普通菜豆抗旱生理特性

采用盆栽试验,以抗旱性较好的品种跃进豆、260205和敏感品种奶花芸豆为试材,设置干旱和正常供水2种处理,测定产量、产量构成因素及相关生理生化指标,分析干旱胁迫下参试品种各性状及生理指标的变化及对干旱胁迫的生理响应。结果表明,干旱处理36 d,跃进豆和260205的根干重为总生物量的20.2%和20.6%,荚干重为总生物量的30.0% 和28.9%,而奶花芸豆的根干重和荚干重仅为总生物量的10.6%和17.1%,光合产物向根系和籽粒的有效分配与普通菜豆抗旱性关系密切;跃进豆在干旱胁迫后期的水分利用效率较对照增加 230.5%,而奶花芸豆的增幅仅为84.3%,较高的水分利用效率有利于CO₂的有效扩散和高效固定;其他生理特性分析表明,抗氧化酶与光呼吸共同作用有效降低了膜脂过氧化程度,减少了叶片的损伤;脯氨酸和可溶性糖是普通菜豆主要的渗透调节物质,能够较好地保持自身叶片的水分平衡。普通菜豆抗旱性是多种生理调节机制协同作用的结果,主要包括形态调节、气孔调节、渗透调节以及抗氧化能力的调节等。     

普通菜豆品种苗期抗旱性鉴定

以不同来源的普通菜豆品种为材料,采用盆栽法,设正常供水和反复干旱2种处理,测定11项生理指标,采用灰色关联度理论进行苗期抗旱性指标筛选,通过加权抗旱指数(weighted drought-resistance index,WDI值)和抗旱度量值D(drought resistance comprehensive evaluation values,D值)对供试材料进行抗旱性综合评价并通过聚类分析划分抗旱等级。结果表明,不同指标与综合抗旱指数的关联度大小依次为叶片相对含水量(0.7726)、PSII最大量子产量(0.7607)、叶绿素含量(0.7435)、反复干旱存活率(0.7341)、生物量(0.7329)、茎叶干重(0.7314)、根干重(0.7192)、气孔导度(0.7159)、根冠比(0.7092)、株高(0.7086)、叶面积(0.6910)。基于加权抗旱指数和抗旱度量值D的评价结果存在一定差异,但不同材料的抗旱性排序大体一致。根据抗旱度量值D将供试材料分为高抗、中抗、敏感和高敏感4个级别,各占总数的10%、6%、58%和26%。综上所述,叶片相对含水量、PSII最大量子产量和叶绿素含量等10项指标可用于普通菜豆苗期抗旱性综合评价;加权抗旱指数与抗旱度量值D两种综合指标相结合能够提高鉴定结果的可靠性;50个参试普通菜豆品种中,白金德利豆、跃进豆、兔子腿、圆白菜豆和260205抗旱性强。     

绿豆种质资源苗期抗旱性鉴定

鉴定筛选苗期抗旱绿豆种质,对改良绿豆品种抗旱性、促进绿豆产业发展具有重要意义,同时,也为"绿豆抗旱性鉴定评价技术规范"的制定提供方法和信息支撑。本研究以70份绿豆种质为材料,采用苗期反复干旱法,测定幼苗存活率、萎蔫指数、株高、叶片鲜重、叶片干重、叶片含水量、生物量和胁迫指数等指标,分析各指标间的相关性,结果显示第1次旱胁迫后的幼苗存活率与第2次旱胁迫后的幼苗存活率呈极显著正相关;萎蔫指数、株高与幼苗存活率呈极显著负相关,故遴选出第1次旱胁迫幼苗存活率、萎蔫指数和株高为绿豆苗期抗旱性评价的适宜指标。采用隶属函数法,综合分析划级,获得高抗旱种质16份、抗旱种质20份,中抗种质23份、敏感种质8份和极敏感种质3份。以第1次旱胁迫幼苗存活率、萎蔫指数和胁迫株高分别评价绿豆的抗旱性并与综合评价结果相比较,一致率分别为70.0%、58.6%和51.4%。认为第1次旱胁迫幼苗存活率可以作为大规模绿豆种质苗期抗旱筛选的鉴定指标。     

