小黑麦基因型与环境互作效应及产量稳定性分析

选用26个小黑麦品种(系),在西北高寒农牧交错区的不同试点和供水条件下,利用GGE双标图法研究了小黑麦基因型与环境互作效应以及稳产性.结果表明:在自然干旱条件下,小黑麦平均籽粒产量为1805.5 ks/hm2,较普通小麦对照增产54.6%;在灌水条件下,小黑麦平均产量为7196.1 kg/hm2,较对照增产67.2%....     

Genotype-by-environment interaction of elite heat and drought tolerant bread wheat (Triticum aestivum L.) genotypes under non-stressed and drought-stressed conditions

ABSTRACT

The selection of relatively high and stable yielding genotypes is key in wheat breeding programs to improve yield performance under heat and drought-stressed environments. This study determined grain yield response and stability among elite heat and drought tolerant bread wheat genotypes under simulated drought-stressed (DS) and non-stressed (NS) environments to select promising parents for breeding. Twenty-four elite bread wheat genotypes selected from the International Maize and Wheat Improvement Centre (CIMMYT) drought and heat tolerant nursery were assessed under NS and DS conditions using a 7?×?4 alpha-lattice design under rainout shelter (RS) and glasshouse (GH) environments. Grain yield data was subjected to analysis of variance (ANOVA), the additive main effect and multiplicative interaction (AMMI) and genotype and genotype-by-environment (GGE) biplot analyses. ANOVA and AMMI revealed highly significant (p?≤?0.001) differences among test genotypes (G), environments (E) and G?×?E interaction effects suggesting differential responses for selection. The GGE biplot explained 83.76% of total variation and aided in selection of high-yielding and stable heat and drought tolerant wheat genotypes such as LM13, LM22, LM95 and LM100. These selections are recommended for breeding for yield gains under heat and drought-stressed environments.     

我国主产棉区棉花纤维品质性状的区域分布特征

我国主产棉区及其亚区的棉纤维品质区域特征明显,适时评价各棉区的纤维品质发展现状有助于稳定优势棉花产区和促进特色棉花产区的发展。本研究采用GGE双标图分析了2011—2015年全国棉花品种区域试验中各亚区环境与纤维品质性状的互作模式,分析比较了各主产棉区和亚区的纤维品质特征。结果表明:1)在主产棉区尺度上,长江流域棉区纤维长度和比强度最好,并且都达到了国家棉花品种审定的Ⅱ级标准,而马克隆值和纺纱均匀性指数居中;黄河流域棉区的纤维长度和比强度较好,但马克隆值偏高;西北内陆棉区的马克隆值和纺纱均匀性指数表现最好,纤维长度和马克隆值达到了国家棉花品种审定的Ⅱ级标准,但比强度在三大棉区中表现最差。2)在棉花亚区尺度上,纤维长度表现以长江下游和长江上游亚区为最好,黄土高原亚区稍差,其余亚区表现较好;比强度表现以长江下游、长江中游、淮北平原、南襄盆地和黄土高原最好,而南疆棉区、长江上游和北疆棉区比强度稍差;马克隆值以北疆棉区、南疆棉区和长江上游表现最好,而黄土高原、淮北平原、长江中游和华北平原的马克隆值偏高。3)在纤维品质的综合表现上,北疆棉区、长江下游、长江上游和南疆棉区的纤维品质综合表现最好,淮北平原、长江中游和南襄盆地次之,华北平原和黄土高原稍差。本研究展示了GGE双标图的\"环境?性状\"功能图在纤维品质区域特征评价方面的应用效果,可为我国棉花优势产区发展和棉纺企业合理用棉提供理论依据,也对全国棉花纤维品质生态区划分具有指导意义。     

