芥菜型油菜AHK家族成员的全基因组鉴定及调控粒质量性状的初步探索

为探究芥菜型油菜AHK家族蛋白的结构特征及其与粒质量性状相关的调控功能,采用生物信息学方法对芥菜型油菜AHK家族成员进行了全基因组鉴定、理化性质、系统发育树、蛋白结构、启动子顺式元件和不同组织表达谱等分析。结果表明,在芥菜型油菜基因组中共鉴定到19条BjAHK蛋白序列,系统发育树分析将BjAHK家族成员分为了4个分支,即G1(BjAHK2~BjAHK4)、G2(BjAHK5)、G3(BjAHK1)和G4(BjCKI1)。功能结构域研究发现,BjAHK家族成员具有6个核心基序(Motif1~Motif6),与HisKA、HATPase_c和REC保守结构域相对应,其中BjAHK1~BjAHK4和BjCKI1蛋白的N端含有较为保守的跨膜结构域,可能与其跨膜作用功能有关。不同组织表达谱研究发现,细胞分裂素受体蛋白基因(BjAHK2~BjAHK4)为泛表达基因,且在根组织中表达量最高。结合已有的芥菜型油菜粒质量性状转录组数据,成功挖掘出4个可能参与粒质量性状调控的基因BjA07.AHK3、BjB03.AHK3、BjA10.AHK5和BjB05.AHK5。其中,BjA07.AHK3和BjB03.AHK3可能正向调控种子发育,而BjA10.AHK5和BjB05.AHK5则负向调控。结合BjAHK基因家族分析和转录组测序结果,推测BjAHK3和BjAHK5基因在调控芥菜型油菜种子发育方面发挥重要功能。

油菜千粒质量性状的研究进展

作为油菜的产量三因素之一,千粒质量对油菜产量起到至关重要的作用。本文主要从千粒质量的遗传效应、影响因素、QTL定位、基因克隆、调控机理、反向遗传学等6个方面对千粒质量的研究进展进行了阐述。目前的研究认为油菜千粒质量性状主要由加性效应控制,且受环境及收播期影响;甘蓝型油菜中千粒质量QTL在其十几条染色体上均有分布,其中A09染色体上检测到的位点最多,芥菜型油菜千粒质量性状QTL主要分布在A01、A03、A06、A07、A09、A10、B03、B05等染色体上,白菜型油菜千粒质量QTL的定位目前还未见报道;油菜中千粒质量基因目前仅仅克隆了ARF18、BnaA9.CYP78A9和BnaUPL3.C03等3个基因;油菜千粒质量调控机制主要通过调控种子中的胚乳功能来控制种子的大小以及通过调节角果皮、种皮以及母体细胞的生长发育,直接或间接地控制种子生长,进而影响粒质量的大小;利用反向遗传学在拟南芥中找到AtDWF4、AtSHB1、AtDA1 R358K这3个基因对油菜千粒质量产生的影响。因此本文可以为油菜品种的改良提供理论基础。

不同抗旱基因对小麦千粒质量的影响

为了阐明不同抗旱基因对小麦粒质量的影响,以352份黄淮麦区主栽品种(或品系)为试验材料,设置正常灌溉和干旱2个试验处理,从2019—2021年连续3 a进行小麦粒质量数据调查。分别利用1-fehw3、TaDreb-B1和Cwi-4A 3个抗旱基因的KASP标记对试验材料进行检测,研究不同抗旱基因对小麦粒质量的影响。结果显示,3个基因的KASP标记可以对试验材料进行很好的基因分型,1-fehw3和Cwi-4A基因的KASP标记分型效果比TaDreb-B1基因标记更优。1-fehw3、TaDreb-B1和Cwi-4A 3个基因的优势等位基因型分布频率分别为36.9%,41.1%,35.1%。利用1-fehw3、TaDreb-B1和Cwi-4A 3个基因进行单独检测时,在不同年份和不同条件下,抗旱基因型与不抗旱基因型品种间千粒质量均未达到显著水平。当以2个基因进行联合检测时,1-fehw3+TaDreb-B1在2019年正常灌溉和2020年干旱2个环境下抗旱基因型较不抗旱基因型千粒质量达到显著水平;1-fehw3+Cwi-4A在2019干旱和2020干旱2个环境下千粒质量达到显著水平;TaDreb-B1+Cwi-4A在2020年干旱环境下千粒质量达到显著水平。当以1-fehw3、TaDreb-B1和Cwi-4A 3个基因进行联合检测时,除2020年正常灌溉条件之外其余5个环境下抗旱基因型千粒质量均显著高于不抗旱基因型。结果表明,由于抗旱性是由多基因控制的复杂性状,单个抗旱基因对小麦抗旱性的贡献率较小,但通过分子标记辅助选择手段进行多个基因聚合育种,可以显著提高小麦抗旱性。