小麦转录因子基因W16的功能标记作图和关联分析

【目的】开发小麦DREB转录因子基因W16的功能标记,进行遗传作图,并结合表型性状关联分析,为利用分子标记进行小麦遗传改良提供依据。【方法】以六倍体普通小麦及其野生近缘种的二倍体和四倍体为材料,克隆W16的DNA序列;根据序列多态性设计分子标记;利用中国春缺四体材料对基因进行染色体定位,用DH群体（旱选10号×鲁麦14）进行精细定位并作图;以154份六倍体普通小麦材料构成的自然群体分析表型性状与基因单倍型的关联特性。【结果】利用中国春缺四体材料先将W16定位在1A染色体上。后利用DH群体将W16定位于染色体1A的CWM517和WMC20标记之间,距左、右标记的遗传距离分别为7.8 cM和19.4 cM。在小麦自然群体中共检测到W16的3种单倍型,分别与单株穗数、穗粒数、每穗小穗数和籽粒饱满度关联。【结论】确定了W16所在的染色体位置,鉴定出HapⅡ为增加单株穗数和籽粒饱满度的优良单倍型,HapⅢ为提高穗粒数的优良单倍型,该基因的功能标记和关联分析结果为小麦分子育种提供了重要信息。     

作物根系表型鉴定评价方法的现状与展望

根系是作物固定植株并吸收土壤水分和养分的主要器官,其表型特征直接影响作物的生产力和适应性。优化根系表型被认为是实现第二次“绿色革命”的重要途径之一。然而,根系的隐匿性、复杂性和可塑性极大地制约着根系表型鉴定效率,导致根系优化进程远远滞后于地上部器官。随着光谱成像、机器学习和三维重建等新技术的快速发展,根系表型鉴定方法逐渐由传统取样观测向原位、无损、自动化检测转变,评价依据由二维形态指标向立体构型参数拓展,促进了根系表型鉴定效率大幅提升,根系表型数据快速增长。与此同时,海量数据也带来了信息冗余及利用率低等问题,对根系表型研究提出了规范化和共享化的时代新要求。本文概述了现行主要根系表型鉴定方法的原理和技术要点,从精准度、通量和成本等方面对不同方法进行系统比较,并从使用许可、运行平台和分析方式等方面对常用根系表型量化软件进行归纳总结;进一步提出今后重点研究方向,即开发高效的田间根系表型鉴定方法,建立根系可塑性鉴定评价技术体系,加强根系解剖结构的鉴定和利用,强化分子检测技术在根系表型鉴定中的应用,推进根系表型鉴定技术规范化和数据信息共享化,以期为合理选用和改进作物根系表型鉴定评价方法提供参考,促进作物根系改良。     

旱胁迫对不同春小麦叶绿素含量的影响及与抗旱性的关系

在不同年份、不同灌水条件下,对国内外不同春小麦叶绿素含量及其与抗旱性的关系进行了研究,结果表明,在正常灌水条件下(对照),旱地品种叶绿素含量较水地品种低5.37.在旱胁迫条件下,旱胁迫处理的叶绿素含量较正常灌水降低2.39,旱地品种叶绿素含量降低值小于水地品种.年际间叶绿素含量的差异较小.叶绿素含量与碳同位素分辨率(Δ...     

黄淮和长江中下游冬麦区小麦品种(系)农艺性状及其聚类分析

气候变暖对我国乃至世界小麦育种和生产有很大影响。为了研究我国不同生态麦区小麦品种(系)农艺性状适应气候变化调控机理,本研究以黄淮冬麦区北片和南片及长江中下游冬麦区的20个当前大面积推的小麦品种、新审定品种和新选育品系为试验材料,在黄淮冬麦区北片河北省石家庄市种植,在返青期前对其抗旱抗冻性、根冠比和叶片干重与鲜重比进行调查;收获后对株高、穗长、穗下节间长、分蘖数、小穗数、穗粒数、千粒重、单株生物量、单株粒重、经济系数等10个农艺性状进行了考种和相关、聚类和主成分分析。结果表明,不同麦区小麦品种(系)苗期的抗旱抗冻性为黄淮冬麦区北片黄淮冬麦区南片长江中下游冬麦区。三大生态麦区的单株粒重与分蘖数、穗粒数、单株生物量、经济系数均呈极显著正相关,黄淮冬麦区南片和长江中下游冬麦区呈显著和极显著的农艺性状相对较多,说明这两个生态麦区的品种有很大的相似性;但不同生态麦区其他农艺性状正负相关各有一定差异。在欧氏距离20处,20个小麦品种(系)被聚类为长江中下游冬麦区和黄淮冬麦区南片品种(系)(第Ⅰ类)及黄淮冬麦区北片品种(系)(第Ⅱ类)两个大的生态型;在欧氏距离6处,Ⅰ类又分为分别以‘百农207’‘济麦22’和‘西农979’为代表的3个亚类,Ⅱ类是以‘长旱58’为代表。产量、穗长、株高和经济系数4个主成分因子对10个农艺性状表现型变异累计贡献率为76.39%。‘济麦22’等黄淮冬麦区北片的品种(系)综合得分在前20株中占95%。以上研究结果为小麦适应气候变暖育种和引种示范推广提供了重要参考信息。     

