糜子育成品种成株期抗旱性鉴定与评价

在年降雨量不足40 mm的甘肃省敦煌市,采用大田干旱胁迫法对我国不同地区育成的56份糜子品种成株期抗旱性进行了鉴定。结果表明,成株期干旱胁迫对糜子主茎节数、单株有效穗数、单株草重、主穗长、千粒重、比叶重影响不显著,而对株高、单株穗重、单株粒重、小区产量、旗叶面积、叶面积指数、生育期影响达到了极显著水平,干旱胁迫处理后株高降低了14.08 cm,单株穗重、单株粒重和小区产量分别下降2.65 g、2.19 g和86.18 g,旗叶面积和叶面积指数分别减少9.36 cm2和1.21,生育期延长了11.68 d;以抗旱指数和抗旱性综合评价值D的聚类结果为依据,筛选出成株期1级抗旱品种2份:陇糜2号、陇糜10号;经灰色关联度分析,旗叶面积、千粒重、单株有效穗数、小区产量均与抗旱指数、抗旱性综合评价值D的关联度较大,可作为成株期抗旱评价指标。     

辣椒开花结果期对干旱胁迫的形态与生理响应

在遮雨网室选用抗旱性较强的农城椒二号和抗旱性较弱的陕蔬2001,研究辣椒在轻度、中度和重度干旱胁迫下不同时间的生长、产量、渗透调节物质、保护酶活性的变化规律及其生理调节机制。结果表明:随干旱胁迫时间的延长,辣椒的株高、分枝数、叶面积、单位面积产量、叶绿素含量和叶片相对含水量的抗旱系数呈下降趋势,下降速率与干旱胁迫程度呈正相关,与品种的抗旱性呈负相关;脯氨酸、丙二醛含量和细胞膜透性相对值随干旱胁迫时间的延长呈上升趋势;POD、SOD、CAT活性和可溶性蛋白相对值随着干旱胁迫时间的延长先升高后下降,抗旱性强的材料增加幅度低于抗旱性弱的材料;可溶性糖含量的相对值在轻度和中度干旱胁迫下呈上升趋势,在重度干旱胁迫下呈上升—下降趋势,且抗旱性强的材料上升速度大于抗旱性弱的材料。相关分析表明,干旱胁迫下,产量与株高、分枝数、叶片叶绿素含量、叶面积、叶片相对含水量抗旱系数呈显著正相关;与细胞膜透性、CAT活性和可溶性蛋白含量抗旱系数呈显著负相关。主成分分析表明,用作辣椒抗旱性鉴定的主要指标是单株产量、株高、叶面积、分枝数、可溶性蛋白、可溶性糖、MDA、叶绿素含量和细胞膜透性及叶片相对含水量,叶片POD、SOD、CAT活性、脯氨酸含量可做为辣椒抗旱性鉴定的次要鉴选指标。     

东乡野生稻BILs群体苗期抗旱性综合评价及其遗传分析

本研究选用旱稻、R974//R974/东乡野生稻回交重组自交系及其亲本等66份水稻材料,进行苗期抗旱性鉴定及其综合指标筛选,测定了水分胁迫下最大根长、根基数、茎长、根干重、根鲜重、根系相对含水量、叶片相对含水量、卷叶级别及干旱反复存活率等9个性状。利用主成分分析和逐步回归分析法进行苗期抗旱综合评价,结果表明株系1949最为抗旱;回归分析和相关分析表明最大根长、根数、根鲜重和根系相对含水量对抗旱性影响显著,可作为苗期抗旱性鉴定综合指标。采用综合抗旱D值进行抗旱遗传分析,表明BILs群体的苗期抗旱性表现2对独立主基因+多基因控制。结果可知,东乡野生稻可作为水稻抗旱遗传改良的宝贵资源。     

