水稻苗期氮素吸收及其相关性状的QTL分析

以来自于Koshihikari/Kasalath//Koshihikari的回交重组自交系群体为材料,采用流动液体培养和同位素示踪技术,对水稻苗期氮素吸收速率及其相关性状进行QTL分析。结果表明,地上部干质量(SW)、根系干质量(RW)、根冠比(R/S)、地上部相对生长速率(RGRS)和根相对生长速率(RGRR)等与氮素吸收力(NAA)和氮素吸收速率(NAR)密切相关。在SW、RW、植株含氮量、NAA、高氮下的氮吸收速率(HNAE)和低氮下的氮吸收速率(LNAE)上分别检测到1、4、1、3、1和1个主效QTL,主要分布在第6、7、8和10染色体上;R/S、RGRS和RGRR没有检测到主效QTL;NAA、LNAE和RW间存在明显的QTL一因多效或邻近表达现象。     

种植方式对水稻和陆稻氮素吸收利用的影响

 以武香粳99-8（水稻）和中旱3号（陆稻）为材料，研究了种植方式对水稻和陆稻生育后期N素吸收利用的影响。与水种稻（对照）相比，中旱3号覆膜旱种时产量显著低于对照，武香粳99-8覆膜旱种时和对照没有显著差异，裸地旱种产量均为最低。覆膜旱种和裸地旱种抽穗期植株的含N率较低，抽穗至成熟期植株含N率下降速率为水种＞裸地旱种＞覆膜旱种。抽穗和成熟期植株吸N量大小为水种＞覆膜旱种＞裸地旱种。旱种稻成熟期茎鞘中的N素分配显著高于对照，籽粒显著低于对照，品种间叶片有所不同。抽穗期旱种稻的N素物质生产效率显著高于对照。成熟期覆膜旱种N素物质生产效率最低。旱种稻N素籽粒生产效率（中旱3号覆膜旱种除外）和N素收获指数较对照增加，大小为裸地旱种＞覆膜旱种＞水种。与武香粳99-8相比，中旱3号抽穗后植株含N率下降快，植株N素积累量较小，叶片和籽粒中N素分配比例高，茎鞘低；N素物质生产效率（成熟期）、N素籽粒生产效率和N素收获指数高，产量低。     

水稻高效利用氮素的生理机制及有效途径

阐述了水稻高效吸收和利用氮素的生理机制,分析了水稻高效利用氮素的遗传潜力和改良途径以及农田资源管理技术对氮素效率的影响,并提出了需要研究的重要课题。     

水稻不同基因型氮素利用效率差异

在施氮和未施氮两种条件下,探讨了9个不同生态类型水稻品种的氮素利用效率差异、稻谷产量及氮素利用效率相关性状之间的相关关系以及水稻品种各生育时期氮素吸收量的差异。研究表明,在施氮和未施氮两种处理下,水稻品种间氮素吸收总量、收获期氮素生理利用效率和氮素转移效率有着显著差异;在未施氮条件下氮素利用效率显著高于施氮的;在施氮和未施氮两种条件下,收获期生理氮素利用效率、氮素吸收总量和氮素转移率均呈显著的正相关,且与稻谷产量、穗数、结实率和收获指数呈显著的正相关;孕穗期至黄熟期氮素吸收量在水稻不同基因型间有着显著差异,而在生育前期和中期氮素未见显著差异。     

低磷土壤条件下玉米磷吸收和利用效率的混合遗传分析

运用主基因-多基因模型分离分析法对低磷土壤条件下玉米082×掖107组合的P1、P2、F₁、F₂和F_2∶3代磷吸收和利用效率联合遗传分析。结果表明,玉米磷吸收效率遗传符合一对加性-显性主基因与加性-显性-上位性多基因混合遗传模型(D-0)。F₂和F_2∶3估计的主基因遗传力分别为51.96%和56.29%,估计的微效多基因遗传力分别为34.17%和29.72%。主基因的遗传力都高于微效多基因,磷吸收效率的遗传主要由一对加性-显性主基因控制,同时微效多基因对玉米磷吸收效率的影响较大。表明可以利用磷吸收效率高的玉米亲本配制杂交组合,并且在育种的早期阶段选育磷吸收效率高的单株或家系,以获得磷吸收效率高的玉米品种。玉米磷利用效率遗传符合加性-显性-上位性多基因模型(C-0),属非主基因控制的遗传。表明玉米磷利用效率主要由微效多基因控制,可以结合玉米磷吸收效率性状的选育,培育磷利用效率高的玉米品种。     

