Relation of Seed Structures to Soybean Cultivar Difference in Pre-germination Flooding Tolerance

Abstract

Flooding during germination inhibits the sprouting and emergence of soybean [Glycine max (L.) Merr.], reducing subsequent growth and yield. Previous studies revealed that cultivars tolerant to pre-germination flooding have a mechanism of reducing water absorption speed (WAS) during the initial stage of inundation; however, seed structures involved in WAS have not been fully clarified to date. The objectives of this study were to identify possible seed structures responsible for cultivar difference in WAS and pre-germination flooding tolerance. WAS of two tolerant cultivars (Peking and Williams) and two susceptible cultivars (Nakasennari and Enrei), which were identified in our previous study, was compared in relation to seed structures. In Peking, WAS was markedly lower than that of the other cultivars, either in intact seed or seed with the seed coat removed, suggesting that both the seed coat and the embryo have a mechanism of reducing WAS in this cultivar. WAS of the hilum side tended to be higher than that of the back side, and sealing of the micropyle significantly lowered WAS, showing that the micropyle rather than the hilum appeared to be responsible for the higher WAS of the hilum side regardless of cultivar. A comparison of cross section area of the hilum revealed that the tolerant cultivars tended to have a larger area than the susceptible cultivars, suggesting that an inner space of the hilum can act as a reservoir at the initial stage of inundation, thereby reducing WAS in tolerant cultivars.     

复硝酚钠及其组分对大豆种子萌发的影响

采用复硝酚钠及其有效组分邻硝基苯酚钠、对硝基苯酚钠和5-硝基愈创木酚钠对大豆浸种,通过研究发芽第1、3、5、7 天的大豆种子蛋白质含量、脂肪含量、可溶性糖含量和种子发芽情况,探讨复硝酚钠及其组分对大豆种子萌发的影响.结果表明:5 mg·L-1的5-硝基愈创木酚钠和10 mg·L-1复硝酚钠浸种均使大豆的芽重、发芽势、发芽率、发芽指数和种子活力增加,达到了5%的显著水平.同时使种子中的储藏蛋白质从第3天分解加速,脂肪的转化速率从第5天明显加快,可溶性糖含量始终低于其它处理.以上结果表明,5-硝基愈创木酚钠在大豆种子萌发中起主要作用.     

Water Uptake by Seeds in Yellow-seeded Soybean (Glycine max (L.) Merrill) Cultivars with Contrasting Imbibition Behaviors

Abstract

The rate of water uptake by seeds is assumed to be an important factor affecting the susceptibility of seeds to flooding injury, but the traits which could contribute to restricting rapid imbibition by seeds remain undetermined in yellow-seeded soybeans. This study was conducted to determine the possible factors controlling the rate of imbibition in soybeans with yellow seed coats. The imbibition behavior of two yellow-seeded cultivars, Tamahomare and Tachinagaha, with different flooding susceptibilities was examined in relation to initial seed moisture content, the hydration location of the seed surface during imbibition, and the state of the seed coat. Low seed moisture increased the water uptake by Tamahomare intact seeds and even allowed substantially faster imbibition than occurred in its embryos, while in Tachinagaha seed moisture content had little influence on seed imbibition. This rapid imbibition by low-moisture Tamahomare seeds was not due to alterations in the permeability of the seed coat nor in water uptake by the embryo, but rather to increased movement of water along the abaxial sides of the cotyledons. The seed coat of Tamahomare loosened readily upon submergence whilst that of Tachinagaha rather tightly adhered to the embryo, suggesting that the seed coat of Tamahomare adheres very loosely to the embryo and may aid in conducting water laterally between the seed coat and embryo. The degree of adherence of the coat to the embryo and/or the ease with which the coat can be loosened upon hydration appear to play a crucial role in determining the rate of water uptake in yellow-seeded soybeans.     