胶质苜蓿种质资源苗期抗旱性综合评价

采用反复干旱法,研究了自国外引进的15份胶质苜蓿种质材料苗期抗旱性差异,并通过主成分分析及隶属函数法对不同来源胶质苜蓿种质资源的抗旱性进行综合评价.结果表明:13个苜蓿抗旱鉴定指标归纳为地下生物量因子、生长发育因子、地上生物量因子、根系因子、胁迫指数因子5个主成分,其中根冠比、地下生物量胁迫指数、根冠比胁迫指数、株高、叶面积、根长/株高、地上生物量、地下生物量、地上生物量胁迫指数、侧根数、叶面积胁迫指数等11个指标与胶质苜蓿抗旱性关系密切;根据隶属函数平均值的大小对15份胶质苜蓿种质资源抗旱性进行了排序.通过该方法旨在筛选出抗旱性较强的种质资源.     

30份普通菜豆苗期抗旱性鉴定及抗旱指标的确定

以30份普通菜豆为试验材料,采用PEG6000溶液模拟干旱胁迫处理种子和苗期盆栽自然干旱法,研究了干旱胁迫对种子发芽率、植株地上部鲜重、地下部鲜重、叶片含水量、电导率和叶绿素荧光参数等11个指标的影响,通过隶属函数法和灰色关联分析法对普通菜豆进行抗旱性和抗旱指标综合评定。结果显示,每个抗旱指标在不同材料之间都具有明显差异,说明材料之间存在明显的抗旱差异性;发芽率、地下鲜重、地上鲜重、全株鲜重、电导率和Fv/Fm的关联度均大于0.8,与综合抗旱指数的关系较为紧密,可以作为普通菜豆苗期抗旱性筛选的主要鉴定指标;鉴定出F1863、F2973、F3992和F3057抗旱性较强的普通菜豆。以上结果表明应用多抗旱指标综合分析法能很好地评价材料的抗旱性。     

不同红小豆品种幼苗对干旱胁迫的生理响应

为筛选红小豆（Phaseolus angularis Linn.）幼苗抗旱性鉴定指标,采用盆栽控水方法,对红小豆3个品种‘保红947’、‘东北大红袍’、‘晋小豆5号’进行了苗期形态特征及根系生理生化特性的研究。结果表明：干旱胁迫抑制了红小豆3个品种植株的生长;重度干旱胁迫下,3个品种光系统Ⅱ（PSⅡ）的潜在活性（可变荧光/初始荧光,Fv/Fo）、最大光化学效率（可变荧光/最大荧光产量,Fv/Fm）、株高、叶面积、茎粗、根鲜重、根系活力、可溶性蛋白质含量等指标均随干旱胁迫强度的增加呈明显下降趋势,根冠比、根系脯氨酸（Pro）含量、可溶性糖含量、SOD活性、POD活性、MDA含量等指标随着干旱胁迫强度的增加呈明显上升趋势。综合各项生理指标,‘东北大红袍’在干旱胁迫下能保持相对较优的生理状态,抗旱性最强。通过主成分分析表明,株高、叶面积、茎粗、主根长、根鲜重、最大光化学效率、根系活力、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、SOD活性、MDA含量等生理生化特性可作为鉴定红小豆苗期抗旱性的指标。     

绿豆种质资源抗旱性鉴定评价

培育抗旱品种是应对全球气候干旱最经济、有效的途径之一,而抗旱种质的鉴定与筛选是其前提和基础。本研究以303份绿豆种质资源为材料,在新疆奇台县自然条件下,于2017年、2018年连续2年开展绿豆种质抗旱性研究。通过考察不同种质单株产量、单株荚数、单株粒数、单株生物量、株高等指标,计算各指标在旱胁迫与灌水条件下的比值,运用相关性分析确定抗旱指标;采用抗旱系数、隶属函数和抗旱指数法,评价绿豆的抗旱性;比较3种评价结果,选择最适宜的评价方法,进而筛选抗旱种质。结果表明,抗旱系数与单株荚数、单株粒数、单株生物量、小区产量在旱胁迫与灌水条件下的比值呈极显著正相关,从而遴选这4项指标作为绿豆抗旱性鉴定的评价指标;抗旱系数、隶属函数和抗旱指数三者呈极显著的正相关,3种评价方法抗旱分级结果一致性较高,但抗旱指数法筛选的高抗、抗旱资源在旱胁迫和灌水条件下平均单株产量高于通过其他2种方法筛选的相应级别的平均单株产量,故认为抗旱指数法更适宜于自然条件下大规模的绿豆抗旱性鉴定;2年抗旱指数评价结果一致的种质103份,其中,高抗种质9份、抗旱种质11份、中抗种质61份、敏感种质8份和14份极敏感种质。本研究为绿豆种质抗旱性研究提供理论指导和信息支撑。     