玉米苗期氮素吸收利用效率差异及聚类分析

采用循环营养液培养法,研究安徽省23个玉米主推品种苗期吸收与积累氮素的差异.结果表明,在常氮(5 mmol/L)和高氮(45 mmol/L)水平下,玉米茎叶干重、总干重、叶面积、茎叶氮累积量和整株氮累积量的变异系数分别在0.34～0.58和0.35～0.51;其中,常氮和高氮条件下茎叶干重、总干重、叶面积、茎叶氮累积量和整株氮累积量呈极显著正相关(P<0.01),其相关系数分别在0.529～0.998和0.821～0.995.以玉米茎叶干重、总干重、叶面积、茎叶氮累积量和整株氮累积量为玉米苗期氮高效评价指标,玉米苗期氮效率综合值在常氮和高氮水平下分别在0.199～1.113和0.216～1.128,其中,浚单20在常氮和高氮条件下的氮效率综合值均大于0.90,且聚类分析中均在第一类群,为氮高效品种.     

不同小麦品种产量和氮素吸收利用的差异

为明确不同氮肥水平下不同小麦品种产量、氮素吸收和利用的差异,在大田条件下,以山东省主推的21个小麦品种为材料,研究了0、120、180、240和300kg·hm~(-2)共5个氮肥水平下不同小麦品种的产量、氮素利用率、氮素吸收效率和氮素利用效率等指标。结果表明,氮肥、品种及两者的互作效应显著影响冬小麦籽粒产量、氮素利用率、氮素吸收效率和利用效率;氮肥水平不同则品种间的氮效率差异程度不同。大部分供试品种的氮效率类型在不同氮肥水平下的聚类结果不一致,仅临麦4号、鲁原502、泰山28和山农25在各氮肥水平下的产量、氮素利用率均较高,可划为氮高效品种。氮高效品种达到高氮效率的途径不同,临麦4号通过高氮素吸收效率、泰山28通过高氮素利用效率、鲁原502和山农25通过氮素吸收效率和利用效率共同作用实现氮高效。由此可知,应在不同氮肥水平下对冬小麦品种进行产量和氮素利用率的综合评价,以筛选出适应不同地力环境的品种和与品种特性相适应的施肥技术;在氮高效品种的选育和推广中,应针对不同小麦品种的氮素吸收和利用特性进行鉴别和调控,才能最大程度挖掘和利用其高产、高效潜力,实现增产增效。     

不同基因型玉米氮素吸收利用效率研究进展

玉米氮效率的评价方法与指标不尽一致,导致对玉米基因型不同的分类结果。玉米氮效率研究主要集中于根系对氮素的吸收、叶片对氮素的还原同化、氮素在植株体内的积累和分配以及地上部生长势与氮效率的关系方面。以子粒为主要收获对象的玉米,穗、子粒发育状况对玉米产量起着关键作用,有关穗、子粒发育对玉米氮效率贡献率的大小、不同氮效率基因型玉米穗、子粒发育的差异以及内在生理生化机制研究较少。对不同氮效率基因型玉米子粒发育与氮效率之间关系、子粒发育尤其是顶部子粒的早期发育(决定穗粒数的形成)对氮素的反应、氮高效品种顶部子粒的早期发育是否优于氮低效型、氮素对不同氮效率基因型玉米子粒发育的影响机制等问题有待进一步研究。     

不同基因型大麦苗期氮素利用效率的评价分析

通过对42个大麦品种在氮为0.4、2.0、5.0 mmol/L 3个不同水平水培条件下苗期相关性状及氮素利用效率进行分析,结果表明:在3个氮素水平条件下,不同大麦品种苗期最大根长、茎长和叶长差异极显著;正常氮(2.0 mmol/L)条件对大麦苗期生长影响较小,而低氮(0.4 mmol/L)和高氮(5.0 mmol/L)则因大麦苗期性状的不同对其有促进或抑制作用,其中低氮严重影响不同基因型大麦品种叶片的生长,进而会影响光合作用,最终对整个植株的生长不利。氮素利用效率的分析结果表明,随着供氮水平的提高,大麦幼苗氮利用效率也随之增强。初步筛选出氮高效利用材料3份,分别为Sampsom、Z0099001、08京222。     

不同基因型水稻氮素的吸收和利用效率研究综述

综述了水稻氮素的吸收量和利用效率及其与产量、产量构成、株高、叶面积指数等农艺性状的关系,指出水稻氮素的吸收量和氮素的籽粒生产效率,在不同籼粳亚种间和相同亚种的不同品种间均存在显著的基因型差异,并与籽粒产量呈显著正相关,这为超级稻实现高产量和氮素高效利用的目标提供了理论依据。还讨论了根系吸收氮素的能力,土壤氮素的供应能力和栽培环境条件对水稻氮素吸收效率的影响,以及增强水稻氮素吸收能力和高利用效率的育种学途径。     

