水稻航天诱变育种研究进展与应用前景

水稻航天育种技术是将水稻干种子搭载返回式航天器(卫星)经过空间诱变作用产生变异,在地面选择有益变异培育新种质、新品种的育种方法。随着水稻航天育种研究的不断深入,现已育成一批水稻新品种(组合)进入商品化生产,同时还发掘和筛选出一些具有实用价值的新种质。本文综述了水稻航天育种的特点、理论依据及研究进展,讨论了水稻航天育种存在的问题和应用前景。     

航天育种发展概况及其在烟草上的应用展望

航天育种是航天技术与生物技术、农业育种技术相结合的产物,是综合了宇航、遗传、辐射、育种等跨学科的高新技术。本文较系统地介绍了航天育种的概念、机理、特点、发展和国内外的研究信息．并就航天育种在烟草育种上的应用及发展前景进行了讨论与展望．     

棉花打顶和保留营养枝的效应研究

为适应生产上对棉花简化栽培技术的需求,以‘华杂棉H318’为材料,设置打顶整枝（A）、打顶留叶枝（B）、不打顶留叶枝（C）、不打顶整枝（D）4个处理,在大田条件下,对打顶、整枝对棉花产量和品质的影响进行研究。结果表明,打顶使棉花的平均成熟期延迟5~6天。打顶、留叶枝有利于棉花茎枝、叶片和生殖器官干物质的积累。留叶枝单株铃数增加,单铃重和衣分降低,籽棉产量和皮棉产量与整枝处理相当,打顶、留叶枝对棉花纤维品质的影响不大,最后得出打顶留叶枝处理最好。     

一种新的作物诱变育种方法--航天育种

航天育种,也称空间诱变育种,是利用高空气球、返回式卫星、飞船等航天器、将作物种子、组织、器官或生命个体搭载到宇宙空间,利用宇宙空间特殊的环境诱变作用使生物基因产生变异,再返回地面进行选育,培育新品种、新材料的作物育种新技术.它是航天高科技与农业遗传育种相结合的产物,是综合了宇航、遗传、辐射、育种等跨学科的高新技术,是传统诱变育种方法在高科技情况下的延伸.航天育种的最大优势在于有可能在较短的时间内创造出目前地面诱变育种方法难以获得的罕见基因资源,培育出有突破性的优良品种.     

植物空间诱变效应的研究及其应用探讨

综述了植物空间诱变效应的研究情况，包括空间环境的特点，诱变方法，生物学效应及诱变作用机制。对利用空间环境进行作物诱变育种也作了探讨。，     

航天诱变育种技术在作物育种上的应用

以参考文献与报刊相关报道为依据，简要介绍了航天诱变育种技术的原理和所产生的生物学效应，对农作物形态、生育进程和理化特性所产生的影响；国内外航天诱变育种技术的研究和开发应用进展；空间诱变育种的特点及其在未来农作物育种上的应用前景。     

水稻空间诱变效应的研究

利用返回式卫星塔载５个水稻品种的干种子,进行空间诱变处理,研究其诱变效应。结果表明,空间飞行水稻的细胞染色体畸变率极显著高于地面对照组,而有丝分裂指数极显著大于γ射线处理,空间环境在Ｍ２能诱发较高频率的叶绿素缺失,株高和抽穗期突变,其有益突变频率高于γ辐照。     

60COr射线辐射诱变秀珍菇的各类氨基酸效应的主成分分析

为了比较不同辐射剂量下秀珍菇各类氨基酸含量,应用多元统计成分分析法进行相关及主成分分析。结果表明：鲜味氨基酸含量与支链氨基酸含量、芳香族氨基酸含量和必需氨基酸含量呈极显著正相关。甜味氨基酸含量与支链氨基酸含量、芳香族氨基酸含量和必需氨基酸含量呈极显著正相关。支链氨基酸含量与芳香族氨基酸含量和必需氨基酸含量呈极显著正相关。芳香族氨基酸含量与必需氨基酸含量呈极显著正相关。主成分分析显示,可将原7个各类氨基酸含量指标综合为2个主成分,其累积贡献率可达97.96%。根据主成分对原性状的综合能力进行各类氨基酸含量分析,2个主成分可分别解释为综合效应因子及硫氨基酸含量效应因子,并建立了主成分方程。通过计算出不同辐射剂量下的主成分得分和综合得分,得出排序第一为1.25 kGy的剂量,所以1.25 kGy的剂量为较佳剂量。     

