基于SOC710VP高光谱成像仪的冬小麦土壤含水率反演模型研究

【目的】实现小麦农田土壤含水率大面积快速监测。【方法】以冬小麦冠层高光谱数据为基础,计算得到8种植被指数,通过对关键生育时期(拔节期、抽穗期、灌浆期)不同水分处理下冬小麦不同土层(0～20、20～40、40～60 cm)土壤含水率与植被指数拟合状况进行分析和筛选,分别构建了基于植被指数的不同土层土壤含水率反演模型,并对模型进行检验。【结果】①各时期植被指数拟合效果有所差异,拔节期0～20 cm土层以植被指数VOG1拟合效果较好,相关系数为0.88,20～40 cm土层以植被指数mNDVI705拟合效果较好,相关系数为0.75,40～60 cm土层以植被指数VOG3拟合效果较好,相关系数为0.59;抽穗期0～20 cm土层以植被指数mNDVI705拟合效果较好,相关系数为0.70,20～40 cm土层以植被指数mNDVI705拟合效果较好,相关系数为0.72,40～60 cm土层以植被指数mSR705拟合效果较好,相关系数为0.57;灌浆期0～20 cm土层以植被指数mNDVI705拟合效果较好,相关系数为0.88,20～40 cm土层以植被指数SARVI拟合效果较好,相关系数为0.68,40～60 cm土层以植被指数SARVI拟合效果较好,相关系数为0.71;②各土层土壤含水率与植被指数拟合效果有所差异,其中利用VOG1和mNDVI705组合构建的模型反演0～20 cm土层,决定系数R2为0.743,利用mNDVI705和SARVI组合构建的模型反演20～40 cm土层,决定系数R2为0.707,利用VOG3、mSR705和SARVI组合构建的模型反演40～60 cm土层,决定系数R2为0.484;③通过建立植被指数对土壤含水率的反演模型,0～20 cm土层含水率反演效果好于20～40 cm和40～60 cm。【结论】高光谱植被指数反演模型中,以0～20 cm土层的估算模型最佳,植被指数组合为VOG1和mNDVI705。综上可知,该研究方法进行土壤含水率的反演是可行的。

基因型×环境互作下小麦氮代谢相关性状的遗传和相关性分析

【目的】选育氮高效的小麦品种,可有效提高氮素利用效率和生产效率,对环境安全至关重要。本文分析了小麦氮代谢相关性状的遗传效应,为小麦氮高效品种选育提供理论依据。【方法】选用7个小麦品种及其组配的12个杂交组合,进行田间盆栽试验。设置3个氮水平,利用基因型与环境互作的加性-显性遗传模型,对氮代谢相关的10个性状进行遗传与相关性分析。【结果】株高、开花期和成熟期单茎干物重、开花期氮素积累量、籽粒氮素积累量和氮素吸收总量主要受加性效应控制,花后氮素同化量受显性×环境互作效应影响较大,氮素利用效率、氮素生理效率以加性×环境互作效应为主。10个性状狭义遗传力总体不高(平均值为0.56),广义遗传力总体较高(平均值为0.881)。互作广义遗传力均达到1%显著水平,表明不同的氮水平对遗传表达有较大影响。氮素利用效率、氮素生理效率和开花期氮素积累量的互作狭义遗传力较大,表明不同氮水平对这些性状的选择效果不同。通过加性效应预测值得出,亲本DK138和JN10的氮素利用效率和氮素生理效率的加性效应为显著正效应。大多数组合的显性主效应与不同氮水平下的显性×环境互作效应在方向上不尽一致,表明小麦氮高效杂交后代的选择宜考虑特定的氮水平条件。显性效应预测值表明,组合JN10×W9903的氮素生理效率显性效应值最大且达到显著水平,是氮素生理效率较高的组合。相关分析表明,两两性状间以加性遗传相关为主。氮素生理效率与株高呈加性正相关关系,达到10%显著水平。除株高和谷氨酰胺合成酶活性外,氮素利用效率与其他性状间以显性环境互作相关为主。氮素利用效率与氮素生理效率之间的显性×环境互作相关系数达到10%显著水平。氮素利用率与氮素生理效率的表现型和基因型相关系数为正值且达1%显著水平。【结论】通过性状分析表明,株高在一定程度上可以作为氮素生理效率的间接选择性状,氮素利用效率与氮素生理效率这两个性状进行协同改良。品种DK138和JN10可作为亲本以提高后代的氮素利用效率和氮素生理效率。杂交组合LM14×W9903表现出良好的后代选育利用潜力。

