春化及光周期基因的等位变异及其对冬小麦光合及产量性状的影响

为了解春化及光周期基因对小麦光合及产量性状的影响,在抗旱棚中对冬麦区广泛种植的58个冬小麦品种进行水分胁迫和正常灌水处理,在灌浆期调查其光合性状,收获后调查其产量性状,并利用分子标记检测其春化及光周期基因的等位变异,进而分析在正常灌水和水分胁迫下春化及光周期基因的等位变异对光合及产量性状的影响。结果表明,供试材料中春化基因Vrn-B1和Vrn-D1位点的出现频率分别为8.62%和43.10%,未检测到春化基因Vrn-A1位点;光周期非敏感型位点Ppd-D1a的出现频率为91.38%。充分灌水条件下,含有vrn-D1位点的品种的净光合速率、蒸腾速率及单株生物量均较含有其显性位点的品种高,而在水分胁迫下,含有vrn-D1位点的品种仍能维持较高胞间CO2浓度、单株生物量及单株籽粒产量,表明该基因型可能更适应干旱环境。综上所述,春化及光周期基因对光合及产量性状有一定影响,携带vrn-D1位点的品种具有高且稳定的光合能力及产量水平,在小麦高光效育种中应注意利用。     

不同小麦品种的产量及光能利用对冬前积温的响应

为确定河北省中南部地区小麦品种的适宜冬前积温,2011-2014年度在河北藁城设置4个播期(10月5日、10日、15日和20日)以形成不同的冬前积温,通过裂区试验设计(播期为主区,品种为副区),研究了4个半冬性小麦品种(中晚熟品种冀麦585和金禾9123,中早熟品种衡4399和中麦155)的产量和光能利用对冬前积温的响应。结果表明,冬前积温对小麦产量有显著影响,且影响程度在品种间差异明显。4个品种中,中麦155对冬前积温较敏感,冬前≥0℃积温高于510℃时有利于其高产,且10月10日前播种还可获得较高的光能利用率(RUE);金禾9123、冀麦585和衡4399对冬前积温反应较迟钝,冬前≥0℃积温高于338℃时有利于其高产,且10月15日前播种可获得较高的RUE。小麦10月10日播种可保持较高的叶面积指数(LAI),过早和过晚播种对LAI提高不利。10月10日前播种的小麦生育中前期生长速率(CGR)较高,10月15日之后播种的小麦生育后期生长速率较高。晚播(10月15日)后生育中后期较高的旗叶光合速率、更快的CGR可部分弥补因晚播生长不足而造成的产量损失。因此,在冀中南区,迟钝型品种推荐播期为10月5日至15日,敏感型品种为10月5日至10日。     

油菜发育过程及生育期机理模型的研究Ⅰ.模型的描述

将油菜发育的温度效应曲线化,以发育生理生态过程为基础,利用作物生理发育时间为尺度,系统地预测油菜的物候发育,包括出苗期、现蕾期、始花期、终花期、成熟期.模型中用来描述特定品种发育遗传差异的参数有温度敏感性、生理春化时间、光周期敏感性、基本营养生长期因子和基本灌浆期因子,前三者分别体现了不同油菜品种在热效应、春化作用、光周期反应方面的遗传特性,后两者分别体现了不同油菜品种的基本的营养生长期和灌浆期长短的遗传特性,5个遗传参数共同决定了不同品种到达各发育阶段的生理发育时间.     

河南省小麦品种春化特性和光周期特性的研究

以河南省20世纪40年代至今的30个小麦大面积栽培品种为材料,采用春化特性和光周期特性离析试验、田间幼穗分化进程观察的方法,对河南省小麦品种春化特性和光周期特性进行了分类和演化分析,并利用STS标记对供试品种的春化和光周期基因进行了检测。结果表明,在河南省70年来的小麦大面积品种演化中,存在着多种春化与光周期反应类型,但春化特性的演化表现为冬性程度由强减弱再增强的变化趋势;光周期特性敏感程度表现出逐渐降低的趋势。经分子标记检测,河南省70年来大面积推广品种的春化基因主要为 vrn-A1、 vrn-B1、 vrn-D1、 Vrn-D1b和 vrn-B3,光周期基因主要为 Ppd-A1a、 Ppd-D1a,但这些基因对春化特性和光周期特性的作用效果总体上尚不能准确反映品种的冬春性和光周期特性的实际情况,在育种工作中春化特性和光周期特性的选择与鉴定仍应以表型鉴定为主。     

