大豆品种产量遗传改良过程中某些生理性状的变化

在对大豆品种产量和农艺性状进行定向改良的同时,该品种的生理性状也发生了变化,但与产量和农艺性状相比生理性状的改善幅度较小,大豆生理性状的遗传改良孕育着巨大的产量潜力.建立以生理性状为目标的育种程序,定向改变大豆的生物学和生理学特性,是提升当前我国大豆育种水平、实现产量突破的重要途径.     

干旱胁迫对超高产大豆品种产量形成的影响

盆栽试验条件下,以超高产大豆品种新大豆1号、中黄35号、铁丰31号、普通大豆品种铁丰33号为试验品种,分别在R1-R2、R3-R4、R5-R6期进行干旱胁迫处理,并测定不同生育时期干旱胁迫条件下各品种的根系活力、根系干重、节数、单株荚数、单株粒数、百粒重及产量等。结果表明:不同生育时期干旱胁迫处理都会降低超高产大豆品种的根系活力和根系干重,干旱胁迫对铁丰31号超高产大豆品种的根系活力和干重影响最小,对普通品种铁丰33号的影响最大,各品种根系活力和干重均在R4期达到最大值后开始下降,普通品种铁丰33号下降的速度最快;不同生育时期干旱胁迫对超高产大豆品种产量形成的影响有所不同,全生育期均表现抗旱的超高产品种为铁丰31号,而各超高产大豆品种在不同生育时期对干旱胁迫的响应有所不同,超高产大豆品种的抗旱能力强于普通大豆品种。     

干旱胁迫对超高产大豆主要光合生理指标的影响

为了探明超高产大豆干旱胁迫下的光合生理特性,以超高产大豆品种新大豆1号、中黄35号、铁丰31号和普通品种铁丰33号为供试材料,采用盆栽方式,设置对照(CK)和干旱胁迫两个水分处理水平,研究了花期、结荚期、鼓粒期干旱对超高产大豆品种光合生理特性的影响。结果表明:干旱胁迫条件下,超高产大豆品种的叶面积指数(Leaf area index)、叶绿素含量(Chlorophyll content)、光合速率(Pn)、气孔导度(Cond)、蒸腾速率(Tr)均会下降。研究还发现,各生育时期干旱对不同的光合生理指标影响程度有所不同,花期干旱对叶面积指数、光合速率影响最大,结荚期干旱对气孔导度影响最大,鼓粒期干旱对叶绿素含量、叶面蒸腾速率影响最大。超高产品种在各生育时期遇到干旱时,光合生理指标降低的幅度均低于普通大豆品种,因此超高产大豆在光合生理结构上对干旱胁迫的响应机制优于普通大豆品种。     

不同施肥处理对大豆生理性状及产量的影响

通过采用盆栽法,研究了7种不同施肥处理对大豆苗期、花期、荚期、鼓粒期叶绿素含量、根瘤重、根干重、干物重和产量性状及产量的影响。结果表明,70%化肥+生物肥+花期和鼓粒期分两次喷施叶面肥,此处理能明显改善大豆各项生理性状,不同施肥处理均能提高大豆产量,以90%化肥和有机肥进行配合施用获得最高产量。     

不同育成年代大豆品种光合速率及农艺性状分析

为筛选出具有高光效和农艺性状优良的大豆种质资源,对黑龙江省和吉林省育成的140份大豆品种进行了光合速率和农艺性状的变化分析。结果表明:随着年代的推移,不同年代品种在始荚期(R3)、始粒期(R5)、鼓粒期(R6)3个时期光合速率平均值呈递增趋势;各熟期组间光合速率的平均值差异不显著,但熟期组内变异系数较大,说明可以从不同熟期组中筛选光合速率高的材料作为高光效、高产优异的品种资源利用,例如:黑河27、黑河38和黑农41等品种;生育日数有缩短趋势;株高和主茎节数有增加趋势;单株荚数、单株粒重和百粒重随年代递增,是产量随年代增加的主要因素。     

吉林省不同年代育成大豆品种硝酸还原酶活性变化及其与产量的关系

对吉林省1923至1999年育成的16 个主要栽培大豆品种叶片硝酸还原酶活性的比较研究表明:大豆叶片硝酸还原酶活性在第四节期(V4)较低,盛花期(R2)最大,此后又迅速下降; 盛花期硝酸还原酶活性随品种育成年代的推进而增加,76年来增加了32.47%,平均每年增加0.43%;大豆叶片硝酸还原酶活性与产量、光合速率、叶绿素含量和可溶性蛋白含量呈正相关,其中盛花期叶片硝酸还原酶活性与产量关系最密切(P＜0.05),可作为高产品种的选择指标.     

