土壤中的氮素分布不均,在氮素富集的土壤区域内,植物根系大量的生长。然而,不同玉米基因型根系对局部施氮的响应与氮素吸收效率之间的关系尚不清楚。本研究以4个玉米品种为研究对象,探讨根系生长对局部施氮响应的基因型差异及对氮素吸收的影响。在水培采用分根培养体系局部供氮,在田间采用条施和穴施的局部施氮方法。结果表明,不同品种根系局部氮响应在水培和田间条件之间具有高度相关性(r>0.99)。在水培局部供氮条件下,强响应品种郑单958、先玉335和先锋32D22的侧根长增加了50-63%,根系生物量增加了36-53%,而弱响应品种蠡玉13的根系生长响应较小。田间条件下,3个强响应品种的根长在40-60 cm土层显著增加66-75%,而蠡玉13的根长变化幅度显著较低。此外,局部施氮肥促进强响应品种的花后氮吸收,增幅达16-88%,并且促进了郑单958的籽粒产量显著增加10-12%。相关分析发现,产量与40-60 cm土层根长呈显著正相关(r=0.39)。综上所述,可在苗期鉴定玉米品种对局部施氮的响应类型,生产中强响应型玉米品种与局部施用氮肥配套应用;同时可将“根系局部施氮响应能力”作为玉米氮高效遗传改良的目标性状。
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。
籽粒水分关系在玉米籽粒灌浆过程中起着重要作用。本试验以不同氮效率的杂交种为材料,在不同氮肥水平下了解玉米籽粒干重和水分关系的变化。本研究的目的是:1)了解不同施氮量对籽粒发育过程中干物质和含水率的影响,2)确定施氮是否通过调节籽粒水分关系的变化来影响籽粒灌浆。两个玉米杂交种,氮高效品种ZH311和氮低效品种XY508,在三个生长季,四种氮肥水平下生长:0、150、300和450kg N ha-1。研究了基-中粒和顶粒的干重、含水率和含水量。玉米穗基-中粒和顶粒的最大灌浆速率和灌浆持续时间的差异导致最终粒重的显著差异。籽粒位置显著影响籽粒的干燥,顶粒的干燥速率比基-中粒的干燥速率快。基因型和粒位都影响施氮量对籽粒灌浆和干燥的影响。施氮量决定了籽粒灌浆中后期最大籽粒含水量和含水率的损失速率,从而影响最终粒重。氮高效杂交种的使用,结合氮肥施用量的减少,可以在保证产量的基础上,协调基-中粒和顶粒的干燥。这种管理策略可能会带来双赢的局面,即最大玉米产量、高效的机械收获和环境安全同时得到提高。