基于AMMI模型和GGE双标图的西北春玉米品种的稳定性和适应性分析

评价西北春玉米区各品种的丰产性、适应性和稳定性以及不同地区的鉴别力和代表性,为西北春玉米区选择适宜品种提供参考。通过AMMI模型和GGE双标图线性统计模型2种分析方法,对玉米新品种ZD2008、ZD2139、ZD2141、ZD2230和对照品种先玉335 在2021—2022年开展的西北春玉米区绿色通道试验中白银市景泰县、临夏州临夏县、平凉市崆峒区、庆阳市庆城县、武威市凉州区、张掖市甘州区、银川市永宁县、中卫市中宁县、延安市黄陵县、榆林市靖边县等10个试点的试验数据进行适应性和稳定性综合分析。结果表明,试验各品种间、各试点间的差异均达到了显著水平,且参试玉米品种与试点间的互作效应也达到了显著水平,其中试验地点以张掖市甘州区的稳定性最好,参试玉米品种以ZD2141的稳定性最好。GGE双标图线性统计模型反映出玉米品种ZD2141在白银市景泰县、银川市永宁县、中卫市中宁县、延安市黄陵县、榆林市靖边县等试点的表现较好;玉米品种ZD2139在平凉市崆峒区、庆阳市庆城县、武威市凉州区、张掖市甘州区等试点的表现较好,说明这2个品种具有较广泛的适应性,建议加以推广。     

GGE双标图在我国旱地春小麦稳产性分析中的应用

GGE双标图法是研究基因型与环境互作以及不同环境下作物品种产量稳定性的新型有力工具。对2005年由17个试点、9个新品种(系)组成的国家旱地春小麦区域试验的产量资料进行方差分析和GGE分析表明:在我国旱地春小麦产区的大环境尺度下,品种与环境互作效应对产量变异的影响约为品种效应的5.37倍,品种间的稳产性差异很大,丰产性、稳产性均较理想的品种只占供试品种的11%,但有些品种对某些环境具有特殊适应性。17个试点可划分为3个类型区,其中在黄土高原中部旱作区表现最好的品种是\"8821-1-1\"和\"陇春9143\",在青藏高原寒旱区和华北旱作区表现最好的品种分别是\"青春193\"和\"乌麦7号\"。从环境代表性和对品种鉴别能力两方面分析,较理想的试点为甘肃省榆中县和青海省互助县。在7个环境因子中,生育期的降雨量与产量关系最为密切。     

基于GGE分析的西北内陆棉区纤维品质生态区划分

本文选用2005—2014年我国棉花区域试验西北内陆早熟棉区7个和早中熟棉区10个试验点作为试验环境进行纤维品质区域分布分析。运用GGE模型划出双标图,研究西北内陆棉区的试验环境与参试品种纤维品质性状互作模式,对参试品种性状选择适宜的生态区进行探讨与划分,并基于GGE双标图对纤维物理性能指标相关性进行研究,为西北内陆棉区棉花品种区域化种植和理想试验环境选择提供依据。结果表明:(1)棉花各纤维品质性状相互之间存在着一定的相关关系,纺纱均匀性指数与长度、比强度和整齐度指数表现极显著或显著正相关。(2)西北内陆棉区早熟组纤维品质性状可划分为3个生态区:优质棉纤维生态区(精河)、普通优质纤维生态区(兵团第六师昌吉、乌苏)、普通纤维生态区(兵团第七师125团、兵团第八师121团、石河子以及敦煌)。(3)西北内陆棉区早中熟组品质性状由优质到普通亦可划分为3个生态区:优质纤维生态区(莎车、轮台、巴州、库车、疏附、兵团第一师阿拉尔13团以及新疆塔河10团)、普通优质纤维生态区(麦盖提和兵团第三师喀什)、普通纤维生态区(阿克苏)。因此西北内陆早熟棉区应在注重品种早熟性选育的基础上,注重优质纤维综合品质性状的培育,提高纤维的长度和比强度。南疆的早中熟棉区,注重推选适合机采棉的长度和比强度的棉花品种外,应精准掌握合理的棉花采摘期,提高纤维成熟度,但要注重降低马克隆值,划分优化种植区域为棉纺企业合理用棉提供多层次的原棉材料。     

