科研产出
不同播种方式对冬小麦产量构成和旗叶光合特性的影响
《中国农学通报 》 2024 CSCD
摘要：探究不同播种方式对冬小麦光合特性以及籽粒产量的影响,为进一步提高冬小麦产量提供理论依据.以'济麦44'为试验材料,于2018-2019年和2019-2020年在潍坊市农业科学院昌邑试验农场和山东省泰安市岱岳区岳洋专业合作社进行,在大田条件下设置了 4种播种方式:冬小麦精播半精播(PS)、冬小麦宽幅精播(WPS)、冬小麦苗带少耕播种(LTS)和冬小麦耙压一体单粒匀播(SUS).分别于小麦苗期、返青期、拔节期、灌浆期和成熟期测定不同播种方式下冬小麦分蘖成穗率、叶片SPAD值、叶面积指数、净光合速率、有效光强辐射以及产量,并分析不同播种方式下,冬小麦种群结构和生理特性之间的差异.试验表明,2年2点SUS平均分蘖成穗率相较于PS、WPS和LTS分别提高了 14.94%、29.37%和15.03%;旗叶叶绿素含量于扬花期和灌浆中期分别提高了 7.54%、7.06%、5.79%和8.30%、8.15%、5.50%;叶面积指数于扬花期分别提高了 13.8%、8.88%和6.32%;旗叶净光合速率于扬花期分别提高了 13.15%、11.50%和12.23%;冠层光合有效辐射量于扬花期分别提高了 17.10%、18.96%和10.73%;产量方面,SUS相较于其他3种播种方式,2年2点穗数、千粒重和产量分别增加了 5.17%~8.93%、5.33%~9.52%和6.11%~14.86%.综合来看,SUS相较于PS、WPS和LTS可显著提升小麦的分蘖成穗率和旗叶光合特性,并最终通过穗数和千粒重的增加,实现了籽粒产量的增加.冬小麦耙压一体单粒匀播方式(SUS)可显著改善冬小麦的光合能力,增加冠层截获的有效光辐射量,是实现冬小麦高产较合理的播种模式.
关键词： 冬小麦 播种方式 耙压一体单粒匀播 光合特性 产量
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ICARDA引进-小麦苗期抗旱性的全基因组关联分析
《中国农业科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】干旱是限制小麦生产最主要的逆境因子之一。挖掘、鉴定优异抗旱新种质、克隆抗旱新基因，以期丰富我国小麦抗旱遗传基础，为小麦抗旱遗传改良提供材料。【方法】以198份从国际干旱地区农业研究中心（ICARDA）引进的抗旱种质为材料，采用PEG-6000模拟干旱方法，通过调查苗期干旱和正常条件下的地上部鲜重、地下部鲜重、生物量和根冠比4个性状，鉴定、评价其抗旱性，结合660K SNP芯片对其抗旱性进行全基因组关联分析，发掘抗旱性相关染色体区间及关联位点，结合干旱胁迫下根等多组织的表达量数据，筛选抗旱性相关基因，最后以强抗旱性品系IR214和干旱敏感品系IR36为材料，利用qRT-PCR方法对候选基因进行验证，并分析关键候选基因的优异单倍型。【结果】干旱胁迫下，小麦的生长发育受到显著抑制，各性状表型均显著低于正常对照，不同小麦品系间也表现出显著差异，4个性状在2种处理下均呈现正态分布，变异系数为0.363—0.760，多样性指数为0.310—0.400；基于加权隶属函数值（D值）综合评价各个品种的抗旱性，发现品系IR214的D值最大，为0.851，其次为IR92、IR213、IR235和IR218等，它们可作为新的优异抗旱种质；在此基础上，通过全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS），共检测到102个与4个性状抗旱系数显著关联的SNP位点，表型变异解释率范围为1.07%—38.70%，其中，与地上部鲜重相关的位点60个、地下部鲜重相关位点1个、生物量相关位点36个以及根冠比相关位点5个；基于基因组注释信息，筛选到31个抗旱相关基因，结合根等不同组织的RNA-seq数据，筛选出4个抗旱候选基因，对差异表达的候选基因进行qRT-PCR验证，鉴定到2个关键抗旱候选基因；最后，分析候选基因的单倍型效应，发现TraesCS6A02G048600的AX-86174509位点，2种基因型在抗旱性状上具有显著差异，是潜在的功能位点。【结论】共检测到102个与苗期抗旱性显著关联的位点，筛选出TraesCS5B02G053500和TraesCS6A02G048600 2个关键候选基因，TraesCS6A02G048600的AX-86174509位点是潜在的抗旱性功能位点。
关键词： 小麦 干旱胁迫 660K SNP芯片 全基因组关联分析 候选基因
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NO_3~–缓解小麦根部NH_4~+毒性机理
