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2020年 第46卷 第02期 刊出日期：2020-02-12

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作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

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, (02):  157-165.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.91048

摘要 ( 1024 )   HTML ( 81 )   PDF (2398KB) ( 590 )  

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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-4DS和QFhb.yaas-6AS均在多年被检测到, 可解释8.8%~15.0%的表型变异; QFhb.yaas-2DL、QFhb.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。

甘蔗热带种金属硫蛋白家族基因的克隆及响应重金属胁迫的表达分析

高世武,傅志伟,陈云,林兆里,许莉萍,郭晋隆

作物学报. 2020, (02):  166-178.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.84086

摘要 ( 666 )   HTML ( 22 )   PDF (2699KB) ( 303 )  

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金属硫蛋白是一类富含巯基的低分子量蛋白, 在植物的重金属解毒及细胞氧化还原调控等方面起重要的作用。本研究以甘蔗热带种Badila组培苗为材料, 分别测定了其在CdCl₂、ZnSO₄和CuCl₂水溶液培养条件下地上部和地下部的重金属含量, 结果显示其对上述3种重金属有较强的耐受与富集能力。继而克隆了ScMT1 (登录号为KJ504373)、ScMT2-1-5 (登录号为MH191346)和ScMT3 (登录号为KJ5043704) 3个金属硫蛋白家族基因, 它们分别属于植物MT亚家族中的MT1、MT2和MT3型基因。ScMT1含有1个内含子和2个外显子, 开放阅读框(Open Reading Frame, ORF)长228 bp, 编码75个氨基酸; ScMT2-1-5含有2个内含子和3个外显子, ORF长246 bp, 编码81个氨基酸; ScMT3含有1个内含子和2个外显子, ORF长198 bp, 编码65个氨基酸。RT-qPCR显示, Cd ²⁺胁迫下, 在甘蔗地上部和地下部, ScMT2-1-5均连续显著上调表达, 而ScMT1的上调应答出现延迟。ScMT3在地上部的上调应答出现延迟, 在地下部呈“扬-抑”趋势, 提示甘蔗响应Cd ²⁺胁迫过程中ScMT2-1-5起更积极的作用, ScMT1参与胁迫后期的分子响应, 而ScMT3不起主导作用。Cu ²⁺胁迫下, 地上部ScMT1连续显著上调表达, ScMT2-1-5和ScMT3呈总体上调的表达趋势; 地下部, ScMT1和ScMT2-1-5的上调表答均出现延迟, 仅在胁迫后期显著上调表达, 而ScMT3仅在胁迫前期显著上调表达。该结果提示了ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3在Cu ²⁺胁迫响应过程中的协作关系, 三者共同参与了地上部的胁迫响应, 其中ScMT1起更积极的作用; 此外三者还先后参与了地下部对Cu ²⁺胁迫的分子响应。Zn ²⁺胁迫下, ScMT1和ScMT3分别仅在地上部和地下部显著上调表达; ScMT2-1-5在地上部和地下部均呈“扬-抑”的应答趋势; 提示了在甘蔗响应Cd ²⁺胁迫应答过程中ScMT1和ScMT3分别在地上部和地下部起主要作用, ScMT2-1-5参与了胁迫前期的分子响应。ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3在甘蔗不同组织中及在重金属(Cd ²⁺、Zn ²⁺或Cu ²⁺)不同累积水平下呈现出相似或互补的应答特性, 提示上述甘蔗MT家族不同成员在重金属解毒及细胞氧化还原调控等方面产生了功能分化, 且三者在应对过量Cd ²⁺、Zn ²⁺或Cu ²⁺对甘蔗组织造成伤害的过程中存在时空上的协同作用。该研究为深入理解多倍体植物甘蔗中MT家族各成员基因在重金属耐受过程中的协同作用机制奠定了基础。

小麦抗麦红吸浆虫基因标记的开发与验证

郝志明,耿妙苗,温树敏,闫桂军,王睿辉,刘桂茹

作物学报. 2020, (02):  179-193.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.91029

