当期目录

2019年 第45卷 第5期 刊出日期：2019-05-12

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作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

适于海岛棉指纹图谱构建的SNP核心位点筛选与评价

李乐晨,朱国忠,苏秀娟,郭旺珍

作物学报. 2019, (5):  647-655.  doi:10.3724/SP.J.1006.2019.84123

摘要 ( 1443 )   HTML ( 53 )   PDF (1603KB) ( 2362 )  

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海岛棉具有纤维品质好、抗病性强等优异性状, 不仅为纺织工业提供优质棉纤维原料, 也是陆地棉相关性状改良的重要供体材料。然而, 与陆地棉相比, 开展海岛棉的遗传多样性和基因分型研究相对较少。本研究基于CottonSNP80K芯片对282份不同来源的海岛棉品种/材料进行基因组SNP分型研究, 以选择高效鉴别海岛棉材料的核心位点组合。按照检出率大于95%、具多态性、最小等位频率(MAF)大于0.01、杂合率小于0.05、无冗余位点等条件筛选, 获得2594个高质量SNP位点。对上述位点设置不同数目梯度筛选, 确定最优核心位点数。随着位点个数的增多, 位点组合对海岛棉材料的识别率逐渐增加。当位点数为200时, 识别率为89%; 位点数提高到1500时, 识别率可达99%。进一步增加位点数, 识别率无显著变化。利用中选的1500个SNP位点检测供试材料, 其平均MAF值0.14, 平均杂合率0.007, 平均多态信息含量0.21。SNP位点的聚丙烯凝胶电泳验证表明, SNP-PCR与芯片分型结果一致性达98.3%。本研究提供了适于海岛棉指纹图谱构建、含1500位点的一套核心SNP位点组合, 可用于海岛棉遗传多样性分析和品种身份鉴定。

玉米穗发芽突变体vp-like8的遗传分析及突变基因鉴定

王瑞,陈阳松,孙明昊,张秀艳,杜依聪,郑军

作物学报. 2019, (5):  656-661.  doi:10.3724/SP.J.1006.2019.83058

摘要 ( 1782 )   HTML ( 54 )   PDF (1820KB) ( 1485 )  

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玉米突变体vp-like8具有明显的穗发芽性状且能稳定遗传, 遗传分析表明该突变性状受隐性单基因控制。用vp-like8与自交系郑58杂交构建F₂遗传定位群体, 利用BSR-Seq方法, 将基因初定在玉米第3染色体160.4 Mb~165.6 Mb区间内。参考玉米基因组信息, 发现已报道的穗发芽基因Vp1位于此定位区间内。分别利用vp1、vp-like8的杂合突变体进行等位测验, 发现杂交后代中正常与穗发芽籽粒符合3∶1遗传分离比。经序列分析, 发现vp-like8突变体中Vp1基因在第2内含子有343 bp碱基的缺失, 且第3内含子有222 bp重复序列的插入, 而已报道的vp1突变体只在第2个内含子有343 bp碱基的缺失。通过实时定量PCR检测发现, 与正常籽粒相比, vp-like8与Vp1突变籽粒中Vp1 基因的转录水平均明显降低。以上证据表明, vp-like8是一个新的Vp1基因等位突变体。

水稻温敏型叶片白化转绿突变体tsa2的表型鉴定与基因定位

尚丽娜,陈新龙,米胜南,委刚,王玲,张雅怡,雷霆,林永鑫,黄兰杰,朱美丹,王楠

作物学报. 2019, (5):  662-675.  doi:10.3724/SP.J.1006.2019.82049

摘要 ( 1850 )   HTML ( 31 )   PDF (5099KB) ( 1248 )  

