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2021年 第47卷 第3期 刊出日期：2021-03-12

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作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

白菜型油菜srb多室性状的遗传分析与分子鉴定

杨阳, 李淮琳, 胡利民, 范楚川, 周永明

作物学报. 2021, (3):  385-393.  doi:10.3724/SP.J.1006.2021.04123

摘要 ( 579 )   HTML ( 29 )   PDF (9823KB) ( 563 )  

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油菜多室角果是一种高产相关性状, 本研究对桑日白油菜(srb)多室性状的遗传调控机制进行研究。性状分析表明, 该突变体具有稳定的多室角果表型, 单株多室角果比例为94.7%~100.0%, 每角果平均3.5个心皮。遗传上srb突变体中的多室性状受1对隐性核基因控制。比较测序分析发现, srb中BrCLV3基因的CLE motif中存在一种新的单核苷酸突变(C/G), 可导致其保守结构域的第12位组氨酸突变为天冬氨酸, 将该位点命名为Brclv3_Asp12。利用SNP标记进行分离群体的鉴定, 证实Brclv3_Asp12中的C/G单核苷酸变异与多室表型共分离。转基因互补测验和体外多肽的处理试验进一步证实, 该材料中控制多室性状位点Brclv3_Asp12突变导致了CLV3多肽活性的减弱, 是形成多室角果性状的原因。本研究初步阐明了白菜型油菜srb多室性状形成的机制。

普通小麦氮素利用效率相关性状全基因组关联分析

靳义荣, 刘金栋, 刘彩云, 贾德新, 刘鹏, 王雅美

作物学报. 2021, (3):  394-404.  doi:10.3724/SP.J.1006.2021.01024

摘要 ( 861 )   HTML ( 43 )   PDF (3110KB) ( 958 )  

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氮元素在粮食作物生长和发育过程起着不可替代的作用。发掘氮素利用效率相关基因对于提升小麦产量、减少环境污染具有重要意义。植株根系构型(root system architecture, RSA)代表着根系的结构及空间造型, 显著受氮素水平影响。本研究在正常供氮和缺氮两种氮素水平下, 对160份来自黄淮冬麦区和北部冬麦区普通小麦品系的根系构型相关性状 (总根长、总根表面积、总根体积、平均根直径和根尖数)进行统计, 并结合小麦660K SNP (single nucleotide polymorphism)芯片基因分型数据对根系相关性状的相对值进行全基因组关联分析, 以期发掘氮素利用效率相关位点。本研究检测到34个与氮素利用效率显著关联的SNP位点, 可解释6.9%~15.4%的表型变异。关联位点在所有染色体均有分布, 主要集中于1A、2B、3B、5B、6A、6B和7A染色体。11个位点与已报道位点重叠或接近, 其他23个位点可能为新的位点。另外, 在3B染色体上发现一个编码E3泛素连接酶的候选基因。

杂交小麦抗坏血酸过氧化物酶基因克隆及其在种子老化中的潜在功能分析

岳洁茹, 白建芳, 张风廷, 郭丽萍, 苑少华, 李艳梅, 张胜全, 赵昌平, 张立平

作物学报. 2021, (3):  405-415.  doi:10.3724/SP.J.1006.2021.01049

摘要 ( 646 )   HTML ( 18 )   PDF (11431KB) ( 684 )  

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以BS型二系杂交小麦BS1453/11GF5135及其BS1453 (母本)、11GF5135 (父本)的种子为材料, 在BS1453/11GF5135中通过同源克隆获得抗坏血酸过氧化物酶基因TaAPX。该基因包含一个832 bp的ORF, 共编码277个氨基酸。通过进一步生信分析预测miRNA与TaAPX基因的互作关系, 发现TaAPX基因可能受miR396等抗逆及种子活力相关miRNAs的调控。另外通过蛋白互作预测分析, 发现APX蛋白主要与氧化还原相关的酶互作反应。通过对不同老化时间的父母本及杂交种的胚进行qPCR及酶活性分析, 发现TaAPX基因在杂交种及亲本中的表达趋势是先被诱导上调表达, 后下调表达, 但杂交种子内TaAPX基因的表达量在第7天才开始下降, 而亲本种子内TaAPX基因的表达量在第5天开始下降, 且miR396与TaAPX互为拮抗作用。随着老化时间的延长, 亲本种子内APX酶活性表现为下降趋势, 杂交种子内APX酶活性在第3天呈短暂下降趋势, 随后上升, 第9天开始下降, 表明在老化条件下杂交种子内APX酶清除体内过氧化物的能力高于亲本, 即杂交种抗老化能力高于其父母本, 且TaAPX基因对种子活力的调控是一个复杂的多因素参与的调控过程。本研究为进一步研究BS型杂交小麦种子活力的分子调控机理奠定了一定的基础。

