小麦种子SP3代的遗传变异分析

为探讨航天搭载对小麦籽粒的诱变效应,给航天诱变育种提供理论支持,本研究利用酸性聚丙烯酰胺电泳和SRAP技术对航天搭载小麦品种白硬冬2号SP3 代种子的醇溶蛋白和基因组DNA进行了分析,结果表明航天诱变能够诱发醇溶蛋白和基因组DNA发生变异。在15个SP3代材料中,有8个材料的醇溶蛋白组成发生了变异,醇溶蛋白四个分区对航天诱变的敏感程度不同,以ω区最为敏感,产生的变异最多。利用25对SRAP引物对15个SP3代材料的基因组DNA变异进行了分析,共扩增出227条多态性条带,15个小麦航天诱变后代材料与对照间的遗传相似系数为0.821-0.937。     

航天搭载对冬瓜诱变效应的初步研究

为创新冬瓜种质资源,本试验以冬瓜自交系B98的干种子为材料,进行航天搭载处理。对航天搭载SP1代的生物学效应和变异频率等进行了研究。结果表明,对比相应的原始材料,航天搭载处理SP1的可溶性固形物含量、瓜形等性状发生了变异,总变异频率为11.77%,表明航天诱变能促进冬瓜产生变异,出现了瓜形和皮色变异。利用自交纯化的SP6株系BH1配组杂交,选育出一个优良组合P5。     

航天搭载玉米自交系SP3的变异研究

为了解航天诱变对3个玉米自交系SP3株系在主要性状上与地面同源对照种子的变异情况,研究其变异规律,为其后代的选育和研究提供理论依据。对诱变后代主要性状的变异幅度、变异系数和平均值与对照进行对比,并对性状平均值进行差异显著性测验。3个玉米自交系SP3株系的多数性状均产生明显变异,为选择不同类型的种质材料提供了基础。其中株系株型性状变异偏植株变矮,叶面积变小,利于选择矮杆叶疏的变异材料;果穗性状变异较小,选择意义不大;而生育期和雄穗性状的变异差异较大。航天诱变处理对不同材料不同性状的诱变效果差异较大,应根据具体的育种目标选择适合的诱变材料,从中选择有利的变异。     

秋水仙素诱导小果型番茄四倍体

【研究目的】为获得多倍体小果型番茄材料,研究小果型番茄多倍体的特征特性。【方法】以番茄半栽培型亚种（Lycopersicum esculentum Mill.ssp.subspontaneum Brezh.）的5个小果型品种为诱变材料,用改良秋水仙素涂抹法进行多倍体诱变。研究秋水仙素对不同品种番茄的诱导效果以及变异株的形态学与细胞学变化。【结果】小果型番茄经秋水仙素诱导后变异株性状表现为：苗期生长受阻,叶变厚、颜色深绿、叶形指数变小,花器变大,叶下表皮气孔器变大、气孔频度下降、保卫细胞内叶绿体含量增加,花粉变大、花粉育性下降。四倍体番茄减数分裂染色体行为复杂,同源染色体出现了多种联会方式。【结论】5个小果型品种均获得了四倍体材料     

实践八号卫星飞行环境中不同因素对小麦的诱变效应

以实践八号育种卫星1×g离心机、铅屏蔽室和卫星舱内同时搭载处理的3个小麦品种为材料,分别分析同一飞行环境下空间辐射、空间微重力和空间综合环境作用对小麦的损伤特点,比较研究其对小麦品种的诱变效应。结果表明,空间综合因素处理抑制了小麦轮选987和新麦18当代(SP₁代)的苗期生长,而对周麦18没有显著影响,空间辐射单因素处理只对轮选987有显著的抑制作用,而空间微重力对3品种的抑制作用都不显著;成熟后3种处理对各农艺性状的影响都不存在显著差异。3个小麦品种SP₂代均出现株高、穗长、千粒重等多种表型性状突变;轮选987和新麦18都表现空间综合环境因素诱发的突变频率高于其他2个单一因素,而空间微重力的突变效应最小。在新麦18空间综合因素处理的群体中,还发现了叶片条纹状白化突变体(0.48%)并可以遗传到后代。上述结果证实,在空间条件下宇宙射线和微重力的共同作用具有累加的效应,宇宙射线是产生变异的主要因素,空间微重力的单独作用也可以导致变异的产生。     