近地表臭氧浓度升高对不同东北品种大豆产量形成及品质的影响

为明确大气臭氧浓度升高对不同东北大豆品种产量形成和品质的影响,本研究以环境大气臭氧浓度为对照,利用开顶式气室模拟大气臭氧浓度升高40 nL·L^-1,选取3个推广面积较大的大豆品种绥农4号、绥农8号和东生1号,研究在高臭氧浓度下不同大豆品种产量形成和品质的差异。结果表明:臭氧浓度升高对大豆产量形成具有明显的负作用,3个大豆品种的产量平均降低33%。不同大豆品种产量对臭氧浓度升高的响应存在明显差异,产量降低幅度:绥农4号(-41%)>东生1号(-36%)>绥农8号(-23%)。利用逐步回归法分析发现大气臭氧浓度升高条件下大豆籽粒大小(x_1)和单株总荚数(x_2)变化可以用于估计大豆产量变化,两者与大豆产量的回归方程:y=-3.639+0.098x_1-0.285x_2。此外,大气臭氧浓度升高对大豆品质产生明显影响,3个大豆品种籽粒中蛋白质浓度均显著提高2.8%～4.6%(P<0.05),而脂肪含量则显著降低4.2%～7.8%(P<0.05)。     

Anatomical Changes during in Vitro Direct Formation of Shoot Bud from Root Tips in Garlic (Allium sativum L.)

Abstract

The germination and emergence of soybean [Glycine max (L.) Merr.] can be adversely affected by the presence of excessive water as a result of continuous rainfall. The pre-germination flooding-tolerant cultivars can be tolerant to hypoxia in the flooding field. The objective of this study was to clarify the relationship between germination under hypoxia at different temperatures and pre-germination flooding tolerance. Seeds of 6 soybean cultivars were subjected to 5 oxygen concentrations and 3 temperatures. Seeds of all 6 cultivars hardly germinated under an oxygen concentration of 20 mL L^–1, but germinated with increasing oxygen concentration regardless of temperature. The pre-germination flooding-tolerant cultivar ‘Peking’ exhibited poorer germination under hypoxia than the other cultivars. Seed coat of ‘Peking’ did not dehisce when seeds did not germinate under hypoxia regardless of temperature. The pre-germination flooding-susceptible cultivar ‘Nakasennari’ exhibited higher seed coat dehiscence, but the dehiscence mostly occurred on the seed surface rather than micropyle under hypoxia at 25°C and 30°C. Seven days after termination of 3-d hypoxia treatment at 30°C, the percentage of seedlings with root hairs and/or lateral roots relative to that after ambient oxygen treatment was maintained in ‘Peking’ but decreased in the other cultivars, especially in ‘Nakasennari’. Pre-germination flooding-tolerant cultivar, especially ‘Peking’, is characterized by a delay in germination processes under hypoxia, and exhibits vigorous germination after release from hypoxia.     

不同大豆品种种子萌发期耐盐碱性鉴定

以发芽率的盐/碱害指数为鉴定指标,在萌发期以110 mmol·L-1NaCI(盐)和37.5 mmol·L-1Na2CO3(碱)溶液处理100份大豆品种进行耐盐碱性鉴定,筛选出萌发初期耐盐碱的材料,为进一步研究和生产应用提供依据.结果表明:品种间耐盐碱性表现出明显的差异.同一品种耐盐和耐碱性趋势基本一致.高度耐盐碱的品种较少.筛选出高而盐品种5个,耐盐品种21个,中度耐盐品种41个,敏感品种22个,高度敏感品种11个;高耐碱品种7个,耐碱品种16个,中度耐碱品种24个,敏感品种37个,高度敏感品种16个.     

大豆苗期耐低磷主成分及隶属函数分析

应用主成分和隶属函数分析对国内20种大豆基因型的耐低磷能力进行评价,结果表明:11个差异显著的耐低磷评价指标通过主成分分析归纳为地上部分生物量因子、磷因子、根系因子3个主成分;供试基因型耐低磷由强到弱的顺序为:赶泰、五河齐黄豆、7650、湘豆4号、先进2号、苏88M-21、Peking、高作选1号、科丰一号、新沂小黑豆、南农1138-2、94-156、87-23、菏84-5、波高、RN-9、通山薄皮甲、皖82-178、湘秋豆2号、垫江早黄豆。     

