谷子苗期氮高效转录组分析与基因挖掘

氮利用效率是影响谷子产量和品质的重要因素。筛选氮高效谷子品种、挖掘控制氮利用效率的重要基因及解析其作用机制对于提高谷子氮利用效率、减少肥料使用、保护环境和保障粮食安全具有重要意义。通过比较氮高效和氮低效谷子品种在不同氮水平条件下表型性状和氮吸收能力发现,氮高效品种比低效品种具有较高的铵态氮和硝态氮吸收能力。设置3个氮素水平(0、3和6 mmol·L^(-1)),在谷苗两叶一心期处理7 d后,运用转录组测序(RNA-seq)技术比较不同品种在各个处理之间的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)。结果表明,以0 mmol·L^(-1)氮处理为对照,共获得16000个DEGs。通过GO和KEGG富集分析发现,氨基酸合成与代谢、防御相关代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、光合生物的碳固定、丙酮酸代谢、卟啉与叶绿素代谢、MAPK信号通路-植物、氨基糖和核苷酸糖代谢在调控氮代谢生物反应过程中发挥重要作用。并预测到3348个转录因子,分属46个家族,其中预测转录因子数量最多的是MYB-related家族(189个),其次为bHLH家族(182个)、WRKY家族(158个)、MYB家族(156个)和HB-other家族(153个)。通过WGCNA分析筛选出KME值排名前30位的基因,其中有7个基因被注释到基因信息。RT-qPCR结果显示,Seita.9G488700、Seita.2G368800和Seita.5G063300表达趋势与RNA-seq结果一致,主要调控糖转运蛋白和碳水化合物运输与代谢过程。说明氨基酸合成与代谢、光合生物的碳固定、乙醛酸和二羧酸代谢途径等信号通路在谷子氮高效利用方面发挥重要作用。研究结果筛选到3个与氮高效利用相关的基因,完善了谷子氮高效基因组注释信息,为氮高效基因资源的挖掘利用提供理论指导。

“油-稻-稻”三熟制早熟冬油菜氮高效基因型及鉴定指标筛选

【目的】旨在筛选适宜“油-稻-稻”三熟制的氮高效早熟冬油菜基因型及其简易筛选指标。【方法】利用田间小区试验,选用了生育期185 d以下的的适宜“油-稻-稻”三熟制种植的14种早熟冬油菜基因型,进行正常施氮(N_(1))和不施氮(N_(0))处理。根据不同冬油菜基因型氮肥利用率(NUE)的差异,利用树状聚类分析进行分类,形成高、中、低3种氮效率基因型。同时通过逆向溯源的方法,观察分析3种氮效率基因型在不同氮水平条件下的产量构成、主要农艺性状、干物质积累及氮素吸收等方面的表现特征。总结分析出氮高效冬油菜基因型的一些简易判断的指标。【结果】不同氮效率基因型冬油菜在产量形成、主要农艺性状等方面存在显著差异。N1处理下成熟期早熟冬油菜的主要农艺性状的表型值和变异系数基本表现大于N0处理。因此,以N1处理下不同基因型的农艺性状表现作为不同氮效率基因型的鉴别标准。N1处理下,氮高效基因型比氮中效和氮低效基因型产量高、单株角果数多、每角粒数多、株高高、主花序长、一级分枝数多、角果密度高、各部位干物质积累量高、籽粒中氮含量高、氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮肥生理利用率和氮收获指数均较高。【结论】沣油737是适合南方“油-稻-稻”三熟制的氮高效早熟冬油菜;正常施氮条件下,成熟期较多的单株角果数与每角粒数,以及较高株高是判断早熟冬油菜氮高效基因型的简易指标。

