水稻氮利用效率评价及其与产量性状的关系

为了筛选水稻氮高效利用品种,明确氮利用效率与产量性状的关系,选取80份水稻品种(系)作为研究材料,于2017年在沈阳农业大学水稻研究所试验基地和辽宁省盐碱地利用研究所试验基地同时进行试验。试验设置3种氮水平(纯氮0,120,180kg·hm-2),通过田间试验比较氮利用效率的品种间差异,分析与物质生产和分配、产量及其构成因素的关系。结果表明:根据3种氮水平下产量的平均值将试材分为氮高效、中间和低效3种类型,3个氮素水平下的穗数、生物产量、经济系数均表现为高效型>中间型>低效型,其中穗数、生物产量的类型间差异达到显著水平;高效型分别比中间型和低效型增产26.25%和29.59%(N0)、14.13%和16.26%(N1)、24.33%和41.97%(N2),高效型在不施氮(N0)和正常氮(N2)条件下优势尤为突出。3个氮素水平穗部、茎鞘、叶部和植株吸氮量均表现为高效型>中间型>低效型,其中穗部和植株吸氮量基本达到显著水平;类型间差异显著的穗数、生物产量和经济产量与不同部位吸氮量均表现为极显著正相关。不同氮水平产量均高于供试品种平均值是评价水稻氮高效的关键指标,在施氮量较低的中低产和较高的超高产条件下,更应注重氮高效品种的培育和应用,推荐氮高效品种沈农9816、辽粳237、铁粳11、盐丰47、沈星1号和盐粳468生产推广或作为种质资源育种应用。

水稻叶绿素含量和穗部性状的QTL及其相互关系分析

叶绿素是光合作用主要色素,叶绿素含量的高低和动态变化直接影响水稻穗部籽粒产量的形成。以典型直立穗粳稻品系沈农0530-9和大穗型高产籼稻北陆129杂交衍生的F2和F2∶3群体为试材,对不同生育时期叶绿素含量与穗部性状进行QTL(quantitative trait loci)分析。与直立穗粳稻沈农0530-9相比,高产籼稻北陆129不同生育时期均具有较高的叶绿素含量,且生育中后期叶绿素降解较为缓慢;不同生育时期亲本和遗传群体的叶绿素含量存在明显动态变化特征,叶绿素含量与穗部性状存在明显相关性,其中抽穗期和成熟期的叶绿素含量与穗部性状关系最密切。共检测到26和25个控制不同生育时期叶绿素含量和穗部性状相关的QTL,分布在1～11号染色体上;叶绿素含量与穗部性状相关QTL位点具有明显的遗传重叠和相对独立遗传特性,分布于第1、2、3、6和7号染色体上的QTL簇在控制叶绿素含量和穗部性状方面具有明显的遗传重叠效应,5个染色体区域包含22个相关的位点,占QTL总数44.0%,其他QTL位点遗传相对独立,其中位于第3染色体R3M10～RM6676区域和第6染色体RM587～RM19660区域具有明显的遗传多效性,不同生育时期的叶绿素含量和穗粒性状的遗传重叠效应较为明显;第2染色体RM1347～RM6247区域的qCJ2a、qCH2a、qCM2、qCD2、qTGW2、qGN2、qPW2和qSSR2是一个新的影响叶绿素含量和穗粒性状的多效性主效QTL,暂将其命名为qCHY2,该区域来自沈农0530-9的增效等位基因对生育中后期叶绿素含量具有明显的降低效应,具有明显降低穗粒数和籽粒充实性状的效应。研究结果进一步阐明了叶绿素含量和穗部性状间存在相互独立与相互依赖两种遗传关系,也为相关主效QTL簇的精细定位和功能解析奠定基础。

Identification of QTLs for seed storability in rice under natural aging conditions using two RILs with the same parent Shennong 265

Seed storability （SS） is an important trait for agronomic production and germplasm preservation in rice （Oryza sativa L.）. Quantitative trait locus （QTL） for seed storability in three storage periods was identified using two sets of recombinant inbred lines （RILs） derived from the crosses with a colnmon female parent Shennong 265 （SN265）. Ten QTLs for seed storability were detected on chromosomes 1, 2, 3, 4, 6, 8, and 12in SL-RILs （SN265/Lijiangxingtuanheigui （LTH））, and a total of 12 QTLs were identified on chromosomes 2, 3, 4, 6, 9, and 10 in SH-RILs （SN265/Luhui 99 （LH99））in different storage periods. Among these QTLs, five major QTLs were identified in more than one storage period. The qSS3-1, qSS3-2, qSS12-1, and qSS12-2 were detected in SL-RILs. Similarly, qSS2-2, qSS2-3, qSS6-2, qSS6-3, qSS6-4, qSS9-1, and qSS9-2 were detected in SH-RILs. In addition, the maximum phenotypic variation was derived from the qSS6-1 and qSS9-2, explaining 53.58 and 29.09%, respectively, while qSS6-1 was a new stable QTL for seed storability. These results provide an opportunity for pyramiding and map-based cloning major QTLs for seed storability in rice.

有机肥替代部分化肥对水稻光合速率、氮素利用率和产量的影响

农业生产中合理施用有机肥对实现化肥零增长、提高土壤肥力和保证粮食稳产高产至关重要。本试验在辽宁省沈阳市稻田以‘沈农9816’为供试材料,设置7种不同处理,分别为不施氮肥(CK)、低氮150 kg·hm^(-2)(LN)、中氮240 kg·hm^(-2)(MN)、高氮330 kg·hm^(-2)(HN)、中氮有机肥替代10%(OMN10)、中氮有机肥替代20%(OMN20)、中氮有机肥替代30%(OMN30),研究施肥对水稻光合速率、氮素吸收、氮素利用率和产量等的影响,以探寻最佳有机肥配施方案。结果表明:提高施氮肥水平能够提高水稻光合速率、生物量和产量,但显著降低了氮肥利用效率。与中氮处理相比,灌浆期OMN10和OMN20处理光合速率显著提高22.9%和9.9%;OMN20处理水稻增产3.8%,差异显著,氮肥农学利用率提高8.1%,氮肥生理利用率提高13.3%。与高氮处理相比,OMN20处理氮肥农学利用率和生理利用率分别提高27.2%和37.2%。有机肥替代处理可以在减少化学氮肥施用的同时,维持土壤肥力,实现高产高效,尤其是有机肥替代20%处理最优,为推荐施肥方式。