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    1. 小麦-黑麦6RS/6AL易位染色体的遗传稳定性及其在配子中的传递
    李庆成,黄磊,李亚洲,范超兰,谢蝶,赵来宾,张舒洁,陈雪姣,甯顺腙,袁中伟,张连全,刘登才,郝明
    作物学报    2020, 46 (4): 513-519.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.91051
    摘要462)   HTML16)    PDF(pc) (1915KB)(111)    收藏

    小麦-黑麦6RS/6AL易位系HM812-41携带抗白粉病基因Pm56。为评价其育种利用潜力, 以HM812-41为亲本分别与推广品种蜀麦580、蜀麦830和蜀麦969杂交, 杂种F1与中国春进行正反交, 研究6RS/6AL易位染色体在不同背景中的遗传稳定性及其通过雌雄配子的传递规律。同时, 利用“双顶交”法改良易位系的综合农艺性状。基因组原位杂交结果表明, 6RS/6AL易位染色体在传递过程中结构稳定。6RS/6AL易位染色体可以高频率地通过雌、雄配子传递, 其传递率分别为45.05%~53.33%和43.94%~53.04%。初步分析“双顶交”F2分离群体表明, 6RS/6AL易位染色体对主要农艺性状如株高、穗长、小穗数和自交结实率没有明显的不利影响。用“双顶交”法可以快速地改良易位系的综合农艺性状。

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    2. 小麦脱落酸受体基因TaPYR1介导植株抵御干旱逆境功能研究
    韩乐,杜萍萍,肖凯
    作物学报    2020, 46 (6): 809-818.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.91067
    摘要394)   HTML91)    PDF(pc) (2376KB)(468)    收藏

    脱落酸(ABA)受体PYR/PYL/RCAR通过与渗透胁迫诱导的ABA结合, 参与植株体内ABA介导的信号转导过程, 在调控植株干旱逆境抵御过程中具有重要的生物学功能。本文研究了鉴定的1个干旱响应的PYR家族成员TaPYR1的分子特征、应答干旱表达模式及其介导植株抵御干旱逆境的功能。结果表明, TaPYR1与植物种属中部分PYR基因在氨基酸序列水平上高度同源, 编码蛋白含有PYR家族成员保守结构域, 翻译蛋白经内质网分选后定位于细胞质膜。TaPYR1基因在小麦根、叶中均呈明显的干旱诱导表达模式, 在干旱胁迫48 h表达量达到峰值。与野生型对照(WT)相比, 超表达TaPYR1烟草转化株系, 干旱处理下植株长势增强, 干鲜重增加。干旱处理下, 转化株系较对照的光合能力增强, 细胞保护酶活性提高, 渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖含量增加。研究表明, TaPYR1通过在转录水平上应答干旱逆境, 改善干旱胁迫下的植株相关生理过程, 在增强植株抵御干旱逆境能力中发挥重要作用。

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    3. 蓖麻种子结构的解剖和显微观察
    郭学民,赵晓曼,徐珂,王芯蕊,张辰瑜,东方阳
    作物学报    2020, 46 (6): 914-923.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.94141
    摘要385)   HTML16)    PDF(pc) (15210KB)(147)    收藏

    本文通过萌发法、分离法、石蜡切片法和显微观察技术, 分别以番红固绿和希夫试剂染色, 系统观察了蓖麻种皮、胚乳和胚的结构及其维管束分布。(1)蓖麻种子背侧基部的种孔并未被种阜所覆盖。(2)种皮包括外种皮、内种皮和种阜3部分, 其中, 外种皮由外至内分别为长柱状表皮层、海绵组织层和栅栏组织层, 而内种皮则依次为马氏层、海绵组织层和内珠被内层, 在种阜端由内种皮内层和外层共同围成气室, 类似于鸡蛋的气室。(3)在外种皮和内种皮中均有维管束分布, 其中外种皮的大型维管束仅分布在种子腹侧种脊的海绵组织层内, 它从种脐延伸至种阜相对一端; 而内种皮维管束也分布在海绵组织层中, 通过维管束索, 逐级分枝, 止于种阜端气室边缘; 内、外种皮的维管束通过合点端的连接点相连续, 共同构成种皮维管系统。(4)种阜由表皮和薄壁组织构成, 其中薄壁组织由外侧小型薄壁细胞和内侧大型薄壁细胞构成。种阜维管束仅2束, 分布在种阜中部腹侧, 独立构成种阜维管系统; 在种阜中, 还有种阜管道, 其内端开口于内种皮的气室, 外端为盲端。(5)胚乳由含大量糊粉粒的薄壁细胞构成, 其中未见维管束分布。在胚中, 维管束为外韧维管束, 它们分化于胚轴, 从胚轴顶端两侧分别进入2片子叶主脉, 在主脉中由4个逐步减少为1个, 在子叶中分枝变细, 构成胚维管系统; 子叶表皮和叶肉细胞中均含糊粉粒, 但在胚芽、胚轴和胚根中未见糊粉粒; 2片子叶近轴面分离, 远轴面则通过粘液层与胚乳相连接; 胚轴和胚根在空间上与胚乳分离。这些结果为全面掌握植物蓖麻种子的结构和研究种子发育和萌发过程及其物质运输提供了解剖学依据。

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    4. 玉米叶向值的全基因组关联分析
    彭勃,赵晓雷,王奕,袁文娅,李春辉,李永祥,张登峰,石云素,宋燕春,王天宇,黎裕
    作物学报    2020, 46 (6): 819-831.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.93063
    摘要372)   HTML43)    PDF(pc) (2510KB)(235)    收藏

    叶向值是反映叶片“直”和“立”两个特性的综合指标。叶向值高的品种, 叶片直而不弯, 叶夹角小, 有利于群体通风透光, 在群体密度较高时比平展型更容易获得高产。阐明叶向值的遗传基础, 对玉米理想株型分子设计育种具有重要的意义。本研究以285份多样性玉米自交系为材料, 利用Illumina的maizeSNP50芯片基因分型结合连续2年的叶向值表型鉴定, 通过全基因组关联分析方法挖掘玉米叶向值显著关联的SNP位点。方差分析表明, 不同自交系的叶向值差异达到极显著水平(P<0.01)。在最优模型选择时, 发现Q+K模型最适合本研究的叶向值关联分析。在2个年份下, 共检测到15个与叶向值显著关联的位点(P<4.05E-5), 包括27个SNP, 解释5.54%~8.73%的表型变异, 并挖掘了15个候选基因。其中1.07 bin上的位点2是本研究发现的重要位点, 其候选基因可能是编码细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶的Zm00001d032050, 有待进一步图位克隆工作验证。

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    5. 小麦品种扬麦16赤霉病抗扩展QTL定位及分析
    胡文静,张勇,陆成彬,王凤菊,刘金栋,蒋正宁,王金平,朱展望,徐小婷,郝元峰,何中虎,高德荣
    作物学报    2020, 46 (02): 157-165.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.91048
    摘要364)   HTML68)    PDF(pc) (2398KB)(318)    收藏

    扬麦系列品种赤霉病抗性在世界范围内得到重视, 但其抗性遗传机制尚不清楚。扬麦16是近年来大面积推广的抗赤霉病品种, 本研究以扬麦16与中麦895杂交构建的174个双单倍体(double haploid lines, DH)系为材料, 于2017—2019年连续3年对该群体采用单花滴注进行赤霉病抗扩展鉴定。利用660K SNP芯片构建高密度遗传图谱, 共检测到6个抗性QTL, 分别位于2DL、3BL、4BS、4DS、5BL和6AS染色体上。除4BS位点外, 其他5个抗性等位基因均来源于扬麦16。QFhb.yaas-4DSQFhb.yaas-6AS均在多年被检测到, 可解释8.8%~15.0%的表型变异; QFhb.yaas-2DLQFhb.yaas-3BL仅在1年被检测到, 分别解释10.5%和14.7%的表型变异; QFhb.yaas-5BL和来源于中麦895的QFhb.yaas-4BS仅在1年被检测到且效应仅为6.4%和8.3%。QTL效应分析结果表明, 相较于单个位点, 多个抗性QTL的聚合可显著降低赤霉病严重度。扬麦16抗赤霉病QTL将为揭示扬麦品种抗性遗传机制及开发相应分子标记奠定基础。

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    6. 甘蓝SI相关基因BoCDPK14的克隆与分析
    白晓璟,廉小平,王玉奎,张贺翠,刘倩莹,左同鸿,张以忠,谢琴琴,胡燈科,任雪松,曾静,罗绍兰,蒲敏,朱利泉
    作物学报    2019, 45 (12): 1773-1783.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.94040
    摘要346)   HTML89)    PDF(pc) (2173KB)(280)    收藏

