大豆籽粒大小的发育遗传分析

籽粒大小是大豆产量的一个重要因素。有关大豆籽粒的遗传学和生理生态学研究已有一些研究,而对于籽粒发育过程中的遗传效应却报道很少。文章采用种子广义遗传模型,分析了大豆双列杂交组合3个世代遗传材料8个时期的鲜籽粒大小和干籽粒大小的数据,应用非条件和条件遗传方差及相关方法分析了发育遗传规律。8个时期的亲本、F1、F2的鲜籽粒大小和干籽粒大小的平均数分别在9／6和9／13达到最高值,鲜籽粒大小在9／6后迅速下降,干籽粒大小在9／13后区于稳定。非条件方差分析表明在整个生育期中,胚遗传效应、细胞质遗传效应和母体植株遗传效应对大豆鲜籽粒大小和干籽粒大小有影响。在多数生育阶段中,细胞质和母体植株的遗传效应对鲜籽粒大小和干籽粒大小影响较大。条件方差分析表明,在大豆生育期中,各遗传体系的基因间断性表达。在多数生育阶段中,细胞质和母体植株的净遗传效应高于胚净遗传效应。不同时期的各遗传体系的基因效应可以单独或同时影响鲜籽粒大小和干籽粒大小的最终表现。8／16的胚加性效应、8／9和8／16的胚显性效应、8／2和8／16的母体植株显性效应影响到鲜籽粒大小的最终表现。8／2和9／13的胚加性效应、8／9的细胞质效应、8／2的母体植株显性效应对干籽粒大小的最终表现有影响。     

施氮量和底施追施比例对土壤硝态氮和铵态氮含量时空变化的影响

研究了高产栽培条件下,不同施氮量和底施追施比例对土壤硝态氮和铵态氮含量时空变化的影响,同时计算了不同生育阶段土壤氮素的表观盈亏量.结果表明,与氮肥分期施用处理比较,氮肥全部用于拔节期追施处理降低了拔节期之前的土壤硝态氮含量,减少了拔节期之前土壤氮素的表观盈余量,降低了氮素向深层的淋洗;而挑旗期土壤硝态氮含量与氮肥分期施用处理无显著差异,但提高了土壤铵态氮含量;增加了成熟期0～60 cm土壤各土层土壤硝态氮含量和0～20 cm土壤铵态氮含量.氮肥全部用于拔节期追施的两处理间比较,在240 kg·hm^-2的基础上降低施氮量至168 kg·hm^-2,降低了挑旗期土壤硝态氮和铵态氮的含量,减少了挑旗期到成熟期土壤氮素的亏缺量,也使成熟期土壤硝态氮的含量降低.不同处理间籽粒产量和蛋白质产量无显著差异,施氮量为168 kg·hm^-2且全部用于拔节期追施的处理籽粒蛋白质含量最高.     

甜荞果皮开裂类型及其对籽粒早期萌发性状的影响

甜荞是我国传统的药食同源植物,籽粒是甜荞的重要贮藏器官,籽粒果皮的开裂类型及其开裂行为影响种子的萌发性状。该研究以5份甜荞为材料,进行果皮裂口的建模与分型,并通过纸床发芽法,检测种子的发芽率、胚根及下胚轴长度。结果表明:(1)甜荞籽粒果皮开裂主要包括纵向完全开裂型、种孔端部半开裂型、种脊中部半开裂型、种脐端部半开裂型和横裂型等5种类型;(2)开裂型籽粒比完整型萌发时间提早约12 h;(3)开裂型籽粒早期萌发率均高于相应的果皮完整型,但48 h后,完整型籽粒的萌发率超过果皮开裂型;(4)开裂型籽粒胚根及下胚轴的早期增长速度比完整型快,但果皮开裂型籽粒胚根与下胚轴增长比值显著小于果皮完整型;(5)不同开裂类型的萌发率从大到小依次为种孔端部半开裂型、纵向完全开裂型、种脐端部半开裂型、种脊中部半开裂型、横裂型,而种子霉烂率从大到小依次为种脐端部半开裂型、纵向完全开裂型、种脊中部半开裂型、种孔端部半开裂型、横裂型。果皮开裂虽然可以提高甜荞种子早期的萌发率,促进胚根及下胚轴早期的伸长速度,但会降低甜荞整体的萌发率以及胚根/下胚轴增长比值,种子霉烂率显著增加,不利于田间壮苗与全苗的形成。     

