基于ISSR分子标记的紫云英种质资源遗传多样性及结构分析

紫云英(Astragalus sinicus L.)是我国重要的稻田绿肥作物,为揭示不同地区种质资源遗传特征,本研究利用ISSR分子标记对77份紫云英种质资源进行了遗传多样性及结构分析。研究发现,77份供试紫云英种质资源遗传相似性系数为0.567 7～0.868 6,可划分为6个聚类。不同地区群体间分化系数为0.136 3,达到极显著水平(P<0.001),其中种群间变异占比13.9%,种群内变异占比86.1%。不同ISSR引物扩增信息鉴别紫云英资源的能力存在差异,构建了以P809第3,8,9,10,12,15扩增位点以及P886第1,3,5,9,10,11扩增位点为特征的指纹图谱,能有效区分77份供试紫云英资源。以资源所在省份为单元进行群体分析,供试紫云英资源遗传结构呈现分化特征,河南-安徽-江苏-上海资源遗传结构相似,构成北方亚群;四川-广西-湖南-江西资源相似,构成西南方亚群;福建种质资源则呈现混合型特征。本研究结果可为我国紫云英种质资源的科学利用及新品种选育提供依据。     

85份不同类型籽粒苋种质资源表型多样性分析

籽粒苋是一种高产优质的新型牧草,为了解课题组收集保存的籽粒苋种质资源的遗传多样性和育种潜力,本研究观测并统计分析了26份千穗谷(Amaranthus hypochondriacus)、24份绿穗苋(A.hybridus)、23份尾穗苋(A.caudatus)和12份老鸦谷(A.cruentus)材料的21个农艺性状。结果表明：四种籽粒苋存在丰富的性状变异;相关性分析表明叶面颜色与叶背颜色、茎色与叶柄颜色、茎色与主花序颜色、叶柄颜色与主花序颜色、主花序形状与主花序分枝型等质量性状相关性较高,而各数量性状间均有一定的相关性;主成分分析显示,前七个主成分累计贡献率达到73.68%,分别反映了植株的产量性状、植株颜色特征、主花序形态、叶片形状、植株整齐度以及植株分枝性。聚类分析将参试材料划分为4个类群,其中类群一、二是选育高单产优质饲料亲本的理想材料,类群四可以用于选育观赏草品种。     

22份百脉根种质资源表型数量性状的遗传多样性分析

本研究对22份百脉根(Lotus corniculatus)种质资源的11个表型性状指标进行多样性研究分析。结果表明：除种宽外,22份百脉根种质间的表型性状均存在显著变异,表型性状指标变异幅度为12.11%～69.48%,各表型性状之间存在显著或极显著相关性。主成分分析表明,茎长、株高、冠幅、种子周长、种子长、种子宽和种子长宽比的主成分载荷较高,是造成百脉根种质表型性状差异的主要因素。根据聚类分析将22份百脉根种质分为3个类群,其中,第Ⅰ类群种质的种子小,但植株高大,第Ⅱ类群种质的种子小且植株矮小,第Ⅲ类群种质的种子和种荚大但植株矮小。综合评价11和12号这2份种质资源整体表现优良,且归属于第Ⅲ类群,具有种荚和种子较大的特性,可作为选育种子高产品种的目标亲本利用。本研究结果可为百脉根的种质应用和品种选育提供理论参考。     

180份饲用燕麦种质资源表型遗传多样性研究

本研究以国内外180份饲用燕麦(Avena sativa L.)种质资源为研究对象,利用主成分分析和聚类分析等方法评价其表型遗传变异水平,结果表明180份饲用燕麦质量性状的遗传多样性指数以粒型(1.2)最大,粒色(0.67)最小;数量性状的遗传多样性指数以单株生物量(2.07)最大,有效分蘖数(1.82)最小。变异系数最大的是铃数(31.82%),最小的是粒长(8.97%)。主成分分析发现第1主成分反映的是穗部特征因子,第2主成分反映的是产量构成因子,第3个主成分反映的是种子特征因子。聚类分析将所有种质资源分为五类,其中种质群I、II、IV可分别作为筛选高产饲用型燕麦以及多目标性状品种、抗倒伏品种以及籽粒型燕麦品种的优良亲本,为饲用燕麦种质资源的筛选利用和遗传育种提供基础数据和理论参考。     

