小麦中国春背景下长穗偃麦草染色体代换对苗期根系形态性状的效应

以小麦中国春-长穗偃麦草二体代换系为材料, 利用基于图像扫描的根系分析系统对幼苗根系的总根长、根系表面积和根系平均直径等性状进行了研究, 计算了该代换系及其亲本中国春幼苗根系的分形维数。结果表明, 长穗偃麦草的3E^e、5E^e和7E^e染色体与单株根数性状有关, 代换入中国春后其单株根数降低; 1E^e、2E^e和4E^e染色体与总根长性状和根系总表面积性状有关, 导致根长和根系总表面积增加; 而决定根系平均直径的基因分散于长穗偃麦草各条染色体上。根系的分形维数与单株根数、根系总长度、表面积、根系平均直径显著相关, 因此分形维数能够作为一个综合指标反映中国春及其代换系的综合特征, 但其应用尚需进一步研究。     

甘薯根系生物学性状的相关性、主成分和灰色关联度分析

为研究甘薯根系生物学性状的内在关系,了解其形成和分化规律,为甘薯标准化栽培和新品种培育提供理论支撑。试验通过温室水培和田间调查相结合的方式,利用统计学方法研究了10个甘薯品种的根系性状。栽后10天,甘薯苗期根系的投影面积、表面积、平均直径和体积等形态性状贡献率最高且达80.56%;栽后20天,根平均直径的贡献率最高且达27.79%。收获后,单株块根总鲜重与倒三节、倒二节块根重量呈极显著正相关,与商品薯数呈显著正相关,与倒二节块根数呈显著负相关,与倒三节块根重量关联系数最高且达0.6595。在栽后15天,苗期根系的投影面积、表面积和体积与单株块根总鲜重之间呈显著负相关;而在栽后25天,苗期根系干重与单株块根总鲜重之间呈显著正相关,苗期根干重、根体积、根长和根平均直径等性状与单株块根总鲜重关联度较大。栽后10天和20天可能是甘薯根系生长、分化的重要时间节点,节间长度和栽插深度影响产量形成,苗期根系生物学特性与收获后块根产量之间有直接关系。     

谷子根系生长发育规律及其在土壤中分布的动态模拟

通过对两个谷子品种在不同生育时期的根系取样，研究了其根重、根长在土壤中分布随时间的变化规律。谷子平均根深在１３０ｃｍ左右，０－２０ｃｍ土层中根系表现积占总根系表面积的８０％以上；谷子早期生成的次生根一般向土壤深层生长，而后期生成的根系扎得较浅，也是谷子中后期生长的主要根群。根据测定结果，建立了谷子根系生长的动态模型。     

玉米自交系幼苗生物量积累及根系形态对两种氮素水平的反应及聚类分析

为探讨低氮胁迫对玉米自交系幼苗生物量和根系形态的影响,以35份玉米自交系为材料,测定了两个氮素水平处理后14d玉米幼苗的单株干重、地上部干重、根干重、根冠比、总根长、根表面积、根体积、根平均直径、侧根数和初生根长。结果表明,低氮胁迫下玉米幼苗根干重、根冠比、根总表面积、根体积、侧根数、根平均直径和初生根长显著增加,地上部干重和单株干重显著减小,而总根长没有明显变化。通过主成分分析和聚类分析发现,同一氮素水平下,玉米幼苗各性状的综合表现存在基因型差异,且在正常氮素和低氮条件下均可以分为6组。低氮处理后,选取的9个自交系地上部氮素积累量均显著降低,PH4CV、B73和XY4的根系氮素积累量显著增加,其余6个自交系显著降低。此外,只有XY4的氮素吸收和利用效率均较高。综合分析表明,XY4是低氮高效型玉米自交系。     