植物激素对水稻籽粒灌浆、粒质量与品质的调控作用研究进展

植物激素是植物生长发育的重要调节物质,对水稻籽粒灌浆、粒质量和品质形成具有重要调控作用。本文介绍了水稻籽粒灌浆增重特性及其与稻米品质的关系,重点综述了水稻籽粒中不同植物激素含量的变化特点及其对籽粒灌浆、粒质量和品质的调控作用及其机理的研究进展,并提出了研究存在问题及今后方向,旨在为水稻优质高产的遗传改良和栽培调控提供理论依据。

芥菜型油菜千粒质量QTL上位性互作和环境互作分析

【目的】研究芥菜型油菜千粒质量的遗传机理及QTL效应,为提高芥菜型油菜的产量、改良其品质及品种适应性而发展旱地农业提供理论支撑。【方法】以千粒质量存在显著差异的芥菜型油菜品系X396和X568为亲本构建的重组自交系(RIL)群体为材料,在5个环境条件下考察其千粒质量表现,并对千粒质量的遗传力及QTL效应进行分析。【结果】千粒质量的广义遗传力为54.82%,狭义遗传力为11.50%,表明芥菜型油菜的千粒质量性状受环境的影响较大。对千粒质量性状进行QTL分析,结果共获得4个千粒质量加性QTL qTGW2-83、qTGW5-43、qTGW6-44和qTGW12-8,其加性效应为-0.0719~0.1481,且4个加性QTL中有3个QTL qTGW2-83、qTGW6-44、qTGW12-8的加性效应远大于环境互作效应,受环境影响较小,这3个QTL为育种家的目标QTL,分别分布在A02、A06、B02染色体上;对千粒质量性状进行上位性分析,共获得3对千粒质量上位性QTL,其上位效应为-0.0794~0.1164,其中3对上位性QTL中有2对QTL是基本不受环境影响。【结论】千粒质量性状受环境影响比较大,但是千粒质量QTL受环境影响较小。加性效应和上位性效应都对千粒质量性状产生影响,所以在之后的育种工作中,既要重视加性效应,也要重视上位性效应,才能使千粒质量性状稳定遗传。

不同穗粒质量小麦旗叶生产能力研究

为探讨不同穗粒质量小麦旗叶生产能力差异,对5个大穗型(穗粒质量>2.0g)和5个多穗型(穗粒质量<2.0g)小麦育种材料进行试验.结果表明:①穗粒质量差异是受遗传控制的,参试大穗型材料的穗粒质量比多穗型平均高42.8%.②大穗型材料旗叶生产能力显著高于多穗型材料,稀植处理中单位面积旗叶生产的籽粒数,大穗型和多穗型分别为1.97粒/cm2和1.66粒/cm2,相差0.31粒/cm2;密植处理中平均值分别为1.72粒/cm2和1.27粒/cm2,相差0.45粒/cm2;2种密度处理中稀植较密植高0.37粒/cm2,增加25.2%.稀植处理中单位面积旗叶生产的籽粒质量,大穗型和多穗型平均值分别为0.10g/cm2和0.07g/cm2;密植处理中平均值分别为0.08g/cm2和0.05g/cm2;2种密度处理中稀植较密植高0.03g/cm2,增加58.9%.

