适合不同产量的环境下油菜高收获指数的产量构成因素分析

收获指数偏低是制约油菜籽粒产量和产油量进一步提高的瓶颈。为解析适合不同产量的环境下油菜高收获指数的构成因素及形成机制,本研究选择在高产环境下的云南临沧和一般产量的长江流域上游主产区重庆北碚均能正常生长和成熟的321份甘蓝型油菜品种(系)为材料,分析其产量相关性状的变异以及两地间的差异,利用相关分析和通径分析研究籽粒产量收获指数(YHI)、产油量收获指数分别与17个产量组成性状的关系。结果表明,云南高产环境下,油菜高产的主要原因是光照充足、昼夜温差大,导致生物产量高、角果多、每角粒数多,特别是二次分枝角果对产量贡献较大。主序和一、二次分枝的角果数与产量收获指数在重庆均呈显著正相关,而云南环境下主序角果数与产量收获指数呈显著负相关。主序和一、二次分枝的每角粒数均以云南环境下极显著高于重庆环境下,且在两种环境下,主序和一次分枝每角粒数都与产量收获指数和产油量收获指数呈显著正相关,表明每角粒数需要充足的光合产物积累及高效的籽粒填充效率来保证。主序、一次和二次分枝千粒重云南均低于重庆,表明寡日照区域的油菜会减少籽粒数,以保证部分种子的干物质填充。云南环境下,各部位千粒重与产量收获指数和产油量收获指数均呈显著正相关,而重庆环境下的相关性不明显,说明在光照充足条件下,光合产物转运能力是导致千粒重差异的主要原因。综合分析表明,在光照充足的环境下,主序角果数和单株经济产量是提高YHI的关键;而寡日照环境下YHI构成复杂,必须将主序和一次分枝的产量组分有机结合,且严格控制生物产量才能实现YHI的提高。     

影响油菜收获指数的几个生理因子

本研究发现甘蓝型油菜角果皮内的淀粉酶活性,可溶性糖含量及＾３２Ｐ向籽粒的运输强度等均与油菜的收获指数呈显著正相关,而角果皮内的淀粉含量则与收获指数呈负相关,说明它们都是影响油菜收获指数的重要生理因子。它们对收获指数的影响可能是这样的：淀粉酶促进角果皮内淀粉向可溶性糖的转变,提高同化物向籽粒的运输强度,从而提高了油菜的收获指数。     

不同栽培密度对紧凑型油菜产量和主要性状的影响

研究以3个紧凑株型和1个普通株型油菜品种“秦优7号”为材料,研究了它们在不同密度下的个体与群体的产量结构,结果表明,在密度为210000株/hm2时,紧凑型油菜品种的个体与群体的协调性最佳,可以获得该类品种的最高产量;“秦优7号”的产量在150000株/hm2的密度下最高,在210000株/hm2密度下,产量有不显著减产;紧凑型油菜品种达到最高产量时的密度高于“秦优7号”。随密度从150000/hm2增加到270000株/hm2时,紧凑型油菜品种和“秦优7号”品种的单株角果数都减少,但紧凑型品种的角果数缓慢较少,而“秦优7号”较少幅度较大;两类品种千粒重的增加和角果粒数的减少均较平缓。在较高密度下,个体与群体协调性好,群体角果数多,这是紧凑型油菜在较高密度下能获得较高产量的主要原因。     

不同库容量类型籼稻品种源库相关参数的基本特点

在群体水培条件下,以国内、外不同年代育成的常规籼稻代表品种(2001年为88个、2002年为122个)为材料,测定叶面积、干物质重(包括根系)、产量及其构成因素、氮素含量等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种按库容量从低到高依次分为A、B、C、D、E、F 6类,研究各类品种源、库主要性状的基本特点。结果表明：(1)供试品种间库容量的差异很大(426%和817%)。A、B、C、D、E、F类品种的平均库容量,2001年分别为426.37、642.53、770.96、903.73、1 064.32、1 213.90 g m^-2,2002年分别为359.36、574.11、764.98、962.43、1 200.11、1 455.59 g m^-2;(2)大库容量品种全生育期天数、每日形成的库容量较大,库容量显著受到全生育期天数、每日形成库容量的影响,后者对库容量的作用大于前者对库容量的作用;(3)大库容量类型品种抽穗期叶面积、成熟期叶面积、抽穗期绿叶重、成熟期绿叶重、比叶重较大,但结实期叶面积下降比例小;(4)大库容量类型品种结实期净同化率、单位叶面积籽粒产量、单位叶面积库容量、单位干物质库容量、单位氮素库容量大于小库容量类型品种;（5）多元逐步回归分析表明,抽穗期绿叶重、单位叶面积库容量、单位氮素库容量、单位干物质库容量、净同化率、比叶重是影响库容量的主要源库性状(R²= 0.953~0.963)。通径分析表明,抽穗期绿叶重、单位叶面积库容量对库容量的作用要显著大于单位氮素库容量、单位干物质库容量、净同化率、比叶重等对库容量的作用。     