基于GGE双标图和比强度选择的棉花品种生态区划分

由于农作物品种区域试验是品种审定和推广应用的前提,而区域试验中基因型与环境的互作效应是普遍存在的,因而探索和利用试验环境在鉴别基因型遗传差异和对品种在目标环境中的平均表现代表性方面的作用以辅助品种选育和推广的问题,越来越受到植物育种家和农技推广人员的高度关注。我们采用GGE双标图分析方法对2000—2010年期间27组长江流域国家级棉花品种区域试验的目标环境中可能存在的基于棉纤维比强度选择的品种生态区进行探索与划分,并对品种生态区划分结果进行信息比(IR)校正,以提高品种生态区划分的可靠性。结果表明:(1)基于纤维比强度选择的GGE双标图分析的总体有效拟合度为68.4%,其中有13次出现过度拟合或拟合不充分现象,总体拟合可靠性一般。而基于IR-GGE模型的总体拟合度为73.7%,比GGE双标图的有效拟合度提高6.0%,说明采用IR对双标图分析的结果进行优化和校正可以提高品种生态区划分的可靠性。(2)根据GGE双标图分析结果,我国长江流域棉区大致可划分为4个基于纤维比强度选择的品种生态区,第1个品种生态区包括安庆、襄樊、南通和岳阳,第2个品种生态区包括常德、九江和武汉,第3个品种生态区包括慈溪、南京、黄冈、荆州和盐城,第4个品种生态区包括南阳、简阳和射洪。而基于IR较正的GGE模型则可划分为3个品种生态区:第1个为主体品种生态区,包括安庆、武汉、九江、襄樊、南阳、岳阳、常德、黄冈、荆州、南京和慈溪11个试验点,第2个品种生态区包括南通和简阳,第3个品种生态区包括盐城和射洪。IR校正后长江流域棉区的品种生态区划分更准确可靠,地理区域特性也更明显,说明地理环境因素对纤维比强度的选择效果仍然有很大的影响力,四川盆地棉区和江苏沿海棉区并不适宜开展针对整个长江流域棉区的广适性棉花纤维比强度选择,从而为长江流域棉区棉花纤维比强度的选择和推荐策略提供了科学的决策依据。     

利用GGE双标图和综合选择指数划分棉花品种生态区

为提高农作物品种多性状选育和应用的可靠性,本研究基于品种选择指数,应用GGE双标图进行了棉花品种生态区划分。首先依据国家棉花品种审定标准构建通用性强的品种选择指数(SI),即SI=0.40×皮棉产量+0.13×纤维比强度+0.09×(纤维长度+马克隆值)+0.11×枯萎病+0.09×黄萎病+0.10×霜前花率。然后,采用GGE双标图方法对2000—2013年期间39组(含585个单点试验)长江流域国家棉花区域试验中品种选择指数的基因型与环境互作效应及环境间关系进行综合评价与分析。研究结果将长江流域棉区划分为四川盆地生态区、南襄盆地生态区、浙江省沿海生态区和长江中下游生态区。其中,长江中下游生态区为长江流域的主要品种生态区,对长江流域的总体环境代表性最强,涵盖了湖南省环洞庭湖棉区、湖北省江汉平原和鄂东南岗地棉区、江西省环鄱阳湖棉区、安徽省沿江棉区、江苏省宁镇丘陵及沿江和沿海棉区;四川盆地生态区、南襄盆地生态区和浙江省沿海生态区均为特殊生态环境条件下的品种生态区,对总体环境代表性较差。因此,将以长江流域棉区为广谱适应性育种目标环境的棉花品种综合性状选择试验优先安排在长江中下游生态区中,有利于提高育种的总体选择效果,而其余品种生态区不适宜作为以长江流域为目标环境的品种综合性状选择环境,可侧重于特殊适应性品种选育。本研究充分展示了GGE双标图在品种生态区划分方面的应用效果,合理划分了长江流域基于选择指数的棉花品种生态区,可为长江流域棉区的品种多性状选择和推荐策略提供决策依据,也为其他棉区和作物品种生态区划分提供参考。     

Effects of drought stress on some agronomic and bio-physiological traits of Trititicum aestivum,Triticale, and Tritipyrum genotypes

