蓖麻收获指数相关性状QTL定位及候选基因分析

为揭示蓖麻收获指数遗传规律及挖掘其候选基因,同时为蓖麻收获指数遗传改良提供参考,通过9048×16-201杂交组合构建了F_(2)和BC_(1)(F_(1)×P_(2))群体,利用完备区间作图法(ICIM-ADD)对收获指数及相关性状进行了表型性状研究及QTL定位,并利用S1群体对主效QTL簇进行验证。综合发现,收获指数与单株产量、单株蒴果数、单株粒数、主穗结实率、一级分枝穗结实率呈极显著正相关,与单株结实率、二级分枝穗结实率、单株百粒质量及单株有效穗数呈正相关,与生物量、根质量呈负相关;单株产量与其他性状间均呈正相关。在F_(2)/BC_(1)群体中共检测到收获指数及相关性状31/21个QTL,贡献率在1.64%~19.96%/0.90%~11.51%。共发现了4个增效等位基因来源于16-201的稳定QTL和5个主效QTL,其中的3个主效QTL(FqSRPS3-3、FqSRPBS3-3和BqSRSBS3-1)和2个稳定QTL(FqSRPS3-3/BqSRPS3-1、BqSRPBS3-1)聚拢在第3染色体的QTL-cluster1(RCM915~RCM950,997.10 kb)上,且在S1群体上再次检测到8个QTL-cluster1的等位QTL。因此,进一步在QTL-cluster1里,甄选了3个候选基因(Rc-US03g04790、Rc-US03g05640和Rc-US03g05810),它们在双亲多个组织中差异表达,每个候选基因在高表达亲本的相对表达量是低表达亲本的2.34~880.06倍,1.85~51.56倍和2.01~236.03倍。

不同油菜品种及栽培措施对收获指数的影响

【目的】研究不同油菜品种与栽培措施下收获指数(HI)与籽粒产量、角果皮等不同器官成熟期干重的关系,同时分析油菜品种育成年代、株高和冬性特征对收获指数的影响,为高产、高效油菜品种的选育和栽培措施的协同优化提供参考。【方法】以近年来长江流域推广的不同育成年代、株高及冬性特征的60个油菜品种为材料,于2016—2017年分别在湖北和贵州两地开展品种大田试验;于2017—2020年在贵州碧江、思南和江口3点开展以不同播种期、肥力水平、种植密度和行距配置等栽培因子的组合试验,开展油菜栽培措施优化组合的大田试验,在油菜成熟期采样后测定各部分干重及产量,计算分析收获指数。【结果】不同油菜品种的收获指数变化差异最高达367%,不同农艺栽培措施组合使其收获指数差异达52%—117%。不同品种油菜的收获指数每增加0.1,大田籽粒产量在两个试验点分别提高305和385 kg·hm^(-2);不同农艺栽培措施优化后籽粒产量随油菜收获指数的提高而增加,收获指数每增加0.1则大田籽粒产量增加505—1690 kg·hm^(-2)。不同品种和栽培措施影响下,油菜的收获指数与植株的主茎籽粒产量、分枝籽粒产量和地上部生物产量均呈正相关关系;不同栽培措施优化后油菜收获指数与角果皮干重呈正相关关系;而不同品种和栽培措施的油菜收获指数与茎秆干重没有较一致的相关性。2010年以前与2015年以后育成的油菜品种间收获指数有显著差异;株高小于170 cm的油菜品种其收获指数值相对较高,高秆品种的收获指数显著低于矮秆和中秆品种;弱冬性、半冬性和冬性油菜品种之间收获指数无显著差异。【结论】油菜不同品种选择和栽培因子的优化组合措施对其收获指数有显著影响,可选育较高收获指数油菜品种推广,同时通过优化组合栽培技术措施适当增加大田油菜群体收获指数,通过良种和良法的协同来提高大田油菜籽粒产量。近年在长江流域选育推广的油菜品种收获指数受其育成年代和株高影响显著,而品种间的冬性差异对油菜收获指数无显著影响。

