东乡野生稻渗入系苗期抗旱遗传及生理机制初步分析

以强抗旱性的巴西旱稻、东乡野生稻和弱抗旱性的栽培稻协青早B为对照品种,以基于萎蔫率的抗旱等级为鉴定指标,采用苗期反复自然干旱鉴定法和20%PEG6000模拟干旱法,对江西东乡普通野生稻(Oryza rufi-pogon)/协青早B//协青早B构建的回交重组自交系(Backcross inbred lines,BIL)群体(BC1F9)进行苗期抗旱机理及遗传分析。结果表明:230个BC1F9 BIL群体经2次反复自然干旱后,在1/2MS营养液恢复生长的平均抗旱等级分别为3.76和4.39,萎蔫率呈连续正态分布,暗示东乡野生稻苗期抗旱性表现为质量-数量性状遗传性状特征。将干旱处理一次后等级为1级的14个株系,在20%PEG6000模拟干旱条件下进行处理,结果与反复干旱二次后结果一致,株系1112、1168、1172和1315为强抗旱基因渗入系,可进一步用于抗旱基因的挖掘与利用。在20%PEG6000模拟干旱条件下,强抗旱性株系1112苗期叶片的可溶性糖、脯氨酸含量和SOD活性增加幅度都大于弱抗旱性株系1323,GSH含量下降幅度则低于弱抗旱株系,说明强抗旱株系渗透物质比弱抗旱株系积累快且幅度大,而细胞膜过氧化产物积累速度较慢,更有利于适应干旱环境。

水稻矮杆突变体del1的生理特性及遗传分析

利用60Coγ射线辐照粳稻品种Kitaake,获得一个性状稳定遗传的水稻矮杆突变体del1,本研究对其形态学、矮化性状遗传、叶片超微结构及生理特性进行了分析。结果表明该突变体田间表现为植株矮化,叶片直立,叶色浓绿和不结实;矮化突变性状由单隐性基因控制;突变体的叶肉细胞超微结构正常,但体积明显小于野生型;突变体幼苗株高对外源激素eBR钝感,对GA3较敏感;生育后期突变体保护酶活性较野生型下降较快。研究结果为该矮杆突变基因的定位克隆及功能分析奠定了基础。

水稻大粒型材料lg1的生理特性与遗传分析

对一个大粒型水稻材料lg1表型、光合、灌浆等生理与遗传特性进行分析。结果表明,大粒材料lg1田间表现为植株高大,穗长粒大,千粒质量达47.58 g;光合能力较强,但气孔导度、胞间CO2浓度较对照9311分别小32.1%,3.94%;lg1为同步灌浆,强、弱势粒早、中、后期灌浆贡献率相差不大,强势粒灌浆时间比弱势粒长;遗传分析表明,F2群体的粒长、粒宽、长宽比、粒厚和千粒质量均呈连续变异的正态分布,为多基因控制的数量性状;相关分析表明,粒宽与粒长呈极显著正相关,粒长、粒宽和粒厚与千粒质量呈极显著正相关,与长宽比均呈极显著负相关,推测粒宽、粒长、长宽比、粒厚和千粒质量性状同时受一个或多个共同的QTL控制。研究结果为大粒型材料lg1在超高产育种应用提供理论依据。

水稻粒重生理特性及遗传分析研究进展

粒重是水稻产量构成的主要因素之一。粒重的增加对水稻产量的增加有着积极的作用。该研究揭示影响水稻粒重的生理变化和遗传规律,可对粮食产量的提高有着重大的意义。综述了灌浆生理特性与粒重的关系、影响水稻粒重的生理生化特性、激素对粒重的影响以及粒重的遗传特点,并且对粒重育种的应用进行了展望。