高粱杂交种氮高效利用综合评价

为从华北、东北高粱主产区筛选出适应当地生态条件、氮利用效率更高的优质高产高粱品种,以20份国内主推高粱品种为试验材料,采用裂区试验设计,研究供试品种在不同地点的氮肥农学效率和氮肥偏生产力表现。本研究旨在筛选出适宜当地生产的氮高效高粱品种。研究结果表明:基于粱氮素农学利用率和偏生产力,将20个高粱品种分为氮高效型、氮中效型和氮低效型3类,与氮中效型和低效型品种相比,氮高效型品种具有较高的产量。聚类分析表明,在东阳地区试验中,‘晋杂34’、‘辽糯11’、‘吉杂124’、‘晋早5564’和‘金糯粮5’在2年均为氮高效型品种,其中以‘晋杂34’表现最好。在哈尔滨地区试验中,‘龙杂22’、‘龙杂25’、‘沈杂5号’、‘冀酿3号’、‘凤杂4’、‘吉杂124’、‘吉杂127’、‘辽杂37’、‘晋早5564’、‘通杂108’和‘赤杂107’在2年均为氮高效型品种,其中以‘龙杂25’表现最好。因此,东阳地区较为适宜种植的氮高效品种为‘晋杂34’,哈尔滨地区较为适宜种植的氮高效品种为‘龙杂25’。

35份水稻骨干亲本氮高效基因分析及功能分子标记开发

氮是影响水稻产量形成最重要的元素之一,其合理和高效利用是农业可持续发展的重要保障。通过靶向测序技术鉴定了35份水稻骨干亲本OsNPF6.1、NRT1.1B、OsNR2和OsGRF4的基因型,并基于PARMS技术(penta-primer amplification refractory mutation system)开发了OsNPF6.1、OsNR2和OsGRF4的荧光功能分子标记。结果表明,荧光功能分子标记检测结果与靶向测序结果一致,并且明确了靶向测序未明确的氮高效基因型。综上所述,开发的氮高效基因功能分子标记为培育氮高效水稻新品种提供了技术支撑。

氮高效利用基因型水稻根系形态和活力特征

【目的】研究水稻(Oryza sativa)氮高效利用基因型根系形态和活力变化,为根系的栽培调控和育种改良提供理论依据和技术参考。【方法】选择前期筛选出的水稻氮利用效率高低不一的基因型为试验材料,在比较氮利用效率基因型差异的基础上,采用水培试验,利用根系分析系统提取苗期至抽穗期不定根、粗分枝根和细分枝根的长度、表面积和体积等形态指标数据,探讨各类根形态与氮吸收的关系,同时分析氮高效利用基因型中典型材料不同供氮水平下根系活力变化。【结果】(1)水稻产量和氮利用效率呈现极显著的基因型差异,氮高效利用基因型籽粒产量、籽粒氮积累量、氮素干物质生产效率、氮素籽粒生产效率和氮素收获指数比低效基因型高50.20%、34.20%、11.48%、26.01%和12.50%。拔节期和抽穗期水稻干物质量、氮积累量与籽粒产量、氮素籽粒生产效率、氮素收获指数均呈现显著或极显著正相关,抽穗前(特别是拔节期和抽穗期)的物质积累和氮的吸收显著影响水稻产量和氮利用效率的提高。(2)低氮水平下,氮高、低利用效率基因型间的根系形态指标差异显著。细分枝根根长占水稻总根长的比重最大,为73.40%,且高效基因型在苗期、分蘖期、拔节期和抽穗期比低效基因型分别高32.09%、14.66%、14.40%和12.69%;粗分枝根表面积和体积分别占水稻总表面积和总体积29.81%和43.50%,其中高效基因型粗分枝根表面积在拔节期和抽穗期比低效基因型分别高94.70%和64.38%,体积分别高90.24%和58.18%;不定根根长、表面积和体积分别占水稻总根长、总表面积和总体积19.68%、36.66%和41.19%,且高效基因型不定根根长、表面积和体积在拔节期比低效基因型高40.84%、44.90%和51.02%,差异最大。(3)氮高效利用基因型根系吸收面积和还原力随着氮水平的提高显著降低,而氧化力变化不大。相同氮水平下,氮高效利用基因型拔节后总吸收面积、活跃吸收面积、氧化力、还原力分别为低效基因型的1.3—2.1倍、1.1—3.2倍、1.0—3.0倍、1.4—2.2倍。(4)低氮水平下,粗分枝根的根长、表面积和体积对氮积累量影响程度最大,为47.1%—78.4%。粗分枝根的发育情况直接影响氮的吸收,从而影响水稻产量和氮利用效率。【结论】低氮条件下良好的根系形态和生理活性是水稻氮高效利用的重要特征。培育氮高效利用基因型,可对水稻营养生长期根系形态和活性加以遗传改良,尤其是提高粗分枝根的比例,以期塑造良好的根系构型。