甘蓝型油菜SnRK基因家族生物信息学分析及其与种子含油量的关系

唐婧泉, 王南, 高界, 刘婷婷, 文静, 易斌, 涂金星, 傅廷栋, 沈金雄

作物学报. 2021, (3):  416-426.  doi:10.3724/SP.J.1006.2021.04108

摘要 ( 1132 )   HTML ( 54 )   PDF (4328KB) ( 616 )  

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蔗糖非发酵相关蛋白激酶(sucrose non-fermenting-1-related protein kinase, SnRK)是植物中广泛存在的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶, 它们参与调控植物的信号传导、逆境响应和种子生长等生物学过程。为了解析甘蓝型油菜(Brassica napus L.)中SnRK基因家族的性质及其对种子含油量的影响, 本研究对BnSnRK基因家族的系统进化、基因结构、蛋白质理化性质、保守基序、蛋白质二级结构、顺式作用元件和亚细胞定位预测等进行分析, 并通过候选基因关联分析、单倍型分析和qRT-PCR筛选影响种子含油量的BnSnRK基因。结果显示, 鉴定得到92个BnSnRK成员, 分为3个亚族, 分布于甘蓝型油菜19条染色体上, 亚族之间蛋白质理化性质差异显著。多数基因拥有7~14个外显子; 同一亚族的motif分布情况更相似。BnSnRK家族主要在细胞质中表达, 蛋白质二级结构主要以α-螺旋和不规则卷曲为主。关联分析筛选出与油菜种子含油量相关的12个家族成员, 基因BnaC02g10730D可能负向调控甘蓝型油菜种子含油量, 基因BnaA07g12290D、BnaA10g22850D、BnaA08g18050D、BnaC04g44390D可能正向调控甘蓝型油菜种子含油量。不同环境之间种子含油量差异显著, 且与含油量相关的12个成员均含有MYB、MYC和ABA响应元件, 环境特异的含油量关联基因可能与植物非生物胁迫响应相关。本研究为BnSnRK基因功能验证及育种工作提供了理论参考。

棉花CRISPR/Cas9基因编辑有效sgRNA高效筛选体系的研究

周冠彤, 雷建峰, 代培红, 刘超, 李月, 刘晓东

作物学报. 2021, (3):  427-437.  doi:10.3724/SP.J.1006.2021.04178

摘要 ( 987 )   HTML ( 17 )   PDF (4263KB) ( 839 )  