花生抗旱性鉴定指标的筛选与评价

为确定鉴定花生(Arachis hypogaea)品种(系)抗旱性指标体系, 综合评价花生品种(系)的抗旱性, 在人工控水条件下, 通过盆栽试验, 测定了29个花生品种(系)苗期和花针期的株高、分枝数、生物累积量、叶片含水量和光合色素含量等与抗旱性有关的13个表观形态性状和生理性状的指标, 采用抗旱系数法和隶属函数值法, 对各指标性状进行了水分胁迫下的抗性评价和鉴定。结果表明, 29个花生品种(系)可划分为抗旱性较强、中等、较弱和不抗旱4类, 其中‘唐科8号’、‘冀花2号’、‘大唐油’、‘花育25号’、‘花育17号’、‘鲁花14号’、‘丰花1号’ 7个品种(系)具有较强的抗旱能力; 苗期同一品种(系)的主茎高、分枝数和生物累积量等形态指标和光合色素等生理指标的隶属函数值均有较大差别, 苗期各指标隶属函数值与品种(系)抗旱性无显著相关关系, 苗期单一形态指标不能作为鉴定品种(系)抗旱性的指标; 但苗期抗旱性综合评价值(D)与抗旱系数间存在显著相关关系, D的大小可作为抗旱性的鉴定指标。花针期形态指标和生理指标D值间, 以及各类指标D值与抗旱系数间均存在显著或极显著的相关关系, 此期植株形态指标、生理指标隶属函数值以及综合D值均可作为鉴定品种(系)抗旱性的指标。     

不同陆地棉基因型抗旱性评价与抗旱丰产种质筛选

为了鉴定陆地棉的抗旱性与丰产性,在年降雨量不足40 mm的敦煌市,设干旱胁迫和正常灌溉两个处理,通过测定102份棉花品种的15个形态与产量指标,应用相关分析的方法确定抗旱指标,采用直接抗旱鉴定评价法与综合抗旱鉴定法对其进行抗旱性评价,结果显示,棉花抗旱性综合评价应选择年际间变异较小的单铃重、株高、主茎节间长度、果枝数、单株铃数、单株产量和茎干重7个指标,基于这7个单项指标计算的综合抗旱性评价指标之间相关性较高,都能评价棉花品种的抗旱性,抗旱丰产棉花种质的筛选需要综合考虑多种因素的影响,在综合评价品种抗旱性的基础上,结合单株籽棉产量计算的改进抗旱指数和抗旱系数,可筛选出抗旱丰产品种金垦1号和金垦108,不抗旱丰产品种中21371、巴西012、石远321、冀丰1056和新陆早33号,两年鉴定结果一致,品种抗旱丰产性表现稳定,适合西北内陆棉区种植,可作为抗旱鉴定标准品种。     

河北省冬小麦丰产抗旱性表型鉴定指标分析

以河北省审定的85个冬小麦品种为材料,采用防雨棚春季干旱和露地灌溉2个处理,分别于开花期、成熟期调查株高等27个表型性状,分析了各表型性状与单株子粒产量的相关性。结果表明,单株成穗数等12个性状与单株子粒产量抗旱系数或抗旱指数呈显著或极显著相关;结合表型性状变异系数,明确了提高单株成穗数、穗粒数、灌溉条件下较长的旗叶长度和干旱条件下较短的旗叶长度是培育丰产抗旱小麦新品种的主攻方向;子粒比重、子粒长度及干旱条件下的结实率和每穗小穗数可作为河北省小麦种质资源丰产抗旱性的鉴定依据;河北省小麦品种丰产性高,而抗旱性尚需进一步改善。     

