基于55K SNP芯片的小麦籽粒主要品质性状的全基因组关联分析

通过检测118份小麦材料3个环境下吸水率、蛋白质含量、容重、湿面筋含量、面团稳定时间、面团形成时间、沉降值和出粉率8个小麦籽粒品质的表型值,结合小麦55K SNP芯片分析基因型,采用Q+K混合模型进行全基因组关联分析。在不同环境下, 8个籽粒品质性状均具有广泛变异,其中沉降值的变异系数最大为16.47%~17.03%,各品质性状遗传力为0.71~0.85。118份小麦材料被分为3个亚群,亚群Ⅰ包括41(34.75%)份,安徽供试材料占绝大部分;亚群Ⅱ包括32 (27.12%)份,是以安徽、江苏、四川为主体的群体;亚群III包括45 (38.13%)份,主要为安徽及江苏省份材料。22个与小麦籽粒品质性状显著关联的稳定位点(P<0.001)在2个及以上的环境中被重复检测到,分布于染色体1B (4)、1D (1)、2B (1)、2D (1)、3B (2)、3D (1)、4D (1)、5A (1)、5B (1)、5D (3)、6B (2)、7B (3)和7D (1),解释了8.53%~16.32%的表型变异。稳定位点中包含3个一因多效显著关联位点, 14个可能控制小麦品质性状的新遗传位点,并筛选出11个可能与小麦籽粒品质性状相关的候选基因;有利等位基因的数量越多,品质性状表型值越高,并发现了在8个主要品质性状均携带有利等位基因的载体材料,其中,华成859和济麦44包含最多的有利等位基因,可供改良小麦品质的育种亲本使用。本研究结果为小麦优良品质小麦培育提供了理论依据、亲本材料和分子标记。

不同耕作和施氮模式对淮北地区小麦干物质积累、产量及水分利用效率的影响

为明确不同耕作和施氮模式对淮北砂姜黑土地区小麦产量及水分利用效率的影响,以烟农19为试验材料,设置旋耕+氮肥基施(RW)、旋耕+氮肥后移(RA)、翻耕+氮肥基施(DW)和翻耕+氮肥后移(DA)共4个处理,开展了大田小区试验,考察不同处理下小麦花后光合特性、干物质积累、根系分布、水分利用效率(WUE)及产量的差异。结果表明,相同施氮模式下,翻耕较旋耕显著提升了小麦产量,增产的原因是穗数、穗粒数和粒重的显著增加;相同耕作模式下,氮肥后移(RA和DA)的产量较氮肥基施(RW和DW)分别提高了25.54%和17.94%。翻耕和氮肥后移均增强了花后旗叶抗氧化酶活性,降低了丙二醛含量,显著提高了旗叶叶绿素含量和净光合速率以及花后光合同化物积累对籽粒产量的贡献率和总干物质积累量。RA、DW、DA处理较RW处理均显著提高了开花期0~60 cm土层的根长密度、根干重密度及WUE,其中WUE增幅分别为21.35%、12.71%和31.21%。综合来看,在淮北砂姜黑土地区采用翻耕结合氮肥后移的种植模式能延缓小麦花后旗叶衰老,维持叶片光合能力,增加群体干物质积累量,促进根系生长,实现产量和WUE的协同提升。

干旱胁迫延迟玉米花丝吐丝的生理特征研究

玉米花期干旱是影响花丝能否吐出苞叶的重要因素,决定着授粉受精质量和最终产量。以夏玉米主栽品种安农591(AN591)和中单909(ZD909)为材料,开展花期干旱盆栽试验,通过调查干旱胁迫对花丝形态、穗位叶光合参数、蔗糖代谢及酶的活性等的影响,阐述蔗糖代谢影响花丝吐丝延迟的生理机制。结果表明,干旱胁迫延迟AN591和ZD909花丝的吐丝时间,降低花丝的活力和细胞膨胀程度。此外,两品种穗位叶净光合速率(P_(n))、蒸腾速率(T_(r))和气孔导度(G_(s))的降低幅度均在20%以上,而胞间CO_(2)浓度(C_i)却呈现相反的趋势,表明光合同化物生产能力显著下降。花丝内蔗糖含量明显升高,而葡萄糖和果糖含量显著降低,且蔗糖合成酶和细胞壁酸性转化酶的活性均降低,而液泡转化酶的活性却增加,说明蔗糖代谢为己糖的过程受到严重影响。综上所述,干旱胁迫延迟花丝吐出苞叶的时间,可能由叶片光合性能下降引起的同化物供应不足与花丝分解蔗糖能力下降引起能量减少共同导致的,且AN591花丝受干旱胁迫影响的程度小于ZD909。