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单向导RNA (sgRNA)是CRISPR/Cas9基因组编辑技术体系的重要元件之一。然而研究显示, 很多sgRNA不能有效工作, 因此需要对多个设计的候选sgRNA进行筛选, 以验证它们的有效性。早期对sgRNA有效性的验证采用的是完整编辑载体瞬时转化原生质体或者叶片的方法。这些方法费时费力, 成功率不高, 尤其是对于原生质体制备效率比较低的棉花。本研究针对GhMAPKKK2和GhAE基因分别设计靶序列, 构建了只转录sgRNA的载体: GhU6-5P::MAPKKK2-sgRNA-1300和GhU6-5P::AE-sgRNA-1300, 并通过农杆菌注射YZ-1 Cas9转基因棉花植株叶片; 与此同时, 构建了对应完整的CRISPR/Cas9 基因组编辑载体: GhU6-5P::MAPKKK2-sgRNA-Cas9和GhU6-5P::AE-sgRNA-Cas9, 并通过农杆菌注射YZ-1野生型棉花植株的叶片。另外, 针对GhPDS、GhCLA1、GhMAPKKK2和GhAE基因分别设计靶序列并构建了GhU6-5P-2::PDS-sgRNA-CLCrVA、GhU6-5P-2::CLA1- sgRNA-CLCrVA、GhU6-5P-2::MAPKKK2-sgRNA-CLCrVA和GhU6-5P-2::AE-sgRNA-CLCrVA病毒投送载体, 通过农杆菌注射YZ-1 Cas9转基因棉花植株叶片。以上试验均以转化对应空载体的植株为对照。对转化后的棉花叶片基因组DNA进行PCR扩增后酶切, 并对未完全消化的PCR产物进行克隆测序, 结果显示, 转化GhU6-5P::AE-sgRNA- 1300、GhU6-5P::MAPKKK2-sgRNA-Cas9、GhU6-5P::AE-sgRNA-Cas9载体的棉花植株均未检测到靶基因突变, 而转化GhU6-5P::MAPKKK2-sgRNA-1300、GhU6-5P-2::PDS-sgRNA-CLCrVA、GhU6-5P-2::CLA1-sgRNA-CLCrVA、GhU6-5P-2::MAPKKK2-sgRNA-CLCrVA和GhU6-5P-2::AE-sgRNA-CLCrVA载体的Cas9转基因阳性植株基因序列发生了改变, 突变类型包括碱基替换、碱基缺失和碱基插入。表明以Cas9转基因阳性植株为转化受体的策略可以高效真实地验证sgRNA的有效性, 排除了因转化效率低而带来的假阴性的结果, 且病毒载体投送sgRNA的策略更高效、更准确。该sgRNA高效验证体系的建立, 为棉花功能基因组学研究提供了重要的技术基础。

陆地棉种质资源抗旱性状的关联分析

韩贝, 王旭文, 李保奇, 余渝, 田琴, 杨细燕

作物学报. 2021, (3):  438-450.  doi:10.3724/SP.J.1006.2021.04063

摘要 ( 739 )   HTML ( 21 )   PDF (1469KB) ( 832 )  

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干旱是导致全世界棉花严重减产、纤维品质下降的重要因素, 因此获得高产、优质、耐旱的棉花新品种一直是棉花的育种目标。本研究选取217份陆地棉栽培种组成的自然群体为研究对象, 采用全生育期处理组灌水量为对照组50%的干旱胁迫处理, 并在处理后期对217份材料的株高、衣分、单铃重等18个性状进行2年2点的表型鉴定, 干旱胁迫后, 群体间响应差异明显, 多个表型性状在对照和处理间表现显著差异。通过BLUP分析表型数据并计算各性状的抗旱系数; 全基因组范围选取的214对多态性SSR分子标记扫描群体, 共检测到393个多态性位点, 基因多样性系数平均值为0.402, 范围为0.072~0.631, PIC值平均为0.329, 范围为0.070~0.560; 群体结构分析表明, 该群体可分为2个亚群。用上述SSR标记分别对18个性状的抗旱系数进行关联分析, 共关联到76个极显著位点(P<0.01), 表型变异解释率为2.930%~7.218%, 其中共有14个标记位点能同时被2种或以上性状检测到。研究结果可为后期棉花杂交育种亲本选择及抗旱分子标记辅助育种提供理论基础及参考依据。

优良水稻染色体片段代换系Z746的鉴定及重要农艺性状QTL定位及其验证

沈文强, 赵冰冰, 于国玲, 李凤菲, 朱小燕, 马福盈, 李云峰, 何光华, 赵芳明

作物学报. 2021, (3):  451-461.  doi:10.3724/SP.J.1006.2021.92002

摘要 ( 668 )   HTML ( 10 )   PDF (1246KB) ( 883 )  

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粒型、株高及穗部组成性状与产量形成密切相关, 是水稻重要农艺性状, 但遗传基础复杂。染色体片段代换系是用于复杂性状遗传研究的良好材料。本研究鉴定了一个以日本晴为受体、西恢18为供体亲本的水稻优良染色体片段代换系Z746。Z746携带来自西恢18的7个代换片段, 平均代换长度为3.99 Mb, 其株高、粒长和穗部性状均与受体存在显著差异。进一步通过日本晴与Z746杂交构建的次级F₂群体共检测到36个相关QTL, 分布于2号、3号、4号、6号和11号染色体。其中5个可能与已克隆基因等位, 如qPH3-1等, 8个可被多次检出, 表明这些是遗传稳定的主效QTL。Z746的粒长主要由4个QTL (qGL3、qGL4、qGL2、qGL6)控制, 其中qGL3和qGL4对粒长变异的贡献率分别为60.28%和27.47%。株高由5个QTL控制, 穗长由4个QTL控制, 每穗粒数由2个QTL控制, 千粒重由2个QTL控制。然后以MAS在F₃共选出8个单片段代换系, 并以此在F₄进行了相关QTL验证, 共有24个QTL可被8个单片段代换系(SSSL)检出, 重复检出率为66.7%, 表明这些QTL遗传稳定。本研究为目的QTL的进一步遗传机制研究及分子设计育种奠定了良好基础。