水分胁迫下不同基因型小麦苗期的形态生理差异

以36个不同育成年代和生态区域的小麦品种为材料,研究了水分胁迫对小麦苗期生长的影响,并基于灰色关联分析评价了小麦品种苗期抗旱性的基因型差异.结果表明:小麦品种抗旱性差异显著,加权抗旱指数在0.2434～0.6580之间;17个形态生理性状中与抗旱性关联程度最大的是地上部干物质量(0.9473),最小的是叶绿素含量(0.5356).采用聚类分析将36个小麦品种分为3类,其中抗旱型8个、中间型23个、敏感型5个.3类基因型的地上部干物质量、根干物质量、植株干物质量、株高、根系氮积累量、叶面积和单株分蘖数差异显著,可作为小麦品种苗期抗旱性鉴定的直接指标.     

不同花生品种对旱涝胁迫的响应及生理机制

为评价花生对旱、涝胁迫的响应,本试验以4个旱、涝耐性差异明显的花生品种为材料,运用温室防雨盆栽方法,在苗期、花针期分别进行正常灌溉(对照)、干旱(7d,叶片萎蔫)、根部淹涝(土面水深2 cm,时间1d、3d、7d)和整株淹涝(水深至苗顶,时间1d、3d、7d)的处理,测定地上部及根系生物量、根冠比、根系活力、叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量。结果表明,苗期、花针期干旱均抑制地上部生长,提高根冠比;苗期干旱降低根系生物量,而花针期增加。2个时期淹涝均促进地上部生长、抑制根系生长、降低根冠比,并随淹水加深、延时而加重。旱、涝条件下根系活力均降低,SOD、MDA呈上升趋势。遭受相同时间(7d)的水分胁迫后,危害程度以干旱重于淹涝,花针期重于苗期。基于生物量、生理指标变化的综合分析进一步表明,4个花生品种的旱、涝耐性差异很大,湘花55号耐旱性强、耐涝性弱,豫花15号耐旱性弱、耐涝性强,中花4号耐旱、涝性均最弱,中花8号耐旱、涝性均最强。     

糜子品质研究进展与展望

糜子(Panicum miliaceum)生育期短、水分利用率高、耐盐碱、耐虫害, 是种植业结构调整中的重要作物。糜子富含淀粉、蛋白质、必需氨基酸、不饱和脂肪酸、维生素(烟酸、B族维生素和叶酸等)、矿物质(磷、钙、锌和铁)、膳食纤维和酚类物质等, 是麸质过敏人群的理想食物(无谷蛋白食物)。此外, 糜子还具有降血糖、消炎及预防心脑血管疾病等功效。因此, 作为环境友好型和营养保健型谷物, 糜子可成为未来我国应对隐性饥饿的智慧食物。该文从糜子外观、营养和加工品质的角度, 总结糜子品质研究进展, 旨在为糜子品质研究及加工利用提供参考。     

Fulvic Acid,Brassinolide, and Uniconazole Mediated Regulation of Morphological and Physiological Traits in Maize Seedlings Under Water Stress