    甘蓝自交不亲和性(self-incompatibility, SI)是柱头对相同单倍型的花粉产生的排斥或抑制反应。钙依赖蛋白激酶(calcium-dependent protein kinase, CDPK)是植物面对逆境信号时参与抗逆反应的重要元件。本文通过甘蓝自花授粉0~60 min的柱头转录组数据分析, 成功地筛选到一个受自花授粉诱导上调表达的基因BoCDPK14, 该基因与拟南芥中参与植物逆境信号传导的钙依赖蛋白激酶基因高度同源。BoCDPK14基因开放阅读框1599 bp, 编码一种具有533个氨基酸残基的亲水性蛋白, 可在大肠杆菌胞质中被诱导表达, 其相对分子质量为60.4 kD, 表明BoCDPK14为活性胞质蛋白。该基因起始密码子上游2000 bp的核苷酸序列中含有胁迫反应、激素反应、代谢调节等应答元件。BoCDPK14在甘蓝柱头、花粉、花蕾、花瓣和叶片中表达, 且柱头中的表达量低于花粉。荧光定量PCR结果证实, BoCDPK14在0~60 min的表达变化趋势与转录组分析结果一致。通过酵母双杂交发现, BoCDPK14蛋白激酶结构域与谷氨酸受体通道蛋白BoGLR2.8d存在相互作用, 表明BoCDPK14可能是参与SI反应过程的新蛋白。本研究结果表明BoCDPK14可能作为Ca 2+信号元件参与甘蓝柱头响应花粉刺激的分子过程, 这为甘蓝自交不亲和的进一步研究和利用提供了新内容。

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    7. 大豆出苗期耐盐性鉴定方法建立及耐盐种质筛选
    刘谢香,常汝镇,关荣霞,邱丽娟
    作物学报    2020, 46 (01): 1-8.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.94062
    摘要330)   HTML82)    PDF(pc) (3749KB)(303)    收藏

    土壤盐渍化是影响农业生产的重要问题, 筛选耐盐大豆资源对于大豆主产区盐渍化土壤的利用具有重要意义。以中黄35、中黄39、Williams 82、铁丰8号、Peking和NY27-38为供试材料, 以蛭石为培养基质, 设0、100和150 mmol L -1NaCl 3个处理, 进行出苗期耐盐性鉴定, 分析与生长相关的6个指标, 旨在明确大豆出苗期耐盐性鉴定指标和评价方法。结果表明, 150 mmol L -1 NaCl处理显著降低大豆的成苗率、株高、地上部鲜重、根鲜重、地上部干重和根干重, 并且不同材料间差异显著。基于幼苗生长发育状况的耐盐指数方法与耐盐系数方法对6份种质耐盐性评价结果显著相关。耐盐指数法对植株无损坏、可省略种植对照, 节约人力和物力, 提高种质鉴定的效率。因此, 以150 mmol L -1 NaCl作为出苗期耐盐鉴定浓度, 以耐盐指数作为大豆出苗期耐盐鉴定评价指标, 鉴定27份大豆资源, 获得出苗期高度耐盐大豆(1级) 3份、耐盐大豆(2级) 7份, 其中4份苗期也高度耐盐(1级), 分别为运豆101、郑1311、皖宿1015和铁丰8号。本研究建立了一种以蛭石为基质, 利用150 mmol L -1 NaCl处理, 以耐盐指数作为评价指标的大豆出苗期耐盐性鉴定评价的简便方法, 并筛选出4份出苗期和苗期均耐盐的大豆, 对耐盐大豆种质资源的高效鉴定和耐盐大豆新品种培育具有重要意义。

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    8. 小麦转录因子基因TaNAC67参与调控穗长和每穗小穗数
    张宏娟,李玉莹,苗丽丽,王景一,李超男,杨德龙,毛新国,景蕊莲
    作物学报    2019, 45 (11): 1615-1627.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.91009
    摘要316)   HTML64)    PDF(pc) (2931KB)(227)    收藏

    NAC转录因子是植物特有的一类转录因子, 在植物生长发育和逆境胁迫应答反应中发挥着重要作用。前期研究表明, TaNAC67参与对多种逆境胁迫的应答, 过量表达能增强拟南芥的抗逆性。为进一步揭示其在调控小麦主要农艺性状发育方面的作用, 本研究以36份普通小麦组成的高多态性群体为材料, 测序分析了TaNAC67-6ATaNAC67-6BTaNAC67-6D序列多态性, 发现TaNAC67-6A启动子区-1516 nt有1个A/G转换SNP, 在-873~ -748 nt处有1个126 bp的InDel; TaNAC67-6B启动子区-2014和-1916 nt处各有1个C/T转换SNP; TaNAC67-6D启动子区-1795 nt有1个T/G颠换SNP, 编码区357 nt处有1个C/T转换SNP。根据多态性分别开发了功能分子标记, 扫描由282份普通小麦构成的自然群体, 并将基因型和表型性状检测结果进行关联分析, TaNAC67-6ATaNAC67-6B的标记与表型性状无显著关联, 而TaNAC67-6D的2个标记SNP-D-1和SNP-D-2分别与小麦穗长和每穗小穗数显著相关。单倍型分析发现, 自然群体中存在3种主要单倍型, 其中Hap-6D-3是增加穗长和每穗小穗数的最优单倍型, 在我国小麦育种历史中受到了正向选择。转基因水稻表型分析发现, TaNAC67过表达能显著增加水稻主穗穗长、穗分枝和穗粒数, 验证了小麦关联分析结果。因此, TaNAC67-6D可用于改良农作物穗部性状, 其分子标记可用于小麦分子标记辅助选择育种。

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    9. 亚洲棉短绒突变体纤维发育及其差异基因表达分析
    王晓阳,王丽媛,潘兆娥,何守朴,王骁,龚文芳,杜雄明
    作物学报    2020, 46 (5): 645-660.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.94133
    摘要313)   HTML37)    PDF(pc) (5451KB)(204)    收藏

    棉花纤维是重要的天然纺织材料, 是最长的单细胞, 是研究纤维发育的良好材料。本研究以亚洲棉短绒突变体(FZ)及其野生型(fz)为材料, 结合扫描电镜、石蜡切片、RNA-seq技术, 解析棉花短绒起始的可能机制。与野生型(fz)的0DPA时期胚珠相比, 突变体的胚珠在该时期仅有少量的纤维起始。在+3DPA时, 突变体没有短绒细胞起始, 仅有长纤维细胞, 而野生型有大量的短纤维细胞和长纤维细胞。对这2个材料的0DPA、+3DPA、+5DPA和+8DPA胚珠差异基因分析结果显示, 在短绒突变体(FZ)和野生型(fz)的4个纤维发育时期共挖掘出3780个差异表达基因, 其中0DPA时差异基因数目最少, 随着胚珠发育时间的延长, 差异基因的数目逐渐增加。KEGG分析发现这些基因主要参与蜡质、角质生物合成, 以及苯丙烷代谢和植物信号传导过程。共表达趋势分析显示, 在突变体+3DPA上调的差异基因中, 参与离子结合、MAPK级联反应、氧化还原活性和转录调控的基因表达受到正影响(表达水平提高), 造成突变体短绒纤维不能正常起始。这些结果描述了二倍体亚洲棉短绒起始的动态变化, 可为进一步研究棉纤维发育提供参考。

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    10. 水稻光温敏核不育基因tms5pms3的互作效应
    王芳权,范方军,夏士健,宗寿余,郑天清,王军,李文奇,许扬,陈智慧,蒋彦婕,陶亚军,仲维功,杨杰
    作物学报    2020, 46 (3): 317-329.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.92036
    摘要303)   HTML21)    PDF(pc) (2299KB)(208)    收藏

    tms5pms3是水稻的光温敏核不育基因, 其功能位点已经明确, 然而它们在两系不育系中的效应尚不清楚。本研究针对tms5pms3基因功能位点, 分别设计了功能标记AS-TMS5和CAPS-PMS3。经鉴定发现, 这2个功能标记能准确区分不育、可育性状对应的隐性纯合、杂合和显性纯合3种基因型。利用AS-TMS5和CAPS-PMS3对培矮64S/9311、广占63S/湘恢47和粤光S/宁恢108的F2群体单株的基因型及育性的关系分析发现, tms5基因是广占63S和粤光S控制光温敏不育性状的主效基因, 而pms3基因在培矮64S和粤光S中并不能独立起作用, 还需要与其他基因共同调控。进一步分析粤光S/宁恢108的F2:3群体基因型与育性的关系, 发现在粤光S/宁恢108背景下, 携带pms3基因的株系几乎都表现可育, 而携带tms5基因的株系在较高气温条件下表现不育, 但育性转换温度可能较高; 而携带tms5pms3基因的株系育性转换温度比仅携带tms5基因的株系低, 这为聚合2个基因选育不育性状稳定的光温敏不育系提供了思路和方法。

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    11. 利用DH和IF2群体检测油菜籽粒油酸、亚油酸、亚麻酸含量QTL
    蒙姜宇,傅鹰,贺亚军,钱伟
    作物学报    2019, 45 (9): 1338-1348.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.84172
    摘要294)   HTML8)    PDF(pc) (2052KB)(74)    收藏