水稻大粒型材料lg1的表型和生理特性与遗传分析（英文）

该研究对一个大粒型水稻材料lg1的表型、生理和遗传特性进行分析。结果表明,大粒材料lg1田间表现为植株高大,穗长粒大,千粒质量达47.58 g;光合能力较强,但气孔导度、胞间CO2浓度较对照9311分别小32.1%,3.94%;lg1为同步灌浆,强、弱势粒早、中、后期灌浆贡献率相差不大,强势粒灌浆时间比弱势粒长;遗传分析表明,F2群体的粒长、粒宽、长宽比、粒厚和千粒质量均呈连续变异的正态分布,为多基因控制的数量性状;相关分析表明,粒宽与粒长呈极显著正相关,粒长、粒宽和粒厚与千粒质量呈极显著正相关,与长宽比均呈极显著负相关,推测粒宽、粒长、长宽比、粒厚和千粒质量性状同时受一个或多个共同的QTL控制。研究结果为大粒型材料lg1在超高产育种应用提供理论依据。

不同穗型早稻品种产量形成及生理特性研究

【目的】水稻高产形成及其稳产性与穗型和环境因素密切相关,探明不同穗型早稻品种产量形成及其相关生理特性,为早稻品种培育及高产稳产栽培提供科学依据。【方法】以较小穗型品种陵两优739和株两优171以及较大穗型品种五丰优286为试验材料,研究不同穗型品种在产量及其构成、干物质积累与转运、辐射利用率、籽粒灌浆及相关生理指标等方面的差异。【结果】较小穗型品种的总颖花量显著低于较大穗型品种,而结实率和千粒质量分别较后者显著提高15.66%~22.12%、1.43%~1.87%,并显著增产5.31%~6.54%;不同穗型品种各时期干物质积累及抽穗期茎叶干物质转化率无明显差异,但较小穗型品种的辐射截获量及截获率明显低于较大穗型品种,从而辐射利用率较后者显著提高6.71%~8.05%;较小穗型品种各部位籽粒的最大灌浆速率、平均灌浆速率显著大于较大穗型品种,而且到达最大灌浆速率的时间以及活跃灌浆持续时间显著短于后者;同时,较小穗型品种抽穗后12 d籽粒的蔗糖合成酶(SS)、ADPG焦磷酸化酶活性(ADPG-PPase),以及抽穗后12 d与21 d的赤霉素(GA3)、生长素(IAA)含量显著高于较大穗型品种,而反式玉米素(tZ)、脱落酸(ABA)显著低于后者。【结论】较小穗型早稻品种在足够总颖花量和干物质积累的基础上,籽粒较高的淀粉合成酶活性及内源激素(GA3、IAA)含量有利于促进籽粒灌浆结实,从而提高结实率和千粒质量,实现高产和稳产。

玉米穗轴的颜色变化,是偶然还是与农艺性状存在关联?--以历年国审普通品种为例

玉米穗轴颜色在温带种质及商业化杂交品种中受到强烈的人工选择。为了明确我国不同区域玉米穗轴颜色选择的偏向性,探索轴色与多种农艺性状间的关联,本文以1992—2020年国审普通玉米品种为例,对品种轴色、审定区域及多项农艺性状进行了比较分析。在统计到的1604个品种中,红轴品种占比从1992年的50%逐渐提高至2020年的80%以上。其中,北方春玉米区、黄淮海夏玉米区和西北玉米区的红轴品种比例随年份更替提升速度高于西南和南方玉米区。对比分析红、白轴品种在株型、果穗和籽粒特性等方面的差异发现,近15~20年间的红轴品种平均穗长和穗行数均显著高于白轴。随年代更替,红轴品种的籽粒平均粗淀粉含量升高趋势快于白轴,但其平均粗脂肪含量下降明显,并且红轴品种平均粗蛋白含量和赖氨酸含量表现弱于白轴。因此,针对红色穗轴的强烈人工选择可能主要与玉米单株产量潜力的挖掘有关。但红轴品种在非生物逆境抗性和籽粒品质方面的表现需要进一步探讨。