外源GA和ABA对花生籽仁皱缩变异品系荚果生长的影响

以荚果和籽仁生长发育正常的花生品系‘05D610’及其籽仁皱缩变异系‘05D677’为材料,在荚果膨大阶段初期滴加赤霉素(GA,20mg·L^(-1))和脱落酸(ABA,15 mg·L^(-1))处理幼果,检测荚果生长期间幼果或籽仁内源GA、ABA、ZT(玉米素)和IAA(生长素)含量的变化以及荚果和籽仁的生长量特征,以明确激素含量与荚果和籽仁生长发育的关系和‘05D677’籽仁皱缩的原因。结果显示:(1)外源施加GA处理,可显著提高‘05D610’和‘05D677’的内源GA和ZT含量,并推迟内源IAA含量峰值出现的时间,显著提高‘05D610’荚果和籽仁的鲜重、干重,极显著提高了‘05D677’荚果干重。(2)外源施加ABA处理,使‘05D610’内源GA含量显著降低,‘05D677’内源GA和ABA含量显著提高,同时两品系内源IAA含量峰值出现的时间推迟,使‘05D610’和‘05D677’籽仁干重分别显著和极显著提高。研究表明,用适宜浓度外源GA和ABA处理荚果膨大阶段的初期果针,可以调控荚果膨大阶段幼果或者籽仁中内源激素水平,从而提高花生荚果、籽仁产量;荚果膨大阶段内源GA、ABA和ZT含量不足是导致‘05D677’籽仁皱缩的重要原因。

基于生理指标与籽粒产量关系的小麦品种抗冻性分析

以20个冬小麦品种为材料进行盆栽试验,对其在低温胁迫条件下功能叶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性,丙二醛(MDA)、可溶性蛋白、可溶性糖含量以及籽粒产量、千粒重和籽粒形态性状进行测定.结果表明:拔节初期麦苗经-4℃低温胁迫后,不同品种冬小麦籽粒形态性状和产量性状均发生变化,绝大多数小麦品种籽粒长宽比、圆度和不育小穗数均增加,籽粒等效直径和面积及千粒重和籽粒产量均下降.通径分析表明,拔节初期低温处理后,功能叶SOD活性和可溶性糖含量是影响籽粒产量的主导因素,其中SOD活性对籽粒产量的直接影响较大,直接通径系数为-0.578.以籽粒产量下降的百分数作为小麦抗冻性评价的标准,可将20个小麦品种划分为3类:强抗冻类型的济麦19、济麦20、良星99、山农1135、山农8355、泰山23、泰山9818、汶农6号和烟农21,弱抗冻类型的临麦2号、潍麦8号、烟农19和淄麦12号,而其余7个品种属中度抗冻类型.苗期综合评价值(D值)与籽粒产量下降的百分数之间呈显著负相关(r=-0.512*),说明小麦苗期抗冻性强有利于获得较高的籽粒产量.苗期是小麦抗冻性鉴别选择的重要时期.

控释尿素与尿素配施对杭白菊产量和氮肥利用率的影响

在大田栽培适量施肥和减量施肥条件下研究施用尿素、尿素与控释尿素配施对杭白菊(Chrysanthemum morifolium)产量和氮素利用率的影响。设6个处理:对照不施氮肥(CK11);适量施肥氮肥为尿素(N11)、适量施肥氮肥为尿素与控释尿素配施(N12);减量施肥氮磷钾施用量均减少1/4,对照不施氮肥(CK22),减量施肥为尿素(N21),减量施肥尿素与控释尿素配施减量施肥(N22)。结果表明,与对照相比,施氮处理提高了株花序数、花序直径和单花序质重。采收期,施肥量相同时,控释尿素与尿素配施茎叶部氮素分配比例低于单施尿素处理,花部高于单施尿素处理,表明控释尿素与尿素配施有利于氮素向花序分配,提高产量。适量施肥杭白菊产量高于减量施肥。适量施肥控释尿素与尿素配施比单施尿素增产87.96 kg.hm-2,比减量施肥控释尿素与尿素配施增产124.99 kg.hm-2。施用方式相同时,适量施肥氮肥利用率高于减量施肥,氮肥农学利用率低于减量施肥。施肥量相同时,控释尿素与尿素配施氮肥利用率、氮肥农学利用率高于单施尿素。在本试验条件下,施氮量120 kg.hm-2,控释尿素(150 d)与尿素按1︰1混合,基施用量占总施氮量50%,控释尿素(90 d)与尿素按1︰1混合,8月15日追施孕蕾肥,施用量占总氮量50%,效果最佳。

