梯度干旱胁迫下玉米光合碳的日变化及品种偏向性

【目的】日周期是玉米生育周期中的基本代谢单元。光合作用是对环境最敏感的生理过程之一,光合碳代谢是玉米进行干物质积累的根本途径,规律性的光温变化环境下的光合碳固定、分配决定了玉米的代谢特征和环境适应能力。生产中,玉米品种对环境的适应能力存在差异,很多品种的区域性特征明显。为了探究玉米品种光合差异,明确叶源器官的光合速率、光合初始阶段产物浓度的日周期变化特征,以及对土壤干旱胁迫的响应特性,挖掘筛选玉米品种差异评价新指标。【方法】以玉米杂交种郑单958、先玉335、浚单20、农大108和ND66为试验材料,通过设置土壤相对含水量为85%(水分供应充足对照)、65%—70%(轻度干旱胁迫)、55%—60%(中度干旱胁迫)和45%—50%(重度干旱胁迫)4个土壤水分梯度处理,借助日变化分析法,于6:00—18:00以3 h的时间间隔对5个玉米杂交种吐丝期穗位叶的光合速率进行测定,分别在5个时间点(0:00、4:00、10:00、15:00和20:00)同步对穗位叶的蔗糖浓度、淀粉浓度及相关比值进行比较分析。【结果】玉米叶片光合速率在日周期中呈现单峰变化趋势,充足水分供应下在正午前后达到峰值,干旱胁迫导致峰值降低且提前出现,不同品种表现一致。玉米穗位叶蔗糖、淀粉浓度的日周期变化特征都为单峰曲线,前者高峰出现时间早于后者,峰值低于后者;干旱胁迫下,穗位叶淀粉浓度随胁迫加重而降低,蔗糖浓度较为稳定。将日周期中光合初始阶段玉米叶片蔗糖及淀粉浓度的提高值及二者的比例分别与光合速率积累量建立关系,得到单位光合速率对其的贡献率。综合比较而言,单位光合速率对淀粉浓度提高的贡献率农大108最高且稳定,有明显的淀粉积累优势;单位光合速率对蔗糖/淀粉比的贡献率,先玉335比值较高,有偏蔗糖积累代谢的特点,农大108比值在多个处理中稳定低于其他品种,属于淀粉积累偏向型。【结论】在本试验条件下,单位光合速率对蔗糖/淀粉比的贡献率可以在一定程度上作为玉米光合碳代谢类型划分标准。

基于GGE双标图的长江流域国审棉花品种分类特征评价

[目的]采用GGE双标图方法,分析30年来长江流域棉花区域试验中通过国审的棉花品种的分类特征,从棉花品种改良的历史视角探索棉花品种类型和特征的演化趋势,为制定当前棉花品种选育目标和品种审定方法提供理论依据。[方法]依据国家棉花品种审定标准中的品种评分方法,赋予产量性状、纤维品质性状、抗病性和早熟性等指标相应的权重,构建统一的棉花品种多性状综合评价指数。采用GGE双标图的"品种-性状"功能图分析53个国审棉花品种与籽棉产量、皮棉产量、铃重、结铃数、衣分、子指、纤维长度、比强度、马克隆值、枯萎病指、黄萎病指、霜前花率、株高、果枝数和评价指数等15个性状的互作模式,并据此进行品种类型划分和特征分析。数据来源于1981—2012年长江流域国家棉花区域试验。根据对照品种的不同,将历年区域试验分为5个时期,分析各时期内审定品种类型的比例和总体评价指数的变化动态。[结果]GGE双标图的"品种-性状"功能图分析表明,棉花育种目标性状间存在着复杂的相关关系,有必要采用评价指数方法对品种进行综合评价。依据国家棉花品种审定标准中的品种评分方法构建了通用的品种评价指数公式:EI=0.400×皮棉产量+0.129×比强度+0.086×(纤维长度+马克隆值+黄萎病)+0.114×枯萎病+0.100×霜前花率。依据品种和性状在GGE双标图中的互作模式和品种间的空间关系,将53个国审品种划分为性状特征差异显著的4个品种类型。Ⅰ型为"高产-铃多-品质较优"类型,Ⅱ型为"高产-大铃-高马值"类型,Ⅲ型为"优质-中产-小铃"类型,而Ⅳ型为"弱势品种"类型。各品种类型依据评价指数的排序为Ⅰ型品种>Ⅱ型品种>Ⅲ型品种>Ⅳ型品种。品种类型的变化动态研究表明,Ⅳ型品种只出现在泗棉3号时期之前;Ⅲ型品种出现在泗棉3号和湘杂棉2号时期;Ⅰ型品种比例从泗棉3号时期逐年上升,到鄂杂棉10号时期比例回落;Ⅱ型品种开始于湘杂棉2号时期,其后呈上升趋势。[结论]利用GGE双标图和品种评价指数将53个国审棉花品种合理地划分为4个品种类型,各品种类型特征差异显著,充分展示了30年来长江流域棉花品种改良的成效和发展趋势。长江流域的棉花育种和品种审定中应更注重对马克隆值的改良和评价,以促进棉花丰产性和纤维品质的协调发展。

长江流域国家棉花区域试验审定品种的主要特征特性演变分析(英文)

[目的]采用GGE双标图方法分析历年长江流域棉花区域试验中通过国审的棉花品种的特征特性,探索棉花品种类型和特征的演化趋势。[方法]依据国家棉花品种审定标准对品种进行分类和综合评价指数构建。采用GGE双标图分析1981~2012年期间长江流域53个国审棉花品种主要目标性状的相关性。根据区域试验历年采用的对照品种,将区域试验数据分为5个时期,分析各时期内审定品种类型的比例和总体评价指数的变化动态。[结果]棉花育种目标性状间存在着复杂的相关关系,有必要采用评价指数方法对品种进行综合评价。品种类型的变化动态研究表明,Ⅱ型品种开始于泗棉3号时期,其后呈下降趋势;Ⅲ型品种在各个时期均有一定比例,总体呈上升趋势;Ⅳ型品种为1993年前审定品种的主要类型,在泗棉3号时期以后占比例较小,且呈下降趋势。评价指数的动态变化表明,2003年前品种都在目前合格线以下;2004~2008年期间审定品种总体评分较高;2009年后审定品种的总体评分仅略高于合格线。[结论]长江流域的棉花育种和品种审定中应更注重对马克隆值的改良和评价,以引导棉花丰产性和纤维品质的协调发展。