ABSTRACT

Drought tolerance is a complex trait that involves different biochemical and physiological mechanisms in plants. It was the objective of the present study to evaluate the agronomic and biochemical responses of triticale, tritipyrum, and wheat to drought stress. For this purpose, twenty-seven genotypes were evaluated under two levels (non-stress and drought stress) of irrigation during 2015?2017. The metabolic traits studied included relative water content (RWC), membrane stability index (MSI), chlorophyll a (Chla), chlorophyll b (Chlb), carotenoids (Car), leaf proline content (Pro), leaf soluble carbohydrates (LSC), glycine betaine (GB), malondialdehyde (MDA), hydrogen peroxide (H₂O₂), seeds per spike (SS), seed weight (SW), biological yield (BY) and seed yield (SY). Drought stress increased Pro, LSC, and GB contents as well as lipid peroxidation through increasing MDA and H₂O₂ activities. However, both RWC and MSI indices as well as SS, SW, SY and BY reduced as a result of drought treatment although the least decrease of SY was observed at triticale group. During the two years of study, the tritipyrum genotypes exhibited their drought tolerance by accumulation of more LSC and GB as well as lower decrease in SW while the triticale ones responded by maintaining higher levels of RWC but producing less MDA and H₂O₂. It may, therefore, be concluded that the three species studied exploit different mechanisms to maintain tolerance against drought stress. Finally, correlation analysis indicated the positive effects of LSC on SY under both drought and normal conditions, which is obviously a promising trait in wheat, triticale, and tritipyrum that can be beneficially exploited in drought tolerance improvement programs.     

农村居民点与乡村人口互动关系的时空特征与驱动效应

随着城镇化推进,乡村人口持续减少,农村居民点用地面积却反向增长,集约利用农村居民点用地是缓解城乡建设用地双扩矛盾与助推乡村振兴发展的关键。为此,该研究以上海市为例,运用弹性系数模型、Tapio脱钩模型和LMDI分解模型对上海市农村居民点用地与乡村人口的互动特征及其驱动效应开展实证研究。结果表明：1）改革开放以来,上海市农村居民点整体呈现“人减地增”的非均衡态势,从农村宅基地无偿分配阶段、宅基地使用权自由流转阶段、宅基地有偿使用阶段到宅基地有条件流转阶段,农村人地互动关系依次经历了人增地增（1980—1990年）、人减地增（1990—2000年）、人减地增（2000—2010年）和人减地减（2010—2020年）等过程。2）上海市各区县农村居民点用地的人地互动关系具有较大的差异性和动态性。其中浦东新区、闵行区、嘉定区和宝山区这四个城乡结合区的“人减地增”非均衡趋势显著,农村居民点用地与乡村人口长期处于强负脱钩状态。3）究其原因,农村土地利用刚性约束缺失导致居民点集约利用水平低下、城镇化和工业化发展引致农村居民点用地资产价值显化、农村新增人口产生新的居住需求,均造成了农村居民点的规模扩张;而城乡人口结构变迁则通过促进农村居住点用地转出,阻碍农村居民点用地规模的进一步扩张;各因素的驱动效应具有显著的空间异质性。研究结果对缓解农村人地互动矛盾、促进土地集约节约利用、实现乡村振兴和乡村可持续发展具有重要意义。     

不同韭菜品种对异迟眼蕈蚊生长发育及繁殖的影响

异迟眼蕈蚊是造成经济作物韭菜严重减产的重要害虫。研究异迟眼蕈蚊在不同韭菜品种间的生长发育及繁殖规律,为异迟眼蕈蚊的预测预报以及筛选韭菜抗性品种提供科学依据。本研究在(25±1)℃、弱光照射(125 lux)、相对湿度80%的人工气候箱内,分别选用20个韭菜品种,组建了异迟眼蕈蚊取食不同韭菜品种的生命表,统计了内禀增长率、净增殖率、平均世代周期、种群加倍时间和周限增长率等实验种群生命参数。结果表明,异迟眼蕈蚊在不同韭菜品种上均能完成生长发育,完成全世代所需时间最长的3个品种依次为‘万源紫根宽叶王’‘791宽叶雪韭’‘万源汉中冬韭一号’,最短的依次为‘平韭二号’‘久星2号’‘汉中紫根韭菜’。不同韭菜品种上异迟眼蕈蚊雌虫寿命高于雄虫寿命,并且平均单雌产卵量的高低与雌虫寿命的长短呈正相关,较为典型的品种为‘万源汉中冬韭一号’和‘平韭二号’,雌虫寿命分别为2.18 d和2.44 d,平均单雌产卵量分别为56.00粒和101.25粒。异迟眼蕈蚊的存活率在同一韭菜品种上随着发育期的推移呈逐渐下降趋势;在‘冀研小韭园’上各虫态的存活率均表现为最大值,在‘万源汉中冬韭一号’均表现为最小值,在‘平韭二号’也表现出较大的存活率。卵、幼虫、蛹和成虫的存活率在‘万源汉中冬韭一号’上依次为62%、32%、25%和25%,而‘冀研小韭园’上依次为100%、90%、85%和85%,在‘平韭二号’上依次为100%、85%、82%和80%。通过对内禀增长率、周限增长率的统计,‘平韭二号’最高,分别为0.22和1.25;‘万源汉中冬韭一号’最低,分别为0.07和1.07;而种群加倍时间则表现出相反的趋势,‘平韭二号’最低,为3.15d;‘万源汉中冬韭一号’最高,为10.20 d。其他韭菜品种的3个指标介于两者之间。因此,综合上述结果,异迟眼蕈蚊的适应性和嗜食性在‘平韭二号’最强,导致为害严重;而在‘万源汉中冬韭一号’最弱,造成为害较轻。     