    以德国冬性甘蓝型油菜Express和中国半冬性甘蓝型油菜SWU07为亲本构建包含261个株系的DH群体和包含234个株系的IF2群体, 检测不同年份条件下油菜籽粒油酸、亚油酸、亚麻酸含量相关的QTL。在DH群体4年环境下共检测出71个QTL, 在IF2群体2年环境下共检测出4个QTL。去掉在不同年份和群体中置信区间相互重叠的QTL之后, 共得到3个品质性状的51个QTL, 其中有15个在2年以上环境中被检测到。这些QTL分别分布在13个连锁群上, 其中与油酸含量相关的18个, 分布于A01、A02、A04、A05、A07、A09、C01连锁群, 揭示3.44%~13.97%的表型变异; 与亚油酸相关的12个, 分布于A02、A06、A09、C01、C02连锁群, 揭示3.84%~19.51%的表型变异; 与亚麻酸相关的21个, 分布于A01、A02、A03、A04、A05、A08、A09、C01、C02、C03、C06连锁群, 揭示2.86%~11.91%的表型变异。这些结果将为油菜脂肪酸品质改良提供更多遗传信息。

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    12. 利用WGCNA鉴定非生物胁迫相关基因共表达网络
    李旭凯,李任建,张宝俊
    作物学报    2019, 45 (9): 1349-1364.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.82061
    摘要283)   HTML34)    PDF(pc) (2211KB)(193)    收藏

    加权共表达网络分析(Weighted Gene Co-expression Network Analysis, WGCNA)是用来描述不同样品之间基因关联模式的系统生物学方法, 可以用来鉴定高度协同变化的基因集。本研究利用正常水稻组织共47份转录组数据, 通过冷胁迫、干旱胁迫、盐胁迫不同的处理方式, 使用WGCNA方法, 根据已克隆基因的报道与以上3种胁迫相关的关键基因, 探究不同逆境下基因之间的调控关系。通过对低表达量基因的过滤, 最终利用筛选的30,339个表达的基因来构建共表达矩阵, 得到15个模块。分析发现已知的水稻3种相关基因在各个模块均有存在, 于是对预测到的靶基因进行GO富集分析。对3种胁迫下处理的转录组数据进行差异表达基因分析, 结合已报道与胁迫相关的基因, 选取各胁迫相关的2个模块进行了基因调控网络的构建。鉴于3种胁迫相关基因在green模块中大量分布, 通过对green模块下各自特有的基因和共有的基因的GO功能富集分析, 并对共有的基因构建调控网络, 挖掘到2599个与3种胁迫都相关的基因, 并预测出25个抗逆相关的关键基因, 为水稻的抗逆及综合抗逆能力等研究提供了新思路。

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    13. 播种深度对花生生育进程和叶片衰老的影响及其生理机制
    甄晓宇,杨坚群,栗鑫鑫,刘兆新,高芳,赵继浩,李颖,钱必长,李金融,杨东清,李向东
    作物学报    2019, 45 (9): 1386-1397.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.94074
    摘要279)   HTML7)    PDF(pc) (1128KB)(185)    收藏

    在春播、土壤水分适宜以及起垄覆膜种植模式条件下, 选用大花生品种山花108, 设置3、5、7、9、11、13和15 cm (SD3、SD5、SD7、SD9、SD11、SD13和SD15) 7种播种深度, 研究播种深度对花生生育进程、叶绿素含量、光合性能、干物质积累量、抗氧化酶活性及产量形成的影响。2年结果表明, 播种深度明显影响花生出苗时间, 与SD5处理相比, SD15处理的出苗期推迟5 d, 产量形成期缩短2.5 d。播深过浅(3 cm)或过深(>7 cm)显著降低了植株主茎高和侧枝长, 导致叶面积指数(LAI)显著降低; 且降低了产量形成期叶片叶绿素含量和光合速率, 导致植株干物质积累量显著降低。播种过深(>7 cm)显著降低了产量形成期叶片可溶性蛋白含量和超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性, 丙二醛(MDA)含量显著提高, 导致叶片膜脂过氧化加剧。各播深处理相比, SD5处理的荚果和籽仁产量较高, 主要是由于其单株结果数、单果重及出仁率的提高, 播种深度超过7 cm后, 减产显著。因而, 春花生适宜的播种深度应控制在5 cm。

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    14. 水稻资源全生育期耐盐性鉴定筛选
    孙现军,姜奇彦,胡正,张惠媛,徐长兵,邸一桓,韩龙植,张辉
    作物学报    2019, 45 (11): 1656-1663.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.92012
    摘要276)   HTML17)    PDF(pc) (1389KB)(373)    收藏

    对来自国内外不同地区的550份水稻资源进行全生育期耐盐性鉴定。设置淡水、0.3%和0.5%盐溶液浇灌3个处理, 插秧10 d后, 通过浇灌不同体积的淡水与海水调至设计浓度对水稻进行不同浓度的盐胁迫处理。分别调查了淡水及0.3%盐处理下水稻株高、有效分蘖数、主穗长度、主穗结实率、单株产量、抽穗期6项农艺性状和0.5%盐处理下的水稻耐盐表型。与淡水浇灌相比, 全生育期在0.3%盐溶液处理下, 550份水稻(100%)株高显著降低; 124份(22.55%)水稻有效分蘖数(90份增加, 34份减少)、414份(75.27%)水稻主穗长度(405份变短、9份增长)、145份(26.36%)水稻主穗结实率(84份减少, 61份增加)、375份(68.18%)水稻单株产量(343份减少, 32份增加)存在(极)显著差异; 水稻资源的抽穗期无显著差异。主成分分析表明, 主穗结实率、有效分蘖数及单株产量3项性状累计贡献77.25%的变异。根据产量耐盐系数筛选了121份耐盐水稻资源(产量耐盐系数≥0.8), 在0.5%盐胁迫持续处理42 d后, 筛选了78份耐盐水稻资源(耐盐表型为3级), 其中25份水稻资源全生育期在0.3%盐处理下单株产量耐盐系数≥0.8, 在0.5%盐胁迫持续处理42 d后的耐盐表型为3级。筛选的耐盐水稻资源为培育耐盐新品种及深入研究耐盐机制提供材料。

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    15. 黄淮海区域现代夏玉米品种产量与养分吸收规律
    程乙,刘鹏,刘玉文,庞尚水,董树亭,张吉旺,赵斌,任佰朝
    作物学报    2019, 45 (11): 1699-1714.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.93004
    摘要270)   HTML9)    PDF(pc) (1848KB)(209)    收藏

    为玉米合理施肥, 实现高产高效提供理论依据, 2016年在济南商河国家农作物新品种展示示范中心和山东农业大学作物生物学国家重点实验室进行试验, 于玉米完熟期进行植株取样, 测定产量、产量构成因素和植株矿质元素含量, 探究黄淮海区域现代夏玉米品种的产量与养分吸收规律。探测分析和正态分布检测结果表明单株生产力、单株生物产量、千粒重和籽粒产量分别符合正态分布N (167.0, 22.72 2)、N (285.0, 33.47 2)、N (318.0, 35.75 2)和N (10.9, 1.50 2), 其变化范围为141.55~246.99 g 株 -1、197.68~389.92 g 株 -1、226.58~413.76 g和5.84~13.41 t hm -2。每生产100 kg籽粒氮素需求量平均为1.95 kg, 单位籽粒氮素需求量随籽粒产量提高呈降低趋势。当产量水平由<7.0 t hm -2增加到8.0~9.0 t hm -2时, 每生产100 kg籽粒氮素需求量从2.15 kg降低到1.96 kg, 主要是收获指数升高和籽粒氮浓度降低造成的; 当产量水平由8.0~9.0 t hm -2 增加到10.0~11.0 t hm -2时, 每生产100 kg籽粒氮素需求量从1.96 kg降低到1.84 kg, 主要是籽粒氮浓度降低造成的; 当产量水平由10.0~11.0 t hm -2增加到>11.0 t hm -2时, 单位籽粒氮素需求量基本不再变化。生产100 kg玉米籽粒的磷素需求量平均为0.97 kg, 其与籽粒产量呈显著负相关, 从产量水平<7.0 t hm -2 的1.07 kg下降到产量水平>11.0 t hm -2 的0.92 kg, 这是由收获指数升高和籽粒磷浓度降低造成的。生产100 kg玉米籽粒钾素需求量平均为1.89 kg, 其与籽粒产量呈显著负相关, 从产量水平<7.0 t hm -2 的2.14 kg下降到产量水平>11.0 t hm -2 的1.74 kg, 这是由收获指数升高、茎秆钾浓度增加和叶片钾浓度降低造成的。当前黄淮海区域现代玉米品种籽粒产量为(8.91±1.23) t hm -2, 生产100 kg籽粒的氮素、磷素和钾素需求量的变化范围分别为(1.95±0.24)、(0.97±0.11)和(1.89±0.28) kg。氮磷钾需求量随产量的提高而增加, 但每生产100 kg籽粒产量的氮素、磷素和钾素需求量随着产量升高而下降。