玉米花丝响应干旱胁迫的转录组学分析

为探究花丝对干旱胁迫的分子响应,以安农591和先玉335为材料,设置土壤含水量为80%田间持水量(CK)和60%田间持水量(DS)的2个处理,在玉米花丝伸长速增期取样,进行转录组测序。通过对比2个品种干旱组和对照组的基因表达差异,明确玉米花丝响应干旱的关键通路和相关候选基因。结果表明:苯丙烷类生物合成途径(ko00940)和淀粉和蔗糖代谢途径(ko00500)为玉米花丝响应干旱的关键通路。在苯丙烷类生物合成途径通路中编码4-香豆酸-辅酶A连接酶(4CL)、肉桂酰辅酶A还原酶(CCR)、肉桂醇脱氢酶(CAD)和过氧化物酶(POD)的基因在干旱的玉米花丝中低表达。相关分析表明,编码4CL、CCR、CAD和POD的基因下调与木质素含量降低有关。在淀粉和蔗糖代谢途径中转化酶和蔗糖合酶基因在干旱的玉米花丝中低表达;相关分析表明,转化酶和蔗糖合酶基因下调与蔗糖代谢有关。综上所述,本研究确定了参与蔗糖和木质素代谢的关键基因和代谢物,木质素合成可能与玉米花丝耐旱相关,4CL、CCR、CAD和POD是木质素合成通路中玉米花丝耐旱的候选基因;此外,淀粉和蔗糖代谢途径可能与花丝伸长和花丝耐旱有关,转化酶和蔗糖合酶可能是调控花丝耐旱的关键酶。

不同灌溉模式对小麦冬前幼苗生长及生理特性和产量的影响

为探明不同灌溉模式对淮北地区小麦冬前幼苗生长及生理特性和产量的影响,以‘烟农19’为供试材料,设置不灌溉(W0)、播后灌溉60 mm(W1)、播种后和分蘖期每次微喷30 mm(W2)共3种灌溉模式,研究不同处理对苗期土壤水分含量变化、幼苗农艺性状、叶片生理特性、籽粒产量及产量构成的影响。结果表明,与W0和W1相比,W2维持了小麦三叶期、六叶期和越冬期土壤0~20 cm适宜的水分含量。W1和W2较W0处理促进三叶期和六叶期幼苗的生长;越冬期幼苗的分蘖数、株高、叶龄、初生根和次生根数目均表现为W2显著高于W1,二者显著高于W0。不同时期幼苗的茎+鞘、叶干质量为W2>W1>W0。W2不同生育时期群体叶面积指数显著高于W1,W0最低;六叶期W1与W2的叶片叶绿素含量无显著差异,二者显著高于W0,越冬期为W2>W1>W0。W0不同时期叶片超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶活性和丙二醛含量显著高于W1,除六叶期W1与W2的过氧化氢酶活性无显著差异外,各时期的超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性均为W2最低。成熟期小麦籽粒产量和产量构成要素均表现为W2>W1>W0。综上,播后和分蘖期利用微喷灌可以维持苗期适宜的土壤水分含量,促进幼苗生长发育,提高幼苗抗逆能力,进而有利于形成壮苗并增加产量。

基于器官生物量构建植株形态的玉米虚拟模型

探讨了基于玉米器官生物量模拟其形态的方法 ,并应用 2 0 0 0年田间试验数据提取了玉米节间、叶鞘和叶片的形态构建参数。基于玉米虚拟模型生物量分配模块模拟的器官生物量积累和建立的形态构建方法与提取的参数 ,模拟了 2 0 0 1年玉米不同生长阶段的器官形态 ,模拟结果与田间试验数据吻合较好。应用本模型实现了玉米生长过程中植株各个器官形态变化以及植株高度、叶面积动态的模拟 ,并实现了植株形态的可视化。