基于QTL定位和全基因组关联分析挖掘甘蓝型油菜收获指数相关位点

收获指数是一个重要的农艺性状,甘蓝型油菜的收获指数偏低,有较大的改良空间,研究油菜收获指数的遗传机理对该性状的改良具有重要的指导意义。本研究利用已构建的高密度遗传图谱对由高、低收获指数亲本衍生而来的包含186个株系的重组自交系进行收获指数的数量性状位点(quantitative trait locus, QTL)定位, 2016—2018连续3年环境及最佳线性无偏预测(best linear unbiased prediction, BLUP)值共定位到12个收获指数相关QTL,分别位于A03、A05、A06、A07、A09、C04和C05＿random染色体上,单个QTL解释的表型变异在1.27%～14.20%之间。同时,利用588份重测序自然群体对收获指数性状开展了全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS),2016、2017、2019年及BLUP值共检测到6个显著关联位点,分别位于A09、C01和C03染色体上,其中2019年环境检测到的位于A09上的S9＿25882060与S9＿25961704重叠,且与2016年环境检测到的位于A...     

不同甘蓝型油菜恢复系收获指数及其品质差异分析

为选育高产油菜新品系,比较分析了14份稳定甘蓝型油菜恢复系的经济产量、生物产量和收获指数之间的差异,同时考察不同材料千粒重及品质指标。结果表明,14份材料单株经济产量在23.68~79.60g之间,平均单株经济产量为52.94g;单株生物产量在104.96~318.16g之间,平均生物产量为209.69g;收获指数在0.22~0.29之间,平均收获系数为0.25;在考察的14份材料中,试验共筛选出3份甘蓝型杂交油菜骨干恢复系YD57R、YD18RC和显R2。     

不同收获指数甘蓝型油菜β-淀粉酶活性及其基因家族成员的表达分析

油菜“源”器官中光合产物向籽粒转移的效率是提高油菜收获指数的关键环节,而“源”器官中淀粉酶活性影响同化物向籽粒的运输强度。β-淀粉酶(β-amylase, BAM)及其基因家族成员与油菜高收获指数形成之间的关系还不清楚。本研究选择高产高收获指数型、高产低收获指数型、低产低收获指数型 3 类油菜品种,在终花期后 5、10、15、20、25d 分别取茎杆、叶片、角果皮与种子,分析β-淀粉酶活性及其基因家族成员的表达水平。结果表明,β-淀粉酶活性在所检测“源”器官中酶活性总体随发育时期增加。高收获指数型油菜叶片、角果皮中的β-淀粉酶活性显著高于低收获指数型油菜。β-淀粉酶基因家族中, BAM1、BAM4 与 BAM5 在油菜茎、叶及角果皮中的表达量总体随发育时期增加。花后25 d 时, BAM1与BAM3在高收获指数油菜叶片、角果皮中的表达量显著高于低收获指数油菜。BAM4 与 BAM5 在高收获指数油菜角果皮中的表达量分别于花后 15 d 与 20 d 开始显著高于低收获指数油菜。综合分析认为, BAM1 和 BAM3可能通过促进叶片与角果皮淀粉分解而加强光合产物向籽粒的运输强度;BAM4 与 BAM5 可能主要通过作用于角果皮淀粉分解而调控光合产物向籽粒的运输。BAM4 与 BAM5 也可能参与了油菜种子中淀粉的调控。     

