以光周期处理与分期播种试验综合鉴定大豆品种的光温反应

设置短日照(12 h)和长日照(16 h)两种光周期处理,并以春播模拟低温、夏播模拟高温条件,形成长日+低温、长日+高温、短日+低温、短日+高温4种光温组合。2007年对近年育成的10个北方春大豆[Glycine max (L.) Merr.]品种(系)和18个黄淮海夏大豆品种(系)进行了光温反应特性鉴定。2008年对50份材料进行了光周期反应鉴定。结果表明,不论在低温(春播)还是高温(夏播)条件下,短日照均加快大豆的发育进程,导致开花提前;不论在长日照还是短日照条件下,高温均减少出苗至初花的日数。光周期和温度对大豆的发育存在明显的互作,随着温度的升高,短日照促进大豆发育的效应有所加强;随着日照的缩短,高温加快发育的作用也有所增大。供试大豆品种生态类型在光周期反应敏感度(PRS)、温度反应敏感度(TRS)及光温综合反应敏感度(PTCRS)等方面均存在显著差异。北方春大豆品种的上述3个指标均小于黄淮海夏大豆品种,但前者在不同光照条件下的温度反应敏感度差值和在不同温度条件下的光周期反应敏感度差值均较后者高,说明北方春大豆品种光温互作效应较强。     

不同生态类型大豆品种光周期反应的鉴定

通过设置短日照(12h)和长日照(16h)两种光照处理,对58个近年育成的不同生态类型大豆品种(系)进行光周期反应鉴定.结果表明.大豆光周期反应敏感性强弱依次为南方夏大豆、南方春大豆、黄淮海夏大豆、北方春大豆,品种的光周期反应敏感性随着主产地纬度的降低而增强;本试验建立了一种以短日开花促进率为评价指标的光周期反应敏感性的鉴定方法,该方法准确、简便、周期短、成本低廉.     

GmNMH7基因在大豆成花诱导、花发育和开花逆转过程中的表达

大豆[Glycine max(L．) Merrill]是典型的短日照植物，光周期反应敏感品种在一定的短日一长日条件下可发生开花逆转。本实验室以大豆品种自贡冬豆为材料，将SD(短日)、LD(长日)和SDl3d-LD相结合，建立了大豆光周期反应机制研究的新的实验系统。本研究通过筛选自贡冬豆成熟花的cDNA文库得到MADS-box基因家族的一个成员GmNMH7，采用RNA原位杂交技术分析了不同光周期条件下GmNMH7基因在大豆顶端分生组织分化过程中的表达，并观察了GmNMH7基因在幼叶、幼茎、根瘤等器官中的表达情况。主要结果总结如下：在短日照(SD)条件下，自贡冬豆植株可在较短时间内完成开花诱导、正常开花和结实。GmNMH7基因在可观察到的花芽分化出现之前即开始在大豆顶端分生组织中表达，其表达时间贯穿成花诱导、花芽分化、花器官发育及种子形成的全过程。在长日照(LD)条件下，植株持续进行营养生长，没有任何形式的花器官出现，GmNMH7基因在顶端分生组织中一直不表达。在短日照13天一长日照(SDl3d-LD)条件下，60％以上的植株出现花序逆转和花逆转，另一部分植株顶端出现短花序，开花期比持续短日处理的植株晚。在出现开花逆转的植株中，GmNMH7基因的表达可随长日处理日数的增加和营养器官的出现而减弱。当顶端分生组织完全恢复叶片分化时，GmNMH7基因的表达停止。在出现短花序的植株中，GmNMH7基因一直表达，但表达量低于持续短日处理。对部分时期GmNMH7基因在幼叶、幼茎和根瘤中表达情况的研究未发现明显的规律性。GmNMH7基因在大豆花芽分化启动之前就开始表达的现象为大豆开花诱导提供了早期证据，该基因在顶端分生组织中的表达受光周期调控的事实说明，GmNMH7与大豆光周期反应、成花诱导及花器官发育有密切关系。我们推测，GmNMH7基因在上述过程中可能发挥着类似于分生组织特征基因的作用。实验结果进一步证明，本实验室利用开花(短日处理)、持续营养生长(长日处理)、开花逆转(短日-长日处理)三种发育状态(光照处理)建立的实验系统在大豆(短日植物)光周期反应和个体发育研究中有重要的利用价值。     