连翘长花柱与短花柱植株花粉形态特征和花中化学成分比较

以连翘(Forsythia suspense)长花柱和短花柱植株的花为试验材料,采用扫描电镜对花粉形态进行观察,采用高效液相色谱法测定花中6种化学成分的含量,采用福林酚比色法测定花中总多酚含量。结果表明,连翘花粉粒形状主要呈长球形、近球形和纺锤形。极面观多近圆形或三裂圆形,三条萌发沟延伸达两极,表面网状纹饰。生长环境对花粉粒大小的影响不显著。短花柱型植株的花粉粒极轴长和赤道轴长分别显著高于长花柱型的(P<0.05)。环境对长、短花柱花中化学成分均有较大影响;长花柱型花中松脂醇–β–D–葡萄糖苷的含量显著高于短花柱型花(P<0.05)。

甘薯蔗糖转运蛋白IbSUT1x在酵母细胞中的定位

蔗糖转运蛋白是植物特有的一类载体蛋白,酿酒酵母突变株SUSY7/ura3常被利用来研究蔗糖转运蛋白的功能,但在研究中发现,有的蔗糖转运蛋白在酵母中未表现出蔗糖转运的功能.但这或许并不是其实际功能的体现,而是由于这类蛋白无法准确定位到酵母的细胞膜上造成的.IbSUT1x是本实验室从甘薯中分离到的一个蔗糖转运蛋白基因,但是在SUSY7/ura3中未表现出明显的蔗糖转运功能.本研究通过用激光共聚焦显微镜对IbSUT1x与绿色荧光蛋白(Green fluorescent protein,GFP)的融合蛋白的表达和定位的观察,发现IbSUT1x不仅在酵母细胞中有表达,而且表达的蛋白质定位在酵母的细胞膜上.结果表明,IbSUT1x在酵母细胞中不能转运蔗糖,该蛋白很可能不具有蔗糖转运功能,或者其与蔗糖的亲和力很低.

花生高油品系农大D666及其亲本油脂合成酰基转移酶基因的表达分析

为了探讨农大D666含油量超亲遗传的分子机制,以及籽仁含油量与油脂合成酰基转移酶基因(GPAT9,LPAAT,DGAT1-2)表达水平的相关性,选取油脂积累的三个关键期R4、R5和R6期荚果的籽仁,进行荧光定量PCR检测,分析了高油品系农大D666及其亲本不同发育时期籽仁内三类酰基转移酶基因的表达量,结果表明:在检测的3个材料中属于B染色体组的GPAT9-B和DGAT1-2B表达量明显高于A染色体组的部分同源基因GPAT9-A和DGAT1-2A,属于A染色体组LPAAT-A表达量明显高于B染色体组的LPAAT-B。农大D666的3类酰基转移酶基因表达量随荚果发育时期变化的模式与两个亲本、以及两个亲本间存在差异。农大D666的GPAT9-A表达量不同发育时期籽仁间无差异,其余基因随着荚果发育表达量逐渐升高。在R6期籽仁中,农大D666的GPAT9-B、GPAT9、DGAT1-2A、DGAT1-2B、DGAT1-2表达量均极显著高于两个亲本品种。DGAT1-2和GPAT9、LPAAT表达量的比值与种子最终含油量存在明显正相关。在发育的花生种子油脂积累的过程中,DGAT1-2和GPAT9、LPAAT表达量需要维持一定的协调性才有利于油脂的积累,从本研究中可得出R5期DGAT1-2和GPAT9、LPAAT表达量之间协调性较好,有利于油脂的合成与积累。推测高油品系农大D666含油量高的原因与R5期DGAT1-2和GPAT9、LPAAT表达量的相对值大小及R6期GPAT9、DGAT1-2的高表达有关。