玉米自交系磷效率基因型差异的筛选

从全国各地收集玉米自交系400份,在大田条件下初步进行了玉米耐低磷种质资源的筛选,研究了玉米自交系磷效率基因型差异。结果表明:①在低磷条件下,不同基因型玉米各性状间的差异大于高磷条件,而且耐低磷胁迫的能力具有较大的差异。②在两个供磷水平下,不同玉米自交系之间的产量都存在显著差异。中宗2号,太411,KH12耐低磷能力最强。从对磷的反应度来看,中宗2号,太411,187,58对供磷反应最大,而忻9005,KH12,XL12,冀257,冀35反应相对较小。     

耐低磷玉米自交系的筛选与鉴定指标的建立

以375份东北三省常用玉米自交系为试材,研究低磷与高磷水平下苗期叶片症状率、株高、产量、秃尖长度、穗粒数和百粒重的差异,据此筛选出耐低磷玉米自交系,并根据测定指标的差异显著性确定耐低磷玉米自交系的鉴定指标。结果表明:Mo3和掖107为耐低磷玉米自交系;症状叶、产量和百粒重是筛选耐低磷玉米自交系的主要鉴定指标,其中,苗期只要是出现症状叶的自交系均为不耐低磷自交系,产量耐性系数0.85的玉米自交系为耐低磷自交系,百粒重耐性系数0.95的玉米自交系为耐低磷自交系。     

低磷胁迫下玉米自交系产量耐性系数和叶片症状率级别的分布

通过玉米磷高效基因型的筛选,结合传统和现代育种手段培育磷高效型玉米品种,是解决目前土壤磷素利用效率低、节约磷矿资源的1条有效途径。我国有关玉米磷效率资源的筛选工作已有很多报道,但是对耐低磷玉米自交系鉴定指标体系的研究较少。以375份东北三省常用玉米自交系为试材,采用对比试验设计,分别在高磷（CK）和低磷土壤上种植,在玉米10叶期进行症状叶调查,计算症状率并在收获时统计产量;根据症状率级别和产量耐性系数2个指标,对参试玉米自交系进行了耐低磷型的筛选。结果表明：不同玉米自交系在低磷处理下表现出不同的抗性和适应性。低磷胁迫下,绝大部分自交系产量有所下降,其中产量耐性系数〉0.8（相对耐低磷）的自交系有17份,占参试材料总数的4.5%;叶片没有出现症状率的自交系有26份,占参试材料总数的6.93%。375份东北常用玉米自交系中存在着一些磷高效型玉米自交系,这为我国玉米育种提供了宝贵资源。     

西昌地区玉米自交系苗期耐低磷特性鉴定

为筛选耐低磷玉米种质,在大田种植条件下,通过对苗期部分性状的考察,对攀西地区115份玉米地方品种进行耐低磷胁迫筛选试验.结果表明:相对株高、相对茎粗、相对可见叶数、相对成活叶数以及叶片缺素指数可作为耐低磷特性鉴定和评价的指标.根据这些指标发现115份地方品种对低磷胁迫的反应差异极显著,鉴定出19份极强耐低磷自交系;17个强耐低磷自交系;16份自交系表现出对低磷胁迫极敏感,其它则表现为中间型.     

水磷耦合对高淀粉玉米自交系根系形态和磷素吸收分配的影响

以玉米自交系12SG188(高淀粉含量)和99038(低淀粉含量)为试材,采用石英砂盆栽方法,研究了磷素和水分对玉米自交系根系形态及植株体内磷素吸收分配的影响。结果表明,高淀粉玉米自交系12SG188生长期内植株根系数量、总叶面积、干物质积累和磷吸收效率均高于低淀粉玉米自交系99038。无论水分胁迫与否,随供磷量的增加,两个玉米自交系植株总叶面积和干物质积累量均显著增加,而水分胁迫对99038植株干物质积累的影响较12SG188更大。12SG188磷的总积累量的增加量低磷水分胁迫处理大于低磷正常水分处理,且大于99038低磷水分胁迫处理。99038磷的总积累量的增加量高磷正常水分处理大于高磷水分胁迫处理,且大于12SG188高磷正常水分处理。可见,12SG188玉米自交系较99038具有较高的磷素吸收效率,较99038更耐低磷耐旱。12SG188高磷正常水分条件下木质部汁液磷总运输量和韧皮部磷的再循环量最高,99038低磷水分胁迫条件下木质部和韧皮部中磷的总运输量最低。     