水稻幼苗耐缺氧能力的QTL分析

利用粳稻品种秀水79与粳稻恢复系C堡及其衍生的247个重组自交系(RIL)和粳稻Nipponbare与籼稻Kasalath及Nipponbare/Kasalath//Nipponbare衍生的98个回交重组自交系(BIL)为材料,在缺氧胁迫和正常萌发条件下调查了萌发7d的幼苗芽鞘长度。以缺氧反应指数为衡量指标,对幼苗耐缺氧能力进行了QTL分析。RIL群体在第2染色体上检测到1个与SSR标记RM525紧密连锁的QTLqSAT-2-R,解释表型变异的8.7%;在第7染色体上检测到1个与RM418紧密连锁的QTLqSAT-7-R,解释表型变异的9.8%;增效等位基因均来自C堡。BIL群体检测到6个QTL,分布在第2、3、5、8、9和12染色体上,分别解释表型变异的16.2%、11.4%、7.3%、5.8%、9.5%和14.0%;其中qSAT-2-B、qSAT-3-B和qSAT-9-B增效等位基因来自Nipponbare。与qSAT-2-B紧密连锁的RFLP标记为C747,C747对应SSR标记RM1367;qSAT-2-R与qSAT-2-B相距7.2cM。     

Identification of QTLs for Cadmium Tolerance During Seedling Stage and Validation of qCDSL1 in Rice

Cadmium(Cd)is a non-essential toxic metal that is harmful to plants.To investigate the genetic mechanism of Cd tolerance in rice,quantitative trait loci(QTLs)associated with Cd tolerance at the seedling stage were analyzed using a recombinant inbred line(RIL)population derived from a cross between PA64s and 93-11.A total of 36 QTLs associated with shoot length,root length,shoot dry weight,root dry weight and total dry weight were detected in Hangzhou and Lingshui of China.Among them,15 QTLs were identified under the control condition and 15 QTLs were identified under the Cd stress condition,and 6 QTLs for Cd tolerant coefficient were detected on chromosomes 1,3,7 and 9.The qCDSL1.1 and qCDSL1.2 were identified in Hangzhou and Lingshui,respectively,and had overlapping intervals on chromosome 1.To further confirm the effects of qCDSL1.1 and qCDSL1.2,we developed a chromosome segment substitution line(CSSL),CSSLqCDSL1,in 93-11 background harboring qCDSL1.1/qCDSL1.2 from PA64s.Compared to 93-11,CSSLqCDSL1 had increased shoot length under the Cd stress condition.These results pave the way for further isolation of those genes controlling Cd tolerance in rice and marker-assistant selection of rice elite varieties with Cd tolerance.     

水稻干物质量和氮素利用效率性状的配合力分析

 选用不同类型的9个水稻品种，利用不完全双列杂交方法，在施氮和未施氮水平下对干物质量和氮素利用效率的配合力进行了分析。结果表明，最高分蘖期和孕穗期的干物质量和氮素利用生理效率，在两种氮素水平下亲本的加性效应均对F1起主导作用，而收获期氮素利用生理效率在施氮条件下遗传变异主要来自基因的加性效应，而未施氮条件下主要来自于非加性效应；产量的遗传变异在施氮条件下来自基因加性和非加性效应，而未施氮条件下主要来自基因加性效应。特殊配合力优良的组合，其亲本自身表现不一定优良，与一般配合力也没有明显的相互关系，表明氮高效育种中利用亲本值和一般配合力很难正确预测杂种优势；另外，不同生育时期的氮素利用生理效率的遗传特性在不同氮素水平下变化较大。     

水稻苗期发根力的QTL和上位性分析

以典型籼粳交(窄叶青8号/京系17)F[sub]1[/sub]花培加倍的DH群体为材料,采取水上栽培方法,考察苗期根系发根力。利用已构建的分子连锁图谱,采用基于混合的线性模型复合区间作图法对水稻苗期发根力进行QTL和上位性分析。在第3染色体的C63-CT125之间检测到1个发根力的主效QTL,同时也检测到影响发根力的5对上位性效应基因座,分别位于第2、3、5、6、7、12染色体上,其中影响根长、根数上位性效应各有两对区间,有一对既影响根长,又影响根数。     

