地黄连作胁迫响应机制的块根蛋白质组学分析

地黄种植过程中存在严重的连作障碍问题,连作导致块根无法正常膨大、产量品质下降、土传病害严重等。本研究以正、重茬地黄块根为试验材料,通过差异蛋白质组学技术分析连作下地黄块根蛋白质表达谱变化,并进一步采用qRT-PCR技术对锁定的差异蛋白质表达量变化进行验证分析。研究结果发现,连作导致与块根重要生理代谢过程和主要成分合成相关的蛋白质都下调表达,与蛋白质折叠相关的伴侣素(chaperonin)在重茬地黄块根中全部下调表达;连作下与胁迫响应、抵御相关的蛋白质(如pathogenesis-related protein 10, cytochrome P450, Type IIIa membrane protein cp-wap13等)均上调表达。qRT-PCR定量分析证实重茬地黄块根中PR-10基因表达量显著高于正茬地黄;PR-10基因在尖孢镰刀菌病原菌侵染下能够明显被诱导表达,表达量随着侵染时间的增加而逐渐升高,验证了差异蛋白质组学分析的结果。可见连作胁迫对地黄块根蛋白质表达谱有显著影响,导致蛋白质表达紊乱,连作植株生理代谢过程异常,碳水化合物和能量代谢缓慢,产生连作障碍效应。     

绿豆种质资源苗期耐盐性鉴定及耐盐种质筛选

土壤盐渍化已成为影响中国农业生产的重要问题,筛选耐盐绿豆种质资源对于盐渍化土地利用具有重要意义。本研究对346份国内外绿豆种质苗期用150 mmol L–1 NaCl进行胁迫处理,测定了株高、地上部鲜重、根鲜重、地上部干重、根干重、根长、根体积等12个指标,采用主成分分析和隶属函数分析、耐盐性综合评价分析及聚类分析对各样本的耐盐性进行了综合评价和归类,并采用逐步回归分析建立了耐盐性预测回归方程。结果表明,处理组与对照组各性状评价指标存在极显著差异,且12个指标的耐盐系数间均存在着不同程度的相关性。结合盐害症状等级划分与耐盐性综合评价结果,筛选到苗期高耐盐(1级)绿豆26份,耐盐(3级)绿豆65份,对盐分敏感(7级)绿豆74份,对盐分极敏感(9级)绿豆18份。其中来自江西的C04125、菲律宾的C06310等10份耐盐能力最强,可作为绿豆耐盐育种的优异种质资源。地上部鲜重、根鲜重、根干重、根长、根体积和根分枝数可以作为绿豆苗期耐盐性评价指标。     

地黄连作障碍机制分析

本研究采用土壤微生物平板分离技术和16S rRNA基因序列分析技术,旨在研究化感细菌与地黄生长的关系,阐明引起地黄连作障碍的原因。从地黄连作1年的土壤中分离到19株细菌,其中2株细菌为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida DH03)和河生肠杆菌(Enterobacter amnigenus DH05);DH03菌株和DH05菌株不侵染地黄叶片,但其代谢产物对地黄叶片及块根有毒害作用,为典型的化感细菌;而地黄块成分对DH03菌株和DH05菌株的生长有促进作用。根据化感细菌与地黄的相互作用,提出了引起地黄连作障碍的化感细菌作用假说,化感细菌的化感作用是引起地黄连作障碍的重要原因之一。     

甜菜苗期抗旱性鉴定及指标筛选

为筛选甜菜苗期抗旱种质资源及确定抗旱指标。本研究以国家甜菜种质中期库提供的24份甜菜种质资源为材料,采用PEG-6000模拟干旱胁迫的方法,以正常生长条件的Hoagland水培溶液(CK)为对照,对甜菜幼苗进行7天的6% PEG-6000处理,并测定地上部和地下部的表型指标。结果表明,干旱胁迫对叶鲜重、根鲜重、叶饱和鲜重和叶干重的影响较大,降幅均超过50%;且干旱胁迫后甜菜种质根冠比明显增加。聚类分析将24份甜菜种质分为四类,其中ZT000516单独为一类,是抗旱性最强的种质资源;第二类为抗旱性较强的种质分别为ZT000078、ZT000547、ZT000247;第三类为中等抗旱型种质共7份;第四类为抗旱性弱种质共13份,其中ZT001698、ZT001398为干旱高度敏感型种质资源。通过逐步回归分析筛选出叶干重和叶饱和鲜重与D值极显著相关。ZT000516为抗旱性强种质资源,ZT001698、ZT001398为干旱敏感型种质资源,叶干重和叶饱和鲜重可以作为甜菜苗期干旱胁迫快速准确地鉴定指标。     

甜菜种质资源苗期耐旱性综合评价

对336份甜菜种质资源苗期的15个表型和生理生化指标进行测定，并通过隶属函数、主成分分析、聚类分析和相关性分析方法对甜菜种质资源耐旱性进行综合评价。结果表明，干旱胁迫后叶干重、株高、根长、叶鲜重、根鲜重、根干重、叶片饱和鲜重和叶片相对含水量等指标均显著降低，根冠比、可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量等4个指标均显著高于对照。主成分分析将15个单一指标转化为6个综合指标，可代表原始数据信息的75.95%。聚类分析将336份甜菜种质资源分为5个类群，其中耐旱性强种质16份，耐旱性较强种质49份，耐旱性中等种质109份，耐旱性较弱种质79份，耐旱性弱种质83份。相关性分析结果显示，胚轴直径、株高、根长、叶鲜重、根鲜重、根干重、叶干重、叶片饱和鲜重、叶片相对含水量和根冠比与D值呈显著相关性。     