黏粒质量分数对土壤水分蓄持能力影响的模拟试验

通过人工配制不同质地土壤,测定土壤水分特征参数,研究土壤中黏粒质量分数对其水分蓄持能力的定量影响。结果表明:1)黏粒质量分数对土壤水分蓄持能力有较大影响,土壤持水能力随黏粒质量分数增加而递增。2个水分特征曲线模型——Gardner模型及van Genuchten模型中,表征土壤持水能力的参数均随黏粒质量分数增加而增大。2)黏粒质量分数对土壤比水容量有较大影响,试验土壤在任一水吸力水平下的比水容量值均随其黏粒质量分数增大而增大。3)试验土壤饱和含水量、田间持水量分别与黏粒质量分数呈指数、对数正相关,凋萎系数与黏粒质量分数呈指数正相关。4)试验土壤有效水、迟效水含量随黏粒质量分数增加呈先升高后降低趋势,二者与黏粒质量分数均呈抛物线关系,最高点分别出现在黏粒质量分数为35.9%和35.8%处,易效水含量与黏粒质量分数相关性不显著。研究结果可为黄土区土壤水分蓄持机制进一步研究提供一定理论依据。

稻谷千粒质量近红外光谱预测模型的波长选择方法

为研究波长选择方法对稻谷千粒质量近红外光谱分析（MRS）模型预测能力的影响，用偏最小二乘法（PLS），在600～1100nm的波长区间，建立稻谷千粒质量的全光谱近红外光谱预测模型，得到模型的内部交叉验证系数为0．714，外部验证决定系数为0．659，内部交叉验证误差和预测误差分别为1．809和1．756。采用相关系数法、互信息法、逐步回归法、无信息变量消除方法、遗传算法和间隔偏最小二乘法对建模波长区间进行选择和优化，再以同样的方法建立稻谷千粒质量NIRS预测模型。结果显示，通过波长选择和优化后，不仅参与建模的波长显著减少，而且所建模型的内部交叉验证和外部验证决定系数均有所增大，交叉验证误差和预测误差均有所减小。其中，采用遗传算法进行波长选择后，所建模型的内部交叉验证和外部验证决定系数最大，分别为0．729和0．710，交叉验证误差和预测误差则分别降低了9．50％和5．72％，是6种方法中最优的。表明经过波长选择后，可以提高稻谷千粒质量近红外光谱预测模型的预测能力。

稻谷千粒质量近红外光谱定量分析

利用近红外漫反射光谱分析技术对稻谷千粒质量进行了测定和研究。通过对70个不同品种的稻谷样本进行近红外光谱扫描，将获得的光谱进行10种不同方法的预处理，然后应用PLS方法建立稻谷干粒质量预测的定标模型，根据交互验证决定系数（R0）和交互验证标准差（RMSECV）进行最佳定标模型选择，最后依据稻谷干粒质量预测值与真实值间的相关系数（r）和预测标准误差（SEP）进行模型预测能力评价。结果显示，在光谱区间11998．9～7497．9＋6101．7～5449．8＋4601．3～4246．5cm^-1、采用最小-最大归一化预处理方法建立的定标模型具有最大的交叉验证决定系数0．773和最小的均方根误差1．67g；以最佳定标模型预测的稻谷干粒质量与真实值之间的相关系数为0．945，预测标准误差为0．76g，表明近红外光谱分析技术可以用来进行稻谷干粒质量的快速测定。

