小麦旗叶面积相关性状的全基因组关联分析

为了挖掘控制小麦旗叶面积相关性状的基因位点,本研究以215份适宜在冀中北地区种植的小麦品种(系)为研究材料,分别于2020—2022年在河北省唐山市种植,利用小麦16K高密度SNP芯片进行全基因组扫描,并结合小麦旗叶面积相关性状(旗叶宽、旗叶长、旗叶面积)进行全基因组关联分析。结果表明,有23个与小麦旗叶宽显著相关的SNP位点,其中位于1A、2B(6)、3A、4A、4B、5A、5B(5)、5D、6B染色体上的18个SNP位点(区段)在多个环境中被检测到;两个与旗叶长显著关联的SNP位点未在多个环境中被检测到;在关联出的21个与旗叶面积显著关联的SNP位点(区段)中,位于2B、5A染色体的两个位点(区段)在多个环境中被检测到。有13个SNP位点(区段)表现“一因多效”,分布于1A、2B(3)、3A、4A、5A(2)、5B(3)、5D、7A,这些位点在与旗叶面积显著关联的同时,也与旗叶宽或旗叶长呈显著关联。

水稻剑叶形态性状QTL分析

为了剖析水稻剑叶形态性状的遗传机理,以典型籼稻七山占和典型粳稻秋光构建的F10重组自交系(RIL)及其包括122个SSR标记的遗传连锁图谱为材料,对水稻齐穗期剑叶形态性状进行QTL分析。共检测到20个控制剑叶形态性状的QTLs,其中:5个剑叶长度QTL、7个剑叶宽度QTL、6个叶面积QTL和2个比叶重QTL,分布于第1、第2、第4、第5、第6、第7、第10和第12染色体上;2个控制比叶重的QTL为首次检出。为水稻剑叶形态性状的改良和理想株型的育成提供了基础性数据。

FACE条件下冬小麦生长特征及产量构成的影响

模拟2050年冬小麦生长的CO2浓度下,冬小麦生长和产量的响应,有助于评价未来CO2浓度升高对小麦生产的影响。利用农田开放式大气CO2浓度升高(FACE)试验平台,以强筋冬小麦CA0493为供试材料,CO2浓度处理设定对照CO2(aCO2,415±16μmol/mol)和高浓度CO2(eCO2,550±17μmol/mol)2个水平;施N处理设常规施氮(NN,底肥含N118kg/hm2+追肥含N70kg/hm2)和低氮(LN,底肥含N66kg/hm2+追肥含N17kg/hm2)2个水平,研究高浓度CO2和不同施氮量对冬小麦株高、叶面积、分蘖动态、产量和产量构成要素的影响。结果表明,高CO2浓度显著提高了拔节期小麦株高(5.12%),常规施氮下的增幅高于低氮下的增幅。CO2浓度升高显著增加了开花期的旗叶面积(14.87%)和主茎上部3叶叶面积(10.02%),旗叶叶面积的增加主要由叶长增加(8.97%)决定。CO2浓度升高使常规施氮下的分蘖数量增加。开放式CO2浓度升高使冬小麦产量增加18.3%(P<0.05),低氮和常规施氮下的增幅分别为6.0%、31.4%。高浓度CO2使小麦单位面积穗数和穗粒数分别增加5.3%和14.5%(P<0.05),常规施氮下的增幅均高于低氮下的增幅,不孕小穗数下降11.12%(P<0.05),而对千粒重无显著影响。高浓度CO2使不孕小穗数降低,小花退化减少,从而提高了穗粒数,是产量增加的主要原因。

多穗型品种华成3366减氮增密绿色增产稳产技术研究

为揭示减氮下利用多穗型品种增加密度实现绿色增产稳产的可行性,研究了4种氮水平与3种种植密度互作对小麦根系、光合、品质及产量的影响。结果表明,相同氮水平下根长、根表面积、平均根直径受密度影响不显著,根体积和根尖数受密度影响显著,相同密度下N1(传统施氮量)根长、根表面积、根体积、根尖数显著高于N3(70%N1)。相同密度减氮15%(N2,85%传统施氮量)小麦孕穗期旗叶面积不会显著降低,而减氮30%会显著降低。叶绿素含量受密度影响不显著,D1(180万株/hm^2)和D3(360万株/hm^2)密度下N1叶绿素含量显著高于N3。同一氮水平下,密度增加光合速率、气孔导度、蒸腾速率降低,胞间CO2浓度上升,D1、D2(270万株/hm^2)、D3下N1比N3光合速率和气孔导度显著增加20. 03%,18. 44%,17. 36%和24. 11%,20. 40%,19. 76%。籽粒蛋白质、淀粉、湿面筋含量及沉降值受密度影响不显著,N1与N3间蛋白质含量和沉降值差异显著,而淀粉、湿面筋含量差异不显著。相同氮水平下,增加180万株/hm^2基本苗显著提高小麦各生育期群体干物重,施氮量由N1降到N3群体干物重显著降低,N2D3和N3D3群体干物重高于或相当于N1D1和N1D2,N3D3群体干物重高于或相当于N2D1和N2D2。N1、N2、N3下D3比D1产量在2016,2017年显著增加了11. 83%,11. 42%,14. 03%和5. 52%,10. 31%,10. 88%,N3D2和N3D3产量高于或相当于N1D1。研究得出,减氮15%~30%下密度增加90~180万株/hm^2基本苗可获得高于或相当于其对应未减氮处理的生物和经济产量。