超高产夏大豆品种主要农艺性状的遗传分析

选育产量潜力超过4 000 kg/hm^2的大豆品种,估算了10个主要农艺性状的总体平均值、遗传变异系数,遗传力、遗传进度以及9个性状与单株粒重的遗传相关系数、相关遗传进度等遗传参数.分析结果表明：（1）单株粒数、株高和有效荚数遗传力高,遗传进度大;（2）开花期、生育日数和百粒重遗传力高,遗传进度小;（3）底荚高、主茎节数和分枝数遗传力小,遗传进度也小;（4）单株粒重遗传力最低,遗传进度也小.在杂种早期世代选择中以第一类性状选择效果最好.     

超高产大豆品种辽豆14号的冠层特性与产量性状研究

 【目的】探讨超高产大豆的株型优势，对超高产大豆辽豆14号的形态和生理性状进行研究。【方法】采用超高产大豆辽豆14号与普通大豆辽豆11号进行多年对比试验，对株型性状进行分析。【结果】从苗期到盛荚期，辽豆14号的叶绿素含量和光合速率要低于辽豆11号，但在盛荚期以后，则高于辽豆11号；从不同节位叶片光合速率看，超高产大豆品种上下冠层叶片的光合速率差异小，下部叶片衰老慢；辽豆14号不同节位叶柄长度和叶形指数的变化更加合理，在叶面积指数较高的情况下，能够使更多光能透射到冠层中下部，使群体下部无截获散射更大，平均叶倾角也更大；辽豆14号的叶面积指数与光合势达最大时期比辽豆11号略晚，但辽豆14号高叶面积指数维持的时间长，后期下降缓慢；在结荚期前辽豆14号生物产量的积累与辽豆11号差异不显著，但在结荚期以后要显著大于辽豆11号。在结荚期以后辽豆14号光合产物向荚的累积速度要显著大于辽豆11号，使辽豆14号最终粒茎比较大。【结论】超高产大豆辽豆14号盛荚期到鼓粒末期的叶层结构有利于冠层保持良好的受光态势，维持较高的LAI和光合势，全冠层有较高的光合生产能力及光合产物转化能力，这是超高产大豆高产的重要原因。     

大豆不同品种农艺性状及产量的比较

【目的】鉴定引进大豆品种(系)在新疆南疆地区的适应性和丰产性,为该地区麦茬复播大豆品种更新换代和推广应用提供科学依据。【方法】测定参加试验的27个大豆新品种(系)的农艺性状和产量,应用方差分析、相关分析、主成分分析和聚类分析等方法综合鉴定评价。【结果】产量最高的品种为SC15-11,产量为266.995 kg/667m²,与对照相比增产47.872%。产量与单株粒数呈极显著正相关(P<0.01),与单株有效荚数呈极显著正相关(P<0.01)。在欧式距离为5.00时可将所有材料分为3个类群,分别为高产、中产和低产品种。【结论】SC15-11、JO14和冀豆22等品种综合性状表现优,可在新疆南部地区试验种植。     

黄淮地区夏大豆不同密度对品种产量性状的影响

通过对不同类型大豆品种产量性状与其密度的相关性研究,在黄淮夏大豆产区,不同类型大豆品种产量性状与其种植密度的高低存在着一定的关系。单株荚数、单株粒数随着密度增大而减小,单株粒重、百粒重也随着密度增大而降低;小区产量独秆品种随着密度增大而增加,其他类型品种随着密度增大呈现抛物线状。     