间作栽培对生姜产量及其根际土壤丛枝菌根真菌的影响

为探究间作栽培模式缓解生姜连作障碍的可行性及作用机制,以生姜单作为对照,研究生姜间作玉米栽培模式对连作生姜根际土壤理化性质、AM真菌种群以及生姜产量的影响。结果表明:间作种植模式下生姜根际土壤水解性氮、全氮和有机质含量显著低于生姜单作,土壤p H高于生姜单作;间作栽培模式影响生姜根际土壤AM真菌的种群结构;在间作栽培模式的生姜根际土壤中分离得到12种类型的AM真菌孢子,而对照生姜的根际土壤中只有9种类型的AM真菌孢子。间作模式影响生姜产量,表现在姜块鲜重、株高、单株分枝数都高于单作生姜。因此,间作生姜明显能维持较稳定的产量,是一种有利于改善生姜连作栽培根际微生态环境、缓解连作障碍的栽培模式。     

甜菜种质资源苗期耐盐性评价及筛选

为筛选出耐盐性较高的甜菜品种,营养液培养33份甜菜幼苗,并进行盐胁迫处理。通过比较这些材料处理组与对照组幼苗的根长、株高等指标,对甜菜种质资源苗期的耐盐性进行综合评价。结果表明：（1）盐胁迫对甜菜幼苗根的影响最大,对SPAD值影响最小,对株高、植株鲜重和地上部鲜重3个指标影响一般。（2）最终将33个供试材料分为3类：第1类为耐盐材料,包括‘54338’、‘FLORES’、‘44581’等19个材料;第2类为敏盐材料,包括‘52212-1’、‘2928’、‘54303’等6个材料;第3类为耐盐性一般的材料,包括‘44176’、‘28010’、‘KUHN1387’等8个材料。研究结果可为甜菜的耐盐处理研究和耐盐育种提供材料基础。     

18份银合欢种质萌发期耐盐性综合评价

为筛选耐盐银合欢(Leucaena Benth.)种质,采用常规纸上萌发试验,研究18份银合欢种质材料种子相对发芽率、相对发芽势、胚根及胚芽长和芽鲜重对不同浓度(0、0.4%、0.8%、1.2%)盐胁迫的响应,并对其耐盐性强弱进行综合评价及聚类分析。结果表明,随着盐浓度的增加,大部分银合欢种质的相对发芽率、相对发芽势、胚根及胚芽长和芽鲜重较对照均显著下降,也有部分银合欢在低盐浓度下指标值优于对照,说明低盐对银合欢萌芽有促进作用。经模糊隶属函数及SPSS聚类分析,将18份银合欢种质耐盐性强弱分为三类,其中L 02和L 07聚为一类,且隶属函数均值最高,认定为高耐盐银合欢种质。     

棉花种质资源萌发期耐盐性鉴定及筛选

种子萌发期是对盐分较敏感的时期,测定不同盐浓度胁迫下的棉花种子发芽情况是筛选棉花耐盐种质的重要依据之一。本研究对629份棉花种质资源进行0、150mmolL^–1 NaCl处理,对鲜重、发芽势等6个性状的耐盐系数进行差异分析,结果显示盐胁迫下各个性状较对照均存在显著差异;使用主成分分析、隶属函数分析对棉花种质耐盐性进行综合评价;对综合评价值D值进行聚类分析,根据D值的大小将629份种质资源分成5类:188份耐盐中间型材料、376份耐盐型材料、36份高耐盐型材料、28份盐敏感型材料、1份高盐敏感型材料;通过逐步回归分析建立棉花萌发期耐盐性评价预测模型:D=0.277RFW+0.29RGP+0.189RPL+0.387RGR-0.32 (R²=0.992),筛选出鲜重、下胚轴长、发芽势和发芽率4个指标可作为棉花萌发期耐盐性鉴定的指标。本研究建立了一套精准、高效的耐盐性鉴定体系,筛选到36份高耐盐材料和1份高敏感材料,为棉花耐盐机制研究和培育耐盐新品种提供参考。     

甜菜耐低温种质筛选和苗期耐冷性鉴定

利用人工气候箱,采取耐低温发芽筛选方法,对50份二倍体甜菜种质进行低温胁迫处理,筛选出耐低温的种质12份,芽期耐冷指数≥0.76。通过苗期耐寒性鉴定发现,这12份种质的苗期耐冷能力与芽期基本一致,但个体间对低温的反应速度及持久性表现存在差异,其中,6份资源具有更强的苗期耐冷能力。试验证明,甜菜种质苗期冷害的生理临界温度为3～6℃,在该低温阈值下,耐冷性强的种质对温度变化不太敏感,而耐冷性弱的资源对温度变化较为敏感。1～2℃是甜菜冷害的发生温度,耐冷性强的资源表现为停滞生长,子叶皱缩卷曲,真叶和下胚轴出现似烫伤表现,逐渐死亡;耐冷性弱的资源受冷害症状较早出现,很快发生畸变和死亡。