冬小麦的春化作用和单叶积温

单叶积温已被用于小麦(Triticum aestivum L.)动态发育模型中描述叶的阶段性发育.春化作用控制冬小麦发育进程.本试验旨在确定春化作用是否影响冬小麦产生叶片所需积温.在人工气候室和室外钵中分别种植"Stephens"的预春化处理和未春化处理萌芽种子.室外钵栽植的植株自然地通过春化阶段,播前春化处理对生长、发育和开花均没有影响.人工气候室里两种方法处理萌芽种子的植株在经春化处理的植株达到开花之前,单叶积温或主茎总叶数没有差异.未春化处理植株继续产生分蘖直到试验结束,然而春化处理植株于拔节期停止分蘖.这些结果支持了在摸拟春化处理和未春化处理的冬小麦幼苗的叶片发育时,单叶积温应用一个恒定值的观点.然而也显示出了摸拟作物叶片冠层发育需要塑造合理的春化效应模型.     

春化及光周期基因的等位变异对小麦主要农艺性状及产量的影响

为了解春化及光周期基因对小麦生育期、农艺性状及产量的影响,以田间种植的253份国内外小麦品种(系)为材料,利用分子标记检测其春化基因(Vrn-1)和光周期基因( Ppd-D1)的等位变异,记录其抽穗期、开花期,在灌浆中期调查其株高、成穗数等农艺性状,收获后调查其产量性状。结果表明,供试材料中包含13种春化和光周期基因等位变异组合类型,其中含有 vrn-A1+vrn-B1+vrn-D1+Ppd-D1a组合的材料最多,占59.68%; Vrn-1+Ppd-D1a组合可显著缩短小麦播种至开花所需的时间。含有 Vrn-A1a或 Vrn-B1材料的成穗数显著多于含有 Vrn-D1或 vrn-1的材料,但含有 Vrn-1不同等位变异的材料间产量无显著差异;含有 Vrn-A1a材料的旗叶长而窄。与含有 Ppd-D1b的小麦材料相比,含有 Ppd-D1a的材料开花期显著提前,且株高降低,同时穗下茎长、旗叶长和倒二叶长均显著缩短。综上,春化及光周期基因在影响小麦抽穗开花期的同时,对农艺性状和产量也有重要影响;含有 Vrn-D1+ Ppd-D1a组合的小麦材料在生育期稳定性、产量等性状上均表现优异,在育种...     

新疆小麦品种春化和光周期主要基因的组成分析

为了明确新疆冬春麦区小麦春化和光周期基因的分布特点,利用STS标记对185份品种(系)的重要春化基因Vrn-A1、Vrn-B1、Vrn-D1、Vrn-B3和光周期基因Ppd-D1位点的等位变异组成进行了检测和分析。结果表明,在新疆小麦品种中,春化和光周期基因位点显性等位变异分布频率不同。含有春化显性等位变异Vrn-A1的品种47个,占供试品种(系)的25.4%;Vrn-B1为43个,占23.3%;Vrn-D1为38个,占20.5%;Vrn-B3位点不存在显性等位变异。春化显性等位变异Vrn-A1、Vrn-B1和Vrn-D1在冬、春性小麦内的分布比例也不同。在春性小麦品种(系)中,显性等位变异Vrn-A1出现的频率较高(55.3%);其次为Vrn-B1,占50.6%;Vrn-D1占44.7%。在冬性小麦中,仅有显性等位变异Vrn-B1出现,占2.0%。在光周期基因Ppd-D1位点,80.0%的品种(系)携带光不敏感显性等位变异Ppd-D1a;其中在春性和冬性小麦品种(系)中,Ppd-D1a出现的频率分别为83.5%和77.0%。新疆小麦品种(系)中,存在11种春化和光周期基因显性等位变异组合。     

