向日葵/ Tournesol
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OCL
体积28,2021
向日葵/ Tournesol
货号 24.
数量的页面(年代) 12.
DOI https://doi.org/10.1051/ocl/2021012
bob电子体育竞技风暴 2021年3月26日

©R.M.S.居尔et al。《电子数据科学》(EDP Sciences), 2021年出版

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1介绍

向日葵是一种主要的油籽作物,这些作物是在全球种子上种植的,用于食物(烘焙,糖果),动物饲料和食用油的提取(拉乌夫,2019)。向日葵是食用油的第四个主要来源,贡献全球植物油总产量约10%(拉乌夫,2019)。由于多不饱和脂肪酸,生育酚,甾醇和微量元素(硒,锌和铁)(如多不饱和脂肪酸,生育酚,甾醇和所述)(拉乌夫et al。,2017年;2020)。

向日葵的种植受到全球气候变化的挑战,气温的突然变化、热浪、冰雹、强风和不稳定的降雨可能威胁到全球向日葵的种植(Debaekeet al。,2017年)。高温也增加了向日葵的蒸散量,从而增加了土壤水分的提取和作物的灌溉需求(拉乌夫et al。, 2016年)。在夏季作物的情况下,向日葵作物蒸发蒸腾可能在130天内增加765至882毫米,每日蒸发蒸腾估计估计高达13毫米−1黎巴嫩亚热带气候下的开花期(卡拉姆反对et al。,2007年)。向日葵作物水分生产力在0.44 ~ 0.54 kg m之间−3视乎土壤质地而定(Tolk和Howell, 2012年)。意大利最高产量达到80-100%的田容量,葵花作物在整个生长周期中消耗约40%的土壤水分(里纳尔蒂et al。,2003年)。在亚热带条件下,低而不稳定的降雨和高温增加了向日葵在关键生长阶段的高蒸散量造成作物歉收的机会。这些因素(低水分和高温)可能导致叶片衰老、配子体不育、籽粒灌浆量低、作物生长发育不良(Debaekeet al。,2017年)。土壤水分含量低也会导致地上部干质量、收获指数下降,并导致地下部干质量(根质量)增加(Rauf和Sadaqat, 2008年)。根系质量似乎是以牺牲地上干质量为代价而增加的(Rauf和Sadaqat, 2008年)。

保护耕作和灌溉水已被用于减少临界生长阶段期间水分应激的有害影响。建议滴灌方法或赤字灌溉实践,以降低水分对向日葵作物产量的影响(Tolk和Howell, 2012年)。然而,这些做法可能不可行或增加葵花作物的生产成本。开发适应各种环境条件的新的杂交组合(杂交种)有助于在目标条件下获得可持续产量(Kalyaret al。,2014年)。因此,在聚乙二醇介导(40%)渗透胁迫和角质层蜡的作用下,选择抗细胞膜损伤的亲本,有助于选择具有较低水分流失(Shehzadet al。, 2021年)用于开发在两个地点和季节评估的杂交组合,其目的是与商业检查相比,选择具有高种子产量和水利用效率的开发的杂种。

2材料与方法

2.1亲本材料的选择和杂交种的培育

以40%聚乙二醇(mol. Wt 8000)和叶片表皮蜡质诱导的细胞膜损伤为基础,筛选了细胞质雄性不育系(CMS)和雄性育性恢复系(R)。以细胞膜损伤程度较低或叶片表皮蜡质含量较高且开花时间同步的自交系作为杂种(标签。1)。选择的自交系通过在自交系内套袋两株头进行同胞交配来维持。在花期前对雄性和雌性自交系的头状体进行套袋,然后将收集到的雄性花粉进行人工授粉,获得杂交种子。CMS和R系以2:1的比例种植。对CMS株系的头状茎进行收获干燥。人工脱粒、清洗、常温贮藏,用于杂交育种。

