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2020年 第46卷 第9期 刊出日期：2020-09-12

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作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

玉米拟轮枝镰孢菌穗腐病抗性基因的挖掘

闻竞, 沈彦岐, 韩四平, 邢跃先, 张叶, 王梓钰, 李世界, 杨小红, 郝东云, 张艳

作物学报. 2020, (9):  1303-1311.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.03004

摘要 ( 929 )   HTML ( 34 )   PDF (3010KB) ( 921 )  

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玉米穗腐病是一种严重危害玉米生产的真菌性病害, 而目前在世界范围内玉米育种上应用的大多数自交系缺少对穗腐病的抗性。玉米穗腐病抗性位点的挖掘和抗病基因的克隆, 对玉米穗腐病的遗传改良至关重要。本研究旨在通过转录组测序和全基因组关联分析的方法进行玉米拟轮枝镰孢菌穗腐病抗性位点的挖掘并初步确定候选基因。抗病自交系法A和感病自交系掖81162的转录组测序结果表明, 人工接种拟轮枝镰孢菌后7 d两个自交系的差异表达基因有10,761个。通过全基因组关联分析共检测到5个与穗腐病抗性显著相关的SNP, 这些SNP分布在1号和9号染色体上。通过比对B73 RefGen_v3并注释, 发现SNP位点附近涉及的基因包括酰基激活酶1过氧化物酶体、蛋白磷酸酶2C 48、镁转运蛋白、受体蛋白激酶CRINKLY4和锌指CCCH域蛋白19。将在转录组测序中获得差异表达基因和全基因组选择中关联到的基因进行比对, 发现全基因组关联分析中关联到的锌指CCCH域蛋白19同时也是转录组测序中获得的差异表达基因, 表明锌指CCCH域蛋白19可能与玉米拟轮枝镰孢菌穗腐病的抗性相关。本研究结果不仅能为抗病基因的克隆和玉米的抗病分子育种提供一定的理论依据和重要的遗传资源, 而且能为玉米和病原菌的相互作用机理的解析奠定基础。

甘蓝型油菜BnMAPK1的原核表达、亚细胞定位及酵母双杂交文库筛选

王珍, 姚梦楠, 张晓莉, 曲存民, 卢坤, 李加纳, 梁颖

作物学报. 2020, (9):  1312-1321.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.04019

摘要 ( 1159 )   HTML ( 31 )   PDF (6279KB) ( 610 )  

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植物的丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-Activated Protein Kinases, MAPKs)级联是生长进程中多种信号跨膜传递的共同通路, 它可以将外源刺激转入细胞内并引发细胞应答。目前C族MAPKs在甘蓝型油菜中的研究报道还很有限。本研究通过1个甘蓝型油菜的C族BnMAPK1基因的生物学进程聚类分析发现, BnMAPK1可能参与蛋白磷酸化、生长素介导的信号途径、逆境应答、细胞周期及转录等过程。BnMAPK1具有369个氨基酸残基, 其相对分子质量约为42.5 kD, 其可溶性蛋白可在原核系统中被诱导表达。BnMAPK1的亚细胞定位结果显示, BnMAPK1主要在细胞核内表达。Bait质粒pGBKT7-BnMAPK1在酵母双杂交系统中无毒性及自激活活性。为深入研究BnMAPK1蛋白参与的生物学进程, 从甘蓝型油菜中油821苗期根、茎、叶中分别提取总RNA, 分离得到mRNA, 利用SMART技术合成并纯化双链cDNA后建立甘蓝型油菜混合cDNA文库。以共转化法筛选与BnMAPK1相互作用的蛋白, 对其分析与鉴定显示, BnMAPK1在生长发育、非生物及生物逆境、转录、蛋白合成及代谢、翻译及翻译后修饰等过程中起作用。研究结果为MAPKs级联, 尤其是C族MAPKs的研究提供了新的视野, 为甘蓝型油菜抗性的机理研究及分子育种奠定了重要的理论依据。

芥菜型油菜BjuB.KAN4基因调控类黄酮的途径

高国应, 伍小方, 黄伟, 周定港, 张大为, 周美亮, 张凯旋, 严明理

作物学报. 2020, (9):  1322-1331.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.04008

摘要 ( 703 )   HTML ( 16 )   PDF (2328KB) ( 1005 )  

