大麦耐盐相关性状的全基因组关联分析

为挖掘控制大麦耐盐相关性状的重要位点及候选基因,以国内外不同遗传背景的164份大麦品种为材料,在大麦萌发期,用200 mmol·L^(-1)NaCl处理种子,测定大麦相对发芽率、生根数、根长、芽长、鲜重5个指标并分析其相关性。结果发现,200 mmol·L^(-1)NaCl处理显著影响了大麦的生长,5个被测指标的变异系数为20.29%~63.00%。除相对发芽率外,其他性状间均呈显著正相关,相关系数为0.41~0.68。通过全基因组关联分析,发现148个SNP位点与大麦耐盐性显著关联;筛选出5个可靠SNP位点,分别分布在1号、2号、3号、6号、7号染色体上。通过比较大麦基因组,挖掘出26个可能与大麦耐盐性状密切相关的候选基因,包括HORVU7Hr1G097370和HORVU7Hr1G097390编码碱性亮氨酸拉链域转录因子家族蛋白、HORVU7Hr1G096920编码高亲和K^(+)转运体、多个基因家族编码过氧化物酶超家族蛋白等。这些候选基因可为大麦耐盐品种选育提供参考。

高产高适啤酒大麦新品种盐麦6号的选育及栽培技术

盐麦6号是由江苏沿海地区农业科学研究所以东江2号为母本、苏啤3号为父本于2008年杂交组配(盐08218),历经7年选育而成的耐盐啤酒大麦新品种,品种权号为CNA20184556.6。2019和2020年参加江苏省大麦多点鉴定试验,产量分别位居参试品系第3位和第1位,较对照增产5.84%和10.09%。2015和2016年参加大麦新品系耐盐鉴定试验,2年产量均居参试品系第1位,分别为5250.0、4875.0 kg/hm^(2)。盐麦6号高产、高抗黄花叶病,可在江苏省及黄淮地区广泛种植。

高产早熟大豆新品种盐豆2号的选育

盐豆2号是由江苏沿海地区农业科学研究所以中黄41为母本,桂春1号为父本进行有性杂交,经混合选择法育成的早熟大豆新品种。2020—2021年参加江苏省淮北夏大豆区域试验,2年平均产量为2940.4 kg/hm^(2),较对照品种徐豆13平均增产5.3%。2022年参加江苏省淮北夏大豆生产试验,平均产量为3280.6 kg/hm^(2),较对照品种徐豆13平均增产6.3%。该品种早熟、高产、性状稳定、抗病性强、品质优,适宜江苏地区夏播种植。2023年通过江苏省农作物品种审定委员会审定,审定编号为苏审豆20230017。

小麦种质资源性状分析及遗传多样性评价

为筛选适宜在江苏淮河以南地区生长的小麦种质资源,为后续育种工作提供参考。本研究分析了国内外257份小麦种质资源的株高、千粒质量、穗粒数等12个农艺及品质性状的变异情况,通过遗传多样性分析、相关性分析及系统分析,发现除了淀粉含量(质量分数,下同)外各性状都有较大的变异幅度,其中白粉病抗性的抗性类型最为丰富,遗传多样性指数达到1.2736,籽粒品质性状之间的相关性较显著,蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、淀粉含量之间均呈极显著相关(<0.01);利用系统聚类分析将257份种质分为10类,且主要分布在5个类群,各个类群的性状各具特点,其中第Ⅰ类群的种质资源农艺性状较好,抗性优良,白粉病、锈病发病指数均在2以下,但蛋白质含量较低,平均蛋白质含量为13.17%,可以进行优质弱筋小麦的遗传育种。