不同粳稻品种在江西不同生态区的农学表现

以2个杂交籼稻(II优838和天优华占)为对照,在江西3个生态区(新建、抚州和吉安)开展对比试验以明确不同类型粳稻品种在江西的生态适应性。结果表明,总体上,杂交粳稻比常规粳稻更具产量优势,晚粳比中粳表现更好。新建点两个播期(5月30日和6月19日,各点均为30 d秧龄)均为杂交晚粳产量最高,常规中粳最低,特别是5月30日播期的杂交晚粳平均产量达到10.95 t/hm2,显著高于对照籼稻。抚州点两个播期(5月30日和6月29日)均是对照籼稻产量最高,常规中粳最低,常规晚粳、杂交中粳和杂交晚粳之间无显著差异。吉安点5月30日和6月9日播期均是对照籼稻产量最高,杂交中粳最低;6月19日和6月29日播期分别是杂交晚粳和杂交中粳产量最高,但均与对照籼稻无显著差异。新建和抚州点均为5月30日播期产量最高,而吉安点6月9日播种最佳。新建点两个播期均是来自浙江的粳稻品种产量最高,但与来自湖北的品种和对照籼稻之间均无显著差异。抚州和吉安点不同来源地的粳稻品种产量随播期的不同表现不一。因此,江西发展粳稻生产的适宜地区应该主要集中在鄱阳湖平原及以北地区,品种应该以杂交晚粳为主,品种的引进以从纬度相近的浙江省为宜。

氮肥和孕穗后期高温对两个早稻品种产量和生理特性的影响

为探究氮肥和孕穗后期高温对水稻产量的复合影响,以杂交稻淦鑫203和常规品系中531为材料,设置2个氮肥水平,于水稻孕穗后期38℃高温处理4d,分析高温处理下2个水稻品种产量、生理指标的差异及氮肥效应。结果表明,同一氮肥水平下,与自然温度相比,孕穗后期高温处理下2个供试品种的单株产量、单株有效穗数、每穗总粒数、结实率、每穗颖花分化数和收获指数均表现出不同程度的降低,其中,单株产量、结实率和收获指数差异达显著水平;而颖花退化率、单茎叶质量和单茎茎鞘质量则不同程度增加,其中颖花退化率差异达显著水平。同一氮肥水平下,与自然温度相比,高温处理后期2个品种的叶绿素含量均有不同程度上升,中531高氮处理的叶绿素含量增幅低于正常氮肥处理。自然温度和高温处理下,与正常氮肥水平相比,高氮处理增加2个品种的单株产量和单株有效穗数。另外,在高温条件下,与正常氮肥水平相比,高氮处理显著增加中531每穗总粒数、千粒重和收获指数,显著降低结实率。值得注意的是,高温条件下,2个品种高氮处理的单株产量降幅低于常氮处理,说明适当高氮可减轻高温的减产作用。

抽穗期干旱复水对不同产量早稻品种结实及一些生理指标的影响

为了探明生育后期干旱复水对双季早稻产量补偿效应及其生理机制,选择淦鑫203和淦鑫206为材料,于抽穗期干旱7d,然后复水处理,分析了其结实和产量、剑叶渗透调节物质、丙二醛(MDA)和内源激素含量及保护酶活性等。结果表明,干旱复水处理后供试品种的结实率、千粒重及单株产量均表现出不同程度下降,其中,结实率和单株产量降幅均达显著水平;抽穗期干旱7d复水不存在产量补偿效应;两个品种剑叶可溶性糖(SS)、游离脯氨酸(Pro)、MDA含量以及超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性均表现为干旱处理显著高于CK,以复水0d后相差最大,复水后上述指标均明显下降,但处理与CK之间至复水12d后仍然存在一定差距;总体上,淹水条件下抽穗期两个品种剑叶IAA、GA3含量随生育进程呈现上升趋势,而ABA、ZR含量呈现下降趋势;干旱复水处理下两个品种剑叶ABA、IAA及ZR含量呈持续上升趋势,GA3含量则表现出先降后升趋势。抽穗期干旱处理将启动稻株体内抗衰老机制,复水后将在一定程度上激活稻株体内生长促进因子并抑制生长抑制因子,但其效果十分有限,且与品种产量相关不显著。