稻茬冬小麦氮肥吸收、残留和损失特性

为推进稻茬小麦氮肥合理施用,采取田间¹⁵N示踪技术研究了施氮量(0、150、225、300 kg·hm^-2,分别表示为N₀、N₁₅₀、N₂₂₅、N₃₀₀)对氮肥回收、残留、损失和籽粒产量的影响。结果表明: 随施氮量增加,小麦植株不同来源氮素积累量显著增加,氮肥回收率则显著下降。基肥氮以越冬至拔节期在植株中的积累量最高,追肥氮以拔节至开花期积累量最高;成熟期各处理追肥氮在植株中的积累量均高于基肥氮,N₁₅₀处理植株中土壤氮的积累量高于肥料氮,N₂₂₅、N₃₀₀处理呈相反趋势。随施氮量增加,成熟期0～100 cm土层氮肥残留量显著增加,肥料氮在60～100 cm土层残留比例逐渐升高。小麦全生育期氮肥损失量和损失率均随施氮量增加而增加,基肥氮损失量以播种至越冬期最高,追肥氮损失量以拔节至开花期最高。综合考虑籽粒产量,N₂₂₅处理可作为稻茬小麦氮肥推荐用量,相应的籽粒产量为6735 kg·hm^-2,氮肥回收率、土壤残留率和损失率分别为42.6%、34.0%和23.3%。     

喷施脱水剂对不同熟期夏玉米脱水特性和籽粒品质的影响

目前,我国种植的夏玉米品种收获时籽粒含水率过高,限制了玉米机械粒收技术的发展。喷施脱水剂可以调控作物籽粒灌浆生理过程,降低收获时的籽粒含水率。本试验研究了喷施脱水剂对不同熟期夏玉米品种脱水过程、收获期籽粒含水率和籽粒品质的调控作用。结果表明: 喷施脱水剂减少了玉米各器官的干物质积累量,促进了植株向籽粒中的干物质转移,提高了收获指数,而且对籽粒品质没有显著影响。相关性分析显示,籽粒脱水速率与各器官脱水速率呈正相关,喷施脱水剂后籽粒脱水速率与茎鞘脱水速率呈极显著正相关。喷施脱水剂在产量没有显著降低的前提下提高了总脱水速率,缩短了开花期至生理成熟期的时间,增加了生理成熟期到收获的时间,有利于后期籽粒含水率的进一步降低,为玉米机械粒收提供了更大的可能性。不同熟期夏玉米品种喷施脱水剂进行机械粒收的经济效益与机械穗收相比没有显著差异,中晚熟品种的经济效益高于早熟品种。因此,收获前合理喷施脱水剂可以作为玉米机收籽粒的一种可行性配套技术。     

留茬方式对小麦间作玉米产量和水分利用效率的影响

小麦/玉米间作是河西绿洲灌区主要间作模式,但传统间作和套种需水量大,使该地区水资源紧张.2010年在甘肃河西走廊石羊河绿洲灌区进行大田试验,研究传统小麦秸秆焚烧、秸秆翻还和秸秆立茬3种留茬方式对小麦/玉米间作作物籽粒产量、水分利用效率(WUE)和经济效益的影响.结果表明:与焚烧和翻还的籽粒产量相比,立茬小麦单作分别增加7.2％和5.1％,立茬小麦间作分别增加6.2％和5.1％,立茬玉米单作分别增加4.7％和2.5％,立茬玉米间作分别增加7.2％和3.3％;与焚烧和翻还的WUE相比,立茬小麦单作分别增加20.4％和16.2％,立茬小麦间作分别增加17.9％和14.6％,立茬玉米单作分别增加16.7％和10.9％,立茬玉米间作分别增加11.8％和17.0％.就单作小麦、单作玉米和小麦/玉米平均值而言,焚烧、翻还、立茬处理的纯收益分别为10946、11471和13454元·hm-2.从籽粒产量、水分利用效率和纯收益等方面考虑,立茬种植方式为甘肃省河西绿洲灌区小麦/玉米最佳种植模式.     

一种适用于RT-PCR的石榴籽粒总RNA提取方法

为从石榴籽粒中提取高质量的RNA,以便进行后续分子生物学研究,针对石榴籽粒富含次生代谢物的特点,采用CTAB法并进行了改良,利用氯仿/异戊醇替代其他方法中的"异硫氰酸胍"和"Trizol试剂"进行反复抽提去除蛋白,无水乙醇去除多糖,LiCl消化DNA。结果显示:改良CTAB法提取的石榴籽粒总RNA的28S rRNA、18SrRNA条带清晰,完整性较好;OD260 nm/OD280 nm比值为1.9960,纯度较高。在此基础上通过反转录、PCR扩增出符合预期大小的Actin基因片段,表明该方法提取的RNA可满足后续RT-PCR等分子生物学试验研究。     