甘蓝型油菜耐盐和耐旱相关性状的QTL分析

蒙姜宇, 梁光伟, 贺亚军, 钱伟

作物学报. 2021, (3):  462-471.  doi:10.3724/SP.J.1006.2021.04034

摘要 ( 738 )   HTML ( 22 )   PDF (3491KB) ( 950 )  

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盐胁迫和干旱胁迫是非生物胁迫中影响作物产量的重要因素, 检测与耐盐和耐旱相关的QTL, 可为抗逆油菜品种的选育提供理论依据。本研究利用德国冬性甘蓝型油菜Express和中国半冬性甘蓝型油菜SWU07为亲本构建的包含261个株系的双单倍体(doubled haploid, DH)群体, 分别以1.2% NaCl溶液和20% PEG-6000溶液作为培养液模拟盐胁迫和干旱胁迫, 去离子水为对照, 对2个亲本和DH群体进行发芽试验。播种后7 d测定幼苗根长、鲜重及发芽率, 计算各性状在盐胁迫和干旱胁迫下的相对值, 并作为评价耐盐和耐旱的指标。根据已构建的遗传连锁图谱进行QTL定位。盐胁迫下, 在3次重复中共检测到与盐胁迫相关的QTL 12个, 分布在A02、A03、A05、A09、C01和C09染色体上, 单个QTL可解释的表型变异为3.61%~10.59%, 其中5个QTL在不同的重复中被检测到。干旱胁迫下, 共检测到与干旱胁迫相关的QTL 9个, 分布在A01、A02、A03、A05、A09、A10和C03染色体上, 单个QTL可解释的表型变异为3.94%~12.90%, 其中2个QTL在不同的重复中被检测到。此外, 在A02和A03染色体上检测到与2种胁迫都相关的相互交叠的QTL。这些结果可为油菜耐盐和耐旱性改良提供更多遗传信息。

质膜内在蛋白ZmPIP1;1参与玉米耐旱性和光合作用的功能分析

周练, 刘朝显, 熊雨涵, 周京, 蔡一林

作物学报. 2021, (3):  472-480.  doi:10.3724/SP.J.1006.2021.03027

摘要 ( 583 )   HTML ( 22 )   PDF (5491KB) ( 239 )  

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质膜内在蛋白(plasma membrane intrinsic proteins, PIPs)是水通道蛋白主要亚家族成员之一, 在植物生长发育过程中具有重要调节功能。前期研究表明, 玉米ZmPIP1;1基因表达受到渗透和盐胁迫的强烈诱导, 但其在玉米中的生物学功能尚不明确。本研究通过玉米遗传转化获得了ZmPIP1;1超表达转基因株系, 干旱胁迫实验揭示了ZmPIP1;1超表达转基因株系较野生型具有较低的水分散失率及较强的干旱胁迫耐性。转录组测序结果表明参与ABA生物合成及其信号通路相关基因的表达水平发生了显著变化。在田间正常生长条件下, ZmPIP1;1超表达转基因植株与野生型在生长发育过程中没有明显差异, 但转基因玉米株系具有较高的光合效率, 粒宽和百粒重增加, 玉米单果穗的产量提高。此外, 通过荧光双分子互补实验观察到ZmPIP1;1和ZmPIP2;6蛋白在玉米叶肉细胞原生质体的细胞质膜和叶绿体膜上存在互作, 并且可能导致了ZmPIP蛋白的重定位。该研究为ZmPIP1;1分子机制的解析奠定了重要基础, 为玉米高光效分子设计育种开辟了新的途径。