不同春小麦品种碳同位素分辨率和叶绿素含量的差异及其与抗旱性的关系

为了研究不同春小麦品种年际间碳同位素分辨率（Δ）的稳定性及其与叶绿素含量的关系,选择不同生态区的小麦品种,分析不同年份不同品种Δ及不同部位Δ的差异,并分析了Δ与叶绿素含量的关系。结果表明,不同年份同一品种的Δ差异很小,稳定性好,同一年份不同品种的Δ差异较大,旱地小麦品种的Δ低于水地小麦品种。同一品种不同部位Δ存在较大差异,叶片Δ与茎秆Δ很接近,且高于籽粒Δ。不同品种的叶绿素含量差异较大,旱地小麦品种的叶绿素含量低于水地小麦品种,Δ与叶绿素含量呈极显著正相关。     

晋麦47背景回交导入系的遗传选择与性状分析

为深入研究小麦抗旱相关性状的遗传基础,以旱地品种晋麦47为轮回亲本、水地品种鲁麦14为供体亲本构建的导入系(ILs)为材料,在雨养和灌溉两种条件下考察穗下节和穗部农艺性状,利用56对在双亲间表现多态性的SSR标记引物对BC3F4导入系群体的150个株系进行遗传选择,分析筛选后的148个导入系遗传背景及性状相关性.结果表明,ILs群体中有两个株系分别在2个、13个标记住点的基因型不同于双亲,ILs群体的晋麦47基因型回复率达94.38%.在两种水分条件下ILs群体多数性状表现超双亲.性状变异系数在2.34%～127.11%之间,性状均值偏向轮回亲本晋麦47;ILs群体灌溉条件下的每穗总小穗数(TNS)极显著大于雨养条件下的,与鲁麦14相似.除穗顶部不育小穗敷(SST)外,其余性状在两种水分条件下均呈极显著正相关(r=0.221～0.555).ILs群体穗下节长(FIL)和旗叶叶枕至德基部长(LPSB)的遗传力均较高,大于0.5975;穗顶部不育小穗数(SST)、穗基部不育小穗数(SSB)的遗传力均较低,小于0.4638,说明小穗结实卒易受环境水分条件影响.     

小麦转录因子基因TaPHR1参与调控每穗小穗数

利用水分高效基因资源创制新型小麦品种是应对气候变化和人口高速增长的有效途径。MYB(v-mybavian myeloblastosisviral oncogene homolog)是植物中最大的转录因子家族之一,参与调控植物生长发育,生物和非生物胁迫。本研究在TaPHR1-4A和TaPHR1-4B中分别鉴定出19个和15个SNP,基于这些多态性位点开发了分子标记。关联分析表明,Hap-4B-I是小穗数多的优异单倍型。通过创制两个回交导入系群体,进一步证实Hap-4B-I有利于改善小麦穗部性状。TaPHR1的转录表达分析发现Hap-4B-I单倍型幼穗中TaPHR1的表达水平均高于Hap-4B-II单倍型。此外,TaPHR1在水稻中的异源表达导致穗分支变多,也证实TaPHR1参与调控每穗小穗数。小麦育成品种的时空分布分析发现尽管Hap-4B-II在我国现代育成品种中占比最多,但随小麦育种时间的推进,Hap-4B-I的占比在逐渐增多。总之,TaPHR1是小麦每穗小穗数的正调节因子。因此,本研究开发的分子标记可作为小麦标记辅助选择和遗传改良的重要来源。