不同生长环境下水稻穗抽出度3个相关性状QTL定位研究

在3个生长环境下种植水稻Nipponbare/Kasalath//Nipponbare 回交重组自交系（backcross inbred lines,BILs）98个家系(BC1F12和BC1F13)及其亲本,调查剑叶叶鞘长度、最上节间长和包颈长度,运用复合区间作图方法（CIM）,在全基因组5％显著水平上,对这3个性状进行了QTL分析。结果表明,共检测到3个剑叶叶鞘长度性状的QTL,分布于第1、3、4染色体,解释表型变异的12.83%~18.50%;qFLL-1位点在3个环境中均被检测到,增效等位基因来自Nipponbare,qFLL-3和qFLL-4位点在单个环境中被检测到,增效等位基因均来自Kasalath。共检测到3个最上节间长度性状的QTL,分别位于第1、3、6染色体,解释表型变异的5.64%~14.18%;qUIL-6位点在3个环境中都被检测到,增效等位基因来自Nipponbare,其余2个QTL均在2个环境中被检测到,增效等位基因均来自Kasalath。共检测到4个包颈长度性状的QTL,分布于第1、3、5、10染色体,解释表型变异的6.8%~17.76%;qPEL-10在3个环境中均被检测到,qPEL-5在两个环境中被检测到,这两个位点增效等位基因来自Nipponbare,其余2个位点分别在单个环境中被检测到,增效等位基因均来自Kasalath。     

结实期灌溉方式对水稻品质和不同器官镉浓度与分配的影响

旨在探讨在土壤镉（Cd）污染条件下,能否通过合适的灌溉方式改善稻米品质并减少Cd在籽粒中的分配。盆栽扬粳9538（粳稻）和扬稻6号（籼稻）,于移栽前加Cd 150 mg kg-1（Cd处理）,以未加Cd为对照（CK）。自抽穗后7 d至成熟设置3种灌溉方式,即保持水层(WW);轻干-湿交替灌溉(MD,土壤落干至土壤水势为－20 kPa时复水);重干-湿交替灌溉(SD,土壤落干至土壤水势为－40 kPa时复水)。结果表明,在土壤Cd浓度相同条件下,与WW比较,MD显著增加结实率、千粒重、产量、稻米的出糙率、精米率和整精米率,显著降低垩白度,SD的结果则相反。Cd处理对结实率、千粒重和稻米品质各指标无显著影响。在Cd处理条件下,与WW相比,MD和SD显著增加Cd在根系的浓度和分配比例,降低Cd在茎叶的浓度和在籽粒的分配比例。籽粒和精米中Cd浓度,SD显著高于WW,MD与WW无显著差异。Cd在精米的分配比例则SD显著低于MD和WW。两品种结果趋势一致。说明结实期轻干-湿交替灌溉可以增加产量、改善稻米的加工和外观品质,并可不增加甚至降低Cd在籽粒中的浓度及分配比例。从根系活性、叶片光合特性以及Cd的转运等方面分析了在不同灌溉方式下产量、品质及不同器官Cd浓度与分配差异的原因。     

昆虫抗冻蛋白基因转化烟草的抗寒性

将准噶尔小胸鳖甲抗冻蛋白基因MPAFP149亚克隆至pCAMBIA1302中,构建成单价植物表达载体pCAMBIA1302-MPAFP149,转化至农杆菌EHA105中,利用叶圆盘法转化烟草。通过PCR、PCR-Southern及RT-PCR检测表明抗冻蛋白基因已整合至烟草基因组中,并发生了转录。对T0代转基因烟草以－1℃处理48 h,转基因烟草的相对电导率和表型明显优于野生型烟草。室温恢复试验验证转基因烟草可存活并恢复生长,而野生型烟草受到了不可逆的低温冻害。研究证明转化后携带昆虫抗冻蛋白基因的烟草比野生型烟草具有明显的抗寒能力,该结果为减轻冷敏感经济作物在春季遭受霜害提供了理论依据和应用基础。     

种植密度对高产夏玉米登海661产量及干物质积累与分配的影响

选用玉米品种登海661和农大108,设置不同种植密度,研究高产条件下种植密度对夏玉米产量及干物质积累与分配的影响。结果表明,种植密度增加后群体产量和干物质积累量显著增加,单株产量和干物质积累量反之。登海661在9万株 hm^-2时充分发挥了生长潜能,可获高产。随种植密度的增加,开花期和乳熟期茎秆干物质积累量的降幅大于叶片,主要影响茎秆干物质积累;成熟期茎秆干物质积累量降幅小于叶片,主要影响叶片干物质积累。乳熟期以后茎秆和叶片的干物质输出率均随种植密度增加显著减少,茎秆的贡献率随种植密度增加显著减少,而叶片的贡献率,随种植密度增加显著增加。密度3~9万株 hm^-2时茎秆对籽粒干物质积累量贡献率大,10.5~13.5万株 hm^-2时叶片对籽粒库建成影响大。     

