套作大豆苗期茎秆木质素合成与抗倒性的关系

为从茎秆强度的角度探索套作大豆苗期耐阴抗倒机制,对套作大豆苗期茎秆木质素合成与抗倒性的关系进行了研究。采用耐阴性不同的3个大豆品种(系),在大豆-玉米套作和大豆单作两种种植模式下,测定茎秆的木质素含量及其合成过程中的苯丙氨酸转氨酶(PAL)、4-香豆酸:Co A连接酶(4CL)、肉桂醇脱氢酶(CAD)、过氧化物酶(POD)等关键酶活性以及茎秆抗折力和抗倒伏指数。结果表明,套作大豆苗期倒伏严重,茎秆抗折力、抗倒伏指数、木质素含量和相关酶活性均显著低于单作。不同大豆品种受套作荫蔽影响程度不同,强耐阴性大豆南豆12茎秆抗折力降低幅度最小,在套作环境下其茎秆抗折力、抗倒伏指数大,茎秆木质素含量高,PAL、4CL、CAD、POD活性强。相关分析表明,套作大豆苗期茎秆木质素含量与抗折力极显著正相关(r=0.890,P0.01),与倒伏率极显著负相关(r=–0.889,P0.01),与4CL、CAD酶活性显著正相关。套作环境下,强耐阴性大豆苗期茎秆中较高的4CL、CAD活性是其维持高木质素含量的酶学基础,而高木质素含量有利于提高茎秆强度,进而增强其抗倒伏能力。     

化控剂对东北春玉米茎秆理化特性及抗倒伏的影响

通过探讨春玉米茎秆纤维素、半纤维素和木质素含量及木质素合成相关酶活性对不同化控剂的响应, 明确化控剂调控茎秆抗倒伏能力的力学机制, 可为生产上化控剂的合理运用提供理论依据。2015年和2016年在东北农业大学向阳实验实习基地进行大田定位试验, 以玉米品种东农253为材料, 分别于六叶期喷施吨田宝(代号DTB)及DCPTA [2-(3,4-二氯苯氧基)三乙胺]和ETH (2-氯乙基膦酸)复配剂(代号KP), 对照为清水, 完全随机区组排列。分析玉米不同生育时期茎秆抗折力、抗倒伏指数、木质素、纤维素和半纤维素含量及木质素合成关键酶的活性变化对不同化控剂处理的响应。喷施化控剂可显著提高茎秆4-香豆酸: CoA连接酶(4CL)和肉桂醇脱氢酶(CAD)活性, 以及纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、茎秆抗折力和抗倒伏指数, 显著降低实际倒伏率。相关分析表明, 茎秆抗倒伏指数与木质素含量、半纤维素含量呈极显著正相关(相关系数分别是0.67和0.64); 茎秆抗折力与纤维素含量呈极显著正相关(相关系数为0.89); 木质素含量与CAD活性呈极显著正相关(相关系数为0.89), 与4CL活性呈显著正相关(相关系数为0.51), 而与苯丙氨酸转氨酶(PAL)和酪氨酸解氨酶(TAL)活性均没有显著相关性。六叶期喷施化控剂通过提高茎秆木质素合成相关酶的活性(特别是CAD和4CL的活性), 改善茎秆纤维品质性状, 显著增强了春玉米茎秆的抗倒伏能力。     

荞麦茎秆解剖结构和木质素代谢及其与抗倒性的关系

以抗倒伏能力不同的4个荞麦品种研究表明,荞麦茎秆抗倒伏能力与茎秆解剖结构和木质素代谢密切相关。倒伏率与茎秆抗折力参数(r = –0.907, P < 0.01)、木质素含量(r = –0.844, P < 0.01)、机械组织厚度(r = –0.881, P < 0.01)、茎壁厚度(r = –0.947, P < 0.01)、维管束面积(r = –0.846, P < 0.01)、机械组织层数(r = –0.806, P < 0.05)和大维管束数目(r = –0.709, P < 0.05)呈显著负相关,而与倒伏指数(r = 0.842, P < 0.01)呈显著正相关。木质素含量与苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性(r = 0.984, P < 0.01)、4-香豆酸:CoA连接酶(4CL)活性(r = 0.927, P < 0.01)和肉桂醇脱氢酶(CAD)活性(r = 0.862, P < 0.01)呈显著正相关。茎秆木质素含量、机械组织层数、机械组织厚度、茎壁厚度、大维管束数目和维管束面积可以作为荞麦茎秆抗倒伏能力的重要评价指标。茎秆木质素含量高、机械组织层数多、机械组织和茎壁厚、大维管束数目多且维管束面积大的荞麦品种,其茎秆抗折力参数大、倒伏指数小、抗倒伏能力强。     