氮高效利用基因型大麦氮素转移及氮形态组分特征

【目的】揭示氮高效利用基因型大麦生育后期氮素分配转运的生理机制,为大麦高效氮肥管理和高产栽培提供理论依据。【方法】采用土培盆栽试验,利用前期筛选出的氮高效利用基因型大麦(DH61、DH121+)和低效利用基因型大麦(DH80)为试验材料,分析其在不施氮、低氮(125 mg N·kg-1土)、正常氮(250 mg N·kg-1土)和高氮(375 mg N·kg-1土)4个氮素处理下籽粒产量、生物量及生育后期地上部营养体氮素转移特性和植株氮形态组分构成特征。【结果】(1)随施氮量的减少,不同氮效率基因型大麦籽粒产量和地上部生物量均减少。同一施氮处理,高效基因型大麦籽粒产量和地上部生物量高于低效基因型。不施氮处理下,高效型大麦DH61和DH121+籽粒产量分别是低效型DH80的1.96、2.03倍;低氮处理下分别是低效型DH80的2.10、2.37倍。扬花期和灌浆期,不施氮和低氮处理下两类基因型大麦植株氮浓度无明显差异,氮高效基因型大麦干物质形成能力较强。(2)高效基因型大麦植株能够积累较多的氮素,扬花前高效基因型氮素积累量占大麦生育期氮积累量的比例高于低效基因型。低氮(125 mg N·kg-1土)、正常氮(250 mg N·kg-1土)、高氮处理(375 mg N·kg-1土)下,高效基因花前氮素积累量是低效基因型的1.31、1.38、1.49倍,充足的氮素积累为后期灌浆结实奠定了物质基础。(3)随着氮素用量的增加,氮素转运量呈单峰曲线变化,氮素转移率和氮素转运量对籽粒的贡献率则逐渐下降,过高的氮肥施用不利于氮素向籽粒的转运。高效基因型DH61和DH121+籽粒氮素来源更多依赖于前期地上部营养体的氮素转移,不施氮和低氮氮素转运量对籽粒的贡献率分别为35.06%、40.06%和76.37%、81.72%。而低效基因型DH80籽粒的氮素来源则以后期根系氮素的吸收和转移为主,氮素吸收量对籽粒的贡献率为68.20%和34.84%。(4)相同氮素处理下,扬花至灌浆期大麦茎秆和叶片中营养性氮含量增加,功能性氮含量变化平稳,而结构性氮含量则降低;籽粒营养性氮含量逐渐增加,结构性氮含量缓慢下降。且较低效基因型,高效基因型大麦茎秆和叶片结构性氮含量的降低幅度大,氮素转运能力强。低氮处理下,高效基因型扬花期至灌浆期茎秆和叶片结构性氮含量分别降低49.57%、62.58%;灌浆至成熟期分别降低64.47%、28.11%。【结论】氮高效利用基因型大麦籽粒氮含量受花后茎秆和叶片中结构性氮的分解转化决定,营养器官中结构性氮的再利用有利于氮素利用效率的提高。