48份玉米种质的耐旱性鉴定与评价

[目的]鉴定48玉米种质资源耐旱性,为玉米耐旱品种选育及种质材料创新提供参考.[方法]在防雨大棚条件下于玉米喇叭期进行35d的自然干旱处理,调查48份玉米自交系在正常供水和干旱胁迫下的果穗性状、植株性状及产量;以产量抗旱系数(DC)、产量抗旱指数(DI)、产量抗旱隶属度(SV)为评价指标,结合主成分分析对玉米种质耐旱性进行综合评价和聚类分析.[结果]在干旱胁迫下,48份玉米自交系的平均株高、穗位高、叶面积、茎粗、穗长、穗粗、穗行数和行粒数分别比正常供水条件下降低14.8%、11.7%、6.4%、9.0%、12.0%、2.5%、4.6%和16.6%,产量降幅为11.0%~59.8%.运用DC、DI和SV进行综合评价,筛选获得较耐旱自交系15个,不耐旱自交系11个.各抗旱性评价参数与玉米种质的产量、行粒数、穗长和穗粗等性状的相关性较明显,与株高、穗位高、叶绿素SPAD值、叶面积、茎粗和百粒重等相关性较低.主成分分析结果表明,DI、SV、产量、行粒数、DC和穗长等是玉米自交系抗旱性评价的重要指标;以上述参数进行聚类分析,结果表明,可将48份玉米种质聚为四大类:第Ⅰ类有10份材料,表现较耐旱;第Ⅱ类可细分为两个亚类,第Ⅱ-1亚类包含11份材料,第Ⅱ-2亚类包含14份材料,其中第Ⅱ-2亚类中有5份自交系也较耐旱;第Ⅲ类包含1份材料,不抗旱;第Ⅳ类包含12份材料,较不耐旱.[结论]综合运用DC、DI和SV等评价参数并结合主成分分析和聚类分析对玉米自交系的耐旱性进行评价,结果较可靠;玉米产量、行粒数、穗长和穗粗等性状是生产中筛选耐旱种质的重要指标.     

不同磷水平下玉米自交系根系形态及吸收氮、钾差异研究

通过盆栽试验,研究4个自交系玉米在低磷和正常供磷2个磷水平下的磷效率差异、根系形态与磷效率的相关性及吸收氮、钾营养的差异。结果表明:在土培条件下,玉米的磷效率与吸磷量存在极显著正相关关系,根体积、根半径与磷效率之间均呈显著正相关,说明在缺磷条件下吸收效率高的基因型磷效率较高,且有较大根体积和根半径。同时,缺磷也导致玉米对氮、钾吸收的降低。     

低磷胁迫对玉米自交系成熟期农艺性状的影响

在大田条件下,对77份玉米自交系进行了耐低磷鉴定试验,分析了成熟期主要农艺性状耐低磷系数的变异情况和相关性.结果表明稳位高、穗位叶长、稳位叶宽、株高、雄穗分支数、雄穗长可作为玉米耐低磷能力评价的指标.利用耐低磷综合指标鉴定出7份极强耐低磷自交系、15份强耐低磷自交系、28份中度耐低磷自交系、23份弱耐低磷自交系、4份极弱耐低磷自交系.     

玉米耐低磷自交系的筛选与鉴定

磷是玉米生长必不可少的大量元素,玉米的产量和品质直接关系到国家粮食安全和人民生活水平。[目的]选育耐低磷和磷敏感的玉米新品种。[方法]本试验选取35个玉米自交系材料,在不同磷水平下(低磷和正常对照)筛选玉米耐低磷自交系。[结果]虽然低磷胁迫下玉米的鲜重、株高、茎粗性状指标和其胁迫指数以及胁迫SPAD指数可作为玉米苗期耐低磷特性的鉴定指标,但胁迫SPAD指数与玉米苗期耐低磷特性评价相关性较好。[结论]采用隶属函数法,可将35份玉米自交系材料综合划分为5个等级,其中5级(高)耐低磷材料和1级(极敏感)耐低磷材料均为1份,4级耐低磷材料5份,3级(中)耐低磷材料和2级(敏感)耐低磷材料较多,分别为11份和17份。     

低磷胁迫对不同基因型玉米产量性状的影响

在大田选取21份玉米自交系,设置2个供磷水平研究磷对不同基因型玉米产量性状的影响.结果表明:①低磷胁迫加大了不同基因型玉米之间产量性状的差异.②以减产率为标准,对不同玉米基因型的磷效率进行分类,磷高效类型的玉米自交系,其磷响应度较低(6.92),而磷低效类型其磷响应度都较高(25.60),减产率和磷响应度的相关性达到极显著水平(r=0.9037**).     