施氮期对小麦茎秆木质素合成的影响及其抗倒伏生理机制

为明确氮肥施用模式对小麦茎秆木质素合成与积累及抗倒伏能力的影响,2011-2012和2012-2013生长季,选用济麦22 (抗倒伏)和山农16 (不抗倒伏)品种,分析不同生育期追施氮肥处理的茎秆木质素含量和木质素合成相关酶活性,及其与抗倒伏指数和产量的关系。各处理总施氮量为240 kg hm⁻²,其中80 kg hm⁻²播前基施,其余氮肥按4种模式追施,分别是起身期和孕穗期各一半(N1)、拔节期全施(N2)、拔节期和开花期各一半(N3)和孕穗期全施(N4)。与N2和N3处理相比,N1和N4处理的茎秆木质素含量高,茎秆抗折力大,茎秆抗倒能力强。各处理对木质素合成关键酶活性有显著影响,其中N1的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、酪氨酸解氨酶(TAL)和过氧化物酶(POD)活性较高;N2处理第2节间形成后0~7 d时PAL、TAL和POD活性显著高于其他处理,但第2节间形成后21 d时迅速下降;N3处理第2节间形成后0~21 d时PAL、TAL和POD活性低,但开花期(21 d)追氮延缓了3种酶活性的降低;N4处理显著提高了第2节间形成14 d后的酶活性。在乳熟期和蜡熟期,两品种的基部茎秆抗折力和抗倒伏指数均以N1和N4处理显著优于其他处理,并且N1和N4处理的籽粒产量也显著高于其他处理。试验结果表明,孕穗期追肥的N1和N4处理有助于提高茎秆中PAL、TAL、POD活性及木质素含量,提高小麦茎秆的机械强度及抗倒伏能力,降低小麦倒伏面积和倒伏程度。     

茎秆特性和木质素合成与青稞抗倒伏关系

倒伏是影响青稞品质和产量的主要因子之一,开展抗倒伏机制研究对抗倒伏品种选育意义重大。以青稞品种昆仑14号、昆仑16号和藏2972为抗倒伏材料,门源亮蓝、北青6号和化隆红青稞为倒伏材料,通过茎秆特性、茎秆中纤维素和木质素含量及其合成相关酶活性的研究,探讨茎秆特性与木质素合成同青稞抗倒性之间的关系。结果表明,相比于倒伏品种,抗倒伏品种的茎较短,茎秆中酪氨酸解氨酶(TAL)、苯丙氨酸转氨酶(PAL)、肉桂醇脱氢酶(CAD)和4-香豆酸:CoA连接酶(4CL)活性升高,使茎秆内积累较多的木质素,增大了茎秆抗折力,进而增强青稞抗倒伏能力。     

甘蓝型油菜抗倒伏性及农艺性状研究

以5个高产优质甘蓝型油菜品种为材料,分析了不同密度下根系及茎秆生物学特性、株型结构、农艺性状及这些性状与抗倒伏性的关系。结果表明,在不同密度下中双9号抗倒伏性强;密度与抗倒伏指数呈极显著负相关(r=-0.944),与倒伏系数呈极显著正相关(r=0.842)。茎秆拉力、根颈粗、根鲜(干)重、茎秆鲜(干)重、重心高度/株高、抗折力、茎壁厚、一次有效分枝数、单株角果数、每角粒数、千粒重、单株产量与抗倒伏指数呈极显著正相关,茎秆拉力、根茎粗、根鲜(干)重、茎秆鲜(干)重、抗折力、一次分枝长度、单株角果数、每角粒数、单株产量等与倒伏系数呈极显著负相关。应将根颈粗、茎秆鲜(干)重、抗折力、重心高度/株高、分枝部位、抗倒伏指数等作为评价油菜品种抗倒伏性的主要指标。     

甘蓝型油菜茎秆强度相关性状及其与农艺性状的相关分析

为明确油菜茎秆强度相关性状在不同时期的变化特点及其与农艺性状间的关系,以四川地区茎秆强度不同的10份甘蓝型油菜自交系为研究材料,对茎秆强度相关性状间和茎秆强度相关性状与主要农艺性状进行相关性分析.茎秆强度相关性状间的相关分析结果表明:成熟期为油菜茎秆研究的最适时期.在这一时期,穿刺强度和抗折强度呈极显著正相关(r=0.78??),壁厚与穿刺强度、抗折强度和纤维素含量均呈极显著正相关(r=0.73??,0.67??,0.58??),但纤维素含量与木质素含量呈显著负相关(r=-0.48?).通过对茎秆强度相关性状与主要农艺经济性状进行相关性分析,结果表明:壁厚和穿刺强度均与株高呈极显著正相关(r=0.73??,0.60??),而茎粗与一次分枝数和单株产量间呈显著正相关(r=0.66?,0.53?),与角果长度呈显著负相关(r=-0.65?).结果表明,甘蓝型油菜茎秆强度相关性状间关系密切,且对茎秆强度相关性状的改良不会造成经济价值的巨大损失.     

