为明确小麦增产的春季追氮措施及矮壮素的优化调控效应,于2017-2020年在晋中农高区小麦基地开展大田试验,在起身期喷施矮壮素和对照(CK)条件下设置4个追氮时间:返青后10 d(D10)、返青后20 d(D20)、返青后30 d(D30)和返青后40 d(D40),研究不同追氮时间对冬小麦产量的影响及矮壮素对茎秆特性、木质素含量及相关合成酶活性的调控效应.结果表明:D30较其他追氮时间穗数提高1.4％～5.2％、穗粒数提高0.4％～12.0％、千粒重提高1.7％～9.4％、产量提高8.8％～22.1％.与D10和D20相比,D30显著增强了基部第2节间形成后0～21、35～42 d苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性和0～42 d酪氨酸解氨酶(TAL)活性,提高了茎秆木质素含量,增加了节间质量,提高了茎秆抗折力,且降低了株高,提高了抗倒性;而D40较D10和D20穗粒数增加4.5％～10.1％、产量增加0.04％～11.3％,但降低了基部第2节间形成后0～42 d PAL和TAL活性,减少了木质素含量,茎秆强度减弱,增加了倒伏风险.喷施矮壮素后,小麦株高显著降低,PAL和TAL活性增强,节间木质素含量提高,增加了茎秆强度,且在D30达显著水平.春季追氮与喷施矮壮素条件下,PAL和TAL活性与木质素含量呈显著正相关,木质素含量与茎秆抗折力呈显著正相关,茎秆抗折力与抗倒伏指数呈显著正相关;产量及其构成因素与节间直径、质量和抗折力呈显著正相关,与株高和节间长度呈负相关.综上,返青后30 d追氮结合喷施矮壮素,可促进木质素的合成与积累,提高茎秆充实度,提高植株抗倒性和产量.

小麦穗发芽会造成小麦产量和品质的显著降低,近年来在黄淮地区逐渐加重,威胁我国、特别是黄淮区域小麦生产安全,抗性种质及功能分子标记的筛选和利用是减轻穗发芽危害的根本途径.本研究以多年田间自然鉴定的77份抗穗发芽种质及128份导入了 6个抗穗发芽种质的轮回群体创制的高代品系为材料,采用整穗发芽法和籽粒发芽法对穗发芽抗性进行鉴定和评价,明确穗发芽功能标记Vp1B3、Dorm-B1和PM19在抗性种质中的分布并评估其育种效果.结果表明种质资源中49.35％(38份)达到中抗水平,其中仅57.89％(22份)含有Vp1Ba或(和)Dorm-B1b抗性位点,西农172、Kalango、淮麦40、豫农186同时含有2个抗性位点;高代品系中36.72％(47份)达到中抗以上,其中87.23％含有抗性位点,17.02％(8份)同时含有2个抗性位点.抗性位点的累加可提升抗性水平.种质资源中不含有抗性位点的穗发芽率和发芽指数分别为36.65％和34.99％,而含有2个抗性位点的分别为18.17％和23.87％,高代材料也呈现相同的趋势.高代材料中达到中抗及以上水平的材料与其他材料之间含有的抗性位点数目存在显著差异,其中17.02％的中抗水平材料含有2个抗性位点,而未达到中抗水平的其他材料中仅有4.94％含有2个抗性位点,表明利用优异等位变异可显著改良抗性.本研究结合分子标记和表型鉴定进行抗穗发芽种质筛选,通过轮回选择进行种质创新,有望提升黄淮麦区的小麦穗发芽抗性水平.