表1

杂交组合及其编码和亲本值的细胞膜损伤和角质层蜡。

2.2生长条件

两个地方即。选用萨戈达(Sargodha)和费萨尔巴德(Faisalabad)为材料,在春季和秋季进行向日葵杂交评价试验。这两个地点都位于巴基斯坦旁遮普省中部,实行一年两熟制(种植小麦、水稻、甘蔗和油料作物)。遗址Sargodha位于32.0740°N, 72.6861°E,海拔190 m; Faisalabad位于31.4504°N, 73.1350°E;海拔186米。在整个向日葵生长周期中,两个地点和季节的日最高和最低温度见图12。两个季节各点日气温日积量均为图3。度日计算方法是用7°C基温(向日葵杂种能够发芽的最低温度)减去日平均温度(Qadir和Malik,2007年)。秋季为营养期和生殖期的光周期分别为8.5 h和8 h,春季为营养期和生殖期的光周期分别为7 h和11 h。各试验点春季和秋季土壤和环境条件总结为表2。分别于2019年8月和2020年2月播种秋季和春季作物,采用随机完全区组设计,分3个区组。山脊之间的距离为75厘米。每个杂交种有4个6 m的株系。在5 cm深的每孔内分别接种2粒距离22 cm的种子,发芽后减薄成单株,以保持5株植株的m−2。无机肥料如磷酸二铵(60公斤公顷)−1尿素(40 kg ha−1),在整地时加入。拔苗期施用双金除草剂s -异丙草胺抑制了杂草的生长。单次灌水使种子均匀发芽;随后,在各试验点进行了自然降雨试验。蒸发-蒸腾损失是根据不同土壤深度下土壤水分的损失,用重量法估算的。测定了从R1(芽起始期)到R8(淡黄色头状花序)的生殖蒸发损失总量。土壤含水量与容重和土壤深度相乘测定mm含水率。春季蒸腾损失高于秋季。推荐农药(Lufenuron (Benzoylurea))喷雾剂50毫升100升−1)对于在春季作物上喷洒羊毛以使昆虫群体低于阈值水平。

缩略图 图1

A. Sargodha B. Faisalabad两个地点2020年春季向日葵试验日最高和最低温度(°C)

缩略图 图2

2个地点向日葵试验日最高和最低温度(°C)

缩略图 图3

种子质量(g m−2)、头径(cm)和叶面积(cm2)各种耐旱性杂种与两个季节的标准检查相比。意味着显示相似的字母在统计学上不重要P≤0.05。字母即。模拟显示范围。

表2

春、秋季试验场地土壤和环境条件。

2.3参数测量

种子产量(g m−1)是通过从每行5个连续植株上收获花头来确定的。人工脱粒,清洗种子,在40℃下孵育,测定种子含水量为10%时的产量。每个杂种的种子质量从1 m获得−1行数是用数字天平测量的。利用数字叶片扫描仪(CI)对花期冠层顶部充分展开叶片的叶面积进行了测量。202年,CID生物科学)。水分利用效率是指杂交种成花初期至成熟期干种子质量与总蒸散量的比值。花的起始阶段为按钮期(R1)Schneiter和Miller(1981)。R1期被鉴定为花芽小,外形星形。总生殖度日数积累量为生殖头状花序从花的起始阶段到最终成熟日生殖度日数的总和。繁殖日数/总度日数的计算方法是将繁殖阶段的总度日数与整个生长期的总度日数的积累量进行划分。

用圆盘式去壳机对100克种子样品进行去壳,测定籽粒粒率。采用索氏法从去皮种子中提取籽粒油,测定籽粒油含量。取15 g去壳(仁)样品,轻轻粉碎,以正己烷为溶剂,装入索氏仪。样品通过溶剂循环,直到没有进一步的油从每个样品中回收。装载的样品在40°C烘箱中干燥,在分析天平上测定下降的质量,计算出仁油%。

2.4统计分析

在随机完整块设计下分析数据,具有三种复制。通过最小差异进行比较杂种的平均值(LSD,P ≤ 0.05) test. Pearson correlation analysis was done to calculate relationship among morphological and phenological traits within each season. Significance of correlation was tested with two tail t-test (df-2). General combining ability values were calculated as per (Kempthorne 1957)。所有统计分析都在“R”软件包上完成(R核心团队,2013年)。