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MYB类转录因子KAN4有调控植物原花青素合成的功能。为了探究芥菜型油菜中MYB转录因子KAN4对原花青素合成的调控机理, 本研究以芥菜型油菜紫叶芥为实验材料, 克隆了一个BjuB.KAN4基因, 编码266个氨基酸, BjuB.KAN4蛋白包含一段高度保守的MYB-like DNA结合结构域, 属于1R-MYB转录因子家族成员。基因表达分析表明, BjuB.KAN4在根中表达量显著高于叶和茎中, GUS组织化学染色分析试验推测, 该基因可能在根茎叶的维管组织中表达。利用毛状根体系过表达BjuB.KAN4发现, 类黄酮合成途径的部分关键酶基因Bju.CHS和Bju.DFR等的表达量在紫叶芥和四川黄籽的转基因根系中均显著增加, 紫叶芥转基因根系中总黄酮含量为2.798 mg g^-1, 是对照组的1.3倍, 四川黄籽中总黄酮含量为2.567 mg g^-1, 是对照组的1.2倍。在拟南芥中异源表达BjuB.KAN4发现, 转基因植株总黄酮含量为0.237 mg g^-1, 是野生型的1.5倍, 原花青素含量为0.363 mg g^-1, 较野生型含量下降。本研究表明, BjuB.KAN4基因参与调控芥菜型油菜类黄酮合成, 为研究芸薹属植物原花青素合成的调控机理提供了参考。

水稻白叶枯病感病相关基因Xig1的分子鉴定及抗病资源创制

郑凯丽, 纪志远, 郝巍, 唐永超, 韦叶娜, 胡运高, 赵开军, 王春连

作物学报. 2020, (9):  1332-1339.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.02013

摘要 ( 729 )   HTML ( 12 )   PDF (2288KB) ( 1203 )  

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水稻白叶枯病相关基因Xig1在感病亲本IR24中受白叶枯病菌的诱导表达。本研究通过克隆与比较Xig1的序列后发现, 抗病野生稻导入系W6023与感病亲本IR24中Xig1等位基因的差异主要集中在启动子区。水稻原生质体观察XIG1在细胞中的定位, 显示XIG1定位于细胞质中。利用CRISPR/Cas9系统对感病籼稻品种IR24的Xig1靶点进行基因组编辑, 获得并评价了多个Xig1定点突变株系对白叶枯菌的抗性。与野生型相比, 8个IR24的Xig1基因定点突变株系对水稻白叶枯病的抗性得到明显提高, 而农艺性状无显著差异。Xig1是新发现的水稻白叶枯病感病基因, 该基因在水稻白叶枯病感病性中贡献的研究, 不仅为创制新的抗病资源提供理论指导, 还将丰富和加深我们对植物先天免疫系统的认知。

基于高通量测序的大麦InDel标记开发及应用

徐婷婷, 汪巧玲, 邹淑琼, 狄佳春, 杨欣, 朱银, 赵涵, 颜伟

作物学报. 2020, (9):  1340-1350.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.91076

摘要 ( 1138 )   HTML ( 23 )   PDF (1662KB) ( 669 )  

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分子标记是遗传研究的基础工具, 广泛应用于遗传多样性研究、种质鉴定、遗传图谱构建和基因定位等领域。本研究基于大麦的全基因组重测序数据鉴定出的二态性SNP位点, 开发出遍布全基因组的118对InDel引物。以49份不同地理来源的大麦种质检测其有效性, 筛选出2个等位基因的共显性InDel标记72对, 进一步对288份大麦种质进行遗传距离分析及构建系统发育树。结果显示, 筛选到32个有效性的核心InDel标记, 覆盖大麦7条染色体上, 平均PIC为0.44, 平均MAF为0.34; 基于InDel标记位点的供试大麦的系统发育树结果揭示供试大麦具有丰富的遗传多样性, 且能够将具有相同地理来源的多数品种聚为一类。表明开发的32个二态性InDel标记可有效地用于鉴定品种间的亲缘关系, 且丰富了大麦品种鉴定的分子标记。上述核心InDel标记在大麦品种鉴定、大麦资源亲缘关系分析以及群体划分方面具有一定的理论意义和应用价值。