灌水对不同品种小麦茎和叶鞘糖含量及产量的影响

以冬小麦品种济麦20和泰山22为材料,设置全生育期不灌水(W0)、灌冬水+拔节水(W1)、灌冬水+拔节水+开花水(W2)、灌冬水+拔节水+开花水+灌浆水(W3)4个处理,研究不同灌水处理对小麦倒二茎节间和叶鞘中水溶性碳水化合物含量和籽粒产量的影响.结果表明:两品种W0处理灌浆初期倒二茎节间和叶鞘的可溶性总糖、聚合度(DP) ≥4和DP=3的果聚糖含量最高,灌浆后期的果糖含量最高,这有利于倒二茎节间和叶鞘水溶性碳水化合物的积累与降解,从而提高千粒重,灌水处理间比较,济麦20的W1处理在灌浆初期倒二茎节间和叶鞘的DP≥4、DP=3果聚糖含量和灌浆中后期的可溶性总糖、果糖含量最高,其籽粒产量也最高;泰山22的W2处理在灌浆初期倒二茎节间和叶鞘的DP≥4、DP=3果聚糖含量最高,灌浆后期的果糖含量高于W1处理,其籽粒产量也最高,品种间比较,泰山22灌浆阶段的倒二茎节间和叶鞘的可溶性总糖、DP≥4果聚糖含量和灌浆后期的果糖含量高于济麦20.两品种的籽粒产量对水分处理的响应不同,济麦20的籽粒产量在W0和W1条件下高于泰山22,在W2和W3条件下低于泰山22.本试验中,济麦20的W1处理和泰山22的W2处理有利于倒二茎节间和叶鞘中水溶性碳水化合物的积累与降解,其籽粒产量显著高于其他处理,分别是两品种的最优水分处理.     

不同小麦品种耗水特性和籽粒产量的差异

在田间试验条件下,采用10个小麦品种,设全生育期不灌水(W0)、灌底墒水+拔节水(W1)、灌底墒水+拔节水+开花水(W2)3个处理,每次灌水量60 mm,研究不同小麦品种不同生育阶段的耗水特点和籽粒产量的差异.结果表明:以W0、W1和W2处理的小麦籽粒产量和水分利用效率(WUE)2因子为指标进行聚类分析,可将10个品种分为3组:高产高水分利用效率组(组Ⅰ)、高产中水分利用效率组(组Ⅱ)和中产低水分利用效率组(组Ⅲ).在W0处理下,组Ⅰ小麦品种的总耗水量、开花至成熟期的耗水量和耗水模系数均低于组Ⅱ和组Ⅲ,籽粒产量最高;在W1处理下,组Ⅰ小麦品种拔节至开花期的耗水量和耗水模系数均低于组Ⅱ和组Ⅲ,开花至成熟期的耗水量和耗水模系数在组Ⅰ、组Ⅱ和组Ⅲ间无显著差异;在W2处理下,组Ⅰ小麦品种的土壤供水量、拔节至开花期的耗水量和耗水模系数均低于组Ⅱ和组Ⅲ,开花至成熟期的耗水量和耗水模系数为组Ⅰ和组Ⅲ低于组Ⅱ.表明组Ⅰ高产高水分利用效率品种为最适宜品种,而底墒水和拔节水各灌60 mm的W1处理是兼顾高产与节水的最佳处理.     

水稻籽粒灌浆过程中蛋白质表达特性及其对氮肥运筹的响应

采用大田栽培的方式,研究了大穗型水稻金辉809籽粒灌浆过程中蛋白质的差异表达变化模式以及同一施氮量下不同的氮肥施用比例(总施氮量225 kg/hm2,基蘖肥:穗粒肥分别为7∶3和6∶4)对强弱势粒灌浆影响的分子机制。获得了水稻不同灌浆时段籽粒总蛋白的表达图谱,共发现32个在灌浆过程中发生显著差异表达的蛋白点,涉及籽粒的淀粉合成,能量代谢,激素信号转导,基因表达调节和抗逆响应等。在此基础上,进一步构建了不同灌浆发育时段水稻强弱势籽粒响应不同氮肥比例调控的蛋白表达图谱,结果发现强势籽粒响应氮肥调控出现差异表达的蛋白点有8个,而弱势籽粒有26个,可见强势籽粒灌浆具有更强的环境稳定性,相对地,弱势籽粒灌浆则易被环境所调节。在总施氮量不变的情况下,适当增加生育后期氮肥的施用量,有利于增强弱势籽粒中信号转导,促进相关基因的表达,提高物质调运与能量代谢速率,增强抗逆性,增强弱势籽粒的代谢水平,延长其灌浆时期,提升弱势籽粒活性和灌浆强度,增加结实率和千粒重,最终实现高产高效。研究结果对于进一步明确氮素调控水稻强弱势粒灌浆的分子生态特性具有重要的理论与实际意义。