为鉴定和利用武都白茧的抗条锈病基因,本研究将武都白茧与高感条锈病品种铭贤169杂交,分别于2015年和2016年在陕西杨凌和甘肃天水四个环境中对武都白茧、铭贤169和以及铭贤169/武都白茧杂交F2:3代家系进行成株期抗条锈病测试。田间多年多点鉴定结果表明,武都白茧表现稳定的成株期抗条锈性,铭贤169/武都白茧F2:3代在2015年杨凌、2016年杨凌、2015年天水和2016年天水四个环境下的相对病害曲线下面积(rAUDPC)均呈连续分布,表明武都白茧对条锈病的成株期抗性由多个QTL控制。利用集群分离分析法结合小麦660K SNP芯片、KASP和SSR标记鉴定与抗性位点连锁的多态性标记,运用完备区间作图法(BIP)和多环境表型鉴定数据(MET)两种QTL技术方法,检测到两个稳定的QTLs:QYrwdbj.nwafu-5A与QYrwdbj.nwafu-2B.1 。其中QYrwdbj.nwafu-5A位于小麦染色体5AS的缺失系5AS1-0.40-0.75和5AS3-0.75-0.98相邻的区域,解释15.02%-40.26%的表型变异;QYrwdbj.nwafu-2B.1位于小麦染色体2BS的缺失系C-2BS1-0.53上,解释9.54%-10.40%的表型变异。通过分子检测、抗病基因染色体定位和上位性分析表明,QYrwdbj.nwafu-5A很可能是一个需要与其它位点结合互作才能发挥抗条锈作用的新QTL。本研究将为进一步克隆武都白茧主效QTL,以及利用武都白茧主效QTL与其他有效抗条锈病基因或者QTL结合,培育持久抗条锈病品种提供科学依据。本研究的创新点是考虑环境对QTL的加性效应,从而提供QTL位置和效应方面更为全面遗传分析。
在湖南农业大学实验基地进行了长达5年的长期定位实验,研究施用90天释放期的聚乙烯包膜尿素对双季稻产量、氮肥利用率、土壤残留无机氮、土壤-植株系统氮平衡和经济效益的影响。本研究共设置了四个不同的施氮肥处理,包括CK(不施氮肥)、U(全量施用普通尿素)、CRU1(全量施用聚乙烯包膜尿素)、CRU2(减氮20%施用聚乙烯包膜尿素)。研究结果表明相比较全量施用普通尿素而言,全量施用控释肥能够分别提高作物产量和氮肥利用率11.0、13.5%。CRU1在晚稻上的产量和氮肥利用率的应用效果要优于早稻。研究结果表明全量施用控释肥可以提高早稻产量6.0%,可以提高早稻氮肥利用率10.2%;提高晚稻产量15.4%;,提高晚稻氮肥利用率13.8%。除此之外,CRU1与CRU2的双季稻产量和氮肥利用率没有明显的差异。此外施用控释肥处理(包括CRU1和CRU2)相较于U有较高的表观土壤残留率和作物表观氮素回收率,同时有较低的表观氮素损失,且CRU2相比较CRUI呈现出较好的的效果。在收获后,控释肥处理(包括CRU1和CRU2)能够维持土壤耕层(0-20 cm)较高的铵态氮和硝态氮浓度,并且能够减少深层土层(40-60 cm)的铵态氮和硝态氮浓度。此外,据估算施用控释肥处理还能获得较好的经济效益。总得来说,施用控释肥要比施用普通肥料在水稻产量、氮肥利用率、土壤-植株氮素平衡、经济效益上表现得更加优越,并且其中减氮施用20%控释肥处理有最优的综合效益。因此,我们认为施用控释肥能够有效解决水稻生产中的氮素管理所面临的挑战。
小麦-玉米轮作体系减磷措施调控土壤磷素有效性与微生物间的耦合机制研究鲜有报道。本研究基于初始高磷(30.36 mg kg-1)和低磷水平(9.78 mg kg-1)石灰性土壤,通过连续四季的盆栽试验(2016-2018),探究小麦-玉米轮作体系仅麦季施磷(Pw)较常规麦-玉两季均施磷肥(Pwm)措施对作物产量、土壤有效磷和微生物群落结构的影响。结果表明,高磷水平Pw处理较Pwm处理每年减少33.3%的磷肥投入情况下,作物总产量能够连续两年稳产。玉米大喇叭口期,Pw处理土壤水溶性磷浓度与Pwm处理含量无显著差异。土壤磷含量显着影响土壤微生物群落,尤其是真菌群落。Pw处理变形菌门的相对丰度和碱性磷酸酶(ALP)活性显著高于Pwm处理(分别为11.4和13.3%)。高磷水平下,土壤微生物对产量的贡献大于土壤有效磷的影响。Pw处理芽孢杆菌和根瘤菌相对丰度显著高于Pwm处理。芽孢杆菌与酸性磷酸酶(ACP)活性呈显着正相关,根瘤菌与ACP和ALP活性均呈显着正相关,可能利于土壤磷素活化。本研究说明高磷土壤条件下,小麦-玉米轮作体系仅麦季施磷可通过土壤磷有效性与微生物间的耦合实现全年作物稳产。