气候变化对湖北省棉花物候期的影响

为研究气候变化背景下湖北省棉花各生育阶段水热资源变化趋势及其对物候期的影响,利用气象数据和物候期数据,分析了1994―2013年湖北省棉花各生育阶段气候变化特征、物候期变化趋势、各生育阶段长短的变化趋势以及各生育阶段长短与气象因子的相关系数。结果发现：棉花各生育阶段≥0 ℃积温和平均温度除播种―出苗和开花―吐絮阶段呈降低趋势外,其他各生育阶段大致呈升高趋势;而降水量除出苗―现蕾阶段呈升高趋势外,其他各生育阶段大致呈降低趋势。3个农业气象站点的棉花播种期和收获期均呈延后趋势,播种―出苗和现蕾―开花均缩短,出苗―现蕾均延长。棉花各生育阶段≥0 ℃积温和平均温度与该生育阶段长短大致呈负相关,而降水量与该生育阶段长短除播种―出苗阶段呈负相关外,其他生育阶段大致呈正相关。研究结果有助于理解气候变化对棉花生长发育的影响,可为指导湖北省棉花生产提供理论基础。     

中国北方麦区冬小麦物候期对气候变化的响应

为评价中国北方主要冬麦区小麦关键物候时间变化和主要影响气象因子的区域差异,基于1992-2013年间57个站点资料,在分析黄淮海平原、黄土高原和西北内陆冬小麦返青和成熟期时空变化的基础上,探讨影响北方麦区冬小麦关键生育时期的主要气象因子。结果表明,1992-2013年,北方冬小麦整体呈现返青期延后,成熟期提前,但总体趋势不明显,且存在区域差异;生育时期变化幅度随经度增加而增大。月平均温度和月最低温度分别是影响黄淮海平原冬小麦返青期和成熟期的主要气象要素,而黄土高原冬小麦生育时期主要受月平均温度变化的影响,但在西北内陆,返青期与月最低温度的负相关性最显著,而成熟期则主要受月平均温度变化的影响。月日照时长、月温差和月降水对小麦生育时期的影响在黄淮海平原/黄土高原和西北内陆相反。在黄淮海平原和黄土高原,月日照时长和月温差变化与小麦生育时期呈正相关,月降水与冬小麦生育时期呈负相关,但在西北内陆,月日照时长和月温差与小麦生育时期总体上呈负相关,月降水增加对西北内陆冬小麦生长有利,可延缓因干旱导致的物候提前。     

对九份柠檬种质资源的物候期观测

在相同的栽培管理条件下,观察了九份柠檬种质资源萌芽期、展叶期、新梢生长期、叶片转色期、花期、现蕾期、坐果期和果实成熟期等物候期变化,分别统计了各物候期的变化时间,发育特点,生长特性等。观察结果：发现九份种质在福建漳州的物候期变化存在一定差异,物候期普遍比四川早1.5-2个月,其中大果柠檬、费米耐劳（无刺）、尤力克、费米耐劳（四倍体）、费米耐劳（白花）、无籽柠檬、四季柠檬等1月15日现蕾,香水柠檬和泰国中果表现出明显的四季结果习性。九份种质均适应福建漳州的气候环境,为柠檬的适地适种提供参考,更为新品种培育提供种质材料。     

施肥和播期对西藏青稞维生素E含量的影响

为了研究施肥和播期对西藏青稞VE含量的影响,采用三因素五水平二次旋转回归组合设计方法,选择4个西藏春青稞品种,以播期、底肥施用量、追穗肥时期作为生产上的决策变量,以青稞VE含量为目标函数,研究了不同农艺措施对西藏青稞VE含量的影响.结果表明,对西藏青稞VE含量影响的大小依次为底肥施用量>追穗肥时期>播期;底肥施用量和追穗肥时期是影响西藏青稞VE含量的关键措施因子.并根据试验结果筛选出最佳农艺措施方案.     

柠檬种质资源的物候期观察初报

为了解11份柠檬种质在福建漳州地区的物候期和生长特性,在相同的栽培管理条件下,对它们的物候特性进行观察。结果表明:11份柠檬种质均适应漳州的气候环境,但物候期存在一定的差异。一年抽梢次数分布为3~8次,其中多数一年可以生长枝梢7次。香水柠檬、泰国中果表现出四季结果的习性,其余柠檬种质开花时期集中在2-4月。     

