持续干旱及复水对柳枝稷幼苗分蘖期生长发育的影响

柳枝稷(Panicum virgatum)苗期的耐旱能力是其在干旱、半干旱地区生长的关键,为确定其耐旱能力,采用裂区试验设计对柳枝稷抗旱相关指标以及复水后幼苗的生长状况进行研究。结果表明:持续干旱胁迫对不同柳枝稷品种(系)的影响存在差异,其中以西稷2号(从Alamo中选育)的抗旱性较好。随干旱胁迫时间增加,其生长发育逐渐受到抑制,当胁迫时间低于10 d,土壤含水量高于3.7%时,其地上部生长受到一定程度的抑制,叶片失水,叶绿素含量急剧降低,根冠比、丙二醛(MDA)含量、以及抗氧化酶(SOD,CAT,POD)活性升高,此时复水柳枝稷幼苗能迅速恢复生长;当胁迫时间继续增大到12 d时,柳枝稷叶片失水严重,植株根冠比、叶片MDA含量,以及SOD,CAT,POD活性急剧升高,柳枝稷地上部干枯,此时复水可重新长出幼苗;但当胁迫时间超过12 d时(西稷2号超过14 d),将因缺水干旱死亡。因此,柳枝稷在降雨缺乏地区种植时,可选用西稷2号作为推广品种(系),且在持续干旱时间超过10 d,土壤含水量低于3.7%时,应及时复水救苗。     

普通小麦闭颖特性遗传分析及离体培养特性研究

为了给闭颖小麦的分子育种提供理论依据,进行了闭颖小麦闭颖授粉特性的遗传分析,同时对6个闭颖小麦系的花药、幼胚及成熟胚进行了离体培养特性的比较研究。结果表明,5组开、闭颖小麦杂交F1代个体全表现为开颖授粉,F2代个体开、闭颖分离,经卡平方适合性测验,开、闭颖株数均符合3∶1分离比例,表明小麦闭颖变异材料的闭颖授粉特性受一对隐性基因控制;不同闭颖小麦系离体愈伤组织诱导与再生特性有一定差异,供试的6个闭颖系中,133-1和133-8的离体培养特性优良,其中,133-1的成熟胚愈伤组织分化率最高,达到27.93%,133-8的幼胚分化率最高,达到40.70%,两材料的花药分化率也最好,都为4.48%,与对照材料小偃22处于同一水平;133-A的离体组织培养特性最差;3种外植体离体培养中,幼胚的培养再生效率最高,成熟胚次之,花药最差,供试材料的出愈率与分化率之间不具备明显的相关关系。     

反射光谱法估计小麦叶片表皮蜡质含量的初步研究

为了探讨利用冠层反射光谱技术估计小麦叶片表皮蜡质含量的可行性,以小麦高叶片表皮蜡质含量材料2912与低叶片表皮蜡质含量品种普冰201和晋麦47及其杂交构建的F2:3株系为材料,通过氯仿提取称重法测定了小麦抽穗期的旗叶表皮蜡质含量,并采用FieldSpec 3测定了冠层反射光谱,分析小麦冠层反射光谱与叶片表皮蜡质含量之间的关系。结果表明,三个亲本以及株系间蜡质含量差异显著。高蜡质材料的可见光波段反射率整体高于低蜡质材料,短波长波段光谱反射率与叶片表皮蜡质含量相关性较高。以550和675nm波长的反射光谱为基础的单波/差值指数[R550/(R550-R675)]能较好地反映小麦叶片蜡质含量,两F2:3群体拟合模型的r2值分别为0.761和0.679,回归方程分别为y=0.07x-0.575和y=0.088x-1.481。     