Assessment on Phosphorus Efficiency Characteristics of Soybean Genotypes in Phosphorus-Deficient Soils

A glasshouse study compared the growth and phosphorus （P） efficiency of 96 genotypes of soybean [Glycine max （L.） Merrill] in a P-deficient soil. The soybean genotypes differed greatly in growth, nodulation and P uptake after growing in the soil for 45 days, with shoot biomass ranging from 0.91 to 1.75 g per plant. The application of P improved biomass production, nodulation and P uptake and decreased root to shoot ratio, root length and surface area and P utilization efficiency. The 96 soybean genotypes were divided into 3 categories in P efficiency using the principal component analysis and cluster analysis, and 4 categories according to F values in combination with growth potentials. The Pefficient genotypes were associated with high biomass production, root to shoot ratio, root length and surface area and P uptake but low shoot to root P concentration ratio under P deficiency. The results indicate that there is a substantial genotypic variation in P efficiency in existing germplasm, and that P efficiency was correlated positively with dry weights of shoots and roots, ratio of root to shoot dry weight, root length and surface area, root P content and total P uptake. The shoot dry weight under P deficiency and relative shoot dry weight （deficient P/adequate P supply） are effective and simple indicators for screening P-efficient genotypes at the seedling stage.     

水氮耦合对棉花幼苗根冠生长和水分利用效率的影响

为明确节水灌溉条件下配施氮肥提高水分利用效率(WUE)的可行性,采用分根交替灌溉(APRI)和常规供水(NI)的方式分别培养棉花幼苗,同时配施不同水平氮素(高氮200 kg/hm~2、中氮120 kg/hm~2、低氮80 kg/hm~2),研究了干旱胁迫后棉花幼苗生长、光合作用、根系形态、根冠生物量、瞬时和生物量水分利用效率(WUEi和WUEb)等的变化。结果表明:干旱胁迫显著降低了棉花幼苗的株高、叶面积、光合作用参数[净光合作用速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)]、蒸腾耗水量和根冠生物量,但显著增加了棉花幼苗的根冠比、根系长度(总根长和直径2 mm的细根长度)和根系表面积;同时干旱处理也显著增大了WUEi和WUEb。与正常施氮(中氮处理)相比,增施氮肥促进了棉花幼苗株高、茎粗、叶面积、Pn、Tr、Gs、蒸腾耗水量以及根冠生物量、总根长、根系表面积等的增大,显著降低了WUEi但未改变NI处理的WUEb;减施氮肥则加大了干旱对棉花幼苗生长、光合作用能力和根冠生物量积累的抑制程度,但在干旱条件下提高了WUEi和WUEb。与NI处理相比,APRI处理的棉花幼苗株高、茎粗、叶面积、Pn、Tr、Gs、根冠生物量、总根长和根系表面积增加,蒸腾耗水量减少,WUEi和WUEb增加。综上,APRI配施氮肥处理可以减轻干旱对棉花幼苗生长和根系形态的抑制程度,并提高WUE;虽然在干旱条件下APRI配施低氮处理具有最大的WUE,但APRI配施高氮处理棉花幼苗的根冠生长最好。     

不同基因型水稻磷营养的差异性研究

为了筛选磷高效基因型水稻种质,以14个不同基因型水稻为供试材料,对低磷和正常供磷处理下水稻分蘖期的生物学性状、磷的吸收利用效率、成熟期产量及其产量构成因素的差异进行了研究。结果表明,低磷胁迫明显影响水稻的生长,分蘖期的株高、分蘖数、干物质量、磷吸收效率、单株产量分别低于正常供磷处理5.9~14.5cm,4.5~14.8,2.15~7.53 g/株,5.35~14.46 mg/株,0.5~13.4 g,而根冠比和磷利用效率分别高于正常供磷处理0.01~0.08,133.8~416.4 g/g,且不同基因型水稻间差异显著。说明筛选具有较高磷吸收利用效率和较高产量的水稻种质是可行的。     