不同产量晚稻品种分蘖期动态密度稀化下群体自动调节力的差异与生理机制

为了探明生育前期动态密度稀化下不同产量双季晚稻品种群体自动调节力的差异及其生理机制,以五丰优T025和昌优10号为材料,于分蘖期进行递次间蔸密度稀化处理,分析了产量及其构成、干物质量(DMW)、比叶重(SLA)、叶面积指数(LAI)及倒2叶内源激素含量等。结果表明,间蔸稀化处理后两个品种单位面积产量表现出不同程度下降,单株产量、单株有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重则不同程度上升,同一密度下五丰优T025单位面积产量均高于昌优10号,变异系数和极差则低于后者;五丰优T025群体自动调节力明显强于昌优10号;五丰优T025间蔸稀化处理下单株产量较对照(不间蔸)上升的幅度大于昌优10号,且其极差率更大;前者个体对群体的补偿力强于后者,主要是其单株有效穗数优势明显;五丰优T025个体通过增强分蘖数、增加单株干物质积累、减缓抽穗至成熟期叶面积指数和比叶重的下降速率来弥补群体单位面积有效穗数及干物质积累下降的能力强于昌优10号;间蔸稀化处理减缓了两个品种抽穗后倒2叶生长抑制类激素ABA含量的上升及生长促进类激素ZR、IAA和GA3含量的下降速率,且总体上五丰优T025该能力强于昌优10号。

江西高天岩自然保护区生态系统服务功能价值评估

高天岩自然保护区位于江西省莲花县,为当地人提供了多项生态服务功能。根据高天岩自然保护区生态与社会经济系统的特征,构建其生态系统服务功能价值评估指标体系,并以2014年数据为基础,综合运用成本替代、市场价值、影子工程、造林成本、成果参数和旅行费用等定量分析方法,评估其生态系统的经济价值。结果表明:2014年,高天岩自然保护区生态系统服务总经济价值为7.20×10~8元,其中,土壤保持和固碳释氧的经济价值居前两位,分别为4.39×10~8元和1.16×10~8元,各占服务总经济价值的60.89%和16.11%。9项服务指标按评估的经济价值大小排序为:土壤保持>固碳释氧>产品供给>生物多样性保护>环境净化>气候调节>旅游休憩>调洪蓄水>社会保障。直观的经济数字反映了高天岩自然保护区生态系统对人类社会的重要贡献,一方面有利于强化管理者和公众保护高天岩自然保护区的意识,另一方面为政府制定高天岩自然保护区生态系统补偿标准提供数据支撑。

崇义客家梯田生态系统可持续发展综合评价

崇义客家梯田是中国最大的客家梯田,为当地客家人提供了多项生态服务功能。综合评价崇义客家梯田生态系统的可持续性,有助于人们合理开发和利用其资源。运用综合加权函数、协调度模型和发展障碍度模型对崇义客家梯田生态系统可持续发展现状、可持续发展潜能以及影响其可持续发展的障碍因素作了分析诊断。结果表明:1990—2014年间,崇义客家梯田生态系统可持续发展综合指数增长了2.22倍。各指标间的协调度均大于0.65,指标间协调发展的程度良好,崇义客家梯田生态系统可持续发展存在较大潜能。影响崇义客家梯田生态系统可持续发展的主要单项障碍性因素有服务业产值、农民受教育程度、农民恩格尔系数和农田受灾率4项,他们的障碍度值分别为0.17、0.17、0.15和0.13。直观的数据反映了崇义客家梯田生态系统的可持续发展情况,也为当地政府制定崇义客家梯田生态系统可持续发展对策提供了可靠的支撑。

辐射诱变水稻雄性不育突变体tda的遗传与细胞学分析

为了挖掘更多与水稻花药发育相关的基因,利用60Co-γ射线辐照粳稻品种松香早粳,获得1个水稻雄性不育突变体tda,并对其细胞学和遗传学进行分析。结果表明,tda突变体在营养生长期无明显的表型缺陷,花序和花器官能正常发育,但其花药较小且呈白色。组织切片研究发现,tda突变体在小孢子发育时期开始出现异常,绒毡层提前降解,小孢子呈畸形状,随后小孢子萎缩不能形成正常的花粉粒。遗传学分析表明,tda是一个单基因控制的隐性核突变体。该研究结果为TDA基因的克隆、功能分析及水稻花药发育的分子机制奠定了基础。