玉米ZmCIPK24-2基因在盐胁迫应答中的功能研究

李健, 王逸茹, 张凌霄, 孙明昊, 秦阳, 郑军

作物学报. 2020, (9):  1351-1358.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.03008

摘要 ( 803 )   HTML ( 32 )   PDF (3671KB) ( 615 )  

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土壤盐化会影响作物正常生长发育, 导致农作物减产。植物在长期适应环境的过程中, 进化出了相应的耐盐分子机制。钙调磷酸酶B类蛋白(CBL)及CBL互作蛋白激酶(CIPK)参与植物对盐胁迫的响应。本研究鉴定到一个拟南芥AtSOS2的同源基因ZmCIPK24-2, 实时荧光定量聚合酶链式反应结果表明ZmCIPK24-2基因在玉米各组织部位广泛表达, 其中在花粉表达量最高; ZmCIPK24-2受盐胁迫诱导表达。ZmCIPK24-2能部分互补拟南芥atsos2突变体的盐敏感表型, 在高盐浓度下转基因株系比atsos2突变体的存活率显著提高, 根长显著增长。亚细胞定位实验表明ZmCIPK24-2定位于细胞质、细胞膜与核膜。利用酵母双杂交实验及LUC互补成像实验发现ZmCIPK24-2与玉米CBLs家族中的ZmCBL1、ZmCBL4、ZmCBL8和ZmCBL9互作。本研究为解析玉米CBL-CIPK信号通路的功能提供了新的实验证据。

玉米籽粒突变体dek48的表型鉴定与基因定位

石慧敏, 蒋成功, 王红武, 马庆, 李坤, 刘志芳, 吴宇锦, 李树强, 胡小娇, 黄长玲

作物学报. 2020, (9):  1359-1367.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.03005

摘要 ( 1050 )   HTML ( 31 )   PDF (8650KB) ( 853 )  

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籽粒是玉米的主要营养储存器官, 也是禾本科植物种子发育研究的模式器官。本研究对玉米自交系郑58进行甲基磺酸乙酯(EMS)诱变, 获得一个稳定遗传的籽粒缺陷突变体, 命名为defective kernel 48 (dek48)。该突变体籽粒皱缩扁小, 百粒重显著降低, 胚和胚乳发育严重缺陷, 不能成苗。在玉米授粉后12 d即可观察到明显的发育缺陷, 表明该突变发生在籽粒发育的早期阶段。扫描电镜观察发现dek48与野生型相比淀粉粒显著变小。石蜡切片显微观察发现dek48淀粉胚乳填充不饱满, 糊粉层细胞发育不规则。遗传学分析表明, 该突变性状受隐性单基因控制。进一步构建F₂遗传定位群体, 将该突变体基因精细定位于3号染色体7.39 Mb~7.52 Mb之间。生物信息学分析发现该区间内有6个开放阅读框, 暂未发现与籽粒发育有关的已知基因, 后续将通过测序和基因表达分析进一步确定候选基因。

棉花GhPIF4调控高温下花药败育机制初探

陈淼, 谢赛, 王超智, 李焱龙, 张献龙, 闵玲

作物学报. 2020, (9):  1368-1379.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.94188

摘要 ( 858 )   HTML ( 19 )   PDF (5422KB) ( 540 )  

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PIF4属于PIF家族(PHYTOCHROME INTERACTING FACTORS FAMILY), 是一个响应温度变化的关键性转录因子, 广泛参与植物热信号传导和激素信号通路。本研究从陆地棉‘YZ1’中克隆获得GhPIF4基因, 亚细胞定位结果表明, GhPIF4是一个核蛋白。qRT-PCR分析和proGhPIF4:GUS转基因棉花GUS染色结果显示, GhPIF4基因在棉花花药中高量表达, 且其表达在高温敏感型材料‘H05’中受到高温的显著诱导。在棉花中超量表达GhPIF4, 不同的转基因株系表现不同的育性, 表达量高的3个转基因系(OE5、OE7和OE19)开花当天的花药不开裂, 花粉的活力均低于对照‘YZ1’, 而超表达程度略低的OE10, 花药正常开裂, 花粉活性正常, 表明GhPIF4导致的花药败育具有剂量效应。对OE7和OE19在9~14 mm (绒毡层降解期)、14~19 mm (有丝分裂I期)中生长素的含量以及生长素合成关键基因GhTAA1、GhYUC2、GhCYP71A13的表达分析发现基因的表达与生长素含量下降变化一致。推测超表达GhPIF4在花药后期可能部分模拟棉花的高温响应状态, 而组成型超表达GhPIF4可能改变了营养器官或早期花药中生长素的含量, 亦或花药中生长素含量过低也会导致花药败育。以上结果为深入解析GhPIF4基因功能及了解高温胁迫下棉花花药败育的机制提供参考。

