水稻直立穗型基因DEP1研究进展

随着分子生物学的发展,已有多个水稻(Oryza sativa)产量相关基因被相继克隆,其中直立穗型基因DEP1在我国粳稻育种得到了广泛应用,本文总结了前人关于DEP1的研究结果,展望了未来的发展前景.DEP1编码的G蛋白γ亚基的富含半胱氨酸区域缺失突变增强了G蛋白信号的传递,提高了分生组织活性,增加枝梗数和每穗粒数,提高氮素利用效率,从而提高水稻的单株产量潜力.同时,穗型直立使水稻具有良好的群体结构和抗倒伏能力,从而具有较高的群体物质生产能力.因此,继矮化育种和杂种优势利用后,以直立穗型基因DEP1为基础的株型改良将可能实现水稻产量的第三次飞跃.     

直立穗型粳稻品种农艺特性及育种研究进展

本文综述了国内外有关直立穗型粳稻品种的研究现状和进展,并分析了直立穗型粳稻品种存在的优缺点。直立穗型粳稻品种具有产量潜力大、抗逆性强等优点,目前在国内推广面积呈快速增大趋势,对直立穗型粳稻品种的产量生理和优质栽培技术值得进一步研究。     

不同穗型粳稻品种产量和品质性状的比较分析

利用不同穗型粳稻品种,在不同氮肥水平下对产量性状和品质性状进行了比较.试验结果表明,随着施氮水平的提高,直立穗型品种产量增加幅度大于半直立和弯曲穗型品种,但产量构成因素的变化趋势,在各种穗型品种间变化基本一致.随着施氮量的增加,3种穗型品种的糙米率、精米率和整精米率均增加,而垩白率的变化在不同穗型品种间不相一致.直立穗型品种较半直立和弯曲穗型品种,胶稠度相对较硬,蛋白质含量较高,并且对氮素的反应较敏感.     

江苏省直立穗型粳稻品种主要农艺性状和品质性状分析

通过对江苏省淮北稻区种植的主要粳稻品种品质状况和近十年来育成的直立穗型粳稻品种(系)主要品质和农艺性状的分析,发现前期育成直立穗型粳稻品种相时半直立穗型粳稻品种加工品质低,垩白率高和垩白度大,蛋白质含量高;而近期育成直立穗型粳稻品种在上述品质指标上有了较大改进,食味品质也有了显著提高.在主要农艺性状中,近期育成品种呈现每穗总粒数上升、穗长变长、着粒密度下降趋势,产量水平的提高与每穗粒数的增加有着紧密相关.     

直立密穗基因DEP2-1388的遗传分析及在杂交稻中的育种利用

通过EMS诱变籼型重穗恢复系蜀恢498,获得一个直立穗突变体R1338。与野生型相比,突变体表现为植株变矮、穗直立、穗长变短、一次枝梗变短、着粒密度增加、穗部抗弯曲力极显著增强、籽粒增宽增厚、粒长变短。组织细胞学分析发现,穗颈节直径、纤维素含量和木质素含量在穗部抗弯曲上发挥了重要的作用。遗传分析表明该直立穗表型受一对半显性核基因DEP2控制,通过重测序以及MutMap方法定位发现,在R1338突变体中,DEP2第7外显子有一个A到G的碱基置换,导致第928个精氨酸(AGG)被置换成甘氨酸(GGG),推测R1338直立穗性状可能由DEP2中该SNP导致。用R1338、野生型与不同穗型不育系分别配组,R1338与弯曲穗不育系所配组合穗部表现半直立,且保持较高的结实率和杂种优势,与DEP1直立穗不育系配组表现为基因累加效应的直立穗。本研究还讨论了直立穗突变体R1338在杂交水稻育种中的利用价值。     

水稻穗型与抗倒伏性关系的初步分析

理论分析和物理模拟测定的结果表明,穗型通过使茎秆弯曲的力矩-弯矩和重心高度影响抗倒伏性:弯矩增大和重心升高,抗倒伏性降低;反之,则抗倒伏性升高.弯矩随颈穗弯曲度变化的幅度明显大于重心,因此,弯曲穗型弯矩增加的幅度大而重心降低的幅度小,对抗倒伏性的影响明显大于直立穗型,这可能是北方粳稻直立穗型品种一般抗倒伏性较强的力学基础.     