利用荚果厚度与粒重估计大豆鼓粒速率的研究

大豆鼓粒阶段是决定大豆产量的重要阶段,鼓粒速率可以利用粒重和荚果厚度与花后天数的关系进行模拟估计。田间分别种植3个粒重差异较大的大豆材料(中黄37,秦豆10号和JTN-5503),通过花期标记,利用不同取样方式(定位和随机),连续测定大豆粒重和荚果厚度,拟合其与花后天数的动态变化。结果显示:(1)线性函数和二次多项式函数可以有效模拟大豆鲜(干)重和荚果厚度与花后天数之间的关系;(2)与籽粒鲜重表示的鼓粒速率比较,籽粒干重增速估值偏高,而基于荚果厚度的估值偏低;(3)不同材料间的荚果平均增厚速率存在差异,但不同材料的初始速率估值差异不大;(4)荚果厚度定位测定的试验误差最小。因此,荚果厚度定位连续测定法可用于大豆鼓粒速率的度量,其结果与籽粒重表示的鼓粒速率有较好的一致性。     

亚洲地区大豆育成品种幼苗期耐淹性鉴定和优选

以亚洲大豆育成品种为对象,评价其幼苗期耐淹性,揭示其遗传变异特点,从而为耐涝育种提供种质基础。采用我国黄淮、南方及亚洲其它15国的350份大豆育成品种,以相对死苗率为主要鉴定指标,结合叶片相对失绿率与相对萎蔫率,在苗期进行大豆耐淹性盆栽鉴定。结果表明:以相对死苗率为主的指标体系可以有效鉴定大豆品种的苗期耐涝性。亚洲品种群体存在丰富的耐淹性遗传变异,相对死苗率变幅为4.8%~212.0%。中国黄淮、中国南方、东亚、东南亚和南亚5个区域的品种均呈现中间多、两头少的单峰态分布,遗传变异系数均高于21.24%,耐淹性变异丰富,尤其中国黄淮地区覆盖了全群体相对死苗率变幅。各地区均存在耐淹品种,山东、江苏相对较多;从5个区域中依次优选出7、4、1、1、2,共15份耐淹性种质;系谱追踪发现莒选23、南农493-1、黔豆2号的耐淹性可能传递给后代;4份国外耐淹性品种兼具有抗病性可作为亲本拓宽中国耐涝育种的种质基础。     

大豆硬实形成机制与破除技术的研究进展

硬实是种子休眠类型之一,在豆科作物中最为常见。种皮缺乏透性是硬实大豆形成的主要原因。种子硬实的影响因素包括遗传因素、大豆生长后期的环境条件以及贮藏条件等。硬实的处理方法机械划破种皮、温度处理、干湿交错处理和化学处理等。在种质保存过程中还可对种子硬实特性加以利用,发挥坚硬种皮的保水作用。     

大豆籽粒大小和粒形的驯化研究

从野生大豆到栽培大豆的驯化过程中,籽粒大小和形状发生了很大变化,探究这些性状的变化规律能加深对基因驯化机制的认识。以14个野生大豆、45个地方品种和30个育成品种为材料,进行上述性状的偏相关和因子分析。结果表明:栽培品种中百粒重和籽粒大小呈极显著相关,但野生大豆中百粒重和粒长不相关;野生大豆中长宽比是因子分析第1因子的重要成分,而栽培品种并非如此;百粒重与籽粒大小显著相关,与粒形性状不相关。此外,上述结果还通过溧水中子黄豆和南农493-1杂交组合构建的504个正反交F2∶3、F2∶4和F2∶5家系群体的偏相关分析和QTL定位结果予以证实。     

大豆荚粒性状的QTL分析

利用Charleston×东农594构建的F2衍生的149个F2:14～F2:16株系组成的重组自交系群体,采用复合区间作图法(CIM)和多重区间作图法(MIM),连续3 a对一粒荚数、二粒荚数、三粒荚数和四粒荚数共4个荚粒性状进行QTL分析。结果表明:3 a间CIM和MIM分别定位到13个和24个QTL,分布11个连锁群上。采用CIM法,定位到1个控制一粒荚数的QTL在2 a中稳定出现;采用MIM法,定位到1个控制二粒荚数的QTL和1个控制四粒荚数的QTL在2 a中稳定出现,且控制四粒荚数的QTL 2 a的性状贡献率分别为72.5%和37.6%。     