基于侯选基因标记的四倍体马铃薯休眠QTL关联分析

李竟才, 王强林, 宋威武, 黄维, 肖桂林, 吴承金, 顾钦, 宋波涛

作物学报. 2020, (9):  1380-1387.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.94200

摘要 ( 621 )   HTML ( 8 )   PDF (401KB) ( 583 )   PDF（mobile） (693KB) ( 99 )  

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休眠期是马铃薯(Solanum tuberosum L.)重要的块茎性状之一, 寻找调控马铃薯块茎休眠的关键基因, 揭示其分子机制以选育具有适宜休眠期长度的马铃薯品种, 对于解决当前马铃薯产业中过长或过短休眠期带来的经济损失和食品安全隐患等问题十分关键。前期研究在二倍体马铃薯连锁群体中定位了6个加性休眠QTL, 本研究拟在四倍体马铃薯育种材料中验证这些休眠QTL。基于休眠QTL连锁的候选基因标记, 采用混合线性模型(MLM), 模型中考虑群体结构和亲缘关系(Q+K), 在四倍体马铃薯自然群体St-hzau中对马铃薯块茎休眠期进行了关联分析。5号染色体上休眠QTL DorB5.3连锁的候选基因标记S199_300和GWD (根据葡聚糖水双激酶α-glucan water dikinase基因设计)与马铃薯块茎休眠期具有显著的关联(P<0.05), 分别解释了休眠期表型变异的7.8%和3.2%, 分别能增加休眠期7.1 d和4.5 d, 即在二倍体马铃薯连锁群体中定位的稳定主效休眠QTL DorB5.3在四倍体马铃薯关联群体St-hzau中也表现显著, DorB5.3的稳定性在关联分析结果中得到了验证, 表明候选基因标记策略在马铃薯块茎休眠QTL关联分析中是一种有效的策略。本研究所验证的主效休眠QTL DorB5.3及相应连锁标记可以直接用于马铃薯休眠育种。据此可以推测GWD可能在控制还原糖含量和块茎休眠2个方面均发挥作用, 马铃薯块茎休眠机制与还原糖含量变化机制可能存在着部分交叉。

耕作栽培·生理生化

棉花脱叶催熟剂对纤维品质的影响及应用时间的确定

田景山, 张煦怡, 王文敏, 杨延龙, 随龙龙, 张鹏鹏, 张亚黎, 张旺锋, 勾玲

作物学报. 2020, (9):  1388-1397.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.94196

摘要 ( 791 )   HTML ( 5 )   PDF (738KB) ( 608 )  

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棉花脱叶催熟技术是实现棉花机械采收的重要前提, 确定脱叶催熟剂喷施时期及标准对实现良好的脱叶和催熟效果至关重要。本研究采用分期喷施脱叶催熟剂的方式, 探讨了脱叶催熟剂对纤维品质的损伤程度, 及与棉铃铃期之间的定量关系。结果表明, 脱叶催熟剂对纤维长度的影响在品种间存在差异, 46%~69%的供试品种纤维长度较对照下降或持平, 另有31%~54%的品种纤维长度反而较对照增加, 所有品种纤维长度较对照平均仅降低0.2%~1.2%。纤维比强度受脱叶催熟剂的影响较为明显, 其损伤量(处理与对照的差值)集中分布在-4~0 cN tex^-1之间。脱叶催熟剂对纤维比强度的损伤程度与喷施时间有关, 铃龄30 d时喷施损伤大, 铃龄37 d时喷施损伤减小, 且有61%供试品种的比强度较对照平均增加了1.1 cN/tex。脱叶催熟剂对纤维比强度的损伤量随棉铃铃期延长而加剧, 因此可根据“脱叶催熟剂喷施时棉铃的铃龄与铃期的比值(R_d/b)”这一指标确定脱叶催熟剂的喷施时间。此外, 棉铃铃期与棉铃体积、棉铃体积与纤维比强度均呈显著正相关关系。如要生产比强度>31 cN tex^-1的棉花纤维, 所选品种的棉铃体积应>31.8 cm³、棉铃铃期应>60.0 d, 且要在R_d/b>0.68 (铃龄40.9 d)后喷施脱叶催熟剂(可控制纤维比强度损伤量小于0.5 cN tex^-1)。

