在控制条件下的营养液培养试验中对不同供磷水平影响不同基因型小麦(Triticum aestivum L.)根系生长的规律进行了探讨。结果表明,在缺磷条件下,两供试基因型小麦的侧根长度显著低于供磷充足的处理,而它们根轴长度的变化趋势与之相反。81(85)5-3-3-3基因型小麦的根轴长度在不同磷水平上均显著高于 NC37;在水培早期,两供试基因型小麦侧根和根轴的相对伸展率(RER)和相对增殖率(RMR)均较高。它们总根轴的 RER 和侧根的 RMR 在同一磷水平上是类似的,但81(85)5-3-3-3根轴的 RMR 在不同磷浓度条件下均显著低于 NC37。两者根轴的 RMR 在缺磷条件下都显著低...

研究了缺磷条件下不同基因型小麦苗期根系形态学及生理学适应特征 ,结果表明 :在缺磷环境中 ,小麦根轴数量和侧根长度明显减小 ,同化物向根部的分配比例增加 ,根轴长度、侧根数量和根系长度等均是显著提高。供试基因型小麦的根轴数量及其长度的差异在每个供磷水平及不同供磷水平之间均是显著的 ,说明这两种性状的差异是由基因型和环境因素共同决定的 ;而侧根特征的差异只在不同供磷水平之间是显著的 ,表明侧根性状主要是受环境因素控制的。对 6种基因型小麦的研究表明 ,高磷水平的小麦种子根的生长角度明显低于低磷处理的小麦 ,根角之间存在着显著的基因型差异。在缺磷条件下 ,6种基因型小麦完整根系分泌的酸性磷酸酶活性...

【目的】构建小麦根系的三维动态模拟模型,并对模型进行初步的评估。【方法】采用GREENLAB植物功能-结构模型的原理,在根系生长发育基本单元基础上,模拟了根系的拓扑结构;通过模拟不同根个体(库)对植株分配给根系的生物量(源)的竞争,实现了生物量在根系中的分配;根据异速生长规则实现了根个体几何结构计算。通过温室土柱栽培试验对小麦苗期根系结构与生物量进行了测定,获取了模型参数,进行了小麦苗期根系结构与生物量分配的模拟与分析,并以三维可视化的方式给出根系的形态结构空间分布。【结果】通过模拟根系生物量在各类根个体中的分配并依据根个体生物量与形态的关系,该模型可以定量化地模拟根系结构生长的动态变化过程;...

【目的】植物根系对水分及营养的获取、作物的生长发育和产量的形成至关重要。挖掘小麦苗期根系性状显著关联的SNP位点，预测相关候选基因，为解析小麦根系建成遗传机制及选育具有优良根系构型的小麦品种奠定基础。【方法】以189份小麦品种组成的自然群体为供试材料，调查2种培养条件（霍格兰营养液和去离子水）下培育21 d的苗期根系总长度（TRL）、根系总表面积（TRA）、根系总体积（TRV）、根系平均直径（ARD）及根系干重（RDW）等5个根系性状，试验进行2次重复，同时结合小麦660K SNP芯片的分型结果进行全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）。此外，通过序列比对、结构域分析和注释信息预测候选基因，并采用竞争性等位基因特异性PCR(kompetitive allele specific PCR,KASP)技术开发根系性状的分子标记。【结果】霍格兰营养液培养条件下的根系性状变异范围较大，根系整体粗短；而去离子水条件下的根系细长、侧根较多。选用贝叶斯信息与连锁不平衡迭代嵌套式模型（BLINK）、压缩式混合线性模型（CMLM）、固定随机循环概率模型（FarmCPU）以及混合线性模型（MLM）4个模型，结合2种培养条件下的根系性状进行全基因关联分析，共检测到95个与小麦苗期根系性状显著关联的QTL位点（P<10-3），其中，有18个QTL在2个条件下同时被检测到，分布在7A、1B、2B、3B、7B、1D、2D及3D染色体，可解释8.68%—14.07%的表型变异。筛选获得的显著性位点中，有4个与前人的研究相近或一致，其余为新发现QTL位点。对共定位的SNP进行单倍型分析，有10个SNP能够将供试材料分为2种单倍型，且单倍型间的根系性状具有显著差异，同时，基于这些SNP开发KASP标记，筛选到与根系总体积及根系干重相关的2个KASP标记（XNR7143和XNR3707）。进一步挖掘共定位SNP位点上下游区间内的基因，筛选到12个可能与根系发育相关的候选基因，其中，TraesCS7A02G160600编码酰基载体蛋白合成酶，参与根系脂肪酸的合成；TraesCS1B02G401800编码突触融合蛋白，对植物重力向性具有重要作用；TraesCS7B02G417900编码醛脱氢酶，参与脱落酸的合成，从而调控作物根系发育。【结论】小麦根系性状在不同基因型间差异显著，在2个条件下同时检测到18个显著QTL位点，开发了2个根系分子标记（XNR7143和XNR3707），并筛选出12个与根系性状相关的候选基因。