超级稻协优9308衍生群体根系与地上部重要农艺性状的相关性研究

利用超级稻协优9308重组自交系及其双回交群体,结合水面无土栽培技术和大田栽培,获得水稻地上部分蘖数、抽穗期和单株产量等10个性状和根长、总根长和根干重等7个根系性状数据,采用DPS统计软件分析XBR、RIL和ZHR群体这些性状相关性。结果表明,这些性状双亲间表现出显著或极显著的遗传差异,且在3个群体中都呈连续分布和双向超亲分离。根长分别与总根长、根表面积、根干重等5个性状极显著正相关,根直径与其他6个根系性状不显著相关。抽穗期、株高和单株产量等6个性状分别与根长、总根长和根干重等6个性状呈极显著正相关,但分蘖数、穗数、结实率、百粒重等4个性状与根系呈不显著相关,10个地上部农艺性状均与根直径不显著相关。这些结果为水稻根系遗传与育种提供了有价值的信息。本文还对利用地上部农艺性状间接选择强根系超级稻的育种策略进行了探讨。     

Cu2+对花生根土系统和地上部性状的影响

试验表明,花生根际土壤的酶、根系性状和地上部性状对土壤中Cu2+浓度的反应不同.外施不同浓度Cu2+均使根际土壤的脲酶、磷酸酶的活性受到抑制.花生根系活力、根体积和根干重在适量铜浓度(＜200 mg/kg)下表现增加,超过200 mg/kg后均下降;但根瘤数在Cu2+浓度为50 mg/kg时最多.地上部性状和产量性状均在Cu2+浓度为100 mg/kg时表现最好,产量最高.     

条带深松对不同密度玉米群体根系空间分布的调节效应

为探究条带深松耕作(SS)对密植玉米群体根系空间分布与容纳量的调节效应,本试验设置3个种植密度(低密：4.50万株 hm^-2、中密：6.75万株 hm^-2、高密：9.00万株 hm^-2),以土壤免耕(NT)为对照,利用小立方原位根土取样器,通过“3D monolith”根系空间取样方法,比较研究玉米个体与群体根系的空间分布对种植密度与土壤耕作方式的响应。结果表明,单株根长受种植密度影响显著,在0~50 cm土层中(每10 cm为一土层),高密种植的单株根长较低密种植减少110.31、43.18、15.73、10.49和17.45 m;在高密种植条件下,与土壤免耕比,条带深松耕作增加20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm土层中的单株根长13.32%、19.80%、47.20%;单株根干重与单株根长的变化一致。种植密度对群体总根长的影响不显著,却显著影响群体根系的空间分布。与低密种植比,高密种植的植株中心根长密度在0~10 cm、10~20 cm土层中分别降低3.82 cm cm^-3、0.62 cm cm^-3,但植株之间的根长密度在0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm土层中分别增加1.13 cm cm^-3、0.18 cm cm^-3、0.06 cm cm^-3、0.05 cm cm^-3;在高密种植条件下对土壤进行条带深松耕作,与土壤免耕比,植株中心的根长密度在0~10 cm土层中降低16.10%,在10~20 cm、20~30 cm土层中却分别增加47.45%和13.37%,植株之间的根长密度在20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm土层中分别增加50.26%、30.72%和106.15%;条带深松耕作显著提高密植玉米群体下层根系的容纳量。高密条件下条带深松耕作增加了群体根干重、深层根系量、植株间根系分布及根表面积,进而增加了地上部群体叶面积指数及地上部干重,最终促进产量显著提高。说明密植群体通过条带深松耕作改善了群体的根系空间分布,减弱了上层根系的拥挤,通过增加深层土壤根系量及植株之间根系量增加了群体根系容纳量,发挥了密植群体根系功能,实现了密植群体的高产。     