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水稻温敏型叶色突变体是研究植物光合作用、叶绿体结构和功能以及温度影响叶绿体发育的理想材料。利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变籼型水稻(Oryza sativa L.)三系保持系西农1B, 从其后代中筛选到一个突变性状稳定遗传的温敏型叶片白化转绿突变体tsa2 (temperature-sensitive green-revertible albino 2)。与野生型相比, tsa2突变表型受温度影响, 22°C条件下萌发的野生型幼苗表型正常, 而tsa2幼苗完全白化, 且约40%白化苗死亡, 存活白化苗的光合色素含量、光合速率均显著降低, 成熟期主要农艺性状均显著变劣; 在28°C下萌发的tsa2幼苗叶片呈浅绿色并伴有白条纹, 其光合色素含量显著降低, 光合速率及主要农艺性状差异较小; 32°C下萌发的tsa2幼苗叶片无明显差异。透射电镜观察显示, 与野生型相比, tsa2在22°C下叶肉细胞中无叶绿体或存在异常发育叶绿体(尚未分化出基粒和基层), 在28°C下部分叶肉细胞含少量发育完整的叶绿体, 在32°C下叶肉细胞数量及形态均正常。实时荧光定量PCR (qRT-PCR)分析表明, 与野生型相比, tsa2突变体中部分光合色素代谢途径基因、叶绿体发育相关基因及光合作用相关基因的表达水平呈不同程度变化。遗传分析表明, tsa2突变表型受一对隐性核基因控制, TSA2被定位于第5染色体SSR标记S5-57和S5-119之间, 物理距离为718 kb。本研究为水稻遗传改良及研究温度影响叶绿体发育机制奠定了基础。

花生品种主要脂肪酸含量在不同生态区的稳定性

郭建斌,吴贝,陈伟刚,黄莉,陈玉宁,周小静,罗怀勇,刘念,任小平,姜慧芳

作物学报. 2019, (5):  676-682.  doi:10.3724/SP.J.1006.2019.84132

摘要 ( 1741 )   HTML ( 22 )   PDF (255KB) ( 1890 )  

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花生是主要的油料作物, 脂肪酸组成受环境等的影响而不稳定。本研究选取60份黄淮及长江流域产区主推的花生品种, 连续2年在湖北武汉、河北石家庄、河南濮阳和河南周口4个环境下种植, 利用GB/T 5510-2011法检测种子脂肪酸含量。结果表明, 高油酸花生品种油酸含量比普通油酸品种稳定, 普通油酸品种棕榈酸和亚油酸含量比高油酸品种稳定; 武汉种植环境有利于花生油酸含量的提高, 2年60份品种的平均油酸含量均最高, 分别为52.93%和52.64%; 高油酸花生品种除油酸含量显著提高外, 花生烯酸含量也提高了54.1%; 而棕榈酸和亚油酸含量分别降低了45.20%和90.44%。结合前期SSR研究结果, 本研究涉及的6份高油酸品种属于不同的类群(G1、G2c和G2e), 其遗传背景差异较大。本研究结果为花生品种的合理布局和进一步的遗传改良提供了理论依据。

基于Cre/loxP系统的无筛选标记转耐低磷转录因子GmPTF1大豆种质创制与分析

张小芳,董秋平,乔潇,乔亚科,王冰冰,张锴,李桂兰

作物学报. 2019, (5):  683-692.  doi:10.3724/SP.J.1006.2019.84118

摘要 ( 1176 )   HTML ( 14 )   PDF (770KB) ( 1190 )  

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筛选标记基因在转基因植物应用中存在一定潜在安全风险, 在转基因植物改良中如何合理消除该基因非常必要。转录因子PTF1具有改善植物在低磷胁迫下吸收磷效率的作用。本研究用根癌农杆菌介导法将Cre/loxP- GmPTF1导入大豆品种豫豆22, 利用β-雌二醇诱导Cre/loxP系统删除筛选标记基因, 获得了无筛选标记的转GmPTF1基因大豆。用PCR法扩增删除标记基因后的重组序列并测序显示, 筛选标记基因在大豆基因组中已经被完全删除, 重组序列中目的基因序列正确并保持了正确开放读码框; loxP位点重组出现一种新的拼接类型, 重组后2个loxP序列全部缺失, 新重组拼接位点长38 bp, 与NCBI数据库的其他序列均无同源性, 并且重组涉及2个loxP位点的外侧翼序列, 造成Cre/loxP 盒上游loxP和下游loxP外侧翼序列部分缺失。经过RT-PCR和Western杂交验证显示无筛选标记转基因大豆植株中GmPTF1能够正常转录和翻译, 在根系、叶片及茎中的GmPTF1蛋白表达量均高于野生型对照, 而在种子中与对照无显著差异。沙培试验表明, 在低磷条件下无筛选标记转基因大豆苗期根系指标、生物干重、叶绿素含量和磷含量均显著高于野生型对照, 而丙二醛含量低于对照。利用Cre/loxP重组系统可以有效删除转基因大豆中的筛选标记基因。

