Water production functions of wheat (Triticum aestivum L.) irrigated with saline and alkali waters using double-line source sprinkler system

Expected yield losses as a function of quality and quantity of water applied for irrigation are required to formulate guidelines for the effective utilisation of marginal quality waters. In an experiment conducted during 2004-2006, double-line source sprinklers were used to determine the separate and interactive effects of saline and alkali irrigation waters on wheat (Triticum aestivum L.). The study included three water qualities: groundwater (GW; electrical conductivity of water, ECw 3.5 dS m⁻¹; sodium adsorption ratio, SAR 9.8 mmol L⁻¹; residual sodium carbonate, RSC, nil) available at the site, and two synthesized waters, saline (SW; ECw 9.4 dS m⁻¹, SAR 10.3 mmol L⁻¹; RSC nil) and alkali (AW; ECw 3.7 dS m⁻¹, SAR 15.1 mmol L⁻¹; RSC 9.6 meq. L⁻¹). The depths of applied SW, AW, and GW per irrigation ranged from 0.7 to 3.5 cm; the depths of applied mixtures of GW with either SW (MSW) or AW (MAW) ranged from 3.2 to 5 cm. Thereby, the water applied for post-plant irrigations using either of GW, SW or AW ranged between 15.2 and 34.6 cm and 17.1 and 48.1 cm during 2004-2005 and 2005-2006, respectively and the range was 32.1-37.0 and 53.1-60.0 cm for MSW or MAW. Grain yields, when averaged for two years, ranged between 3.08 and 4.36 Mg ha⁻¹, 2.57 and 3.70 Mg ha⁻¹ and 2.73 and 3.74 Mg ha⁻¹ with various quantities of water applied using GW, SW and AW, respectively, and between 3.47 and 3.75 Mg ha⁻¹ and 3.63 and 3.77 Mg ha⁻¹ for MSW and MAW, respectively. The water production functions developed for the two sets of water quality treatments could be represented as: RY = 0.528 + 0.843(WA/OPE) − 0.359(WA/OPE)² − 0.027ECw + 0.44 × 10⁻²(WA/OPE) × ECw for SW (R² = 0.63); RY = 0.446 + 0.816(OPE/WA) − 0.326(WA/OPE)² − 0.0124RSC − 0.55 × 10⁻⁴(WA/OPE) × RSC for AW (R² = 0.56). Here, RY, WA and OPE are the relative yields in reference to the maximum yield obtained with GW, water applied for pre- and post-plant irrigations (cm), and open pan evaporation, respectively. Crop yield increased with increasing amount of applied water for all of the irrigation waters but the maximum yields as obtained with GW, could not be attained even with increased quantities of SW and AW. Increased frequency of irrigation with sprinklers reduced the rate of yield decline with increasing salinity in irrigation water. The sodium contents of plants increased with salinity/alkalinity of sprinkled waters as also with their quantities. Simultaneous decrease in potassium contents resulted in remarkable increase in Na:K ratio.     

25份澳大利亚小麦种质的性状表现及利用

为给黄淮南片冬麦区小麦育种提供信息,对25份澳大利亚小麦种质于2016-2018年度在新乡进行了部分农艺性状调查,对其品质性状及优质亚基等进行了分析。结果表明,25份澳大利亚小麦种质多表现为春性,综合农艺性状较差;千粒重低于黄淮麦区高产对照品种周麦18,变化范围为31.4 g～43.1 g;湿面筋含量、面筋指数、稳定时间、弱化度的变化范围分别为28.0%～39.1%、55.2%～96.5%、4.0 min～25.0 min、5%～100%。从澳大利亚小麦种质中,筛选出了具有湿面筋含量高、面筋指数高、稳定时间长、面粉粉色白等优良品质特性的材料,鉴定出了含5+10亚基、7+8~*亚基(7超量表达亚基)、17+18亚基、13+16亚基、低PPO活性基因及 Wx-B1基因缺失等优异品质材料,筛选出了含有 Rht-D1b矮秆基因以及 Lr34和 Lr46抗叶锈基因的材料。利用澳大利亚小麦种质为改良亲本,与黄淮麦区表现突出的小麦品种配制三交或四交组合,按常规系谱方法对优良性状进行定向选择,培育出了综合农艺性状表现好、品质表现突出的小麦新品系。     