水稻直立穗突变体抗倒伏性的遗传力分析

为研究直立穗突变体R1338和R334在抗倒伏特性方面的遗传力与配合力,选用弯曲穗型不育系川农1A、ABG15s和2个含有DEP1直立穗基因的直立穗不育系E69A、E102A,与蜀恢498及其直立穗突变体R1338、R334进行不完全双列杂交,比较F1基部各节的抗倒伏特性。发现F1基部各节抗折力与倒伏指数呈极显著负相关性,抗折力与茎节的直径和茎壁厚度呈极显著正相关;通过回归分析发现影响水稻基部节抗倒伏能力的主要影响因子为茎节的抗折力和弯曲力矩,抗折力越大、弯曲力矩越小其倒伏指数也就越低;2个直立穗突变体基部节倒伏指数的一般配合力效应值均低于野生型,其中R1338的倒伏指数的一般配合力效应值更低一些。因此利用直立穗亲本配组可以显著改良杂交后代的抗倒伏能力。     

两种类型小麦品种分蘖成穗对群体环境的响应与调控

为探讨不同类型小麦(Triticum aestivum)品种分蘖成穗特性及对群体环境的响应, 寻求合理播种方式的调控参数, 在大田试验条件下, 对两类品种单株稀植与不同播种方式所构成的不同群体进行了对比研究。结果表明, 单株稀植时, 两类品种均具有较高的分蘖潜力, 中多穗型品种‘济麦20’和‘鲁麦14’单株平均成穗数为40.58和44.34个, 大穗型品种‘山农8355’和‘兰考矮早八’为24.33和23.20个, 成穗率存在着显著的基因型差异; 进入不同播种方式的群体环境后, 中多穗型品种每株平均成穗数降至3.37和3.85个, 降低率分别为91.70%和91.32%, 大穗型品种每株成穗1.82和1.36个, 分别降低92.52%和94.14%; 证明群体环境对分蘖成穗的影响比遗传因素更强烈, 且大穗型品种分蘖成穗特性对群体环境的响应较中多穗型敏感。播种方式可有效地调控群体结构, 条播的经济产量显著高于撒播, 条播行距配置对产量的影响因品种类型而异; 中多穗型行距在23.4-23.9 cm、大穗型在16.5-16.9 cm时产量最高; 撒播和窄行条播可有效地增加单位面积穗数, 提高挑旗和灌浆中期群体中、上层的光截获率, 而千粒重和穗粒数却随之降低。播种方式对挑旗后群体内部CO₂浓度有微弱的影响。     

紧凑型夏玉米群体的辐射截获

测量了紧凑型夏玉米 (掖单 1 3)群体的太阳总辐射和光合有效辐射 ( PAR)的反射率、透过率和截获率 .结果表明 ,紧凑型夏玉米具有直立型叶片的透光和截获特点 ,抽雄前总辐射和 PAR的消光系数分别为 0 .2 84和 0 .40 1 ,良好的透光特性使紧凑型夏玉米比平展型的能承受更大的种植密度 .雄穗的透过率约为 75% ,去掉部分雄穗能改善叶簇的光照条件 .本文探讨了总辐射和 PAR的日平均截获率 (āQ)和 (āu)和绿色叶面积指数 ( L )的关系     

氮肥运筹对不同种植方式冬小麦群体结构及产量的影响

以山西农业大学培育的多穗型冬小麦山农9801为供试材料,采用随机区组的方法,在施氮总量每公顷300 kg时,分别对常规条播(B1)和窄行稀条播(B2)实施不同氮肥基追比:CK(10∶0)、C1(7∶3)、C2(5∶5)、C3(3∶7),研究其对拔节期小麦群体形态、各生育期叶面积指数及总茎数、产量构成因素的影响。结果表明:窄行稀条播促进了冬小麦群体生长,提高了实际产量。不同氮肥运筹对两种播种方式小麦生长及产量的影响很大,拔节期追施氮肥后小麦各指标均在C1、C2较高,整体看C1最高,且对窄行条播的提高作用更为明显。B2种植基追比7∶3时,旗叶面积、株高、次生根数最多,黄叶数最少,且与其他处理达到显著差异,拔节期到孕穗期LAI最高,群体总茎数及单株成穗数最大,C1处理通过显著增加有效穗数、穗粒数及千粒重来增加实际产量。上述分析结果为晋中窄行条播冬小麦氮肥合理利用,优质高产提供了实验和理论依据。     