甘蓝型油菜不同抗倒性材料中木质素代谢途径关键基因表达特点

植物体内木质素的含量不仅与植物的抗病性有关,也与植物的抗倒伏性状密切联系。本试验以15个抗倒性等级不同的甘蓝型油菜品种为材料,分别在初花期和青荚期测定茎秆中部木质素含量,同时用qRT-PCR的方法分析了木质素代谢途径中6个关键基因PAL、4CL、C4H、CCR1、CCR2和CAD的表达量差异。结果表明,油菜茎秆木质素从初花期到青荚期平均增加了28%,抗倒性强的材料木质素增加最明显,达到33.5%;不同时期,不同抗倒伏性的油菜茎秆中部木质素含量差异均极显著;各基因表达量在两个时期间差异均显著或极显著,但在不同抗倒性材料间,只有基因PAL、4CL和CCR1表达量间差异显著;基因PAL的表达量与木质素含量相关性最强,4CL基因的表达量与其他关键酶基因表达量相关性最强。综上所述,木质素的合成积累由代谢途径中各个环节关键基因所共同决定,但基因PAL和4CL对木质素的代谢影响更明显。     

高粱茎秆性状及倒伏系数的研究

通过对高粱茎秆抗倒伏性状(株高、茎粗、地上部重、根重、重心高度、抗折力及茎秆机械强度)的测定,提出高粱倒伏系数评价方法,通过相关分析及通径分析,得出抗折力与倒伏系数呈极显著负相关,抗折力和地上部重对倒伏系数影响最大,地上部重通过抗折力对倒伏系数的间接作用最大。研究结果表明,利用倒伏系数来评价高梁的抗倒伏能力是可行的。生产中应该选用茎秆抗折力大、粗壮、根系发达的品种。     

小麦抗赤霉病性的生化研究及其机制的探讨

本研究测定了13个抗赤霉病有明显差异的小麦品种的病小花数、超氧化物歧化酶（SOD）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性，以及胆碱、总酚、水溶性蛋白、黄西酮和木质素的含量。结果表明：健株的SOD活性与小麦抗赤霉病性呈极显著正相关，与胆碱含量呈极显著负相关，可作为小麦遗传育种中抗病性鉴定的参考指标；接种24小时的PAL活性     

氮肥水平和栽插密度对杂交稻茎秆理化特性与抗倒伏性的影响

以杂交稻金优527为材料,分别在中低海拔地区雅安(600 m)和高海拔地区西昌(1 590 m)进行了以氮肥水平为主区,栽插密度为副区的田间裂区试验。结果表明,随施氮量和栽插密度的增加,茎秆基部节间变细长,茎壁变薄,秆型指数降低,茎鞘中淀粉、纤维素、木质素含量降低,充实度变差;氮肥水平和栽插密度还影响茎秆中氮、钾、硅、钙、镁、铁、锌、铜、锰等矿质元素的含量,从而影响茎秆的倒伏指数和抗倒伏能力。水稻基部茎秆的倒伏指数与株高、重心高度和基部各伸长节间的长度及氮、镁含量正相关,与茎粗、茎壁厚、比茎重、秆型指数及淀粉、纤维素、木质素和钾、钙含量负相关,与茎秆硅含量呈二次函数关系,适宜的硅含量为4.5~4.8 mg kg^-1。由于生态条件不同,两试点水稻茎秆抗倒能力和受氮肥水平与栽插密度影响的程度存在一定差异,高产、抗倒栽培要因地制宜。金优527基部节间的临界倒伏指数为200。     