不同水分条件下玉米秸秆还田对小麦群体发育和干物质积累及产量的影响

为探究土壤水分与秸秆还田对小麦生长的交互作用,通过防雨棚微区控水试验,研究了不同土壤水分条件下玉米秸秆粉碎翻压还田对小麦群体数量、干物质积累、籽粒产量等的影响。结果表明,干旱条件下,小麦群体数量、叶面积指数、干物质积累量、成穗数和产量显著降低,最大根冠比出现时间推迟至开花期;与秸秆不还田(CK)相比,秸秆还田(RS)处理的群体最大茎数提高了8.5%,灌浆期根冠比增加12.26%,但生育后期的叶面积指数显著降低,穗数、千粒重、产量和收获指数也分别下降5.10%、3.17%、15.46%和8.39%;轻旱和适宜水分条件下,根冠比在拔节期达到最大值,RS处理的群体最大茎数较CK增加12.04%~14.18%;拔节期根冠比显著增加,灌浆期则相反;RS处理的不孕小穗数减少了14.91%~18.98%,穗粒数和产量则分别提高9.18%~26.30%及5.76%~6.96%。在轻旱或适宜水分条件下,秸秆还田可以改善小麦群体质量,协调植株地上部与根系的生长,最终提高籽粒产量;而土壤干旱时不宜进行秸秆还田。     

抗赤霉病小麦地方品种的贮藏蛋白分析

采用A-PAGE和SDS-PAGE方法,对来自不同地方的23个抗赤霉病小麦地方品种的醇溶蛋白和谷蛋白亚基进行了分析。结果表明,在A-PAGE电泳分析中,23个供试品种具有23种不同的醇溶蛋白带型,共分离出39条相对迁移率不同的谱带,其中31条具有多态性,占86.8％,每份材料可电泳出14～23条带,存在着广泛的等位基因变异。在SDS-PAGE电泳分析中,出现了9种不同的高分子量谷蛋白亚基及6种亚基组合类型,优质亚基及亚基组合所占的比例较少,品质评分较低,其变幅为5～9分,平均为6.8分。     

冬小麦叶茎粒可溶性糖含量变化及其与籽粒淀粉积累的关系

在池栽条件下研究了鲁麦22和鲁麦14两个冬小麦品种旗中、倒二茎、籽粒糖含量及籽粒淀粉积累速率的变化。结果表明，小麦叶片可溶性糖和蔗糖含量在开花后15－20d出现高峰；茎可溶性总糖、蔗糖和果聚糖含量变化呈单峰曲线，最高含量亦出现在花后15－20d，而籽粒可溶性总糖和蔗糖含量在灌浆期呈下降趋势，花后20d至成熟期各器官糖含量与籽粒淀粉积累密切相关。     

一个小麦AP2/ERF转录因子家族单独亚族基因的克隆及分析

AP2/ERF家族转录因子是植物中重要的一类转录因子,广泛参与植物各类生理过程.为了给该家族转录因子的深入研究提供基础,利用小麦EST数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/UniGene/UGOrg.cgi?TAXID= 4565),以拟南芥AP2/ERF家族转录因子单独亚族成员AtAP2-Soloist的氨基酸序列为探针,搜索到一个小麦UniGene数据,经拼接得到1个全长cDNA序列(TaAP2-Solosit),通过RT-PCR方法从"扬麦15"的cDNA中克隆了该转录因子基因(YM15AP2-Solosit).克隆的转录因子核苷酸序列与电子克隆的序列只有1个碱基不同,两者编码氨基酸序列一致.从cDNA序列、氨基酸序列的相似性、组成成分、理化性质、疏水性/亲水性、进化树、功能域、二级和三级结构等方面进行了分析,结果显示"扬麦15"中的YM15AP2-Solosit转录因子属于AP2/ERF家族中的单独亚族,是亲水性蛋白,在蛋白质的三级结构上与拟南芥的AtAP2-Soloist相似.EST丰度分析显示,YM15AP2-Solosit在根、茎、叶和花中均有表达.     