黄淮麦区小麦品种春化光周期基因型及其与产量性状的相关性

为了解新品种的春化和光周期基因的显隐性组成及对产量的影响,以2011-2012年度国家冬小麦品种区域试验黄淮南片的42个小麦品种为材料,用STS标记对Vrn-A1、Vrn-B1、Vrn-D1、Vrn-B3四个春化基因和光周期基因Ppd-D1位点进行检测,并结合供试材料的农艺性状,探讨春化基因显隐性组成与品种的冬春性、抽穗期及产量性状的相关性.结果表明,42个小麦品种均含有光周期非敏感型等位变异Ppd-D1a.各显性春化基因中,Vrn-D1的出现频率和含有其的品种(系)数最高(38.1％和16);Vrn-A1与每穗小穗数呈显著负相关;Vrn-B1与抽穗期呈显著正相关,与每穗小穗数和产量呈显著负相关;Vrn-D1与抽穗期呈极显著正相关.在春化基因组合中,vrn-A1+ vrn-B1+ vrn-D1与抽穗期呈极显著负相关,与每穗小穗数呈显著正相关;Vrn-A1+vrn-B1+vrn-D1与每穗小穗数呈显著负相关;vrn-A1+ vrn-B1+ Vrn-D1与抽穗期呈显著正相关.说明在小麦可以正常成熟的前提下,对产量等性状有正向作用的最佳春化基因型组合为Vrn-A1+vrn-B1+ vrn-D1.     

英、美、澳、中小麦品种光温发育特性的比较研究

本文对来自英国、美国、澳大利亚和中国的几个代表性小麦品种的温光反应单效应进行了研究。结果表明,苗穗期与穗分化从两个侧面反映了小麦品种对温光的反应,且有一定的对应关系,多数冬小麦30 d春化与苗穗期的明显缩短和穗分化通过二棱期相对应。3个春性品种表现为对长日照敏感、对春化不敏感;在冬性品种中,英国小麦有春化不满足时短日照促进发育的特性,类似中国肥麦品种。美国和中国的3个品种则在高温下对长日照不敏感。春化处理对冬小麦都有促进作用,英美品种的敏感性更强,美国品种要求春化累积量更高。因此,原产地形成的小麦温光发育特性是异地种植生育期较长的主要原因。     

利用KASP标记检测青海和西藏小麦品种中光周期基因分布

为了解青海和西藏小麦品种中光周期基因的分布情况,采用KASP标记对青海和西藏249份小麦品种光周期基因 Ppd-D1、 Ppd-B1和 Ppd-A1等位变异组成进行检测。结果显示,在 Ppd-B1位点上,237个品种携带光周期不敏感型等位变异 Ppd-B1a(95.18%),12个品种携带光周期敏感型等位变异 Ppd-B1b(4.82%);在 Ppd-A1位点上,233个品种携带光周期不敏感型等位变异 Ppd-A1a(93.57%),16个品种携带光周期敏感型等位变异 Ppd-A1b(6.43%);在 Ppd-D1位点上,221个品种携带光周期不敏感型等位变异 Ppd-D1a(88.76%),28个品种携带光周期敏感型等位变异 Ppd-D1b(11.24%)。光周期不敏感型等位变异 Ppd-B1a和 Ppd-A1a分别在青海和西藏小麦品种光周期反应中占主导地位。西藏和青海小麦品种中共存在6种等位变异组合类型,其中青海小麦品种中存在5种等位变异组合类型,不存在 Ppd-D1a/Ppd-B1b/Ppd-A1a类型,西藏农家品种中存在4种等位变异组合类型,不存在含光周期敏感型等位变异 Ppd-A1b的类型。等位变异组合 Ppd-D1a/Ppd-B1a/Ppd-A1a在青海和西藏小麦品种中分布最广。     