摘要 ( 732 )   HTML ( 26 )   PDF (3375KB) ( 299 )  

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麦红吸浆虫(Sitodiplosis mosellana Géhin)严重影响小麦产量和品质, 选育和使用抗虫品种是降低虫害损失最安全有效的途径, 利用抗虫性连锁或功能标记对提高小麦抗虫分子育种效率具有重要意义。在前期从转录组数据中挖掘到抗虫性主效QTL (QSm.hbau-4A) 6个相关差异基因的基础上, 依据这些基因序列中存在的InDel和SNP, 分别开发了2个EST标记和6个KASP标记, 并在抗虫性不同的一套重组近交系(RIL)和一套小麦品种中进行了标记的有效性验证。所开发的8个标记在抗、感虫小麦亲本间均表现出较好的多态性, 在RIL株系中的检测有效率均达到90%左右; 除E10-10外, 这些标记在供试高抗(56.3%~86.7%)和高感(85.7%~100.0%)小麦品种中的检测有效率均较高, 可用于小麦种质资源的抗虫性筛选。同时发现, 11个具备所有抗虫标记位点的抗虫小麦品种, 多为审定时间较早或已停止使用的品种, 这使得结合标记辅助选择等手段鉴定和创新小麦抗虫种质资源的工作日益紧迫。

诸葛菜小孢子培养及其单倍体减数分裂染色体配对观察

殷家明,钟荣棋,林呐,唐章林,李加纳

作物学报. 2020, (02):  194-203.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.94065

摘要 ( 729 )   HTML ( 7 )   PDF (5679KB) ( 147 )  

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诸葛菜是一种极有价值的观赏、蔬菜、饲料和油料作物种质资源。为建立诸葛菜小孢子胚状体诱导再生植株技术, 并为诸葛菜染色体组的起源与进化研究提供相关数据资料, 本研究通过对诸葛菜游离小孢子的培养, 研究了热激培养时间和活性炭浓度对胚状体产量的影响, 并采用常规压片法对诸葛菜单倍体减数分裂染色体配对行为进行了观察。结果表明, 添加活性炭和热激培养对胚状体诱导是必需的。在直径6 cm培养皿中培养4 mL密度为1花蕾花粉 mL ^-1的小孢子NLN悬液时, 每皿添加1 mg活性炭和32℃热激3 d的培养条件下子叶形胚状体和总胚状体产量最高, 分别为每花蕾0.92±0.18个和1.32±0.25个。子叶形胚状体在1/2 MS培养基上萌发率为27.73%。花粉植株中自然加倍率为25%, 加倍植株染色体数为24, 单倍体植株染色体数为12。诸葛菜单倍体减数分裂染色体的平均配对构型为n = 12 = 6.352I + 2.008II + 0.384III + 0.12IV, 具有二价体及三价体和四价体的细胞比例高达96%, 少量细胞的12条染色体联会形成3个四价体, 说明诸葛菜很可能是起源于染色体基数x = 3的同源八倍体。本试验结果对于诸葛菜新材料新品种选育和基础研究具有重要参考价值。

水稻半外卷叶突变体sol1的表型分析与基因定位

谢园华,李凤菲,马晓慧,谭佳,夏赛赛,桑贤春,杨正林,凌英华

作物学报. 2020, (02):  204-213.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.92020

摘要 ( 700 )   HTML ( 33 )   PDF (3095KB) ( 619 )  