基于植株拓扑结构的生物量分配的玉米虚拟模型

依据植物结构 -功能相互作用机理 ,建立了能模拟玉米生长发育与形态结构建成的虚拟模型。该模型的重要部分为基于植株拓扑结构的生物量分配模块。叙述了该模块的构建原理 ,以 2 0 0 0年田间试验数据提取了玉米的发育、生物量生产和生物量分配参数。模型模拟了 2 0 0 1年的玉米生长发育与生物量分配过程 ,模拟结果与田间试验结果比较吻合。应用该模型模拟了 2 0 0

虚拟作物研究进展

本文说明虚拟作物的研究意义，从植物的生理生态过程和形态结构的角度来分析虚拟作物的研究历程及国内外研究现状，简单说明虚拟植物软件AMAPpara所采用的数学模型，介绍另外一种生成植物图象的形式语言L-System.

花青素药用价值研究进展

为高效利用花青素资源、探索花青素新的利用途径、开发花青素新产品,对2000—2022年间不同有关作物花青素含量、药用机制以及相关产品开发等进展,进行系统地文献梳理。文献报道了花青素具有抗癌、抗炎症、抗肥胖和改善器官疾病等药用价值;并且花青素也广泛存在于作物中,其资源丰富、经济回报率高,具有开发利用价值。但目前花青素药理机理尚未明晰,产品开发力度还不够。因此在乡村振兴背景下,现阶段需要应用包括作物学、药理学等多学科交叉研究手段,深入阐明其药用价值机理。通过加大花青素相关产品与产业链开发,助力乡村产业兴旺。

科研融入农学专业作物生理生态学课程教学方案优化

作物生理生态学作为农学专业的重要课程,对于培养学生的实践能力和创新思维至关重要。本文基于农学专业作物生理生态学课程教学改革研究与探索,探讨了科研融入教学的方案设计与实施方法,并评估了教学效果。实践表明,科研融入教学可以有效提升学生的科研能力和创新思维,激发学生的学习兴趣和动力,提高教学效果,为培养高素质的农学专业人才提供了有效途径。

小麦籽粒均匀度评价方法研究

为了筛选小麦的均匀度鉴定指标,建立可靠的均匀度评价模型,本研究以150份小麦为试验材料,测定其在两个环境下的籽粒形态指标:粒长(X1)、粒宽(X2)、直径(X3)、圆度(X4)、长宽比(X5)、周长(X6)、表面积(X7)及千粒重(X8),采用多样性统计、相关性分析、聚类分析、主成分分析和隶属函数法对小麦籽粒均匀度进行综合评价。结果表明,两种环境下籽粒各指标变异幅度为3.56%~9.88%;可将150份小麦材料聚类为4个类群。主成分分析可将8个指标转化为两个相互独立的综合指标,其贡献率分别为61.330%、36.448%,代表全部数据97.778%的信息量。利用隶属函数法计算籽粒均匀度综合评价值(D值),将150份材料分为超高均匀度材料(12份)、高均匀度材料(80份)、中均匀度材料(56份)和低均匀度材料(2份)。通过逐步回归方程建立了小麦籽粒均匀度的数学评价模型:VP=-2.787+0.294 X2+0.007 X8+0.246 X3+0.869 X4-0.178 X5+0.026 X6+0.019 X7(R2=0.999),利用建立的最优回归方程预测供试材料的均匀度,预测值(VP)与D值呈极显著正相关(P<0.01),综上表明在筛选高均匀度材料时可以忽视粒长,重视粒宽、直径、圆度、长宽比、周长和表面积。本研究明确了小麦籽粒均匀度的影响因素,丰富了小麦籽粒均匀度评价方法,为后续育种家选育高均匀度材料提供了理论支撑。