镇压对宽幅播种冬小麦产量和干物质积累转运的影响

为明确小麦宽幅播种模式下,不同时期镇压对小麦产量和干物质积累转运的影响,于2018-2020年小麦生长季进行不同时期镇压处理的田间试验。小麦供试品种为泰科麦33,设置11个镇压处理,分别为SP1（播种前）、SP2（播种后）、SP3（播种前+播种后）、SP4（播种前+播种后+返青期）、SP5（播种前+播种后+起身期）、SP6（播种前+播种后+返青期+起身期）、SP7（播种后+返青期）、SP8（播种后+起身期）、SP9（播种后+返青期+起身期）、SP10（返青期）、SP11（起身期）,CK为整个生育期不进行镇压。测定了小麦不同生育时期土壤水分含量和不同生育阶段的干物质积累量,系统分析了不同镇压处理下小麦干物质积累和转运特性及其对小麦群体动态变化和产量及产量构成的影响。结果表明,SP8处理下小麦的穗数和产量最高,分别达到686.6×10·hm^-2和10 818 kg·hm^-2,且显著高于其他处理;镇压处理显著影响小麦的群体动态变化,SP8处理下小麦拔节期、开花期和成熟期的群体最大,且与其他处理间差异显著;镇压处理显著提高了小麦各生育阶段干物质积累量、花前干物质向籽粒的转运量及其对籽粒产量的贡献率,SP8处理下,整个生育期的生物量最高,为16 085 kg·hm^-2,收获指数为52.7%,花前干物质转运量达到4 156 kg·hm^-2,花前干物质对籽粒产量贡献率为49.0%,均显著高于其他镇压处理。综合以上结果,宽幅播种模式下镇压处理对小麦产量及干物质积累、转运有显著影响,最佳镇压方式为SP8处理,即播后镇压和起身期镇压相结合。     

Evaluation of dry matter production and yield in early-sown wheat using near-isogenic lines for the vernalization locus Vrn-D1

ABSTRACT

Wheat (Triticum aestivum L.) grain yield is predicted to decrease in the future because of an increase in air temperature globally. To clarify the effects of the vernalization response gene in wheat to warmer winters, we compared dry matter production and grain yield between spring wheat ‘Asakazekomugi’ and its winter-type near-isogenic line (NIL) carrying different alleles of the vernalization response gene Vrn-D1 under early-, standard-, and late-sowing conditions. Under early-sowing conditions, dry matter production of the NIL carrying the winter allele of Vrn-D1, named Asa (Vrn-D1b), exceeded that of ‘Asakazekomugi’ from mid-March (after stem elongation in Asa (Vrn-D1b)) when the temperatures rose. Tiller number and leaf area index under early-sowing conditions were consistently higher in Asa (Vrn-D1b) than in ‘Asakazekomugi’ from mid-March onward. It was suggested that the early-sown ‘Asakazekomugi’ could not effectively absorb solar radiation to produce dry matter because of the acceleration of stem elongation caused by the Vrn-D1 gene during the cold season. The grain yield of Asa (Vrn-D1b) with early sowing was higher than with standard sowing. In contrast, the grain yield of ‘Asakazekomugi’ was lower in the early-sown crop than in the crop sown at the standard date. These results suggested that the higher grain yield of Asa (Vrn-D1b) than that of ‘Asakazekomugi’ under early-sown conditions could be due to Asa (Vrn-D1b) maintaining high dry matter production after the jointing stage by suppressing acceleration of growth caused by warm conditions after sowing.     

Simulation for response of crop yield to soil moisture and salinity with artificial neural network