薄壳山核桃96份种质资源果实表型性状遗传多样性分析

为了了解薄壳山核桃种质资源青果表型性状的变异特点和多样性,本研究对96份薄壳山核桃种质资源8个性状进行了测定以及相关性、主成分和聚类分析。结果表明,青果单果重、纵径、果形指数、外果皮厚度,鲜果单果重的变异系数较大。其中,青果单果重的变异系数最大,为36.40%,横侧比的变异系数最小,为1.94%。聚类分析将96份薄壳山核桃种质资源分为4个类群,第Ⅰ类群主要特征是青果单果重和鲜果单果重大,果形指数大（长果形）;第Ⅱ类群具有外果皮厚的特征;第Ⅲ类群具有果形指数较大,外果皮较薄等特性;第Ⅳ个类群具有果实小、外果皮薄、果形为椭圆形等特性。本研究可以为今后薄壳山核桃杂交育种选育大果、外果皮薄、长果形等优良品种提供新的思路。     

20份穗花韭种质资源表型数量性状的遗传多样性分析

为探求日喀则地区穗花韭种质资源的遗传多样性,本研究对收集到的20份穗花韭(Milula spicata Prain)种质的17个表型数量性状进行了变异分析、主成分分析和聚类分析。结果表明：20份种质居群内和居群间均有较大的遗传变异和丰富的遗传多样性。除叶片数、地上茎粗、花穗粗的变异系数在30%以内外,地下茎长、花葶粗、根系长、地下茎粗、根系数量、叶宽、叶长、花穗长的变异系数在30%～50%,花葶高、株高、地上地下生物量的变异系数高于50%。主成分分析共提取到4个主成分,累计贡献率86.31%,第1主成分与地上生物量有关,第2,3,4主成分与地下生物量有关。聚类分析将材料分为2个类群,第2类群表型优于第1类群,与主成分分析综合得分排序结论一致。本研究可为穗花韭种质资源的收集和筛选提供理论依据。     

一个紫云英F;重组自交系群体的农艺性状与养分吸收评价北大核心CSCD

利用以闽紫7号紫云英为母本、信阳种紫云英为父本获得的F;代群体,评价了该群体18个株系的农艺性状和养分吸收状况,为筛选优异紫云英株系做参考。结果表明,在盆栽条件下,不同株系紫云英在盛花期表现出一定的性状变异。相关性分析表明,鲜重、干重与氮、磷、钾积累量相关性高,对植株的养分吸收影响较大;株高、分枝数、真叶数是影响植株地上部鲜重、干重的重要因素。主成分分析表明,地上部鲜重、干重以及地上部氮、磷、钾积累量是反映紫云英株系性状优劣的主要指标。聚类分析结果显示,当距离系数d=25时,18份紫云英材料可分为3类,其中Ⅰ类群综合性状最优,包括m83xzh-1-4-4、m83xzh-1-4-6、m83xzh-1-4-8和m83xzh-1-4-13共4个株系。综合考虑紫云英生长性状、鲜草产量及植株养分积累量等因素,m83xzh-1-4-4的地上部磷、钾积累量和地下部氮、钾积累量最高,每盆分别高达11.00 mg,145.18 mg,22.15 mg和15.27 mg,同时该株系具有较高的鲜草产量,每盆高达44.63 g。本研究可为后续按目标性状选育紫云英新品种提供参考。     

狗牙根种质资源在渝西地区的生态适应性评价

通过对种植于荣昌的狗牙根Cynodon dactylon试验材料应用“9分制”评分法进行打分开展综合评价,结合叶长、叶宽等形态指标的观测,对比分析7个狗牙根品种（系）在生长发育期的表现,反映其在渝西地区自然生态环境下的适应性强弱。结果表明TIFWAY、SAU9936极显著优于其他5个品种(系),而SAU02014与SAU02011、SAU9928间无显著差异,但他们显著优于南京、SAU9926,其综合评定得分为: TIFWAY＞SAU9936＞SAU02014＞SAU02011＞SAU9928＞南京＞SAU9926。供试的狗牙根7个品种(系)在渝西地区自然生态环境下都完成整个生育期,有比较强的适应性,其中TIFWAY、SAU9936适应性最强,其次是SAU02014、SAU02011,再次是SAU9928、南京,SAU9926最差。     

