不同季秸秆还田对冬小麦不同穗粒位结实粒数和粒重的影响

为探讨安徽淮北平原砂姜黑土区长期秸秆连续全量还田对冬小麦穗部结实特性的影响,2021-2022年基于农业农村部华东地区作物栽培科学观测站13年的长期定位试验,比较分析了小麦单季秸秆全量粉碎覆盖还田(T1)、小麦玉米秸秆全量粉碎还田(T2)、玉米秸秆全量粉碎翻埋还田(T3)、小麦玉米秸秆全年不还田(CK)4个不同还田模式下小麦不同小穗位结实粒数及粒重的差异。结果表明,T1、T2、T3处理的主茎穗小穗结实总粒数较CK分别提高了21.21%、7.50%和12.55%;第2粒位(G2)结实粒数分别提高了7.71%、7.71%和5.79%;上部小穗结实粒数分别提高了51.41%、22.79%和31.36%,其G2结实粒数分别提高了30.95%、30.95%和23.09%,其中T1处理对小麦粒数的提升效果最好。不同季秸秆还田处理下小麦主茎穗及其G2粒重、分蘖穗及其第三粒位(G3)粒重均高于CK,T1、T2和T3处理的主茎穗粒重增幅分别为16.06%、4.14%和16.06%,分蘖穗增幅分别为9.86%、0.71%和8.87%;T1、T2和T3处理下主茎穗G2粒重增幅分别为20.69%、10.34%和17.24%,分蘖穗G3粒重4.55%、2.27%和6.82%,其中T1处理对粒重提升效果最好,其次是T3。综合来看,在安徽淮北平原砂姜黑土区长期秸秆还田能够提高小麦穗粒数和粒重,进而促进产量提升,其中T1处理对小麦结实粒数和粒重的提升效果最好,是适宜在该地区推广的秸秆还田模式。

药隔期倒春寒对小麦主茎穗不同穗粒位结实数与粒重的影响

在大田盆栽条件下利用智能超低温光照培养箱,对烟农19(YN19,抗倒春寒性强)和新麦26(XM26,抗倒春寒性弱)两个小麦品种于幼穗分化的药隔形成期进行4h·d-1的倒春寒模拟试验。设置2℃和-2℃两个低温胁迫水平,对照(CK)为10℃,以明确不同程度倒春寒胁迫对不同抗倒春寒性品种小麦主茎穗各穗粒位结实粒数及粒重的影响。结果表明:(1)各处理主茎穗不同小穗位的结实粒数和粒重均呈先升后降的二次曲线变化。(2)倒春寒胁迫导致小麦主茎穗不同穗粒位结实粒数显著降低,且降幅随胁迫程度的加重而增大。2℃和-2℃胁迫处理下YN19主茎穗的下、中、上部小穗总粒数分别显著降低40.74%、18.75%、35.00%和70.37%、32.50%、15.00%(P<0.05);XM26分别显著降低62.50%、7.87%、20.00%和100%、42.22%、100%(P<0.05)。(3)轻度倒春寒胁迫(2℃)导致小麦主茎穗粒重降低,重度倒春寒胁迫(-2℃)下粒重反而会因穗粒数的大幅降低而有所上升。与对照相比,2℃胁迫处理下YN19主茎穗各小穗粒重降幅在2.93%~47.53%,XM26降幅为19.72%~49.96%(P<0.05);-2℃胁迫处理下YN19主茎穗各小穗粒重增幅在20.57%~60.84%,XM26增幅为1.20%~42.78%(P<0.05)。(4)倒春寒胁迫导致两品种小麦主茎穗不同小穗位总粒重较CK降低。YN19在2℃和-2℃胁迫处理下,下部和中部小穗总粒重较CK分别显著降低49.49%、28.99%和65.76%、29.47%,上部小穗在-2℃胁迫处理下总粒重较CK显著降低23.09%(P<0.05);XM26下、中、上部小穗总粒重较CK分别显著降低69.76%、28.61%、20.02%和100%、42.33%、100%(P<0.05)。综上所述,倒春寒对小麦主茎穗不同穗粒位结实粒数和粒重均会产生不利影响,对小麦穗位的危害表现为下部>上部>中部,对小麦粒位的危害表现为第3粒位>第1粒位>第2粒位。本试验分析认为,倒春寒对小麦主茎穗结实粒数的影响大于对粒重的影响,影响程度随倒春寒胁迫程度的加重而增大。无论是结实粒数还是粒重均表现为下部小穗受害程度最大,即弱势小穗和弱势粒受倒春寒影响更大。药隔期倒春寒主要通过减少主茎穗上部小穗和下部小穗的穗粒数,降低弱势粒粒重,最终导致小麦减产。综合比较,品种YN19的受害程度轻于XM26,YN19抗倒春寒能力更强,所以选用抗倒春寒性强的小麦品种是生产中降低倒春寒危害的重要措施。