酸雨胁迫对大豆萌发种子糖代谢影响初探

为探索酸雨影响大豆种子萌发机理,采用模拟酸雨处理大豆种子,研究酸雨对大豆萌发种子糖代谢的影响。结果表明:大豆种子的可溶性糖、还原性糖、蔗糖及淀粉含量,α-淀粉酶和淀粉酶活性均在pH2.0酸雨胁迫下受到抑制而降至最低,4种碳水化合物含量随酸雨胁迫强度的减弱呈上升趋势,α-淀粉酶对酸雨胁迫的敏感性低于淀粉酶,大豆萌发种子糖代谢对酸雨胁迫有较强适应。     

转盘式小区大豆播种机自动供种装置的设计与试验

小区大豆播种机田间作业时不同品种大豆需要人工换种,为解决换种效率低的问题,研究设计一种新型的自动转盘式小区大豆播种机自动供种装置。整个供种装置采用转盘式的圆形种盘与种杯组合的方式,使用PLC控制工作过程,完成小区大豆播种机播种过程中的自动换种。该自动供种装置包括机械部分和电控部分,其中机械部分由种杯、种盘、底座、安装支架等组成。试验对种杯进行了理论分析及结构设计,对电控部分进行了硬件选型及参数确定,并设计直流步进电机的控制软件。通过该自动供种装置进行室内台架试验,结果表明:种杯的偏移量合格率最大为99.6%,种子无破碎供种合格率最大为99.836%,具有较好的准确性和可靠性,符合小区播种机上种的农艺要求。     

大豆种子发芽期耐旱性鉴定的适宜PEG-6000浓度筛选

以抗旱性不同的3个大豆品种(湘豆3号、Lee68和宁镇1号)为试材,研究了不同浓度(5%、10%、15%、20%、25%和30%)的PEG-6000模拟发芽期干旱胁迫对大豆种子发芽、子叶苗膜脂过氧化以及渗透调节物质含量的影响。结果表明:10%以下的PEG-6000能起引发作用,促进大豆种子的萌发,显著提高发芽势和发芽率;随着PEG-6000浓度的升高,大豆种子的发芽明显受抑制,当PEG-6000浓度大于25%时抑制更明显,发芽势、发芽率、发芽指数和简易活力指数显著下降;随着PEG-6000浓度的升高,大豆子叶苗中的丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)、可溶蛋白和可溶性糖含量显著增加,PEG-6000浓度在15%~25%间增加幅度最大,PEG-6000浓度小于15%或大于25%时增加不明显。综合种子发芽、子叶苗的膜脂过氧化程度以及渗透调节物质含量的变化,可初步确定室内采用PEG-6000浸种法模拟干旱胁迫鉴定大豆发芽期耐旱性的适宜浓度为20%~25%。     

大豆种子性状、幼苗性状及经济性状间的相关性分析

用22个种子性状差异较大的大豆品种,在测量种子百粒重、百粒容积和容重后,进行田间试验,测定各品种幼苗性状及经济性状的平均值,计算大豆种子性状、幼苗性状及经济性状的相关系数。结果表明:大豆种子粒重和容积与出苗率呈极显著负相关,与幼苗叶绿素含量和基茎粗呈极显著正相关,与幼苗根、茎、叶干物重呈显著或不显著的正相关,与后代百粒重和单株产量呈极显著正相关。幼苗叶绿素含量高的品种,单株分枝数和单株荚数多,百粒重和单株产量高。幼苗茎干重和根干重对单株分枝数和单株产量有显著影响,基茎粗与百粒重呈显著相关。选用大粒品种,既可培育壮苗,又可获得较高的单株产量。     