耕作栽培·生理生化

内蒙古平原灌区“春麦冬播”种植效应及品种适应性

董玉新, 韦炳奇, 吴强, 张永平

作物学报. 2021, (3):  481-493.  doi:10.3724/SP.J.1006.2021.01039

摘要 ( 677 )   HTML ( 16 )   PDF (592KB) ( 776 )  

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针对内蒙古春播小麦生育期短、干热风、高温逼熟等因素制约产量提高, 且收获后光温资源极大浪费的现状, 以及试种冬小麦发现的冬季冻害、春季干旱或“倒春寒”影响返青率及前茬限制等问题, 本研究以“春麦冬播”种植模式为切入点, 采用不同春化类型小麦品种, 通过连续2年的田间试验, 系统研究了不同小麦品种越冬出苗、叶片生理、根系性状及产量形成的差异, 以期筛选适宜冬播的小麦品种。结果表明: 供试的全部春性小麦品种及部分冬性品种可以以种子形式完成春化作用, 第2年正常抽穗成熟。冬播条件下春季田间出苗率较春播小麦有所降低, 但根系发达, 对低温及干旱的适应性强。通过系统聚类筛选出适宜内蒙古平原灌区冬播的3个小麦品种, 包括春性品种永良4号、冬性品种宁冬11号和半冬性品种河农7106, 其共同特征为越冬出苗率高、抗逆性强、根系发达、产量表现较高, 其中永良4号产量可达到与春播相同的水平。

幼苗期淹水胁迫及喷施烯效唑对小豆生理和产量的影响

项洪涛, 李琬, 郑殿峰, 王诗雅, 何宁, 王曼力, 杨纯杰

作物学报. 2021, (3):  494-506.  doi:10.3724/SP.J.1006.2021.04070

摘要 ( 673 )   HTML ( 11 )   PDF (654KB) ( 723 )  

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为探究幼苗期淹水胁迫及喷施烯效唑(S3307)对小豆(Vigna angularis)生理代谢和产量的影响, 本研究于2018—2019年以龙小豆4号和天津红为试验材料, 盆栽条件下, 苗期进行预喷施S3307, 同时连续淹水处理5 d并每天取样, 测定分析相关生理指标。结果表明, 幼苗期淹水胁迫引起小豆叶片H₂O₂和MDA含量、脯氨酸和可溶性蛋白含量显著提高, ABA、IAA和SA含量显著提高, SOD、POD和CAT活性显著提高, 淹水处理5 d导致龙小豆4号单盆产量显著下降8.40%~12.61%, 天津红显著下降9.91%~10.01%。S3307具有抵御淹水胁迫的作用, 能有效增加小豆叶片脯氨酸和可溶性蛋白含量, 显著降低H₂O₂和MDA含量, 能够显著提高SOD和POD活性以及SOD/POD、SOD/CAT, 显著增加ABA和SA含量, 并显著抑制IAA含量的上升。喷施S3307使淹水4 d的龙小豆4号产量显著提高2.85%~6.18%, 使天津红淹水4 d的产量显著提高2.85%~3.95%。综上, 淹水胁迫下, 不同品种小豆在活性氧物质积累、膜质过氧化、抗氧化酶活性以及激素水平等方面的生理应激存在显著差异; 喷施S3307能够有效缓解淹水胁迫对小豆生理和产量的影响。本研究结果为进一步研究小豆苗期抵御淹水胁迫的生理机制及提高淹水胁迫下小豆的产量提供理论依据。

不同熟期玉米不同粒位籽粒灌浆和脱水特性对密度的响应

朱亚利, 王晨光, 杨梅, 郑学慧, 赵成凤, 张仁和

作物学报. 2021, (3):  507-519.  doi:10.3724/SP.J.1006.2021.03024

摘要 ( 601 )   HTML ( 21 )   PDF (567KB) ( 608 )  