通过水培培养,研究了生产上主栽的不同小麦基因型在充分供氮条件下孕穗期的根系、根系生理活性及根系与地上部干重以及吸氮量之间的关系。结果表明,地上部干重、根干重、根体积、根冠比、根活性及植株吸氮量不同基因型间有显著差异,根总吸收面积、根活跃吸收面积不同基因型间无明显差异;植株吸氮量与地上部干重显著相关,其相关系数达0.634,经进一步相关性分析表明,植株吸氮量的差异和地上部干重的差异主要是由于植株根干重和根体积不同造成的。研究表明,选择根干重和根体积大的小麦品种有利于提高小麦的氮利用效率。

【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。

在水旱轮作的缺锰土壤上,采用耐缺锰能力具有明显差异的两个小麦品种和两个油菜品系,通过限制植株根系下扎的田间网袋试验方法研究了根系伸展范围与小麦、油菜耐缺锰能力的关系。试验结果表明,将植株根系限制在耕作层导致小麦出现典型的缺锰症,分蘖减少,减产严重。同小麦相比,油菜所受的影响较小,两个品系油菜全生育期均未出现缺锰症,减产幅度也比小麦轻得多。这一结果说明,小麦的耐缺锰能力在很大程度上取决于对中下部土层淀积锰的吸收利用能力,即与根系伸展范围有非常密切的关系;而限制根系下扎对油菜的锰营养状况影响相对较小,即根系伸展范围的差异并不是油菜耐缺锰能力明显高于小麦的主要原因。

以耐湿大麦品种泰兴9425与湿害敏感品种Franklin构建的DH系及亲本为材料,在湿害胁迫条件下,考察了大麦苗期与耐湿性相关的根长、根鲜质量、根干质量、茎叶鲜质量和茎叶干质量,各性状均表现为连续分布,且都存在一定数量的双向超亲遗传类型,为多基因控制的数量性状。结合已构建的分子连锁图谱,采用Windows QTL Cartographer 2.5软件中的复合区间作图法进行QTL定位分析。5个根系及茎叶性状共检测到13个QTL,除第2、5染色体外,其他染色体上均有分布,LOD值为2.59~3.83,对表型变异的解释率为10.99%~20.7%。其中最大根长检测到2个QTL,控制根系鲜质量和干质量...

【目的】干旱是限制全球小麦生产的主要环境因素，培育抗旱品种是全球小麦育种面临的核心挑战。春小麦作为短生育期小麦品种，为国家粮食安全和种植结构提供了重要保障，确定春小麦材料的抗旱性，为选育抗旱稳产新品种提供依据。【方法】为了解春小麦品种（系）的苗期抗旱性，以来自10个不同地区的244份春小麦品种（系）为试验材料，利用控制含水量法进行苗期干旱胁迫，于三叶期选择长势均匀一致的幼苗，测定最大根长（MRL）、第一叶长（FLL），第一叶宽（FLW）、胚芽鞘长（CL）、地上部鲜重（SFW）和地下部鲜重（RFW）等13个苗期指标，通过描述统计法、隶属函数法、主成分分析、聚类分析和相关性分析等方法对各春小麦品种（系）的抗旱性进行综合评价。【结果】春小麦品种（系）之间的耐旱性表现出丰富的变异，干旱处理条件下，所测定性状的变异系数为2.1%—32.9%，对照组变异系数范围为1.0%—29.3%；与对照相比，干旱处理条件下的胚芽鞘长度、根干重、鲜重根冠比和干重根冠比均不同程度增加。主成分分析将原13个指标归纳为5个主成分，贡献率达79.6%，根据各主成分特征向量和各性状指标的抗旱系数，计算出综合抗旱系数D值，并对D值进行聚类分析，将供试材料分为5个亚群，据此筛选出根部生物量（地下部鲜重和干重）作为苗期抗旱性鉴定的有效综合指标。将苗期指标抗旱系数与田间相关农艺性状进行相关性分析，发现苗期胚芽鞘长、第一叶长和成熟期旗叶长、株高、穗长、小穗数和籽粒长呈极显著正相关性，苗期整株生物量与籽粒千粒重呈极显著正相关。【结论】筛选出高抗旱春小麦品种22份，明确了根部生物量（地下部鲜重和干重）可作为苗期抗旱性鉴定的有效综合指标。