播期和播量对盐麦7号青贮原料产量和品质的影响

为研究播期和播量对大麦新品种盐麦7号青贮原料产量和品质等的影响,设计2个播期(11月1日和11月10日)、3个播量(15.0、17.5、20.0 kg/667 m^(2)),研究其对盐麦7号青贮原料农艺性状、产量、品质和籽粒产量的影响。结果表明,与正常播期(11月1日)相比,晚播环境下(11月10日)冬前苗、干物质含量、粗淀粉含量显著下降,中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量及30 h中性洗涤纤维消化率显著上升;随着播量的升高,基本苗、冬前苗、有效穗数、株高、产量、籽粒产量显著上升,酸性洗涤纤维和30 h中性洗涤纤维消化率显著下降。总体来看,播期主要影响盐麦7号的青贮原料品质相关性状,播量主要影响盐麦7号的产量相关性状,盐麦7号在11月1日播种,播量20.0 kg/667 m^(2)时可以获得较高的青贮原料产量和品质。

大麦根系响应湿害胁迫的转录组分析

湿害是影响大麦产量和品质的主要非生物胁迫之一。为进一步明确大麦响应湿害胁迫的应答机理,本研究以耐湿大麦品种泰兴9425为材料,利用高通量转录组测序(RNA-seq)技术,比较不同湿害胁迫时间下的基因表达差异。结果表明,湿害胁迫12 h后获得1436个差异表达基因,而胁迫48 h后获得2090个差异表达基因,其中共同上调表达基因286个。GO富集分析发现,涉及代谢过程、细胞膜、催化活性等的差异表达基因占比最多。KEGG富集分析发现,差异表达基因主要富集于糖酵解、类黄酮生物合成、乙烯合成等代谢通路。对7个耐湿相关的候选基因进行qRT-PCR分析,发现差异表达基因的表达量变化趋势与RNA-seq结果一致。

小麦-赤霉病菌互作研究进展

小麦赤霉病是在高温、高湿环境下由禾谷镰刀菌侵染引起的小麦真菌性病害,是对小麦生产造成威胁的主要病害之一。近年来,由于温室效应和轮作制度的共同作用,该病害频发,严重威胁小麦的产量和质量。本文对小麦赤霉病的流行特点和危害、致病机制、抗性基因及小麦-赤霉病菌互作的研究进行综述,并就目前小麦赤霉病抗病育种及抗病基因利用等方面需要解决的问题和挑战进行展望,以期为广大学者开展小麦-赤霉病菌的互作研究提供参考。

氮素在大麦生长发育过程中的作用及响应机制

氮素作为大麦生长和发育所必需的大量营养元素,是大麦生长和产量形成的首要限制因子。为明确氮素对大麦生长发育的作用及大麦自身对氮素吸收利用的机制,提高大麦氮素利用效率。基于文献资料,梳理归纳了氮素在大麦生长发育过程中的作用及响应机制等方面的相关研究进展,对氮素在大麦生长发育过程中的作用、大麦响应氮信号的生理机制和大麦氮素响应的分子调控机制等方面进行了概述,并提出了“双减”政策下提高大麦氮素利用效率、创制氮素高效利用新种质的主要方向。

森林生态系统林木根系对优先流的影响

土壤水和溶质运移是土壤学和环境科学研究的难点和热点,优先流是一种常见的土壤溶质运移形式,绕过土壤基质而优先运移至地下水源,造成土壤养分的流失和水质的恶化。林木根系是土壤层的重要部分,其结构形态影响着优先流过程,为量化林木根系结构对土壤优先流的影响,以首都圈森林生态系统鹫峰定位监测站为研究区域,利用野外染色示踪与室内分析相结合的方法,定量分析根长密度和根系生物量在优先流区和基质流区的变化。结果表明:1)随着土层深度的增加,根长密度表现为减小的趋势,对径级d<1 mm,1<d<3 mm和3<d<5 mm根系而言,根长密度在优先流区大于基质流区发生概率分别为66.7%,88.9%和83.3%;2)根系d<1 mm对优先流贡献度最大,均值为94.8%,1<d<3 mm和3<d<5 mm根系对优先流贡献度较小,均值分别为4.3%和0.9%;3)研究点根系生物量进行统计,66.7%优先流区根系生物量大于基质流区根系生物量。开展根系对优先流的影响研究,有助于探明土壤水分运移规律,分析地表地下水质恶化根源,为生态环境安全提供理论指导和技术支持。