空间条件对玉米自交系主要农艺性状的影响

对搭乘神舟四号飞船的4个玉米自交系和相同来源对照的主要农艺性状进行了研究。结果表明：空间条件对不同自交系的出苗、成株和成穗情况,植株生长和出叶速率以及各农艺性状的影响不同;各自交系所有性状均出现双向变异,而且变幅和变异系数较大;各农艺性状间的相关性也有所变化。     

NaCl胁迫对小麦种子萌发与幼苗生长的影响

以小麦烟农19和克旱16为材料,研究NaCl胁迫下对小麦不同品种种子萌发与幼苗生长的影响。结果表明：在NaCl胁迫下,小麦两个品种的发芽率、苗高、根长、苗重、根重、根数等均随浓度的增加呈下降趋势,其中NaCl胁迫对苗重与根重的影响较大,依品种不同在浓度25mmol/L和50mmol/L时显著低于对照。小麦两个品种对NaCl的耐受性不同,烟农19较克旱16耐NaCl胁迫。     

几个水稻新品种(系)对褐飞虱的抗性评价

【研究目的】评价几个水稻新品种（系）对褐飞虱的抗性。【主要方法】用苗期鉴定、分蘖期蜜露量测定以及田间褐飞虱种群动态调查及测产的方法评价几个水稻新品种（系）对褐飞虱的抗性。【主要结果】从苗期鉴定、分蘖期蜜露量测定以及田间褐飞虱种群动态调查及产量测定的综合结果看出,应用分子标记辅助育种导入了Bph14 和Bph15基因培育的新品系,即沪旱1A/07WH1462、川香29A/07WH644、川香29A/07WH1462、中9A/07WH1462、沪旱1A/07WH644和中9A/07WH644对褐飞虱均存在一定的抗虫性,前三种苗期表现为抗级,后三种苗期表现为中抗;主栽品种珞红3A/610234为感虫,主栽品种两优培九为高感。在整个生育期不追肥、不施用农药的情况下,抗-中抗品系中以中抗品系中9A/07WH1462的667m2产量最高,比主栽品种两优培九的产量高约14.8%。【结论】若进行科学管理水肥,中9A/07WH1462品系的产量会更高,可见中9A/07WH1462抗虫品种具有推广应用前景。     

抗禾谷孢囊线虫小麦新种质H3714和H4058的培育与鉴定

在我国小麦主产区均有禾谷孢囊线虫(CCN,Heterodera spp.)发生。限于有效抗源的严重匮乏,抗CCN育种研究一直难以规模化开展。Madsen是一个抗孢囊线虫的美国冬小麦品种,但抽穗偏晚使其很难在育种上迅速利用。本研究利用中国小麦品种烟农21和济麦19与Madsen杂交和回交,从BC1F4代中选育出稳定品系H3714和H4058。田间病圃和温室接种鉴定结果表明,这2个品系对河南省H.avenae荥阳群体(致病型Ha43)和H.filipjevi许昌群体(致病型Hfc-1)的抗性显著优于烟农21和济麦19。在接种条件下,两个品系表现成株期白粉病抗性,H4058苗期还可抗不同白粉菌菌株。2个品系的抽穗期与烟农21和济麦19相似,明显早于Madsen。利用偏凸山羊草2NS染色体特异分子标记VENTRIUP-LN2及该染色体上Vrga1D基因特异分子标记Vlr2.6-3′-Vlr2.4-5′和VRGA-F11-VRGA-R5分析,发现H3714和H4058含有偏凸山羊草2NS染色体片段,且该染色体片段来自Madsen。根据Illumina i Select 90K SNP分析结果,两个品系的染色体构成存在差异。在检测到两个品系共有的4918个多态性SNP中,2/3的SNP位点在2个姊妹系间表现相同,另外1/3的SNP位点表现不同。本研究培育的抗禾谷孢囊线虫小麦新种质H3714和H4058可作为培育抗线虫小麦品种的抗源。     

Effects of Planting Density and Chemical control on Yield and Mineral Elements Accumulation of Cotton Direct-Seeded after Wheat