中国辽宁省和美国俄亥俄州育成大豆品种形态、产量和品质性状的比较研究

【目的】比较中国辽宁省和美国俄亥俄州不同年代育成大豆[Glycine max（L.）Merr.]品种的形态、产量和品质性状,及其对施肥水平的响应,明确大豆主要农艺性状随产量改良的演变趋势。【方法】以祖先亲本相同（均来自Williams和Amsoy）分别在中国辽宁省和美国俄亥俄州（相同纬度）育种程序下育成的代表性品种为试材,于2011、2013和2014年在大田条件下,采用完全随机设计,以磷酸二铵为种肥,设3个施肥水平（0、150 kg·km^-2、300 kg·km^-2）,测定大豆成熟期的农艺性状、籽粒产量和品质。【结果】随着大豆产量的改良,俄亥俄品种和辽宁品种的株高降低、节间长度缩短、倒伏指数下降、收获指数增加;俄亥俄品种的分枝数和结荚高度增加,而辽宁品种则下降。单株粒数的改良是俄亥俄品种产量增加的主要原因;而辽宁品种增产的主要原因是百粒重的增加。在品种选育进程中,俄亥俄品种的籽粒蛋白质含量下降,脂肪含量升高;辽宁品种的蛋白质含量增加,脂肪含量无显著变化。与相同年代育成的辽宁品种相比,俄亥俄品种株高矮,节间长度短,抗倒伏能力强;单株荚数、单株粒数、收获指数以及产量明显增加;蛋白质含量极显著降低,而脂肪含量极显著升高。随着施肥水平的增加,俄亥俄品种的株高、节间长度和倒伏指数保持相对稳定,而辽宁品种的增幅较大。俄亥俄品种的籽粒产量随施肥水平的增加而增加,辽宁品种则在中肥条件下表现最佳。相关分析和通径分析表明,籽粒产量与株高、节间长度和倒伏指数呈极显著负相关;与单株粒数和收获指数呈极显著正相关,且株高、单株粒数和收获指数对产量的直接作用较大。【结论】在大豆品种产量改良过程中,俄亥俄品种和辽宁品种的株高和节间长度均呈下降趋势,植株的抗倒伏能力得到增强,收获指数提高,但俄亥俄品种的改良程度大于辽宁品种。俄亥俄品种产量的改善多得益于单株粒数的增加,而辽宁品种则得益于百粒重的提高。俄亥俄品种的耐肥性得到增强,其株高和倒伏指数在不同施肥水平下保持稳定,而辽宁品种则随施肥水平的增加而增加。     

大豆姊妹系品种冀豆17和冀nf58的光合、生理特性及其与产量性状的相关分析

于2013—2015年连续3 a田间种植姊妹系大豆品种冀豆17、冀nf58及双亲,调查产量及相关的农艺性状,测定盛花期、盛荚期和鼓粒期叶片的净光合速率以及可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、过氧化物酶活性等生理指标,比较冀豆17和冀nf58及其双亲生长发育过程中光合速率等生理指标差异及变化,并分析这些生理指标与产量的相关性,为大豆高产育种提供理论依据。结果表明:冀豆17和冀nf58的产量及相关农艺性状均高于双亲,其中冀豆17和冀nf58的产量、株高、主茎节数和3个时期的生物量均显著高于双亲,冀豆17的单株粒质量、百粒质量显著高于双亲;冀豆17和冀nf58在盛花期、盛荚期、鼓粒期的净光合速率均高于双亲,其中,冀豆17在盛荚期和鼓粒期都显著高于双亲;冀豆17和冀nf58的可溶性糖和可溶性蛋白含量在盛花期、盛荚期、鼓粒期均高于双亲,且盛花期超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷氨酰胺合成酶的活性也均高于双亲。相关分析表明,产量与3个时期的生物量呈极显著正相关,与盛荚期和鼓粒期的净光合速率、3个时期的可溶性蛋白含量呈显著或极显著正相关,与盛荚期的可溶性糖含量、盛花期和盛荚期超氧化物歧化酶活性、盛花期谷氨酰胺合成酶活性呈显著或极显著正相关。盛荚期和鼓粒期的净光合速率、3个时期的可溶性蛋白含量、盛荚期可溶性糖含量、盛花期超氧化物歧化酶活性和谷氨酰胺合成酶活性较高时有利于大豆产量的提高,因此,这些生理指标可作为大豆高产育种的理论依据。     

滴水量对大豆叶片光合生理特性及产量的影响

为了解滴水量对中熟超高产大豆叶片光合生理特性的影响,在田间研究了盛花期后975(W_1),1 575(W_2),2 175(W_3),2 775(W_4)m~3/hm~24种滴水量处理对中熟大豆品种"新大豆27号"植株形态特征、叶面积指数、光合生理特性和产量的影响。结果表明:增加滴水量,直接提高0~40 cm土层含水量,显著增大主茎9~16节节间长和叶柄长,茎粗减小;显著增大主茎6~15节叶面积、群体中上部叶面积指数;显著增大叶片叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率,降低胞间二氧化碳浓度;显著降低叶片可溶性总糖含量和蔗糖含量,增强生育前期叶片淀粉的积累和生育后期高效的运转;W4、W3处理产量分别为6 404.7,6 082.6 kg/hm~2,分别较W1增产27.6%、21.2%。新疆伊宁地区大豆产量可达6 000.0 kg/hm~2,其生育期间田间适宜总滴水量为2 175~2 775 m~3/hm~2。     