大豆品种自贡冬豆花芽分化及开花逆转过程的形态解剖学研究

研究了光周期反应敏感的晚熟大豆[Glycine max (L.) Merr.]品种自贡冬豆在正常花芽分化和开花逆转过程中的解剖学特征。光周期处理包括连续短日照（SD, 12 h）、连续长日照（LD, 16 h）和13 d短日后转入长日(SD13d-LD)3种。结果表明, 自贡冬豆在连续短日条件下可正常开花结实;经13 d短日照处理后移至长日照下约50％的植株发生开花逆转,另外50％的植株形成短的顶端花序;在连续长日照下保持营养生长。短日照不仅促进大豆的生殖发育, 而且加快出叶速度。短日处理3 d基部叶腋开始分化花芽;13 d顶端分生组织开始分化花序,19 d顶端花序分化结束,29 d植株开花。SD13-LD处理,在移至长日照的最初14 d内,顶端分生组织继续分化花原基,但分化速度比连续短日处理慢,分化出的花芽数目少。长日处理20 d（出苗后33 d）左右,约50％植株的顶端分生组织逆转到营养器官的分化。在连续长日条件下,顶端分生组织一直分化叶片。还讨论了叶片和花器官的同源性。     

中国大豆不同生态类型开花至成熟期对光周期的反应

选用来自中国不同大豆生态区的１５个代表品种,比较了不同产地、不同生育期、不同播期类型的大豆品种开花后光周期反应的差异。结果表明,大豆品种在开花后光周期反应方面存在着广泛的遗传多样性。中国大豆典型生态类型开化后光周期反应敏感性有以下顺序：南方秋豆〉南方夏豆〉黄淮夏豆〉南方春豆、黄淮春豆〉北方春豆。试验中发现,大豆品种开花至成熟期各阶段长度与它们在自然条件下出苗至初花的日数正相关。供试的早熟品种开花后     

开花后不同光周期条件下大豆农艺性状和品质性状的QTL分析

以开花期相近的181个大豆重组自交系(RIL)为材料,研究开花后不同光照长度对大豆主要农艺性状的影响,并在利用SSR标记构建大豆遗传图谱的基础上,分别在长日(16 h)和短日(12 h)条件下检测与主要农艺性状及其光周期敏感度(PS)相关的QTL。结果表明,开花后光照处理对大豆农艺性状和品质性状有较大影响,不同性状的光周期敏感度差异明显,株高＞主茎节数＞蛋白质含量、脂肪含量＞百粒重＞单株荚数＞蛋白质和脂肪总量。利用复合区间作图法检测到12个与株高、主茎节数、单株荚数、百粒重、蛋白质和脂肪总量等性状及各性状对开花后光周期处理的敏感度相关的QTL,分别定位于A1、A2、B1、B2、C1、D1a、F、L等8个连锁群上。其中,在短日条件下检测到4个QTL,可解释的遗传变异范围在11.37%~26.63%之间;在长日条件下检测到3个QTL,可解释的遗传变异范围在11.84%~27.85%之间;检测到5个与不同性状光周期敏感度有关的QTL,可解释相对应性状表型变异的范围在6.15%~21.44%之间。针对同一性状,未检测到在长日和短日条件下均起作用的主效QTL, 说明开花后光周期对大豆产量和品质性状相关基因的表达有较大影响。     

大豆嫁接体系中砧木或接穗保留叶片数对接穗生长发育的影响

以早熟品种黑河27为砧木,晚熟品种自贡冬豆为接穗,通过嫁接并结合去叶处理,创造砧木和接穗叶片数各不相同的嫁接体,观察砧木及接穗的叶片数目对接穗发育的效应,分析大豆叶片中可传导开花诱导物质和抑制物质的有无、作用方式及其对植株发育的影响。结果表明,在长日照(16 h)条件下,与黑河27嫁接,导致自贡冬豆在嫁接后第30天(出苗后第41天)开花,而自体嫁接的自贡冬豆在试验结束前(>120 d)仍未开花,说明在非诱导光照条件(长日照)下,早熟品种黑河27的叶片可产生可传导的开花促进物质,并通过嫁接传导至晚熟品种自贡冬豆的顶端分生组织,诱导其实现成花转变。砧木诱导接穗开花的效应大小与其所保留的叶片数目呈正比,证明上述可传导物质对大豆开花的促进作用存在剂量效应。接穗去叶可导致自身花期提前,花数增加,显示晚熟接穗的叶片在长日照下可产生开花抑制物质。接穗上的花朵和荚果数目与其保留叶片数呈反比,证明开花抑制物质阻止生殖器官的发育,且其作用也具有剂量效应。接穗去叶部位对其成花发育状态亦有一定影响。本文提出,在大豆生长发育过程中,叶片根据光周期信号的变化,调节开花促进物质和开花抑制物质的多少和比例,进而协调营养生长和生殖生长的进度,保证生命周期的完成。     