《植物学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：该研究探讨了小麦(Triticum aestivum)根系NH_4~+毒性以及NO_3~–缓解其毒性机理。与7.5 mmol·L~(–1) NO_3~–处理(CK)相比,7.5 mmol·L~(–1) NH_4~+处理(SA)抑制小麦根系生长,添加1 mmol·L~(–1) NO_3~–(AN)后缓解了对根系生长的抑制。转录组分析表明,与CK相比,SA处理下,编码糖酵解途径酶、发酵关键酶、呼吸爆发性氧化酶同源物(Rbohs)、交替氧化酶(AOX)和双加氧酶相关基因显著上调表达;编码TCA循环酶、ATP合酶和水通道蛋白(AQPs)相关基因显著下调表达。与SA相比,AN处理下,糖酵解、发酵途径、Rbohs、AOX和双加氧酶相关基因的表达下调,编码TCA循环酶、ATP合酶和AQPs的基因表达上调。蛋白质组分析表明,SA处理下,糖酵解与发酵相关酶以及AOX相关基因表达上调,而AQPs相关基因表达下调。AN处理下,糖酵解与发酵相关酶以及AOX相关基因表达下调,AQPs相关基因表达上调。综上所述,单独NH_4~+处理促进糖酵解和发酵途径,抑制TCA循环,能量生成减少,最终抑制小麦根系生长,这可能与NH_4~+处理引起根系缺O_2胁迫有关。添加NO_3~–后抑制了糖酵解和发酵途径,促进TCA循环和能量产生,显著缓解了根系缺O_2胁迫以及NH_4~+对根系生长的抑制。
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冠层活性相关性状全基因组关联分析及其对产量性状遗传效应的解析
《中国农业科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：[目的]冠层活性是反映作物生长发育的重要指标,发掘小麦冠层活性相关基因并分析其与产量性状的关系,为解析产量遗传结构和辅助育种提供理论支撑.[方法]以 166 份国内外小麦品种为材料,将其种植于河南安阳和安徽濉溪,结合已构建的包含326 570个来源于小麦90K和660K SNP芯片标记的高密度整合物理图谱,对苗期和花后10 d归一化植被指数(NDVI-S和NDVI-10)及花后 10 d旗叶叶绿素含量(Chl-10)进行关联分析,并与前期利用相同材料得到的产量相关性状结果进行比较.[结果]NDVI-S、NDVI-10和Chl-10在基因型、环境及基因型×环境互作间变异方差均达极显著(P<0.01)差异,广义遗传力(h2 b)分别为 0.81、0.81 和 0.91.分别检测到 13、12 和 15 个与NDVI-S、NDVI-10 和Chl-10 显著相关的位点,其中,有12、11和12 个为新位点,5个位点与2个以上性状有关.166份小麦品种含有NDVI-S、NDVI-10和Chl-10优异等位基因数变幅分别为4-11、3-11和4-12,且随着优异等位基因数目增加其对应表型值呈递增趋势.NDVI-S与千粒重、粒长和粒宽显著正相关(P<0.01);Chl-10 与产量和旗叶宽显著正相关(P<0.01),与单位面积穗数、株高和穗下节长显著负相关(P<0.01).检测到7个同时与产量和冠层活性相关的多效性位点.[结论]NDVI-S可用于品种产量性状的选择,检测到的稳定位点和多效性位点可在开发标记后用于育种材料的检测.
关键词： 小麦 冠层活性 产量 归一化植被指数 叶绿素含量 关联分析
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不同氮素营养对小麦苗期根系发育及抗旱性的影响
《山东农业大学学报(自然科学版) 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：本文以济麦22为材料，研究了不同氮素形式及浓度对小麦苗期根系生长发育的影响，结果表明在促进小麦根系生长发育上，三种氮素形态（硝态氮、铵态氮、硝酸铵）的表现为：硝态氮>硝酸铵>铵态氮。对于水培生长的小麦幼苗来说，硝态氮更有利于其根系生长，且当硝态氮浓度为1 mmol·L-1时，根系生长最好。而后研究了不同浓度硝态氮对小麦抗旱性的影响，发现适当提高硝态氮浓度可以促进根系的生长发育，增加小麦叶片含水量，使小麦对干旱有更强的抵抗力。上述结果为农业生产上通过合理施用氮肥以培育小麦壮苗及提高小麦的抗旱性提供了理论依据，并为进一步研究小麦吸收氮素的分子机理奠定了基础。
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普通小麦苗期茎基腐病抗性QTL定位
《山东农业科学 》 2022 北大核心
摘要：茎基腐病(Fusarium crown rot,FCR)已成为影响我国小麦生产的主要病害之一,发掘抗病基因和种质可为解析其抗病遗传机制和聚合育种提供指导.本研究选用藁城8901/周麦16构建的重组自交系(recom-binant inbred line,RIL)群体为材料,基于已构建的90K SNP高密度遗传连锁图谱,对接菌条件下苗期FCR抗性进行QTL(quantitative trait loci)定位.结果表明,RIL群体苗期FCR病情指数在基因型和不同试验间均达显著差异(P<0.01).藁城8901表现为感FCR,周麦16表现为高感FCR,家系表现为连续变异和超亲分离.在3次试验及均值中共定位到14个与苗期FCR抗性显著相关的QTL,分布在1D(2)、3B(2)、4A(2)、5B(2)、5D、6A(4)和7B染色体上,解释表型变异的4.42%~11.37%;其中,4个在两次试验中均被检测到.本研究表明感病和高感亲本也可用于抗病品种的培育和基因发掘,检测到的4个稳定QTL和抗病家系为FCR抗病育种提供了可用的资源.