冬小麦粒叶比杂种优势及遗传效应分析

用9个冬小麦品种按5×4不完全双列杂交设计组配20个杂交组合,对小麦粒叶比的杂种优势和遗传效应进行分析。结果表明,小麦粒叶比表现出一定的杂种优势;一般配合力和特殊配合力方差均达极显著水平,说明亲本的粒叶比差异及杂交互作均对F1代产生遗传差异,该试验中石6021、农大99260080等的一般配合力较大,石6021×农大99260080、鲁麦14×济南17等组合的特殊配合力较大,产生了较强的杂种优势;粒叶比遗传符合加性-显性遗传模型,但以加性效应为主,其遗传决定度达87.65%,狭义遗传力为64.71%;在高粒叶比品种选育上应重视高粒叶比亲本筛选利用和杂交后代的早代选择。

小麦品种(系)叶绿素含量变化及其与光合叶面积关系研究

对 3种类型 11个小麦品种 (系 )的叶绿素含量变化及其与光合叶面积关系进行了研究。结果表明 ,中粒型品种 (系 )的叶绿素 (a +b)高峰出现早 ,且生育后期下降快 ;小粒型和大粒型品种 (系 )叶绿素 (a +b)高峰出现较迟。不同类型品种 (系 )叶绿素 (a/b)值在整个生育期呈下降趋势 ,中粒型品种 (系 )的chl(a/b)均低于另外两种类型品种 (系 )。高产品种生育后期叶绿素含量高值期持续时间长 ,叶绿素 (a/b)低。多元相关分析表明 ,在籽粒灌浆期 ,叶绿素 (a +b)与叶绿素 (a/b)值呈显著负相关 ;叶绿素 (a +b)和叶绿素 (a/b)值与旗叶面积呈显著负相关。小麦育种上应选择生育后期叶绿素 (a +b)较高 ,叶绿素 (a/b)值低 ,且旗叶面积相对较大的品种。

等氮条件下有机无机肥配施对小麦光合特性和群体结构的影响

为寻求最佳有机肥无机肥配施方式,以山西农业大学培育的山农9801为供试材料,在山西农业大学试验田进行了低氮(270 kg·hm^(-2))、高氮(360 kg·hm^(-2))2个施氮量下无机肥及有机肥各为37 500 kg·hm^(-2)、75 000kg·hm^(-2)4个有机肥无机肥配施共6个处理的田间试验,研究一定量氮肥下不同混施量的有机肥料与无机肥料对小麦群体叶面积指数、群体结构、叶绿素含量及光合特性的影响。结果表明:高氮情况下,有机肥为75 000 kg·hm^(-2)的处理组的叶面积指数值最高;低氮情况下,有机肥为75 000 kg·hm^(-2)的处理组的群体结构表现最为合理;高氮情况下,有机肥为75 000 kg·hm^(-2)的处理组的旗叶叶绿素含量和旗叶净光合速率最高,综上得出高氮情况下,有机肥75 000 kg·hm^(-2)、无机肥228.3 kg·hm^(-2)处理组(F组)为最佳试验组。

三种山羊草细胞质对普通小麦F_1代株高和旗叶面积的效应

以普通小麦品系 30 3,70 6及其回交转育的粘果山羊草 ( Ae.kotschyi)、瓦维洛夫山羊草 ( Ae.vavilovii)和牡山羊草 ( Ae.juvenalis)细胞质雄性不育系为母本、1 3个普通小麦品系为父本 ,进行不完全双列杂交 ,研究了以上 3种山羊草细胞质对普通小麦 F1 代株高和旗叶面积的细胞质效应。结果表明 ,与普通小麦细胞质相比 ,3种山羊草细胞质对普通小麦 F1 代的旗叶面积不存在正向或负向的细胞质效应 ,而对普通小麦 F1 代的株高有负向的降低效应 ,瓦维洛夫山羊草细胞质对 F1 代株高降低作用不显著 ,粘果山羊草、牡山羊草细胞质对 F1

