大豆高产的冠层特性及远缘杂交/回交遗传改良效应的研究

摘要

本文以不同产量潜力的品种(系)为试材，分析了不同产量潜力品种(系)的形态、生理和产量性状。同时以辽宁省2个主栽大豆品种和美国俄亥俄州2个主栽大豆品种的杂交、回交衍生群体为试材，对杂交与回交衍生的高代品系的产量及相关性状进行了比较，探讨了最佳遗传改良组配方式。研究主要结果如下： 1．大豆品种光合特性及叶片生产效率的比较不同大豆品种光合特性研究表明，不同品种在整个生育期间叶片光合速率动态变化不同，有的品种前期光合速率高，后期衰减较快，有的品种则相反，还有的品种整个生育期光合速率都较高。不同节位叶片光合速率从壮龄叶开始往下呈下降趋势，但不同品种下降的幅度不同。不同品种叶片背面、正面光合速率相差较大，不同生育时期背面光合速率占正面光合速率比率也不同。不同品种在不同环境下光合日变化差异很大，在相同环境下由于不同品种对外界环境适应能力不一样，使日变化仍有较大差异。光强不同时不同品种对光强的响应曲线也有差异，大豆光合系统是非常复杂的。 有限和亚有限型品种主茎上部各节位的叶面积、粒重及粒叶比的研究表明，两种结荚习性大豆品种均存在顶端结荚优势，使倒数第2节位的粒重受到很大影响。亚有限型大豆品种植株上部9个节位的叶面积与粒重极显著相关，而有限型品种因受顶端结荚优势影响较大，植株上部5个节位的叶面积与粒重不相关。不同品种间植株不同节位的叶面积大小不能直接反应其对应节位的粒重大小。换算成各节位单位叶面积的籽粒生产能力时发现，存在较大的品种间差异，高产品种的叶片具有较高的籽粒生产效率。 2．超高产大豆辽豆14号的冠层特性研究超高产大豆辽豆14号与普通大豆辽豆11号多年对比试验结果表明，从苗期到盛荚期，辽豆14号的叶绿素含量和光合速率要低于辽豆11号，但在盛荚期以后，则高于辽豆11号；从不同节位叶片光合速率看，超高产大豆品种上下冠层叶片的光合速率差异小，下部叶片衰老慢。辽豆14号不同节位叶柄长度和叶形指数的变化更加合理，在叶面积指数较高的情况下，能够使更多光能透射到冠层中下部，使群体下部无截获散射更大，平均叶倾角也更大。辽豆14号的叶面积指数与光合势达最大时期比辽豆11号略晚，但辽豆14号高叶面积指数维持的时间长，后期下降缓慢。辽豆14号生物产量的积累在结荚期前与辽豆11号差异不显著，但在结荚期以后要显著大于辽豆11号。在结荚期以后辽豆14号光合产物向荚的累积速度要显著大于辽豆11号，使辽豆14号最终粒茎比较大。超高产大豆辽豆14号盛荚期到鼓粒末期的叶层结构有利于冠层保持良好的受光态势，维持较高的LAI和光合势，全冠层有较高的光合生产能力及光合产物转化能力，这是超高产大豆高产的重要原因。 3．大豆远缘杂交与回交遗传改良效应的研究 3.1远缘杂交与回交对后代性状改良的效应生育期的研究表明，两亲本杂交方式变异范围较大，有很多偏早熟和晚熟品系。用生育期长的品种做回交时，多数品系生育期较长，利用本地品种做回交时有稳定生育期的作用，其组合多数品系生育期天数更适应本地环境。 株高、结荚高度、主茎节数、节间长度的远缘杂交、回交效应表明，杂交的后代变异范围大些，但回交更有利于株高、结荚高度、主茎节数、节间长度定向选择。用粒茎比大的本地品种做回交时，其后代中粒茎比大的品系较多。粒茎比无差异的两个品种，用本地品种做回交时其后代粒茎比高的品系多。以上各性状都表明，以用本地品种做回交的方式优于杂交方式优于以外地品种做回交方式。分枝数、百粒重研究表明，杂交方式的分枝数、百粒重的变异范围大，但用分枝多、百粒重大的品种做回交其后代分枝多、百粒重大的品系也多。 大豆脂肪、蛋白质改良效应表明，通过杂交和以高油、高蛋白品种做回交的方式均可得到高油、高蛋白的品系，但用高油、高蛋白品种做回交其后代获得高油、高蛋白的品系更多。从选择高油、高蛋白质含量出发，用高油、高蛋白亲本回交有助于提高后代中选择高油、高蛋白个体比率。 产量的研究表明，用本地品种做回交选出的高产品系数>两品种杂交组合>用外地品种做回交组合。说明在地理远缘品种配组时，使用本地品种做回交方式，更容易选择出适合本地高产的品种。 3.2远缘杂交/回交衍生群体产量的形成规律不同产量潜力的品系光合相关指标研究表明，始荚期与鼓粒期的叶绿素总量，叶绿素a、b含量与产量显著正相关，并且鼓粒期相关系数>始荚期。盛花期、盛荚期光合速率、气孔导度、胞间CO<,2>浓度、蒸腾速率与产量均呈显著或极显著正相关，并且盛荚期的各项指标相关系数>盛花期。从不同产量潜力品系光合指标分布的散点图来看，有一些品系产量较低，但其光合指标并不太低。说明，高产品种应该具有较高的光合指标，而具有高光合指标的品种，不一定是高产品种。从叶面积指数、光合势看，始花期到鼓粒期叶面积指数、光合势与产量均达到显著或极显著水平，并且随着生育进程推进，相关性系数逐渐变大。不同产量潜力品系的叶面积指数、光合势的散点图的分布表明，在开花期到盛荚期，叶面积指数和光合势最大的品系往往是中产品系，这些品系的叶面积指数和光合势到鼓粒期下降较快。 R<,2>到R<,6>期生物产量与产量均呈显著或极显著相关关系，R<,4>-R<,6>期生物产量与产量相关系数较大。对不同产量潜力品系生物产量积累进行Logistic方程动态模拟表明，高产组最大积累速度、平均积累速度>中产组>低产组。粒茎比与产量相关系数达0.62<'**>，其散点图也表明高产品系都具有较高粒茎比。 鼓粒期的伤流量及伤流中氨基酸含量与产量均呈极显著正相关。硝态氮含量与产量负相关，但相关系数未达显著水平。 农艺性状与产量的关系分析表明，株高、结荚高度、节间长度与产量显著负相关，茎重与产量极显著负相关。分枝数、百粒重与产量相关未达显著水平，单株粒重与产量极显著正相关。通径分析进一步表明，株高对产量有正向直接作用，但节间长度、茎重的和间接负效应均较大。 倒伏程度与农艺性状的研究表明，倒伏程度与株高、结荚高度、主茎节数、节间长度均呈极显著正相关，倒伏程度与产量极显著负相关，与分枝数相关不显著。抗倒品种的选择要协调好株高、节间长度、主茎节数、结荚高度的关系。倒伏程度与结荚习性也有很大关系，1-2级倒伏的品系中，有限型品种比例(59.52％)>亚有限型(34.52％)>无限型(5.95％)。

