大豆不同产量水平生物量积累与分配的动态分析
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本文利用亲本间生物量产量有较大差异的重组自交家系群体njriky在遗传背景相对控制的条件下研究地下和地上部生物量与产量相关的动态比较高中低产家系生物量累积和分配的动态特征以掌握高产大豆家系在不同生育时期生物量累积与分配的动态为大豆高产栽培管理和育种选择提供参考依据
作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2009, 35(8): 1483−1490 ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9
生物量积累是一个动态过程。大豆的生长可以 分为营养生长和生殖生长, 干物质的积累动态也可 以简单地分成相应的 2 个阶段。已有报道主要涉及 生殖生长几个关键时期的生物量与产量的相关, 而 不同阶段的生物量对产量形成的作用则鲜见报道。 Egli 等[8]研究认为, R5 期植株总干物质的积累是产 量 的 主 要 决 定 因 素 。 Board 等 [9] 综 合 分 析 美 国 Louisiana 州 1987—1996 年各种栽培条件下 4 个当地 主推大豆品种的研究资料, 表明 R1、R5 期生物量与 籽粒产量的相关系数分别为 0.89 和 0.94。
Abstract: The dynamic correlation between yield and above- and below-ground biomass and the dynamic partition of biomass of high, medium and low yield lines were studied by using the population of recombinant inbred lines NJRIKY derived from a cross between parents with different biomass and yield potential levels to obtain some information for dynamic control of biomass accumulation in high yield breeding and management of soybean. The results obtained were as follows: (1) Yield was significantly and positively correlated with above- and below-ground biomass accumulation, their correlation increased during the growing stages and the peak correlation occurred at seed filling stage (R5–R6) with r = 0.76 for below-ground biomass and 0.79 for above-ground biomass. (2) The high yield lines (2 500–2 800 kg ha−1) had a significantly higher below-ground and above-ground biomass accumulation than the medium yield and low yield lines. Both below- and above-ground biomass accumulation reached the peak at seed filling stage with the highest below-ground biomass of 660–700 kg ha−1 and above-ground biomass of 720–780 kg ha−1 at R5. (3) The composition of high yield lines was not consistent in the two years. Lines with decreased yield had also a decreased biomass, which demonstrated reduction of biomass accumulation caused by different environments was the reason for yield decrease. (4) The dynamic partition of biomass to stem and petiole during growing stages in high yield lines (30.8% and 10.6% at R5, respectively) was significantly higher than that in medium and low yield lines and the dynamic partition of biomass to leaf and root during growing stages in high yield lines (34.1% and 9.7% at R5, respectively) was significantly lower than that in medium and low yield lines. The results implied that the more increase of yield in the future depends on the comprehensive genetic improvement of both biomass and harvest index and the successive advancement of growth regulation technology in soybean.
Dynamic Analysis of Biomass Accumulation and Partition in Soybean with Different Yield Levels
HUANG Zhong-Wen1,2, ZHAO Tuan-Jie1, and GAI Jun-Yi1,*
1 Soybean Research Institute, Nanjing Agricultural University / National Center for Soybean Improvement / National Key Laboratory for Crop Genetics and Germplasm Enhancement, Nanjing 210095, China; 2 Department of Agronomy, Henan Institute of Science and Technology, Xinxiang 453003, China
于 184 个家系来源于 2 个亲本, 遗传背景相对被控制, 更有利于比较生物量累积对产量作用的遗传差异。 1.2 田间试验
分别于 2005 年 6 月 12 日和 2006 年 6 月 14 日 在南京农业大学国家大豆改良中心江浦试验站播 种。采用 2 次重复的 14×14 简单格子设计, 每小区 5 行, 行长 4 m, 行距 0.5 m。为保证出苗均匀, 采用每 0.1 m 人工精量点播。两年的出苗日期均为 6 月 22 日。出苗后 18 d 左右间苗, 每行保留 40 株左右。田 间管理同一般大田栽培。每小区的第 1 行作为生物 量取样区, 第 3、4 行中间 3 m2 区域为测产区(每行 两端 0.5 m 不收获), 第 2、5 行为测产区的保护行。 1.3 性状调查方法
本研究由国家高技术研究发展计划(863 计划)项目(2006AA100104), 国家重点基础研究发展计划(973 计划)项目(2006CB101708 和 2009CB118404), 国 家自然科学基金项目(30671266), 教育部高等学校创新引智计划项目(B08025), 农业部公益性行业专项(200803060)资助。 * 通讯作者(Corresponding author): 盖钧镒, E-mail: sri@; Tel: 025-84395405 第一作者联系方式: E-mail: nauhuang@ Received(收稿日期): 2008-12-02; Accepted(接受日期): 2009-04-21.