局部施磷对橡胶树根系及植株生长的影响

采用盆栽分根试验,设计了5个局部施磷区比例,研究了局部等量施磷对橡胶树幼苗根系及植株生长的影响。结果表明:局部施磷区占盆栽土壤1/4以上时,可促进根系的发生,根系总长度及根系总表面积增加,但植株叶片磷含量及株高无显著影响;局部施磷区占盆栽土壤1/4以下时,根系数量、总长度、总表面积、生物量、叶片磷含量及株高均显著下降。     

Effect of Phosphorus Fertilization to P Uptake and Dry Matter Accumulation in Soybean with Different P Efficiencies

Phosphorus （P） is an essential element for plant growth and yield. Improving phosphorus use efficiency of crops could potentially reduce the application of chemical fertilizer and alleviate environmental damage. Soybean （Glycine max （L.） Merr.） is sensitive to phosphorus （P） in the whole life history. Soybean cultivars with different P efficiencies were used to study P uptake and dry matter accumulation under different P levels. Under low P conditions, the P contents of leaf in high P efficiency cultivars were greater than those in low P efficiency cultivars at the branching stage. The P accumulation in stems of high P efficiency cultivars and in leaves of low P efficiency cultivars increased with increasing P concentration at the branching stage. At the late podding stage, the P accumulation of seeds in high and low P efficiency cultivars were 22.5 and 26.0%, respectively; and at the mature stage were 69.8 and 74.2%, respectively. In average, the P accumulation in whole plants and each organ was improved by 24.4% in high P efficiency cultivars compared to low P efficiency cultivars. The biomass between high and low P efficiency cultivars were the same under extended P condition, while a significant difference was observed at late pod filling stage. At the pod setting stage, the biomass of high P efficiency cultivars were significant greater （17.4%） than those of low P efficiency cultivars under high P condition. Meanwhile, under optimum growth conditions, there was little difference ofbiomass between the two types of cultivars, however, the P agronomic efficiency and P harvest index were significant higher in high P efficiency cultivars than those in low P efficiency cultivars.     

不同氮效率玉米基因型苗期对光和氮响应的研究

对氮效率表现差异显著的3个玉米自交系幼苗采用不同光强和氮浓度处理,比较根冠比、生物产量、硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶的响应差异.结果表明:不同氮效率自交系对不同氮浓度与光照强度处理的响应存在显著差异;氮低效材料在低光低氮条件下的生物产量表现比氮高效材料好,在高光高氮条件下时生物产量表现比氮高效差;氮高效材料随着氮浓度增加比氮低效材料更能保持根的发达性,发达的根系是氮高效的保证.不同氮效率自交系生物产量、硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶光氮最佳耦合点的值不同,氮低效自交系出现光氮最佳耦合点时所需要的氮浓度(或光强)要比氮高效自交系低.因此,玉米基因型氮效率的发挥不但需要适宜的供氮水平,还需要合适的光照强度.     

不同光环境与氮肥互作对玉米气孔特征的影响

研究了2种光照环境(自然光和近50%遮光)和2种供氮水平(260 kg/hm2和130 kg/hm2)对玉米气孔特征的影响。自然光下的气孔开度(SA)、气孔长度(SL)、气孔导度(GS)的均值均比遮光条件下的高,而气孔总长度(STL)、气孔频度(SF)无此变化规律。高氮供应下的SA,SF,GS比低氮供应的小,而SL则比低氮供应的大。经方差分析,光照环境、氮素供应2个因素均分别对SA,SL,SF,STL,GS有显著或极显著影响(P<0.05或P<0.01),且两因素的交互作用对SA,SF,STL影响也达显著水平。相关分析表明,SL与SF呈显著负相关,SF与STL,SA与GS,SF与GS均呈显著正相关。     

Breeding against mycorrhizal symbiosis: Modern cotton (Gossypium hirsutum L.) varieties perform more poorly than older varieties except at very high phosphorus supply levels