基因型和水分对粒用高粱的物候期,生长和蒸腾效率的影响

限定水分影响粒用高梁的物候期和生长。物候期的提前或延迟取决于缺水出现的时期和严重程度(Whiteman 和 Wilson,1965等)。作物生长率(克/米~2·天)是以蒸腾量(毫米/天)和蒸腾效率(克/米~2·毫米)的结果进行统计的。因此,如果蒸腾量或蒸腾效率受到影响,那么作物生长就会受到水分胁迫的作用。     

播种期对青稞农艺性状及产量的影响

为确定新疆青稞优质高产栽培的适宜播种期,选用昆仑14号、甘垦6号作为试验材料,设置4月1日、4月6日、4月11日、4月16日、4月21日5个播期,研究播期对青稞品种农艺性状及产量的影响.结果表明:昆仑14号、甘垦6号这2个品种在4月份播种均能正常成熟;从全生育期天数来看,昆仑14号＜甘垦6号,随着播种期的推迟,这2个品种的基本苗无规律性变化,成穗率呈逐渐下降的趋势;昆仑14号的最高总茎数、有效穗数先增加后减少,成穗率逐渐下降,甘垦6号的最高总茎数、有效穗数逐渐减少.随着播期的逐渐推迟,株高、穗长、主穗粒数、千粒质量、产量均呈逐渐下降的趋势.为了提高产量,应适期早播,以4月上旬为宜.     

大麦顶端发育和物候期的模拟

为了能直观反映大麦生长发育进程,利用生理发育时问恒定的原理,建立了系统预测大麦顶端发育阶段和物候期的模拟模型。模型的检验结果表明,模型对大麦大多数发育阶段的绝对模拟误差都在0～6d,平均差平方和的根值（Root mean square error,RMSE）不超过4d。模型对出苗期、成熟期的模拟误差较小,RMSE分别为1．0和1．6d;对雌雄蕊分化期的模拟误差较大,RMSE为3．7d;对于比较重要的单棱期和药隔形成期,RMSE分别为1．8和3．2d,均没有超过4d。模型表现出较强的机理性和实用性。     

大豆花芽分化和物候期的机理模型

利用作物生理发育时间恒定原理,系统构建了预测大豆花芽分化和物候期的机理模型。模型以Bate函数的特殊形式来表达温度热效应,引入温度敏感性、光周期敏感性、基本早熟性和灌浆因子4个品种遗传参数区别品种间的差异。不同地区、不同品种的花原基分化期、雌雄蕊原基分化期、胚珠花粉形成期等花芽分化阶段和出苗期、开花期、结荚期、鼓粒期、成熟期等物候期的预测结果表明,模型对大豆生育阶段的绝对模拟误差为0～4d, 根均方差不超过3d。     

青海BYDV-GAV青稞分离物基因组克隆及结构特征分析

大麦黄矮病毒(Barley yellow dwarf viruses,BYDVs)病是一种在世界范围内发生危害的禾谷类作物病毒病害。2014年笔者在对青海重要作物病毒病调查时发现田间青稞作物上有疑似BYDVs危害的症状,利用BYDVs引物对田间采集的9份典型症状病样进行了RT-PCR检测,结果均扩增到目的条带(约300bp),随机抽选样品进行序列测定,BLAST分析结果显示其与BYDV-GAV同源性最为接近(99.2%)。为进一步明确该分离物的分类地位及基因组结构特征,根据已测定的BYDV-GAV序列设计全长扩增引物,利用分段法克隆了其全基因组序列,发现其全长为5 683bp,具有典型的黄症病毒属的特征,编码6个ORF,有4个非编码区(UTR)。基因组序列聚类进化分析结果显示,其与BYDV-GAV聚类于同一分支,与中国陕西渭南小麦分离物亲缘关系较近。以上结果说明,该分离物是BYDV-GAV的一个分离物,这是青海BYDV-GAV青稞分离物全基因组的首次报道。     

甘肃天祝青稞新品种区域适应性研究

针对甘肃天祝藏族自治县青稞品种混杂和退化严重的问题,对引进的青稞新品种进行了区域适应性研究。结果表明:藏青25折合产量5 874 kg/hm~2,较对照增产20.2%;甘青4号折合产量5 860.5 kg/hm~2,较对照增产20.0%;北青7号折合产量5 739 kg/hm~2,较对照增产17.5%;甘青5号折合产量5 719.5 kg/hm~2,较对照增产17.1%。这4个品种田间种植综合性状表现良好,生育期适中,抗倒伏、抗病性较强,产量高,品质优,可以在天祝以及同类地区进行示范种植。     