人工合成甘蓝型油菜抗旱性及DNA甲基化水平分析

袁溢,朱双,方婷婷,蒋金金,王幼平

作物学报. 2019, (5):  693-704.  doi:10.3724/SP.J.1006.2019.84120

摘要 ( 1157 )   HTML ( 24 )   PDF (1343KB) ( 2168 )  

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甘蓝型油菜是具有重要经济价值的多倍体物种, 是优质食用植物油和饲料蛋白质的重要来源之一。但是其驯化历史较短, 遗传背景狭窄, 且在整个生命周期中都对干旱胁迫敏感, 因此培育高产耐旱品种是甘蓝型油菜的重要育种目标之一。本文用15% PEG-6000模拟干旱胁迫, 对人工合成甘蓝型油菜不同世代(S₁~S₄)及其二倍体亲本进行不同时间的胁迫处理, 并结合表型观察, 以及叶片中丙二醛(MDA)、可溶性蛋白含量、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)等生理指标的测定, 初步了解上述材料的抗旱性差异。结合表型观察和叶片中相对含水量分析, 发现人工合成甘蓝型油菜S₁~S₄及其亲本的抗旱性表现为甘蓝 > Bn-S₃ > Bn-S₄ > Bn-S₁ > Bn-S₂ > 白菜型油菜。干旱胁迫后Bn-S₃、Bn-S₄的POD及SOD活性较高, MDA含量较低, 表明Bn-S₃和Bn-S₄能更加有效地清除活性氧(ROS), 对过氧化损伤的防御能力更强。通过HPLC分析发现所有材料的甲基化水平在胁迫12 h时最高, 其中亲本白菜型油菜Br的甲基化水平最高, Bn-S₁和Bn-S₄介于两亲本之间, 而Bn-S₂和Bn-S₃低于两亲本。甲基化敏感多态性分析也显示人工合成甘蓝型油菜在干旱胁迫后, 甲基化和去甲基化水平均发生了明显的变化, 表明植物的甲基化变化可能有利于提高其抗旱能力。

芥菜型多室与二室油菜花芽分化过程的比较分析

李新,肖麓,李麟芳,杜德志

作物学报. 2019, (5):  705-713.  doi:10.3724/SP.J.1006.2019.84121

摘要 ( 1207 )   HTML ( 19 )   PDF (9036KB) ( 1333 )  

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芥菜型油菜中存在天然的多室性状。与普通二室油菜相比, 多室油菜因多果室(3~5个腔室)、多粒特征, 具有高产潜力, 为了揭示多室性状的形成过程, 本研究以青海芥菜型多室油菜和塔油2号(芥菜型二室油菜)双亲、BC₃F₅群体中纯合的二室和多室单株为材料, 通过石蜡切片结合扫描电镜观察, 比较分析表明, 青海芥菜型多室油菜自出苗开始, 约22 d左右, 平均叶片数为5时, 开始花芽分化且经历5个时期; 多室茎顶端分生组织(SAM)和花顶端分生组织(FM)伸长膨大, 直径较二室大; 随心皮分化, 多室花顶端向内凹陷成“X”状的四心皮区域, 而二室花芽中心生长锥向内凹陷成“I”状, 形成二心皮的对半区域, 该凹陷分裂影响心皮数目, 并决定了子房中籽粒的排列数目; 柱头顶端也形成“I”及“X”状凹陷, 可作为一种指标用以早期区分多室及二室性状。