苗期甘蔗氮高效基因型评价指标的筛选

本研究通过低氮压力选择,筛选出甘蔗氮高效种质,分析影响甘蔗氮高效的重要指标,为甘蔗氮高效育种及栽培提供理论依据。以58份甘蔗种质资源为材料,在苗期采用正常供氮（2 mmol/L N）和低氮（0.2 mmol/L N）处理,分析甘蔗植株形态、干重及氮素在各器官中累积分配的特征。通过主成分分析方法筛选影响甘蔗氮高效利用的重要指标,通过聚类分析对58份种质进行聚类。结果表明,低氮（0.2 mmol/L N）处理可以明显从植物形态区分不同种质的氮利用差异,58份种质低氮条件下的干重范围为0.64~14.75 g/株,氮累积量为5.53~63.00 mg/株,氮利用率范围为115.40~279.30 g/g。对低氮压力下甘蔗干重及氮累积等25个指标进行主成分分析后,提取出4个主要成分,总贡献率为92.35%。通过高、低氮条件下与氮利用效率有关的氮转移系数及基因潜力等19个指标分析后提取出5个主成分,总贡献率为82.21%。影响甘蔗氮高效的重要指标有甘蔗的干重（全株、叶、根）、氮累积量（全株、叶、茎）、氮利用率（全株、叶）、叶的相对氮利用率、茎的基因潜力、茎的相对干物质量和茎的相对氮累积量。经聚类分析后初步将58份甘蔗种质分为氮高效基因型、偏氮高效基因型、偏氮低效基因型和氮低效基因型。     

提高水稻肥料利用率的技术探讨

如何提高肥料利用率,减少因过度使用化肥和施肥方式不当而造成的生产成本增加与环境污染是长期以来世界各国共同关注的课题。为了适应国家提出的"一控两减三基本"发展战略需要,尽快解决目前徐州市水稻生产化肥利用率低等问题,本文系统总结了2015-2016年度组织开展的相关肥料利用试验结果。结果表明,全生育期施氮素270～300 kg/hm2,基肥、蘖肥、穗肥比例为2.4∶3.6∶4.0,在倒3叶期施穗肥,是徐州市水稻生产较为适宜的施肥方式,既能保证有充足的穗数,又可争取较多的每穗粒数而实现高产。     

水稻苗期发根力的遗传研究

 用8个品种进行4×4不完全双列杂交进行试验。结果表明，在品种间存在明显的根数、根长、根宽和发根力差异。杂种优势较大，且组合间变异非常大。其主要受菲加性遗传控制。     

水稻氮肥利用效率的研究进展

我国水稻生产发展迅速,氮肥的使用起了重要作用,但我国氮肥利用率却明显低于世界平均水平。这不仅严重影响我国水稻生产整体竞争力,还会引发一系列环境问题。本文综述了氮对水稻生长的影响,以及影响水稻对氮肥吸收的各种因素,并就如何提高我国水稻氮肥利用效率展开讨论,以期为提高我国氮肥利用水平和农民增产增收提供参考。     

水稻拔节期叶片碳氮代谢基因型差异及与氮素利用效率的关系

 采用土培盆栽试验,以3个氮素利用效率(NUE)有显著差异的水稻基因型秀恢2号(低NUE)、R83 12(中NUE)和五优244(高NUE)为材料,研究了拔节期叶片碳氮代谢的基因型差异及其与氮素高效利用的关系。结果表明,拔节期不同基因型水稻的叶片蔗糖和可溶性糖含量、淀粉/可溶性糖含量比和淀粉/蔗糖含量比存在极显著差异,前两者为五优244 > R83 12 >秀恢2号,后两者则相反;而淀粉和蔗糖/可溶性糖含量比各基因型差异不显著。不同基因型水稻的叶片全氮含量(TNC)、蛋白氮含量(PNC)、 PNC/TNC、Rubisco含量(RC)/PNC和RC/TNC存在极显著或显著差异,前两者为五优244 < R83 12 <秀恢2号, 后三者则相反;RC无基因型差异。五优244叶片的叶绿素a含量、类胡萝卜素含量、PSⅡ潜在活性、羧化效率、碳酸酐酶、酸性转化酶和蔗糖磷酸合成酶活性极显著或显著高于其他基因型;其叶片的硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶和谷氨酸脱氢酶活性也极显著高于其他基因型。统计分析表明,高NUE水稻叶片具有较高的可溶性糖和蔗糖含量及较大的RC/TNC和RC/PNC,其生理基础是其叶片的高谷氨酰胺合成酶活性和PSⅡ潜在活性。