小麦TabHLH112-2B基因克隆及每穗小穗数相关功能标记开发

bHLH(basic Helix-Loop-Helix)转录因子在植物生长发育过程中发挥着重要作用。本研究克隆了小麦TabHLH112-2B,该基因由7个外显子和6个内含子构成,编码444个氨基酸,在315~364位氨基酸处具有一个典型的HLH保守结构域。组织表达模式分析表明TabHLH112-2B在小麦幼苗期、拔节期、抽穗期和开花期的各个组织中均有表达,其中在叶和根中表达量较高。顺式作用元件分析发现TabHLH112-2B启动子区含有植物激素应答、胁迫响应、与分生组织发育相关的多种顺式作用元件, qRT-PCR结果显示其表达响应ABA、IAA、MeJA等植物激素和干旱、高盐、低温、高温等胁迫处理。基因组序列多态性分析检测到启动子区域的2个SNP,分为2种单倍型。根据SNP-682开发分子标记并进行关联分析,发现该标记与干旱、高温等多种环境下的每穗小穗数显著相关,Hap-2B-2为每穗小穗数多的优异单倍型。研究结果为培育高产广适小麦新品种的分子标记辅助育种提供了优异基因资源和技术支撑。

小麦穗型相关生长素通路基因发掘及TaARF23-A与小穗数关联分析

生长素是调控作物穗部形态的主要内源激素之一。为了发掘小麦中与穗型相关的生长素通路基因,本研究选择了纺锤穗型品系SY95-71和密穗品系CH7034,对其幼穗内源生长素含量进行了检测,结果显示SY95-71幼穗中的色胺含量显著高于CH7034。转录组测序结果表明,在高置信区间(P<0.01)范围内, SY95-71幼穗中富集到4个特有的生长素相关条目,并且色氨酸脱羧酶基因(负责将色氨酸转化为色胺)和生长素响应因子基因(Auxin Response Factors,ARFs)的转录水平均显著高于CH7034。对在SY95-71中高表达的2个ARF基因(TraesCS7A02G475700和TraesCS7A02G475600)作了进一步分析,结果显示二者是位于7A染色体长臂上的一对串联重复基因,根据小麦ARF家族成员编号,将其分别命名为TaARF23-A1和TaARF23-A2。qRT-PCR结果证实SY95-71幼穗中TaARF23-A1和TaARF23-A2的表达量极显著高于CH7034。测序结果显示TaARF23-A的外显子序列在SY95-71和CH7034间具有2个SNP和1个InDel。根据InDel位点开发分子标记,并将其与SY95-71和CH7034的RILs群体在6个大田环境下的穗部表型进行关联分析,结果显示TaARF23-A与小穗数显著相关(P<0.0001),其CH7034型等位变异比SY95-71型等位变异增加了1.67个小穗。本研究结果将为小穗发育机制解析提供参考,也为小麦理想穗型改良提供了分子标记。

水稻幼穗iPAs、IAA与每穗粒数和结实率的关系

以空间诱变选育的优质水稻新品种华航一号和空间诱变选育的水稻新品系华航八号以及它们的原品种为材料,用酶联免疫吸附测定法测定了幼穗分化Ⅰ期和Ⅲ期幼穗的激素含量,调查了成熟期的每穗粒数和结实率.华航一号幼穗的b[吲哚乙酸(IAA) ]/b[异戊烯腺嘌呤(iPAs) ]与原品种特籼占13差异不显著,每穗粒数和结实率也没有显著差异;华航八号幼穗b(IAA) /b(iPAs)显著低于原品种粤香占,结实率也显著低于原品种粤香占,每穗粒数则显著高于原品种粤香占.幼穗b(IAA) /b(iPAs)与每穗粒数呈负相关。