耕作栽培·生理生化

秸秆带状沟覆垄播对旱地马铃薯产量和水分利用效率的影响

陈玉章,田慧慧,李亚伟,柴雨葳,李瑞,程宏波,常磊,柴守玺

作物学报. 2019, (5):  714-727.  doi:10.3724/SP.J.1006.2019.84097

摘要 ( 1247 )   HTML ( 19 )   PDF (1390KB) ( 768 )  

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为探明西北半干旱雨养农业区马铃薯(Solanum tuberosum L.)生产中沟垄不同覆盖种植方式的增产效果和水分利用特点, 在2016年和2017年设置了大田试验, 包括秸秆带状沟覆宽垄种植、秸秆带状沟覆微垄种植、全覆膜沟垄种植和露地平作4个处理。结果表明, 在干旱年份(2016年), 沟垄覆盖种植可显著降低马铃薯全生育期耗水量6.1%~13.2%, 平均提高块茎形成期1.2~1.8 m土层含水量7.6%, 全覆膜沟垄作可显著提高淀粉积累期0~0.2 m土壤含水量30.3%。在平水年份(2017年), 除全覆膜沟垄种植显著降低马铃薯全生育期耗水量22.2%外, 其余处理与露地平作无显著差异; 沟垄覆盖种植0~2 m土壤含水量在马铃薯块茎形成期、块茎膨大期和淀粉积累期分别平均比露地平作高8.7%、13.0%和13.1%。与露地平作相比, 2个生长季沟垄覆盖种植可使马铃薯全生育期0~2 m土壤平均贮水量提高5.4%~15.5%, 单株生物量增加12.8%~147.4%, 成熟期株高增加21.1~39.7 cm, 进而马铃薯增产51.6%~88.2%, 水分利用效率提高68.2%~111.7%。以玉米秸秆带状沟覆微垄种植增产增效最显著, 2年平均产量、水分利用效率和纯经济收益分别较露地平作提高87.8%、97.5%和254.2%。因此, 玉米秸秆带状沟覆微垄种植能显著提高马铃薯产量和水分利用效率。此外, 与全覆膜沟垄种植相比, 秸秆带状沟覆微垄种植具有操作简单、无污染、投入产出比高等优点, 适宜在西北半干旱区马铃薯生产中应用。

玉米-大豆带状种植中套作高光效玉米窄行穂位叶光合特性对弱光胁迫的响应

任永福,陈国鹏,蒲甜,陈诚,曾瑾汐,彭霄,马艳玮,杨文钰,王小春

作物学报. 2019, (5):  728-739.  doi:10.3724/SP.J.1006.2019.83040

摘要 ( 2148 )   HTML ( 32 )   PDF (2650KB) ( 805 )  

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玉米-大豆带状套作模式下, 宽窄行种植玉米, 窄行叶片存在着明显的光限制现象。采用低(A1: 众望玉18)、中(A2: 川单418)、高(A3: 荣玉1210)光效玉米品种, 玉米-大豆带状套作种植模式, 带宽固定为2 m, 每带种植2行玉米2行大豆, 设置大豆行距40 cm和玉米不同的窄行行距(B1: 20 cm; B2: 40 cm; B3: 单作)。探究套作高光效玉米窄行穂位叶在不同窄行光胁迫下的光合指标差异。结果表明, 与低光效和中光效品种玉米相比, 套作常规行距(40 cm)下, 高光效玉米品种(荣玉1210)窄行穗位叶光合速率、PEPCase活性分别显著高出46.9%、230.1%和11.8%、13.98%; 对弱光(10:00前、16:00后)的利用效率及叶绿体结构完整程度较高, 而叶绿素初始荧光(F_o)和最大荧光(F_m)较低; 随套作窄行行距减小, 3类品种玉米窄行穗位叶光合速率、光合作用关键酶活性均呈下降趋势, 叶绿素初始荧光(F_o)、最大荧光(F_m)及有效光化学量子产量(F_v'/F_m')均呈现不同程度的升高, 但均以套作高光效玉米变化幅度最小。套作高光效玉米在套作环境中窄行穗位叶的光合速率、光合作用关键酶活性、产量与单作差异均未达显著水平, 而低光效玉米和中光效玉米套作与单作相比, 光合速率、PEPCase活性显著降低28.9%、24.2%和7.4%、5.5%。因此, 不同玉米品种适应套作窄行光胁迫的能力差异显著, 套作高光效玉米(荣玉1210)在套作条件下仍具有相对理想的光合生理指标, 这为其适应套作光环境并获得高产提供了理论依据。