1 材料与方法
1.1 试验材料 大豆重组自交家系群体(NJRIKY)含 184 个家
系。群体亲本之一科丰 1 号是我国北方的大豆品种, 植株较矮小, 产量、生物量较低; 另一亲本南农 1138-2 是南方生产上的推广品种, 株高、产量、生 物量等较高, 与科丰 1 号在地理来源、农艺性状上 有较大差异。二者杂交衍生的重组自交家系群体 (NJRIKY), 家系间产量、生物量有较宽的变异。由
摘 要: 利用亲本间生物量、产量有较大差异的重组自交家系群体(NJRIKY), 在相对控制遗传背景的条件下研究地 下和地上部生物量与产量相关的动态, 比较高中低产家系生物量累积和分配的动态特征,结果表明: (1) 地下部和地上部生物量与产量显著相关, 随生长进程, 相关系 数逐渐增加, 至鼓粒期(R5~R6 期)相关系数达到最大, r 分别约 0.76 和 0.79; (2) 大田条件 2 500~2 800 kg hm−2 以上的 高产家系, 地下部和地上部生物量显著高于中、低产家系, 最大累积值均出现在鼓粒期, 地下部和地上部生物量最大 值分别为 660~700 kg hm−2 和 7 200~7 800 kg hm−2。(3) 两年高产组所包含的家系不尽相同, 产量下降的家系相应生 物量也下降, 这归因于环境所致的生物量累积不足; (4) 高产家系各器官生物量分配动态特征为茎秆、叶柄占同时期 全生物量的比例显著高于中、低产家系, R5 时分别为 30.8%和 10.6%, 而叶、根比例显著低于中、低产家系, R5 时分 别为 34.1%和 9.7%。未来大豆产量的突破有赖于品种生物量与收获指数的综合改良和生长调控技术的继续改进。 关键词: 大豆; 产量; 生物量累积; 动态生物量分配; 动态相关
/zwxb/ E-mail: xbzw@
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.01483
大豆不同产量水平生物量积累与分配的动态分析
黄中文 1,2 赵团结 1 盖钧镒 1,*
1 南京农业大学大豆研究所 / 国家大豆改良中心 / 作物遗传与种质创新国家重点实验室, 江苏南京 210095; 2 河南科技学院农学系, 河南新乡 453003
生物量的分配方式是不同基因型植株生物学特 征之一, 会影响个体发育和群体产量[10]。不同产量 潜力的品种在生物量累积过程中, 其在根、茎、叶、 荚的分配比例不同。比较研究不同产量水平大豆品 种的生物量分配模式, 对于培育高产大豆品种、指 导大豆高产栽培具有重要意义。本文利用亲本间生 物量、产量有较大差异的重组自交家系群体 (NJRIKY), 在遗传背景相对控制的条件下, 研究地 下和地上部生物量与产量相关的动态, 比较高中低 产家系生物量累积和分配的动态特征, 以掌握高产 大豆家系在不同生育时期生物量累积与分配的动态, 为大豆高产栽培管理和育种选择提供参考依据。
1484
作物学报
第 35 卷
Keywords: Soybean; Yield; Biomass accumulation; Dynamic biomass partition; Dynamic correlation
大豆生产的主要过程是 C 和 N 的积累、分配、 转移及最终经济产量的形成[1]。C 的积累取决于整个 冠 层 的 光 合 能 力 和 叶 片 截 获 的 有 效 辐 射 (PAR)[2-3], 而 N 的积累依赖于根对 NO3－吸收和根瘤菌的固 N 能力[4-6]。因此, 大豆产量增加途径一是提高光合能 力, 二是增加 N 的积累。C、N 的积累, 最终形成植 物的干物质量[7]。生物量是植株基因型 C、N 积累能 力、栽培措施、环境因素的综合结果, 干物质积累 的水平决定着最终籽粒产量的高低[1]。
作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2009, 35(8): 1483−1490 ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9
生物量积累是一个动态过程。大豆的生长可以 分为营养生长和生殖生长, 干物质的积累动态也可 以简单地分成相应的 2 个阶段。已有报道主要涉及 生殖生长几个关键时期的生物量与产量的相关, 而 不同阶段的生物量对产量形成的作用则鲜见报道。 Egli 等[8]研究认为, R5 期植株总干物质的积累是产 量 的 主 要 决 定 因 素 。 Board 等 [9] 综 合 分 析 美 国 Louisiana 州 1987—1996 年各种栽培条件下 4 个当地 主推大豆品种的研究资料, 表明 R1、R5 期生物量与 籽粒产量的相关系数分别为 0.89 和 0.94。
Abstract: The dynamic correlation between yield and above- and below-ground biomass and the dynamic partition of biomass of high, medium and low yield lines were studied by using the population of recombinant inbred lines NJRIKY derived from a cross between parents with different biomass and yield potential levels to obtain some information for dynamic control of biomass accumulation in high yield breeding and management of soybean. The results obtained were as follows: (1) Yield was significantly and positively correlated with above- and