3的结果

差异分析显示出显着(P≤0.05)所有研究性状因杂种、地点和季节而产生的变异(标签。3.)。季节×杂交种的互作也显著(P ≤ 0.05) for all traits except head diameter showing that hybrids changed their relative ranking across all traits. However, crosses × locations interaction was only significant (P ≤ 0.05) for water use efficiency showing that hybrids did not change their ranking across locations (标签。3.)。

所有杂交种的种子产量均显著(P(≤0.05),除H3和H5在秋季表现出较高的产量外,其余品种春季均高于秋季。杂交品种春季的种子产量比秋季高10%。杂交品种H9和商品检验品种FH-331在两个季节的产量统计上基本一致(图3A)。春季H7产量最高,其次为H8。H3秋季产量最高。杂交品种H9在两个季节都表现出良好的产量,可以进一步评估在雨条件下商业化。H3和H9杂种的头径在不同季节间存在显著差异。两个杂交种秋季穗径均高于春季。H7在两个季节的头径最高(图3B.)。杂种的叶面积在秋季高于春季。总体上,杂种秋季的叶面积比春季高41%。这可能是由于秋季营养期生长度日数较高所致。在营养期,秋季比春季高153天。海阳33号在两个季节叶面积最高(图3C.)。

与秋季相比,春季的成花起始天数更高。秋春两季作物发花的平均天数分别为49天和67天。春播作物的开花期较秋季晚18天。开花时间的差异是由温度和光周期影响杂交种的生物钟造成的。春季作物也有较高的成熟天数。秋季作物提前14天达到成熟。花的萌芽和成熟需要最高的天数(4无花果。4 b)。FH.331在春季发育成花的天数最低,H6在春季发育成花的天数最低,因此可以归类为早熟杂交种(4无花果。4 b)。秋季,H4、H6的成花天数最低,而H2、H6、H7的成熟天数最低(4无花果。4 b)。培育早熟杂交种已成为双季熟制度下重要的育种目标。晚熟杂交品种推迟了春播(棉带)和秋播小麦。繁殖度日数积累以春季(714度d)高于秋季(566度d),比秋季高26%。H9和H2的繁殖度日数在春季最高,而H4的繁殖度日数(RDD)积累在秋季最高(图4C.)。

有显著的(P(≤0.05)杂种、季节及其互作对籽粒/种子%的影响差异。一般来说,春季的粒粒比比春季高6.4%,说明杂种在春季籽粒灌浆的潜力增加,这可能是由于光合产物向种子的转运(Rauf和Sadaqat, 2008年)。除H3和H9在秋季表现出较高的粒粒比外,其他品种在春季均表现出较高的粒粒比(图5A)。H8在春季的种子百分比中的种子最高,而H9在秋季显示了种子的最高核心(图5A)。籽粒油%在春季高于7%。春季及秋季分别为40-49%及34-49% (图5B.)。H8的籽粒油%在秋季最高,H7的籽粒油%在春季最高(图5B.)。

秋季的杂交用水效率比春季更高。秋季和春季,WUE的杂种的总体平均值为2.44和1.32。秋季作物比春季作物高86%。秋季的高水平利用效率是由于在整个生殖阶段越低的蒸发缺失。Sargodha位置比Faisalabad更高的Wue。H7在Sargodha有最高的Wue,而H9则在秋季的两个地方都有类似的电影。Hysun.33在秋季季节作物中展示了Faisalabad最低的Wue。H7在春季的两个地方都有最高的WUE(图6)。