不同土壤耕作模式对双季水稻生理特性与产量的影响

唐海明,肖小平,李超,汤文光,郭立君,汪柯,程凯凯,潘孝晨,孙耿

作物学报. 2019, (5):  740-754.  doi:10.3724/SP.J.1006.2019.82030

摘要 ( 1186 )   HTML ( 26 )   PDF (1177KB) ( 1333 )  

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为探明双季稻区不同土壤耕作模式下双季水稻生理特性、干物质积累及产量的变化, 本文以双季稻-紫云英大田定位试验为平台, 设双季水稻翻耕+秸秆还田(CT)、双季水稻旋耕+秸秆还田(RT)、双季水稻免耕+秸秆还田(NT)、双季水稻旋耕+秸秆不还田(RTO, 对照) 4种土壤耕作处理, 于2016—2017年取样, 系统分析了不同处理对双季水稻植株叶片保护性酶活性、光合特性、干物质积累及产量的影响。研究结果表明, 早、晚稻各个主要生育时期CT和RT处理植株叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均显著高于RTO处理(P<0.05), 而叶片丙二醛(MDA)含量均显著低于RTO处理(P<0.05)。CT处理植株叶片的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和叶片气孔导度(G_s)均显著高于RTO处理(P<0.05), 均表现为CT>RT>NT>RTO。CT和RT处理水稻植株物质生产能力强, 干物质积累多, 而且在各器官间的分配合理。2个年份的早稻产量均以CT处理最高, 均显著高于RTO处理(P<0.05), 比RTO处理增加731.1~733.3 kg hm ^-2; 晚稻产量均以CT处理为最高, 均显著高于RTO处理(P<0.05), 比RTO处理增加582.5~717.6 kg hm ^-2。总之, 土壤翻耕、旋耕结合秸秆还田处理有利于提高双季水稻叶片保护性酶活性、光合特性和干物质积累量, 为水稻高产奠定了生理和生物学基础。

甘薯块根形成和膨大对土壤紧实度的响应机制及与产量的关系

史文卿,张彬彬,柳洪鹃,赵庆鑫,史春余,王新建,司成成

作物学报. 2019, (5):  755-763.  doi:10.3724/SP.J.1006.2019.84084

摘要 ( 1414 )   HTML ( 18 )   PDF (354KB) ( 1241 )  

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为探讨甘薯块根形成和膨大对土壤紧实度的响应机制及与产量的关系, 以源库特征差异显著的食用型甘薯品种“北京553”和“龙薯9号”为试验材料, 设置不同的土壤紧实度处理, 研究土壤紧实度调控甘薯块根产量的生理生态原因。结果表明, 降低土壤紧实度, 全生育期耕作层土壤的非毛管孔隙度显著提高。在块根形成期(20~40 d), 随土壤紧实度降低, 耕作层土壤的最高温度提高、最低温度降低, 温度日较差显著提高。在甘薯块根膨大期(45~165 d), 与对照相比, 疏松处理可以提高块根中蔗糖合酶(SS)和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPGPPase)活性, 增加淀粉含量; 提高块根中干物质积累初始势、干物质积累速率和功能叶 ¹³C同化物在块根中的分配比例。在收获时, 疏松处理显著提高单薯重和收获指数, 北京553和龙薯9号分别增产20.01%~24.25%和21.64%~27.78%。