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研究密度对不同熟期玉米品种不同粒位的籽粒灌浆和脱水特性的调控效应, 为陕北灌区春玉米密植高产机械粒收技术提供依据。于2018—2019年以中熟品种先玉335 (Xianyu 335)和晚熟品种东单60 (Dongdan 60)为材料, 设置45,000 (D1)、60,000 (D2)、75,000 (D3)、90,000 (D4)株 hm^-2四个种植密度, 分析其不同粒位籽粒灌浆、脱水特性及其与气候因子的相关性。结果表明, 密度的增加能显著提高不同熟期品种玉米籽粒产量, 其中2018年2个品种均在D4处理下达到最高产量; 2019年先玉335和东单60分别在D4和D3处理下达到最高产量, 2年平均最高产量分别为18,739 kg hm^-2和17,111 kg hm^-2, 较D1处理产量分别提高了32.2%和27.7%。随着种植密度的增加, 不同粒位的籽粒灌浆速率降低, 粒重减小, 脱水速率加快。在D4种植密度下, 先玉335下部和上部籽粒平均灌浆速率较东单60分别高0.08 g d^-1和0.04 g d^-1, 粒重较东单60分别高3.6 g和1.6 g。生理成熟时不同粒位的籽粒含水率与吐丝到生理成熟间有效积温呈显著正相关, 总脱水速率与灌浆速率相关性不显著。先玉335不同粒位的籽粒脱水速率快, 且下部和上部籽粒平均脱水速率较东单60高0.006和0.005% ℃ d^-1。与下部籽粒比, 上部籽粒灌浆速率低、灌浆期长、粒重小、后期脱水快、含水率达到28%和25%所需积温少。可见, 2个品种籽粒灌浆和脱水特性对增密的响应其上部籽粒更敏感; 与东单60相比, 先玉335密植下籽粒灌浆速率高, 粒重大, 且后期脱水速率快。因此, 选择中熟品种结合适宜增密能够实现陕北灌区玉米密植高产机械粒收生产。

膜下滴灌追肥种类对花生结荚期茎叶干物重、矿质养分吸收和产量的影响

秦文洁, 郭润泽, 邹晓霞, 张晓军, 于晓娜, 王月福, 司彤

作物学报. 2021, (3):  520-529.  doi:10.3724/SP.J.1006.2021.04109

摘要 ( 532 )   HTML ( 10 )   PDF (266KB) ( 774 )  

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为明确不同肥料种类及其相互配合追施提高花生产量的效应, 确定适宜的追施肥料种类和相互配施, 为花生科学施肥提供理论依据和技术指导。本研究在大田覆膜滴灌条件下, 于花针期设置追施氮、钙、硼肥及其相互配施处理, 研究了膜下滴灌追肥种类对花生结荚期茎叶干物重、矿质养分吸收和产量的影响。结果表明, 花针期追施氮、硼、钙肥及其相互配施均可不同程度地提高花生茎叶干物重、含氮量和积累量、含钙量和积累量、荚果产量, 但单独追施氮、硼、钙肥效果不如氮、硼、钙肥配合施用, 其中以追施氮硼钙或氮钙提高茎叶干物重、含氮量和积累量、含钙量和积累量、荚果产量的效果好。追施硼肥可提高花生茎秆、叶片含硼量和积累量, 而与氮、钙肥配施则可促进花生对硼素的吸收积累。花生产量与茎叶干物重、氮积累量、钙积累量和叶片硼积累量均呈显著正相关关系, 茎叶干物重与茎叶氮积累量、茎叶钙积累量均呈显著正相关关系, 茎叶氮积累量与茎叶含氮量呈显著正相关关系, 茎叶钙积累量与茎叶含钙量呈显著正相关关系, 茎叶硼积累量与茎叶含硼量呈显著正相关关系。说明氮硼钙配施促进了花生对氮、硼、钙的吸收积累, 增加了干物质量, 进而提高了产量。

夏玉米不同部位干物质临界氮浓度稀释曲线的构建及对产量的估计

苏文楠, 解君, 韩娟, 刘铁宁, 韩清芳

作物学报. 2021, (3):  530-545.  doi:10.3724/SP.J.1006.2021.03021

摘要 ( 672 )   HTML ( 20 )   PDF (1460KB) ( 806 )  