空间环境诱变水稻育种工作概述

美国、英国等发达国家在20世纪60、70年代中期，曾经放置高空气球和利用“阿波罗”号飞船搭载种子，在经历了太空飞行的玉米种子发育成的植株中。观察到牛长发育不正常及叶片上出现黄条斑的现象。美国在NASA报告中记载航天种子与地面相比，出现营养层和表层多孔、微量元素等发生变化，这证明卫星搭载空间环境对植物种子确实具有重要影响。目前，我国也正在进行此方面的研究，1995年、2002年已经两次利用返回式卫星进行了水稻等农作物的搭载。利用卫星搭载水稻种子，经空间环境诱变得到了较好的、生产上能利用的新品种，从而育成抗性强、米质优的新品种。     

γ射线辐照水稻成熟花粉的杂交后代突变效应分析

本研究建立了一套简便、行之有效的水稻成熟花粉辐照诱变技术的工作程序，解决了水稻成熟花粉保鲜的技术难关，提出了水稻成花粉适宜诱变剂量为46Gy左右，确认了辐照花粉杂交后代以产生数量性状突变为主，第三代较第二代出现更多的突变性状，扩大了突变幅度，而且随着世代的递增，突变性状有累加的现象，大部分株系在第五代即可稳定。利用本项技术获得了一批熟期提早或推迟15天以上，株高变矮或增高10cm以上、稻谷增长5mm，米长增加4．4mm，长宽比最大达4．5，千粒重较起始种增减10-23g等特殊性状的一批新种质。本研究初步认为水稻成熟花粉辐照诱变主要是诱发DNA位点的突变，同时存在隐性突变，在水稻及其它作物育种中具有应用前景。     

棉花营养枝利用的研究

国内棉花生产管理一般均进行整枝。保留营养枝具有贡献部分经济产量、供应根系部分同化物、节省用工等正面效应,但也存在营养枝与果枝、主茎竞争无机养分,影响主茎、果枝生长发育,不利于棉田农艺操作等负面效应。当正面效应足以抵消负面效应时,表现为平产或增产,反之则减产、减效。保留营养枝所致正负效应的大小可以通过农艺措施调节,在配套措施的保证下,保留、利用棉花营养枝是可行的。应深入研究其利用途径和技术,促进我国棉花栽培技术的发展。     

留叶枝去早果枝对抗虫棉生长发育及产量的影响

为探索留叶枝去早果枝对抗虫棉生长发育和产量的影响，于2004—2005年以两个不同熟性的抗虫棉品系K640和K9918为材料，在济南和临清进行了留叶枝去早果枝试验研究。结果表明，与正常整枝（去叶枝）相比，留叶枝去早果枝显著促进了两个品系的株高增长和叶面积扩展，叶面积系数提高了24%~94%。早熟品系K640在2004年和2005年分别比正常整枝增产7.4%和15.6%，而中早熟品系K9918的产量在2004年与正常整枝相当、2005年减产12.0%。留叶枝去早果枝显著减少了伏前桃比例，而相应提高了伏桃和秋桃的比例。留叶枝去早果枝对平均衣分影响不大，但显著影响铃数。分析认为，留叶枝去早果枝对棉花生长发育和产量的效应主要是通过提高叶源、降低库源比实现的，只有在叶源相对不足的情况下采取该措施才有增产作用。     