机收夏玉米施肥方案对收获指数的影响

为解决机收夏玉米成熟期短、脱水慢、栽培密度高(≥7.5×100株/hm^(2))、收获指数低等造成的减产问题,以机收夏玉米‘郑单958’为试验材料,分析不同施肥方案对玉米叶片生长面积、营养质量和籽粒产量的影响,实验结果表明,与原肥料施肥做相比,添加甜菜碱的肥料,在试验第10~60d时,加入甜菜碱施肥后的夏玉米叶面积指数为3.92,正常施肥的叶面积为4.43,证明适量浓度的甜菜碱处理可以使夏玉米的叶面积增长趋于稳定;同时发现,相比挖坑撒施,地面撒施所保留的营养成分更全面,各项指标略高一些;不同行距对于夏玉米收获指数影响差异显著,收获指数与产量呈正比,宽窄行距显著优于等行距模式,建议夏玉米使用宽窄行距施肥,以期提高收获指数与产量,实现籽粒机收。

高收获指数型水稻品种粤香占库、源、流特性的研究

以广东省主栽水稻品种七山占、粳籼 89为对照 ,采用对比分析的方法 ,研究了高收获指数型优质水稻品种粤香占库、源、流特性。结果表明 ,粤香占的库容较大 ,填库能力较强 ;全生育期叶片的光合作用能力 ,尤其是抽穗至黄熟期的光合作用能力强 ,粒叶比高 ;花后光合产物用于籽粒充实的比例大 ,库源间流的通畅性好。库、源。

青贮玉米生产性能对收获期的响应及收获指数的探讨

为了探讨不同收获时期青贮玉米的生产性能和青贮品质,利用收获指数对不同收获期予以评价。本研究以兼用青贮玉米品种晋单42号为试验材料,分别于籽粒形成期、乳熟期、蜡熟期和完熟期取样及青贮后测定其化学成分,并且计算青贮玉米的收获指数。结果表明,随着收获时期的延迟,原料青贮玉米干物质产量、淀粉和粗脂肪含量极显著地增加(P<0.01),而中性洗涤纤维消化率(NDFD)显著下降(P<0.05);籽粒形成期收获的玉米青贮饲料发酵品质较差(P<0.01)。利用作物收获指数、MILK 2006指数均判断蜡熟期适宜收获。从产量、品质与青贮后的产品特性综合判断以蜡熟期为适宜收获时期,可以简捷以干物质产量和含量来指导青贮玉米的收获。

水稻收获指数遗传及其与主要农艺性状的相关研究

应用完全双列杂交的遗传设计,以5个各具特性的水稻品种为材料,对收获指数的遗传进行研究。结果表明,收获指数的一般配合力(GCA)效应、特殊配合力(SCA)效应和反交(R)效应均达极显著水平,其方差比为2.595∶1.232∶1;F2群体收获指数从低到高呈连续的近正态分布,表现数量性状的遗传特点;在加性显性模型中加性效应和显性效应达极显著值,狭义遗传力和广义遗传力分别为40.17%、67.94%。遗传相关分析表明,收获指数与结实率显著正相关,与穗长、千粒重和生物量显著负相关,由于穗长、千粒重有较高的遗传力,因此在早代对穗长、千粒重进行选择能间接改良收获指数。初步明确水稻收获指数是一个由多基因控制的数量性状,符合加性显性模型,遗传以加性效应为主,显性效应和其他效应(如反交效应)也起一定的作用,遗传力较高,可在早期分离世代进行选择。上述结果将为水稻新品种选育提供理论依据。

适合不同产量的环境下油菜高收获指数的产量构成因素分析

收获指数偏低是制约油菜籽粒产量和产油量进一步提高的瓶颈。为解析适合不同产量的环境下油菜高收获指数的构成因素及形成机制,本研究选择在高产环境下的云南临沧和一般产量的长江流域上游主产区重庆北碚均能正常生长和成熟的321份甘蓝型油菜品种(系)为材料,分析其产量相关性状的变异以及两地间的差异,利用相关分析和通径分析研究籽粒产量收获指数(YHI)、产油量收获指数分别与17个产量组成性状的关系。结果表明,云南高产环境下,油菜高产的主要原因是光照充足、昼夜温差大,导致生物产量高、角果多、每角粒数多,特别是二次分枝角果对产量贡献较大。主序和一、二次分枝的角果数与产量收获指数在重庆均呈显著正相关,而云南环境下主序角果数与产量收获指数呈显著负相关。主序和一、二次分枝的每角粒数均以云南环境下极显著高于重庆环境下,且在两种环境下,主序和一次分枝每角粒数都与产量收获指数和产油量收获指数呈显著正相关,表明每角粒数需要充足的光合产物积累及高效的籽粒填充效率来保证。主序、一次和二次分枝千粒重云南均低于重庆,表明寡日照区域的油菜会减少籽粒数,以保证部分种子的干物质填充。云南环境下,各部位千粒重与产量收获指数和产油量收获指数均呈显著正相关,而重庆环境下的相关性不明显,说明在光照充足条件下,光合产物转运能力是导致千粒重差异的主要原因。综合分析表明,在光照充足的环境下,主序角果数和单株经济产量是提高YHI的关键;而寡日照环境下YHI构成复杂,必须将主序和一次分枝的产量组分有机结合,且严格控制生物产量才能实现YHI的提高。