Water stress is one of the most important factors limiting sustainable crop production. Therefore, the effects of the plant growth regulators (PGRs) fulvic acid (FA), brassinolide (BR), and uniconazole (Uni) on seedling growth and physiology of two maize (Zea mays L.) varieties were evaluated under???0.7 MPa water stress induced by polyethylene glycol-6000. Under drought stress, the PGRs promoted seedling growth, altered the root-to-shoot ratio, and significantly increased root biomass, length, surface area, diameter, and volume. In addition, depending on the PGR, net photosynthesis rate, SPAD value (indicating chlorophyll content), and water use efficiency increased significantly, under drought stress, whereas transpiration rate decreased. The PGRs also significantly increased antioxidant enzyme activities and significantly decreased malondialdehyde accumulation in leaves and roots under drought stress. Zhengdan958 showed greater variation in physiological responses and stronger drought resistance than Xundan20. In alleviating drought stress in maize seedlings, FA had the greatest effects on shoot growth and leaf physiology; Uni exerted its effects by regulating root structure, and BR effects were intermediate. Under drought stress, the three PGRs increased maize seedling growth, which reduced drought stress-induced damage and improved plant ability to resist the adversity. Based on a comprehensive analysis of physiological indices of drought resistance, Uni is recommended as the best PGR to improve maize seedlings resistance to drought.

     

Selection and evaluation of reference genes for quantitative gene expression analysis in broomcorn millet (<Emphasis Type="Italic">Panicum miliaceum</Emphasis> L.)

The appropriate reference genes are crucial for normalization of the target gene expression in qRT-PCR analysis. Broomcorn millet (Panicum miliaceum L.) is one of the most important crops in drought areas worldwide, while the systematical investigation and evaluation of reference genes has not been investigated in this species up to now. Here, 9 commonly used reference genes were selected to detect their expressional stability in different tissues and under different stresses in broomcorn millet. ΔC_t, BestKeeper, NormFinder and GeNorm approaches were used to evaluate the potentiality of these candidate genes as the reference gene in broomcorn millet. Taken together, results found that 18S and GAPDH were the suitable reference genes for gene expression normalization in different tissues and under stress treatment in broomcorn millet. This was the first study to investigate the reference genes for qRT-PCR analysis in broomcorn millet, which will facilitate the gene expression studies and also accelerate revealing the molecular mechanism of well-adapted extreme climatic conditions.     

干旱-复水-再干旱处理对玉米光合能力和生长的影响

为了探求玉米(Zea mays)光合作用和生长对重复干旱的响应机制, 采用盆栽试验, 分别测定了不同程度土壤干旱处理3周时、随后复水1周时以及再次不同程度干旱处理3周时玉米幼苗光合参数和生长的变化。第一次土壤干旱处理后, 重度干旱处理显著降低玉米株高、单株总叶面积、地上部分及根系生物量以及叶片的蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)、净光合速率(P_n)和最大净光合速率(A_max), 但显著提高光补偿点和暗呼吸速率; 中度干旱处理同样显著降低玉米株高、叶面积和地上部分生物量, 但对根系生物量无影响, 因而根冠比增大, 对上述光合参数的负效应也不具有显著性。复水可使前期经受中度和重度干旱处理的玉米植株的光合能力和生长速率恢复到正常水分条件下生长的植株的水平, 但株高和叶面积没有恢复到对照水平。当玉米再次经受水分亏缺处理时, 与只遭受第二次中度或重度干旱处理的植株相比, 经历过前期中度干旱处理的植株的株高、生物量和光合参数没有显著变化, 但叶面积显著下降; 经历过前期重度干旱处理植株的T_r、G_s、C_i、P_n、A_max和表观量子效率显著升高, 而株高、叶面积和生物量显著降低。综上所述, 第一次重度干旱处理显著降低玉米叶片的光合能力和生长, 复水可使光合能力和生长速率恢复到正常水分条件下生长植株的水平, 但不能消除前期干旱对生长产生的不利影响。前期中度干旱可以刺激玉米根系的生长和显著提高根冠比, 有利于提高对二次干旱的抵抗能力, 并使总的生物量保持在对照水平, 而前期重度干旱处理虽然在光合作用上能提高植株对二次干旱的抵御能力, 但不能弥补前期干旱处理对生长的不利影响。因此, 在生产实践中, 如果进行抗旱锻炼, 应限制在中度干旱水平, 避免重度干旱。     