旱地小麦理想株型研究进展

理想株型选择是旱地小麦节水栽培和高产育种的重要前提。围绕群体条件下旱地小麦产量形成、节水效率和干旱适应性等关键指标,从根型、茎型、叶型和穗型4个方面总结了旱地小麦株型演变规律和调控机理。旱地小麦从野生近缘种二倍体和四倍体向现代六倍体进化的漫长演变过程中,株型经历了从"高根冠比、低收获指数、高冠幅/株高比、小穗和种子扁长"等"杂草"型向"低根冠比、高收获指数和高粒叶比及小冠幅/株高、大穗多粒"的"作物"型的演变。从株型各组件演变规律看,根型以根系大小适中、根条数较多、根系生理活性较高为主;茎型以各茎节长度比例趋近"黄金分割"演变,株高控制在80-100 cm左右的适中高度;叶型以叶片直立、旗叶长宽比例适中为主,倒二叶长维持在20 cm左右;穗型以直立、大穗和小穗数多为主;单株分蘖数趋于减少,株型结构趋于紧凑。上述组件特征将促使旱地小麦向弱竞争能力的方向发展。总之,旱地小麦经历了自然选择和人工选择双重压力,其株型结构有利于群体产量和水分利用效率提高,从而获得较高的种群适合度。     

超显性效应对水稻杂种优势的重要作用

在衍生于杂交稻推广组合汕优10号的群体中,单株产量和单株穗数表现出明显的F₁超亲优势和F₂自交衰退.以均匀分布于连锁图谱的标记为固定因子,将F₂群体分成亚群体,发现在大量亚群体中,特别是固定因子为杂合型的亚群体中,杂合度与产量和穗数呈显著正相关.在表现这种相关性的杂合型亚群体中,检测到15个单株产量QTL和13个单株穗数QTL,其中大多表现超显性.结果表明,超显性效应是水稻杂种优势的重要基础之一.     

水稻体温与气温的关系

以15个水稻品种为材料,测定了抽穗后水稻穗和叶的体温及冠层上部的气温,分析了穗和叶片的体温与气温的关系.结果表明:水稻穗和叶的体温始终低于气温,其气温与体温的差值(气体温差)受大气温度、湿度及水稻株型和器官成熟老化程度影响.在大气湿度相同的条件下,气温低时(＜26.5℃),水稻穗和叶的气体温差较小;气温高时(＞33℃),气体温差变大;在气温相似的条件下,大气湿度提高,穗和叶的气体温差变小.品种的株型不同,对水稻穗、叶的气体温差有一定程度的影响.在相同的气候条件下,直立穗型品种穗和叶的气体温差较弯曲穗型的大;"谷盖顶"型品种穗和叶的气体温差值较"草盖顶"型的大.水稻抽穗后,穗和叶的气体温差在不同生育时期有明显的差异,器官成熟老化程度越低,其气体温差越大.     

夏谷群体呼吸特性及其与群体光合的关系

中秆大穗型和矮秆紧凑型2种不同类型的夏谷群体呼吸速率在整个生育时期的变化呈单峰曲线,且随密度的增大而提高,抽穗开花期达最大值,紧凑型品种后期呼吸速率高于中秆大穗型品种,后期呼吸消耗大是低产的重要原因,群体呼吸日变化为一随温度而变化的单峰曲线,群体呼吸速率在冠层中的分布,依此是上3叶＞茎鞘＞中3叶＞穗＞下部叶,群体呼吸／光合的比值,两品种相近,在47％左右。     

大穗型和中穗型小麦品种光合特性的差异及其与粒重和产量的关系

选择大穗大粒型品种914391、鲁麦22（L22）和中穗中粒型品种济南17（J17）、鲁麦18（L18）,研究了不同穗粒型品种光合特性的差异及其与粒重和产量的关系。结果表明,大穗大粒型品种914391和Ｌ2叶光合速率、旗叶磷酸蔗糖合成酶活性显著高于中穗中粒型品种J17和L18,前者的单茎干重和开花后单茎、茎＋叶鞘、颖壳＋轴等器官的干物质向籽粒的转移量显著大于后者,为最终获得较高的单粒重和穗粒重奠定物质基础;中穗中粒型品种J17和L18的单位土地面积的穗数显著高于大穗大粒型品种914391和Ｌ2,以单位土地面积上旗叶平均光合速率与单茎数的乘积表示群体旗叶光合强度,J17和L18的群体旗叶光合强度、生物产量和经济系数均显著高于914391、L22,这是它们籽粒产量高的重要原因之了。     