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准确和动态地诊断营养生长阶段植株氮状况, 对于评估植物氮需求、预测玉米产量以及优化氮素管理至关重要。基于植物的氮诊断工具可优化夏玉米生产中氮素的管理, 本研究旨在开发和验证基于玉米地上部不同部位干物质的临界氮浓度稀释曲线, 并建立玉米相对产量(relative yield, RY)与不同生长阶段氮素营养指数(nitrogen nutrition index, NNI)和累积氮素亏缺(accumulated nitrogen deficit, AND)的关系。本文以2个不同氮效率的品种为试验材料进行连续4年的田间定位试验, 设置4个氮素水平(0、150、225和300 kg hm^-2), 分析不同施氮量对2个玉米品种营养生长阶段干物质的影响, 基于叶干物质(leaf dry matter, LDM)、茎干物质(stem dry matter, SDM)和植物干物质(plant dry matter, PDM), 构建不同的临界氮浓度稀释曲线。结果表明, 基于LDM、SDM和PDM建立的临界氮浓度稀释曲线, 均能很好地诊断玉米氮营养状况; 3条临界氮浓度稀释曲线对产量进行预测比较发现, RY与NNI和AND在不同生长阶段之间的相关性均达到显著水平, 相关系数R²值均大于0.65, 其中R²值在V12-VT时期最大, 同时回归模型的验证结果表明, 在V12-VT时期模型显示出可靠性。R²值大于0.92, RMSE值小于10%, 证实了模型在V12和VT两个时期关系的稳定性。总的来说, 一定的条件下, 基于LDM和SDM建立的临界氮浓度稀释曲线可以对基于PDM建立的临界氮浓度稀释曲线进行代替。在V12-VT阶段, RY与NNI和AND的稳定关系很好地说明了在受氮素限制和非氮素限制下RY的变化, 并对夏玉米产量进行准确的估计。本研究为花前玉米的氮肥管理提高粮食产量提供理论依据。

研究简报

甬优籼粳杂交稻栽后地上部干物质积累动态与特征分析

韦还和, 张徐彬, 葛佳琳, 孟天瑶, 陆钰, 李心月, 陶源, 丁恩浩, 陈英龙, 戴其根

作物学报. 2021, (3):  546-555.  doi:10.3724/SP.J.1006.2021.02033

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2015—2016年, 以甬优籼粳杂交稻(甬优1540和甬优4540, 全生育期天数169~171 d), 常规粳稻(镇稻13号和武运粳30, 全生育期天数159~160 d)和杂交籼稻(两优培九和扬两优6号, 全生育期天数140~141 d)为试材, 比较分析不同类型品种栽后地上部干物质积累特征及其差异。甬优籼粳杂交稻2年平均产量为12.4 t hm^-2, 较常规粳稻和杂交籼稻分别增产7.8%和23.3%, 差异显著。与常规粳稻和杂交籼稻相比, 甬优籼粳杂交稻穗数、结实率和千粒重较低, 每穗粒数则较高; 籼粳杂交稻成熟期干物质积累量较高, 收获指数较低。成熟期茎鞘和叶部干物重及其所占比例均呈籼粳杂交稻>常规粳稻>杂交籼稻; 穗部干物重以籼粳杂交稻最高、杂交籼稻最低, 穗部干重所占比例则呈相反趋势。甬优籼粳杂交稻、常规粳稻和杂交籼稻栽后地上部干物质积累动态均以Gompertz方程拟合效果较好。不同类型品种栽后地上部干物质积累速率均呈先升后降的单峰曲线变化趋势, 籼粳杂交稻、常规粳稻和杂交籼稻最大干物质积累速率出现的时间分别在栽后61~62、64~66和63~64 d。籼粳杂交稻栽后最大干物质积累速率较常规粳稻和杂交籼稻分别高17.7%和17.3%。与常规粳稻和杂交籼稻相比, 籼粳杂交稻在渐增期、快增期和缓增期阶段平均干物质积累速率均较高; 渐增期和快增期阶段的干物质积累天数较低, 缓增期阶段的干物质积累天数则较高。籼粳杂交稻在渐增期、快增期和缓增期阶段的干物质积累量均高于常规粳稻和杂交籼稻。本研究建立了符合不同类型水稻栽后地上部干物质积累动态特征的Gompertz方程; 与常规粳稻和杂交籼稻相比, 籼粳杂交稻在渐增期、快增期和缓增期阶段的干物质积累量均具优势, 渐增期和快增期较高的干物质积累量主要由于此阶段较高的干物质积累速率, 缓增期较高的干物质积累量是由于较高的干物质积累天数和积累速率。