节节麦pbf基因的克隆、序列分析及原核表达

醇溶蛋白盒结合因子(prolamin-box binding factor,PBF)通过调控籽粒蛋白的表达效率进而影响面粉的加工品质。为给深入研究小麦籽粒PBF对籽粒蛋白质表达调控的分子基础提供参考依据,进而为小麦面粉加工品质的改良提供候选基因资源,利用特异引物组合pbfF1/pbf R1分别从两份节节麦(AS90、AS2386)中克隆出pbf基因后进行序列分析,并进一步构建pbf基因的原核表达体系。结果表明,从两份节节麦中克隆得到了2个不同类型的pbf基因(GenBank登录号分别为KJ544771和KJ544772),其中来源于AS2386的KJ544772与来源于普通六倍体小麦的1个pbf基因序列完全相同。推导的氨基酸序列分析表明,KJ544771和KJ544772所编码的蛋白质均为弱碱性的亲水蛋白,具有典型的DOF蛋白结构域。与其他远缘物种来源的PBF比对结果表明,该类蛋白在NLS核心、DOF结构域及Ser铰链区相对保守,而在C-端调控区变异较大,说明PBF蛋白具有种属特异性。同时,系统演化树显示,来源于节节麦AS2386的pbf基因与迄今已知的全部普通小麦的pbf基因具有高度的相似性,因此推测该种类型的节节麦很可能参与了最初的普通六倍体小麦的形成。此外,本研究成功构建了pbf基因的原核表达体系,可为后续功能验证的开展奠定基础。     

高压诱变小麦突变体籽粒淀粉积累的动态变化

为了解高压诱变小麦突变体籽粒灌浆过程中的淀粉积累特性,以未经高压处理的偃展4110纯系为对照,对经过高压诱变处理(120MPa,8h)获得的偃展4110突变株系高压2、高压3、高压5、高压9和高压11的籽粒形成过程中淀粉含量的动态变化进行了分析。结果表明,突变株系籽粒总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量均呈"S"型曲线变化;总淀粉、直链淀粉、支链淀粉积累速率表现为"抛物线"型曲线变化,花后15~20d为籽粒总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量增加最快的时期;高压2、高压5的总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量高于对照,高压9低于对照;成熟期高压2和高压9的总淀粉含量分别为80.99%和73.05%,与对照(77.38%)差异显著(P0.05),说明高压诱变对淀粉积累有影响。不同样品之间总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量变化速率存在显著差异(P0.05),对照的总淀粉、支链淀粉峰值速率高于其他突变株系;高压2和高压5的直链淀粉峰值速率明显高于对照。     

小麦和谷子C_4光合途径关键酶活性及其与光合和蒸腾的关系

为了解小麦和谷子叶片中C4光合途径关键酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、NADP-苹果酸酶(NADP-ME)、磷酸丙酮酸二激酶(PPDK)和苹果酸脱氢酶(MDH)的活性差异及其与光合速率和蒸腾速率的关系,以4个小麦品种(中国春、晋麦47、绵阳11、小偃6号)和4个谷子品种(豫谷1号、吨谷1号、冀谷19、冀谷20)为材料,在苗期、拔节期、抽穗期、开花期和灌浆期,分别测定了小麦和谷子叶片中四种光合酶的活性、净光合速率和蒸腾速率。结果表明,在小麦生育期,叶片中均可检测到这四种光合酶的活性,且酶活性与净光合速率变化趋势一致;谷子叶片中四种光合酶活性均远高于小麦;不同小麦和谷子品种间四种光合酶活性存在显著差异。小麦的PPDK和NADP-ME活性均与净光合速率呈显著正相关,与蒸腾速率相关不显著;谷子的MDH、PEPC和PPDK活性均与净光合速率呈显著正相关,仅豫谷1号的PEPC活性、冀谷20和吨谷1号的MDH活性与蒸腾速率呈显著正相关。     

西农979抗赤霉病基因Fhb1的分子鉴定及其亲缘关系分析

为明确小麦品种西农979对赤霉病的抗性遗传基础,以西农979和苏麦3号构建的F2代群体以及西农979的主要供体亲本为材料,利用与苏麦3号3BS染色体上Fhb1基因紧密连锁的2对SSR引物及其共分离特异性标记引物UMN10进行检测,并调查西农979大田赤霉病抗性。结果表明,引物Xgwm533、Xgwm493及UMN10对西农979、苏麦3号及西农979/苏麦3号构建的F2群体(510个单株)扩增结果均为单态,表明西农979具有苏麦3号3BS上的Fhb1基因位点。对西农979的主要供体亲本的分子标记及亲缘关系分析,进一步表明西农979具有苏麦3号的抗赤霉病基因,其Fhb1基因位点来源于西农881,这可能是西农979对小麦赤霉病表现为中抗或中感且抗性较为稳定的遗传基础。     