淮北地区氮高效高产型粳稻品种群体生长特征研究

【目的】本研究旨在阐明淮北地区氮高效高产型粳稻品种的群体生长特征。【方法】在各自最适施氮水平下,选用淮北地区氮高效高产型、氮中效高产型和氮高效中产型3类代表性常规粳稻品种,研究不同类型水稻品种产量、茎蘖动态、叶面积及物质生产与积累特征。【结果】拔节前氮高效高产型群体茎蘖数最少,拔节后平缓下降,最终成穗率最高;氮高效高产型水稻品种抽穗期叶面积指数最大,氮低效低产型最小,氮高效高产型水稻品种最大叶面积指数分别比氮中效高产型、氮高效中产型高2.53%、5.58%;有效叶面积率表现为氮高效高产型>氮高效中产型>氮中效高产型,高效叶面积率表现为氮中效高产型>氮高效高产型>氮高效中产型;抽穗至成熟阶段,氮中效高产型和氮高效高产型群体光合势差异不显著,但均显著高于氮高效中产型,分别高10.58%和9.86%;氮高效高产型水稻成熟期干物质积累总量略低于氮中效高产型,抽穗至成熟阶段,随着籽粒产量的提高,干物质积累呈递增趋势,干物质积累比例以氮高效高产型最高;收获指数表现为氮高效型品种大于氮中效品种;氮高效高产型品种群体生长率在抽穗前低于氮中效高产型品种,而在抽穗至成熟阶段则显著高于氮中效高产型与氮高效中产型,分别高8.79%、17.46%。【结论】氮高效高产型水稻品种拔节前叶面积指数、干物质积累量和群体生长率均低于氮高效中产型和氮中效高产型;抽穗到成熟期光合势、收获指数、群体生长率、成穗率和干物质积累量及比例最高。

氮高效玉米自交系的筛选指标及其子粒氮素营养特性分析

在高氮和低氮条件下,对高产氮高效型、高产氮低效型、低产氮高效型、低产氮低效型四个类型玉米自交系氮效率筛选指标进行分析。结果表明,施用氮肥后,高产氮高效型和高产氮低效型根系氮素转移量增加,对子粒氮的贡献率提高。低氮下高产氮高效型根系氮转移量对子粒氮的贡献率高于高产氮低效型,高氮和低氮条件下两种基因型子粒氮主要来源于粒重形成阶段营养体的转移,而氮素不足时高产氮高效型后期根系氮素吸收能力比高产氮低效型更具有优势。无论高氮还是低氮条件下,对高产氮高效基因型的筛选,子粒吸氮量和吐丝期茎叶总氮量是重要的辅助筛选指标。

水稻氮高效基因型根系分泌物中有机酸和氨基酸的变化特征

采用溶液培养试验,研究水稻氮高效基因型在不同供氮水平下,根系分泌物中有机酸和氨基酸种类及含量的变化情况,并探讨其与氮素利用效率之间的关系。结果表明:1)水稻氮高效基因型氮积累量随着供氮水平的降低明显下降,而氮素利用效率显著提高;在供氮水平为20 mg/L时,高效基因型具有较高的氮积累量,且氮素利用效率较低效基因型高42.9%(分蘖期)和21.4%(拔节期)。2)草酸为高效基因型根系分泌的主要有机酸种类,其分泌量占有机酸总量的80%以上,其次是乙酸和柠檬酸;有机酸分泌总量和草酸分泌量在分蘖期和拔节期随供氮水平的降低而降低,乙酸和柠檬酸分泌量在拔节期也呈相同趋势;相同供氮水平下,高效基因型有机酸分泌总量均显著低于低效基因型,且在20 mg/L时差异明显。3)丙氨酸为高效基因型根系分泌的主要氨基酸种类,其分泌量占氨基酸总量的50%以上,其次是丝氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸和苏氨酸,且氨基酸分泌总量和各组分氨基酸分泌量均随供氮水平的降低而降低;在低氮水平(10 mg/L和20 mg/L)下,高效基因型氨基酸分泌总量均显著低于低效基因型。4)在分蘖期和拔节期,水稻根系分泌有机酸和氨基酸总量与氮素利用效率均呈显著或极显著负相关,有机酸分泌组分中的草酸和氨基酸分泌组分的天冬氨酸分泌量与氮素利用效率也呈显著或极显著负相关。以上结果表明,低氮条件下水稻氮高效基因型氮效率优势明显,高效基因型氮素利用效率高,有利于体内同化物质的合理分配。