小麦单株穗数的QTL定位及CAPS标记开发

穗数是小麦产量构成三要素之一,开展小麦成穗数研究,对高产育种及种质资源创制具有重要意义。本研究以安农859/武农988的135份DH群体为研究材料,分别测定两年五个环境下单株穗数表型值,并基于DH群体的55K芯片数据进行单株穗数QTL分析,开发CAPS分子标记。结果表明,在1B、1D、2A、3D、4A、4B、4D、6A、7D等染色体上共检测到21个与单株穗数相关的QTL,其中,位于4B染色体上的Qsn-ahau-4B.2在5个环境下均被检测到,侧翼标记为AX-95004669-AX-109580651,物理区间为2.65Mb,可解释16.92%~49.98%表现变异,加性效应为1.32~3.69个穗数,增效等位基因来自安农859,是一个主效、稳定的QTL。基于Qsn-ahau-4B.2区间内候选基因TraesCS4B01G042700开发一个多态性CAPS标记(T-0507)。本研究结果将为小麦单株成穗数研究提供参考。

孕穗期气象条件对水稻每穗总粒数和结实率的影响

通过分期播种试验，研究了气象条件变化对超级稻协优9308及常规稻绍糯119每穗总粒数和结实率的影响。结果表明：气温是影响每穗总粒数和结实率的主要气象因子，在抽穗前25—21d，每穗总粒数与气温呈“倒抛物线”关系，结实率与气温呈“抛物线”关系，每穗总粒数和结实率随气温变化表现出相反的变化趋势，是二者形成过程中对外界气象条件要求不同造成的。幼穗分化期处在气温为28．5～32℃的晴好天气下，可获得大穗和高结实率。

不同燕麦基因型源库关系对穗粒数形成过程的影响

为了解燕麦穗粒数形成过程与源、库特征之间的关系,连续两年以10个不同来源、熟期、穗型、株型、小穗数的燕麦品种为试验材料,测定三叶期至拔节期的幼穗分化阶段及抽穗期源库特征,采用方差分析、聚类分析、逐步回归分析等方法,分析不同燕麦基因型源库特征及对穗粒数形成过程的影响。结果表明,燕麦穗粒数形成过程存在基因型差异,幼穗分化较好品种的穗粒数较全部品种平均值高11.22%~65.43%;幼穗分化较好品种的光合势、干物质量、粒数叶比、收获指数显著高于幼穗分化较差品种,其中粒数叶比和收获指数是影响穗粒数形成的主要因素,粒数叶比和收获指数较全部品种平均值分别高0.99%~68.74%和0.85%~13.80%。综上所述,源库协调是燕麦幼穗分化良好的生理基础,可通过提高光合势和干物质量达到增源的目的,进而提高穗粒数。

玉米花序分枝和穗粒数发育的分子调控

玉米是我国第一大粮食饲料作物,对保障我国粮食安全具有重要战略意义。玉米是雌雄同株异花植物,雄穗为圆锥花序,雌穗为肉穗花序。玉米花序和小花的分化与发育是穗粒数形成和小花育性决定的发育生物学基础,与籽粒产量密切相关,因而这一研究领域受到广泛关注,并取得了丰硕的成果。近年来,为了提高玉米粮食产量和更加深入地解析产量形成分子网络,研究学者在玉米花序分枝发育和穗粒数形成的遗传控制和分子调控机制等研究方向取得了一系列新的研究进展。本研究主要聚焦花序特异性转录因子基因、非编码序列及其调控基因、活性氧清除和糖代谢相关酶基因、乙烯等激素生物合成和信号途径关键基因以及膜系统与信号传导相关基因等,对这些基因在玉米花序分枝、小穗和小花发育进程中的生物学功能与作用途径进行了综述,并对生物技术发展推动全基因组序列分析、激素与代谢物交互网络分析以及精准育种等进行了展望,以期为玉米花序发育、穗粒数和籽粒产量的分子遗传调控网络构建和玉米高产育种提供参考。

春小麦结实特性对穗粒数的影响

试验以19个春麦品种为材料,试图探讨影响春麦穗粒数的生育阶段。结果表明,小花数多是穗粒数多的必要不充分条件;受精前的退化小花数相对来说要少于受精败育数和成胚后籽粒的退化数,也即受精前的退化小花数并不是限制穗粒数的主要因子;增加小花数同时减少小花的退化、减少受精败育数和成胚退化数是现阶段提高春麦穗粒数的关键。对于穗粒数多于40粒的品种减少小花数的退化提高可育小花数是增加穗粒数的关键;对于穗粒数在30￣40粒之间的品种减少成胚后籽粒的退化是提高穗粒数的关键;对于穗粒数低于30粒的品种,要增加受精前的小花数,同时要针对不同的品种,采取措施减少受精败育数或成胚后籽粒的退化数才能有效地提高穗粒数。