【目的】干旱与半干旱地区的水肥资源贫乏，而小麦不同基因型间的磷效率差异很大，因此，鉴选耐低磷种质、挖掘磷代谢遗传位点有助于小麦的遗传改良。【方法】以282份山西小麦品种为材料，在正常磷（0.2 mmol·L~(-1)）、中度低磷（0.1mmol·L~(-1)）和低磷胁迫（0.01 mmol·L~(-1))3个磷浓度条件下对苗期根部鲜重、茎叶部鲜重、植株鲜重、根部干重、茎叶部干重、植株干重，最大根长、总根长、根表面积、根体积、根直径和根尖数共12个形态指标进行考查，运用主成分分析、隶属函数分析及聚类分析等方法综合评价苗期不同品种的耐低磷特性，在此基础上，分析苗期性状演变趋势及生物量分配等特征，并利用全基因组关联分析挖掘小麦耐低磷位点。【结果】苗期不同性状对低磷的响应程度不同，磷浓度降低导致生物量分配策略发生变化，与根部生长情况比较，地上部生长受磷浓度变化影响小；磷浓度降低会抑制地上部生长，地上部干重和鲜重显著降低，而低磷促进了根系生长，根部干重和鲜重、最大根长、总根长、根体积和根尖数等指标显著增加。根据耐低磷综合D值与形态指标相关分析发现最大根长和根直径可作为苗期耐低磷的筛选指标，D值聚类分析筛选到晋麦46、晋麦61、有芒大红茎、红秃麦、红和尚、白壳红、白线麦、火烧头和白山麦共9份耐低磷品种。性状演变分析发现品种耐低磷能力没有受到直接选择。耐低磷能力随年代变化先降后升，2010年之前品种耐低磷能力呈下降趋势，2010年后品种耐低磷能力有所提升。关联分析检测到8个R ~2>10%的稳定位点，其中，1A＿545074550、2B＿489279799、6A＿166899658和6A＿273060644未见报道。【结论】苗期最大根长和根直径可作为苗期耐低磷的筛选指标。通过综合评价山西小麦苗期耐低磷能力，筛选到9份耐低磷品种。在1A、2B和6A染色体上检测到4个与耐低磷相关的新位点。

试验结果表明，小麦播前种子处理（拌种，闷种或浸种），对小麦苗期生长的生物学效应：一是降低麦苗生长速度，控制苗高；二是促进麦苗分蘖，增加年前分蘖数；此外，还可提高叶片叶绿素含量及光合效率，降低地上部呼吸强度，增加干物质积累，提高麦苗素质与抗寒性，收到增穗增产的效果。

为探讨土壤盐分含量与小麦生长的关系,选用永良4号,通过盆栽试验,研究了在不同盐分离子种类NaCl,Na2SO4,NaCl+Na2SO4,7个盐分水平(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%,0.6%,0.7%)条件下小麦苗期的生长情况。结果表明,随着土壤盐浓度的升高,小麦的出苗率、株高均有所下降。NaCl对小麦的胁迫作用最大,NaCl+Na2SO4次之,Na2SO4最小。低浓度盐胁迫对小麦根的生长有一定的刺激作用,但随着盐浓度的增加,盐分对根的生长产生了抑制作用,但作用均比较小,并且与地上部分相反。试验结果将对盐渍化耕地小麦生产有重要的参考价值。

本试验对前人用不同方法筛选出的28份耐低磷种质资源在同一条件下进行苗期耐低磷能力研究,试验结果表明,35×10-6磷水平下可有效鉴定苗期各水稻基因型的耐低磷能力,以苗期相对根干重作为水稻耐低磷能力的鉴定指标即可。以相对根干重为筛选指标获得苗期耐低磷种质共14份,分别为武糯1号、盐粳2号、双城糯、麻酒谷、软稻子、大红芒、大白芒、有芒小红板稻、麻谷子、普粘7号、嘉农育257、农林12、意大利4号、滇屯502,这些品种可作为磷高效遗传研究或育种利用的重要种质资源。

本文在营养液砂培养条件下,对16个香蕉基因型苗期进行了钾效率筛选研究。结果表明,不同基因型之间钾效率存在显著差异,变幅为0.34~0.62。高效基因型与低效基因型相比,在低钾条件下,生长状况优势更明显,表现为出现缺钾的症状慢,叶片脱落晚,植株较大;施钾能明显促进香蕉的生长发育,提高干物质积累,干物质分配趋势是地上部大于根部;与干物质积累相似,在低钾处理时高效基因型的钾积累量较高,表明其在低钾时具有较高的钾吸收能力。

营养液培养条件下对86个棉花基因型苗期进行钾效率筛选,并对其中的28个进行了系统的研究。发现不同基因型之间钾效率存在显著差异,变幅为0.08～0.28;高效基因型与低效基因型相比,在低钾条件下.生长状况优势更明显,表现为出现缺钾的症状慢,叶片脱落晚,植株较大;施钾能明显促进棉花的生长发育,提高干物质积累,干物质分配趋势是地上部大于根部;钾含量分配规律是叶与茎含量相当,均大于根的钾含量,适钾时高低效基因型间钾含量差异不大,表明钾含量是比较稳定的,从而维持植物正常生理功能;钾积累量方面,低钾时,叶>根>茎,适宜钾时叶片钾积累量最大,但根与茎的积累量相当,表明施钾能促进钾向地上部运输和协调分配。低效...