影响不同种皮颜色小麦种子休眠的生理原因

为了解小麦种皮颜色和休眠性的关系,分别选取红皮和白皮小麦品种各15个,测定其种皮颜色和休眠水平,对影响不同种皮颜色小麦种子休眠差异的生理原因进行分析。结果表明,基于数码相机图片提取的RGB数值推导出的指标色调(H)、饱和度(S)和强度(I)均可反映小麦种皮颜色的深浅度。R、H、S和I值与种子休眠性呈显著负相关,R/(R+G+B)与籽粒休眠性呈显著正相关,即籽粒种皮颜色越深,其休眠性越强(P<0.05)。红皮与白皮品种中均存在休眠差异性显著的材料。选取白皮小麦敏感性品种华成麦1688(W1)和抗性品种安农0711(W15)及红皮小麦敏感性品种白湖麦1号(R1)和抗性品种扬麦27(R15),进行生理性状分析发现,在种子萌发过程中,敏感性品种W1和R1的种子吸水率、含水量及α-淀粉酶、β-淀粉酶和酸性磷酸酶活性高;同时种子内部可溶性糖含量和蛋白质含量高;赤霉素(GA_(3))含量逐渐上升,而脱落酸(ABA)含量逐渐下降。反之,抗性品种W15和R15种子的淀粉酶活性及可溶性糖、可溶性蛋白和GA_(3)含量在休眠解除过程中低,ABA含量高。相同敏感性材料中,白皮小麦品种吸水速率和含水量均高于红皮小麦品种,整体趋势表现为W1>R1>W15>R15趋势。种子内部可溶性糖含量、蛋白质消耗量和GA_(3)含量表现出相同趋势;而ABA含量恰好相反,表现为R15>W15>R1>W1。在育种过程中,R、H、S、I值可以用来快速鉴别红皮和白皮小麦,间接辅助筛选出抗穗发芽品种,含水量、α-淀粉酶活性、β-淀粉酶活性、酸性磷酸酶活性、可溶性糖含量和ABA含量可作为穗发芽抗性鉴定的生理参考指标。

学深悟透新精神 以创新举措推动政协工作提质增效——专访沧州市政协主席宋有洪

记者:围绕学习贯彻中央和省委政协工作会议精神,沧州市政协采取了哪些有效措施?宋有洪:2019年是人民政协成立70周年,中央和省委相继召开政协工作会议,对新时代人民政协工作作出重大部署,特别是以党中央名义召开的中央政协工作会议,在党的历史、人民政协历史上都是第一次,对人民政协来说具有重要的里程碑意义。

花后喷施KH_(2)PO_(4)对灌浆期高温胁迫下小麦旗叶光合及茎秆特性调控效应研究

为明确小麦花后喷施磷酸二氢钾(KH_(2)PO_(4))溶液对高温胁迫下灌浆期旗叶光合及茎秆特性的调控效应,以安农0711为材料,设置喷施清水+不高温(CK)、清水+高温(HT)、0.3%KH_(2)PO_(4)+不高温(PT)和0.3%KH_(2)PO_(4)+高温(PHT)共4个处理开展大田试验,分析不同试验处理下旗叶叶绿素含量、光合参数、乳熟期茎秆特性、成熟期植株干物质积累及产量的变化。结果表明,花后喷施KH_(2)PO_(4)溶液使小麦灌浆期旗叶的叶绿素含量、净光合速率(P_(n))、蒸腾速率(T_(r))和气孔导度(G_(s))显著提高,而胞间二氧化碳浓度(C_(i))显著下降。PT和PHT处理旗叶的叶绿素含量显著高于CK和HT处理,且PHT较HT处理维持了旗叶较高的P_(n)、T_(r)和G_(s)。高温胁迫处理显著降低了植株重心高度、茎秆穿刺力和充实度,与CK和HT处理相比,PT和PHT处理的植株重心高度、茎秆穿刺力和充实度显著提高。小麦成熟期植株干质量、花后干物质积累对籽粒贡献率、籽粒产量和收获指数均表现为PT处理显著高于PHT处理和CK,PHT处理和CK之间无显著差异,HT处理显著最低。其中,与对照相比,HT处理使花后干物质积累对籽粒的贡献率下降30.09%,而花后叶面喷施KH_(2)PO_(4)能使受高温胁迫下小麦成熟期干质量显著提升,与HT处理相比,PHT处理使花后干物质积累对籽粒的贡献率升高48.30%,进而增加了籽粒产量。综上,花后喷施KH_(2)PO_(4)能使小麦具有较高的抗高温和缓解旗叶衰老的能力,有利于改善旗叶光合及茎秆特性,缓解高温对小麦生产的危害。