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适度卷曲有利于提高水稻叶片的光合效率, 增加植株光合产物的有效积累量。我们利用甲基磺酸乙酯(EMS)处理籼型水稻保持系西农1B, 获得一个稳定遗传的水稻半外卷叶突变体。该突变体从十叶期开始各叶片逐渐向外卷曲直至半卷状, 并伴随茎秆半矮化和叶片披垂, 暂被命名为semi-outcurved leaf 1 (sol1)。与野生型(WT)相比, sol1的叶片卷曲指数均达到30%以上(P<0.01); 倒一、倒二、倒三、倒四节节间长度和穗长极显著缩短, 倒一、倒二、倒三叶的叶夹角显著或极显著增加; 有效穗数、千粒重、每穗实粒数、结实率显著或极显著下降, 一次枝梗数则增加11.3% (P<0.05)。sol1的蒸腾速率、胞间CO₂浓度、气孔导度显著高于野生型。石蜡切片显示, sol1倒一叶的泡状细胞体积变小, 数量显著增多, 表皮细胞体积略微增大。遗传分析表明, sol1的半外卷叶性状受1对隐性核基因调控, 定位于6号染色体标记JY6-3和JY6-10之间165 kb的物理范围内, 共含15个注释基因。qRT-PCR结果表明, 与泡状细胞相关的内卷基因和外卷叶基因RL14、Roc5、REL1在突变体sol1中呈不同程度的上调, NRL、BRD1、OsHox32、ADL1、LC2则呈不同程度的下调。研究结果为SOL1基因的克隆和功能研究奠定了基础。

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, (02):  214-227.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.94067

摘要 ( 1005 )   HTML ( 20 )   PDF (7210KB) ( 520 )  

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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。

耕作栽培·生理生化

磷营养对水稻籽粒锌生物有效性的影响及其与植酸等磷酸肌醇谱含量的关系

苏达,吴良泉,Søren K. Rasmussen,周庐建,潘刚,程方民

作物学报. 2020, (02):  228-237.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.92032

摘要 ( 689 )   HTML ( 13 )   PDF (3191KB) ( 367 )  

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作物籽粒锌缺乏所导致的“隐性饥饿”已威胁到全世界1/3人群的健康。为明确磷对水稻籽粒锌的生物有效性的影响, 利用大田磷肥长期定位试验, 并结合稻穗离体培养技术, 探讨了不同外源磷浓度下水稻籽粒锌的生物有效性的变化及其与籽粒植酸等磷酸肌醇谱含量的关系。试验表明高磷处理显著增加水稻籽粒中植酸磷和总磷的含量, 以及不同价位磷酸肌醇(InsP_1-6)含量, 其中以高价磷酸肌醇(InsP_4-6)在磷供给下的增幅最为显著。与籽粒植酸的变化趋势相反, 高磷水平降低了稻米中锌的含量及其有效性。稻穗离体培养中, 高磷(P₁₂)处理相比无磷(P₀)对照, 籽粒锌的有效性降幅高达81.3%。因此, 过量磷肥投入会通过显著提高水稻籽粒中的植酸及高价磷酸肌醇含量, 在同步降低籽粒锌含量的同时, 进一步显著降低其在水稻籽粒中的生物有效性。

基于磷肥施用深度的夏玉米根层调控提高土壤氮素吸收利用

陈晓影,刘鹏,程乙,董树亭,张吉旺,赵斌,任佰朝,韩坤

作物学报. 2020, (02):  238-248.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.93029

摘要 ( 587 )   HTML ( 6 )   PDF (769KB) ( 468 )  

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良好的根系构型能够促进作物高效获取土壤养分。基于磷肥施用深度的根层调控技术可以优化夏玉米根系的时空分布并促进其与土壤水分、养分供应的空间匹配性, 为通过玉米根系挖潜实现节肥增效提供理论与技术支撑。本试验以不施磷肥处理为对照(CK), 设置距离地表-5 cm (P5)、-10 cm (P10)、-15 cm (P15)和-20 cm (P20)深度施用磷肥处理, 分析各处理对夏玉米根系分布、植株生长及产量形成、氮素吸收、积累与转运的影响。结果表明, 磷肥适当深施显著促进夏玉米根系生长, 根干重、根长密度、根系表面积和根体积均显著增加, 整体表现为P15>P10>P20>P5>CK。随着磷肥施用深度的增加, 深层玉米根系显著增加。P15和P20处理根干重所占比重, 在20~40 cm土层分别为12.3%和12.1%; 在40~60 cm土层分别为6.7%和6.9%。根系分布深度的增加促进了对土壤氮素的吸收, 深施磷肥处理各土层中尤其是20 cm以下土层土壤氮素含量显著降低。根系分布的优化同时促进了植株氮素积累与转运, P15处理较P5处理氮素吸收效率、氮积累量、转运量及氮肥偏生产力2年平均分别提高14.5 kg kg ^-1、19.2%、48.9%和6.4 kg kg ^-1, 籽粒产量2年平均增产16.4%。在本试验条件下, 磷肥集中施用在-15 cm处理, 能显著促进夏玉米深层土壤根系的生长, 扩大根系养分利用空间, 增加根系对深层土壤氮素的吸收, 促进植株氮素积累及转运, 提高其生产力, 最终提高产量。