小麦穗粒数的调节:Ⅲ.脱落酸对离体培养穗结实的影响

利用离体穗培养方法研究了脱落酸（ABA）对小麦穗粒数的调节作用。在开花前15天和开花前8天进行离体穗培养，不同浓度（10-6，10-5,10-4mol·L-1）ABA处理均显著降低穗粒数，ABA的作用一方面是降低了离体器官的蔗糖吸收量（源调节），另一方面是降低了穗器官的蔗糖代谢活性（库调节）。开花期穗培养，ABA处理对穗粒数的影响力较小，而且主要是通过降低蔗糖吸收量而起作用。试验结果表明，在小麦穗发育过程中，蔗糖与ABA的相互作用可能是穗粒数的重要生理调控机制。

水稻出穗后叶片数及质量对籽粒结实能力的影响

以中粳稻武运 8号和杂交中籼稻汕优 6 3号为试验材料 ,出穗期剪去不同茎生叶和喷施增粒增重剂等处理 ,研究其对水稻结实能力的影响。结果表明 :出穗期剪去不同茎生叶 ,供试品种的千粒重、结实率和结实指数均下降且下降幅度依次增大 ;其中剪除剑叶对籽粒灌浆结实的影响最大 ,随着叶位的下降 ,剪叶对灌浆结实的影响程度逐渐降低 ;剪叶越多 ,对灌浆结实的影响越大。出穗期喷施增粒增重剂 ,能显著增加结实期叶片的叶绿素含量、SOD活性、降低叶片MDA含量 。

春小麦品种结实小穗数和穗粒数的配合力分析

通过双列杂交方式,对8个春小麦品种的结实小穗数和穗粒数进行一般配合力和特殊配合力效应分析.结果表明:J678和J679的一般配合力较高,与其他亲本品种一般配合力效应间差异均达极显著水平;J678与J680,农666与J659的特殊配合力较高,与其他杂交组合特殊配合力效应间差异达显著或极显著水平.

小麦穗顶部和基部小穗结实粒数的全基因组关联分析

为挖掘与小麦穗顶部和基部结实粒数性状相关的标记位点及优异等位变异,利用106对有多态性的SSR标记,与4个环境下的穗顶部和基部小穗结实粒数进行全基因组关联分析。结果表明,共关联到27对SSR标记,28个显著关联位点,表型解释率在5.73%~30.73%,其中,Xgwm55(6D)、Xgwm95(2A)、Xgwm102(2D)和Xgwm285(3B)分别在4、2、2、2个环境下与小麦穗顶部或基部小穗结实粒数相关联,为稳定的一因多效标记位点;发现优异等位变异位Xgwm132-6B_(128)和Xgwm102-2D_(142)可分别增加穗顶部小穗结实粒数0.14、0.20粒,Xgwm5-3A_(168)、Xgwm161-3D_(153)以及Xcfe172-3D_(144)可分别增加基部小穗结实粒数0.17、0.29、0.34粒。研究结果对于利用标记辅助选择、增加小麦穗粒数、进而提高小麦产量具有重要参考价值。

水稻单株有效穗数和每穗粒数的QTL剖析

应用２９２个Ｌｅｍｏｎｔ／特青Ｆ１３重组自交系（ＲＩＬｓ）及其含２７２标记的遗传连锁图谱剖析单 株有效穗数（ＰＮ）和每穗粒数（ＳＮＰ）及其相关性状的遗传．所有性状呈现超亲分离，ＰＮ与ＳＮＰ 存在弱的负相关．检测到影响 ＰＮ和 ＳＮＰ及其相关性状的 ＱＴＬ ５１个和互作位点 ４５对，它们 可以解释 ６０％以上的性状总变异。 ＳＮＰ与其相关性状的 ＱＴＬ定位在一起，比较与 ＳＮＰ－ＱＴＬ 同一或相邻区域的 ＱＴＬ数，穗部枝梗数是长度性状的两倍，故前者对ＳＮＰ的作用更大。仅有 ２个ＰＮ－ＱＴＬ与ＳＮＰ相关性状的ＱＴＬ相邻，因此通过标记辅助选择有可能实现ＰＮ与ＳＮＰ的 有利重组。其中影响 ＰＮ的 ＱＰｎ４和影响穗枝梗数和长度的 ＱＰｂｎ３ａ，ＱＰｂｎ３和 ＱＰｂｌ４等主效 ＱＴＬ，在标记辅助选择中具有重要的应用价值。对通过标记辅助选择合理配置穗部性状 ＱＴＬ 产生新的高产穗型进行了讨论．