玉米不同类型根形态及活力对淹水胁迫的响应特征

为研究淹水对苗期玉米不同类型根的形态结构和活力的影响,选择代表性玉米品种郑单958(耐涝性强)和蠡玉16(耐涝性弱)为试验材料,在三叶期分别淹水2,4,6,8 d,以不淹水为对照(CK),比较玉米胚根和不定根形态特征及活力对淹水胁迫的响应差异。结果表明,淹水2 d后,玉米初生胚根、次生胚根和不定根的根长、根表面积、根体积、根尖数、根分叉数高于对照,随着淹水时长增加,这些指标显著降低,但根平均直径显著升高,新生不定根形态指标明显优于对照,其中根长和根尖数受淹水伤害最大。淹水后不定根层数和数量增多、角度增大。随淹水时间的延长,除第1层不定根干质量外,郑单958初生胚根、次生胚根和第2层不定根干质量先升高后降低,而蠡玉16一直降低。根冠比随着淹水时间的延长表现为先增大后减小。淹水显著降低初生胚根和次生胚根的根系活力,不定根可以维持4~6 d。淹水对不同类型根的影响表现为初生胚根>次生胚根>不定根,不同品种根系特征对淹水胁迫的响应规律不同。抗涝品种淹水8 d后不定根根系活力和根冠比开始下调。

黄淮麦区小麦倒春寒危害机理及防控措施研究进展

倒春寒是限制黄淮麦区冬小麦高产稳产的主要因素之一。本文基于当前研究现状,从细胞膜系统、光合作用、呼吸作用、活性氧代谢、渗透调节物质以及内源激素代谢等方面阐述了倒春寒对小麦的危害机理,提出可以采取选育耐寒品种、水肥管理和应用外源化学调控物质等农艺措施防控倒春寒。建议在今后的小麦倒春寒研究中,应充分运用分子生物学等相关技术辅助传统育种,加快耐倒春寒小麦品种的选育;通过植物建模技术、高通量表型平台等作物表型组学相关技术深入研究倒春寒的致灾机理和响应机制,探讨小麦对倒春寒响应的敏感时段、耐性范围以及灾害的防控指标,研发减灾保产的关键栽培技术体系;最后,应综合考虑多重逆境叠加的影响。本文为找到更有效的倒春寒综合防控方法提供了新的思路。

黄淮海麦区小麦耐热性分析及其鉴定指标的筛选

【目的】分析不同基因型小麦的耐热性,筛选耐热鉴定指标,建立可靠的耐热评价模型,为耐热小麦品种的选育提供理论支撑。【方法】以黄淮海麦区大面积推广的20个小麦品种为试验材料,采用田间试验,设置高温(花后第14—20天,连续7 d高温处理)和自然条件2种处理,在灌浆后期测定小麦穗部冠层温度、旗叶叶绿素相对含量(SPAD)、丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性;收获晾干后测定单穗粒重、千粒重和产量。根据高温处理和自然条件生长下各项指标的耐热系数,采用主成分分析、隶属函数法、聚类分析和逐步回归分析方法对小麦耐热性进行综合评价。【结果】高温处理下各性状变异幅度为-14.89%—15.09%。通过对9个性状指标的相关分析,发现各指标之间存在显著或极显著相关性。通过主成分分析将9个单项指标转换为3个相互独立的综合指标,其贡献率分别为55.970%、15.530%和12.171%,代表了全部数据83.670%的信息量。利用隶属函数法计算综合耐热评价值(D),并对其进行聚类分析,按照耐热性强弱将20个小麦品种划分为3类,第一类耐热型8个品种;第二类中等耐热型7个品种;第三类高温敏感型5个品种。通过逐步回归方程建立了小麦耐热性的评价数学模型:D=-4.801+0.834X_(4)+2.913X_(7)+0.303X_(6)+2.937X_(8)-1.409X_(1)-0.524X_(3)+0.876X_(9)(R^(2)=0.986),利用建立的最优回归方程预测供试材料的耐热性,预测值(VP)与D值基本一致,表明SOD活性(X_(4))、单穗粒重(X_(7))、CAT活性(X_(6))、千粒重(X_(8))、冠层温度(X_(1))、MDA含量(X_(3))和产量(X_(9))这7个指标可用于小麦耐热性品种的鉴定。【结论】采用多元统计分析方法对小麦耐热性评价是可行的;20个小麦品种被分为3类(耐热型、中等耐热型和高温敏感型);高温处理下,SOD活性、单穗粒重、CAT活性、千粒重、冠层温度、MDA含量和产量可以作为小麦耐热性的鉴定指标。