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    16. 增密减氮对棉花干物质和氮素积累分配及产量的影响
    王士红,杨中旭,史加亮,李海涛,宋宪亮,孙学振
    作物学报    2020, 46 (3): 395-407.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.94074
    摘要267)   HTML4)    PDF(pc) (578KB)(393)    收藏

    为了探讨种植密度和施氮量对棉花干物质与氮素积累分配及产量的影响。本研究以聊棉6号为试验材料, 设置5.25、6.75和8.25万株 hm -2(D5.25、D6.75、D8.25) 3个种植密度, 0、105、210、315和420 kg hm -2(N0、N105、N210、N315、N420) 5个施氮量, 研究增密减氮对棉花干物质积累与分配、氮素积累与分配、产量及其构成因素的影响。结果表明, 与D5.25相比, D6.75、D8.25条件下棉花干物质积累量显著升高, 2016年提高了17.6%、28.7%, 2017年提高了12.6%、20.9%。与N0相比, 施氮肥后干物质积累量随施氮量的增加显著升高, 2016年各施氮处理分别提高了4.5%、11.1%、13.7%、16.3%, 2017年提高了3.6%、13.5%、15.3%、19.8%。棉花氮素吸收与干物质积累动态曲线均符合 Logistic 模型, 2年间棉株氮素最大累积量(Ym)均在D8.25N420处理下获得, 与平均值相比, 棉株氮素最大累积量分别提高了17.3%和23.8%、快速累积持续时间(T)延长了5.2%和9.9%、最大累积速率(Vm)提升11.5%和13.8%, 氮素快速积累期起始时期(t1)比干物质积累分别提早了4.1 d和6.4 d。2016年D5.25N315、D6.75N210、D6.75N105和2017年D5.25N315、D6.75N210处理的棉花产量显著高于其他处理。种植密度和施氮量的互作效应对棉花产量的影响显著, 增密减氮可以获得高产, 推荐本地区棉花种植密度从常规的5.25万株 hm -2增加到6.75万株 hm -2, 施氮量从常规的300 kg hm -2第一年减少为105 kg hm -2, 第二年减少为210 kg hm -2

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    17. 对马铃薯类受体激酶CRK基因家族的鉴定及响应病原真菌信号的表达分析
    张卫娜,范艳玲,康益晨,杨昕宇,石铭福,要凯,赵章平,张俊莲,秦舒浩
    作物学报    2020, 46 (5): 680-689.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.94096
    摘要267)   HTML30)    PDF(pc) (3639KB)(199)    收藏

    富含半胱氨酸的类受体激酶(cysteine-rich receptor-like kinase, CRK)在植物生长发育和环境适应过程中发挥重要的作用。本研究鉴定了马铃薯CRK (StCRK)家族成员, 并对其理化性状、进化特征、亚细胞定位、染色体位置和表达模式进行分析。鉴定获得8个StCRKs, 其氨基酸序列大小为459~686 aa, 分子量介于50.75~77.50 kD, 等电点介于5.84~8.75, 主要位于质膜。进化分析将来自马铃薯、拟南芥、香蕉、苹果、水稻、番茄和棉花的CRKs分为9个亚组, 2号、3号和5号染色体上的StCRKs分布于亚组I (6个成员)和VI (2个成员); 存在2个串联重复基因簇, 包含4个成员。StCRKs启动子区域存在多种顺式调控元件, 主要响应激素、低温、防卫和逆境等信号。接种晚疫病菌(Phytophthora infestans, Pi)和干腐病菌(Fusarium sulphureum, Fs)后, 分别发现8个和6个StCRKs为差异表达。其中, StCRK4和StCRK8响应PiFs信号, 在接种以上2种病原菌后, 表达量上调8倍以上, 推测其响应多个真菌信号, 可能在马铃薯对真菌病害的广谱抗性中起重要作用, 可作为进一步抗病研究和功能分析的候选基因。

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    18. 利用WGCNA鉴定棉花抗黄萎病相关基因共表达网络
    傅明川,李浩,陈义珍,柳展基,刘任重,王立国
    作物学报    2020, 46 (5): 668-679.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.94124
    摘要265)   HTML14)    PDF(pc) (1659KB)(228)    收藏

    加权基因共表达网络分析(Weighted Gene Co-expression Network Analysis, WGCNA)作为一种典型的系统生物学方法, 可用来鉴定协同表达的基因模块, 探索模块与目标性状之间的生物学相关性, 并挖掘网络中的核心基因。黄萎病(Verticillium wilt)可严重降低棉花(Gossypium spp.)的产量及品质, 因此研究抗病基因及抗病机制, 对于棉花抗病育种工作具有重要意义。本研究以黄萎病菌侵染不同时间点的海岛棉(Gossypium barbadense)幼苗根尖转录组数据为基础, 分析其差异表达基因, 并选取在不同样本之间表达水平变异最大的前50%基因(共35,647个)进行WGCNA。结果表明, 在黄萎病菌侵染条件下, 共有22,850个基因差异表达, 其中4685个为所有侵染时间点共有的差异基因。共鉴定到18个基因共表达模块, 其中5个为抗黄萎病相关特异性模块(black、mediumpurple3、darkolivegreen、plum3模块分别与侵染2 h、6 h、48 h、72 h时间点正相关; mediumpurple2与侵染2 h时间点负相关)。GO和KEGG富集分析表明, 特异性模块可以富集到有生物学意义的富集结果, 如刺激响应、钙离子结合、黄酮类化合物合成代谢等抗逆相关通路。通过计算模块内基因的连通性, 挖掘出了网络中的核心基因, 功能预测表明, 这些基因可能在逆境胁迫响应中发挥重要作用。本研究为进一步理解棉花抗黄萎病的分子机制、选育棉花抗病新品种提供了理论指导。

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    19. 杂草稻的特性及其危害与防治研究进展
    陈雷, 金曼, 张维乐, 王承旭, 吴勇斌, 王治忠, 唐晓艳
    作物学报    2020, 46 (7): 969-977.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.92064
    摘要265)   HTML45)    PDF(pc) (3059KB)(237)    收藏

    杂草稻(Oryza sativa f. spontanea)泛指具有杂草特性的水稻, 是稻田中的恶性杂草之一, 在生产中可严重危害栽培稻的产量和品质。本文从杂草稻的形态特性、落粒性、休眠性、耐逆性等方面概述其生物学特征。简要阐述了杂草稻起源于栽培稻的去驯化过程, 分布范围涵盖世界稻作生产区, 在我国杂草稻的发生分布不均, 以江苏中南部以及广东的湛江等地最为严重。进一步分析了由于杂草稻导致对稻米产量、稻米品质以及稻田生态环境造成的影响和危害, 并提出了杂草稻的综合防控与治理措施, 包括预防控制、合理耕作、科学使用化学除草剂等方式, 以便有效地控制杂草稻的发生与传播。

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    20. 甘蓝型油菜种子萌发期耐铝毒特性综合评价及其种质筛选
    郜欢欢,叶桑,王倩,王刘艳,王瑞莉,陈柳依,唐章林,李加纳,周清元,崔翠
    作物学报    2019, 45 (9): 1416-1430.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.84169
    摘要258)   HTML9)    PDF(pc) (847KB)(81)    收藏

    种子萌发是油菜植株形态建成的重要阶段, 铝毒是酸性土壤中影响其种子萌发的主要因素之一, 因此筛选出种子萌发过程中耐铝毒种质对油菜生产及研究具有重要意义。本研究利用5份甘蓝型油菜品种(系)筛选出油菜萌发期耐铝毒种质资源处理的适宜胁迫浓度为90 μg mL -1。并以该浓度处理148份甘蓝型油菜品种(系)种子, 于萌发期测定其发芽势、发芽率、鲜重、干重、根长和芽长等指标, 通过铝毒胁迫耐性综合评价值(A值)、平均隶属函数值(ASF值)、对铝毒加权耐性系数(WAC值)、相关性、频数、主成分、灰色关联度、聚类和逐步回归分析等鉴定萌发期耐铝性, 建立萌发期对铝毒耐性综合评价模型并筛选出适宜的评价鉴定指标。结果表明, 148份甘蓝型油菜的萌发期各指标在品种(系)间存在显著差异; 筛选出萌发期耐铝毒甘蓝型油菜品种(系) 01188、WH-20、A109、甲预31棚等。根据灰色关联度及回归分析结果认为, 在油菜萌发期测定其根长、芽长、鲜重、发芽率和发芽势, 通过回归方程估算其A值, 可以初步判断甘蓝型油菜种质的耐铝毒特性。