In saline fields, irrigation management often requires understanding crop responses to soil moisture and salt content. Developing models for evaluating the effects of soil moisture and salinity on crop yield is important to the application of irrigation practices in saline soil. Artificial neural network (ANN) and multi-linear regression (MLR) models respectively with 10 (ANN-10, MLR-10) and 6 (ANN-6, MLR-6) input variables, including soil moisture and salinity at crop different growth stages, were developed to simulate the response of sunflower yield to soil moisture and salinity. A connection weight method is used to understand crop sensitivity to soil moisture and salt stress of different growth stages. Compared with MLRs, both ANN models have higher precision with RMSEs of 1.1 and 1.6 t ha⁻¹, REs of 12.0% and 17.3%, and R² of 0.84 and 0.80, for ANN-10 and ANN-6, respectively. The sunflower sensitivity to soil salinity varied with the different soil salinity ranges. For low and medium saline soils, sunflower yield was more sensitive at crop squaring stage, but for high saline soil at seedling stage. High soil moisture content could compensate the yield decrease resulting from salt stress regardless of salt levels at the crop sowing stage. The response of sunflower yield to soil moisture at different stages in saline soils can be understood through the simulated results of ANN-6. Overall, the ANN models are useful for investigating and understanding the relationship between crop yield and soil moisture and salinity at different crop growth stages.     

夏花生地膜覆盖高产机理及其配套技术

莒南县夏花生地膜覆盖栽培连年获得高产稳产,其增产机理是,改善了土壤的理化性状,增强了抗旱耐涝能力;促进了光合产物积累和合理分配,增大了经济系数;解决了积温不足,提高了结果率和饱果指数。采取的技术是选择肥水条件好的地块,实行配方施肥,合理密植,抢茬早播,适时盖膜,喷施植物生长调节剂,及时防治病虫害和防旱防早衰。     

Effects of broad-leaf crops and their sowing time on subsequent wheat production

Lupin, field pea, lentil, chickpea, canola, linseed, and barley were sown at different times (late April-early July) to study their effects on subsequent wheat production on a red earth at Wagga Wagga, New South Wales. The cultivars of field pea (Pisum sativum) included Dunn, Derrimut, Maitland and Dinkum; narrow-leaf lupin (Lupinus angustifolius) cultivars were Danja, Geebung and Gungurru, and either the L. angustifolius line 75A/330 (1989–1990) or the broad-leaf lupin L. albus cv. Ultra (1991–1992). Only one cultivar of the other crops was grown in any year and after 1989 lentil (Lens culinaris cv. Aldinga) was replaced by chickpea (Cicer arietinum cv. Amethyst). The canola (cv. Shiralee (1989–1991), cv. Barossa (1992)) and linseed (cv. Glenelg) rotations received annual applications of 40–50 kg N/ha as urea.Compared to barley and the oilseeds, grain legumes increased soil mineral N supply to the following wheat crop. Over 4 years the mean wheat grain yield response to a broad-leaf crop, relative to barley, was 115% for lupin, 84% for field pea, 88% for linseed and 86% for canola. However, the effects of the various crops on subsequent wheat grain yields and grain protein varied markedly with season. The main advantage of lupin over field pea occurred in years when disease reduced growth of field pea crops. In high rainfall years, wheat yields following lentil and chickpea were lower than those following lupin. The narrow-leaf cultivars of lupin promoted greater wheat yields than either the reduced branching line 75A/330 or the broad-leaf albus cultivar Ultra. Delayed sowing of lupin reduced yield and grain protein of wheat, except when low rainfall curtailed growth of either crop in the rotation. There was little effect of field pea sowing date on wheat grain yield but sowing in late June combined with a dry spring, reduced mineral N supply and grain protein. Late sowing of oilseeds had no consistent effect on wheat grain yield but increased grain protein in most years. Late sowing of barley typically increased wheat grain yield but had little effect on grain protein. The effects of sowing time were mainly attributed to effects on soil N supply and for barley on disease incidence in the subsequent wheat.     

播前贮墒量对黑龙港平原旱作冬小麦产量及水分利用的影响

为明确黑龙港平原正在推广应用的冬小麦贮墒旱作栽培的播前土壤适宜墒情,研究了不同贮墒水平对小麦产量和水分利用效率的影响。试验于2014-2015和2015-2016年在河北吴桥进行,通过播前补灌设置5个贮墒水平,即2 m土体含水量分别为田间持水量的75%(W1)、80%(W2)、85%(W3)、90%(W4)、100%(W5)。结果表明,随贮墒量的增加,小麦全生育期耗水量显著增大,以W5处理的耗水量最大;提高贮墒量可促进小麦增产,但在贮墒量达到一定程度后产量变化不再明显,两年平均产量以W4处理最大;在W1、W2和W3处理间小麦水分利用效率差异不显著,而W4和W5处理显著低于前三个处理。在本试验土壤及降雨条件下,把播前2m土壤含水量调整为田间持水量的85%~90%是贮墒旱作最适宜的贮墒水平。     