增施磷肥提高弱光环境中夏大豆叶片光合能力及产量

赵伟,甄天悦,张子山,徐铮,高大鹏,丁聪,刘鹏,李耕,宁堂原

作物学报. 2020, (02):  249-258.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.94078

摘要 ( 768 )   HTML ( 16 )   PDF (813KB) ( 500 )  

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为研究增施磷肥对弱光环境中夏大豆光合能力的调控作用, 本研究以齐黄34为供试品种, 设置全生育期正常光照(L1)、花后弱光(L2) 2个光照处理, 不施磷肥(P0)、常规施磷(P1)、增施磷肥(P2) 3个磷肥处理, 通过测定叶片气体交换和叶绿素荧光, 系统分析了花后叶片光合能力和产量要素的变化。2年结果表明, 花后弱光处理后大豆产量显著降低, 平均产量较正常光照组降低61.4%。正常光照环境中, P2比P0和P1处理的2年平均产量分别高8.4%和3.2%, 而弱光环境中, P2较P0、P1处理分别增产21.7%与12.2%, 表明在弱光环境下增施磷肥增产效果更明显。弱光处理后大豆叶片叶面积、比叶面积和叶绿素a、叶绿素b含量显著增加, 增施磷肥进一步扩大其增幅, 同时叶片净光合速率与气孔导度明显降低, 胞间CO₂浓度变化趋势与之相反, 证明弱光处理后同化能力的降低不是由于气孔限制。增施磷肥会提高光合速率和气孔导度, 在弱光条件下效果更显著。增施磷肥会显著降低叶片叶绿素荧光诱导曲线中的J点和K点相对荧光, 提高叶片光系统II电子传递性能, 在弱光环境下作用比正常照光下更明显。弱光环境下增施磷肥可提升叶片光合电子传递活性, 缓解弱光下叶片光合速率降低, 提高大豆植株干物质积累, 进而提高产量。

秸秆还田与化肥配施对汉中盆地稻麦轮作农田土壤固碳及经济效益的影响

吴玉红,郝兴顺,田霄鸿,陈浩,张春辉,崔月贞,秦宇航

作物学报. 2020, (02):  259-268.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.92013

摘要 ( 610 )   HTML ( 10 )   PDF (454KB) ( 541 )  

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为汉中盆地秸秆还田技术和合理化肥减量技术提供科学依据, 2015—2017年小麦和水稻生长季, 设置秸秆不还田+常规施肥(SN+NPK); 秸秆常规还田+常规施肥(S+NPK); 秸秆促腐还田+常规施肥(SD+NPK); 秸秆促腐还田+化肥减量15% (SD+85%NPK); 秸秆促腐还田+化肥减量30% (SD+70%NPK), 共5个处理, 研究其对土壤总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)、碳储量(SCS)、作物产量及经济效益的影响。结果表明与秸秆不还田配施常规施肥处理(SN+NPK)相比, 秸秆还田配施不同比例化肥处理显著提高了稻田0~15 cm土层的TOC和LOC, 增幅分别为3.62%~25.07%和23.01%~46.79%; S+NPK和SD+NPK处理提高了0~30 cm碳储量, 增幅分别为4.67%和18.20%。而SD+85%NPK和 SD+70%NPK分别降低8.31%和9.83%。S+NPK和SD+NPK处理显著增加了小麦和水稻籽粒产量, 而SD+85%NPK和SD+70%NPK处理均降低了小麦和水稻产量, 周年产量2年平均增幅分别为3.47%、8.70%、-3.65%、-8.12%。与SN+NPK处理相比, S+NPK、SD+NPK、SD+85%NPK、SD+70%NPK处理周年经济效益2年平均增幅分别为16.91%、23.56%、6.02%、1.06%。土壤有机碳、作物产量和经济效益SD+NPK处理的最高, S+NPK 处理次之, SD+70%NPK处理最低, 与之相比, SD+85%NPK处理在小麦和水稻两季共减少化肥80 kg hm ^-2, 作物周年产量降低不明显, 经济效益略有增加。秸秆还田与常规化肥配施是提高汉中盆地稻麦轮作体系农田固碳、产量及经济效益的最佳措施, 两季作物全量还田条件下化肥用量减少15%是适宜该区域的绿色生产模式。