不同氮收获指数水稻基因型的氮代谢特征

采用土培盆栽试验,以3个氮收获指数(NHI)有显著差异的水稻基因型4434(低NHI)、滇瑞302(中NHI)和余赤23(高NHI)为材料,研究了灌浆期叶片、穗颈和籽粒的氮代谢特点及与NHI的关系。结果表明,各基因型的籽粒产量、收获指数和籽粒氮积累量与NHI的变化一致,均以余赤231最大。花后植株氮素转运量表现为4434<滇瑞302<余赤231,基因型间差异极显著,而氮素转运率和转运氮的贡献率差异较小。成熟期水稻茎叶和籽粒的全氮含量、蛋白氮和非蛋白氮含量均表现为4434<滇瑞302<余赤231,全氮含量和蛋白氮含量存在显著差异,而非蛋白氮无显著差异;余赤231茎叶蛋白氮积累量显著低于4434和滇瑞302,而籽粒蛋白氮积累量显著升高,是高NHI水稻氮积累的主要特征。余赤231灌浆期叶片和籽粒谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性显著高于4434和滇瑞302,有利于叶片游离氨基酸合成及外运,使得穗颈节伤流强度和游离氨基酸含量升高,为籽粒氮素积累提供了物质基础;同时,较高的籽粒GS和GOGAT活性促进了籽粒蛋白质合成,提高了NHI。逐步回归表明,灌浆期较高的穗颈伤流游离氨基酸含量是高NHI水稻氮代谢的主要生理特征,与较高的花后氮转运量和籽粒蛋白氮积累量可共同作为水稻氮素高效管理和遗传改良的可靠指标。

大豆生物量积累、收获指数及产量间的相关与QTL分析

利用亲本间生物量、收获指数和产量有较大差异的南农1138-2和科丰1号杂交衍生的大豆重组自交家系(NJRIKY),研究始花期(R1)、始荚期(R3)、始粒期(R5)、收获期生物量以及表观收获指数和产量间的相关,并进行QTL定位,分析相关的遗传基础。结果表明,(1)生物量与产量显著相关,相关程度随生长进程逐渐增加,收获期生物量与产量相关最高,R2=0.76。R1、R3、R5期生物量与产量的相关呈负指数曲线相关,生物量分别达到1000、2300和5500kghm-2时,产量不再随生物量的增加而增加。收获期生物量与产量呈直线正相关,在试验范围内未发现高产的收获期生物量上限。表观收获指数与产量呈指数曲线相关,小于0.42时与产量具正变关系,大于0.42时与产量具负变关系。收获期生物量与表观收获指数呈指数曲线相关,表观收获指数增加生物量降低。(2)检测到产量、表观收获指数、收获期生物量有关的QTL分别为9、10和10个,其中两年稳定的QTL分别有2、3、3个。检测到R1、R3和R5期生物量有关的QTL分别有6、9和6个,其中3个时期在两年均能稳定表达的有2个。(3)在9个产量QTL中的6个区间,还同时检测到生物量和表观收获指数有关的QTL,该3性状有部分QTL共享同一连锁区间,表明有其共同的遗传基础,同时也解释了性状间相关的遗传原因。