甘蓝型油菜与蔊菜属间杂种后代的苗期耐湿性综合评价

以生产上应用的耐湿性存在差异的3个甘蓝型油菜品种为对照,采用盆栽模拟湿害胁迫的方法,对15份源自甘蓝型油菜与蔊菜属间杂交获得的遗传稳定的创新种质进行苗期耐湿性鉴定和综合评价。结果显示:(1)湿害抑制根系生长,导致植株变矮,叶片发黄,生物量降低,湿害对根系影响最为严重,其次是植株总生物量积累和地上部分的生长。(2)通过主成分分析和隶属函数法,将全展叶数、绿叶率、苗高、根长、地上部分鲜重、根鲜重、植株总鲜重、地上部分干重、根干重和植株总干重等10个性状指标值转化成单一的综合评价值(D值),客观、科学、准确地对参试的18份材料进行了综合评价,为甘蓝型油菜苗期耐湿性评价提供了方法参考。(3)15份创新种质除绿叶率外的9个测定指标的耐湿性系数均高于对照品种,耐湿性综合评价结果显示,15份创新种质的D值均高于渝黄2号,13份创新种质的D值高于综合抗耐性俱佳的中油821,3份创新种质的D值高于高耐湿品种中双9号,聚类得到的高耐湿类群的7份材料中创新种质占6份(85.71%)。可见,创新种质的耐湿性平均要优于对照品种,说明通过远缘杂交获得的创新种质对甘蓝型油菜的耐湿性有了较为明显的改良和提高。     

干旱胁迫对小麦幼苗根系生长和叶片光合作用的影响

采用水培试验方法,以2个耐旱性不同的小麦品种(敏感型望水白和耐旱型洛旱7号)为材料,研究了干旱胁迫对小麦幼苗根系形态、生理特性以及叶片光合作用的影响,以期揭示小麦幼苗对干旱胁迫的适应机制.结果表明： 干旱胁迫下,2个小麦品种幼苗的根系活力显著增大,而根数和根系表面积受到抑制;干旱胁迫降低了望水白的叶片相对含水量,提高了束缚水/自由水,而对洛旱7号无显著影响;干旱胁迫降低了2个小麦品种叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度,但随胁迫时间的延长,洛旱7号的叶绿素含量和净光合速率与对照差异不显著;干旱胁迫降低了2个小麦品种幼苗的单株叶面积,以及望水白的根系、地上部和植株生物量,而对洛旱7号无显著影响.水分胁迫下,耐旱型品种可以通过提高根系活力、保持较高的根系生长量来补偿根系吸收面积的下降,保持较高的根系吸水能力,进而维持较高的光合面积和光合速率,缓解干旱对生长的抑制.     

东乡野生稻回交重组系的抗旱性评价体系

选用协青早B//东乡野生稻/协青早B回交重组系及其亲本共79份水稻材料,研究了水稻发芽期、苗期、孕穗期、成熟期的种子萌发抗旱指数等31个指标与东乡野生稻回交重组系抗旱性的关系.结果表明:15％ PEG-6000溶液处理的相对发芽势、20％ PEG-6000溶液处理的种子萌发抗旱指数和相对发芽势及水分胁迫后最长根长、苗高、根鲜质量、根干质量、根系相对含水量、萎蔫率、叶片可溶性糖含量、叶片脯氨酸含量、叶片丙二醛含量、叶片相对含水量、卷叶级别、株高、单株分蘖数、单株有效穗数、穗实粒数、着粒密度、结实率、千粒重等21个指标的相对值与抗旱系数或抗旱指数的相关性显著.通过逐步回归分析筛选出9个抗旱性鉴定指标:20％ PEG-6000溶液处理的相对发芽势及水分胁迫后根干质量、根系相对含水量、叶片可溶性糖含量、叶片脯氨酸含量、叶片丙二醛含量、单株有效穗、结实率和千粒重的相对值.根据这些指标和偏相关系数,建立了不同时期的抗旱性评价(D值)方程和评价体系,可对东乡野生稻回交重组系抗旱性进行较好的评价.