全膜微垄沟播对寒旱区春小麦苗期土壤水热环境及光合作用的影响

侯慧芝, 张绪成, 方彦杰, 于显枫, 王红丽, 马一凡, 张国平, 雷康宁

作物学报. 2020, (9):  1398-1407.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.01012

摘要 ( 480 )   HTML ( 8 )   PDF (659KB) ( 420 )  

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克服春季寒旱生境限制是提高西北黄土高原寒旱区春小麦产量的关键要素之一, 为了明确全膜微垄沟播对春小麦苗期土壤温度和水分的影响, 明确水热条件改善对春小麦苗期光合作用的调节机制, 2016—2018年在西北黄土高原寒旱区开展大田定位试验, 以陇春35号为试验材料, 设全膜微垄沟播(PRF)、全膜覆土穴播(PMS)和露地穴播(CK)3个处理, 分别在春小麦播种后18、25和32 d测定土壤温度和土壤含水量、春小麦生物量、叶片SPAD、光合速率、蒸腾速率等, 计算土壤贮水量、阶段耗水量、生长速率等。研究结果表明, 在春小麦播种后18、25和32 d, PRF和PMS在0~25 cm土层平均土壤温度分别较CK提高3.6°C、3.0°C、2.0°C和2.9°C、2.5°C、1.7°C; 在播种后18 d和25 d, PRF处理在0、5、10 cm土层的土壤温度较PMS提高1.3°C、0.9°C、0.9°C和0.8°C、0.7°C、0.7°C。PRF和PMS 0~40 cm土壤贮水量在3个阶段依次较CK提高7.3、9.7和12.6 mm和3.9、7.6和11.0 mm; 在播种后18 d, PRF 0~40 cm各土层依次较PMS提高1.1、0.9、0.8和0.6 mm。PRF和PMS苗期植株生物量、生长速率、叶片SPAD值、净光合速率、蒸腾速率均显著高于CK, 且PRF均显著高于PMS, 使PRF较PMS和CK分别增产9.1%和36.5%, WUE分别提高5.9%和30.8%。因此, PRF和PMS均能有效克服寒旱生境对小麦苗期生长的限制, 促进小麦光合和生长, 且PRF较PMS具有更为明显的效果。

感抗油菜近等基因系混播对根肿病发病率的影响

郭清云, 蒯婕, 汪波, 刘芳, 张椿雨, 李根泽, 张云云, 傅廷栋, 周广生

作物学报. 2020, (9):  1408-1415.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.04074

摘要 ( 697 )   HTML ( 9 )   PDF (288KB) ( 609 )  

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近年来, 根肿病的迅速蔓延已对我国油菜生产造成严重威胁。课题组前期多年多点大田试验发现, 感病、抗病品种混播可显著降低感病油菜品种根肿病发病率。为进一步探究感病、抗病品种播种间距对根肿病的防控效果, 本试验采用穴盘栽培, 设置感、抗根肿病油菜近等基因系不同播种间距(0、2、4、6 cm), 出苗后7 d接种根肿菌, 接种42 d后调查幼苗发病率、病情指数, 并测定根系主要成分。结果表明: (1)与单播相比, 感病、抗病品种同播时, 抗病品种苗期发病率无明显变化, 而感病品种苗期发病率显著下降, 其发病率与感病、抗病品种播种间距密切相关, 二者距离为0 cm时的发病率及病情指数均显著(P<0.05)低于其他处理; (2)与单播相比, 感病、抗病品种同播时, 抗病品种和感病品种根中可溶性糖及可溶性蛋白质含量均显著降低, 酸不溶木质素含量在感病品种中显著增加, 而在抗病品种中呈现先增加后降低的趋势; (3)发病率和病情指数均与根系可溶性糖和可溶性蛋白质含量显著正相关(P<0.01), 发病率与可溶性糖和可溶性蛋白质含量的相关系数分别为0.797、0.403, 病情指数与可溶性糖和可溶性蛋白质含量的相关系数分别为0.822、0.509。综上, 油菜感、抗品种混播可以显著降低感病品种的根肿病发病率, 且混播间距在0 cm时效果最好。该技术可以作为油菜根肿病防控的技术措施, 在根肿病发病区域油菜生产上有着较好的应用前景。