不同氮肥和密度对油菜机械收获损失率的影响

以华油杂62为材料,采用机械直播的方式,设置不同氮肥和密度处理,在油菜籽粒含水量10.86%~13.17%时研究油菜机械收获各部分损失率及损失组成的差异。结果表明,机械收获总损失率在不同处理间存在差异,变幅在6.13%~7.82%之间。不同部分的损失占总损失比例差异较大,其中,自然脱落损失比例最小,各处理占总损失的比例在2.41%~3.90%之间;其次是割台损失,各处理占总损失的比例为17.99%~21.99%;清选和脱粒损失比例最大,占总损失的74.15%~79.52%,其中主要是夹带损失,占总损失的65.51%~69.05%,而未脱粒角果比例损失较小,占8.64%~10.47%。随着氮肥用量和密度的增加,产量增加;总损失率与产量、氮肥用量及密度的相关系数分别为0.970^**、0.918^**和0.358。本研究表明,在油菜机械化生产过程中首先要确定适宜的施氮量和种植密度以获得高产,在高产的基础上再降低收获损失率。     

种植密度对夏玉米群体库源关系的影响

选用3个不同生育期的夏玉米品种,研究了不同密度处理下的库源变化,及库、源与产量之间的关系,以期揭示在有限的光热资源条件下的源库特征,找出产量的限制因子,为河北省夏玉米高产栽培提供理论依据.结果表明,群体叶源量和源生产能力随密度的增加而增加,但吐丝30 d后高密度(9.0万株/hm2)处理的群体叶源量下降较快.增加种植密度是增源的有效措施,减缓吐丝30 d后叶源衰老速度,增加源生产能力是高密度群体获得高产的基础.随密度的增加,单株结实粒数和粒重降低,但单位面积穗数、粒数及最大潜在库容量增加,高密度(9.0万株/hm2)条件下比其他处理分别高出16.7%～103%,4.7%～87%,8.4%～73%,增加种植密度是获得最大潜在库容量的有效措施.提高单株结实粒数,增加粒重是高密度群体获得高产的保证.库源比随密度的增加逐渐降低,在高密度条件下,源和库均影响产量的形成,但库是限制产量的主要因子.增加种植密度、扩库强源是河北省夏玉米获得高产的重要措施和途径.     

甘蓝型杂交油菜收获指数与植株性状的相关分析

[目的]为了研究收获指数与植株性状的相关关系及回归关系,[方法]通过测定649个甘蓝型杂交油菜新组合的收获指数、单株产量、株高、千粒重、角粒数、主花序角果长度、单株角果数、有效分枝位、一次分枝数、主序长度。[结果]不同甘蓝型杂交油菜新组收获指数差异较大,变幅为(0.1292-0.3358),平均为22.47%,收获指数在0.30以上的组合仅占0.31%;收获指数与单株产量、角粒数、单株角果数、一次分枝数、主序长度、株高均呈极显著正相关;回归分析表明,株高、单株角果数、主花序角果长度、千粒重、角粒数5个性状对收获指数的影响较大。利用性状间的相关性,选育长角果和主花序长的材料,来提高育成材料的角粒数和千粒重;选育植株相对较高、主花序较长、一次分枝数较多的个体,来提高育成材料的单株角果数,最终育成单株产量较高的组合(或品种)。[结论]协调产量构成三要素,提高单株产量,协调好高产与高收获指数间的关系,育成收获指数较高的组合(或品种)。     

矮秆紧凑型油菜细胞质雄性不育恢复系的选育和应用

为选育高油矮杆紧凑型油菜资源,通过对亲本‘矮油A05’（母本）和‘DH09-3048’（父本）的杂交后代F₁进行小孢子培养,获得DH分离群体,以植株矮秆、分枝特征、角果数量、粒数、成熟期、抗病性、抗倒性、含油量等主要性状以及较高的收获指数为选育目标,对DH分离群体进行不同生态区田间表型鉴定。选育出了具有高含油量、矮秆、株型紧凑、收获指数高等特性的细胞质雄性不育恢复系‘DH16-202’;在杂交组合配制中,‘DH16-202’表现出较强的配合力,群体株型中矮紧凑、角果性状优良、熟期集中、产量高,抗性好,符合当前机械化栽培油菜品种需求的特点,有较强的应用潜力。综上‘DH16-202’可用于机械化品种的选育,同时也为育种同行提供基础资源。     