减氮追施和增密对全膜覆盖垄上微沟马铃薯水分利用及生长的影响

于显枫,张绪成,方彦杰,陈光荣,王红丽,侯慧芝,马一凡,赵记军

作物学报. 2019, (5):  764-776.  doi:10.3724/SP.J.1006.2019.84014

摘要 ( 1307 )   HTML ( 17 )   PDF (628KB) ( 617 )  

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优化垄沟配置方式、种植密度和施肥方式可显著提高降水利用效率、作物产量和水分利用效率。以西北半干旱区全膜覆盖垄上微沟种植马铃薯, 设置49,500株 hm ^-2(低密度)和64,500株 hm ^-2(高密度) 2个播种密度, 传统施肥(PM)、减量追施(PMN)、有机肥替代(PMO) 3个施肥模式, 随机区组设计。研究施肥和密度对马铃薯不同生育期土壤温度、阶段耗水量、产量及水分利用效率的影响。结果表明, 增密对土壤温度、叶绿素相对含量(SPAD)和产量无显著影响, 但降低了花前耗水量、单株地上生物量和水分利用效率, 提高了叶面积指数(LAI)和花后耗水量。在块茎膨大期, 高密度处理的LAI较低密度增加了3.64%~15.01%; 花后耗水量在2015—2016年较低密度增加了6.50%~ 48.52%。与PM 处理相比, PMN和PMO均能提高花前土壤温度、现蕾期-块茎膨大期的马铃薯叶片SPAD值和LAI, 其中LAI在花期增加了10.42%~44.26%。PMN和PMO降低了花前耗水量, 增加花后耗水量和地上生物量, 在块茎膨大期地上生物量较PM增加了6.95%~49.85%。PMN能提高低密度马铃薯的块茎产量和水分利用效率(WUE), 2015—2017年产量较PM和PMO分别提高了9.96%~20.87%和13.64%~17.61%, 水分利用效率提高了5.46%~20.81%和13.25%~45.24%。因此, 增加密度对产量和水分利用效率无显著影响, 但化肥减量追施或有机肥替代均可显著促进马铃薯花后耗水和提高LAI, 使马铃薯块茎产量和WUE显著增加, 是西北黄土高原半干旱区增产增效的养分管理模式。

不同降水状况下旱地玉米生长与产量对施氮量的响应

宁芳,张元红,温鹏飞,王瑞,王倩,董朝阳,贾广灿,李军

作物学报. 2019, (5):  777-791.  doi:10.3724/SP.J.1006.2019.83055

摘要 ( 1630 )   HTML ( 19 )   PDF (919KB) ( 1182 )  

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水分不足是旱地玉米生长主要限制因素, 渭北旱塬雨养玉米种植区降水季节波动大, 干旱频繁发生, 已严重影响春玉米正常生长发育及产量稳定性。于2016—2018年在渭北旱塬合阳县进行旱地玉米施氮量定位试验, 设置5个施氮量处理, 2016—2017年包括0、75、150、270、360 kg hm ^-2(分别以N0、N75、N150、N270、N360表示), 2018年施氮量处理为0、90、180、270、360 kg N hm ^-2(分别以N0、N90、N180、N270、N360表示), 供试品种为郑单958 (ZD958)和陕单8806 (SD8806)。分析了不同降水分布年份施氮量对春玉米生育期土壤水分变化动态、干物质积累动态、产量构成、经济效益及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明, 试验年份降水分布可分为穗期多雨、粒期干旱型(2016年和2018年)和穗期干旱、粒期多雨型(2017年)。生长季降水量及其分布显著影响土壤蓄水量和玉米地上部干物质积累, 从而影响玉米产量及其构成因素, 穗期干旱显著降低地上部干物质积累量和穗粒数, 粒期干旱会明显降低粒重。不同降水分布年份施氮处理较N0增产6.72%~91.23%不等, 施氮量对玉米产量、水分利用效率(WUE)影响呈现二次曲线关系, 穗期多雨、粒期干旱型以N270处理籽粒产量和WUE最高, 而穗期干旱、粒期多雨型以N150处理产量和WUE最好。籽粒产量与“休闲至抽雄期降水(FP2)”、“播前土壤蓄水量+播种至抽雄期降水(SP2)”相关性较强(FP2: R ²=0.839 ^**; SP2: R ²=0.837 ^**)。根据产量、水分利用和经济收益综合评价, 渭北旱地玉米最适施氮方案为基施氮肥150 kg hm ^-2, 再根据休闲至抽雄期降水量或播前土壤蓄水量与播种至抽雄期降水量之和预测产量, 估算并及时追施适宜施氮量。