DPC⁺化学封顶对不同施氮量下棉花叶片光合生理特性的影响

时晓娟, 韩焕勇, 王方永, 郝先哲, 高宏云, 罗宏海

作物学报. 2020, (9):  1416-1429.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.94174

摘要 ( 754 )   HTML ( 11 )   PDF (1260KB) ( 640 )  

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在北疆气候条件下, 为明确棉花对不同施氮量下增效缩节胺[DPC⁺, 25%甲哌鎓(1,1-dimethyl piperidinium chloride, DPC)水剂]化学封顶效应的响应, 以新陆早53号为试验材料, 在150(N₁)、300(N₂)和450(N₃) kg hm^-2施氮水平下, 以人工打顶(P₀)为对照, 研究DPC⁺剂量[450(P₁)、750(P₂)和1050(P₃) mL hm^-2]对棉花叶绿素含量(Chl)、叶面积(LA)、气体交换参数、叶绿素荧光参数及干物质累积与分配的影响。结果表明, 同一DPC⁺剂量下, 随施氮量增加, Chl、LA、气体交换参数、叶绿素荧光参数和生殖器官干物质(RODM)均呈现先上升后下降的趋势; 同一施氮量下, 上述参数因DPC⁺剂量不同呈不同变化趋势, 其中N₁水平下以P₁处理、N₂水平下以P₂处理、N₃水平下以P₃处理表现出较高的RODM、Chl、净光合速率(P_n)、实际光化学效率(Ф_PSII)、电子传递速率(ETR), 较低的非光化学淬灭(NPQ)。DPC⁺与施氮量互作表现为, 与其他处理相比, Chl、P_n、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、Ф_PSII、ETR、RODM在N₂P₂处理下分别提高了15.52%、29.39%、27.97%、36.77%、23.28%、23.55%、8.41%~22.24%, NPQ降低了34.54%。相关分析表明, 干物质累积和Chl、LA、P_n、G_s、Ф_PSII均呈显著正相关, 与NPQ呈极显著负相关。因此, 在喷施DPC⁺(750 mL hm^-2)条件下, 适量追施氮肥(300 kg hm^-2)能改善棉花光合性能, 在增加干物质累积的基础上, 促进了光合产物向生殖器官分配。

控水增密模式对杂交籼稻减氮后产量形成的调控效应

李敏, 罗德强, 江学海, 蒋明金, 姬广梅, 李立江, 周维佳

作物学报. 2020, (9):  1430-1447.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.02017

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以杂交籼稻品种成优981为试验材料, 于2017—2018年开展大田试验, 以常规高产栽培(N₀W₀D₀)为对照: N₀为施氮量187.5 kg hm^-2、W₀为湿润灌溉(0 kPa)、D₀为密度20.0×10⁴ hm^-2, 在减氮10% (N_-10%)和减氮30% (N_-30%)条件下分别设置3种单一增密处理(W₀D₁、W₀D₂、W₀D₃; D₁为增密20%、D₂为增密40%、D₃为增密60%)和9种控水增密耦合模式处理(W₁D₁、W₁D₂、W₁D₃、W₂D₁、W₂D₂、W₂D₃、W₃D₁、W₃D₂和W₃D₃; W₁、W₂、W₃分别为轻、中、重干湿交替灌溉, 低限土壤水势分别为-10 kPa、-20 kPa和-30 kPa), 研究控水增密耦合模式对水稻不同程度减氮后产量形成的调控效应。结果表明: (1) 减氮10% (N_-10%)条件下, 3种单一增密处理均较对照减产, 其中W₀D₁与对照相比产量差异不显著, 其成熟期干物质积累量略有提高, 但收获指数降低。9种控水增密模式中W₁D₁和W₂D₁分别较对照平均增产3.70%和1.19%, 前者差异达显著水平, 该2种模式的有效穗数与对照基本相当, 穗粒数分别降低3.50%和2.79%, 结实率分别提高3.04%和2.37%, 千粒重分别增加0.71%和0.35%, 2种模式增产的主要原因是分蘖成穗率分别提高3.88%和5.54%, 抽穗期高效叶面积指数分别提高2.77%和0.59%, 同时成熟期干物质积累总量与对照基本相当, 且穗部干物质分配量分别增加3.87%和1.78%、穗部干物质分配比例分别增加5.50%和6.24%, 收获指数分别提高5.53%和5.93%。(2) 减氮30% (N_-30%)条件下, 9种控水增密模式2年均较对照显著减产, 平均减产15.44%~30.85%, 其中W₂D₂和W₁D₂模式减产幅度较小。因此, 合理的控水增密耦合模式能在少量减氮条件下调控群体生长特性以实现水稻增产, 但过量减氮条件下控水增密模式的调控效应变弱、难以实现高产。