below-ground biomass accumulation, their correlation increased during the growing stages and the peak correlation occurred at seed filling stage (R5–R6) with r = 0.76 for below-ground biomass and 0.79 for above-ground biomass. (2) The high yield lines (2 500–2 800 kg ha−1) had a significantly higher below-ground and above-ground biomass accumulation than the medium yield and low yield lines. Both below- and above-ground biomass accumulation reached the peak at seed filling stage with the highest below-ground biomass of 660–700 kg ha−1 and above-ground biomass of 720–780 kg ha−1 at R5. (3) The composition of high yield lines was not consistent in the two years. Lines with decreased yield had also a decreased biomass, which demonstrated reduction of biomass accumulation caused by different environments was the reason for yield decrease. (4) The dynamic partition of biomass to stem and petiole during growing stages in high yield lines (30.8% and 10.6% at R5, respectively) was significantly higher than that in medium and low yield lines and the dynamic partition of biomass to leaf and root during growing stages in high yield lines (34.1% and 9.7% at R5, respectively) was significantly lower than that in medium and low yield lines. The results implied that the more increase of yield in the future depends on the comprehensive genetic improvement of both biomass and harvest index and the successive advancement of growth regulation technology in soybean.
Dynamic Analysis of Biomass Accumulation and Partition in Soybean with Different Yield Levels
HUANG Zhong-Wen1,2, ZHAO Tuan-Jie1, and GAI Jun-Yi1,*
1 Soybean Research Institute, Nanjing Agricultural University / National Center for Soybean Improvement / National Key Laboratory for Crop Genetics and Germplasm Enhancement, Nanjing 210095, China; 2 Department of Agronomy, Henan Institute of Science and Technology, Xinxiang 453003, China
于 184 个家系来源于 2 个亲本, 遗传背景相对被控制, 更有利于比较生物量累积对产量作用的遗传差异。 1.2 田间试验
分别于 2005 年 6 月 12 日和 2006 年 6 月 14 日 在南京农业大学国家大豆改良中心江浦试验站播 种。采用 2 次重复的 14×14 简单格子设计, 每小区 5 行, 行长 4 m, 行距 0.5 m。为保证出苗均匀, 采用每 0.1 m 人工精量点播。两年的出苗日期均为 6 月 22 日。出苗后 18 d 左右间苗, 每行保留 40 株左右。田 间管理同一般大田栽培。每小区的第 1 行作为生物 量取样区, 第 3、4 行中间 3 m2 区域为测产区(每行 两端 0.5 m 不收获), 第 2、5 行为测产区的保护行。 1.3 性状调查方法
本研究由国家高技术研究发展计划(863 计划)项目(2006AA100104), 国家重点基础研究发展计划(973 计划)项目(2006CB101708 和 2009CB118404), 国 家自然科学基金项目(30671266), 教育部高等学校创新引智计划项目(B08025), 农业部公益性行业专项(200803060)资助。 * 通讯作者(Corresponding author): 盖钧镒, E-mail: sri@; Tel: 025-84395405 第一作者联系方式: E-mail: nauhuang@ Received(收稿日期): 2008-12-02; Accepted(接受日期): 2009-04-21.