新型调节剂对大豆生理生化及产量品质影响的研究

对两个大豆品种在两个生育时期叶面喷施自行研制的调节剂,研究了调节剂对大豆生理生化指标及产量品质的影响。结果表明:调节剂能提高功能叶片中叶绿素a、b,叶绿素总量及可溶性蛋白、可溶性糖含量,提高了生物产量、株粒数、百粒重等,增产4.37%～13.20%,改善了籽粒品质。     

不同施肥处理下新大豆1号高产群体生理指标的研究

[目的]为高产大豆品种新大豆1号的栽培推广提供科学的理论依据和技术指导.[方法]研究3种不同施肥水平处理下(F0:空白,对照;F1:种肥磷酸二铵5 kg/667 m2,无追肥;F2:种肥磷酸二铵5 kg/667 m2+追肥磷酸二铵10 kg/667 m2和油渣26 kg/667 m2)新大豆1号高产群体生理指标.[结果]F2处理下的小区产量与F1、F0存在显著差异.在F2施肥处理下,新大豆1号群体的叶面积指数(LAI)、总光合势、干物质积累总量均最大;净同化率的2次高峰在开花盛期和鼓粒期.[结论]在F2施肥处理下,新大豆1号高产群体叶面积指数(LAI)是3.85,总光合势达264.82×105 (m2·d)/hm2;净同化率的2次高峰在开花盛期和鼓粒期,分别为5.87和5.15 g/(m2·d);干物质积累总量为11 330.9 kg/hm2.     

Effect of Preplant Fertilizer on Agronomic and Physiological Traits of Soybean Cultivars from Different Breeding Programs

Understanding the changes in agronomic and physiological traits associated with yield genetic gain is important for soybean production and future breeding strategy. The objective of this study was to compare the older and modern cultivars to learn whether the yield improvements depend on preplant fertilizer or the plant productivity improvement, A set of older cultivars, with their modern counterparts derived from breeding programs in Liaoning and Ohio were evaluated for their agronomic and physiological traits under different fertilizer levels from 2004 to 2006. There was no improvement of response to N and P preplant fertilizer for genotypes. After more than 70 yr breeding, soybean breeders made some improvements in agronomic and physiological traits that contribute to yield increase. When compared to older cultivar, modern Liaoning and Ohio cultivars were shorter and more resistance to lodging, had greater leaf density, higher harvest index, more leaf area per plant, and greater photosynthetic rate, transpiration rate and stomatal conductance at the beginning of seed development. Ohio cultivars were more resistant to lodging as if selected for easy harvest by combine, even under high N and P preplant fertilizer level, which resulted in Ohio cultivars with higher and stable yield productivity.     

大豆产量有关性状QTL的检测

 【目的】研究大豆产量和生物量、叶面积指数、冠层以及产量构成因素间的相关性,定位控制这些性状的QTL。【方法】以地理和遗传来源均有较大差异的北方亲本科丰1号和南方亲本南农1138-2所衍生的184个重组自交家系2年有重复的田间试验结果进行产量有关性状的QTL分析。【结果】（1）产量与地上部生物量、叶面积指数、根重、冠层宽和高等均有极显著正相关,相关系数0.5～0.7。（2）地上部生物量检测到7个QTL,贡献率6.2%～21.1%,其中2年重复检出1个（qSBO-1）;根重8个QTL,贡献率5.2%～20.1%,重复检出1个（qRTB1-1）。（3）开花期叶面积指数5个QTL,贡献率6.4%～17.2%;结荚期叶面积指数5个QTL,贡献率7.3%～26.2%,重复检出1个（qLAIR3A2）;冠层宽4个QTL,贡献率6.3%～13.1%,重复检出1个（qCWD1b-2）;冠层高11个QTL,贡献率5.2%～9.2%,重复检出4个（qCHH-1、qCHO-1、qCHO-2和qCHO-3）。（4）百粒重6个,荚粒数2个,荚数1个QTL,贡献率6.9%～15.7%;分枝荚数5个,主茎荚数3个QTL,贡献率6.3%～11.1%;主茎节数8个QTL,有效分枝数3个QTL,贡献率4.7%～15.2%。（5）根重和地上部生物量各有1个,R1(始花期)和R3(始荚期)叶面积指数各有2个,冠层宽和高各有2个,产量与荚数各有1个,百粒重和分枝荚数各有1个,荚粒数和主茎节数各有1个,分枝荚数与有效分枝数各有1个共享的QTL。【结论】大豆产量有关的13个性状共检测到68个QTL;年份间有重复检出的,但不多,其表达较大程度上与环境有关;尽管性状间普遍有相关、有共享的QTL,但不多,各有其遗传体系;产量有关性状中很少有贡献率大的主效QTL,产量育种要考虑多数基因聚合的技术。