种植密度对不同株型夏玉米产量和冠层特性的影响

为了指导不同株型夏玉米品种的田间生产,选用平展型品种‘鲁单981’和紧凑型品种‘鲁单818’为供试材料,通过设置30000株/hm ² (D1)、60000株/hm ² (D2)、90000株/hm ² (D3)3个种植密度,研究了密度对不同株型夏玉米产量、叶面积持续期(LAD)、叶面积指数(LAI)、群体净同化率(NAR)的影响。结果表明,‘鲁单981’在D2时产量最高,为11452 kg/hm ²,‘鲁单818’在D3时最高,为13024 kg/hm ²。在D3下,紧凑型品种‘鲁单818’的LAD[452 (m ²·d)/m ²]及花后比例(50%)、穗位叶LAI以及全生育期NAR [6.87 g/(m ²·d)]更高。上述研究结果表明紧凑型品种冠层结构紧凑,中下层受光充足,LAD延长,有利于干物质积累,产量上升,更适合高密度栽培。     

玉米不同种植密度对叶片光合性能及产量的影响

为探索山西地区主推玉米品种获得高产、稳产的适宜种植密度,以郑单958为材料,对不同种植密度的叶面积指数(LAI)、叶片净光合速率和产量进行分析研究。结果表明:玉米叶片的净光合速率、单株产量随着种植密度的增加呈降低趋势,而LAI随着种植密度的增加呈升高趋势;当种植密度为82500株/hm²时,玉米群体产量最高,为13700.85kg/hm²。因此,82500株/hm²为山西地区适宜的种植密度,可作为当地玉米高产选择适宜种植密度的参考。     

花生生育早期耐涝性室内鉴定对大田期的意义

为探索花生不同品种生育早期耐涝性差异及与大田耐涝性的关系,对8个品种的种子进行室内180 h浅、深水处理,对幼苗进行10 d淹涝和大田短（10 d）、长期（88 d）湿涝,测定发芽能力、幼苗生长发育和乙醇脱氢酶（ADH）活性、大田湿涝产量（WY10、WY88）和产量耐性系数（WTC10、WTC88）。结果表明,(1)花生对淹涝较敏感,其耐涝性因淹涝时期、程度（水深）和品种而异。浅涝时种子先露尖而后发芽;深涝时只露尖而不能形成幼芽。不同品种发芽期耐涝性差异较大。幼苗的根部受害程度远甚于地上部,根色、根重是不同品种耐性差异的主要表征指标。(2)花生幼苗根系ADH活性受淹涝即厌氧诱导的效应极为明显,其中淹涝3~10 d的ADH活性与耐涝性负相关,尤其是淹涝10 d后ADH活性高的品种,植株发育不良。(3)与大田所有产量耐涝性指标的相关性,ADH活性、根色均为负相关,单株根重、单株地上部重、单株总重则为正相关,尤其是根重与WY10 2年均呈显著正相关。(4)耐涝性鉴定时间,在发芽期浅、深水中分别以180、120 h为宜,幼苗期以3~10 d为宜。因此,花生生育早期耐涝性室内鉴定对大田期有重要参考价值。     

种植密度对夏玉米茎秆维管束结构及茎流特性的影响

选用不同耐密型品种农大108和郑单958,设置3个种植密度,研究了种植密度对夏玉米基部第3茎节维管束显微结构和茎流速率的影响。结果表明,随种植密度增大,两品种基部茎节的横截面积、大小维管束数目和面积均显著减小,并导致总维管束数目和面积减小。两品种对种植密度的敏感度存在显著差异,农大108比郑单958受高密度影响更大。种植密度增加后,两品种茎流速率及8:00至17:00的总茎流量均显著减小,其中郑单958的降幅小于农大108;茎秆维管束的运输效率均有所提高,郑单958的升高幅度大于农大108。相关分析表明,两品种8:00至17:00的总茎流量与基部茎节的大维管束总面积呈显著正相关。郑单958具有在较高密度下较大幅度提高维管束运输效率的能力,表现出在维管束结构、茎流速率、总茎流量及运输效率上的优势,这可能是其具有较强耐密性,密植后仍能获得高产的原因之一。     