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    21. 水肥“三匀”技术对水稻水、氮利用效率的影响
    杨志远,李娜,马鹏,严田蓉,何艳,蒋明金,吕腾飞,李郁,郭翔,胡蓉,郭长春,孙永健,马均
    作物学报    2020, 46 (3): 408-422.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.92027
    摘要252)   HTML2)    PDF(pc) (999KB)(156)    收藏

    本研究通过3个裂区试验探究水肥“三匀”技术对水稻水、氮利用效率的影响。试验1和试验2土壤基础肥力不同, 处理一致, 主区为氮高效品种德香4103和氮低效品种宜香3724, 副区为农民习惯施肥模式(farmer’s usual management, FU)、水肥耦合模式(nitrogen-water coupling management, NWC)、水肥“三匀”模式(methodical nitrogen- water distribution management, MNWD, 采用灌溉水和氮肥投入增频减量一体化的方式), 以各自不施氮肥为对照; 试验3主区为氮高效品种德香4103、F优498及氮低效品种宜香3724、川优6203, 副区为FU、NWC及MNWD。结果表明, MNWD施氮量较NMC和FU降低20%, 灌溉水较NMC减少20%~25%, 较FU减少42%~48%。MNWD茎蘖缓升缓降, 成穗率较高, 与NWC和FU相比, 其花前物质转运量较低, 但花后光合产物积累多, 与NWC产量差异不显著, 较FU平均增产8.77%~14.18%。相关分析显示, 10~20 cm及20~30 cm土层稻株根干重与氮肥回收率、氮肥农学利用率、灌溉水生产效率及水分生产效率显著正相关, MNWD水稻根量大, 分布于10 cm以下土层的根系发达, 利于水氮利用效率提高。与NWC和FU相比, MNWD氮肥回收率平均提高8.07%~11.99%和20.72%~30.78%, 农学利用率平均提高17.44%~27.38%和96.47%~101.42%, 灌溉水生产效率平均提高23.34%~36.67%和76.54%~117.38%, 水分生产效率平均提高8.41%~17.66%和32.23%~65.29%。

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    22. 基于QTL定位和全基因组关联分析筛选甘蓝型油菜株高和一次有效分枝高度的候选基因
    霍强,杨鸿,陈志友,荐红举,曲存民,卢坤,李加纳
    作物学报    2020, 46 (02): 214-227.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.94067
    摘要249)   HTML11)    PDF(pc) (7210KB)(166)    收藏

    株高和一次有效分枝高度是与甘蓝型油菜结荚层厚度、收获指数紧密关联的重要农艺性状, 有关株高的数量性状位点(quantitative trait locus, QTL)和全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)已有很多报道, 但对一次有效分枝高度的QTL和GWAS定位以及候选基因筛选的研究报道较少。本研究利用已构建的高密度遗传连锁图对2016和2017年2个环境的186个株系组成的重组自交系群体株高和一次有效分枝高度及其最佳线性无偏预测(best linear unbiased prediction, BLUP)值进行QTL定位共检测到8个株高的QTL, 分别位于A03、A04和A09染色体, 单个QTL解释4.60%~13.29%的表型变异, 其中位于A04染色体上的QTL (q-2017PH-A04-2和q-BLUP-PH-A04-2)在2017年和BLUP中均被检测到; 检测到9个一次有效分枝高度QTL, 分别位于A01、A02、A05、A09、C01和C05染色体上, 单个QTL解释5.12%~19.10%的表型变异, 其中q-2017BH-A09-1、q-BLUP-BH-A09-2和q-BLUP-BH-A09-3有重叠区段。同时, 利用课题组前期完成的588份重测序自然群体进行全基因组关联分析, 2年共检测到与株高显著关联的50个SNP位点和与一次有效分枝高度显著关联的12个SNP位点; 根据SNP的物理位置, 筛选出参与细胞增殖、细胞扩增、细胞周期和细胞壁活动的13个株高候选基因, 以及参与赤霉素、亚精胺等合成代谢途径、核糖体组成和在光合、萌发等过程中有一定作用的一次分枝高度的11个候选基因, 并利用荧光定量PCR技术验证候选基因在极端材料中的表达情况。本研究结果将为油菜株型改良及后续基因的功能研究提供理论依据。

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    23. 综合农艺管理对夏玉米叶片生长发育及内源激素含量的影响
    于宁宁,张吉旺,任佰朝,赵斌,刘鹏
    作物学报    2020, 46 (6): 960-967.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.93050
    摘要246)   HTML20)    PDF(pc) (622KB)(351)    收藏

    叶片可直接反映玉米植株的营养状况, 是光合作用的主要场所, 与干物质积累和产量形成密切相关。本研究以郑单958 (ZD958)为试验材料, 以T1代表农民习惯处理; T2代表在T1的基础上, 增加种植密度, 推迟收获, 降低施肥量, 并优化施肥时期; T3代表在T2的基础上进一步增加种植密度和施肥量; T4代表在T3的基础上, 降低种植密度和施肥量; N代表施氮量处理, 设N0、N1、N2和N3分别为0、129.0、184.5和300.0 kg N hm -2, 研究综合农艺管理对夏玉米叶片生长及内源激素的调控作用。综合农艺管理措施包括优化耕作方式、种植密度、施肥量、施肥时期和收获时间等。结果表明, 施氮量不足导致IAA、ZR和GA3含量降低, ABA含量升高, 叶片SPAD值、叶面积指数(LAI)及比叶重均显著降低; 随施氮量的增加, 叶片IAA、ZR和GA3含量增加, ABA含量降低, LAI、SPAD和干物质积累量均显著增加。综合农艺管理处理可调节叶片内源激素含量, 其中T4处理IAA、ZR和GA3含量较T1处理分别高23.1%、9.8%和14.7%; ABA含量降低12.4%; 叶片LAI适宜, SPAD值增加4.2%, 最终单株干物质积累量增加12.6%。综合农艺管理在降低施氮量, 配合最佳的农艺管理方式下, 可调节内源激素含量, 增加叶片SPAD和比叶重, 有利于单株干物质积累, 这可能是促进夏玉米产量增加的重要原因之一。

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    24. 利用EST-SSR标记评价羽扇豆属(Lupinus L.)遗传多样性
    张红岩,杨涛,刘荣,晋芳,张力科,于海天,胡锦国,杨峰,王栋,何玉华,宗绪晓
    作物学报    2020, 46 (3): 330-340.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.94077
    摘要245)   HTML17)    PDF(pc) (3199KB)(129)    收藏

    利用基于窄叶羽扇豆转录组开发并筛选出的95对多态性EST-SSR标记, 对羽扇豆属的22个种133份资源进行全基因组扫描, 初步探究羽扇豆属下种间的进化关系, 分析来源于”旧世界”羽扇豆种间的遗传多样性, 为羽扇豆优异资源的挖掘和创新利用提供理论依据。结果表明, 用95对SSR标记共检测出1318个等位变异, 每对标记平均检测出3~37个等位变异, 平均为13.87个; 多态性信息量(PIC)变化范围0.39~0.91, 平均为0.75; 基因多样性变化范围0.41~0.92, 平均为0.78。基于邻接法(NJ)的系统发育初步探究了羽扇豆种间的进化关系, 22个羽扇豆种分别来源于”旧世界”和”新世界”, 与之前研究结果相对一致。聚类分析、群体结构分析和主成分分析结果均表明, 来源于”旧世界”的7个羽扇豆种被划分为4个组群, 各组群所包含的参试资源没有种间交叉重叠。

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    25. 小麦重要产量性状的主基因+多基因混合遗传分析
    解松峰,吉万全,张耀元,张俊杰,胡卫国,李俊,王长有,张宏,陈春环
    作物学报    2020, 46 (3): 365-384.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.91044
    摘要242)   HTML13)    PDF(pc) (2720KB)(103)    收藏

    以单株产量等为代表的重要性状是选育小麦高产良种的主攻目标性状, 分析小麦重要产量性状的数量遗传特性, 为深入研究其遗传机制提供依据。本研究选用品冬34为母本(P1)和BARRAN为父本(P2)配置杂交组合, 在2年4个环境下应用主基因+多基因混合遗传模型方法对该组合单世代(P1、P2、RIL7:8、RIL8:9)单株产量、千粒重、株高、穗下节间长、旗叶上节间长和分蘖数进行遗传及相关分析。结果表明, 除千粒重和分蘖数外, 其余性状间均显著或极显著相关, 穗下节间长与旗叶上节间长平均相关系数达0.91 (P≤0.001)。最优遗传模型对于单株产量是4对加性上位性主基因+多基因遗传模型, 其主基因加性效应值分别为3.78、2.89、-6.18和0.15, 多基因遗传率为86.23%; 对于千粒重是2对互补作用主基因+加性效应多基因混合遗传模型, 多基因加性效应值是22.37, 主基因遗传率为66.96%, 多基因遗传率为28.25%; 对于株高是2对累积作用主基因+加性作用多基因混合遗传模型, 控制株高的第1对主基因加性效应值是5.15, 加性×加性上位性互作效应值为-9.66, 多基因加性效应值为-9.31, 主基因遗传率为58.57%, 多基因遗传率为39.71%; 对于穗下节间长和旗叶上节间长均是加性-上位性多基因遗传模型, 其主基因遗传率分别为97.65%和99.14%; 对于分蘖数是加性-上位性多基因混合遗传模型, 主基因遗传率为78.89%, 多基因遗传率为19.87%。这些性状在多个环境下主要受主基因+多基因混合遗传控制。在选育优良品系的过程中, 要兼顾适应生态环境条件的重要表现, 进一步为筛选与目标性状紧密连锁标记及推进分子标记辅助选择提供理论依据。