表3

开花天数(DTF)、水分利用效率(WUE)、种子产量(SY)、穗部直径(HD)和叶面积(LA)的方差分析。

缩略图 图4

A.开花起始日;B.成熟日;C.繁殖度;意味着显示相似的字母在统计学上不重要P≤0.05。字母即。模拟显示范围。

缩略图 图5

A.从籽粒到种子的%和6B.两个季节耐旱杂交种的籽粒油%与标准品种比较。意味着显示相似的字母在统计学上不重要P≤0.05。字母即。模拟显示范围。

缩略图 图6

抗旱杂交种在两个地点和两个季节的水分利用效率比较。意味着显示相似的字母在统计学上不重要P≤0.05。字母即。模拟显示范围。

4亲本系的一般配合力

育种系的一般配合力表现为育种系与各种育种系杂交授粉的表现。一般配合力为正,表示该育种系不携带隐性等位基因或有害等位基因,因此有可能产生优良杂种(卡里尔et al。, 2016年)。一般配合力分析表明,C.249是种子产量和水分利用效率的最佳配合力。RH.344和RH.345在种子产量和水分利用效率(标签。4.)。

表4

选育耐旱杂交种的优良亲本的一般配合力值。

5形态性状与物候性状的相关性

皮尔森相关性在每个季节的两个地点进行了计算(标签。5.)。种子产量(SY)显着(P两个季节的头径(HD)和水分利用效率(WUE)均呈正相关,表明两个性状对SY (标签。5.)。SY有重要(P(≤0.05)与繁殖与总度日比(RDD/TDD)呈负相关,表明种子产量高的杂交种在春季的比例较低,在秋季的相关性不显著。这可能与春季终末期热胁迫的存在有关,可能对产量与繁殖度日数之间的关系产生了负面影响。两个季节的生长度与开花天数(GDF)均与开花天数(DTF)呈正相关。繁殖度日数与两个季节开花日数呈负相关关系,表明RDD较高的杂交种开花日数较早。春播期短的杂交种RDD较高,可能与开花早有关(标签。5.)。到期日的日子与春季的种子产量有负面但无关紧要的关系。叶区(LA)与秋季的WUE有显着的负面关系,表明较高的叶子区域会在秋季更具体地减少混合动力车的WUE(标签。5.)。LA与生长度日期与开花和日天的日子产生正显着相关性,表明具有较大叶区域的杂种在两个季节延迟开花(标签。5.)。

表5

各形态性状和物候性状间的皮尔逊相关系数。

6讨论

基于40%PEG诱导的细胞膜和切割蜡的耐旱性父母株(CMS)与R线配合,以产生各种杂种组合(Shehzadet al。, 2021年)。在两个地点和季节下,对抗渗透胁迫亲本和两个商业品种的杂交组合进行了评价。方差分析表明,杂种与季节间的互作显著,而地点间的互作不显著,说明杂种在一年中的两个季节(查普曼和德拉维加,2002年)。两季均为湿性营养期,土壤含水量接近田间容量,而在花期、灌浆期等关键生育期水分含量较低。新开发的杂交组合如H3、H7、H8和H9在两个季节都有较好的种子产量和水分利用效率。H9在两个季节产量相近,可能具有广泛的能力。

杂交品种春季产量高于秋季。两个季节的生长条件有明显的差异,特别是在生殖阶段。与秋季相比,春季生殖期温度较高,光照时间较长,这可能影响杂种籽粒灌浆过程(Kalyaret al。,2014年)。本研究是在秋季与春季相比,太阳花杂种营养期温度高、光周期短的环境下进行的。营养期的高温和光照可能使秋季叶面积增加(Pereyra-Irujoet al。, 2008年)。

杂种秋季水分利用效率较高,但产量较低。高温增加了杂交种的蒸散量,在生殖阶段达到高峰,使作物容易受到热和水分胁迫(et al。, 2016年)。发展叶面积小的杂交种可以提高水分利用效率(Casadebaiget al。, 2008年)。然而,已知叶面积的减少会降低植物的光合能力,并可能对春季产量产生负面影响。另外,选择高叶面蜡(侯赛因et al。,2017年;2019)。我们早期在水培系统中研究的亲本系是针对角质层蜡(Shehzadet al。, 2021年)。在春季环境下,新杂种的水分利用效率高于商业品种,这可能是由于杂种的高角质层蜡(图6)。