局部化控夏玉米冠层结构、荧光特性及产量研究

以半紧凑型玉米品种金海5号为试验材料,在高、低两密度条件下,拔节期采用局部化控方式塑造玉米冠层,并研究了该冠层结构特征及对叶绿素荧光特性和产量的影响.结果表明:局部化控处理后化控部分植株变矮,穗下部节间变短(穗位下降)、穗上部节间变长、基部节间增粗,使玉米群体形成"波式"冠层的同时,群体LAI增大且持续时间较长,冠层中...     

不同施肥量与种植密度对夏玉米产量及效益的影响

玉米是我国重要的农作物之一,种植面积非常广。玉米的产量会受到施肥量和种植密度的影响,从而影响其经济效益。以山东德州地区为例,通过试验的形式,分析不同施肥量与种植密度对夏玉米产量及效益的影响。根据试验结果,可发现两者对夏玉米的产量和效益影响都十分显著,并确定出在玉米种植效益最大化的情况下氮肥的施加量以及种植密度。     

夏玉米超高产群体光合特性的研究

对夏玉米中熟品种超高产群体光合特性的研究结果表明,超高产群体叶面积发展动态为花前块,花后稳,蜡熟期衰减缓;光合势总量适度,经济产量形成期的阶段光合势高;群体光合速度高而稳;群体呼吸占群体光合的比率较低;净同化率与群体叶面乘积高;总干物质各界量大,干物质生产率高,尤其生育后期干物质生产量大、生产率高是夏玉米超高产群体光合的重要特性之一。实现 玉米产量水平１３５００ｋｇ／ｈｍ＾２;适宜密度为７５００株     

不同氮肥模式对冠层结构及部分生理和农艺性状的影响

以郑单958为试验材料,设基肥低氮、基肥高氮、第1次氮肥在拔节期施入和不施氮4个处理,研究了施氮模式对冠层结构及部分生理和农艺性状的影响。结果显示,施氮处理各指标均优于不施氮处理。适当减少基肥氮量,具有以下优势,(1)在保证苗期氮肥供给的同时,每公顷节肥90 kg;(2)改善了冠层结构,增加了群体底层的透光率,使穗上叶和整株的茎叶夹角更紧凑,与基肥高氮处理相比分别减少4.33°和4.67°,同时降低了株高和穗位高,缩短了基部节间长度,有效防止茎秆倒伏;(3)与前期高氮处理相比,基肥低氮在灌浆初期叶片的叶绿素相对值和全氮含量均处于较高水平;(4)基肥低氮处理提高了单位面积的株数,并减少了秃尖长度,同时千粒重和穗粒数有所增加,最终获得较高产量。第1次氮肥在拔节期施入,前期控氮时间过长,营养元素失衡,苗期发育不良,不利于产量形成。     

种植密度对夏玉米碳氮代谢和氮利用率的影响

研究了低、中、高3个种植密度对夏播玉米CF008、郑单958和金海5号碳氮积累、运转及氮肥利用的影响, 以期通过密度调控碳氮代谢, 实现产量与氮肥效率协同提高。结果表明, 吐丝期茎叶总糖和全氮积累量和茎叶总糖和全氮的运转率均以中或高密度下较高, 而籽粒产量、氮素吸收效率、氮素利用效率和氮肥利用率均以中或低密度显著高于高密度。吐丝前地上部氮素积累量以中高密度下较高, 但成熟期地上部总氮量及籽粒氮量均以中低密度较高, 表明吐丝期后植株氮素积累量对玉米籽粒氮贡献较大。在中低密度下, 3个品种夏玉米产量达10 262~11 461 kg hm^-2, 氮肥利用率达23.00%~34.11%。     

