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.

玉米籽粒的脱水速率是决定收获期籽粒含水量的关键因素.本研究同时在新乡原阳、商丘虞城和周口郸城调查428份玉米自交系在授粉后35～55 d不同时期的籽粒脱水速率及相关农艺性状.结果表明:428份自交系的籽粒脱水速率在三地均表现出丰富的遗传多样性,与穗轴含水量、苞叶含水量呈显著相关,与籽粒含水量呈极显著相关,与穗位高、株高、雄稳分枝数、抽雄期、吐丝期无显著相关,但与苞叶数及生理成熟期的相关性并不明确;在428份玉米自交系中,授粉后35～55 d籽粒脱水速率仅与授粉后35～40 d籽粒脱水速率(生理成熟期前)存在极显著相关,与50～55 d的籽粒脱水速率(生理成熟期后)无显著相关.这表明生理成熟期前的籽粒脱水速率对授粉后35～55 d籽粒脱水速率的影响更为显著.依据生育期、授粉后35～55 d籽粒脱水速率及授粉后55d的籽粒含水量,共筛选出生育期不同、籽粒含水量低(低于25％)、籽粒脱水速率快(大于1％)的玉米自交系共计42份.

早春降雨事件是影响荒漠短命植物生长的重要因子,为了解古尔班通古特沙漠积雪完全融化后早春首次降雨时间及降雨量对短命植物光合生长的影响.该研究选取两种优势短命植物尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrhinchum)和琉苞菊(Centaurea pulchella)为研究对象,设置3个首次降雨时间(积雪完全融化后第10、20和30天)和3个降雨水平(5、10和15 mm),探究两物种的形态、生物量及光化学效率的响应差异.结果显示:积雪完全融化后第10天进行首次降雨处理时,随着首次降雨量的增加,尖喙牻牛儿苗的叶面积和总生物量呈显著增加趋势,最大光化学效率呈下降趋势.在第20和30天进行首次降雨处理时,尖喙牻牛儿苗和琉苞菊的叶面积均呈显著增加趋势.在积雪完全融化后5 mm降雨处理时,随着首次降雨时间的延迟,尖喙牻牛儿苗和琉苞菊的最大光化学效率呈先下降后上升趋势;10 mm降雨处理时,尖喙牻牛儿苗的冠根比降低,根长和总生物量呈先增加后下降趋势,琉苞菊的根长呈显著增加趋势;15 mm降雨处理时,尖喙牻牛儿苗的叶面积、冠根比和最大光化学效率呈显著增加趋势;琉苞菊的冠根比和最大光化学效率呈下降趋势,总生物量呈显著增加趋势.尖喙牻牛儿苗和琉苞菊的根长分别与0-5 cm和5-10 cm土壤含水量呈显著正相关关系.这说明早春首次降雨量比首次降雨时间更能影响植株生长,但不同物种对降雨格局变化的响应不一致,这可能通过影响早春短命植物的形态特征,进而影响早春荒漠生态系统的稳定性.

以滇西北白马雪山亚高山寒温性针叶林的常绿树种长苞冷杉和落叶树种大果红杉为对象,采用高精度生长仪监测了 2个树种的年内径向生长动态,分析其径向生长的季节动态特征及其对环境因子的响应.结果表明:大果红杉和长苞冷杉的径向生长主要发生在4-8月,6月是生长最快的时期.与长苞冷杉相比,大果红杉径向生长的开始时间较早,停止生长时间稍晚,其生长季持续时间明显长于长苞冷杉.大果红杉最大生长速率和年生长量均略高于长苞冷杉.长苞冷杉日生长量与降水量呈显著正相关,与饱和水汽压亏缺、空气温度呈显著负相关;而大果红杉的日径向生长量与降水量呈显著正相关,与土壤体积含水量和饱和水汽压亏缺呈显著负相关.长苞冷杉和大果红杉的径向生长均受到水分的限制,大果红杉对水分条件更敏感.在全球变暖的背景下,植物蒸腾作用和土壤蒸发散的增加,可能进一步加剧土壤水分丧失和植物可利用水分下降,进而导致长苞冷杉和大果红杉更易受到干旱胁迫.