青稞种质资源的SSR标记遗传多样性分析

为了明确青藏高原青稞种质资源的遗传多样性,并为青稞育种提供依据,利用分布于青稞14条染色体长、短臂上的14对SSR引物对来自青藏高原区域内西藏、青海、四川和云南的55份青稞材料的遗传多样性进行了分析。结果表明,每个位点检测出的等位基因数为2～10个,共检测出总位点数48个,平均3.7个,各多态位点检测出基因型为1～21种,Nei’s基因多样性指数为0～0.4998,平均为0.2921,Shannon信息指数为0～0.6930,平均为0.4461,表明青藏高原青稞种质资源具有丰富的遗传多样性。不同生态区青稞材料在遗传上存在较大的差异,云南参试材料的Nei’s基因多样性指数最高,Shannon信息指数最低,是四个区域中遗传多样性最丰富的地区。聚类分析将材料分为五组,部分材料的来源与所研究的SSR引物位点相关性状存在独立性,但总体上基于SSR多态性的聚类与材料来源地区存在一定的相关性。     

基于气候和青稞产量形成关键指标的青藏高原生态区划分析

为探究青藏高原地区间影响青稞产量的主要因素和对青藏高原青稞种植区进行生态区划,以15个青藏高原主推青稞品种为试验材料,选取9个具有代表性的地区连续两年进行种植,测定株高、平均生育期、千粒重等8个青稞农艺性状,同时收集了9个地区的日照时数、降水量、温差等8个气象因素数据,利用相关性分析、单因素方差分析、隶属函数分析对被测指标进行统计分析。结果表明,平均生育期、千粒重、月均最低温度和温差与青稞产量显著相关,且在9个地区中均存在差异。通过聚类分析将9个地区划分为4个青稞种植生态区,分别为高寒旱作青稞生态区、柴达木盆地灌溉青稞生态区、河谷非饱灌青稞生态区和农林混合山地青稞生态区,其中高寒旱作青稞生态区综合表现最好。利用隶属函数分析对9个地区进行综合评价,其中贵南综合评价得分最高,且不同生态区均存在优势青稞品种。     

青稞主要性状的差异性与遗传分析

为合理评价110份青稞品种(系)的农艺性状及遗传特性,对参试种质材料的株高、穗长、穗粒数、分蘖数和千粒重进行了调查统计,同时用分布于大麦全基因组的48对SSR标记进行了遗传多样性分析。结果表明,参试材料各农艺性状变异较大,变异系数为2.92%~42.33%,其中株高、穗长、分蘖数、穗粒数和千粒重变化范围分别为53~122cm、2.5~7cm、2~19个、20~90粒和25.46~60.34g。SSR标记共检测到168个等位变异,变化范围为2~6个。110份青稞种质材料分成三大类群。SSR标记的1 128个位点成对组合中,不论是共线性成对组合还是非共线性成对组合,都存在一定的连锁不平衡(linkage disequilibrium,LD)。D′统计概率(P0.01)支持的LD成对位点438个,占全部位点的38.8%,D′的平均值为0.36,整体LD水平较高。较高水平的LD位点(D′0.5)主要分布在2H、4H、6H和7H连锁群上。     

青稞籽粒淀粉含量的差异

为筛选特色淀粉青稞材料,采用双波长法测定和分析了来自西藏、青海、甘肃、四川、国外的栽培青稞以及野生裸大麦共469个青稞材料的直链和支链淀粉含量。结果表明,这些青稞材料的直链淀粉含量平均为24.65%,变异范围为4.09%（昆仑8号）~39.72%（长芒红四棱）,其中西藏材料最高（26.87%）,甘肃材料最低（21.23%）;支链淀粉含量平均为31.76%,变异范围为15.24%（康青1号）~60.09%（喜玛拉雅2号）,其中野生裸大麦最高（35.51%）,西藏材料最低（30.17%）;总淀粉含量平均为56.00%,变异范围为31.28%（阿青5号）~74.41%（阿里当地青稞）,以野生裸大麦最高（58.11%）,青海材料最低（54.19%）。根据淀粉含量分布特征将不同来源青稞材料间直、支链及总淀粉含量都分成4个级别,这些青稞材料的直链淀粉含量主要分布在第3级,支链和总淀粉含量主要分布在第2级。从中筛选出18份具有特殊淀粉含量的青稞材料,可用于专用青稞的培育。     