以来源于内蒙古10个盟市及地区的143份冰草属种质资源为研究对象,通过变异系数、遗传多样性指数、相关性分析、主成分分析、聚类分析和灰色关联法等方法,鉴定了 143份内蒙古地区冰草属种质资源表型性状的多样性水平,并筛选了优异种质资源.结果表明:冰草属种质的17个表型性状变异较大,遗传多样性丰富,变异系数在11.47％～93.92％之间,平均为42.80％,其中叶片宽度的变异系数最高,种子长的变异系数最低;遗传多样性指数(H')为1.279～2.025,平均为1.721,其中颖长度的多样性指数最大,小穗长的多样性指数最小.相关性分析表明,17个表型性状间存在不同程度的相关性.主成分分析显示,前6个主成分因子贡献率为5.934％～20.885％,累计贡献率达69.866％.聚类分析将143份种质划分为3大类,第I类综合性状较好,小穗数和小花数指标突出,具有高产潜力,包含27份资源;第Ⅱ类综合性状一般,种子综合性状较好,包含23份资源;第Ⅲ类综合性状较差,株高较高,包含93份资源.采用灰色关联方法综合评价冰草属种质的表现,结果表明千粒重、小穗数、叶舌长度、叶片宽度和叶面积可作为种质评价指标,并筛选出编号18、22、23、24、25、35和43等优异冰草材料及编号92、136和142等多花冰草材料,综合性状协调,可供冰草属种质遗传改良与育种利用.

为探究不同水分条件下施磷肥对冬小麦光合及结实特性的调控效应,明确施磷调控光合生产力促进穗花发育成粒的机制,于2020-2022年设置3种水分处理(W0:重度干旱;W1:中度干旱;W2:正常水分)和2种磷肥处理(P0:不施磷;P1:施磷)的盆栽试验,以大穗型品种周麦16(V1)和多穗型品种豫麦49-198(V2)为试验材料,通过测定不同穗位(基部、中部和顶部)的可孕小花数、结实数以及叶片净光合速率、叶绿素、叶绿素荧光参数、蔗糖含量等,分析不同水分条件下磷素对两类型品种冬小麦光合及结实特性的影响.结果表明,施磷肥可以有效增加冬小麦开花期(W10时期)可孕小花数,尤其对基部穗位的可孕小花数提升效果最显著(13.74％—27.01％),其次是顶部(9.57％—20.19％),再次是中部(6.97％—14.01％).对成熟期的结实粒数而言,施磷肥可以提高干旱胁迫下每穗的小穗数以及各小穗的结实数,进而显著提高每穗的结实粒数.此外,施磷肥可以有效提高两类型品种叶片净光合速率、叶绿素含量、光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)和实际光化学效率(ΦPSⅡ);对蔗糖含量的影响因水分而异,干旱处理下增施磷肥降低了蔗糖含量,正常水分条件下则增加了蔗糖含量.将两类型品种光合指标分别与可孕小花数和穗粒数进行通径分析发现,5个光合指标与可孕小花数和穗粒数均呈正相关,其中净光合速率和蔗糖与可孕小花数的直接通径系数为1.001和0.435,与穗粒数的直接通径系数为0.996和0.626,远高于其他指标.最终,施磷通过增加穗数、穗粒数以及千粒重来显著增加产量,其中穗粒数在不同水分下均达到显著水平,穗数在W1和W2处理下显著,千粒重提升效果不显著.综上所述,在不同水分条件下施磷肥均可以通过调控冬小麦的光合性能提高其光合生产力,以维持正常的生理代谢功能,从而减少可孕小花的退化和败育以促进穗花成粒,最终达到缓解干旱胁迫危害以实现高产稳产的目的.研究结果为小麦生产中合理施用磷肥缓解干旱胁迫提供理论依据和技术支撑.

玉米成熟期籽粒含水量(KMC,kernel moisture content)是影响玉米机械化粒收的关键因素,利用多位点全基因组关联分析(ML-GWAS,multi-locus genome-wide association study)挖掘与籽粒含水量相关性状显著关联的遗传位点,解析其遗传基础,可为适机收玉米品种的选育和遗传改良提供参考.本研究以205份玉米自交系为材料,在4个环境下测定成熟期籽粒、苞叶与穗轴的含水量,使用 mrMLM、FASTmrMLM、FASTmrEMMA、pLARmEB、pKWmEB 和 ISIS EM-BLASSO 6 种多位点关联分析方法结合分布于全基因组的76492个单核苷酸多态性位点(SNP,single nucleotide polymorphism)进行关联分析,挖掘其候选基因并进行基因注释.表型分析显示,205份材料的籽粒含水量相关性状的变异系数在10.47％～33.90％,广义遗传率在67.39％～81.24％.6种ML-GWAS方法共检测到26个、15个和23个SNP位点分别与籽粒含水量、苞叶含水量和穗轴含水量显著关联;其中3种及以上方法共同检测到14个显著关联SNP位点,表型贡献率(PVE,phenotypic variation explained)在1.13％～17.21％.6种方法中pLARmEB检测到的显著位点最多,FASTmrEMMA检测到的最少.基于3种及以上方法共同检测到且平均 PVE≥5％的显著 SNP 位点为 Chr1_9232728、Chr4_176596174、Chr8_57716249 和 Chr5_191021635,在这 4 个 SNP 位点上下游220 kb共挖掘到17个候选基因,主要富集到细胞解剖实体、新陈代谢过程和细胞进程与催化活性,推测这些基因通过调节细胞代谢与催化活性最终影响玉米籽粒、苞叶和穗轴的含水量.