土壤溶质优先迁移影响因素研究进展

根据国内外学者对土壤溶质优先迁移的研究成果和进展,详细分析了土壤内部普遍存在的水分运动——优先迁移现象,系统综述了土壤结构和质地、土壤初始含水率、林木根系、石砾、降雨强度、灌溉模式等影响因素。最后简要总结和探讨了溶质优先迁移发展趋势。

2007—2014年江苏沿海地区大麦品种(系)产量与产量构成分析

为探索江苏沿海地区大麦品种（系）在产量与产量构成三要素间的关系,在2007—2014年,每年利用12～15个不同大麦品种（系）,进行了大麦产量与产量构成三要素的相关性分析。结果表明：大麦品种（系）产量水平较高,最高达到8 562.0 kg·hm-2。不同年份、不同品种（系）的有效穗数和实粒数与产量间相关性有正有负,千粒重与产量间相关性均为正。结合多年数据,有效穗数、每穗实粒数和千粒重与产量的相关系数分别为0.09,0.29和0.43。不同年份,对照品种产量与产量构成三要素间的相关性存在差异,有效穗数与产量相关性在不同品种中均为正值。不同品种（系）中,千粒重与产量相关性最大;不同年份,同一品种的有效穗数与产量相关性最稳定。

鹫峰国家森林公园土壤优先流现象分析

为研究鹫峰地区优先流强度与土壤发育程度之间的关系,采用室内原状土柱穿透曲线与野外染色示踪试验相结合的方法,分析鹫峰地区优先流现象。结果表明:(1)研究区有优先流现象发生,优先流类型主要是指流和大孔隙流。(2)发育程度较高和较低2种不同土壤优先流强度不同,低海拔发育程度较差土壤优先流现象越明显,强度更大;高海拔发育程度较好土壤则相反。(3)土壤表层0-30cm根系主要分布范围内,用Logistic模型进行曲线拟合得出,石砾含量对优先流影响不显著,这是因为在土壤表层0-30cm优先流强度受植物改良土壤作用明显。

1982—2011年江苏大麦育成品种亲本分析

掌握育成品种的遗传基础,可揭示品种演变特点,总结亲本选配经验,并指导育种实践。本研究对1982—2011年江苏省审定的42个大麦品种的育种途径和系谱进行分析,结果表明,杂交方法是大麦育种的主要方法,有71.42%的品种用杂交方法选育。育成品种共来源于67个细胞核祖先亲本和34个细胞质祖先亲本,来源于江苏、日本两地品种的细胞核遗传贡献分别为36.90%、45.98%,表明江苏地区育成品种祖先亲本主要来源于这两地。来源于日本关东二条3号、新田二条1号累积细胞核贡献大、衍生品种多,为核心祖先亲本。分析了由这2个品种衍生育成品种的系谱关系,结果表明,江苏大麦育成品种遗传基础较为狭隘,需要加强新种质的研究利用,以扩大品种的遗传基础。

石砾参数对土壤水流和溶质运移影响研究进展

土壤水流和溶质运移一直是土壤学研究的热点,溶质运移理论主要应用于地下水污染、污染物运移、土壤重金属污染研究等方面。溶质主要通过优先流和基质流进行运移,影响溶质运移因素很多,主要包括土壤结构、质地、水力传导率、体积质量、初始含水量、根系、石砾等。石砾作为土壤质地中的一个分级单位,与溶质运移关系较为复杂。本文综合介绍了石砾基本内涵以及石砾对土壤水流和溶质运移影响研究进展;系统阐述了石砾内部参数(石砾覆盖度、含量、粒径、空间异质性等)和外部参数(根石结构、干湿冻融、耕作等),指出目前研究主要量化土壤表面及土壤表层石砾参数对水文效应、土壤侵蚀、入渗以及径流的影响,然而石砾参数对溶质运移影响研究不够系统,石砾参数与溶质运移关系研究尚处于初步阶段,对土壤深层石砾研究缺乏;归纳了石砾参数研究技术手段及模型;探讨了目前石砾参数对土壤水流和溶质运移影响研究存在的问题以及今后研究趋势。