高密度种植条件下去叶对不同株型夏玉米群体及单叶光合性能的调控

当前玉米产量的提高部分归因于种植密度的增加,但过高的种植密度使冠层中下部叶片光照条件变差,致使单株生长速率降低。因此,如何缓解该条件下群体光合与单株光合性能的矛盾成为当前玉米高产栽培中急需解决的问题。为此,在种植密度为105 000株hm–2的大田试验条件下,研究了紧凑型玉米品种郑单958及半紧凑型玉米品种金海5号的群体光合速率(CAP)、叶面积指数(LAI)、穗位叶净光合速率(Pn)及抗氧化酶活性等对不同程度去叶的响应,以期为高密度栽培条件下稳定或提高单株生产力探讨新的技术途径,同时也为耐密高产品种选育提供借鉴。开花后3 d分别2个品种做不同程度去叶处理,包括去除植株顶部2片叶(S1)、4片叶(S2)、6片叶(S3),以不去叶植株为对照(S0)。结果表明,去叶可显著改善玉米生育后期群体透光率(LT),然而S2和S3处理显著降低了LAI,增加了生育后期的漏光损失,不利于光能利用率的提高,致使其实际光化学效率(ΦPSII)和最大光化学效率(Fv/Fm)较低;去除植株顶部两片叶(S1)可显著提高籽粒灌浆期间CAP并延长LAI高值持续期,形成较高的籽粒产量,而过度去叶(S2和S3)则显著降低产量;花后52 d,郑单958 S1处理CAP较对照升高12.49%,而金海5号则升高23.08%;随去叶程度的增强,花后0~26 d内各去叶处理穗位叶Pn、气孔导度(gs)和叶绿素含量明显升高,均显著高于S0,但之后S1处理表现出较优的单叶光合特性。S1处理穗位叶自花后13 d起保持较高的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性及较低的丙二醛(MDA)含量。可见,高密度种植条件下,去除植株顶部2片叶可有效调控两株型玉米生育后期群体光合速率、穗位叶光合特性及活性氧清除能力,能较好地协调高密度群体与个体的关系,获得较高的籽粒产量,且对半紧凑型品种金海5号调控效果更明显。     

不同行距配置方式对夏玉米冠层结构和群体抗性的影响

为探究行距配置方式对冠层微气象因子及群体抗逆性的影响,明确夏玉米适宜的行距配置方式,在方城和辉县设置大田试验,以3个不同株高类型的玉米杂交种为材料(中秆品种郑单958、高秆品种先玉335和矮秆品种512-4),设置2个种植密度(60 000株 hm^-2和75 000株 hm^-2),研究了5种行距配置方式(50 cm、60 cm、70 cm、80 cm等行距和80 cm+40 cm宽窄行)下冠层结构和群体抗逆性的变化。结果表明,不同株高类型杂交种在相同密度下,随行距扩大,株型变得松散,穗部叶片叶向值减小,并偏离种植行,向种植行垂直方向发展,冠层温湿度降低,群体抗逆性增强,但冠层光照截获率降低,产量也随之减少。对比发现,不同品种和密度下,60 cm等行距能够较好地协调冠层微气象因子与玉米产量的关系,叶片分布适宜,冠层温湿度和光能分布合理,显著提高了中下部的光能截获率,病虫害和倒伏的发生率较低,获得最高产量的频率最高,且适宜机械化田间作业,建议作为适宜黄淮海地区推广的种植方式。     

不同种植密度和品种对夏玉米物质生产和产量构成的影响

以郑单309、郑单326、郑单958和中玉303等玉米品种为研究对象,在7个种植密度（6.00×10⁴、6.75×10⁴、7.50×10⁴、8.25×10⁴、9.00×10⁴、9.75×10⁴和10.50×10⁴株/hm²）条件下进行田间试验,研究不同种植密度和品种对夏玉米生育期内群体物质累积量和产量构成的影响。结果表明,高密度下株高和穗位高表现出明显优势,中玉303和郑单958的株高和穗位高表现相对较高。随生育期推进,植株群体干物质量显著增加,花前、花后和成熟期干物质量均随密度增加而显著增加,成熟期中玉303和郑单958的干物质量较郑单326和郑单309平均提高16.1%,花后干物质量占成熟期的比重以6.00×10⁴株/hm²密度处理下最高,为58.68%,以郑单958最高。随密度增加,成熟期千粒重显著下降,产量明显提高,10.50×10⁴株/hm²密度处理最高,为14.49t/hm²,中玉303产量最高,较郑单309和郑单326平均增加16.3%。由此可见,在本试验条件下,选用中玉303,以10.50×10⁴株/hm²密度种植,可提高玉米植株花后物质生产量,促进花后物质分配,实现夏玉米高产。     