留营养枝棉花根系生长发育与分布规律的研究

棉花根系建成是棉花高产、优质、高效的前提。本文针对留营养枝和整枝棉花在不同的种植方式、不同密度条件下进行了根系生长发育和分布规律研究,结果表明,（１）留营养枝棉花根系生长发育早,一般比整枝棉花早１０～３０ｄ达到根系生长高峰期;（２）留营养枝棉花根系生长量大,峰值高,比整枝棉花最大根长密度高１．８～３．４ｍｍ·ｃｍ－２,即高１４．４％～１６．６％;（３）留营养枝棉花根系的生长速率大于整枝棉,一熟条件下可为整枝棉的３．２倍,达到０．９９ｍｍ·ｃｍ－２·ｄ－１;（４）留营养枝棉根系中后期易早衰。本文还研究讨论了留营养枝与整枝棉花根系在土壤中的分布规律。并针对留营养枝棉花根系的生长发育和分布特点,提出留营养枝棉花高产栽培中应注意早施肥、早浇水,而且肥、水量要比常规管理大,中后期应注重及时追施花铃肥和根外补肥,防止棉花早衰。这项研究对于制定棉花简化栽培规范化技术有一定的理论指导意义。     

鲁西地区常规棉聊棉6号留叶枝栽培的适宜密度研究

以常规棉聊棉6号为试验材料,采用随机区组设计,于2015-2016年在山东省聊城市农业科学研究院示范园研究了密度（3.0万~9.0万株/hm ²）对常规棉留叶枝栽培条件下棉花产量和品质的影响。结果表明：叶面积指数随密度的增加而增加,高密度（9.0万株/hm ²）易造成田间严重隐蔽。留叶枝条件下,低密度（3.0万株/hm ²）产量最高,叶枝对子棉产量的贡献率随密度的增加而减少。单位面积铃数、果枝和叶枝铃重、马克隆值均随密度增加而显著降低,同一年份密度对叶枝和果枝棉的衣分及其他纤维品质指标无显著影响。分析认为,在鲁西地区,常规棉留叶枝栽培的适宜密度为3.0万株/hm ²,多雨年份要注意防止郁闭。     

种植密度与留叶枝对棉花产量和早熟性的互作效应

为实现合理密植与叶枝利用的有机结合,研究了种植密度与整枝对棉花产量和早熟性的影响。结果表明,密度和整枝对棉花产量有显著的互作效应。去叶枝情况下,以低密度(3.00株.m-2)的产量最低,中高密度(5.25~7.50株.m-2)的产量较高;留叶枝条件下,以中低密度(3.00~5.25株.m-2)的产量较高,高密度(7.50~9.75株.m-2)的产量较低。去叶枝条件下,中密度(5.25株.m-2)比低密度皮棉增产9.7%,而留叶枝条件下,低密度与中密度的产量相当,比高密度(9.75株.m-2)增产15.3%。密度与留叶枝可以单独或协同影响生物产量、经济系数和产量结构,对皮棉产量有显著的互作效应。低密度条件下保留叶枝似可弥补密度不足引起的产量损失,而中、高密度条件下,去叶枝仍有益处。     

不同生长调节剂对棉花赘芽生长及产量性状的影响

为了研究新型生长调节剂对棉花赘芽生长及产量性状的影响,探索棉花规模化种植过程中抑制赘芽滋生、简化整枝管理的新技术。在大田条件下设置了多铃专家、艾氟迪与生长调节剂缩节胺(DPC)的对比试验,对棉花植株形态、赘芽生长、成铃空间分布以及产量进行了研究。结果表明：喷施多铃专家、艾氟迪后,对棉株上部主茎节间平均长度和中上部果枝平均长度的生长抑制作用弱于缩节胺;单株赘芽鲜重和干重均显著小于缩节胺处理,单株赘芽鲜重为对照的54.8%和49.4%,单株赘芽干重为对照的53.2%和54.8%,单株赘芽总长度为对照的69.0%和58.1%;单株成铃数比对照高7.0%和12.3%,产量分别比对照高12.6%和10.2%,多铃专家处理提高了棉株内围铃数,艾氟迪处理则主要增加了棉株外围铃数,两者还有增加主茎叶腋处桠铃的趋势。     