大蒜鳞茎浸提液对大豆种子萌发和幼苗生长的化感效应

为探明大蒜鳞茎浸提液对大豆种子萌发和幼苗生长的化感作用,通过对大豆种子进行不同质量浓度(0,20,40,80,100 g·L^-1)大蒜鳞茎浸提液的处理,测定不同处理的发芽率、发芽势、发芽指数、根长、下胚轴长、植株鲜重、SOD活性、POD活性、CAT活性和MDA含量,并计算化感觉效应指数以及综合化感效应,探明大蒜鳞茎浸提液对大豆的化感效应。结果表明:大蒜鳞茎浸提液对大豆种子萌发及幼苗生长呈现低浓度促进、高浓度抑制的双重化感效应。浸提液质量浓度为20~40 g·L^-1时,对大豆种子萌发及幼苗生长具有一定的促进作用,SOD和CAT活性显著上升,MDA含量变化不大;浸提液质量浓度为80~100 g·L^-1时,对大豆种子和幼苗表现出明显的抑制作用,SOD和POD活性开始下降,MDA含量显著增加。此外,大豆种子萌发及幼苗生长的各项指标对大蒜化感物质的敏感程度不同,以对根长的化感作用较为敏感,可作为衡量大蒜对大豆化感作用的评价指标。     

吉林省不同年代育成大豆品种某些农艺性状和生理性状的比较

许多研究表明,世界大豆品种产量随着育成年代呈显著增加,但自20世纪90年代以来我围育成大豆品种的产量增加幅度有放缓和停止不前的变化趋势.说明以农艺性状为选择目标的常规育种其品种的产量潜力已受到限制.迫切需要建立新的育种目标和计划.大豆育种工作者在对大豆晶种产量和农艺性状进行定向改良时,并没有考虑生理性状的改良,也不清楚生理性状发生了哪些变化.许多研究表明,大豆品种遗传改良过程中其生理性状也发生了变化,并与产量呈密切相关.对1923年至2005年间育成的40个大豆品种农艺性状和生理性状的研究表明,生理性状与产量和农艺性状相比,其改善的幅度较小,说明大豆生理性状的遗传改良孕育着巨大的产量潜力.建立以生理性状为目标的育种程序,定向改变大豆的生物学和生理学特性,是提升当前我国大豆育种水平.实现产量突破的重要途径.总结作者及课题绀成员近几年来埘吉林省1923年以来育成的大豆品种农艺性状和生理性状的比较研究结果,认为大豆叶片的光合能力、表观叶肉导度、硝酸还原酶活性和根瘤的数量具有作为高产品种选择指标的价值,有待于对其进行选择成本、可靠性、关联性和可替代性进行研究,用于高产大豆品种的选育和改良计划.     

大豆新品种(系)的菌核病耐病性鉴定

采用茎中可溶性色素水平测定法,对来自不同省份的95份大豆新品种(系)菌核病耐病性进行了鉴定.结果表明:参试大豆品种(系)对大豆菌核病耐病性存在着一定的差异.共有11份大豆品种(系)表现为中等耐病性,占参试材料的11.58％,其中4份耐病强度(TI)＞60％;11份中等耐性品种(系)中有8份来自东北地区,占所有中耐材料的...     

广西甘蔗品种抗旱性研究

干旱已成为制约我国甘蔗产量提高的重要因素。研究甘蔗的抗旱机理,选育具备较强抗旱性的甘蔗品种,是降低甘蔗生产成本、提高甘蔗产量的有效途径。为探讨不同甘蔗品种的抗旱性,以桂南亚08-186、桂糖05-3846等7个甘蔗品种为试验材料,采用人工控水桶栽法研究其抗旱性。测定甘蔗+1叶脯氨酸含量、叶片膜透性、过氧化物酶(POD)活性、可溶性蛋白含量4个生理指标的变化,根据抗旱隶属函数加权值大小对其进行抗旱性评价。结果表明,所有甘蔗品种抗旱能力的强弱与脯氨酸含量、过氧化物酶的活性呈正相关;与叶片膜透性、可溶性蛋白含量呈负相关;根据隶属函数分析结果,参试甘蔗品种抗旱性由强到弱依次为:桂糖05-3864>桂南亚08-186>柳城06/241>柳城03/1137>桂糖06-400>ROC22(CK)>桂热2号(凉蔗02-6)。