[Objective] The effects of planting density and Miantaijin treatment on yield and nitrogen, phosphorus and potassium uptake and accumulation in cotton direct-seeded after wheat in the Yangtze River basin were studied in order to clarify the high-yield cultivation techniques under this cropping system. 【Method】 In 2011 and 2012, Guoxinzao 11-1 at the experimental material, and adopted three densities (75 000, 90 000 and 105 000 plants·hm^－2) and three Miantaijin doses (0 mL·hm^－2, 1 170 mL·hm^－2 and 2 340 mL·hm^－2). 【Result】 The results showed that the highest yield was 3 551.3～3 687.5 kg·hm^－2 under 90 000～105 000 plant·hm^－2 density combined with 1 170 mL·hm^－2 Miantaijin (seedling stage: 90 mL·hm^－2, peak squaring stage: 180 mL·hm^－2, peak flowering stage: 360 mL·hm^－2, peak boll-setting stage: 540 mL·hm^－2). Under these conditions, the highest uptake of nitrogen, phosphorus and potassium was 117.8 kg·hm^－2, 77.4 kg·hm^－2, 116.4 kg·hm^－2, respectively. Among them, nitrogen uptake was the highest in the peak-squaring stage to peak-flowering stage, while the highest phosphorus and potassium uptake were both detected in the peak-flowering to boll-opening stage. The correlation analysis showed that there was a significant linear positive correlation between the yield of direct seeded cotton after wheat and the total absorption and accumulation of nitrogen, phosphorus and potassium, especially during the peak flowering to boll-opening stage. 【Conclusion】 The suitable application dose of Miantaijin under medium and high density could enhance the absorption of nitrogen, phosphorus and potassium in the whole growth period of cotton, especially in the peak flowering to boll-opening stage. and thus result in the high yield of direct-seeded cotton after wheat in the Yangtze River basin.     

太空诱变红小豆后代农艺性状变异研究

本研究2005年利用第21颗返回式卫星搭载小豆品系95-0进行太空诱变处理,回收后种植,对后代农艺性状的变异规律进行观察研究并进行突变体的选择。研究结果表明,与留地对照相比,太空诱变对小豆的出苗有抑制作用,并且引起了幼苗的畸变如叶缺失、错位等现象,SP3代第二叶变异频率3.42%。太空诱变处理后小豆多种农艺性状的变异系数明显增加,并且正负向变异类型都有,表明太空诱变是创造小豆变异的有效途径。在SP2和SP3代进行选择,获得了19株剑叶形突变体、7株高株突变体、102株矮株突变体、5株粒色突变体、24株大粒突变体、70株小粒突变体和27株综合性状优良的单株,这为小豆育种提供了优良的材料和新种质,也为小豆分子遗传学研究提供了有价值的突变体。     

小麦生产的重心演变路径及偏移分析

【研究目的】准确掌握建国以来中国小麦生产的总体变动趋势,为产业结构的继续优化和调整提供参考。【方法】利用计算历年全国小麦种植面积、产量重心的方法和全国28个省（市,自治区）1949—2005年的资料,分析建国以来全国小麦种植重心、总产量重心以及单产重心的移动轨迹、偏移距离等。【结果】总体上,20世纪70年代以前小麦生产重心向北、东方向偏移比较明显,70年代以后逐渐回移并趋于平稳,说明东西部、南北方的差距经历了先加大后缩小的变化过程。通过对比分析发现,小麦单产重心偏移变化比较剧烈,总偏移距离最大,种植面积的总偏移距离最小,总产量重心的总偏移距离介于两者之间。【结论】建国以来小麦生产重心偏移总体上从剧烈走向平稳,南北方种植面积扩张速度基本平衡,西部扩张速度大于东部。     

嫁接对薄皮甜瓜叶绿素荧光参数的影响

【研究目的】为了探明薄皮甜瓜嫁接苗初期生长势弱,而中、后期生长势加强,且最终生长势强于自根苗这一现象的相关机制。【方法】选取薄皮甜瓜品种‘金蜜’为接穗,南瓜品种‘圣砧1号’为砧木,以自根苗为对照,用PAM-2100型叶绿素荧光仪于定植后20、30、45、60d测定其叶绿素荧光参数。【结果】定植后20d,嫁接苗的最大光化学效率（Fv/Fm）、PSⅡ光合电子传递量子效率（ΦPSⅡ）、光合电子传递速率（ETR）、光化学猝灭系数（qP）低于自根苗;定植后30、45、60d,嫁接苗Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR、qP及开放PSⅡ中心激发能捕获效率（Fv’/Fm’）高于对照,而非光化学猝灭系数（qN）低于对照。20d时,嫁接苗吸收的光能用于光化学反应的能量比例（θPSⅡ）低于对照;但30d后,θPSⅡ显著升高,45d时超过70%,而自根苗只有60%。【结论】定植初期,薄皮甜瓜嫁接苗的光能传递和转化效率不如自根苗,但30d后,对光能的利用和转化效率显著提高,表明嫁接苗的生长主要集中在中后期,且导致最终植株生长势强于自根苗。