光周期对大豆叶片内源激素含量及其平衡的影响

选用生育期不同的３个品种，采用酶联免疫检测技术（ＥＬＩＳＡ），研究了开花前和开花后光周期处理对大豆叶片内源激素含量及其平衡状况的影响。结果表明，短日照与长日处理相比，脱落酸（ＡＢＡ）含量显著上升，赤霉素（ＧＡ１＋３）含量及ＧＡ／ＡＢＡ比例明显下降，细胞分裂素（ＤＨＺＲ，二氢玉米素核苷）有下降趋势，生长素（ＩＡＡ）的变化不大。短日下ＧＡ和ＩＡＡ含量负相关，ＧＡ与ＡＢＡ正相关，长日下ＩＡＡ与ＤＨＺＲ负     

早熟大豆品种合丰42号播期光温效应的研究

大豆是喜温短日照作物,光周期和温度对不同生态类型大豆品种生长发育的影响不同。在自然条件下,对早熟大豆品种合丰42号分别在3个不同地点进行分期播种,研究不同光温生态条件对大豆生育进程、形态性状、产量相关性状的影响,并进一步探讨光温效应对早熟大豆的影响机制,为早熟大豆生态育种提供理论依据。结果表明,合丰42号的生育进程、农艺性状和产量性状都受光温效应的影响。     

大豆光周期反应与生育期基因研究进展

20世纪20年代,植物学家Garner与Allard在研究大豆与烟草等植物的光反应时发现了植物光周期现象。大豆作为模式植物对光周期现象的理论形成起了重要作用。但大豆基因组的复杂性及与相关功能基因关系的不明确性严重阻碍了学者对大豆光周期现象本质的认识。近年来,随着控制大豆生育期主要QTL基因的相继克隆,特别是对大豆生育期贡献最大的E1基因的成功破译,学者们逐步认识到大豆光周期调控开花的独特性。遗传学及分子生物学研究表明,大豆中具有拮抗关系的E1和FT基因位于大豆光周期调控开花主要通路的中心节点(integrator),但两者间的作用机制及相关的调节因子尚待明晰。对大豆光周期反应及生育期基因的深入研究,在生产实践上可为大豆品种的栽培区划、合理布局及分子育种等提供理论依据。     

大豆开花逆转现象的发现

晚熟大豆品种自贡冬豆出苗后进行８～１０ｄ短日照（１２ｈ）处理,尔后置长日照（〉１５ｈ）下,可诱导顶端花序的产生,但花序上的上部因短日照后进行的长光照处理而形成茎,花序中部少数花芽原基因转而分化营养芽。这是长光照诱导的花序逆转和花逆转现象在大豆中的首次发现,已经短日诱导正常开花的自贡冬豆植株转移至长日照下时,原有花荚大部分脱落,不定芽大量发生,恢复到以营养生长为主的状态,本文就此种现象称为整株逆转（     

低温促进白菜开花的效应分析

为了研究低温对白菜开花的效应,以普通白菜品种杭州油冬儿为试材,研究了萌动种子和幼苗低温处理对白菜开花及处理过程中可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白质和内源激素含量的变化.结果表明,无论萌动种子还是幼苗低温处理都促进白菜植株开花;处理过程中,萌动种子与幼苗植株叶片的可溶性糖含量均升高,淀粉和可溶性蛋白质含量均下降,总的C/N值升高;萌动种子低温处理后植株的GA_3、IAA含量升高,而ABA含量下降,同时GA/ABA、IAA/ABA的值也升高,而GA/IAA的值却先下降后上升;幼苗低温处理使植株的GA_3、IAA和ABA三者的含量均升高,而且GA/ABA、GA_3/IAA,IAA/ABA的值也都升高.说明GA_3,IAA相对含量的增加有利于白菜的开花.     