乙矮合剂对不同密度夏玉米花粒期不同部位叶片衰老特性的影响

为探讨乙矮合剂对密植夏玉米叶片衰老及后期早衰的调控机制, 建立华北夏玉米区密植高产稳产化学调控技术, 以中单909和浚单20为材料, 设置乙矮合剂(ECK)和密度梯度处理, 研究密度梯度对夏玉米花粒期不同部位叶片衰老特性的影响与ECK的调控效应。结果表明, 随密度增加, 两品种花粒期单株叶面积减小且降幅增大; 各叶位叶片的叶绿素相对含量和可溶性蛋白含量呈下降趋势; 超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性呈降低趋势; 丙二醛(MDA)含量则呈增高趋势; 上述指标在叶位和品种间存在差异。ECK处理显著提高各密度不同部位叶片SOD、CAT、POD活性和叶绿素相对含量及可溶性蛋白含量, 显著降低MDA含量; 单株绿叶面积降幅减小, 叶片衰老进程延缓, 衰老程度减轻。ECK处理后, 较高密度群体下(7.5~10.5万株 hm^-2), 中单909和浚单20较各自对照分别增产5.59%~6.63%和6.73%~8.10%。因此, 采用合理的种植密度结合喷施乙矮合剂可作为华北夏玉米区高产栽培的重要技术措施。     

乙矮合剂对不同密度夏玉米花粒期叶片氮素同化与早衰的影响

为探讨乙矮合剂调控夏玉米氮素同化和防止后期早衰的生理机制,为建立华北夏玉米区密植高产稳产化学调控技术提供理论依据,2013—2014年在中国农业科学院新乡试验站,以中单909和浚单20为材料,设置乙矮合剂(ECK)和密度梯度处理,研究密度梯度对花后玉米穗位叶氮同化特征和早衰的影响,以及ECK的化学调控效应。结果表明,灌浆期(花后0~40 d),穗位叶硝酸还原酶(NR)活性和谷氨酰胺合成酶(GS)活性随密度增加而显著下降;灌浆后期(花后30~40 d),谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)活性随种植密度增加而显著降低。穗位叶叶绿素相对含量、可溶性蛋白含量和游离氨基酸含量在灌浆中后期(花后20~40 d)随种植密度增加而显著降低;两品种产量在7.5万株hm–2密度达最大值,7.5~10.5万株hm–2密度群体产量下降,高密群体易发生早衰。ECK处理显著提高了各密度群体灌浆中后期(花后20~40 d)穗位叶NR活性、GS活性、游离氨基酸含量、可溶性蛋白含量和叶绿素含量;显著提高了高密群体(7.5~10.5万株hm–2)GOT活性和GPT活性;较高密群体下(7.5~10.5万株hm–2),中单909和浚单20较各自对照的增产幅度分别为5.59%~6.63%和6.73%~8.10%。ECK处理提高了高密群体夏玉米穗位叶片氮代谢关键酶活性及其产物含量,保证密植群体氮代谢正常进行,有效防止早衰及提高产量。综上所述,采用合理的种植密度并结合喷施乙矮合剂可作为华北夏玉米区高产栽培的重要技术措施。     

密度和空间布局种植方式对夏玉米穗位叶光合生理性状的影响

为探明夏玉米适宜种植方式的光合生理机制,采用裂区试验设计研究了种植密度(9.3万,8.1万,6.9万,5.7万株/hm~2)、空间布局(等行距1穴1株,等行距1穴3株和宽窄行1穴3株)以及它们的交互作用对夏玉米郑单958开花后不同生育时期(开花期、抽丝期、灌浆前期、灌浆后期和完熟期)净光合速率及其相关性状的影响。结果表明:宽窄行1穴3株能显著降低夏玉米开花期和完熟期穗位叶净光合速率,而8.1万株/hm~2密度下的净光合速率不受空间布局的影响;等行距1穴1株空间布局下,种植密度不会显著影响穗位叶净光合速率。种植密度、空间布局以及它们交互作用对类胡萝卜素含量影响显著。等行距1穴3株空间布局下,9.3万株/hm~2种植密度显著降低前3个观测时期类胡萝卜素含量,而6.9万株/hm~2在宽窄行1穴3株以及5.7万株/hm~2在等行距1穴1株空间布局下显著降低完熟期类胡萝卜素含量。种植密度、空间布局及其交互作用均对PSⅡ最大光化学效率无显著影响。综上可知,8.1万株/hm~2种植密度不受空间布局的显著影响,而等行距1穴1株空间布局不受种植密度的显著影响,均能保证夏玉米郑单958植株的净光合作用及其相关指标维持在较高水平。结果也为从光合物质基础和光合水分生理基础方面(色素含量、荧光特性、净光合速率和蒸腾速率)解释种植方式-光合产物源-产量库之间的关系提供了理论数据。