Harvest Index and Spike Index in Crosses between Wheat Genotypes with Different Spike Architecture

Crosses between vulgare wheat genotypes with different spike architecture were examined for total biomass per plant, grain mass per plant, and harvest index. The genotypes with branched spikes (turgidum type) and tetrastichon spikes were equal or superior to those with normal spikes in total biomass per plant but inferior in grain mass per plant. Consequently, they had significantly lower harvest indices. In the F₁ and F₂ generation, high heterosis for total biomass per plant occurred in all crosses between the genotypes with branched and normal spikes. There was heterosis for grain mass per spike in most crosses, but it was not as high as for total biomass. This investigation confirmed earlier findings that genetic changes towards the branched or the tetrastichon spike do not increase the potential for grain yield. Since, however, the crosses between the genotypes with branched and normal spikes showed high heterosis for grain mass per plant, lines with highly fertile but normal spikes may be expected in the segregating generations as a result of a genetic change in sink capacity. The genotypes with branched and tetrastichon spikes produced higher biomass per spike but lower spike index than the genotypes with normal spike. This may be an indication that the increase in vegetative area of the spike does not necessarily have a positive effect on grain mass per spike.     

不同氮收获指数水稻基因型的氮代谢特征

采用土培盆栽试验,以3个氮收获指数(NHI)有显著差异的水稻基因型4434(低NHI)、滇瑞302(中NHI)和余赤23(高NHI)为材料,研究了灌浆期叶片、穗颈和籽粒的氮代谢特点及与NHI的关系。结果表明,各基因型的籽粒产量、收获指数和籽粒氮积累量与NHI的变化一致,均以余赤231最大。花后植株氮素转运量表现为4434<滇瑞302<余赤231,基因型间差异极显著,而氮素转运率和转运氮的贡献率差异较小。成熟期水稻茎叶和籽粒的全氮含量、蛋白氮和非蛋白氮含量均表现为4434<滇瑞302<余赤231,全氮含量和蛋白氮含量存在显著差异,而非蛋白氮无显著差异;余赤231茎叶蛋白氮积累量显著低于4434和滇瑞302,而籽粒蛋白氮积累量显著升高,是高NHI水稻氮积累的主要特征。余赤231灌浆期叶片和籽粒谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性显著高于4434和滇瑞302,有利于叶片游离氨基酸合成及外运,使得穗颈节伤流强度和游离氨基酸含量升高,为籽粒氮素积累提供了物质基础;同时,较高的籽粒GS和GOGAT活性促进了籽粒蛋白质合成,提高了NHI。逐步回归表明,灌浆期较高的穗颈伤流游离氨基酸含量是高NHI水稻氮代谢的主要生理特征,与较高的花后氮转运量和籽粒蛋白氮积累量可共同作为水稻氮素高效管理和遗传改良的可靠指标。     

自然封顶、矮杆、紧凑型油菜种质资源的选育及应用

为选育矮杆紧凑型油菜资源,本研究通过对亲本3H004(母本)和7399-8(父本)的杂交后代F1进行小孢子培养,获得DH分离群体。以植株高度、分枝特征、主花序长度、总角果数、生育期和含油量等主要性状对DH分离群体进行多年多点田间表型特征鉴定,选育出了主花序自然封顶、有限结角、花期短、角果层集中、矮杆紧凑型油菜资源‘DH09-3048’;在杂交组合配制中,用亲本‘DH09-3048’所配的组合表现出丰产抗倒、矮杆紧凑、适于机械化收获的特征,有较强的应用潜力;同时也为育种同行提供基础资源。     