1 材料与方法
1.1 试验材料 大豆重组自交家系群体(NJRIKY)含 184 个家
系。群体亲本之一科丰 1 号是我国北方的大豆品种, 植株较矮小, 产量、生物量较低; 另一亲本南农 1138-2 是南方生产上的推广品种, 株高、产量、生 物量等较高, 与科丰 1 号在地理来源、农艺性状上 有较大差异。二者杂交衍生的重组自交家系群体 (NJRIKY), 家系间产量、生物量有较宽的变异。由
摘 要: 利用亲本间生物量、产量有较大差异的重组自交家系群体(NJRIKY), 在相对控制遗传背景的条件下研究地 下和地上部生物量与产量相关的动态, 比较高中低产家系生物量累积和分配的动态特征,结果表明: (1) 地下部和地上部生物量与产量显著相关, 随生长进程, 相关系 数逐渐增加, 至鼓粒期(R5~R6 期)相关系数达到最大, r 分别约 0.76 和 0.79; (2) 大田条件 2 500~2 800 kg hm−2 以上的 高产家系, 地下部和地上部生物量显著高于中、低产家系, 最大累积值均出现在鼓粒期, 地下部和地上部生物量最大 值分别为 660~700 kg hm−2 和 7 200~7 800 kg hm−2。(3) 两年高产组所包含的家系不尽相同, 产量下降的家系相应生 物量也下降, 这归因于环境所致的生物量累积不足; (4) 高产家系各器官生物量分配动态特征为茎秆、叶柄占同时期 全生物量的比例显著高于中、低产家系, R5 时分别为 30.8%和 10.6%, 而叶、根比例显著低于中、低产家系, R5 时分 别为 34.1%和 9.7%。未来大豆产量的突破有赖于品种生物量与收获指数的综合改良和生长调控技术的继续改进。 关键词: 大豆; 产量; 生物量累积; 动态生物量分配; 动态相关
/zwxb/ E-mail: xbzw@
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.01483
大豆不同产量水平生物量积累与分配的动态分析
黄中文 1,2 赵团结 1 盖钧镒 1,*
1 南京农业大学大豆研究所 / 国家大豆改良中心 / 作物遗传与种质创新国家重点实验室, 江苏南京 210095; 2 河南科技学院农学系, 河南新乡 453003
生物量的分配方式是不同基因型植株生物学特 征之一, 会影响个体发育和群体产量[10]。不同产量 潜力的品种在生物量累积过程中, 其在根、茎、叶、 荚的分配比例不同。比较研究不同产量水平大豆品 种的生物量分配模式, 对于培育高产大豆品种、指 导大豆高产栽培具有重要意义。本文利用亲本间生 物量、产量有较大差异的重组自交家系群体 (NJRIKY), 在遗传背景相对控制的条件下, 研究地 下和地上部生物量与产量相关的动态, 比较高中低 产家系生物量累积和分配的动态特征, 以掌握高产 大豆家系在不同生育时期生物量累积与分配的动态, 为大豆高产栽培管理和育种选择提供参考依据。
1484
作物学报
第 35 卷
Keywords: Soybean; Yield; Biomass accumulation; Dynamic biomass partition; Dynamic correlation
大豆生产的主要过程是 C 和 N 的积累、分配、 转移及最终经济产量的形成[1]。C 的积累取决于整个 冠 层 的 光 合 能 力 和 叶 片 截 获 的 有 效 辐 射 (PAR)[2-3], 而 N 的积累依赖于根对 NO3－吸收和根瘤菌的固 N 能力[4-6]。因此, 大豆产量增加途径一是提高光合能 力, 二是增加 N 的积累。C、N 的积累, 最终形成植 物的干物质量[7]。生物量是植株基因型 C、N 积累能 力、栽培措施、环境因素的综合结果, 干物质积累 的水平决定着最终籽粒产量的高低[1]。