秋季播种的杂交品种开花时间早于春季播种的杂交品种。开花时间是杂交育种中需要考虑的一个重要性状,它依赖于温度和光周期。热量单位或生长度数是生长发育对温度的反应,用来为每个物候阶段指定一个热量值。高温或光周期可能加速作物的生长日数积累过程,并可能缩短作物的生长周期(Parthasarathiet al。,2013年)。在遗传上,开花天数和生长期天数是数量性状,受多个数量性状位点(利昂et al。,2001年)。连锁群A和B的开花基因受光周期(利昂et al。,2001年)。早期的生殖阶段可以对抗最终的低温,也可以在生殖阶段获得更高的土壤水分含量。这可能解释了有前途的杂交品种与晚熟的商业品种(如海阳)相比产量高的原因。晚熟杂交种(hyson .33)在38-40℃的终极热胁迫下平均暴露时间为15天,而新育杂交种的终极热胁迫时间为8 ~ 10天。新选育的杂交种产量较高,进入生殖期的时间比商检早,繁殖度日数积累量比商检高,特别是秋季;为逃避终期热胁迫,春期生理成熟时间比商检早。早播可以改善非生物胁迫的终末期效应(加西亚洛佩兹et al。, 2016年)。然而,不稳定的降雨通常会妨碍当地条件下的田间准备工作,这可能会推迟春播和秋播作物的播种时间。在秋季开花早、生育期短的杂交种可用于一般栽培,以避免末期热应激和推迟下一茬作物的栽培。

一般组合能力(GCA)值可用于选择可以在混合育种程序中被利用的父母线。通常具有GCA值的父母系列用于靶向性状的阳性等位基因,并且可以在混合育种计划中被利用(卡里尔et al。, 2016年)。父母线即。C.249和R.344是最佳的水使用效率和种子产量的组合器,其可以在开发具有更广泛适应性的商业杂种中开发。

道德的声明

手稿符合出版伦理的所有标准。

的利益冲突

作者声明没有利益冲突。

确认

本研究为“耐旱向日葵(向日葵L.)可持续收益率的杂种(PSF-MSRT II / AGR / P-UOS(17)“。作者非常感谢巴基斯坦科学基金会资助这项研究。

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引用本文: Gul RMS, Sajid M, Rauf S, Munir H, Shehzad M, Haider W. 2021。向日葵耐旱评价(向日葵L.)秋季和春季种植的杂种在半干旱雨量条件下。OCL28日:24。

所有表格

表1

杂交组合及其编码和亲本值的细胞膜损伤和角质层蜡。

表2

春、秋季试验场地土壤和环境条件。

表3

开花天数(DTF)、水分利用效率(WUE)、种子产量(SY)、穗部直径(HD)和叶面积(LA)的方差分析。

表4

选育耐旱杂交种的优良亲本的一般配合力值。

表5

各形态性状和物候性状间的皮尔逊相关系数。

所有的数据

缩略图 图1

A. Sargodha B. Faisalabad两个地点2020年春季向日葵试验日最高和最低温度(°C)

在文本中
缩略图 图2

2个地点向日葵试验日最高和最低温度(°C)

在文本中
缩略图 图3

种子质量(g m−2)、头径(cm)和叶面积(cm2)各种耐旱性杂种与两个季节的标准检查相比。意味着显示相似的字母在统计学上不重要P≤0.05。字母即。模拟显示范围。

在文本中
缩略图 图4

A.开花起始日;B.成熟日;C.繁殖度;意味着显示相似的字母在统计学上不重要P≤0.05。字母即。模拟显示范围。

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缩略图 图5

A.从籽粒到种子的%和6B.两个季节耐旱杂交种的籽粒油%与标准品种比较。意味着显示相似的字母在统计学上不重要P≤0.05。字母即。模拟显示范围。

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缩略图 图6

抗旱杂交种在两个地点和两个季节的水分利用效率比较。意味着显示相似的字母在统计学上不重要P≤0.05。字母即。模拟显示范围。

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