川中丘区玉米氮高效品种筛选及增产潜力分析

为探究高产氮高效玉米品种在减肥增效措施中的增产潜力,本研究通过对川中丘陵区近十年11个主推玉米品种在2个环境(简阳和中江)和3个氮水平[0(LN)、150(MN)和300 kg·hm^-2(HN)]下的田间产量及产量构成因子等进行方差和相关性分析,依据产量的基因型×氮互作效应对玉米品种进行氮效率分类,研究不同类型玉米的增产潜力以及与增产潜力有关的产量性状。结果表明,基因型、氮、环境及其互作显著影响玉米产量,基因型×氮互作显著影响穗粗和百粒重;11个试验玉米品种存在氮效率的基因型差异,包括双高效型、高氮高效型、耐低氮型和双低效型4种类型,其中双高效型和高氮高效型占总数的45.5%,其在HN和LN的增产潜力分别为6.74%~7.54%和9.88%~13.45%;高产氮高效品种(双高效型和高氮高效型)在2个试验点的节氮潜力差异较大,HN的节氮潜力可达19.18%以上;增产潜力与穗粗、百粒重等产量构成因子显著正相关;正红311、川单189和绵单1256在2个环境下均表现出高产氮高效品种特征。在川中丘陵区不同肥力的土壤上选择种植高产氮高效或耐低氮的玉米品种,通过合理施肥,可以达到增产/稳产和节氮增效的目的。本研究对川中丘陵区玉米高产氮高效品种的选育和推广应用具有重要理论意义。

氮高效利用基因型水稻干物质生产和氮素积累特性

采用土培试验,研究氮高效利用基因型水稻不同生育阶段干物质生产特性和氮素积累特征,并探讨其与产量和氮素利用效率关系。结果表明,1）高效基因型水稻在保证高产的同时也具有较高的氮素利用效率,产量为低效基因型的1.74-2.37倍,氮素籽粒生产效率较低效基因型高23.97%-70.55%。2）高效基因型干物质量积累高峰期出现在抽穗-成熟阶段,而低效基因型出现在分蘖-拔节阶段;高效基因型干物质量在分蘖-拔节、拔节-抽穗、抽穗-成熟阶段分别是低效基因型的1.12,1.49和5.85倍,差异显著。3）高效基因型在分蘖期（移栽后32d）进入氮素高速积累时期,并在48d时积累速率达到最高（美国谷、IR31892-100-3-3-3、IRIT216分别为11.32,12.36和15.83mg/d·株）,且持续时间长达49d;而低效基因型也是在分蘖期进入氮素高积累时期,并在37d时积累速率达到最高（加早935、IR32429分别为9.31和7.25mg/d·株）,但维持高积累速率的时间较高效基因型短12d。4）抽穗-成熟阶段水稻干物质量和氮素积累量对产量的影响程度最大,贡献率分别为62.65%和47.42%;对氮素籽粒生产效率的贡献率分别为14.51%和8.77%,对氮素收获指数的贡献率分别为22.14%和15.90%。表明,抽穗至成熟期水稻干物质积累和氮素的积累与产量和氮素利用效率的提高关系密切,分蘖至抽穗期是水稻氮素营养管理的关键阶段。

谷子氮高效基因型筛选及相关特性分析

在低氮(0.5 mmol/L)和高氮(5.0 mmol/L)2个氮素水平下,研究不同氮效率谷子基因型的光合特性、农艺性状、氮含量、吸氮量、氮利用率、氮代谢相关酶活性及其相关性,以期为氮高效谷子新品种的选育提供基础材料。结果表明,低氮和高氮水平下,不同谷子基因型光合特性、主要农艺性状、氮含量及吸收利用指标变异系数分别为16.2%~34.4%和15.2%~22.5%、15.2%~55.4%和17.9%~49.3%、13.7%~28.4%和15.8%~23.7%。2个氮素水平下,谷子产量与光合速率、穗长、单穗质量、地上部生物量、吸氮量和氮利用率均呈显著或极显著正相关,与茎秆和根氮含量均呈显著负相关。根据2个氮素水平下的谷子产量差异将其分为双高效型、高氮高效型、低氮高效型和双低效型4种类型。豫谷17、豫谷23、冀谷33等在低氮和高氮水平下产量、吸氮量、氮利用率、氮代谢相关酶活性均表现突出,受氮肥影响较小,为典型双高效型基因型,适宜贫瘠地区种植;冀谷41、七叶黄、郑11-2等在低氮和高氮水平下均表现出氮低效利用特性,受氮肥影响较大,为典型双低效型基因型。