目录

声明

摘要

前言

第一章大豆株型及产量的遗传改良研究进展

1大豆叶片光合特性研究

1.1叶片光合速率与产量关系的研究

1.2大豆叶片光合日变化及影响因素的研究

1.3不同节位光合相关指标的研究

2大豆群体结构研究

2.1叶片的形态特征及群体垂直分布的研究

2.2大豆冠层的特性及动态变化

2.3大豆叶片调位运动研究

3不同株型品种的干物质积累与分配

3.1干物质积累

3.2生物产量与经济产量的关系

3.3叶片营养局部性供应

3.4大豆源库的调节

4大豆农艺性状与高产关系

4.1大豆生育期与高产关系

4.2大豆结荚习性与高产关系研究

4.3大豆株高与高产关系研究

4.4大豆节数、主茎节数与高产关系

5根系活力及根系同化能力研究

5.1根系活力

5.2根系同化能力

6大豆产量性状的遗传改良

第二章大豆品种光合特性及叶片生产效率的比较

1材料与方法

1.1供试材料和试验设计

1.2测定内容和方法

1.3数据分析

2结果与分析

2.1大豆品种光合特性的比较

2.2大豆品种上部节位叶片生产效率的比较

3结论与讨论

第三章超高产大豆辽豆14号冠层特性的研究

1材料与方法

1.1供试材料和试验设计

1.2测定内容和方法

1.3数据分析

2结果与分析

2.1叶片叶绿素含量和光合速率

2.2不同节位叶片的光合速率

2.3不同节位叶片的叶柄长度和叶型指数

2.4叶面积指数和光合势的变化

2.5群体的无截获散射和叶片平均倾斜角

2.6不同节位荚重的分布状况

2.7生物产量积累动态和群体生长率

2.8农艺性状和产量分析

3结论与讨论

第四章大豆远缘杂交/回交遗传改良效应的研究

1材料与方法

1.1供试材料与设计

1.2测定内容和方法

1.3数据分析

2结果与分析

2.1大豆远缘杂交/回交对后代性状改良的效应

2.2大豆远缘杂交/回交衍生群体产量的形成规律

3结论与讨论

3.1大豆远缘杂交与回交对后代性状改良的效应

3.2大豆远缘杂交与回交衍生群体产量的形成规律

参考文献

致谢

攻读学位论文期间发表的文章