大豆生物量积累、收获指数及产量间的相关与QTL分析

利用亲本间生物量、收获指数和产量有较大差异的南农1138-2和科丰1号杂交衍生的大豆重组自交家系(NJRIKY), 研究始花期(R1)、始荚期(R3)、始粒期(R5)、收获期生物量以及表观收获指数和产量间的相关, 并进行QTL定位, 分析相关的遗传基础。结果表明, (1) 生物量与产量显著相关, 相关程度随生长进程逐渐增加, 收获期生物量与产量相关最高, R²=0.76。R1、R3、R5期生物量与产量的相关呈负指数曲线相关, 生物量分别达到1 000、2 300和5 500 kg hm^-2时, 产量不再随生物量的增加而增加。收获期生物量与产量呈直线正相关, 在试验范围内未发现高产的收获期生物量上限。表观收获指数与产量呈指数曲线相关, 小于0.42时与产量具正变关系, 大于0.42时与产量具负变关系。收获期生物量与表观收获指数呈指数曲线相关, 表观收获指数增加生物量降低。(2) 检测到产量、表观收获指数、收获期生物量有关的QTL分别为9、10和10个, 其中两年稳定的QTL分别有2、3、3个。检测到R1、R3和R5期生物量有关的QTL分别有6、9和6个, 其中3个时期在两年均能稳定表达的有2个。(3)在9个产量QTL中的6个区间, 还同时检测到生物量和表观收获指数有关的QTL, 该3性状有部分QTL共享同一连锁区间, 表明有其共同的遗传基础, 同时也解释了性状间相关的遗传原因。     

多效唑处理对直播油菜机械收获相关性状及产量的影响

以阳光2009与沣油520为材料,于封行期及蕾薹初期喷施不同浓度多效唑,测定倒伏、角果抗裂性及产量相关指标,研究多效唑对油菜产量和机械收获相关性状的影响,为高产及机械收获条件下油菜的多效唑调控提供技术支撑及理论依据。结果表明,不同时期多效唑处理均显著提高2个油菜品种的抗倒性、抗裂角性及产量,蕾薹初期喷施300 mg L–1多效唑后油菜抗倒与抗裂角指数增量大,封行期喷施150 mg L–1多效唑则后产量的增量大。多效唑处理降低每角果粒数,但增加油菜品种的单株角果数及千粒重,故而增加产量;且可通过增加油菜根颈粗、鲜重根冠比及抗折力降低株高和倒伏指数,提高油菜抗根倒与抗茎倒能力;通过增加角果含水量、延缓角果成熟度、增加角果皮干重提高油菜角果抗裂性。本研究认为封行期喷施150 mg L–1的多效唑是最佳喷施时期与喷施浓度,既可显著增强易倒伏而减产油菜田块的抗倒与抗裂角能力,最大幅度地提高产量,又可满足油菜机械化生产模式所需的高产、抗倒及抗裂角要求。     

不同移栽期甜菜干物质变化的基本特点

研究甜菜库源关系改变后叶面指数、地上干重、地下干重的变化,以了解甜菜不同移栽期对库源关系改变的影响,确定甜菜移栽的最佳时期。以‘KWS6167’为试材,采用同一育苗期育苗,不同时期移栽,共设4个处理,A: 4月26日移栽;B：5月1日移栽;C：5月6日移栽;D：5月11日移栽。试验结果表明：不同处理叶面积指数不同,且同一叶面积指数不同处理持续的时间不一样。地上部干物质重各处理表现不一致,A、B、C三个处理是单峰线变化趋势,D处理是上升趋势,各处理地上干物质重和叶面积指数是正相关关系。6月10日-8月10日,地下干物质随着叶面积指数的增加而增加,地下干物质与叶面积指数呈极显著正相关关系。8月10日-10月7日,叶面积指数逐渐减小,地下干物质则随着叶面积指数的减小而增加,地下干物质重与叶面积指数呈显著负相关关系。     

油菜育种亲本主要性状相关性及主成分分析

为了有效评价油菜不同亲本材料,筛选获得可用于油菜育种的优良亲本,并对油菜性状基本遗传规律进行探讨。以国内外18个油菜育种亲本为材料,对油菜11个主要农艺性状进行了相关性和主成分分析。油菜亲本间主要农艺性状的表型差异较大,不同性状的变异系数介于0.09~0.31之间,其中单株产量的变化最大,株高的变化最小;油菜主要农艺性状的相关性差异明显,角果数相关性状与单株产量的相关性表现较好,而不同部位分枝间距与其他性状的相关性均较差;在获得的4个主成分中,除第1主成分主要由角果数和单株产量构成外,其余3个主成分均以不同部位分枝间距为主。油菜育种实践中应同时注重对主要目标性状及其相关性状的有效改良,本研究将为油菜种质有效利用和油菜性状改良提供一定的科学依据。