不同成膜剂对玉米噻虫啉悬浮种衣剂的持效性及安全性影响

姚晨涛,乔治华,宋雪慧,张风文,孙晓,李刚,李向东,张吉旺,姜兴印

作物学报. 2020, (02):  269-279.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.93015

摘要 ( 710 )   HTML ( 2 )   PDF (1139KB) ( 94 )  

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为明确含不同成膜剂的噻虫啉种衣剂处理玉米种子后在土壤和植株中的持效性及其对刺吸式害虫的防治效果, 选择3种不同成膜剂加工成的噻虫啉悬浮种衣剂以400 g a.i. 100 kg ^-1种子浓度包衣处理, 分别于室内和田间条件下测定其对玉米出苗率、生长量和生理生化等方面的影响, 及噻虫啉在玉米叶片和土壤中的持效期, 并评价其对刺吸式害虫的防治效果。结果表明, ZY904-3和ZY904-5成膜剂的噻虫啉种衣剂处理对玉米出苗没有影响, 3种成膜剂的噻虫啉拌种对玉米生长量和生理生化活性均有不同程度促进, 玉米叶片和土壤中的噻虫啉持效期较未加成膜剂有一定延长, ZY904-1、ZY904-3和ZY904-5处理的噻虫啉悬浮种衣剂(FS)在叶片和土壤中持效期分别延长了20~40 d、20~30 d和10~20 d。3种成膜剂处理可有效防治玉米刺吸式害虫, ZY904-1和ZY904-3成膜剂的噻虫啉种衣剂处理对玉米刺吸式害虫数量有很好的控制作用, 分别于播种80 d (室内)和60 d (田间)后防效仍达50%以上, 但ZY904-1成膜剂的噻虫啉种衣剂推迟出苗时间。综合各个方面, ZY904-3成膜剂的噻虫啉种衣剂拌种效果最好。

长期施肥处理对双季晚稻叶绿素荧光特征及籽粒产量的影响

侯红乾,林洪鑫,刘秀梅,冀建华,刘益仁,蓝贤瑾,吕真真,周卫军

作物学报. 2020, (02):  280-289.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.82060

摘要 ( 645 )   HTML ( 15 )   PDF (576KB) ( 563 )  

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研究施肥模式对水稻叶绿素含量及荧光参数的调节作用, 对提高水稻光能利用效率及籽粒产量具有重要意义。本研究以水稻品种赣929为试验材料, 比较长期定位施磷钾肥(PK)、施氮磷钾肥(NPK)、等养分条件下70%氮磷钾肥配合施用30%有机肥(70F+30M)、50%氮磷钾肥配合施用50%有机肥(50F+50M)、30%氮磷钾肥配合施用70%有机肥(30F+70M)条件下水稻叶绿素荧光参数和产量变化特征。结果表明, 水稻旗叶叶绿素含量从齐穗期到成熟期呈下降趋势, 且表现为30F+70M>50F+50M>70F+30M>NPK>PK。水稻叶绿素荧光参数F_v/F_m随水稻生育期的推进呈降低趋势, 其中PK处理F_v/F_m值最低, 而施氮处理比不施氮处理F_v/F_m值增加了2.85%~4.18%。叶绿素荧光参数q_L、Φ_PSII在NPK处理中表现为齐穗期较高, 20 d之后显著降低; 在50F+50M、30F+70M处理中表现为齐穗期较低, 20 d以后显著增加; 在PK处理、70F+30M处理中一直处于较高水平。NPQ变化趋势与q_L基本相反。ETR-PAR光响应曲线拟合结果表明, 70F+30M处理ETR_max、α和E_k值在齐穗期和20 d后值均最高。综合看来, 等养分条件下配施30%有机肥具有最优的叶绿素荧光指标组合及籽粒产量; 而配施超过50%有机肥由于前期热耗散增大使得用于光合作用的光能份额减少, 而施用氮磷钾肥处理则由于后期的衰老使得光能利用效率下降。