普通小麦穗发芽抗性相关分子标记在RIL群体中的验证与评价

为了鉴定我国西南冬麦区普通小麦品种的穗发芽抗性,筛选能鉴定穗发芽抗性的相关分子标记,利用小麦品种川农17和新品系R146构建的重组自交系(F7:8)共135个家系作为研究材料,通过测定种子的发芽指数和降落值来共同鉴定小麦的穗发芽抗性。选择7个已发表的与穗发芽抗性相关的分子标记(Xgwm46、Xgwm269、Xgwm282、Xgwm328、Xgwm397、Xwmc468和Xgwm518)对这些材料进行PCR扩增,分析扩增片段与发芽指数和降落值的相关性。结果表明,在135份重组自交系材料中,发芽指数小于0.4的材料有21份,介于0.4~0.8的材料有86份,高于0.8的材料有28份;降落值小于250的材料有20份,大于400的有16份。标记扩增片段与发芽指数和降落值相关分析表明,7个标记中有3个标记(Xgwm397、Xgwm282和Xwmc468)与穗发芽抗性相关,标记Xgwm397和Xwmc468可作为穗发芽抗性选择的分子标记在育种中加以利用;另外三个标记Xgwm269、Xgwm328、Xgwm518与穗发芽抗性不相关;标记Xgwm46只与发芽指数相关,与降落值相关不显著,能否用作穗发芽筛选标记需进一步验证。     

黄淮流域部分小麦种质材料抗旱和品质特性的评价及筛选

为了筛选出兼顾小麦抗旱性和优良品质的小麦种质,于2012-2014年通过杨凌和永寿两个点的田间试验,对黄淮流域116份小麦种质材料的抗旱性和品质进行了鉴定。结果共筛选出抗旱小麦种质材料10份,旱地强筋小麦种质材料24份,其中,强筋抗旱小麦种质材料仅4份,即98-10-30、PB1070、新9408和XNCW3。此外,本研究还发现,有效穗数、穗粒数和单株产量在两年试验中均与抗旱系数、抗旱指数和抗旱系数的加权隶属函数呈极显著相关关系,说明有效穗数、穗粒数和单株产量可以初步作为小麦抗旱鉴定和旱地品种选育的初选指标。     

宁夏小麦品种慢锈基因Lr34/Yr18的分子检测

Lr34/Yr18是重要的小麦慢叶锈/慢条锈基因,可用于小麦锈病抗性改良。为了明确Lr34/Yr18基因在宁夏小麦中的分布特点,利用STS标记csLV34对111份宁夏小麦品种中慢锈基因Lr34/Yr18的等位变异进行了分子检测,并且进行了成株期条锈病抗性鉴定。结果表明,20份材料携带Lr34/Yr18基因,占18.0%。不同来源的小麦品种中Lr34/Yr18基因分布频率不同,农家品种中分布频率最高,占90.9%;引进品种中所占比例为14.3%;育成品种中所占比例最低,仅占7.7%。含有Lr34/Yr18基因的品种对条锈病具有较好的抗性,可作为今后宁夏小麦抗锈病育种的重要抗源。     

高大山羊草 Pm13染色体片段对小麦农艺和产量性状的影响

含有高大山羊草 Pm13染色体片段的小麦种质R1B对白粉病菌表现高抗。为明确 Pm13对白粉病的抗性遗传特点及高大山羊草染色体片段对小麦农艺和产量性状的影响,利用R1B与高感小麦品种济麦22杂交获得的F_(2∶5)RIL群体进行自然诱发鉴定和分子标记分析。结果表明,发病后,RIL群体的抗、感病株系符合1∶1分离比(χ~2=3.261,χ■=3.841),说明白粉病抗性是由一对基因控制。经分子标记分析,RIL群体白粉病抗性由 Pm13控制,且符合孟德尔单基因遗传规律。RIL群体中抗白粉病组和感白粉病组间,抽穗期、开花期、株高、穗长、每穗可育小穗数、每穗不育小穗数、穗粒数、千粒重、粒长、粒宽、粒周长、长宽比等12个性状均无显著差异(P0.05),说明高大山羊草染色体片段对这些性状没有明显不利影响。鉴于 Pm13抗性遗传稳定,应加大其利用力度,培育更多含有该基因的抗白粉病品种,发挥其在生产上的应用价值。