大麦种质资源农艺性状鉴定及其利用

以179份大麦种质资源为材料,在江苏沿海地区脱盐土和盐土环境下种植,鉴定大麦株高、耐盐性、淀粉含量、穗长、实粒数和千粒质量。结果表明,大麦种质资源在脱盐土环境下株高平均值为92 cm,变幅为64～143 cm;盐土环境下株高平均值为61 cm,变幅为44～90 cm,种质资源耐盐系数平均值为0.67,变幅为0.48～0.86,淀粉含量平均值为55.1%,变幅为50.6%～62.2%,大麦种质资源穗长、实粒数和千粒质量平均值分别为6.80 cm、32.39粒和39.18 g。根据表型结果筛选出甘垦麦5号、宝黛和申海麦2号等矮杆材料,鄂大麦6号、宝黛和盐麦3号等耐盐性较高种质,糯大麦(引)C2-2、USA-β、盐引2012-13等淀粉含量较高种质,QB679、ZND30636、USA-β等穗长较高种质,ZDM8691、ZDM4126、LA-36等实粒数较高种质,大粒麦、花96-22、QB668等千粒质量较高种质。对淀粉含量较高的糯大麦(引)C2-2和淀粉含量较低的盐93166分析籽粒不同发育时期转录组数据,筛选籽粒淀粉合成的关键基因;以糯大麦(引)C2-2等淀粉含量较高的种质为亲本与江苏沿海地区主要育成品种配置杂交组合,选育高淀粉含量的大麦材料。

大麦种质资源穗长、每穗实粒数和千粒重的表型分析

为筛选穗长、每穗实粒数和千粒重的大麦优异资源及研究上述性状间的相关性,本研究在多环境下对179份大麦种质资源的穗长、每穗实粒数和千粒重分别进行了测定和分析。结果表明,大麦种质资源的穗长、每穗实粒数和千粒重平均值分别为6.80 cm、32.39粒和39.18 g,二棱大麦每穗实粒数小于六棱大麦,但其千粒重高于六棱大麦,六棱大麦三性状的多样性均高于二棱大麦;相关性分析表明,千粒重和每穗实粒数与穗长均呈正相关,千粒重和每穗实粒数呈负相关;利用穗长、每穗实粒数和千粒重将大麦种质资源聚成4类,其中聚类2中穗长较长,聚类3中千粒重较大,聚类4中每穗实粒数较多,根据聚类特点,优选出不同聚类中的优异材料13份。

大豆重组自交系群体NJRSXG百粒重超亲分离的遗传解析

【目的】解析大豆重组自交系中百粒重的QTL及其等位变异效应,探究重组自交系中百粒重存在超亲分离的原因,为进一步培育不同类型百粒重大豆提供遗传依据。【方法】利用以先进2号和赶泰2-2为亲本衍生的重组自交系群体NJRSXG为材料,在2009—2011年共5种环境下测定百粒重表型数据,建立具有400个SSR标记的遗传图谱,选用QTLNetwork V2.1软件中混合模型区间作图方法(mixed model based composite interval mapping,MCIM)对表型数据和基因型数据进行大豆百粒重QTL定位研究。在定位结果基础上,分析每个重组自交系群体中每个家系百粒重QTL等位变异类型,建立百粒重QTL-allele矩阵。【结果】5种环境试验的平均结果,亲本先进2号和赶泰2-2的百粒重分别为16.92和14.14g,重组自交系百粒重变幅为12.09—25.01 g,存在超亲分离,多环境下遗传变异系数(genotypic coefficient of variation,GCV)为16.06%,遗传率为96.17%。利用MCIM方法联合5环境原始数据,总共检测到10个加性QTL和9对上位性QTL,10个加性QTL的表型变异解释率变幅为0.69%—14.93%,其中Sw-05-2、Sw-08-1、Sw-12-1和Sw-17-1的表型变异解释率较高,分别为6.91%、14.93%、7.80%和5.01%,Sw-13-3为以往未见报道并兼具加性和上位性效应的位点。上位性QTL的表型变异解释率较小,变幅为0.31%—3.44%,其中Sw-e4的表型变异解释率最高。联合多环境方差分析和QTL定位结果,解析大豆百粒重的遗传结构,发现加性QTL累积贡献了47.91%表型变异,上位性QTL累积贡献13.06%表型变异,未检测出的微效QTL累计解释了35.20%的表型变异。在定位的同时,获得了QTL等位变异的效应,分析重组自交系及其亲本中百粒重QTL等位变异的组成,建立了NJRSXG的百粒重QTL-allele矩阵;两亲本分别具有7对和3对加性增效等位变异,属互补型组合;矩阵中没有一个重组自交家系包含所有减效等位变异或增效等位变异,表明重组自交家系具有进一步改良的潜力;大粒型家系具有较多增效等位变异,小粒型家系具有较多减效等位变异;说明百粒重位点间的重组是产生超亲家系的重要原因。【结论】利用重组自交系群体能够产生超亲分离家系;联合多环境数据检测到10个加性QTL和9对上位性QTL;百粒重QTL位点间的重组是超亲分离的原因;重组自交家系间具有进一步重组的潜力。