基于时序归一化植被指数的冬小麦收获指数空间信息提取

为获取农作物收获指数(HI)空间分布信息,该研究充分利用遥感技术,以冬小麦为例,利用时序归一化植被指数NDVI构成的作物生长过程曲线提取MODISNDVI阶段性累积特征参数,并用生殖生长关键阶段和营养生长关键阶段对应的NDVI累积参数比值HINDVI_SUM构建了用于反演冬小麦收获指数的参数,并建立了参数HINDVI_SUM与冬小麦实测收获指数的定量关系,利用上述定量关系实现作物收获指数空间信息的提取。经过对反演冬小麦收获指数的精度验证,结果表明,利用构建参数HINDVI_SUM在区域范围内反演冬小麦收获指数取得了较好的效果。其中,冬小麦收获指数预测的平均相对误差为2.40%,均方根误差(RMSE)为0.02,证明了该研究利用时序NDVI构建参数HINDVI_SUM反演区域冬小麦收获指数空间信息的方法准确性和可行性。

水稻收获指数与单株产量及其构成因素的相关和通径分析

通过分析15个代表品种的收获指数与单株产量、产量构成因素及茎秆量的相关分析和通径分析,表明影响收获指数的最重要最直接的因子是单株产量和茎秆量,其次是每穗粒数和结实率,千粒重和单株穗数对收获指数的影响不大。

油菜收获指数研究进展

油菜是收获指数较低的作物,但材料间差异显著。研究发现,油菜有充足的"源"和"库",受限因子在"流"。阐明油菜高收获指数形成的遗传机理,可为油菜高产育种提供理论和方法。本文简述了国内外作物收获指数研究概况,较详细地介绍了西南大学近年在油菜收获指数研究方面的进展,其中包括油菜收获指数与主要性状的相关分析,不同环境下高收获指数材料的株型特征、生理生化特征和转录组特征、候选基因定位筛选、蔗糖转运蛋白基因家族和蔗糖磷酸合成酶基因家族成员的研究等,可作为开展油菜高收获指数研究的重要参考。

不同熟期小麦品种收获指数(HI)的遗传研究

采用 Ｇｒｉｆｆｉｎｇ方法Ⅰ，利用６×６完全双列杂交，对不同熟期冬小麦品种收获指数（ＨＩ）的遗传机制进行了初步探讨。结果表明：ＨＩ的ＧＣＡ效应、ＳＣＡ效应和Ｒ效应均达到极显著水平，其均方比为１．８０４： ０．３８４： １；ＨＩ遗传以加性基因效应占优势，但反交效应和非加性基因效应也不可忽视；加性基因效应对后代ＨＩ的提高因亲本而异，在该性状的遗传改良中存在着母体效应；ＨＩ的广义遗传力为 ９２．４４％，狭义遗传力为６４．８６％；各亲本的ＨＩ对后代传递的整齐度以Ｐ２为好。

小麦收获指数遗传及其与农艺性状的相关分析

利用8个不同收获指数小麦品种双列杂交的F1及其亲本,探讨小麦收获指数的遗传及其与主要农艺性状的相关。结果表明:宁麦9号收获指数的一般配合力最好,能极显著地提高杂种后代的收获指数;小麦收获指数的遗传符合加性-显性模型,受加性和显性效应的作用,显性程度为完全显性到超显性;控制收获指数遗传的增效等位基因为显性,增减效等位基因频率在亲本中的分配无明显差异;扬麦9号和郑9023具有最多控制收获指数遗传的显性基因,收获指数可能受1对主效基因的控制,狭义遗传力较高。相关分析表明,收获指数与株高、主穗长、每穗粒数、千粒重、生物量呈极显著正相关。

油菜DH株系主要性状与收获指数的相关及通径分析

【目的】明确DH株系收获指数与主要经济性状的相关关系,为利用小孢子培养创制油菜高收获指数育种材料提供科学依据。【方法】以收获指数存在显著差异的纯合自交系杂交、小孢子培养获得的DH株系为材料,用DPS7.05统计分析软件进行8个性状与产量收获指数的相关分析和通径分析,得到各性状因子对DH株系收获指数的直接影响及其通过其他性状因子对DH株系收获指数的间接影响大小,找出直接影响DH株系收获指数的主要性状因子。【结果】油菜DH群体主要性状基本满足正态分布趋势,且出现较大的分离,都存在较大的标准差及变异系数;收获指数与单株经济产量呈极显著正相关,与植株高度呈极显著负相关,与有效分枝高度呈显著负相关;对收获指数的直接贡献大小依次为每角粒数>第一次有效分枝数>千粒重>单株有效角果数>有效分枝高度>植株高度,每角粒数、第一次有效分枝数、千粒重的直接效应对收获指数有正向作用,单株有效角果数、有效分枝高度、植株高度的直接效应对产量有负向作用。【结论】油菜收获指数属多基因控制的数量性状、亲本间杂交可筛选出高收获指数的品系和育种材料,提高油菜收获指数重点是降低植株高度和有效分枝高度,收获更多的单株商品油菜籽产量。而单株商品油菜籽产量的获得关键是通过品种选育聚合多分枝、多角、多粒的优良性状,同时需要有相应的营养体作为支撑。在栽培和育种过程中重视对每角粒数、第一次有效分枝数、千粒重的选择与调控,并兼顾其他性状是提高油菜产量和收获指数的重要途径。