油莎豆种质资源表型性状遗传多样性分析及综合评价

油莎豆(Cyperus esculentus L.)是一种粮、油、饲兼用,综合利用价值较高的经济作物。种质资源遗传多样性分析及评价是开展油莎豆遗传育种和复杂性状遗传解析的重要基础。本研究以国内外收集的48份油莎豆种质资源为实验材料,对株高、分蘖数、叶宽、块茎长宽比、产量等10个农艺性状进行遗传多样性分析和综合评价。结果表明：48份油莎豆表现出较丰富的遗传多样性(变异系数8.94％～50.3％),其中与地上草产量和地下块茎产量相关的指标如分蘖数、块茎长宽比、百粒重等性状变异程度较高。聚类分析表明,48份油莎豆资源可分为4个类群,第Ⅰ类群包含15个种质,第Ⅱ类群包含5个种质,第Ⅲ类群包含12个种质,第Ⅳ类群包含16个种质。主成分分析和逐步回归分析法综合评判表明,JYD-27,JYD-41,JYD-20的综合性状表现较好,块茎长宽比、百粒重、叶长宽比3个主成分可作为种质资源综合评价指标。     

9个绿肥紫云英品种(系)在汉中地区的适应性

对9个紫云英(Astragalus sinicus)品种(系)的物候期、农艺性状及鲜草产量进行比较研究,以期筛选出适宜汉中地区栽培的紫云英品种(系),为汉中水稻(Oryza sativa)不同种植模式下紫云英推广应用提供优良品种(系).结果表明:'南郑种'、'yH925'、'宁波大桥'、'湘紫1号'属于特早熟种,'yiJ'、'848711'、'闽紫7号'、'弋江籽'属于早熟种,'湘紫4号'属中熟种.9个品种(系)盛花期鲜草产量差异较大,'闽紫7号'鲜草产量最高,为24 192.45 kg·hm-2;其次是'yiJ',为23 494.50 kg·hm-2,与闽紫7号'差异不显著但显著高于其他品种(系);'南郑本地种'最低,为12 049.80 kg·hm-2,显著低于其他8个品种(系).特早熟品种(系)中'宁波大桥'在汉中适应性较好,株高、地上部分特征、根瘤及盛花期鲜草产量等综合特性表现较好,适宜在水稻直播模式中种植.早熟品种(系)中,'闽紫7号'和'yiJ'在汉中具有较强的适应性,盛花期鲜草产量优势显著,适宜在水稻机插秧和手插秧模式中种植.     

紫云英荚果分层成熟特性及其种子产量研究

紫云英是我国重要的冬季绿肥,具有无限花序的生长特性。对不同时期紫云英各枝位荚果开展调查,研究荚果的成熟规律及各枝位对种子产量的贡献。结果表明,紫云英荚果生物量随生育期延长逐渐增加,第1~2枝位荚果生物量显著高于第5及以上枝位。种子总产量表现为26 d≈33 d>19 d>12 d>5 d,最高产量为123.2 g·m^-2,其中80%来自第1~4枝位荚果。荚果成熟具有明显的分层特征,第1~4枝位荚果成熟指数随时间呈现“S”形变化,于盛花期后12~26 d快速成熟;第5及以上枝位荚果成熟指数呈指数型变化,在第19~33 d快速成熟。下层枝位最大荚果长和宽、荚果内粒数、种子千粒重均显著高于上层枝位。荚果成熟度由Ⅰ级至Ⅵ级,荚色由青绿色转变为黑色,花序最大荚果长度增长2倍,宽度增长4倍,种子千粒重增长6倍。第1~3枝位种子产量随成熟指数变化的速率是第4~6⁺枝位的2.58倍。综合荚果成熟和种子产量,1~4枝位荚果应作为紫云英种子收获的主要部位,顶层荚果成熟度达Ⅳ级后收割可获最高产量。     

叶面喷硼对紫云英结实特性的影响

硼是植物生长发育所必需的微量元素,与植物的细胞与功能、花粉管发育伸长以及对光合作用的产物-碳水化合物的合成与转运有重要作用。本研究通过开花前叶面喷施硼肥,探讨硼肥对紫云英花荚结实成粒的调控效应,以期为增加紫云英籽粒数、提高种子产量调控技术应用提供参考。选取“信紫1号”为供试材料,在开花前叶面喷施清水(对照CK)、硼肥[500 (T₁)、1000 (T₂)、2000 (T₃)、4000 (T₄)、6000 mg·L^-1(T₅)]。在成熟期,按常规考种法记载单位面积株数、分枝数、不同层花序的花序数、结荚数、籽粒数等指标。结果表明,各喷施浓度处理(除T₃处理外)的单位面积花序数、结荚数、单荚籽粒数和荚果结实率在不同层花序上与对照间差异均不明显。喷施浓度T₃处理的单位面积花序数在第3~6层花序上较对照分别提高31.87%、40.79%、37.49%和44.99%,单位面积结荚数较对照分别提高27.89%、32.69%、35.92%和25.84%,单荚籽粒数较对照分别提高20.69%、23.54%、23.24%和22.03%,荚果结实率较对照分别增加2.95%、2.56%、3.49%和4.51%,然而在第1和2层花序上与对照差异不明显。进一步分析产量构成发现,喷施不同浓度硼肥处理对紫云英单位面积有效株数、一级分枝数、单株一级分枝数和千粒重影响不大。综上,在紫云英花荚脱落开始之前叶面喷施2000 mg·L^-1硼肥,可显著促进第3~6层花序单位面积花序数、结荚数和单荚籽粒数的增加,从而促进荚果结实率的提高,最终获得较高的种子产量。     