氮肥水平和种植密度对冬小麦茎秆抗倒性能的影响

以中穗型小麦品种山农15为材料,在2个氮肥水平(180 kg hm^-2和240 kg hm^-2)和2个密度(150×10⁴ hm^-2和225×10⁴ hm^-2)下,研究了抗倒性能相关的形态学特征、茎基部节间化学组分、抗倒指数（茎秆机械强度/茎秆重心高度）、木质素合成相关酶活性和籽粒产量的变化特点,以及抗倒指数与形态学和生化指标的相关性。结果表明,施氮水平和种植密度间存在显著的互作效应,当施氮水平由180 kg hm^-2增至240 kg hm^-2或种植密度由150×10⁴ hm^-2增加到225×10⁴ hm^-2时,茎秆重心高度、基部节间长度显著提高,基部节间直径、厚度、充实度、机械强度和抗倒指数显著降低,同时茎秆基部节间纤维素含量、木质素含量显著减少,含氮量显著升高,碳氮比(C/N比)以及木质素合成相关酶活性显著降低。逐步回归分析表明,氮肥水平对小麦抗倒性的影响大于种植密度。本试验条件下,氮肥水平180 kg hm^-2和种植密度为150×10⁴ hm^-2的处理穗数较低,但穗粒数和千粒重显著高于其它处理,因而籽粒产量最高。建议在降低氮肥用量至180 kg hm^-2的同时降低种植密度至150×10⁴ hm^-2,可在增强植株抗倒伏能力的同时获得高产。     

氮肥运筹模式对小麦茎秆抗倒性能的影响

以高产强筋小麦品种烟农19为试验材料, 通过不同施氮水平(202.5、270.0和337.5 kg hm^-2)和不同基追比例的施肥试验, 对小麦茎秆结构和细胞壁化学成分及茎秆抗倒指数(CLRI, 茎秆机械强度/茎秆重心高度)等生理生化指标进行了研究。结果表明, 氮肥运筹模式显著影响小麦茎秆抗倒能力。基部节间长度和含氮量均随施氮水平和基肥比例的增加而增加, 基部节间粗度、秆壁厚度、节间充实度、机械强度则表现相反。而细胞壁纤维素、木质素含量和CLRI则随施氮水平的增加呈现出先增后降的趋势, 但随基肥比例的增加而下降。CLRI与基部节间粗度、壁厚、充实度及机械强度呈极显著正相关, 而与基部节间长度和氮含量呈极显著负相关。CLRI可作为小麦抗茎倒伏能力的综合评价指标。     

Effects of uniconazole or gibberellic acid application on the lignin metabolism in relation to lodging resistance of culm in common buckwheat (Fagopyrum esculentum M.)

Lignin plays an important role in increasing the mechanical intensity of culm and improving lodging resistance of culm. In this study, three common buckwheat, Youqiao2 (lodging‐tolerant cultivar; YQ2), Ningqiao1 (middle lodging‐tolerant cultivar; NQ1) and Ukraine daliqiao (lodging‐susceptible cultivar; UD), were used to investigate the effects of spraying exogenous hormones uniconazole (S‐3307) or gibberellic acid (GA3) on lignin metabolism and its relation to lodging resistance in the three common buckwheat cultivars. Results showed that application of S‐3307 significantly increased lignin content and its related enzymes activities of phenylalanine ammonia‐lyase (PAL), 4‐hydroxy cinnamoyl CoA ligase (4CL), cinnamyl alcohol dehydrogenase (CAD) and peroxidase (POD). The major genes involved in lignin synthesis, PAL, CCR (cinnamyl CoA reductase), C4H (cinnamate4‐hydroxylase), 4CL and CCoAOMT (caffeoyl CoA O‐methyltransferase), were all upregulated expression, and COMT (catechol‐O‐methyltransferase) was downregulated. What is more, application of S‐3307 significantly improved the resistance of common buckwheat stem to lodging and increased yield. Whereas, spraying with GA3 caused opposite effect on those characteristics. These results suggested that application of exogenous S‐3307 or GA3 significantly changed the risk of lodging occurred by regulating the lignin metabolism in culms of common buckwheat.     

烯效唑干拌种对甜荞茎秆抗倒性能的影响

以中抗倒伏甜荞品种宁荞1号为材料,设置0、100、200和300 mg kg^–1烯效唑干拌种处理,研究倒伏习性、产量、茎秆抗折力、倒伏指数、茎秆形态特性和茎秆解剖结构的变化,探讨烯效唑干拌种对甜荞茎秆抗倒性能的影响。结果表明,烯效唑干拌种对甜荞茎秆抗倒性能有显著影响。随烯效唑干拌种浓度的增加,产量、茎秆抗折力、第2节间粗、第2节间干重、节间充实度、机械组织层数、机械组织厚度、茎壁厚度、维管束数目和维管束面积先增加后降低,倒伏率、倒伏指数、株高、茎秆重心高度、茎秆鲜重和第2节间长先降低后增加。当烯效唑干拌种浓度为200 mg kg^–1时,能有效优化甜荞茎秆结构,改善茎秆质量,减小倒伏风险,增加产量。