灌浆期高温对冬小麦叶源与粒库生理特征的影响

为研究灌浆期高温对冬小麦灌浆和产量的影响,以耐热型品种淮麦33和高温敏感型品种华成3366为材料,于灌浆期(花后14~20d)进行高温处理,以田间自然温度生长的小麦为对照,研究高温对旗叶叶绿素含量、抗氧化酶活性、丙二醛(MDA)含量和糖含量以及籽粒淀粉含量和淀粉合成关键酶活性的影响,并对小麦粒重、产量等指标进行测定。结果表明,高温处理显著降低了淮麦33和华成3366旗叶的叶绿素含量,降幅分别为5.88%和9.86%;降低了两品种旗叶的抗氧化酶活性,提高了旗叶MDA、可溶性糖和蔗糖含量;高温处理也显著降低了两品种籽粒的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、结合态淀粉合成酶(GBSS)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和淀粉分支酶(SBE)活性,并减少了支链淀粉和总淀粉含量,其中淮麦33和华成3366的籽粒总淀粉含量分别下降了5.63%和8.77%;高温处理主要降低了淮麦33小穗第3粒位的粒重及华成3366小穗第1、2和3粒位的粒重,2018-2019、2019-2020年度淮麦33和华成3366的产量分别下降了5.07%和16.33%、6.23%和8.90%。与高温敏感型品种华成3366相比,耐热型品种淮麦33受高温影响较小。综上所述,灌浆期高温处理显著降低旗叶叶绿素含量和抗氧化酶活性,影响叶片中碳水化合物的转运,导致淀粉合成关键酶活性、淀粉含量和产量降低。

黄淮海夏玉米花期高温发生特点、危害机理与防控措施综述

近年来黄淮海平原夏玉米区花期高温频发,常引起玉米花粒现象,严重影响夏玉米籽粒产量和品质。花期高温已成为影响该地区玉米丰产稳产的主要限制因素之一。基于当前研究现状,综述近年来黄淮海地区玉米季气候变化规律及高温热害发生特点;基于源库理论与产量形成特点,进一步分析玉米花期高温危害特点及其影响机理。还从品种选择、种植方式、耕作方式与水肥管理等方面综述当前高温热害的栽培技术防控措施。玉米花期高温发生常伴有干旱特点,加大了危害程度与危害机理研究难度,从而影响对玉米花期高温的有效防控。因此花期高温与干旱叠加危害机理及其防控措施研究将是未来黄淮海地区玉米丰产、稳产的研究重点。

氮密互作对淮北砂姜黑土区冬小麦冠层光合特性和产量的影响

为筛选出适合淮北平原砂姜黑土区小麦稳产高产栽培的氮密配置,在大田条件下以安农0711(AN0711)和烟农19(YN19)为试验材料,采用裂区设计,设置150×104、210×104、270×104和330×104株·hm-24个种植密度(分别用D1~D4代表),以及135、180、225和270 kg·hm-24个施氮水平(分别用N1~N4代表),分析了氮密互作对冬小麦冠层结构、光合特性和籽粒产量的影响。结果表明,氮密互作可改善小麦冠层结构,显著影响冠层光合特性。旗叶净光合速率和叶绿素相对含量随着种植密度的增加而降低,而随着施氮量的增加而增加,但施氮量超过225 kg·hm-2时变化均不显著。随着种植密度和施氮量的增加,叶面积指数和冠层截获光合有效辐射显著提高,且在孕穗期和开花期均以D4N4处理最大,灌浆中期均以D3N3处理最大。氮密对籽粒产量有显著的互作效应。在D3N3处理下AN0711和YN19的冠层光合能力和籽粒产量均最高,其中产量分别达到7 866.67和7 400.00 kg·hm-2。在本试验条件下,适宜的种植密度和施氮量分别为270×104株·hm-2和225 kg·hm-2。