MORPHOLOGICAL RESPONSE OF FORAGE CHICORY FINE ROOTS TO MANIPULATED SOIL PHOSPHORUS LEVELS

In Appalachian pastures, chicory (Cichorium intybus L.) offers the potential for increased phosphorus (P) uptake. To determine if hydroponically grown chicory root response patterns also occur with soil grown plants, an experiment with three cultivars and four soil P levels was conducted. Roots were washed free of soil and then measured, then plant tissues were analyzed for P content. With decreasing soil P concentrations, “Grasslands Puna” decreased the diameter and increased the length of the thinnest roots. The cultivar “Forage Feast” responded to low P with the opposite pattern. Two populations of root diameter classes (meso-diameter classes - mDC) are shown to be involved in these responses. With Grasslands Puna, the larger diameter mDC is apparently suppressed at low P levels in favor of the smaller diameter mDC. The reverse is true with Forage Feast. Thus, chicory cultivars have differential fine root responses to soil P levels.     

GGE双标图的信息比校正原理与应用*——以长江流域棉花品种生态区划分为例

GGE双标图方法在农作物品种区域试验中被广泛地应用于品种评价、环境评价和品种生态区划分的统计分析和图形直观展示,但GGE双标图分析只能局限于前两个主成分,不能根据信息比准则恰当地取舍主成分数,因而无法保证对数据的最优拟合效果。本研究以长江流域国家棉花区域试验数据为例,选择信息比IR≥1的主成分对GGE双标图模型进行校正,通过试验环境主成分得分的欧氏距离矩阵的聚类分析,校正通过双标图分析的品种生态区划分方案。结果表明,GGE双标图恰当拟合试验数据的比例仅为28.6%,在68.6%的试验中拟合不足,并在2.9%的试验中拟合过度。信息比校正的GGE(IR-GGE)模型总体拟合度提高了8.7%,而在GGE双标图拟合不足或拟合过度的试验中校正了12.2%的失拟度。GGE双标图模型的离优度系数为15.9%,对区域试验的总体模拟效果较好,仍可以展示基因型与环境互作的基本模式;但IR-GGE模型的拟合度更高,分析结果也更可靠。GGE双标图模型和IR-GGE模型对棉花品种生态区划分的总体架构相似,都将南襄盆地和四川盆地棉区划分为特定生态区,但在长江中下游棉区的划分细节上存在较大差异。IR-GGE模型的生态区划分方案与地理区域和生态特征更加吻合,实用性更强。本研究为GGE双标图的信息比校正研究和应用提供了范例,是对GGE双标图应用的重要补充,在基于GGE双标图的农作物品种区域试验数据分析和利用等方面具有重要的理论意义和应用价值。     

HCO3-同化物在水稻体内的运输分配及其与石灰性土壤水稻耐缺锌的关系

试验采用营养液培养、同位素示踪方法,研究了HCO3-同化物在缺Zn敏感（IR26）和耐性水稻品种（IR8192-31-2）体内运输和分配的差异。研究结果表明,HCO3-同化物从敏感品种根部向地上部运输较少,在根部积累较多,而耐性品种HCO3-同化物向地上部运输较多,速率较快,而在根部积累较少;施Zn促进敏感品种HCO3-同化物从根部向地上部的运输。敏感品种离体根吸收的HCO3-高于耐性品种,并且HCO3-同化物从根尖向伸长区迁移的速率高于耐性品种。以上结果表明HCO3-同化物运输和分配差异是不同水稻品种对缺锌敏感差异的重要机制之一。