棉花根系的生长特性及其与栽培措施和产量关系的研究 Ⅰ棉花根系的生长和生理活性与地上部分的关系

棉花主根长度、粗度及根重增长动态均随生育进程呈S型曲线变化规律。主根粗度及根重的垂直分布随土壤深度变化呈负指数曲线型变化趋势。棉株根系绝大部分(80.6％～95.4％)集中于0～30cm耕层内。根系伤流量随生育进程呈低一高一低变化,以盛蕾期最高;根系总吸收面积及活跃面积均随生育进程而增加。根系生长与地上部生长之间存在显著或极显著的线性回归相关关系,根系生长是一个地上部与地下部相互影响,相互促进的统一过程。地膜棉与露地棉相比较,表现主根长、入土深,主根粗度增加,根重增多,生理活性明显增强,根系横向分布广,根群分布浅。地膜棉根量的增长速度在生长前期比露地棉大,尤在7叶期前更为明显,生长后期则比露地棉小。这些特点是地膜棉植株健壮及高产的重要生物、生理基础。     

华南主栽高产籼稻根系形态特征及其与产量构成的关系

为探明不同类型高产籼稻的根系形态特征差异及其与产量的关系,以7个目前在华南地区大面积推广应用的主导品种(组合)合美占、桂农占、玉香油占、粤晶丝苗2号、五优308、天优998、天优122为材料,在2010-2011年进行两年盆栽试验,分别考查分蘖盛期、抽穗期及成熟期的单株、单茎及单条不定根形态性状,利用WinRhizo根系分析系统分析抽穗期的根系分枝特征,并计算根系形态特征与产量的相关性。结果表明: (1)杂交籼稻组合各生育时期的单株根数、单株根长、单茎根长及单条根长均显著大于常规籼稻品种;单株和单茎的根体积与干重差异不明显;常规稻单条根质量则普遍高于杂交稻。(2)抽穗期不同级别根的表面积和体积均为不定根>粗分枝根>细分枝根,杂交稻不同级别根的总长度为粗分枝根>不定根>细分枝根,常规稻则为不定根>粗分枝根>细分枝根;杂交稻的分枝根总长度及粗分枝根和细分枝根的长度、表面积、体积都显著大于常规稻;常规稻的平均根直径则显著大于杂交稻。(3)杂交稻与常规稻根系特征的主要差异是单株根数和长度的差异,分蘖数和单条根长度的差异是两者根系特征差异的重要原因。(4)单株不定根数、不定根总长、根干重等12个根系性状分别与产量显著或极显著正相关;单株不定根数和分枝根总表面积分别是影响产量的主要因素。这些结果为水稻根系遗传改良和超高产育种及栽培提供了参考。     

黄淮海地区大豆品种苗期根系性状的遗传变异及与耐逆境胁迫的关系

从83份黄淮海地区代表性大豆地方品种和育成品种(系)中按根系类型选取32份,用以研究苗期根系性状的遗传特点、与地上部性状的相关以及与逆境胁迫的关系。大豆苗期一级侧根数、主根长、根干质量、总根长和根体积等性状,在品种间、各苗龄间均存在显著遗传变异;根系性状与整株干质量呈高度相关;根干质量、根总长和根体积的相对值与耐旱平均隶属函数值,一级侧根数、主根长、总根长、根体积、根干质量的相对值与耐铝毒平均隶属函数值呈极显著相关,且根系性状的相对值在品种间存在显著变异,可用做耐逆性选择的根系指标。     

谷子核心种质表型遗传多样性分析及综合评价

通过遗传种质的多样性评估可以指导深入研究资源和育种中优异互补亲本的选择进而提高优异基因的交流累加和新品种培育的效率。本研究选用了来自世界各地的份谷子核心种质通过个表型性状的综合鉴定评估遗传多样性和筛选优异种质资源结果表明我国谷子资源的表型遗传多样性丰富单穗粒重、穗长、穗粗、株高、茎节数和生育期均表现了丰富的变异谷子育成品种遗传多样性相比农家品种下降明显育种的遗传增益主要体现在株高和穗长的适度减低,以及茎粗、茎节数、穗粗、单穗粒重、单穗重及生育期的适度增加系统聚类分析将谷子资源分成类第类以来源为东北欧国家的品种为主第类以北美和非洲的品种为主第类以东亚、南亚的品种为主我国种质可划分为春播型、春夏兼播型和南方型类型采用主成分分析法和逐步回归分析法综合评判表明叶鞘色、刚毛长度、粒色、米色、株高、穗长、茎粗和单穗粒重个性状可作为谷子表型鉴定的主要指标。     