小麦与高冰草体细胞杂种F2代的性状和蛋白质组分

普通小麦（Triticum aestvum L.）“济南177”原生质体和经紫外线照射的高冰草（Agropyton elongatum(Host)Nevski）原生质体（供体）用PEG法诱导融合,形成外形偏像小麦的不对称体细胞杂种植株及后代,F2代株系可分为3种类型：1.株型松散、大穗大粒;2.株型直立紧凑、分蘖多、中穗型;3.大穗大粒直立型。蛋白质含量明显优于亲本小麦,株系之间也存在显差异;采用微IEF／SDS－PAGE双向电泳技术分析杂种F2代植株旗叶及幼胚蛋白质组分可见,杂种不仅含有双亲的蛋白质组,而且还产生了特异的新蛋白;不同杂种株系间蛋白质组分差异明显。     

不同基因型玉米间混作优势带型配置

为了确定不同基因型玉米间混作的优势带型配置,采用高矮秆玉米豫单610 ||郑单958(YD610 || ZD958)间混作和株高相近玉米登海662 ||浚单20( DH662 || XD20)间混作,研究不同间混作带型配置模式对两个玉米间混作群体的产量、抗逆性、光合性能及田间小气候的影响.结果表明:YD610 || ZD958和DH662 || XD20间混作群体均比单作有显著的增产效果.高矮秆玉米YD610 || ZD958间混作以行比2∶4(I2∶4)的土地当量比(LER)最高,I2∶4的LER分别比行比1∶1(I1∶1)、行比2∶2(I2∶2)和混作(M)高8.1％、2.1％和1.2％.株高相近玉米DH662 || XD20间混作以行比2∶2的LER最高,I2∶2的LER分别比I1∶1、I2∶4和M高6.2％、4.0％和9.3％.间混作群体增产的主要原因在于增强了群体的抗病和抗倒伏能力,改善了群体的通风、透光状况,使群体叶面积指数和光合速率提高.因此,当高矮秆玉米品种搭配间混作时,宜采用行比2∶4间作带型模式(2行高秆品种,4行低秆品种);而株高相近玉米品种搭配间混作时,宜采用行比2∶2间作带型模式.     

一个玉米矮秆突变体K123d的遗传鉴定

矮秆已被广泛用于改良作物的抗倒伏性状,培育理想株型,从而提高作物产量。玉米矮秆突变体K123d由自交系K123自然突变产生。本研究比较该突变体与野生型主要农艺性状差异及其对赤霉素的敏感性;用K123d与株高不同的3个自交系分别构建F1、BC和F2群体,分析矮秆性状的遗传模式;以K169/K123d-F2为定位群体,采用集团分离分析法(BSA),运用SSR标记定位矮秆基因d123;参照br-2序列信息分段设计特异引物,同源克隆d123。结果表明,与野生型相比K123d株高降低35.59%,穗位高降低、节间缩短、叶片较直立,但结实率差,对赤霉素敏感;在F2群体和BC1群体中,正常植株与矮秆植株分离比例分别符合3∶1和1∶1,说明矮秆性状受1对隐性基因控制;其矮秆基因d123定位于第一条染色体上SSR标记umc1278和bnlg1564之间,遗传距离分别为12.8 c M和7.3 c M;同源克隆显示d123与br-2存在12个碱基替换,其中第4个外显子编码的一个谷氨酸被替换为赖氨酸。由此可见,矮秆突变体K123d为br-2的一个突变类型,对矮化育种具有进一步研究利用价值。     

紧凑大穗型玉米品种陕单902群体源库性状与产量形成的研究

通过对紧凑大穗型玉米品种陕单902的研究发现,保证适宜种植密度,增加群体总粒数是陕单902高产的基础;建立合理的群全结构和干物质生产体系,提高吐丝至成熟期的干物质生产能力是陕单902高产的关键;协调群体库源关系,提高成粒率是陕单902高产的根本。采用合理密植（不超过60000株／hm^2),宽窄行和双株栽培,保证足量氮肥和适宜氮,磷,钾配比等主要配套技术可改善大穗型玉米品种陕单902的群体库源性状,提高产量潜和。     

玉米群体陕综5号果穗性状遗传特征分析

对玉米群体陕综５号果穗性状进行了综合分析,结果表明：陕综５号群体遗传基础丰富,丰产性突出,果穗各数量性状均趋正态分布。分析认为就该群体进行籽粒产量改良时,直接对行粒数、粒型、粒重选择的意义不大,而对穗行数进行选择基本不受其它性状选择的干扰。陕综５号群体的主要选择目标应是：穗行多,果穗长,结实性好。