大丽轮枝孢激活蛋白对小麦旗叶面积及其光合特性和籽粒产量的影响

为明确大丽轮枝孢激活蛋白(Verticillium Dahliae Asp-f2 Like,简称VDAL)对冬小麦旗叶面积、花后光合特性及籽粒产量的影响,于2017-2018和2018-2019年两个小麦生长季,以强筋冬小麦品种藁优2018为材料,在河北藁城设置大丽轮枝孢激活蛋白种子包衣,并在大田条件下设置春三叶(倒四叶)露尖(S3)、春四叶(倒三叶)露尖(S4)、春五叶(倒二叶)露尖(S5)、春六叶(旗叶)露尖(S6)以及孕穗期(SB)叶面喷施VDAL和全生育期不喷施VDAL(S0)6个处理,以不包衣且不喷施为对照(CK),分析了VDAL对小麦旗叶面积、花后光合特性和产量的影响。结果表明,S4和S5处理显著(P<0.05)增加了旗叶的长或宽,从而增大了叶面积。S4、S5和S6处理可以维持旗叶花后较高水平的净光合速率。各喷施处理的籽粒产量均有不同程度的提高,与CK相比,两年间S4处理的籽粒产量均显著(P<0.05)提高,2018-2019年,S5处理的穗粒数和籽粒产量也显著(P<0.05)提高。综上,采用VDAL种子包衣,并于春生4~5叶龄喷施VDAL,可以增加旗叶面积和旗叶花后净光合速率,提高穗粒数和千粒重,从而达到增加产量的目的。

超高产小麦产量及旗叶生理特性的研究

为给超高产小麦生产能力的进一步提升提供理论依据,以超高产小麦品种温麦6号为对照,在水肥条件较好的高产麦田研究了两个具有超高产潜力的小麦品种洛麦21号和周麦18的产量及生育后期旗叶生理特点。结果表明,与温麦6号相比,洛麦21号和周麦18分别增产13.02%和9.92%,差异达极显著和显著水平。洛麦21号和周麦18每公顷穗数与对照差异不显著,但穗粒数和千粒重均显著高于温麦6号,两品种的经济系数也均高于温麦6号。洛麦21号和周麦18在生育后期都具有较高的光合速率、较大的光合叶面积指数和较高的PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm),并且其光合功能期长,叶绿素含量高;旗叶可溶性糖和可溶性蛋白含量不仅高而且下降缓慢。这些结果说明,改善生育后期旗叶光合性能、延缓叶片衰老进程、增加穗粒数和千粒重,以及提高经济系数可进一步提高超高产小麦品种的产量。

四川小麦品种的旗叶光合特性

四川小麦品种光合特性优势材料筛选及研究对于提高我国弱光照地区的小麦产量具有重要意义.以41个四川小麦地方品种和2个高产推广品种(川育16和川麦42)作为材料,分3个时期(抽穗期、扬花期、灌浆期)测定各品种小麦旗叶的光合特性参数和叶面积.结果表明:四川小麦地方品种旗叶光合特性在不同生育期存在明显差异,3个时期净光合速率(NPn)高低依次为:抽穗期>扬花期>灌浆期;根据NPn、旗叶面积(FLA)和3个时期净光合速率平均值与旗叶面积乘积(mNPn×FLA)筛选出了2个光合特性优良的地方品种——ZM4846、ZM4711和1个育成品种——川育16,可作为西南弱光照地区小麦高光效育种的亲本资源.其中灌浆期水分利用率(WUE)最大的3个品种为川育16、ZM4787、ZM4679,水分利用率具有随光合速率的升高而升高的趋势.本研究明确了在3个时期各相关性状对NPn的影响,并提出在四川地区小麦高光效品种选育上应选择在灌浆期具有低胞间CO2浓度、低蒸腾速率、高水分利用率的品种.

冬小麦粒叶比遗传效应分析

用9个冬小麦品种按5×4不完全双列杂交设计组配20个杂交组合,对小麦粒叶比的杂种优势和遗传效应进行分析。结果表明,小麦粒叶比表现出一定的杂种优势;一般配合力和特殊配合力方差均达极显著水平,说明亲本的粒叶比差异及杂交互作均对F1代产生遗传差异,该试验中石6021、农大99260080等的一般配合力较大,石6021×农大99260080、鲁麦14×济南17等组合的特殊配合力较大,产生了较强的杂种优势;粒叶比遗传符合加性—显性遗传模型,但以加性效应为主,其遗传决定度达87.65%,狭义遗传力为64.71%;在高粒叶比品种选育上应重视高粒叶比亲本筛选利用和杂交后代的早代选择。