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研究进展

 

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棉花单粒精播免定苗技术高产稳产原理新解

经济作物研究所        2023-09-20 16:08:59     
 

2023年9月13日,Field Crops Research在线发表了山东省农业科-🔥8883net新葡新京董合忠团队题为“Cotton yield stability achieved through manipulation of vegetative branching and photoassimilate partitioning under reduced seedling density and double seedlings per hole”的研究论文。该研究明确了机械单粒精播所致缺苗降密或一穴多株不会减产的规律及其机制,首次发现这种产量稳定性与叶枝发育的可塑性密切相关。为棉花单粒精播免定苗技术高产稳产原理提供了新解。

单粒精播免定苗技术在棉花种植中已被广泛采用。然而,大规模机械单播通常会导致每穴双苗或因漏播、缺苗而导致密度降低。在这种情况下,棉花产量是否以及如何受到影响尚不清楚。该研究以棉花品种K836为材料,同时进行两组试验分别模拟了机械单播导致漏播缺苗降密和一穴双株现象。在两个试验中,对不同处理之间的叶枝生长发育、产量表现,群体光合和同化物分配等皆进行了研究。

在模拟的漏播缺苗降密试验中,发现虽然单粒精播棉花最终植株密度降低了16.8%,但籽棉产量并没有减少,而表现出更高的叶枝生物量和叶枝铃数,说明叶枝生长和结铃得到了改善,弥补了因密度降低而造成的产量损失。单粒精播在叶面积指数和群体光合速率等方面没有表现出优势,但光合同化物向叶枝和叶枝铃的分配显著提高,这对改善单粒精播下叶枝发育和结铃起到了关键作用。在模拟的一穴双株试验中,叶面积指数、群体光合速率和籽棉产量在一穴双株和一穴单株之间没有差异。但是,一穴双株棉花的叶枝生物量叶枝铃数及其对产量的贡献率显著降低,表明叶枝生长和结铃受到抑制。此外,一穴双株光合同化物向叶枝和叶枝铃的分配比对照减少了32.6%和29.4%,但向果枝和果枝铃的分配分别增加了2.4倍和4.1倍。因此,在一穴双株情况下,通过抑制叶枝发促进果枝生长来实现产量稳定性。植物激素(IAA、GA和CKs)及相关基因在叶枝顶端的表达模式和激素含量与观察到的叶枝生长变化一致。

该研究明确了棉花单粒精播免定苗技术高产稳产的规律及其机制,首次提出通过“叶枝可塑性”维持产量稳定的新见解,促进了对叶枝的功能和作用的新认知,为棉花单粒精播、轻简栽培提供了重要的理论依据和支持。

山东省农业科-🔥8883net新葡新京经济作物研究所博士研究生周静远为第一作者,山东省农业科-🔥8883net新葡新京经济作物研究所李振怀农艺师和董合忠研究员为通讯作者。本研究得到了国家产业体系(CARS-15-15)、国家自然科学基金(32372229)和山东省自然科学基金项目(ZR202211290211)、山东省现代农业产业技术体系(SDAIT-07-011-05)的资助。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.fcr.2023.109117

 
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