孕穗前期叶面喷赛苗旺对冬小麦穗粒数和粒质量的影响

为探讨孕穗前期叶面喷施赛苗旺对小麦穗粒数和粒质量的调控效应,以半冬性小麦品种郑麦379为供试材料,在冬小麦孕穗前14 d,以叶面喷清水为对照,研究叶面喷赛苗旺对冬小麦穗粒数和粒质量的影响。结果表明,在孕穗前14 d,喷施赛苗旺可抑制冬小麦败育阶段基部和中部穗位的小花败育速率,显著提高该部位的小花数,对顶部穗位小花的败育速率和小花数影响不大。与对照相比,在基部穗位,两试验点喷赛苗旺处理的小花败育速率分别显著降低23.30%、21.96%,小花数分别显著增加1.60、1.31个;在中部穗位,两试验点喷赛苗旺处理的小花败育速率分别降低31.65%、33.72%,小花数分别显著增加3.80、4.07个。对产量及其构成因素进一步分析发现,与对照相比,两试验点喷施赛苗旺处理穗数、千粒质量均有所提高,但不显著,穗粒数和产量分别显著提高11.85%、13.13%和7.50%、7.08%。综上说明,在冬小麦发育中后期,叶面喷施赛苗旺主要通过提高冬小麦基部和中部穗位的穗粒数来提高产量,且效果显著。

坝体土料黏粒质量分数对均质土坝漫顶溃决过程的影响

为了研究坝体土料黏粒质量分数对均质土坝漫顶溃决过程的影响,建立了描述均质土坝溃坝溃口发展规律的溃坝数值模型,对实体溃坝案例进行了反馈分析,验证了模型的合理性,并利用该模型重点研究了坝体土料黏粒质量分数对均质土坝溃口发展规律和洪水流量过程的影响。结果表明:坝体土料的黏粒质量分数对均质土坝的溃口发展规律、最终溃口形状以及溃口洪水流量过程具有明显影响,土体黏粒质量分数越高,其临界起动流速越大,冲蚀率越小,均质土坝溃口的发展速率越慢,溃口边坡的失稳坍塌临界深度越大,从而导致最终溃口形状也越小,相应地溃口洪峰流量及最大下泄水量也越小,溃口洪峰流量出现的时间越迟。

水稻单穗质量和千粒质量的遗传分析

选择单穗质量和千粒质量较小的亲本CB1和CB7与较大的亲本CB4配制CB1×CB4和CB7×CB4组合,建立了相应的P1、F1、P2、B1、B2、F2群体,将其分为中、晚2个生产季节种植,考察了穗质量与粒质量性状.利用主基因+多基因混合遗传模型理论的Akaike信息准则(AIC)在B1、B2、F2代中鉴定影响数量性状的主基因存在与否,主基因存在时通过分离分析估计主基因和微效基因的遗传效应及所占总变异的分量.结果表明:单穗质量在所有B1、B2、F2中均符合1对主基因+多基因模型模式;主基因遗传率为58.06%～75.60%,多基因遗传率为5.03%～25.46%,总基因型遗传率为68.07%～96.68%;同一遗传群体不同种植季节下主基因遗传率无明显差异,但同一季节下CB7/CB4组合群体主基因遗传率均比CB1/CB4组合群体大,表明单穗质量遗传分析时应考虑到构建遗传群体的亲本选择问题;千粒质量在所有B1、B2、F2中均符合1对加性主基因+加-显性多基因模型模式,其中CB1/CB4组合群体中季主基因遗传率最高,为60.06%～69.38%;CB1/CB4组合群体中季多基因遗传率最小,为10.73%～23.21%;CB1/CB4组合群体中季总基因遗传率为71.48%～83.55%;CB1/CB4组合群体中季一阶参数d值最小,说明粒质量遗传研究时需要考虑构建遗传群体的亲本及种植季节的选择问题.