谷子杂交种产量与主要农艺性状的相关性及回归分析

为了明确影响谷子杂交种产量的主要因子,对短穗型、中偏短穗型、中偏长穗型和长穗型4类不同谷子杂交种产量与主要农艺性状进行相关性和回归分析。结果表明,4种类型谷子杂交种的穗长与其产量差异显著。相关性分析表明,产量与出谷率之间存在显著正相关;单株穗重与单株粒重、经济系数之间存在极显著正相关,有效分蘖数与单株穗重、单株粒重和经济系数之间存在显著正相关,穗码密度与单株草重之间存在显著正相关,千粒重与穗长之间存在显著正相关。回归分析表明,谷子杂交种产量与穗粗、出谷率和千粒重呈显著正相关。     

谷子体细胞无性系变异及其在育种上的应用

本研究对谷子(Setaria italica Beauv.)7个品种的体细胞无性系性状变异和遗传进行了分析. 结果表明: 以R2株系为计算单位的谷子体细胞无性系农艺性状变异频率平均为13.0%, 不同基因型的变幅为4.3%～32.9%; 变异涉及株高、抽穗期、穗粒重、出谷率、育性、抗病性、米色等多个性状; R1代表现半不育的植株, 其R2代出现变异的机率     

高秆矮秆谷子根的遗传、分布差异及根与产量有关性状的相关研究

对谷子根部性状的遗传及根的地下分布研究结果表明,成熟期高秆、矮秆材料的根重、根伤流液大小均是受遗传控制的性状。高秆材料的根条数明显地高于矮秆材料。谷子的根部性状与产量及与产量关系密切的性状之间存在着相关关系。根条多、根重大、后期根伤流液大小适中对植株的产量及产量相关性状的形成非常有利。根系大、在耕作层的分布范围广、后期根活力大、不早衰是高秆材料在产量肯明显优于矮秆材料的主要原因。     

不同形态硒及用量对幼苗期谷子生长与生理的影响

为探究不同形态硒及用量对谷子生长和抗性的影响，选用0.0、0.1、0.5、1.0、10.0mmol/L亚硒酸钠和纳米硒，通过水培试验研究不同形态硒浓度对谷子株高、茎粗、根系、硒含量和酶活性的影响。结果表明，2种形态硒随着浓度的升高，株高均呈先升高后降低的趋势；亚硒酸钠对茎粗的影响呈开口向下的抛物线趋势，纳米硒对茎粗有显著的抑制作用。亚硒酸钠对根长和根冠比的影响呈先增加后降低的趋势；低浓度纳米硒对根长影响不显著，高浓度纳米硒对根长有显著的抑制作用；纳米硒对谷子根冠比抑制作用明显。2种形态硒均可提高谷子的硒含量；2种形态硒及其不同浓度对超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性及蛋白质含量均有显著影响，对过氧化物酶活性影响不显著。结合Circos-弦图、谷子株高、茎粗、根系、硒含量和酶活性等试验结果，得出喷施0.1mmol/L的纳米硒溶液对谷子生长、硒含量及酶活性提高效果显著，适宜在谷子种植中应用。     

华北地区谷子产量与农艺性状的综合评价分析

对华北夏谷区谷子农艺性状与产量性状进行灰色关联度分析,探讨主要农艺性状对产量的影响,为谷子优良种质资源利用及高产品种选育提供依据。以2016年全国谷子品种区域适应性联合鉴定华北夏谷区常规组参试的17个品种（系）为材料,采用相关分析和灰色关联度分析相结合的方法,对产量相关8个农艺性状进行综合评价。结果表明,供试材料9个农艺性状均存在变异,变异幅度2.69%~11.71%;穗粒重、单穗重、出谷率与产量呈显著正相关;9个农艺性状对谷子产量影响大小依次为穗粗>单穗重>穗粒重>千粒重>株高>出谷率>穗长>生育期,穗粗、单穗重和穗粒重对产量的影响最大。说明谷子产量育种应重视大穗、大粒、穗粒重高的种质资源利用,并适当关注株高。     