翻压紫云英对稻田土壤还原物质变化特征及温室气体排放的影响

采用室内培养试验监测紫云英翻压后土壤还原物质和温室气体的动态变化,旨在为紫云英还田造成水稻僵苗及带来的环境效应提供理论依据。结果表明,翻压紫云英显著增加土壤还原性物质总量、活性还原性物质含量、Fe²⁺和Mn²⁺含量,显著降低土壤氧化还原电位(Eh)。与对照(CK)相比,翻压紫云英15000(M₁)、30000(M₂)、45000 kg·hm^-2(M₃)处理土壤还原性物质总量平均值分别增加0.34、0.80、1.16 cmol·kg^-1,土壤活性还原性物质含量平均值分别增加0.14、0.35、0.52 cmol·kg^-1,Fe²⁺含量平均值分别增加87.91、182.91、280.61 mg·kg^-1,Mn²⁺含量平均值分别增加10.12、12.77、15.73 mg·kg^-1,Eh平均值分别降低32.88、47.98、57.26 mV。还原性物质均在培养近15 d时达到高峰,M₃处理Fe²⁺含量最高超过400 mg·kg^-1,已达到水稻幼苗中毒浓度。翻压紫云英显著增加CO₂、CH₄排放,降低N₂O排放,增加了全球增温潜势(GWP)。与CK相比,M₁、M₂、M₃的CO₂排放速率平均值分别增加7.67、12.48、20.54 mg·kg^-1·d^-1,CO₂累计排放量分别增加171.63、293.42、498.45 mg·kg^-1,CH₄排放速率平均值分别增加0.04、0.09、0.21 mg·kg^-1·d^-1,CH₄累计排放量分别增加0.36、0.69、1.77 mg·kg^-1,N₂O排放速率平均值分别降低0.46、0.64、0.72 μg·kg^-1·d^-1,N₂O累计排放量分别降低10.00、13.02、14.36 μg·kg^-1,M₁、M₂、M₃的GWP平均值分别是CK的1.59、2.04、2.91倍。CO₂、N₂O排放主要集中在培养前期,CH₄排放主要集中在培养后期。还原性物质含量与CO₂、CH₄的排放呈显著正相关,与N₂O排放呈显著负相关。综上,翻压紫云英增加还原性物质含量,促使CO₂、CH₄排放,抑制N₂O排放,增加GWP。实践中翻压紫云英可增加水稻产量,探索适宜紫云英翻压量确保单位水稻产量下的GWP不增加实现增产和环境效应的双赢具有重要实践意义,但这需要通过盆栽和大田试验验证。     

紫云英与化肥配施对土壤微生物特征和作物产量的影响

为了探讨紫云英绿肥与化肥配施对稻田土壤培肥的微生物机制,本研究以7年肥料定位试验为材料,研究了不同施肥对安徽沿江双季稻区稻田土壤可培养微生物数量、微生物量碳氮、微生物熵及水稻产量的影响,探讨施用紫云英绿肥对稻田土壤的培肥效果。结果表明,1)与不施肥相比,长期施用紫云英可显著增加土壤微生物总数量(58.09%~86.86%),尤其是增加了细菌数量(77.93%~112.76%),土壤微生物总数量及细菌数量均于G₃F₁处理(70%化肥配施22500 kg/hm²紫云英)达最大值(288.26×10⁴和263.95×10⁴ CFU/g)。2)施用紫云英可有效增加土壤微生物量。其中,70%化肥配施中高量紫云英的处理与CK相比,土壤微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)、微生物熵(qMB)分别增加了102.77%~113.94%、172.53%~185.17%、69.47%~84.65%;与100%化肥相比,SMBC、SMBN、qMB分别增加27.74%~34.77%、74.14%~82.22%、20.50%~31.29%。(3)施用紫云英处理的水稻产量与100%化肥处理相当或稍有提高,但明显高于70%化肥和CK处理。与CK相比,紫云英与化肥配施可提高产量46.22%~51.44%。 因此,化肥减量30%配施15000~30000 kg/hm²紫云英可以提高安徽沿江双季稻区水稻产量,本试验以施加22500 kg/hm²的紫云英产量最高(增产率达51.44%),同时,紫云英与化肥配施对提高土壤微生物量碳氮、微生物熵及调节土壤微生物群落组成,改善稻田土壤生物学性状产生显著影响。     