水稻冠层反射光谱监测褐飞虱种群密度及水稻穗粒质量的可能性

[目的]本文旨在阐明褐飞虱迁入后不同时期种群的密度、水稻冠层光谱反射率和穗粒质量三者间的相互关系,以期为建立监测褐飞虱发展动态及危害损失的高光谱遥感方法提供指导。[方法]对笼罩内处于孕穗期的水稻,每桶水稻接入0、2、4、6、8、10和12对的褐飞虱雌、雄成虫,形成不同的危害程度。在接虫后5、11、20、26、36、41和48 d测定水稻冠层光谱反射率和调查褐飞虱种群密度。水稻黄熟后,测定水稻的穗数、穗质量和千粒质量。采用Pearson相关分析方法获得不同时期褐飞虱虫量、水稻光谱反射率和水稻穗质量、千粒质量间的关系。[结果]接虫后26 d,笼罩内褐飞虱种群数量达到高峰;接虫后36 d内的种群数量均与起始接虫量显著相关,但41 d后的虫量与起始接虫量相关不显著。接虫后5~20 d的水稻冠层光谱反射率与褐飞虱种群数量均无显著的相关性,但26 d及以后的反射率在近红外光（700~925 nm）和绿光（550nm左右）处与虫量呈显著的负相关。接虫后41 d内的褐飞虱种群数量与穗质量、千粒质量呈显著的负相关,且相关系数在接虫后26 d时最大。接虫后20~48 d内的水稻反射率在近红外波段均与水稻穗质量和千粒质量显著正相关。[结论]连续测定水稻冠层反射光谱不仅可表征褐飞虱种群的密度大小,而且具有提前预测水稻产量的能力。水稻在绿光区和近红外光区的光谱反射率有望用于反演褐飞虱种群的密度和受害后水稻的穗粒质量。

水稻粒型与粒质量的QTL分析

以元江普通野生稻与优良栽培稻亲本特青配制的野生稻染色体片段代换系为材料,对水稻粒长、粒宽、粒厚、容积、密度、粒质量进行数量性状位点(QTL)定位。结果分别检测到12个与粒长相关的QTLs,16个与粒宽相关的QTLs,9个与粒厚相关的QTLs,3个与密度有关的QTLs,14个与籽粒容积有关的QTLs,10个与粒质量相关的QTLs,其中17个QTLs位点被多次重复检测到。相关系数分析及QTLs位点分析证明,容积、粒厚对粒质量的贡献率最大,且粒型间也有一定的相关性,尤其是粒厚与容积的相关性最大,同时也说明粒厚与容积可能有相同的遗传基础。此外,有研究表明,野生稻逐渐进化成的栽培稻更有利于提高产量。

利用图像处理法快速测定小麦千粒质量

小麦是重要的粮食作物,千粒质量是小麦产量3要素之一.传统的千粒质量调查采用人工数粒、称质量的方法,既费时又容易出错.利用扫描仪成像和图像处理技术可以快速、准确地测量小麦千粒质量.以200dpi分辨率对小麦样品扫描成像,用Image-Pro Plus软件进行图像处理获得样品粒数,称质量后即可计算得到样品的千粒质量数值.通过录制‘宏’,还可以实现样品的批量快速处理.本方法简便易行、准确度高、误差小,可以大大缩短千粒质量调查所需时间.

不同水肥条件对冬小麦千粒质量的影响

冬小麦是我国主要的粮食作物之一,千粒质量是检验冬小麦种子质量和小麦育种中重要的考察指标。在不同水肥条件下测定冬小麦的千粒质量积累的变化,对于冬小麦科研育种工作以及农业生产都具有极其重要的意义。试验以冬小麦品种农大189为材料,在4个水分处理下分别设置3个施肥条件,在开花后不同时期测定其千粒质量。结果表明,不同水肥条件下,冬小麦千粒质量变化和积累趋势一致,均呈“S”型曲线变化;高水肥条件会将冬小麦千粒质量积累的快速增长期提前。水肥条件超过一定界限会对冬小麦千粒质量的积累产生不利影响。