近二十年中国冬小麦收获指数时空格局

【目的】揭示近20年中国冬小麦收获指数的总体状况、时空格局和主要影响因子。【方法】利用冬小麦农业气象观测站观测资料,采用统计分析方法,计算中国冬小麦收获指数和相关统计参数;分析冬小麦主产省中时间序列完整(1982—2005年)站点收获指数的年际变化趋势,以及收获指数与产量构成因子、秸秆产量的相关关系。【结果】近20年来,中国冬小麦收获指数总体平均值为0.409(±0.069,n=1522);20世纪80年代为0.378(±0.061,n=428),90年代为0.408(±0.070,n=657),当前为0.440(±0.062,n=437);冬小麦主产省河南、河北和山东的收获指数平均值分别为0.408、0.417和0.410。1982—2005年间,上述冬小麦主产省收获指数在时间序列上显著增加,其中以河南(0.066/10a)最高,山东(0.044/10a)次之,河北(0.032/10a)最小。偏相关分析表明,收获指数与有效穗数、穗粒数和千粒重均呈极显著正相关,收获指数与秸秆产量的偏相关系数最大,与千粒重的相关系数最小,与有效穗数和穗粒数的相关系数介于两者中间,但具有区域差异。【结论】中国冬小麦收获指数表现出明显的时空变化特征。中国冬小麦收获指数增加的主要原因在于秸秆绝对产量的下降,千粒重增加对收获指数的贡献最小,有效穗数和穗粒数对收获指数的贡献介于前两者之间,其贡献率大小有区域差异性。

杂交水稻收获指数与源库性状的遗传和相关分析

用６个不育系与６个恢复系组成不完全双列杂交，对杂交水稻收获指数和源库性状进行了遗传和相关分析。结果表明，收获指数与源库性状均以基因加性效应起主导作用，其中收获指数、千粒重和穗粒数表现出较高的遗传力，而生物产量、籽粒源容和单株粒重的遗传力则较低。相关分析表明，收获指数与单株粒重呈极显著的正相关，与生物产量呈极显著的负相关，通径分析表明，收获指数、生物产量和籽粒源容对单株产量的通径系数分别为０．７６２１、０．５０３３和０．７１８８。

水稻收获指数相关性状的研究

广东省农科院水稻研究所育成的水稻品种粤香占在9 000 kg/hm2的条件下收获指数达到0.6以上,比普通品种提高约0.1。以粤香占为材料、七丝占(收获指数为0.4)为对照进行水稻收获指数相关性状研究,结果表明:获得高收获指数不是仅靠增加单株产量,而要在增加单株产量的同时适当增加抽穗前植株高度使茎叶重达到一定的程度,同时使始穗期后物质运输主要贡献在穗部,而非茎长增量;收获指数遗传力极低,表现为典型的数量性状特点,各收获指数有关性状间关系十分复杂,茎长增量、始穗株高和成熟株高也许可作为间接影响收获指数的要素。

甘蓝型杂交油菜收获指数及其品种间差异性研究

对四川盆地宜栽的29个甘蓝型杂交油菜品种的收获指数、生物产量、经济产量、粒壳重比、粒枝重比、粒茎重比等部分性状进行相关性分析。结果表明:供试油菜品种中,单株经济产量超过50 g的品种有9个,其中早杂2号和(MZA×508B)×(98R-3×C18-14)的单株经济产量在54 g以上;油菜的经济产量主要受生物产量的影响,只有在较高生物产量的基础上提高收获指数才有意义;油菜粒茎重比对收获指数的影响最大,粒枝重比次之,粒壳重比最小;在生物产量相当的情况下,适当控制茎秆重有利于油菜产量的提高。