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    26. 不同熟期夏玉米品种籽粒灌浆脱水特性和激素含量变化
    万泽花,任佰朝,赵斌,刘鹏,张吉旺
    作物学报    2019, 45 (9): 1446-1453.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.83078
    摘要240)   HTML21)    PDF(pc) (624KB)(196)    收藏

    本文旨在研究不同熟期夏玉米品种籽粒灌浆与脱水特性和内源激素含量与平衡的变化, 以期为黄淮海夏玉米机械化收获籽粒和高产高效品种筛选提供理论依据。以早熟玉米品种登海518 (DH518)、衡早8号(HZ8)和晚熟玉米品种郑单958 (ZD958)、登海605 (DH605)为试验材料, 研究玉米籽粒形成过程中干物质积累、水分含量及内源激素含量变化。结果表明, 早熟品种较晚熟品种灌浆期短, 籽粒开始脱水早, 脱水速率高, 生理成熟期粒重低, 产量低, 但早熟品种中DH518的产量显著高于HZ8。不同熟期玉米品种籽粒内源激素含量及其变化模式不同, 但同一激素含量随籽粒发育的变化趋势一致。两早熟品种籽粒的ABA含量高于两晚熟品种, 尤其表现在灌浆中后期。各品种籽粒灌浆、脱水速率均与内源激素含量有关, 两早熟品种的籽粒脱水速率与玉米素核苷(ZR)含量呈显著正相关。

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    27. 小偃麦衍生品系的赤霉病抗性评价
    张晓军,肖进,王海燕,乔麟轶,李欣,郭慧娟,常利芳,张树伟,阎晓涛,畅志坚,武宗信
    作物学报    2020, 46 (01): 62-73.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.91015
    摘要238)   HTML5)    PDF(pc) (2820KB)(99)    收藏

    由镰孢属(Fusarium)真菌侵染引起的赤霉病是严重威胁小麦生产的重要病害之一, 但小麦育种中可直接利用的抗源非常有限。采用单花滴注法接种赤霉菌株F0609, 对来源于中间偃麦草或长穗偃麦草的119份小偃麦衍生品系进行3年6个环境的抗病鉴定, 发现平均病小穗率<10%的材料有13份, 抗性评价为抗病(R); 平均病小穗率介于10%~25%之间的材料有61份, 抗性评价为中抗(MR); 其余45份材料的平均病小穗率介于25%~50%或>50%, 抗性评价为中感或高感(MS和S)。在13份高抗赤霉病材料中, CH16387的抗性显著优于苏麦3号和望水白, CH16371和CH16379的抗性显著优于望水白, 其余10个品系与抗病对照苏麦3号和望水白的抗性水平相当。这13份材料分别来自小麦-中间偃麦草部分双二倍体TAI8045和小麦-长穗偃麦草部分双二倍体TAP8430与普通小麦的杂交组合, TAI8045抗性显著优于对照品种望水白, TAP8430与苏麦3号和望水白的抗性相当, 而杂交组合中的小麦亲本对赤霉病表现感病, 推测这些材料的抗性可能来自TAI8045和TAP8430。这些抗病材料为小麦抗赤霉病育种提供了新的种质资源。

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    28. 甘蓝型油菜湿害胁迫响应性状的全基因组关联分析及候选基因预测
    李阳阳,荆蓉蓉,吕蓉蓉,石鹏程,李欣,王芹,吴丹,周清元,李加纳,唐章林
    作物学报    2019, 45 (12): 1806-1821.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.94027
    摘要232)   HTML23)    PDF(pc) (9249KB)(192)    收藏

    湿害严重影响油菜的产量和品质, 前人在耐湿机制和生理响应等方面已经做了许多研究, 但涉及油菜耐湿相关基因的研究相对较少。本研究以248份甘蓝型油菜品种(系)为材料, 进行湿害胁迫处理, 调查了8个湿害响应的相关性状, 基于60K Illumina Infinium SNP芯片基因型数据对各性状耐湿系数进行了全基因组关联分析和湿害响应候选基因预测。结果显示, 湿害胁迫较正常灌溉油菜幼苗绿叶数减少, 地上部干重和鲜重以及叶片可溶性蛋白含量降低, 叶片POD酶活性和MDA含量略有升高。地下部干重和鲜重在多数材料中降低, 而在有些材料中升高, 变化幅度均较小。经全基因组关联分析共检测到与耐湿系数显著关联的SNP标记36个, 可解释表型变异8.28%~12.95%, 其中17个所关联的耐湿系数在基因型间具有显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)差异, 其所在的Blocks共覆盖了71个候选基因, 包括Blast到同源拟南芥基因64个, 主要编码转录因子(如Transcription initiation factor IIF、bZIP68、myb-like HTH transcriptional regulator family protein)、转运蛋白(如SUC2)、生长抑制子(如ING2)、蛋白磷酸酶(如Protein phosphatase 2C family protein)、DNA/RNA结合蛋白[如bHLH DNA-binding superfamily protein、RNA-binding (RRM/RBD/RNP motifs) family protein]、激素响应蛋白(如ARF8、ADC2、ERD6、NF-YC9)以及氧化胁迫、渗透胁迫、盐胁迫或水分剥夺响应蛋白(如ERD6、NP1、TIR-NBS-LRR、CRT1b)等。本研究可为揭示甘蓝型油菜耐湿机理和培育耐湿新品种奠定基础。

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    29. 小麦小穗不同粒位粒重形成的生理特性差异
    李艳霞,杨卫兵,尹燕枰,郑孟静,陈金,杨东清,骆永丽,庞党伟,李勇,王振林
    作物学报    2019, 45 (11): 1715-1724.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.91004
    摘要228)   HTML13)    PDF(pc) (1605KB)(248)    收藏

    为探明小麦小穗上不同粒位籽粒粒重形成的生理机制, 明确限制小穗上位弱势粒充实的主要原因, 本试验选用大穗型小麦品种泰农18 (TN18)和多穗型小麦品种山农20 (SN20)为材料, 调查检测了灌浆过程中小穗上不同粒位籽粒内源激素、可溶性糖、全氮含量的动态变化以及籽粒与籽粒柄连接处横面的组织结构与不同粒位籽粒粒重的关系。花后籽粒灌浆过程中灌浆速率与籽粒内GA和IAA含量呈极显著或显著相关, 小穗基部籽粒中较高的GA和IAA含量可使蔗糖向淀粉转化开始早, 籽粒分化快, 灌浆速率高, 是小穗基部籽粒粒重高的生理机制; 扫描电镜图显示小麦籽粒灌浆初期小穗基部籽粒柄维管束横面面积明显大于上位籽粒, 微观空隙小且排列较整齐, 有利于同化物和生理活性物质的运输, 是小穗基部籽粒粒重增长快、灌浆速率高的解剖学基础;

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    30. 基于SNP标记揭示我国小麦品种(系)的遗传多样性
    刘易科,朱展望,陈泠,邹娟,佟汉文,朱光,何伟杰,张宇庆,高春保
    作物学报    2020, 46 (02): 307-314.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.91039
    摘要228)   HTML7)    PDF(pc) (1629KB)(158)    收藏

    为了解我国主要小麦品种(系)的遗传多样性, 为亲本组配提供参考, 利用90K SNP芯片技术对国内为主的240个小麦品种(系)进行全基因组扫描, 分析其遗传多样性和遗传基础。结果表明, 多态性SNP位点在B基因组最多, D基因组最最少, 尤其4D上最少; 在全基因组范围内PIC平均值为0.26。参试品种间平均遗传相似系数为0.656, 变幅为0.133~0.998, 且87.05%品种间遗传相似系数在0.60~0.78之间; 国内西南麦区和长江中下游麦区小麦品种(系)间的平均相似系数较高, 分别为0.718和0.712, 国外品种(系)间的相似系数最低, 为0.552。聚类分析将参试品种(系)划分为7个类群, 大部分类群含有来自不同区域育成品种(系), 主成分分析显示各区域育成的品种(系)相互交集, 表明我国各省市间种质资源交流较为频繁, 但部分单位育成的品种(系)遗传基础不够丰富, 部分品种(系)间遗传相似性较高, 在育种中亟待引入新的种质, 拓宽遗传基础。