播后镇压和冬前灌溉对土壤条件和冬小麦生育特性的影响

为揭示冬灌和镇压的作用,以冬小麦品种石新828和石麦12号为材料,研究了冬灌和镇压措施对麦田土壤水热条件和冬小麦生育特性的影响。结果表明,与不冬灌相比,冬灌条件下,冬季和春季土壤含水量提高,土壤温度较稳定。与不镇压相比,镇压处理的冬前和起身期土壤含水量及冬前夜间土壤温度提高。冬灌处理冬小麦在越冬后各时期的总茎数、LAI、干物质积累量有所降低,开花期叶片光合速率显著下降,灌浆后期叶片SPAD值下降也较快,每穗总小穗数、结实小穗数、穗粒数和产量均减少。镇压使小麦开花前干物质积累量减少,但对成熟期干物质积累量影响不显著,因为开花后光合速率提高,叶片SPAD值下降较缓慢,开花后干物质积累较多。镇压处理成熟期的单位面积穗数降低,但由于穗粒数和千粒重提高,镇压与不镇压的产量差异不显著。从本研究结果看,冬灌是一项防冻保苗的有效措施,与播后镇压配合可减缓冬季低温和温度剧烈变化对小麦的不利影响。     

不同水分管理模式和播后镇压对小麦干物质积累及产量的影响

为明确不同水分管理模式和播种后镇压对小麦干物质积累及产量形成的影响,以烟农19为材料,在大田条件下设置雨养(RI)、雨养+播后镇压(RC)、传统漫灌(TI)、传统漫灌+播后镇压(TC)、微喷灌(MI)和微喷灌+播后镇压(MC)处理,研究不同处理对小麦干物质积累及产量的影响。结果表明,与RI和TI处理比较,MI处理产量分别提高了44.2%和11.0%;RI处理产量最低,是由于穗数、穗粒数和粒重的显著下降所致,而TI处理产量较MI处理下降是由穗粒数和粒重显著降低导致。雨养和传统漫灌下播后镇压较其未镇压处理显著提升了产量,分别提高14.1%和6.2%。与TI和RI处理比较,MI处理开花期和灌浆期具有较高的群体叶面积指数(LAI)、旗叶叶绿素含量(SPAD值),籽粒平均灌浆速率和成熟期干物质积累量;相比未镇压处理,镇压后,雨养和传统漫灌下LAI提升,雨养和微喷灌处理下灌浆期旗叶SPAD值显著增加,籽粒灌浆速率提高,从而促进了粒重增加和群体干物质积累。总之,微喷灌+播后镇压能促进小麦群体的形成,延缓叶片衰老,提高小麦的穗粒数及千粒重,从而增加小麦产量,为试验区推荐小麦栽培模式。     

休闲期覆膜与施氮量对旱地小麦水氮利用效率和籽粒产量的影响

为探寻旱地小麦休闲期覆盖下的适宜施氮量,在旱地小麦休闲期覆盖与不覆盖条件下,分别设置75、150和225kg·hm-2三个施氮量,分析了休闲期覆盖配施氮肥对旱地小麦水氮利用效率和籽粒产量的影响。结果表明,休闲期覆盖显著提高播种至孕穗期0~300cm土壤蓄水量,其中播种期土壤水分增加70~81mm,其蓄水保墒效果可延续至孕穗期,进而提高了小麦产量和水分利用效率。休闲期覆盖促进了小麦植株对氮素的吸收和积累,增加了植株花前氮素转运量、花后氮素积累量以及籽粒氮素积累量,提高了氮素收获指数和氮素生产效率。休闲期覆盖配施氮素150kg·hm-2时,蓄水、增产和水分高效利用、氮素积累与转运的效果最好。