水稻氮高效、耐冷基因OsGRF4功能标记的开发及其利用

通过分子标记辅助选择(molecular marker-assisted selection,MAS)培育氮高效水稻品种是减少氮肥使用量、发展绿色农业和可持续农业的一个重要途经。水稻OsGRF4基因编码生长调节因子蛋白,编码区第487和488碱基由TC变异为AA,导致丝氨酸突变为赖氨酸,使得水稻具有氮高效利用、高产和耐冷的特性。为了提高OsGRF4基因在育种中的选择效率,本研究根据功能SNP(single nucleotide polymorphism)位点设计和筛选出等位基因特异PCR(polymerase chain reaction)功能标记PF+DMR+PR和PF+XMR+PR。利用此功能标记对不同品种(品系)和川大粒/巨穗稻的F2群体进行基因型检测,结合测序分析验证,能准确快速鉴定OsGRF4的纯合显性、纯合隐性和杂合基因型,且具有操作简单、成本低的特点。本研究开发的功能标记为通过MAS方法利用OsGRF4基因培育氮高效、高产和耐冷水稻新品种提供了技术支撑。

玉米品种氮高效评价指标及生理机理研究进展

玉米氮肥过量使用会造成农民经济损失、地下水污染等问题,选择氮高效玉米品种是解决这些问题的有效措施。在较高施氮量下,氮高效品种可以在保证产量的同时,高效吸收利用土壤中的氮素;在减少氮肥投入条件下,氮高效品种可以充分利用玉米生长季中的矿化氮,达到相同的高产水平。本文综述了国内外氮高效评价指标及其生理机制的研究进展,为玉米氮高效生理机制的进一步研究提供依据。

水、旱稻氮高效QTL定位及其表达的遗传背景效应研究

【目的】挖掘不同来源水、旱稻亲本的氮高效优良等位变异,研究氮高效QTL表达的遗传背景效应,为水稻氮高效QTL的精细定位和分子标记辅助选择育种提供理论依据。【方法】以旱稻IAPAR-9分别与水稻辽盐241和秋光杂交而创制的2个F7粳粳交重组自交系群体为试验材料,进行了水稻全生育期氮素利用率及其相关性状的QTL定位分析。【结果】在"IAPAR-9/辽盐241"重组自交系群体中检测出31个氮素利用率相关性状的QTL,分布于除第6、第7和第10染色体外的9条染色体上,氮素利用率相关QTL成簇分布区间有9个;在"IAPAR-9/秋光"重组自交系群体中检测出33个氮素利用率相关性状的QTL,分布于除第4和第10染色体外的10条染色体上,氮素利用率相关QTL成簇分布区间有7个。【结论】氮素利用率相关性状QTL的表达,受遗传背景影响较大。2个群体均检测到的氮素利用率相关性状QTL的成簇分布区间,即第2染色体上的RM3421—RM5404区间以及第8染色体上RM8264所在的相邻区间,可能对水稻氮高效分子标记辅助选择育种有重要利用价值。

水稻氮高效品种资源筛选的初步研究Ⅰ.不同施氮水平下水稻产量和干物质生产的品种间差异

采用低、中、高3种施氮水平(公顷施氮量分别为25kg、125kg、225kg),对20个品种(系)的氮素利用效率进行了初步研究,结果表明:参试品种可划分为氮高效、氮低效、低中氮高效、高氮高效4种类型,其中吉03-2355、吉03-2843、吉06-56、吉生286为氮高效品种;吉06-39、吉06-44、吉03-55等为氮低效品种;吉粳66、吉06-55、吉粳81等为低中氮高效品种;吉粳88、吉06-43等为高氮高效品种。氮高效品种不论在低氮区、中氮区还是高氮区,产量和干物质产量均较高,尤其是在高氮区;氮低效品种则与其相反;低中氮高效品种只在低中氮条件下产量和干物质产量较高,而高氮高效品种在高氮条件下产量和干物质产量明显增加。