冬小麦穗粒数和粒质量对喷施生物微肥的响应

初步探讨孕穗前喷施生物微肥对小麦穗粒数和粒质量的调控效应,以期为增加小麦穗粒数、粒质量,提高产量调控技术的研究提供参考。试验以半冬性品种郑麦379为供试材料,利用赛土丰和赛苗旺复合营养剂于小麦孕穗前分别进行根部和叶面喷施处理,对不同喷施条件下的小花数、小花败育速率、成熟后小麦穗部性状进行观察和分析。结果表明,叶面喷施赛苗旺、土壤喷施赛土丰+叶面喷施赛苗旺处理可降低小麦败育阶段基部和中部穗位的小花败育速率,并显著提高其部位的小花数,与喷施清水相比,2个处理基部小穗位的小花败育速率分别降低18.9%,20.5%,中部小穗位小花的败育速率分别降低14.7%,23.6%。综合产量各因素进一步分析发现,在基部穗位,土壤喷施赛土丰、叶面喷施赛苗旺和土壤喷施赛土丰+叶面喷施赛苗旺处理的粒质量分别较清水对照高7.7%,0.2%,12.2%,穗粒数分别较清水对照多0.1,1.7,1.9个;在中部穗位,土壤喷施赛土丰、叶面喷施赛苗旺和土壤喷施赛土丰+叶面喷施赛苗旺处理的粒质量分别较清水对照高13.5%,-3.6%,14.6%,穗粒数分别较清水对照多0.5,3.55,4.85个。综上说明,在小花发育后期,土壤喷施赛土丰处理主要是通过提高小麦基部、中部穗位的粒质量来提高产量,叶面喷施赛苗旺处理主要是通过提高小麦基部、中部穗位的穗粒数来提高产量,土壤喷施赛土丰+叶面喷施赛苗旺处理则可通过同时提高小麦籽粒质量和穗粒数来提高产量,且效果显著。生物微肥营养剂赛土丰和赛苗旺结合施用,在增加小麦穗粒数、提高最终粒质量方面有较大的调控潜力。

梯度减库对粳稻内源激素含量及粒质量形成的影响

为明确籽粒内激素含量变化动态与源库矛盾的关系,通过梯度减除稻穗上部枝梗的方法,改变不同穗位籽粒的源库关系,进而研究了不同粒位籽粒的IAA、ABA、ZT、GA3的动态变化及其与胚乳细胞增殖、粒质量形成之间的关系。结果表明,籽粒中激素以IAA、ABA含量较大,而ZT、GA3含量较小;自然状态下,粒位间IAA含量总的变化趋势是灌浆前期下位籽粒大于上位籽粒,灌浆后期则相反;其他激素总体表现为灌浆前期上位籽粒大于下位籽粒,灌浆后期则相反;粒位间激素含量差异存在波动。源库比例改变后,各粒位激素含量总体提高、弱势粒的变化幅度较大,粒位间、激素间存在不同的变化特征;相同粒位激素含量变化幅度并不随减库程度的增加而增加。灌浆中期的激素含量对胚乳细胞增殖有延后效应,灌浆前期及后期的激素含量对籽粒干质量增加既存在即时效应,又存在延后效应。

油后直播杂交稻粒质量对播期反应的基因型差异

选用30个水稻基因型,研究油后直播6个不同播期粒质量的变化规律,探讨粒质量对播期反应的基因型差异及其类型。结果表明:(1)供试30种水稻在6种不同播期下水稻粒质量间均存在极显著的基因型差异。(2)同一基因型在6种不同播期下千粒质量的极差最大为6.33g,最小为2.17g;变异系数最大为5.27%,最小为2.00%。(3)千粒质量随播期变化趋势可分为开口向下抛物线型、开口向上抛物线型和跳跃型3种。根据千粒质量在不同播期下的极差和变异系数,可将水稻千粒质量对播期的反应分为钝感型、中间型和敏感型。

芸苔素内酯对紫云英籽粒数和粒质量的影响

为提高紫云英的种子产量,以信紫1号为供试材料,在紫云英现蕾期叶面喷施芸苔素内酯(BR),对其主茎不同花序位的花序结实性状和种子产量进行测定。结果表明,与清水对照相比,BR处理基部、中部、顶部花序位的花数较对照分别提高19.61%、11.86%、20.99%,且均与对照差异显著;荚数较对照分别提高30.22%、34.43%、60.00%,且均与对照差异显著;结荚率较对照分别提高9.85、8.63、4.56百分点,且均与对照差异显著;结实率较对照分别提高1.58、1.08、0.53百分点,且均与对照差异不显著;籽粒数较对照分别提高7.72%、5.71%、13.11%,但均与对照差异不显著;粒质量较对照分别提高24.92%、17.54%、63.16%,且均与对照差异显著。现蕾期叶面喷施BR主要是通过提高其荚数和粒质量来提高最终种子产量,而对籽粒数的影响不明显。