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    31. 棉花根系生长与叶片衰老的协调性
    王素芳,薛惠云,张志勇,汤菊香
    作物学报    2020, 46 (01): 93-101.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.94043
    摘要225)   HTML17)    PDF(pc) (301KB)(220)    收藏

    为探索棉花根系生长和叶片衰老之间的协调性, 选用早熟性一致但衰老快慢有明显差异的棉花基因型百棉1号(叶片衰老慢)和DP99B (叶片衰老快), 于2011—2012年, 在田间条件下研究了其根系生长和活力、叶片衰老和产量。结果表明, 2年间百棉1号的纤维产量(皮棉及霜前皮棉)均显著高于DP99B。百棉1号的叶片光合作用或基于吸收光能的性能指数显著高于DP99B。百棉1号的根系长度密度和根系深层分布比例及根系活力(以伤流液总量和伤流液蛋白质含量表示)显著高于DP99B。2012年结果显示, DP99B根系生长比百棉1号快, 并且DP99B根系长度密度及根系活力分别在8月中旬和7月下旬显著高于百棉1号, 且伤流液分泌总量是百棉1号的1.7倍。棉花盛花期后, 根系密度大、伤流液分泌多和叶片衰老晚具有一致性, 证实棉花叶片衰老受后期根系生长和活力的调控。

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    32. 普通小麦主要农艺性状的全基因组关联分析
    翟俊鹏,李海霞,毕惠惠,周思远,罗肖艳,陈树林,程西永,许海霞
    作物学报    2019, 45 (10): 1488-1502.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.91002
    摘要224)   HTML21)    PDF(pc) (1319KB)(188)    收藏

    为解析小麦复杂农艺性状的遗传机制, 本研究以150份小麦品种(系)为自然群体, 在4个环境条件下测定了9个主要农艺性状, 利用小麦35K SNP芯片, 结合5种关联模型(Q、PCA、K、PCA+K、Q+K), 进行全基因组关联分析。结果表明, 全基因组多态性信息量PIC的范围为0.0950~0.5000, 最小等位基因频率MAF值为0.0500~0.5000; 群体结构分析和PCA分析均表明参试材料可分为两个亚群; 连锁不平衡分析发现A基因组、B基因组、D基因组和全基因组的LD衰减距离分别为4.7、8、11和6 Mb。9个性状共检测到652个显著的关联位点(P≤0.001), 其中21个SNP在2个或2个以上的环境中被重复检测到, 分布在1A(1)、1B(4)、2A(3)、2D(2)、3A(1)、5A(1)、5B(5)、6A(1)、6B(2)和7D(3)染色体上; 1个SNP标记的物理位置未知, 3个SNP标记同时与2个性状显著关联; 单个SNP 的表型贡献率为7.67%~18.79%。8个优势等位变异在供试群体中所占比例较低, 筛选出14个可能与小麦农艺性状相关的候选基因, 其中TraesCS5B02G237200TraesCS7D02G129700TraesCS1B02G426300可能在植物抵御生物与非生物胁迫中起作用, TraesCS5B02G010800TraesCS7D02G436800可能与植物激素的合成和响应有关, TraesCS2A02G092200可能与植物细胞壁的增强有关, TraesCS5A02G438800可能参与叶绿体发育, 另外7个候选基因的功能未知。

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    33. 条带耕作错位种植对灌区春玉米产量形成与冠根特征的影响
    张玉芹,杨恒山,李从锋,赵明,罗方,张瑞富
    作物学报    2020, 46 (6): 902-913.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.93053
    摘要224)   HTML8)    PDF(pc) (2485KB)(173)    收藏

    2017年和2018年在内蒙古通辽市科尔沁区农业高新科技示范园区, 以农华101为供试材料, 采用条带耕作错位种植(苗带耕作, 15 cm+45 cm小双行错位播种, TGCW)和等行常规种植(旋耕, 60 cm等行距, CK)两种模式, 6.75万株 hm -2、8.25万株 hm -2、9.75万株 hm -23个种植密度, 研究条带耕作错位种植模式对西辽河平原灌区春玉米冠根协调特征及产量形成的调控效应。结果表明, 相比于等行距常规种植, 条带耕作错位种植的产量显著提高, 其中8.25万株 hm -2增幅最明显, 2017年和2018年分别提高13.1%和13.8%, 该模式吐丝后干物质积累量及积累率具有明显优势, 较强的物质积累明显延缓了生育后期叶片衰老, 同时穗位上和穗位层透光率显著提高, 生育后期叶面积指数、净光合速率和群体光合势均显著高于CK。该模式生育后期各土层植株根干重显著高于CK, 高密度下更为明显, 且20~60 cm根系占比高, 吐丝期单位根重获得的籽粒产量和成熟期根冠比均具有明显优势。该模式的这些优点是促成西辽河平原灌区春玉米增产的主要原因之一。

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    34. 不同氮素水平下双季稻株型与冠层内光截获特征研究
    李艳大,黄俊宝,叶春,舒时富,孙滨峰,陈立才,王康军,曹中盛
    作物学报    2019, 45 (9): 1375-1385.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.92005
    摘要222)   HTML10)    PDF(pc) (2451KB)(242)    收藏

    本文旨在阐明双季稻株型与冠层内光合有效辐射截获的时空分布特征。选用4个不同株型早、晚稻品种, 设置4个不同施氮水平, 系统观测其植株形态和冠层内光合有效辐射截获率(IPAR)的时空分布状况。结果表明, 施氮水平对早、晚稻株高、穗长、叶长和叶基角均有显著影响, 均表现为随施氮水平的增加而增大; 早、晚稻孕穗期的分层叶面积指数(LAI)和向上累积LAI大于抽穗后12 d, 分层LAI呈冠层中部大于上部和下部的分布特征, 最大分层LAI出现在0.58相对高度处; 冠层上中部分层LAI和向上累积LAI随施氮水平的增加而增大; 向上累积LAI随相对高度呈S型曲线分布, 可用Logistic方程定量描述(R 2 > 0.99); 早、晚稻孕穗期的冠层IPAR大于抽穗后12 d, 且随施氮水平的增加而增大, 其日变化表现为正午较小, 早晚较大; 株型紧凑的早、晚稻品种, 冠层IPAR低; 冠层IPAR与向下累积LAI之间的关系可用方程IPAR = a (1-e - b ×LAI)定量描述(R 2 > 0.88); 冠层内IPAR的三维空间分布表现为冠层上中部水平面上IPAR较低, 光斑变化大, 冠层下部水平面上IPAR较高, 光斑变化较平缓, 同一冠层高度水平面上的IPAR呈不均匀分布。研究结果可为双季稻高产栽培及理想株型的优化设计提供支撑。

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    35. 甘蓝型油菜角果长度性状的全基因组关联分析
    孙程明,陈松,彭琦,张维,易斌,张洁夫,傅廷栋
    作物学报    2019, 45 (9): 1303-1310.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.94021
    摘要220)   HTML21)    PDF(pc) (1365KB)(154)    收藏

    角果长度是油菜重要的农艺性状, 适度增加角果长度有利于扩大角果库容量, 增加光合面积, 提高油菜的籽粒产量。本研究利用Illumina 60K SNP芯片对496份具有代表性的油菜资源进行基因型分析, 考察群体在4个环境中的角果长度表型, 利用MLM和GLM模型进行全基因组关联分析。结果表明, MLM模型检测到7个位点, 联合解释25.01%的表型变异; GLM模型检测到25个位点, 联合解释41.77%的表型变异。合并共同位点后得到27个位点, 其中7个与前人报道的QTL重叠, 其余20个是新鉴定的位点。效应最大的位点Bn-A09-p29991443位于A09染色体, 在MLM和GLM模型中分别解释13.89%和12.86%的表型变异, 携带其优异等位基因的材料平均角果长度增加0.89 cm。同时, 在该位点附近找到已克隆的油菜角果长度基因ARF18BnaA9.CYP78A9。此外, 在5个位点附近发现拟南芥已知角果长度基因GID1bFULEOD3DOF4.4GA20ox1的同源拷贝。本研究结果有助于解析角果长度的遗传基础, 为研究角果长度的调控机理, 指导角果长度的遗传改良打下基础。

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    36. 257份菊芋种质资源表型性状的遗传多样性
    赵孟良,王丽慧,任延靖,孙雪梅,侯志强,杨世鹏,李莉,钟启文
    作物学报    2020, 46 (5): 712-724.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.94098
    摘要220)   HTML5)    PDF(pc) (450KB)(276)    收藏

    为有效利用我国菊芋种质资源的遗传多样性, 分析了257份菊芋种质资源, 表明12个数量性状的变异系数(CV)在6%~50%之间, 平均为24.75%, 单株块茎重的变异系数最大(50%), 生育期的变异系数最小(6%), 多样性指数(H')分布在1.24~1.53之间, 平均为1.44, 单株块茎数的多样性指数最高(1.53), 叶宽的多样性指数最低(1.24); 8个质量性状的多样性指数在0.85~1.08之间, 平均为0.98, 以块茎习性最大, 块茎整齐度最小, 大部分性状表现出丰富的遗传多样性; 257份菊芋资源的隶属函数均值介于0.12~0.58之间, 其中JA1095材料最高(0.58), 其花数和单株块茎重具有明显优势.菊芋资源12个数量性状的相关性分析表明, 茎粗,叶长,花和花盘大小可作为今后选育高产菊芋品种的指导目标性状; 主成分分析结果表明, 7个主成分因子的累计贡献率达66.794%, 其中花数量,单株块茎数量,块茎毛根量,块茎表皮光滑程度4个性状是构成菊芋种植表型差异的主要因素; 以20个性状为基础的聚类分析将257份种质材料分为5类, 其中, 第I类和第II类占总资源量的85%.本研究结果为菊芋种质资源的利用及品种选育等提供了重要参考.