马铃薯氮高效基因型品种筛选及指标评价

【目的】为研究马铃薯氮利用效率,筛选氮高效利用品种,进一步研究氮营养高效利用机理提供依据。【方法】以24个品种为材料,设3个施氮水平,以MS营养液为基础营养液,通过营养液沙培试验,研究马铃薯氮高效利用品种的评价指标及评价方法。【结果】马铃薯苗期和块茎膨大期的含氮率、干物质积累量、氮积累量和收获时的产量存在较大的变异系数,可作为筛选的主要指标,而苗期的根冠比差异较明显,可作为筛选的辅助指标;以此为依据,在确定最适氮水平条件下,通过二次加权平均法及聚类分析法筛选出马铃薯氮高效利用品种费乌瑞它、川芋117,氮低效品种川芋56和凉薯97。【结论】马铃薯苗期和块茎膨大期的含氮率、干物质积累量、氮积累量和收获时的产量可作为氮高效利用的筛选指标,在确定最适氮水平条件下,二次加权平均法及聚类分析法筛选马铃薯氮高效利用品可靠性高。

高产氮高效型籼稻品种的籽粒灌浆特性

为明确高产氮高效型籼稻品种的籽粒灌浆特性及其与产量和氮素利用的关系,选用高产氮高效型(HYHNE)、高产氮中效型(HYMNE)和低产氮低效型(LYLNE)杂交籼稻品种,在相应最适氮肥水平下,研究3种类型水稻品种籽粒灌浆特性差异及其与产量和氮利用效率的关系。结果表明,籽粒灌浆特性在不同类型品种间和不同粒位间均存在较大差异。强势粒的最大灌浆速率(GRmax)、达到最大灌浆速率时的米粒重(Wmax)和平均灌浆速率(GRmean)均表现为HYHNE>HYMNE>LYLNE,起始生长势(R0)、活跃灌浆期(D)和有效灌浆时间(T99)均表现为HYHNE<HYMNE<LYLNE;弱势粒的GR max、Wmax和GRmean均表现为HYHNE>LYLNE>HYMNE,R 0、D和T 99均表现为HYHNE<LYLNE<HYMNE。HYHNE品种的强、弱势粒均具有灌浆启动早、灌浆速率快、有效灌浆时间短等特点;而HYMNE品种的强势粒灌浆充实较好,但弱势粒灌浆启动慢、灌浆速率低、有效灌浆时间长,这可能是限制其氮效率进一步提升的重要原因。

氮高效玉米主要性状的遗传分析

采用两个氮高效玉米杂交组合的P1、P2、F1、F2、B1、B2世代,随机区组试验设计,对氮高效玉米主要性状的遗传力进行了研究。研究结果表明,不同氮水平下氮高效玉米各性状的遗传力是不同的。低氮处理中,广义遗传力介于0.78～0.46之间,狭义遗传力介于0.68～0.23之间;高氮处理中,广义遗传力介于0.76～0.49之间,狭义遗传力介于0.67～0.25之间。低氮条件下,氮高效玉米主要性状中抽丝期穗位叶叶绿素含量、氮效率、穗重和穗位叶叶面积,高氮条件下,抽丝期生物量、穗重、抽丝期穗位叶叶绿素含量和成熟期生物量等性状的遗传力较高,可分别在低氮、高氮条件下,对其进行早代选择。

氮高效水稻种质资源筛选的初步研究

采用在遮雨网室盆栽和不同施氮处理对1107份水稻种质资源不同生长时期的苗高、分蘖数和干物重等性状进行了研究。结果表明:最高分蘖期相对干物重与不同时期相对苗高和相对分蘖数呈极显著正相关。不同时期相对苗高与相对分蘖数之间亦呈显著或极显著正相关。相对分蘖数、相对苗高和相对干物重在水稻种质资源中存在较大的变异,分蘖数可作为氮高效资源筛选的形态指标。通过比较5个时期苗高和分蘖数的相对生长量及最高分蘖期干物重的相对含量共11个指标,初步筛选出14份氮高效资源。