5种细胞质雄性不育小麦败育过程中活性氧代谢保护酶的响应

为了解异质雄性不育小麦败育过程中活性氧代谢中几种保护酶的变化特点,以5种小麦雄性不育系U116A、Ju116A、Va116A、C6116A、K116A及其相应保持系116B为材料,分析了小麦雄性不育系在花药不同发育时期的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性与保持系的差异。结果表明,不育花药的POD活性自单核早期后均比同一发育时期的可育花药高;自单核晚期开始,不育系CAT活性总体上呈下降趋势,而可育系则呈升高趋势;受试材料花药中SOD活性总体呈上升趋势,且不育系高于保持系。经差异分析,不育系U116A、Ju116A、Va116A、C6116A的败育关键期是单核晚期,而K116A的败育关键期则是单核晚期至二核期。以上结果说明,5种异质小麦雄性败育时期有所不同,并且雄性育性与POD、CAT和SOD活性密切相关。     

耦合效应弥补水氮减量对夏玉米养分吸收和利用的不利影响

  【目的】  适宜的水氮管理是提高关中平原夏玉米产量的关键。研究水、氮减量及其交互作用对夏玉米养分积累和转运以及氮素利用的影响,为关中平原夏玉米高产高效栽培提供理论依据。  【方法】  于2018—2019年,在陕西杨凌设置水、氮二因素裂区田间试验。3个灌溉处理为传统灌水量800 m3/hm2 (W2)、减量50%灌水 (400 m3/hm2,W1)和无灌溉(W0)。每个灌溉量下设传统施氮量的100% (300 kg/hm2, N300)、–25% (225 kg/hm2, N225)、–50% (150 kg/hm2, N150)、–75% (75 kg/hm2, N75)和不施氮(N0) 5个水平,W2N300为传统水氮管理模式对照。分析夏玉米籽粒产量、氮磷钾养分积累与转运特征,计算氮肥利用效率。  【结果】  与W2N300相比,W2N225、W1N225、W1N150处理的夏玉米产量和产量构成因素无显著差异。W1N225显著提高了玉米抽雄后干物质积累,显著提高了玉米抽雄后氮、磷、钾养分积累和所占比例,W2N225、W1N300则与W2N300无显著差异。与W2N300相比,W1N225处理可以显著提高干物质和氮磷钾养分转运量,分别比W2N300处理的干物质和氮磷钾转运量提高了11.67%、16.28%、19.80%、18.95%。相关分析结果表明,玉米抽雄前后氮、磷、钾素积累量与籽粒产量均呈显著或极显著正相关,且抽雄后的氮、磷、钾积累量与产量的相关性高于抽雄前。  【结论】  在传统灌水量和施氮量基础上,减少50% 的灌水量,减少25%的氮素投入量可显著提高玉米抽雄后养分积累,促进养分转运量和抽雄后转运养分对籽粒贡献率的协同提高,进而提高了玉米产量和氮肥利用效率。综合考虑夏玉米产量,氮、磷、钾养分积累与其转运特征以及氮素利用效率等因素,在关中平原灌溉区,以灌水减量50% (即400 m3/hm2)、施氮减少25% (即 225 kg/hm2)的模式较为适宜。     

种植密度对不同熟期玉米品种子粒含水率和产量的影响

2019～2020年以陕单 650(中熟)和东单 60(晚熟)为材料,设置 4个种植密度 6.0×10⁴、 7.5×10⁴、 9.0×10⁴和10.5×10⁴株/hm²,研究密度对玉米产量及子粒含水率的影响。结果表明,增密可以提高不同熟期玉米品种的产量,陕单 650在密度为 9.0×10⁴株/hm²时最优产量为 18 083.5 kg/hm²,东单 60在密度 7.5×10⁴株/hm²时最优产量为17 472.9 kg/hm²。两个品种粒重及子粒含水率随密度的增大而减小,陕单 650达到最大灌浆速率的天数、平均灌浆速率较东单 60均早 4 d和高 0.06 g/d;陕单 650和东单 60子粒平均脱水速率为 0.98%/d和 0.93%/d,陕单 650在生理成熟 4 d后子粒含水率迅速降至 25%。当密度为 9.0×104株/hm²时,陕单 650的叶片干物质转运率明显高于东单 60。通过适度增密提高产量、缩短生育期降低子粒水分的技术途径,协同实现陕西春玉米密植高产机械子粒收获生产。