全生育期鉴定筛选耐盐碱花生品种

闫彩霞, 王娟, 赵小波, 宋秀霞, 姜常松, 孙全喜, 苑翠玲, 张浩, 单世华

作物学报. 2021, (3):  556-565.  doi:10.3724/SP.J.1006.2021.04107

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为改善黄河三角洲滨海盐碱地种植结构, 扩大花生种植面积, 本研究以22个育成的花生品种(系)为材料, 测定了全生育期9个性状指标, 利用方差分析、相关分析、聚类分析等进行耐盐碱鉴定及耐盐碱指标筛选。结果表明, 盐碱胁迫显著降低花生成苗率, 明显抑制花生的生长发育和产量形成, 不同品种(系)间在9个鉴定指标上存在较大差异。相对单株产量和相对小区产量均与相对地上部干重、相对主茎高、相对侧枝长呈显著正相关, 相对小区产量与相对成苗率、相对地下部干重、相对单株产量显著正相关。全部材料可划分为4个耐盐碱级别, 其中高度耐盐碱7份(I级)、较耐盐碱11份(II级)、盐碱胁迫敏感3份(III级)、高度敏感1份(IV级)。筛选出花育9307、花育9312、花育9313、6P03、花育9305及花育6303等适于盐碱地种植的高产品种(系)。本研究表明, 相对地上部干重、相对主茎高、相对成苗率、相对单株产量、相对侧枝长、相对地下部干重可作为简单、直观的花生耐盐碱鉴定指标。

不同播期条件下黄淮海区主推夏播玉米品种籽粒灌浆特性

徐田军, 吕天放, 赵久然, 王荣焕, 张勇, 蔡万涛, 刘月娥, 刘秀芝, 陈传永, 邢锦丰, 王元东, 刘春阁

作物学报. 2021, (3):  566-574.  doi:10.3724/SP.J.1006.2021.03023

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以京农科728等18个黄淮海区主推夏播玉米品种为研究材料, 设置6月10日(S1)、6月20日(S2)和6月30日(S3)共3个播期处理, 研究夏播玉米品种在不同播期条件下的籽粒灌浆特性, 以期为玉米品种选择及高产栽培提供参考和指导。结果表明: (1)成熟期百粒重在不同播期及品种间存在极显著差异, 不同播期间表现为S1 (35.20 g) > S2 (33.45 g) >S3 (31.38 g); 不同品种间变幅为28.50 g (华美1号)~36.37 g (京农科728)。(2)籽粒平均灌浆速率(G_ave)在不同播期条件下表现为S1 (0.74 g 100-grain ^-1 d^-1) > S2 (0.65 g 100-grain ^-1 d^-1) > S3 (0.57 g 100-grain ^-1 d^-1), S1平均灌浆速率分别比S2、S3高0.09 和0.17 g 100-grain^-1 d^-1, 增幅分别为13.85%和29.82%; 18个品种平均灌浆速率以京农科728 (0.75 g 100-grain^-1 d^-1)最高, 显著高于郑单958和先玉335 (0.58 g 100-grain^-1 d^-1和0.67 g 100-grain^-1 d^-1), 增幅为29.31%和11.94%。(3)不同播期间参试品种产量表现为S1 (10,628.67 kg hm^-2) > S2 (10,207.65 kg hm ^-2) > S3 (9144.59 kg hm ^-2), S1分别较S2、S3高4.12%、16.23%; S1与S2下产量相差不大。不同品种间, NK815、MC121、京农科729、MC812、京农科728和先玉335产量相对较高, 平均为10,730.56 kg hm^-2, 显著高于郑单958 (10,080.85 kg hm^-2), 增幅为6.44%。(4)相关分析表明, 产量与平均灌浆速率(0.70^**)、粒重(0.68^**)呈极显著正相关; 与活跃灌浆期(-0.36^**)呈极显著负相关, 而粒重与平均灌浆速率(0.58^**)呈极显著正相关。因此, 黄淮海区夏播玉米抢时早播有利于获得更高产量, 玉米品种可选择种植中熟或中早熟、灌浆速率高、活跃灌浆期适中、产量水平较高的京农科728、京农科729、MC812、MC121、NK815和先玉335等。在播种较晚或积温不足地区, 可选择种植中早熟、灌浆速度快的高产型品种京农科728, 6月30日播种、10月16日达生理成熟, 可实现玉米高产。