南方不同“冬种+双季稻”种植模式对土壤有机碳和作物产量的影响

设置了冬闲-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻、大蒜-双季稻,马铃薯、紫云英、油菜轮作接茬双季稻5个处理,通过3年(2013—2015)大田试验,系统研究了双季稻田冬季复种对产量和土壤有机碳、活性有机碳及碳库管理指数等的影响。结果表明:冬种作物早稻产量均高于对照,晚稻产量除冬种油菜有所降低外,其他各冬作处理均高于对照。各冬种处理土壤总有机碳、活性有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳含量和碳库指数较冬闲处理均有显著提高。土壤碳库管理指数除了冬季作物轮种处理外,其他冬种处理较冬闲处理均有显著提高。土壤总有机碳与活性有机碳和微生物量碳之间呈极显著相关,与可溶性有机碳和碳库管理指数存在显著相关,碳库活度和碳库活度指数各冬种处理也有所提高,但影响不显著。

双季早稻氮素亏缺补偿效应的形成及其生理机制初探

为探明双季早稻氮素亏缺补偿效应的形成及其生理机制,采用桶栽方式,以超级杂交早稻品种淦鑫203为试验材料,于氮素亏缺敏感期分蘖期,设置5个氮肥处理:T0(各生育阶段均不施用氮肥,即空白对照)、T1(各生育阶段氮肥按常量分配)、T2(分蘖期氮肥亏缺后幼穗分化期不恢复供氮)、T3(分蘖期氮肥亏缺后幼穗分化期常量恢复供氮)和T4(分蘖期氮肥亏缺后幼穗分化期倍量补偿供氮),比较各氮肥处理稻株产量及其构成因素、单株分蘖数、成穗率和净光合速率、SPAD值、氮代谢酶(硝酸还原酶NR和谷氨酰胺合成酶GS)活性、内源激素含量、根系伤流量等有关生理指标的差异性。结果表明,T4单株产量与T1十分接近,补偿指数CI=0.99,无显著差异,呈现出等量补偿效应。与T1相比,T4叶片净光合速率、SPAD值、NR和GS活性均能维持在较高水平,而且随着生育推进,至补偿后期,T4该4项生理指标仍维持在较高水平,表现出较为明显的氮素亏缺补偿效应。至补偿后期,氮素补偿处理的T4和T3稻株叶片脱落酸(ABA)含量显著低于T0、T1和T2,以T4最低,生长促进类激素之和(GA3+IAA+ZR)与生长抑制类激素(ABA)比值则显著高于T0、T1和T2。氮素亏缺补偿后第10天根系伤流量以T0最低,T4、T3均高于T1,且T4与T1间差异达显著水平。至补偿后期,T4单株分蘖数及成穗率高于T1、T3。本研究结果进一步明确了双季超级杂交早稻分蘖期氮素亏缺补偿效应的形成,有助于诠释水稻氮素亏缺补偿效应形成的生理机制,为水稻氮肥施用不当时进行追补及双季早稻高产稳产栽培提供了科学依据。

我国农田杂草文献计量分析及相关研究进展

杂草是农田生态系统的重要组成部分,农田杂草研究对于提高作物经济产量和保护农田生态系统意义重大。为客观评述农田杂草研究进展,利用CiteSpace软件进行文献的分布分析(年度分布、学科分布、机构与作者分布)和研究热点分析,并从4个方面(农田杂草防除、保护性耕作、农田杂草种子库、农田杂草群落)归纳了研究进展。最后对该研究未来的发展做出展望,以期对未来农田杂草控制的研究提供方向和理论依据。

多层组学在植物逆境及育种中的研究进展

多层组学主要包括基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学,是系统生物学的重要组成部分。近年来,随着生命科学在植物中的研究和不同组学技术的迅速发展,已迈入了多组学时代,并且广泛应用在植物响应逆境胁迫及辅助育种方面,成为研究植物响应逆境胁迫不可或缺的重要手段。笔者主要结合多层组学在植物响应逆境胁迫机理及代谢通路中的最新研究进展,对植物响应逆境胁迫(非生物胁迫和生物胁迫)、基因功能研究及辅助育种的研究进展进行综述,并强调将基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等学科交叉结合起来进行研究来揭示植物响应逆境胁迫的分子机理,为未来培育抗逆品种提供新思路。