亚热带单季稻区紫云英不同翻压量下有机碳和养分释放特征

在70%田间持水量以及近自然气温条件下,利用网袋法模拟亚热带单季稻区紫云英盛花期不同翻压量下的腐解和养分释放特征。结果表明,不同翻压量下紫云英干物质腐解速率均为前20 d最高,至60 d后进入缓慢腐解阶段。腐解至90 d,低、中、高翻压量下的干物质累积腐解率分别达78.7%,76.0%,71.2%。紫云英碳、氮、磷、钾累积腐解率与腐解时间呈幂函数关系,拟合方程分别为Y=13.4246X^0.4391(P<0.01), Y=14.0314X^0.4208(P<0.01),Y=3.5458X^0.7037(P<0.01),Y=15.7784X^0.4213(P<0.01)。紫云英有机碳与养分前20 d累积释放率与全腐解期累积释放率均表现为钾>碳>氮>磷,且随着翻压量增加,有机碳及养分累积释放率呈逐渐降低趋势。     

多年冬种紫云英对两种典型双季稻田土壤肥力及硝化特征的影响

以湖南紫潮泥和江西黄泥田两种典型稻田下的绿肥定位试验为依托,分析了晚稻收获后两种土壤的养分性状、硝化强度、硝化势及氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的amoA基因丰度,探讨多年冬种紫云英对两类稻田土壤肥力、硝化作用及氨氧化微生物的影响。两地试验处理一致,包括:1)不施肥不种紫云英(CK);2)冬种紫云英不施化肥(GM);3)不种紫云英单施化肥(CF);4)冬种紫云英配施化肥(GM+CF)。结果表明,冬种紫云英可以改善两种典型稻田土壤pH,即提高江西酸性土壤pH、降低湖南碱性土壤pH;提高土壤全氮、有机质、无机氮和有效磷含量。两种典型水稻土的硝化能力不同,江西黄泥田的硝化强度及硝化势均明显低于湖南紫潮泥。在湖南紫潮泥中,各处理硝化强度在0.269~0.325 μg/(g·h)之间,处理间差异不显著;硝化势在培养第5周达到10.25%,紫云英配施化肥在一定程度上抑制了紫潮泥的硝化作用。江西黄泥田中,各处理硝化强度在0.010~0.021 μg/(g·h)之间,硝化势从培养第3周开始上升,在培养第5周达到5.41%;单独种植翻压紫云英相对于不施肥对照提高了土壤硝化强度及硝化势,与施用化肥处理效果相当,绿肥配施化肥对硝化作用的促进最强。AOA在紫潮泥和黄泥田中均占优势地位,紫潮泥中AOA-amoA基因丰度显著高于黄泥田,冬种紫云英对紫潮泥中AOA-amoA和AOB-amoA基因丰度均无明显影响,而显著提高了黄泥田中AOA-amoA和AOB-amoA基因丰度,与冬种紫云英对硝化强度和硝化势的影响一致。     

杀菌剂对沙打旺种子萌发和幼苗生长的短期影响

病害是导致沙打旺(Astragalus adsurgens)草地产量下降的主要原因之一。本研究用杀菌剂对沙打旺种子进行预处理,在培养皿和盆栽两种培养条件下模拟沙打旺种子在自然环境中受到不同病原真菌侵染后的萌发和生长状况,探讨杀菌剂预处理的作用和效果。结果表明,人工接种病原菌后,经杀菌剂处理的种子,其发芽率,植株的株高、根长和干重较无菌水处理种子显著提高(P0.05),而发病率、死亡率和平均病情指数则相应地显著降低(P0.05)。不同杀菌剂的防治效果有所不同,在多菌灵、代森锰锌和甲基托布津3种杀菌剂中,代森锰锌预处理防治效果最好。