春季低温通常发生在冬小麦孕穗期,导致小麦大幅减产.本研究选用低温反应敏感型小麦品种'皖麦52'和低温反应迟钝型小麦品种'烟农19'作为试验材料,在孕穗期将小麦盆栽置于人工气候室内进行低温处理(-2和0℃),低温处理结束后分别喷施浓度为10、20、30 mg·L-1的6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)溶液,以喷施等量蒸馏水作为对照,探讨孕穗期低温胁迫后喷施6-BA对小麦旗叶部分生理特性、产量和品质的影响.结果表明:与对照相比,外源喷施6-BA处理的小麦幼穗形态较为饱满,小花形态得到改善,穗下节间维管束数目增加;6-BA促进了小麦旗叶可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸的积累;过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性提高,丙二醛含量降低.外源喷施6-BA后小麦退化穗数减少,穗粒数和千粒重提高,籽粒蛋白质、湿面筋含量和沉降值增加.综上,外源喷施6-BA可以有效缓解低温胁迫对小麦旗叶和产量造成的影响.在本试验条件下,喷施6-BA溶液对烟农19的缓解效果要高于皖麦52,其中以喷施20 mg·L-1的6-BA溶液对低温胁迫的缓解效果最好.

目的 探讨穗花杉双黄酮(AF)对哮喘幼年大鼠气道炎症的影响并初步探讨其机制.方法 采用腹腔注射联合雾化吸入卵白蛋白(OVA)法诱导幼年SD大鼠建立哮喘模型,将大鼠随机分为哮喘模型(M)组、地塞米松(DXMS)组、AF低(AF L)、中(AF M)、高(AF H)剂量组和正常对照(CT)组.给药结束后,无创肺功能仪检测气道反应性,通过吉姆萨(Giemsa)染色分析支气管肺泡灌洗液(BALF)中炎性细胞类型并计数,使用苏木素-伊红(HE)染色评价肺组织和支气管组织病理特征,酶联免疫吸附剂实验(ELISA)检测血清炎症因子的含量,Western blot检测肺组织GMP-AMP合酶(cGAS)、干扰素基因刺激物(STING)、磷酸化-干扰素调节因子3(p-IRF3)和干扰素调节因子3(IRF3)蛋白表达.结果 与CT组相比,M组幼年大鼠肺组织和支气管组织可见明显病理损伤,气道反应性、肺组织、支气管组织病理评分、BALF中炎性细胞总数及单核细胞、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞和淋巴细胞的数量显著增加、血清炎症因子以及肺组织cGAS、STING、p-IRF3/IRF3蛋白表达显著增加(P<0.05);与M组相比,DXMS和高剂量AF治疗哮喘大鼠后肺、支气管组织病理损伤缓解,气道反应性、肺组织、支气管组织病理评分、BALF中炎性细胞总数显著降低、血清炎症因子以及肺组织cGAS、STING、p-IRF3/IRF3蛋白表达明显降低(P<0.05).结论 AF可缓解哮喘幼年大鼠的气道炎症,其可能是通过抑制cGAS-STING信号通路实现的.