谷子几种农艺性状基因染色体定位及连锁关系的初步研究

利用三体分析法进行谷子染色体基因定位。以豫谷1号三体1-7、四体8和四体9为母本,显性矮秆、法谷56-81、马青苗为父本,配置组合分别进行显性矮秆基因、白米基因和青米基因染色体定位。根据三体1-7植株形态特征和父本标志性状鉴定各自的杂种F₁,采用细胞学方法,通过检查植株根尖染色体数来鉴定杂种F₁的三体8和三体９。经调查和分析各种三体杂种F₂性状分离情况,把显性矮秆基因定位在3号染色体,白米基因定位在4号染色体,青米基因定位在6号染色体。对不同区域的9个青米品种等位检测表明,这些青米基因都是等位基因。以两点测验法,配置组合1066A×法谷56-81和1066A×马青苗进行基因连锁分析。结果,4号染色体上糯性胚乳基因与白米基因间的交换值为（28.9±4.4）cM;6号染色体上1066A不育基因与青米基因间的交换值为（23.2±1.8）cM。     

120份谷子种质资源的农艺性状表现和遗传多样性分析

对120份谷子种质资源的21个主要农艺性状进行遗传多样性、主成分以及聚类分析。结果表明,遗传多样性指数以主穗重和主穗粒重最高,均为2.02;变异系数以单株干草重最高,为64.12%。根据谷子种质性状间的遗传差异,对21个主要农艺性状进行主成分分析,得到10个主成分因子的累计贡献率达81.777%。通过聚类分析,将谷子种质资源分为6个类群,各类群在生育期、株高、分蘖性、籽粒产量和干草产量等性状间有明显的形态学特征,从早熟、高产和单株干草重3个方面筛选出11份优异谷子种质资源。本研究结果可为甘肃干旱高寒农业区谷子种质资源高效利用和亲本选择提供科学依据。     

Assessment of resistance to lodging of landrace and improved cultivars in foxtail millet

Lodging results in serious yield and quality reductions in foxtail millet (Setaria italica). Among summer crops, foxtail millet is a high density and soft stalked crop that is prone to lodging. Field selection for lodging resistance is difficult because the occurrence of lodging depends on the environmental conditions. A practical method for the evaluation of lodging is not available for foxtail millet, so an understanding of lodging-associated traits and identifying a suitable method to assess lodging are essential to select for lodging resistance and to predict the risk of lodging in a cultivar. In the present study, six stem and root traits associated with lodging was measured in the field and lodging coefficients were determined to evaluate lodging resistance in landrace and improved cultivars. Based on the results of correlation analysis, lodging coefficient is a suitable indicator for field selection for lodging resistance in both classes of cultivars tested for breeding purpose. Statistical analyses demonstrated that lodging was associated with stem quality rather than plant height and internode length at the stem base. The most important trait that directly impacted on lodging coefficient was mechanical strength of the stem and plant height in the landraces, while the weights of the above- and under-ground tissues, in combination with mechanical strength of the stem, were the most important contributors to lodging coefficient in the improved cultivars.     

土壤水分对谷子(粟)结实的影响及其生理效应

土壤水分对谷子结实的影响主要在结实阶段.土壤水分过少或过多,都能显著降低结实率、成粒数和产量.这一时期以保持土壤毛管持水量的70%左右对结实最为有利.供水不足,首先影响根系活性和体内水分状况,从而影响体内外气体交换,降低光合速率和呼吸强度,同时影响细胞膜透性,导致体内物质代谢过程改变,降低有机物质的积累,造成穗部营养贫乏,形成秕谷.土壤水分过多,通气不良,影响根系活性,降低伤流量,抑制体内代谢过程及物质运转,造成穗部营养不足,形成秕谷.