Cotton (Gossypium hirsutum L.) is an important fiber cash crop, but its root traits related to phosphorus (P) acquisition, including mycorrhizal root traits, are poorly understood.  Eight cotton varieties bred in northwestern China that were released between 1950 and 2013 were grown in pots with or without one arbuscular mycorrhizal fungal (AMF) species (Funneliformis mosseae) at three P supply levels (0, 50 and 300 mg P as KH₂PO₄ kg^–1).  Eleven root traits were measured and calculated after 7 wk of growth.  The more recent accessions had smaller root diameters, acquired less P and produced less biomass, indicating an (inadvertent) varietal selection for thinner roots that provided less cortical space for AMF, which then increased the need for a high P fertilizer level.  At the two lower P levels, the mycorrhizal plants acquired more P and produced more biomass than non-mycorrhizal plants (3.2 vs. 0.9 mg P per plant; 1.8 vs. 0.9 g biomass per plant at P₀; 14.5 vs. 1.7 mg P per plant; and 4.7 vs. 1.6 g biomass per plant at P₅₀).  At the highest P level, the mycorrhizal plants acquired more P than non-mycorrhizal plants (18.8 vs. 13.4 mg per P plant), but there was no difference in biomass (6.2 vs. 6.3 g per plant).  At the intermediate P level, root diameter was significantly positively correlated with shoot biomass, P concentration and the P content of mycorrhizal plants.  The results of our study support the importance of the outsourcing model of P acquisition in the root economics space framework.  Inadvertent varietal selection in the last decades, resulting in thinner roots and a lower benefit from AMF, has led to a lower productivity of cotton varieties at moderate P supply (i.e., when mycorrhizal, the average biomass of older varieties 5.0 g per plant vs. biomass of newer varieties 4.4 g per plant), indicating the need to rethink cotton breeding efforts in order to achieve high yields without very high P input.  One feasible way to solve the problem of inadvertent varietal selection for cotton is to be aware of the trade-offs between the root do-it-yourself strategy and the outsourcing towards AMF strategy, and to consider both morphological and mycorrhizal root traits when breeding cotton varieties.     

小麦叶面积指数的遗传变异及其影响因素与产量的关系

以"小偃54×京411"的96个重组自交系(RILs)为试材,分析小麦叶面积指数(LAI)相关性状的遗传变异及其影响因素。结果表明,不同生育时期的LAI、MTA(平均叶倾角)、DIFN(无截取散射)均在RIL间存在极显著差异。LAI在RIL群体中呈连续的正态分布。LAI自抽穗期增大,至开花期达最大,灌浆后期降低。不同生育时期的LAI均与群体总茎数、株高和倒三叶叶长呈极显著正相关。灌浆后期的LAI与生物量和产量呈极显著正相关。当控制总茎数和株高不变时,LAI主要与顶三叶的叶面积和叶长呈正相关,其相关系数在开花期最大,灌浆后期降低。对抽穗期LAI>4.0的RIL系而言,该时期LAI与生物量和产量相关性不显著,但灌浆后期的群体平均叶倾角与生物量和产量呈显著正相关。对产量高于京411且株高小于80cm的8个RIL系的分析表明,旗叶与倒二叶叶长比与生物量和产量呈正相关。     

氮胁迫下高效玉米基因型的筛选研究

[目的]为了研究玉米杂交种在氮胁迫下的生长反应,为玉米氮高效基因型的筛选提供一些参考。[方法]以玉米苗期地上部植株干重的相对量(W-N/W+N)作为筛选氮素效率的标准,相对干重大于0.50的玉米基因型称为氮高效基因型,相对干重小于0.10的玉米基因型称为低效基因型。通过水培法研究不同玉米基因型对氮素胁迫的适应性差异。[结果]氮高效玉米基因型、氮低效玉米基因型在-N和+N处理下的平均株高、根冠比分别为68.4 cm和83.4 cm4、8.6 cm和88.5 cm,0.471、0.847和0.256、0.214。在氮磷钾正常供应条件下,氮高效玉米基因型比低效玉米基因型的产量降低14.69%;在氮素缺乏条件下,氮高效玉米基因型比低效玉米基因型的产量提高2.26%;在缺氮条件下,高效玉米基因型比氮磷钾正常供应时增产7.55%,而低效玉米基因型比氮磷钾正常供应时减产10.28%。[结论]苗期生物量可以作为高效玉米基因型筛选的指标之一。