大麦种质资源株高和耐盐性分析

以179份大麦种质资源为材料,在江苏沿海地区脱盐土和盐土环境下种植,鉴定大麦株高和耐盐性。结果表明,大麦种质资源在脱盐土环境下株高平均值为92 cm,变幅为64～143 cm;盐土环境下株高平均值为61 cm,变幅为44～90 cm,联合脱盐土和盐土环境下大麦株高表现,筛选出甘垦麦5号、宝黛、申海麦2号等矮秆材料。盐土环境下大麦株高小于脱盐土环境下的大麦株高,以盐土环境下株高与脱盐土环境下株高的比值作为耐盐系数,大麦种质资源耐盐系数平均值为0. 67,变幅为0. 48～0. 86,鄂大麦6号、宝黛、盐麦3号等大麦种质耐盐性较高。本研究获得的矮杆材料和耐盐材料可以为大麦矮秆和耐盐育种提供基因源。

大麦种质耐盐性鉴定及评价

为了鉴定及评价大麦的耐盐性,进行了Na Cl胁迫下不同大麦品种种子萌发及生长试验,结果表明:随着Na Cl胁迫浓度的增加,大麦种子的相对发芽率呈下降趋势,盐害指数随Na Cl胁迫浓度的增加而增大;不同大麦品种间种子萌发存在一定的差异,苏农6472、盐99218、C2118、美97-1338、Numar和海盐大麦表现出较强的耐盐性。通过盐土(土壤含盐量4‰)和脱盐土的对比试验,发现大麦品种在盐土条件下的穗数、穗粒数明显低于脱盐土,而盐土条件下的千粒重高于脱盐土;各品种在盐土下的株高明显低于脱盐土。在盐土条件下,海盐大麦、沪01-2946和苏农6472分别获得4 344、4 311和4 282.5kg·hm-2的籽粒产量,是供试品种中耐盐性最强的品种。本研究不仅为大麦的盐育种提供了理论依据,也为盐渍化地区的麦种植鉴定出了耐盐品种。

江苏二棱大麦农艺、籽粒和品质性状的特征及其相关性分析

为了解江苏二棱大麦表型性状特征及其相关性,以1989年以来江苏省审定/认定的32份二棱大麦品种（系）为材料,在江苏沿海地区对其3个农艺性状（株高、穗长、穗粒数）、7个籽粒性状（粒长、粒宽、粒厚、长宽比、长厚比、宽厚比、千粒重）和6个品质性状（直链淀粉含量、支链淀粉含量、支链淀粉含量/直链淀粉含量、淀粉含量、蛋白质含量和β-葡聚糖含量）进行分析。结果表明,在农艺、籽粒和品质性状中,籽粒性状的变异系数最小,变化范围为3.91%～9.13%;品质性状的变异系数最高,变化范围为8.56%～36.21%。经相关性分析,同类性状间相关性达到显著水平的较多,而不同类别性状间较少;穗长、穗粒数和籽粒长宽比在不同育种阶段的大麦品种（系）间差异显著。通过综合聚类分析,32份大麦品种（系）被分成三类,三类品种（系）间株高、支链淀粉含量、支链淀粉含量/直链淀粉含量、淀粉含量差异显著。