南繁条件下东北春大豆杂交成功率的提高

为了加快育种进程,拓宽新品种的遗传基础,提高大豆在南繁条件下的杂交结实率,本研究选用7个东北春大豆早熟品种,在海南三亚进行光照处理和杂交技术试验,观察供试品种在长日照(18 h)处理和三亚自然短日照条件下植株形态、生长发育进程、花器官特征和花粉育性的变化,并研究光照处理、母本是否去雄和母本花蕾大小对杂交效果的影响。结果表明,海南冬季自然短日照致使大豆开花持续时间缩短,株高、花朵数量和单花重量降低,花朵及其各组成部分变小(P<0.01),花粉败育率上升(P<0.01)。以自然短日照处理植株作母本、长日照处理的材料作父本,在母本植株上选大花蕾,采用不去雄杂交,获得64.36%的杂交结实率,可基本满足杂交育种的需要。基于试验结果,提出了南繁条件下提高大豆杂交成功率的综合技术方案。     

催花期施氮对观赏凤梨激素含量的影响

【研究目的】为了探讨催花期氮素对观赏凤梨成花效果的影响以及为凤梨花期调控提供理论依据,【方法】以‘丹尼斯’凤梨为试材,研究了催花期施氮处理对其内源激素含量及比值的影响。【结果】催花期施氮处理不同程度地降低了植株叶片和生长点玉米素核苷(ZRs)和脱落酸(ABA)含量,提高了赤霉素(GAs)含量,但对叶片和生长点生长素(IAA)含量影响较小,从而引起叶片和生长点ABA/IAA、ABA/GAs、ZRs/GAs和ZRs/IAA比值的显著降低,同时植株成花率下降、花期推迟、成花质量降低。【结论】催花期施氮通过影响植株内源激素含量和比值的动态平衡从而降低植株催花效果。     

不同光周期条件下大豆生育期主基因的效应

以大豆生育期近等基因系为材料, 比较12 h短日照(SD)及16 h长日照(LD)条件下E1/e1、E2/e2、E3/e3、E4/e4、E5/e5、E7/e7等6对生育期相关主基因的效应。结果表明, 在大多数生育期基因型中, 显性位点延迟大豆的开花期和成熟期, 隐性位点提早开花期和成熟期。同一基因在不同遗传背景下的效应值不同, 显性位点可增强其他基因的效应, 说明各基因间存在互作。生育期基因的效应受光周期影响很大, 长日照可增强大豆生育期相关基因的效应, 短日照则相反。此外, 光周期对基因效应的影响因发育阶段不同而变化, 其中, E1基因在大豆营养生长阶段、E4基因在生殖生长阶段受光周期影响较大, 而E3基因在营养生长和生殖发育阶段均受光周期的严格调控。不同光照条件下生育期基因效应的分析结果, 可为不同生态区大豆品种生育期性状的定量设计提供依据。     

Post-Flowering Photoperiod Effects on Reproductive Development and Agronomic Traits of Long-Day and Short-Day Crops

Pre-flowering photoperiod effects on floral initiation, flowering time and yield components of various crops have been well studied, but the post-flowering photoperiod effects on major field crops are not clearly understood. A controlled environment study was carried out using six long-day (LD) crops, flax, sugar beet, broad bean, triticale, wheat, and rapeseed, and seven short-day (SD) crops including Adzuki bean, potato, rice, peanut, mungbean, cotton and corn with a major objective of evaluating the post-flowering photoperiod effects on their reproductive development and yield components. There were significant inter- and intra-specific differences in their response to post-flowering photoperiod treatments. The effects of short days on LD crops were similar to LD effects on SD crops. The post-flowering duration was prolonged by short photoperiod in LD crops and long photoperiod in SD crops. There was, however, significant genotypic variation within a species for such effects. The post-flowering LD treatment caused abscission of flowers and pods and the resumption of vegetative growth in Adzuki bean. The post-flowering LD treatment also delayed the shoot senescence of one of the two potato varieties and decreased the number of tubers per plant in both varieties. The LD treatment delayed maturation of rice and mungbean, and decreased seed yield and 100-seed weight of peanut, although the shoot senescence of peanut was not apparently affected. Rapeseed, wheat, cotton and corn genotypes in this study did not show any sensitivity to post-flowering photoperiod. In triticale (an LD crop) exposure to short photoperiod post-flowering increased the number of spikes per plant perhaps due to a greater assimilate accumulation over a longer duration. The results from the current study as well as those from our previous experiments suggest that post-flowering photoperiod responses do exist in diverse field crops, and that there are strong genotypic differences in sensitivity and magnitude of response to post-flowering photoperiod. Photoperiod after flowering substantially regulates the source/sink relationship, and promotes partitioning and accumulation of assimilates to storage organs of crops when it favours the reproductive development of crops.