黄河流域棉区北部留叶枝棉栽培的适宜密度研究

以中等密度(6.0万株.hm-2)下的传统整枝为对照,于2004—2005年研究了密度(1.5万~12.0万株.hm-2)对留叶枝棉产量和品质的影响。结果表明,随密度增加,留叶枝棉的子棉产量和单位面积铃数先升高后降低,但在3.0万～9.0万株.hm-2范围内无显著差异;单株铃数、铃重和纤维的麦克隆值则随密度增加显著下降。中等密度下,留叶枝棉的子棉产量在降雨较少的2004年与对照相当,但在降雨较多的2005年减产13.4%。在黄河流域棉区北部,留叶枝棉栽培的适宜密度为6.0万株.hm-2左右,多雨年份要注意防止群体过大造成郁闭。     

Effects of Removal of Redundant Buds and Topping of Fruiting Branches on Source-Sink Activity,Yield, and Fiber Quality of Cotton

[Objective] Removal of redundant buds and decapitation of fruiting branches are important pruning measures for cotton production. The effects of the two procedures on source–sink activity, yield, and fiber quality were studied to provide a scientific basis for a simplified pruning method. [Method] A field trial was carried out in bottomland of the Yellow River valley, Zhengzhou, Henan Province in 2014–2015 using cotton ‘Lumianyan 28’. Treatments consisted of removal of redundant buds, decapitation of fruiting branches, and removal of redundant buds and decapitation of fruiting branches in combination (RDR treatments). Redundant buds and tops of fruiting branches were retained in the control (CK). The source–sink size and activity, yield traits, fiber quality, and economic return were recorded. [Result] The RDR treatments increased the leaf area index and total dry matter accumulation, and increased the sink-source ratio at advanced growth stages compared with CK. In the middle growth period, the RDR treatments increased indoleacetic acid (IAA) content and superoxide dismutase (SOD) activity, and decreased abscisic acid (ABA) content in the leaf. Moreover, the RDR treatments increased IAA content and SOD activity, and decreased ABA content in seeds of pre-summer bolls and summer bolls, whereas the IAA and ABA contents and SOD activity in fibers showed the opposite trend to that of seeds. The lint yield following removal of redundant buds, decapitation of fruiting branches, and combined removal of redundant buds and decapitation of fruiting branches was increased by 4.43%, 5.17%, and 9.31%, respectively, but no significant difference was observed among these treatments. Decapitation of fruiting branches had amore marked effect on yield than removal of redundant buds, and these two treatments applied in combination had a cumulative effect on yield. The RDR treatments had no significant effect on fiber quality. Decapitation of fruiting branches increased economic return, but removal of redundant buds reduced economic return, and the effect on economic return of removal of redundant buds and decapitation of fruiting branches in combination was inconsistent. [Conclusion] The RDR treatments generally improved the source–sink relationship, enhanced source and sink activity, and increased cotton yield. However, the increase in yield and economic benefits were less marked. We recommend simplified pruning techniques without removal of redundant buds and decapitation of fruiting branches for large-scale cultivation of cotton.     

留营养枝棉花群体干物质积累分配规律研究

研究结果表明,留营养枝对棉花叶和生殖器官的干物质积累分配无显著影响,但影响主茎的生长,使主茎干物质积累量减少;早打主茎顶心促进营养枝的生长,群体总干物质积累量增加。从产量构成因素分析,留营养枝棉花主茎果枝结铃数量减少,平均单铃重略有降低,但由于叶枝结铃可以弥补主茎结铃损失,群体总结铃数加有增加,皮棉产量与对照无显著差异;留营养枝早打主茎顶心,营养枝结铃数量增加,单铃重降低,但衣分提高,对群体铃数及皮棉产量无显著影响。