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细胞自噬参与脱落酸介导的小麦耐盐作用
《农业生物技术学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：细胞自噬是植物受到环境胁迫时产生的一种自我防御机制.已有证据表明,细胞自噬参与小麦(Triticum aestivum)的耐盐过程,但其在耐盐中的作用及调控机理尚不清楚.本研究以耐盐小麦'德抗961'和不耐盐小麦'兰考323'为材料,通过溶酶体荧光探针和Western blot等方法进行细胞自噬水平的检测,发现盐胁迫促进两个品种小麦发生细胞自噬,但'德抗961'的细胞自噬水平明显高于'兰考323';阻断细胞自噬后,小麦幼苗的生长受到显著抑制.另外,'德抗961'中脱落酸(abscisic acid,ABA)信号途径的关键基因PYL1(pyrabactin 1)、PYL2、PYL3和SNRK2(sucrose non-fermenting related protein kinase 2)的表达量明显高于'兰考323';施加外源性ABA后,'德抗961'的细胞自噬水平明显高于'兰考323',推断ABA信号途径通过促进细胞自噬来提高小麦的耐盐性.本研究对于深入探讨小麦的耐盐机理、培育耐盐小麦新品种具有一定的理论和实践意义.
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小麦幼苗根系相关性状QTL定位与分析
《山东农业科学 》 2021
摘要：根系是小麦正常生命活动所必需的营养器官,水分、无机盐等营养物质都需要通过根系吸收,并向上输送到各个部位,为小麦的生长发育提供必要的养分。由于根系位于地下部,相对于其他性状而言,研究较为困难和滞后。为了进一步挖掘影响根系形态的相关基因（QTL）,本研究以遗传背景差异较大的品种菏麦13与临麦2号为亲本构建的重组自交系（RIL）群体为材料,通过SNP芯片,构建了一张包含1 003个SNP标记、涵盖21条染色体、全长2 358.54 cM的图谱;同时,结合调查的RIL群体苗期根表面积、根体积、总根长等性状,共定位到13个根系相关的QTLs,分别位于1D（2）、3A、3B（3）、4B（2）、5A、5B（2）、6B、7B染色体上,可解释5.11%～20.12%的表型变异。为后续精细定位和分子辅助选择育种提供理论支持。
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基肥施用方式对小麦出苗及苗期生长的影响
《中国农学通报 》 2021 CSCD
摘要：通过室内盆栽试验研究不同基肥施用方式对小麦出苗及苗期生长的影响。设置种肥混播条播、条播侧方施肥、条播下方施肥、种肥混播宽幅撒播4种播种施肥方式,同时每个播种施肥方式下设置225、375、600 kg/hm23个肥料用量水平。结果表明,种肥混播条播方式对小麦的出苗影响极为明显,且随着施肥量的增加小麦出苗率明显降低,条播侧方施肥、下方施肥以及种肥混播宽幅撒播方式对于小麦的出苗率影响不大。在种肥混播方式下,无论条播还是宽幅撒播方式均表现出了随着施肥量增加小麦株高和根系增加的趋势,其中种肥混播宽幅撒播方式下小麦株高和根长数值相对较高。同一播种施肥方式下,小麦地上部生物量随着施肥量的增加而增加,而在等量肥料投入的情况下,地上部生物量均表现为种肥混播宽幅撒播>条播侧方施肥>条播下方施肥>种肥混播条播。本试验条件下,建议小麦基肥采用种肥混播宽幅撒播的方式,以降低化肥用量、保证出苗安全和培育壮苗。
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小麦宽苗带前后双镇压播种机的设计与试验
《山东农业科学 》 2020
摘要：小麦高产、高效技术在生产中的实施对播种质量提出了更高的要求,而现有的联合整地播种机具不能完全满足生产的需要.针对小麦播前整地环节和播种作业存在的问题,设计了小麦宽苗带前后双镇压播种机.该机整体结构由全悬挂的驱动耙和折叠悬挂的精量播种机两部分组成,驱动耙与单体仿形的压轮式播种机联合作业,通过播前镇压平土,播后苗带镇压,实现了小麦宽苗带前后双镇压,提高了小麦的播深一致性.田间试验和后期出苗结果表明:该播种机各行排量一致性变异系数3.0%,播种均匀性变异系数为14.2%,播深合格率为93.6%,断条率0,土壤容重较之前提升了0.193 g/cm3,出苗情况良好,各项性能指标、作业参数均满足国家相关的标准要求和地区的农艺要求.
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