小麦穗粒数形成的基因型差异及增粒途径分析

以 2 7个穗粒性状不同的小麦品种为材料 ,对小麦穗粒数形成过程中的各构成因素进行了相关、通径和聚类分析。结果表明 :不同穗粒性状基因型在分化小穗数、结实小穗数、分化小花数和可孕小花数上均有明显差异。特大穗型小麦的小花分化速率最快 ,分化持续时间最短。穗粒数对小麦产量提高的贡献最大 ,穗粒数与千粒重之间不存在负相关。在穗粒数各构成因素中 ,分化小穗数、结实小穗数、分化小花数、可孕小花数和小花结实率与穗粒数均呈极显著正相关 ,其中小花结实率的作用较大 ,直接通径系数高达 0 .82 2 5。在南京生态条件下 ,小花分化速率与分化小花数、可孕小花数和穗粒数呈显著正相关 ,但小花分化持续时间与分化小花数和穗粒数的相关均不显著。因此 。

遮阴条件下小麦穗粒数形成及产量构成因素分析

【目的】阐明遮阴对小麦穗粒数形成及产量构成因素的影响,以便在果粮间作模式下采取相应的栽培管理措施。【方法】在人工遮阴和不同果麦间作模式下(枣麦、杏麦和核麦间作),研究遮阴对小麦穗粒数形成、产量及其构成因素的影响。【结果】遮阴明显降低了小麦的可孕小花数、生物量、穗粒数、穗粒重和公顷穗数等产量的主要构成因素,最终导致产量降低。【结论】遮阴后小麦穗粒数的改良应更多地关注小花的分化、发育、退化和结实过程,产量的提高应更多地关注植株的生长发育、公顷穗数和籽粒灌浆过程。

减数分裂期高温对水稻穗粒数影响的定量分析

【目的】穗粒数是水稻产量构成因子之一。为明确减数分裂期高温对水稻穗粒数的可能影响,构建其定量估算模型,【方法】于2014-2015年以两优培九和南粳45为供试材料,于减数分裂期设置不同强度和持续时间的高温处理,以自然无高温环境为对照,分析了减数分裂期不同高温强度和高温持续时间对穗粒数的影响,建立了减数分裂期高温与穗粒数的定量关系,最后根据温度日变化特征,构建了自然环境下的减数分裂期高温对穗粒数的定量影响算法。【结果】减数分裂期高温对穗粒数的影响程度与高温强度、持续时间有关。同样高温条件下,穗粒数随高温持续天数增加呈指数减少;日相对穗粒数随温度增加而减少,可用二次曲线进行描述。穗粒数对高温敏感的终止时间大约为抽穗前5 d。利用2015年试验资料对上述模型进行了检验,两优培九和南粳45穗粒数模拟值的相对均方根差为0.094和0.085,说明模型可很好地模拟减数期高温对穗粒数的影响。【结论】对完善高温对水稻生长过程的定量影响具有重要作用。

水稻穗粒数相关基因的初步定位

利用穗粒数和穗长差异较大的2个粳稻品种日本晴与大穗型粳稻种质B0801组配群体,对水稻穗粒数、穗长和着粒密度等穗部性状进行数量基因位点检测,共检测到11个QTL,分布于第1,2,5,7以及9号染色体上,QTL的贡献率范围为0.21%～68.20%。其中,4个控制穗粒数的QTL分别位于第1,2,7,9号染色体,其贡献率为0.21%～25.06%。第9号染色体RM1328～RM3533标记区间的控制穗粒数性状的qGNP9-1位点,为主效QTL;控制穗长的QTL 4个,4个QTL分别位于第1,2,5,9号染色体。其贡献率范围为0.28%～61.19%,其中qPL9-1的LOD值为31.88,对表型变异的贡献率为68.19%,为主效QTL。控制着粒密度的QTL 3个,位于第1,2,9号染色体,其贡献率为0.43%～6.91%。qSD1-1增效等位基因来自大穗亲本,基因作用方式为加性。