单穴留苗数对晋谷21号茎秆机械强度和倒伏指数的影响

为探究单穴不同留苗数对晋谷21号茎秆机械强度及抗倒伏能力的影响,研究了在单穴留苗数为1,2,3,4,5株下的晋谷21号的茎秆特性,比较了单穴留苗数对茎秆机械强度和倒伏指数的影响。结果表明,晋谷21号在单穴留苗3株时,植株茎秆机械强度最高,倒伏指数最低;其次为单穴留苗2,4株。

水稻基部伸长节间性状与茎秆机械强度的相关分析和QTL定位

分析水稻品种‘沈农265’和‘丽江新团黑谷’杂交的F2群体基部第二节间茎秆机械强度与该节间形态和茎秆解剖结构的相关性,并对基部第二节间机械强度和相关性状进行QTL定位的结果表明:机械强度与茎粗、茎壁面积、茎壁厚度、大小维管束数目、大小维管束面积、大小维管束韧皮部面积、大小维管束木质部面积呈显著或极显著的正相关,与节间长度呈极显著的负相关,而与茎秆扁平率的相关不显著。采用复合区间作图,从研究的14个目标性状中检测到18个QTL。控制基部第二节间的抗折力的QTL检测到4个,位于第4、7、9和10号染色体上,可解释遗传变异的12%～23%。在第4和第7染色体上的相同区间上还同时检测到了控制茎壁性状和维管束性状QTL,贡献率在12%～21%之间。说明这两个位点是控制基部第二节间机械强度的重要区域,也是茎壁性状、维管束性状与机械强度高度正相关的遗传学基础。

蔗茎机械强度精准评价及机制解析

倒伏是限制我国糖料蔗生产的核心问题之一。茎秆机械强度是决定蔗茎抗倒伏性能的重要性状,由于缺乏精准评价甘蔗机械强度的有效方法,甘蔗抗倒伏研究进展严重受阻。本研究针对甘蔗倒伏、折断的问题,分别建立一套基于穿刺力和折断力的蔗茎力学表型测定方法,对117份甘蔗品系蔗茎机械强度精准评价,并对茎秆抗倒伏差异品种(‘桂糖42号’和‘柳城05-136号’)的茎秆生物学特性和细胞壁成分进行分析,探究蔗茎机械强度形成的生物学机制。结果显示:(1)各力学参数在不同试验小区间呈极显著正相关关系(P<0.001),茎秆力学性状测定对甘蔗自然群体茎秆的评价具有可靠性与准确性;(2)甘蔗成熟节间的穿刺力与未成熟节间的折断力呈极显著正相关(P<0.001),暗示成熟节间与柔嫩节间力学性状存在内在联系;(3)‘桂糖42号’蔗茎穿刺力显著高于‘柳城05-136号’,尤其中部节间差异达最大化,但二者茎髓穿刺力无显著差异,表明蔗茎穿刺力大小取决于茎皮组织,与髓无关;(4)分析茎皮组织细胞壁成分,发现‘桂糖42号’的纤维素、半纤维素和木质素含量均显著高于‘柳城05-136号’,其中纤维素含量与穿刺力呈极显著正相关(r=0.925,P<0.001),半纤维素和木质素与穿刺力无显著相关性,表明茎皮纤维素含量是决定茎秆机械强度的内在因素。因此,本研究针对甘蔗生产中"茎倒"和"茎折"的生物学问题,在建立蔗茎机械强度精准评价体系的基础上,初步探究了甘蔗不同品种、节间茎秆机械强度的变化规律,并揭示了其内在决定机制。该研究方法及结果可为甘蔗抗倒伏优良品种选育提供参考。

追氮时期对饲用燕麦茎秆理化特性和抗倒性的影响

为了明确不同追氮时期对燕麦茎秆形态学特征、理化物质构成的影响及其与倒伏性的关系,本研究以2个饲用燕麦(Avena sativa L.)品种为材料,在大田条件下设置不同追氮时期处理,测定燕麦植株形态学、茎秆理化特性、抗倒性和产量指标。结果表明:随追氮时期后移,2个品种株高、基部节间和穗下节间长度、重心高度和倒伏率呈降低趋势,植株茎粗、茎秆鲜重、机械强度、茎秆中钾、硅、木质素含量在孕穗期追氮达到最高,可溶性糖含量在抽穗期追氮达到最高。与不施氮处理比较,孕穗期追氮处理‘蒙燕1号’和‘蒙特’品种的植株茎秆机械强度提高62.29%和42.72%,茎秆抗倒指数分别提高59.18%和45.58%,干草产量分别提高40.85%和19.22%(P<0.05)。综上,茎秆钾和硅元素、木质素及可溶性糖含量与燕麦抗倒伏性密切相关,在孕穗期追施氮肥有利于提高燕麦抗倒性能并获得较高饲草和种子产量。

水稻茎秆细胞壁相关组分含量QTL定位及候选基因分析

水稻(Oryza sativa)倒伏是制约其生产的主要因素之一,而茎秆的机械强度影响水稻抗倒伏能力,且与茎秆细胞壁相关组分含量密切相关。通过调控水稻茎秆细胞壁相关组分含量提高水稻抗倒伏能力,是提高水稻产量与品质的有效途径。该研究用籼稻品种华占(O.sativa subsp.indica cv.‘HZ’)和粳稻品种热研2号(O.sativa subsp.japonica cv.‘Nekken2’)杂交获得F1代,经连续多代自交得到120个重组自交系(RILs)群体,并以此构建遗传连锁图谱。基于构建的高密度遗传图谱,对水稻茎秆细胞壁中纤维素、半纤维素和木质素含量相关QTLs进行定位,结果共检测到4个与纤维素含量相关的QTLs、12个与半纤维素含量相关的QTLs和8个与木质素含量相关的QTLs。对检测到的QTLs区间进行候选基因分析,共筛选到13个候选基因。利用q RT-PCR检测候选基因的表达水平,结果表明除LOC_Os02g58590和LOC_Os12g41720外,其余候选基因的表达量在双亲间均存在显著差异。研究结果为挖掘调控水稻茎秆机械强度的基因,进而筛选和培育抗倒伏能力强的水稻品种奠定了重要基础。