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    37. 水稻OsUBA基因的表达及其在促进种子萌发和开花中的功能
    张双双,王立伟,姚楠,郭光艳,夏玉凤,秘彩莉
    作物学报    2019, 45 (9): 1327-1337.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.82069
    摘要218)   HTML15)    PDF(pc) (1763KB)(128)    收藏

    自噬是将功能异常或不需要的胞内组分降解的细胞学过程, 广泛参与真核生物的生长发育过程、对营养缺乏的响应及生物/非生物胁迫反应。NBR1 (Next to BRCA1 gene 1, NBR1)是在植物中发现的最重要的自噬受体, 但有关植物NBR1类自噬受体的研究较少, 水稻中此类蛋白的研究还是空白。本文通过RT-PCR方法, 从水稻日本晴幼苗的 cDNA中克隆到一个含有泛素相关结构域(Ubiquitin associated, UBA)的基因,将其命名为OsUBAOsUBA的开放阅读框长2538 bp, 编码845个氨基酸残基。OsUBA属于水稻中的NBR1类蛋白。OsUBA的启动子区有多个与光、逆境胁迫及激素反应相关的元件; OsUBA基因在水稻花药、正在萌发的种子以及根中的表达量较高,在茎和叶中也有表达; 200 μmol L -1ABA处理显著抑制OsUBA的表达, 100 μmol L -1 GA处理后OsUBA的表达略有升高。对OsUBA过表达水稻株系的研究表明, 转基因水稻种子的萌发比野生型更快, ABA (3 μmol L -1)处理显著抑制OsUBA过表达水稻株系种子的萌发, GA (100 μmol L -1)处理对OsUBA过表达水稻株系种子的萌发略有促进; OsUBA过表达水稻株系的开花时间较野生型明显提前。这些结果表明, 水稻NBR1蛋白基因OsUBA的表达和功能可能与对开花时间和种子萌发的调控以及生物/非生物胁迫反应有关。

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    38. 70份国外小麦品种(系)的苗期和成株期抗叶锈病鉴定
    郑慧敏,温晓蕾,郝晨阳,张培培,GEBREWAHID Takele Weldu,闫晓翠,刘大群,张学勇,李在峰
    作物学报    2019, 45 (10): 1455-1467.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.91003
    摘要217)   HTML53)    PDF(pc) (1202KB)(185)    收藏

    小麦叶锈病是小麦生产中的重要病害之一, 培育持久抗病品种是最经济、有效和环保的方法。本研究用19个不同毒力的叶锈菌小种苗期接种70份国外引进小麦品种(系)及36个已知抗叶锈病基因的载体品种进行抗性鉴定, 同时在2016—2017年度分别于河北保定和河南周口对70份国外引进品种进行田间抗叶锈性鉴定。为进一步检测材料中所携带的苗期和成株抗叶锈病基因, 利用12个与已知基因紧密连锁的分子标记进行检测, 综合基因推导、系谱分析和分子标记检测的结果, 在33份材料中鉴定出15个抗叶锈病基因, 包括Lr1Lr2aLr26Lr3kaLr11Lr17Lr30Lr10Lr14aLr2bLr13Lr15、Lr21、Lr44Lr45, 田间鉴定筛选出39份品种表现慢锈性。苗期和田间表现表明, 国外品种中含有丰富的对我国叶锈菌小种有效的苗期和成株期抗叶锈病基因, 可作为小麦抗叶锈病抗源在抗病育种中加以利用。

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    39. 中国高粱地方种质芽期苗期耐盐性筛选及鉴定
    宝力格,陆平,史梦莎,许月,刘敏轩
    作物学报    2020, 46 (5): 734-744.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.94138
    摘要217)   HTML8)    PDF(pc) (327KB)(241)    收藏

    日益严重的土壤盐渍化对现代农业生产造成了巨大的危害。高粱既是世界五大粮食作物之一, 又是耐盐性很强的抗逆作物。开展高粱耐盐性研究、筛选出一批综合耐盐能力优良的高粱品种对开发利用盐渍化土地、增加粮食产量和维持农业可持续发展具有重要意义。本研究对110份中国高粱地方品种分别进行了芽期200 mmol L -1和苗期100 mmol L -1的NaCl胁迫试验, 测定芽期发芽势、发芽率以及苗期的相对叶绿素含量(SPAD)、苗长、根长、苗鲜重、根鲜重、苗干重、根干重等指标。计算芽期、苗期盐胁迫下性状值占对照性状值的百分比表明, 参试品种芽期相对发芽势、相对发芽率范围分别为0~98.89%、23.65%~101.79%, 盐胁迫下相对发芽势变化差异显著。苗期相对叶绿素含量、相对苗长、相对根长、相对苗鲜重、相对苗干重、相对根鲜重、相对根干重变化范围分别为59.53%~99.91%、52.47%~95.23%、47.87%~100.14%、27.43%~95.28%、30.48%~98.26%、21.62%~100.34%、31.46%~102.13%。采用隶属函数值分析和主成分分析2种方法结合聚类分析对参试高粱芽期和苗期的耐盐能力综合评定, 鉴定出芽期高度耐盐材料22份, 耐盐材料32份; 苗期高度耐盐材料37份, 耐盐材料41份; 其中, 来自内蒙古的朝阳棒槌(00003011)和来自北京的白鞑子帽(00001081)等10个品种在芽期和苗期均表现高度耐盐, 可作为后续全生育期耐盐鉴定和耐盐育种的优异资源。对芽期隶属函数值排名以及苗期F值排名结果进行相关性分析表明, 芽期与苗期耐盐性没有显著相关性; 主成分分析结果表明, 反映生物量的指标如苗干重、根鲜重可作为苗期大量材料耐盐鉴定的评价指标。

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    40. 华北冬小麦开花期补灌的增产效应及其影响因素
    张经廷,吕丽华,董志强,张丽华,姚艳荣,申海平,姚海坡,贾秀领
    作物学报    2019, 45 (11): 1746-1755.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.81060
    摘要215)   HTML2)    PDF(pc) (692KB)(184)    收藏

    为阐明华北地区冬小麦开花期补灌增产效应及其影响因素, 制定稳产节灌制度, 于2007—2016连续10年进行了大田定位试验, 研究在冬小麦拔节期灌水基础上, 播前底墒、长期不同施氮及生育期降水等对开花期补灌增产效应及水分利用的影响。裂区设计, 灌水量为主区, 设春灌1次水(拔节期75 mm, W1)和2次水(拔节期和开花期各75 mm, W2) 2个处理; 施氮量为副区, 设6个水平, 分别为0 (N0)、60 (N60)、120 (N120)、180 (N180)、240 (N240)、300 kg hm -2 (N300)。冬小麦开花期补灌增产效应受播前底墒影响显著, 播前2 m土体贮水量越大开花期补灌增产率越小。施氮水平也显著影响开花期补灌增产效应, 随着定位试验年限的增加, N0和N60处理土壤有机质和全氮含量逐年下降, 从第6年开始开花期补灌的增产效应基本丧失。在足墒播种和正常供氮(施氮量不低于120 kg hm -2)条件下, 开花期补灌的增产效应还受冬小麦生育期有效降水量的影响, 尤其是拔节-开花期的有效降水量。开花期补灌增产率随生育期以及开花后的有效降水量的增加而降低。拔节-开花期有效降水量大于25.3 mm时, 开花期补灌没有显著优化穗数、穗粒数、千粒重、生物量、收获指数等产量性状, 最终增产不显著; 此情景下, 拔节期灌1次水(75 mm左右), 即可在维持较高产量的前提下, 降低耗水、提高水分利用效率, 实现稳产与节水协同。本研究表明, 华北平原冬小麦在足墒播种、施氮量不低于120 kg hm -2、拔节期灌水前提下, 拔节-开花期有效降水量可作为开花期灌水与否的重要决策依据。

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