青稞籽粒长和宽的差异性

为了解青稞籽粒长、宽在品种(系)间的差异,以来自国内外的214份青稞品种(系)为材料,对粒长、粒宽进行鉴定分析。结果表明,青稞粒长、粒宽在品种(系)间均存在显著差异。粒长的变异范围为4.125～8.117 mm,平均值6.075 mm,总变异系数10.906%;籽粒较长的材料有北青2号(青海海北)、长芒裸大麦(云南昆明)、白青稞(西藏隆子)、山青7号(西藏山南)和喜马拉4号(西藏仁布),以喜马拉4号最长;籽粒较短的材料有湟中六棱青稞(青海湟中)、扎骨(西藏左贡)、褐青稞(青海)、米大麦(云南晋宁)和米如红(西藏南木林),以湟中六棱青稞最短。粒宽变异范围为1.670～3.553 mm,平均值2.596 mm,总变异系数13.721%;籽粒较窄材料有米如红(西藏南木林)、白青稞(西藏昌都)、丹巴黑青稞(四川丹巴)、冬207(西藏拉萨)和白青稞(西藏隆子),其中最窄品种为米如红;较宽材料为Bang-Iu(墨西哥)、紫青稞(西藏穷结)、繁29(青海)和喜马拉6号(西藏日喀则),最宽材料为喜马拉6号。从材料来源看,青稞粒长在不同地区间也差异显著,但粒宽差异不显著;甘肃材料的粒长平均值最大(6.2...     

青稞转录组SSR位点及其基因功能分析

为了探讨青稞转录中SSR位点信息及其所在基因的生物学功能,使用MISA软件分析青稞转录组中SSR的分布频率和重复基元的基本类型,通过BLASTX对含有SSR的Unigene与nr、COG、Swiss-Prot和KEGG等公共数据库进行比对和功能注释。结果表明,在青稞转录组拼接得到的58 065个Unigene中发现9 576条序列中含有11 930个SSR位点,SSR发生频率为16.49%,平均每6.63kb出现1个SSR位点,共有119种重复基元(motif)。青稞转录组SSR出现频率最高的是三核苷酸重复基元(64.19%),其次是二核苷酸重复基元(24.05%)。AG/CT和AGG/CCT、CCG/CGG、AGC/CTG分别是二核苷酸重复和三核苷酸重复中的优势重复基元。在转录组中SSR重复次数以5~12次为主,基序长度主要集中在12~25bp,平均长度为21.15bp。9 576个含SSR的Unigene与nr、COG、Swiss-Prot和KEGG等公共数据库进行BLASTX比对,分别得到7 987、5 559、5 588和2 077个注释。通过基因功能注释发现青稞转录组中含SSR的序列主要与生物的基础代谢相关。     

施肥水平对青稞籽粒灌浆特性的影响

为给青稞高产优质高效栽培中氮磷肥的合理利用提供依据,以藏青27、QTB13和QTB25 3个青稞品种(系)为材料,用Logistic方程对籽粒灌浆过程进行拟合,研究了不同施肥水平(施氮量分别为0、90、180、270、360 kg·hm~(-2),按照氮磷比1∶6配施磷肥)下青稞籽粒的灌浆特性。结果表明,不同施肥水平下,3个青稞品种(系)籽粒灌浆过程均呈"S"型曲线变化,其Logistic方程的决定系数在0.995～0.999之间,均达极显著水平,拟合效果较好。灌浆参数中,灌浆持续期和最大灌浆速率出现时间与粒重均呈极显著正相关,平均灌浆速率与粒重呈正相关,但不显著。粒重与渐增期持续时间、快增期持续时间均呈极显著正相关,与其他参数相关不显著。理论最大千粒重与灌浆结束时实际千粒重随施肥量增加的变化基本一致。适量施用氮磷肥能调控籽粒灌浆参数,提高渐增期持续时间和快增期持续时间,增加千粒重;施肥过多则降低了千粒重。     

青稞叶绿体基因RNA编辑位点的预测、鉴定与比较分析

为了阐明青稞叶绿体基因组RNA编辑位点的组成与特性,首先利用生物信息工具对青稞叶绿体基因的RNA编辑位点进行了预测,结果发现了35个分布于15个基因的编辑位点,所有编辑均为C到U的转换,其中基因ndhB包含的编辑位点数量最多,达9个,这与其他麦类作物相似;进一步利用RT-PCR结合克隆测序,对预测的35个位点进行了实验验证,发现18个编辑位点被证实发生了C到U的编辑;对编辑前后编码蛋白质的结构进行了比较分析,发现RNA编辑引起了编码蛋白的结构变化,暗示RNA编辑可以造成编码蛋白功能的改变。最后,将青稞叶绿体基因RNA编辑位点与栽培大麦、野生大麦的叶绿体RNA编辑位点进行了比较,发现青稞与栽培大麦的RNA编辑组成完全一样,而野生大麦缺失了 ndhA-563位点,初步印证了大麦的起源进化关系。