[目的]农田土壤镉污染严重威胁农产品质量安全,探讨化肥减量同时配施不同有机肥条件下小麦和燕麦各器官镉积累、分配及转运特征,对于指导作物合理施肥、保证农产品安全具有重要意义.[方法]在化肥施用减量20％基础上,设厩肥30 000 kg/hm2(AM)、生物有机肥600 kg/hm2(BF)、厩肥30 000 kg/hm2+生物有机肥600 kg/hm2(AM+BF)及化肥正常施用量(CK)4个施肥处理,研究不同有机肥处理对小麦和燕麦镉积累、分配、转运特征的影响.[结果](1)与CK相比,不同有机肥配施处理可使小麦和燕麦生物量增加6.78％～11.00％;同时可使各器官镉含量总体降低,其中籽粒镉含量降低11.76％～47.06％.(2)各有机肥配施处理使各器官镉富集系数总体降低,籽粒富集系数降低0～38.46％;BF、AM+BF处理根、茎、叶、穗镉向籽粒的转运系数分别降低16.67％～42.86％、15.79％～42.03％、0～56.10％、6.82％～22.06％.(3)燕麦灌浆期后茎秆镉含量下降伴随着籽粒镉含量上升;燕麦抽穗期后各器官镉向籽粒的转移量、转移率、贡献率均以茎秆为最高.[结论]化肥减量配施有机肥可降低作物籽粒镉含量、富集系数和转运系数,且对燕麦籽粒降镉效果优于小麦;燕麦抽穗期后茎秆转运的镉是籽粒镉积累的主要来源.

水稻(Oryza sativa)穗部性状与产量直接相关,其相关基因的挖掘与功能解析对于保障国家粮食安全意义重大.以籼稻华占(HZ)和粳稻热研2号(Nekken2)及构建的120个重组自交系(RILs)为实验材料,测定了穗长、每穗粒数、结实率、柱头外露率及一次枝梗数等穗部性状.结合高密度分子遗传图谱进行QTL定位,结果共检测到31个QTLs,分别位于第1、2、3、4、5、6、10和11号染色体上,其中2个位点的LOD值分别高达5.45与5.28.通过分析筛选QTL区间内可能影响穗部性状的相关基因,并利用qRT-PCR进行基因表达检测,发现LOC_Os05g05490、LOC_Os05g06150、LOC_Os03g11700、LOC_Os03g12430、LOC_Os05g28720、LOC_Os05g30890、LOC_Os05g31740和LOC_Os02g17880在双亲间的表达水平差异显著.其中,前5个基因编码三角状五肽重复蛋白,而后3个基因编码糖基转移酶.研究挖掘到31个与穗部性状相关的QTLs,为进一步定位和克隆相关基因,从而选育高产水稻新品种奠定理论基础.

为优化北方晚熟冬麦区冬小麦节水灌溉方式,于2018-2020年连续2年进行田间试验,第一年设置全生育期不灌水(CK)、越冬期1水(W)、拔节期1水(J)、孕穗期1水(B)、越冬期+拔节期2水(WJ)、越冬期+孕穗期2水(WB)、拔节期+孕穗期2水(JB)以及生产上采用的越冬期+拔节期+孕穗期3水(WJB)共8个处理;在第一年试验结果基础上,第二年设置CK、W、B和WB共4个处理,调查了不同灌水处理对冬小麦群体、花后干物质和籽粒淀粉积累的影响.结果表明:灌越冬水W更有利于提高冬小麦群体总茎数;与CK相比,灌水处理(B除外)显著提高花前及花后干物质积累量;早期灌水(如W)有利提高花前贮藏同化物向籽粒转运量,而后期灌水(如B)有利提高花后积累同化物向籽粒分配量;花前贮藏同化物与花后积累同化物对籽粒贡献率因夏闲期降水而异;随灌水次数及灌水总量增加,花后同化物对籽粒贡献率增大.成熟期不同器官干物质含量和比例表现为籽粒(约50％)＞茎鞘+叶片(约33％)＞颖壳+穗轴(约17％);灌水提高了籽粒淀粉及其组分含量,而降低了直链淀粉与支链淀粉比值.灌越冬水W或孕穗水B处理的籽粒总淀粉及其组分含量较高,而直/支比值较低.增加灌水次数及灌水总量,籽粒总淀粉及其组分含量均先增加后降低,而直/支比值降低.籽粒总淀粉和支链淀粉含量表现为JB＞WJB＞WB＞WJ＞W＞B＞J＞CK,灌2水和灌3水处理间差异不显著.综合考虑冬小麦群体发育、花后干物质和籽粒淀粉积累以及节水等因素,本试验条件下以WB处理更好.本研究结果可为该区冬小麦节水稳产提供科学依据.