不同产量潜力杂交早稻品种的群体自动调节力差异及其生理机制研究

对比分析2个杂交早稻不同产量潜力品种不同密度下的分蘖、叶面积、干物质积累、叶绿素、根系伤流及内源激素含量动态,产量及其构成的差异性,结果表明:超级稻品种淦鑫203单位面积产量变异系数为7.73%,极差率为19.70%,平均为7 745.95 kg/hm2,对照品种淦鑫206单位面积产量变异系数为9.22%,极差率为24.10%,平均为7 469.90 kg/hm2,表明淦鑫203群体自动调节力明显强于CK品种淦鑫206,调节性能是每穗总粒数与单株有效穗数、结实率和千粒质量间协调互动平衡之结果;淦鑫203低密度和高密度下的单株茎蘖数均值差距较淦鑫206大,升降更平缓;淦鑫203相同密度处理下的单位面积干物质积累能力强于淦鑫206,随生育期的波动性大于后者;相同密度下各生育阶段叶面积指数均为淦鑫203高于淦鑫206,除完熟期外,各生育阶段淦鑫203叶面积指数的变异系数和极差率小于淦鑫206,且其随生育进程的升降更为平缓;相同密度处理下淦鑫203齐穗期倒二叶叶绿素含量高于淦鑫206,完熟期则低于后者,淦鑫203叶绿素起降幅度高于淦鑫206;淦鑫203抽穗后根系伤流量低与高密度间的差距明显小于淦鑫206,但随生育推进下降更为平缓;相同密度下淦鑫203各生育阶段倒二叶ABA含量高于淦鑫206,但不同密度下随生育进程而上升的幅度小于淦鑫206;相同密度下淦鑫203倒二叶ZR含量随生育进程而下降的幅度小于淦鑫206,淦鑫203高密度处理在不同密度下的倒二叶ZR含量最高,但下降幅度也最大,淦鑫206则为低密度下最高,下降幅度最小;总体上,相同密度下各生育阶段淦鑫203倒二叶IAA和GA3含量高于淦鑫206,但不同密度处理下波动性高于淦鑫206。

穗分化期旱涝急转对超级杂交早稻产量和生理特性的影响

为了探明旱涝急转对水稻产量形成的影响及其成因,以超级杂交早稻组合淦鑫203为材料,采用桶栽方式,于穗分化初期设置不旱不涝(NDNF)、干旱不涝(DNF)、不旱淹涝(NDF)及旱涝急转(DFAA)4种处理,研究不同处理下超级杂交早稻组合的产量及其构成、叶片叶绿素含量、光合参数以及内源激素等的变化。结果表明,相对于NDNF,DNF、NDF及DFAA的单株产量均不同程度下降,降幅分别为33.60%、16.92%和37.31%,且DNF和DFAA与NDNF间差异显著,DNF较NDF更不利于淦鑫203产量的形成,因此,穗分化期干旱较淹涝对超级杂交早稻产量负面影响更大,而DFAA单株产量又较DNF低,表明旱后淹涝急转存在叠加减产效应。与NDNF相比,DFAA下淦鑫203倒2叶的蒸腾速率、气孔导度、胞间CO_2浓度和叶绿素含量均不同程度降低,稻叶光合速率显著下降,表明穗分化初期DFAA对淦鑫203光合作用具有一定的叠加损伤效应;此外,淦鑫203倒2叶内源生长促进类激素IAA和GA3含量上升,ZR含量下降,内源生长抑制类激素ABA含量在处理结束前期上升,后期下降。综上,超级杂交早稻幼穗分化期遭受严重干旱不仅影响其产量的形成,还会显著降低其耐淹能力,DFAA下光合性能的下降及内源激素平衡的改变可能是产量下降的主要原因。本研究结果为双季早稻应对"旱"、"涝",尤其是"旱涝急转"等气象灾害提供了参考依据。