滴灌玉米临界氮稀释曲线与氮素营养诊断研究

付江鹏,贺正,贾彪,刘慧芳,李振洲,刘志

作物学报. 2020, (02):  290-299.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.93027

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旨在建立宁夏引黄灌区滴灌玉米临界氮稀释曲线模型, 探讨氮营养指数(NNI)用于实时诊断和评价玉米氮素营养状况的可行性, 为实现滴灌玉米合理施用氮肥提供理论依据。以天赐19为试验材料, 采用滴灌水肥一体化技术, 设6个氮肥水平, 利用2年定位试验构建并验证了临界氮稀释曲线模型。结果表明: (1)在一定范围内, 滴灌玉米干物质积累量随施氮水平的提高而增加, 根据方差分析结果, 将玉米各生育时期的地上部生物量分为限氮和非限氮2类; (2)滴灌玉米植株氮浓度均随着施氮量的增加而提高, 但随生育期的推进和地上部干物质量的增加, 玉米植株氮浓度均呈下降趋势; (3)滴灌玉米临界氮浓度(N_c)、最大氮浓度(N_max)和最小氮浓度(N_min)稀释模型与地上部干物质累积量之间均呈现幂函数关系, 其决定系数R ²分别为0.982、0.907、0.918, 利用均方根误差(RMSE)和标准化均方根误差(n-RMSE)的验证表明, 该模型稳定性好, 误差范围小; (4)氮素营养指数模型(NNI)可衡量滴灌玉米氮素营养状况, 滴灌水肥一体化条件下, 宁夏引黄灌区玉米以270 kg hm ^-2为最佳施氮量; (5)根据模型推算, NNI与相对吸氮量(RN_upt)、相对地上部生物量(RDW)和相对产量(RY)均极显著相关。本研究所建立的滴灌玉米临界氮稀释曲线模型和氮营养指数模型, 能够精准地预测水肥一体化条件下玉米小喇叭口期至成熟期的氮素营养状况, 为优化玉米的氮素管理提供指导。

研究简报

海岛棉棉铃阶段性发育与产量品质的关系

曹新川,胡守林,韩秀锋,何良荣,郭伟锋

作物学报. 2020, (02):  300-306.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.94051

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运用包含环境互作效应的ADM发育遗传模型对3年海岛棉亲本及F₁代不同发育时期单铃重及发育特点与产量、品质的关系研究表明, 海岛棉各时期单铃重对最终单铃重、纤维品质性状选择效果较好; 前期(10、20 d)单铃重大, 会减少无效铃数, 降低衣分; 后期(60、70 d)单铃重大, 会增加无效铃数, 提高衣分。而中期(30、40、50 d)单铃重对最终单株产量有一定选择效果。棉铃体积膨大期(0~10 d、10~20 d)净增量较大, 单铃重增加, 其他产量性状降低; 纤维长度、反射率、黄度等品质性状改善; 棉铃内容物充实期(30~40、40~50、60~70 d)干重增量大, 主要纤维品质性状变差。选择单铃重进入快增期较晚、生长速率较大而出现时间较晚的材料将提高单株产量。纤维形成过程中, 同化物质较早进入棉铃, 经历缓慢增长, 使纤维逐渐成熟而形成优良的品质。棉铃发育受到明显的母体效应影响, 因而选择合适的母本对改良纤维品质性状较为重要。

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, (02):  307-314.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.91039

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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。