研究简报

基于无人机遥感图像的苎麻产量估测研究

付虹雨, 崔国贤, 李绪孟, 佘玮, 崔丹丹, 赵亮, 苏小惠, 王继龙, 曹晓兰, 刘婕仪, 刘皖慧, 王昕惠

作物学报. 2020, (9):  1448-1455.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.04020

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本研究旨在探索一种利用无人机-RGB系统提取的苎麻株高和可见光图像光谱信息估测产量的新方法。试验于2019年在湖南农业大学耘园苎麻基地进行, 利用无人机搭载高清数码相机获取二季苎麻苗期和成熟期的图像。首先利用Pix4D mapper生成苎麻冠层2个生育期的数字表面模型和高清数码正射图像; 然后基于数字表面模型采用“差分法”计算试验小区的平均株高(DSM-based H); 基于正射图像提取试验小区RGB通道均值, 进而计算遥感图像数码变量和植被指数, 分析苎麻种质间的图像光谱表型性状和产量株高比性状的差异性与多样性; 最后采用逐步回归方法建立苎麻产量预测模型, 并对各项产量解释因子进行相关性分析。结果表明: (1)基于无人机-RGB系统遥感株高与实测株高显著相关(r=0.90), 修正遥感株高的均方根误差为0.04 m。(2)苎麻产量与株高信息存在极显著相关性(r=0.91), 而与图像光谱表型相关性不明显。(3)融合遥感图像株高和种质特征差异构建的苎麻产量估测模型精度较高, R²=0.85, RMSE=0.71。因此, 基于无人机遥感图像的苎麻产量估测是可行的, 这对苎麻种质特征评价和产量估测具有重要的意义。

马铃薯不同品种(系)和稻、薯轮作模式对根结线虫病的防治效果

武超, 刘贤文, 张炜, 王琼, 郭华春

作物学报. 2020, (9):  1456-1463.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.94191

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根结线虫病是马铃薯连作减产的主要原因之一。为研究根结线虫病的农艺防治措施, 本文开展了品种抗性评价、稻、薯轮作和土壤淹水下的线虫消减动态研究。抗性评价试验表明, 18个品种(系)中没有筛选到同时抗南方根结线虫和爪哇根结线虫的材料, 品系1002-1和品种丽薯6号相对抗性较好, 青薯9号和合作88相对敏感。马铃薯根结线虫发病土壤中可同时检测到卵、幼虫和成虫等不同形态。水旱轮作试验表明, 经一茬水稻栽培可使土壤中根结线虫虫态完全消失, 再种植马铃薯也不再发生根结线虫病, 且马铃薯有效产量显著提高, 青薯9号、合作88和丽薯6号的单株有效产量较对照分别提高50.5%、43.7%和26.0%, 差异均极显著, 1002-1单株有效产量与对照差异不显著。由此可见, 稻、薯轮作根结线虫防治效果明显。为进一步探索水旱轮作的防治机制, 观察了土壤淹水进程中各种虫态消减动态。结果表明, 在淹水过程中, 根结线虫的卵、幼虫和成虫不同虫态此消彼长, 要淹水60 d以上, 土壤中才检测不到所有形态虫体。水早轮作中水稻生长期淹水时间足够长, 满足防治线虫的淹水条件。因此结合抗病品种选用进行稻、薯轮作是防治马铃薯根结线虫病既绿色环保又可持续有效的方法。