研究简报

强闪光抑制棉花叶片光系统II活性和热耗散

吴含玉,肖飞,张亚黎,姜闯道,张旺锋

作物学报. 2019, (5):  792-797.  doi:10.3724/SP.J.1006.2019.84104

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除持续强光导致光合作用效率降低外, 强闪光也能够影响光合功能, 但规律和机制尚不清楚。为研究强闪光对喜光植物棉花叶片光合功能的影响, 选用陆地棉(Gossypium hirsutum L.)品种新陆早45号为材料, 于强闪光处理(20,000 μmol m ^-2 s ^-1, 300 ms, 间隔10 s, 处理时间持续30 min)前后分别测定叶绿素荧光、P700和气体交换。结果表明, 强闪光处理后不仅有活性的PSI (光系统I)反应中心含量下降, 同时PSII (光系统II)电子传递活性也受到限制。与对照相比, 强闪光处理后PSI的Φ_ND (PSI供体侧限制引起的非光化学量子产量)下降, Φ_NA (PSI受体侧限制引起的非光化学量子产量)增加, 暗示强闪光能够抑制PSI受体侧电子传递活性。强闪光处理不仅使PSII的实际量子产量明显下降, 而且非光化学猝灭和Φ_NPQ (PSII调节性能量耗散的量子产量)也降低; 但是, Φ_NO (PSII非调节性能量耗散的量子产量)明显增加, 表明强闪光导致热耗散降低和PSII失活。此外, 强闪光处理后光合速率和气孔导度均降低, 但细胞间隙CO₂浓度增加, 证明强闪光处理后同化能力的降低不是气孔限制导致的。因此, 本研究认为强闪光处理不仅抑制PSI活性, 而且导致PSII失活和可调节性热耗散下降; 光合电子传递活性的下降可能是强闪光下光合速率降低的重要原因。

52份豌豆种质萌发期耐铝毒性的综合评价与筛选

崔翠,程闯,赵愉风,郜欢欢,王瑞莉,王刘艳,周清元

作物学报. 2019, (5):  798-805.  doi:10.3724/SP.J.1006.2019.84110

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随着土壤酸化的日益加重, 铝毒成为影响作物种子萌发质量以及产量的重要胁迫因子之一。本研究采用单项耐铝毒系数(AC值)、综合耐铝毒系数(CAC值)、平均隶属函数值(ASF值)、耐性综合评价值(A值)等指标及相关分析、主成分分析、聚类分析和逐步回归分析等方法, 综合评价豌豆种质萌发期铝毒耐性, 建立综合筛选评价体系, 并筛选萌发期耐铝毒豌豆种质。利用筛选出的适宜浓度40 mg L ^-1 Al ³⁺处理52份豌豆品种(系)种子, 结果显示, 萌发期8个相关性状在处理组及对照组品种间均存在显著差异, 遗传多样性指数分别介于1.43~2.03和1.51~2.06之间。基于AC值聚类分析, 52份豌豆种质可被分为3个耐性级别, 其中, 第I级含2份, 为耐铝毒品种(系); 第II级含19份, 为敏感品种(系); 第III级含31份, 为铝毒极敏感性品种(系)。利用豌豆种子发芽率、发芽势、发芽指数、芽长、根长、芽干重、根干重7项指标, 结合最优回归方程可初步鉴定豌豆萌发期耐铝毒特性。通过综合评价和聚类分析, 筛选出萌发期铝毒耐性极强的种质C175和C145, 可作为豌豆铝毒耐性育种和耐性机制研究的重要资源。