干旱胁迫下辣椒幼苗光合与荧光参数测定的最佳叶片

为明确干旱胁迫下不同叶位光合、荧光特性的变化规律,进而选择出典型叶片来准确测量干旱条件下植株光合、荧光参数,以实现干旱条件下植株光合能力的快速评价。研究通过盆栽试验对不同干旱处理下（充分供水（CK）：75%~85%田间持水量;中度胁迫（MS）：65%~75%田间持水量;重度胁迫（SS）:55%~65%田间持水量）辣椒幼苗不同叶位叶片的光合、荧光特性进行比较分析。结果表明：充分供水时,随叶位的增加,气体交换参数(净光合速率、气孔导度、蒸腾速率)、叶绿素含量、叶面积、叶绿素荧光参数(光化学淬灭系数、光系统Ⅱ最大光化学量子产量)均呈先增大后减小的趋势,在第3叶位达到最大值;在干旱条件时,各叶位的参数随水分胁迫程度的增加在1~3叶位逐渐减小,4~6叶位先增加后减小,并在第4叶位达到最大值(C_i、F₀、F_v/F_m、NPQ除外);水分胁迫对辣椒叶片光合作用影响较大,MS与SS处理,第3叶位的P_n分别较CK下降14.05%和55.91%,第4叶位的P_n MS处理较CK增加25.20%,SS处理较CK降低15.42%;第3、4叶位是对辣椒幼苗生长具有主要贡献的叶片,但在水分胁迫条件下,第3叶位光合参数、叶面积、叶绿素含量及叶绿素荧光参数的变异系数较第4叶位更大,尤其对于C_i、Chlb、F₀,在光合参数、叶绿素参数及叶绿素荧光参数中变幅最大,其第3叶位的变异系数分别较第4叶位增大了133.33%,180.00%及200.00%。第3叶位对于水分胁迫更加敏感,因此,在干旱胁迫实验中,宜选用第3叶位测量辣椒幼苗光合、荧光参数。     

覆盖栽培模式对冬小麦花后旗叶 光合特性及产量的影响

为探究旱地小麦秸秆带状覆盖栽培增产的光合特性和干物质积累转运的特征，在甘肃省半干旱雨养农业区以“陇中2号”为材料，研究了秸秆带状覆盖栽培（BS）、地膜覆盖栽培 （PF）和无覆盖露地栽培（CK）3种栽培模式下冬小麦花后旗叶光合特征、叶绿素荧光动力参数、干物质积累转运及产量的差异。结果表明：与CK相比，BS和PF显著提高了花后旗叶光合势、叶绿素和类胡萝卜素含量及叶绿素/类胡萝卜素比率，且BS在生育后期优于PF。BS整个生育期的净光合速率、气孔导度均高于CK，而PF仅生育前期发挥正效应，生育中、后期出现了负效应。BS生育前中期胞间CO₂浓度、生育中后期旗叶瞬时水分利用效率均高于PF和CK，前者分别高出2.8%~8.2%和6.7%~11.3%，后者分别高出30.3%~44.8%和27.5%~39.3%。PF在灌浆中期以前，BS在整个花后生育期显著提高了小麦花后旗叶F_v/F_m、F′_v/F′_m、ΦPSⅡ、qP、ETR，降低了NPQ。BS较PF和CK显著提高了花后干物质输入籽粒量和对籽粒粒重的贡献率，2个指标分别增加2.6%、1.0%和14.2%、8.6%。BS显著增加了单位面积穗数，提高了产量，较CK增产35.4%。说明秸秆带状覆盖能显著改善旱地冬小麦花后光合效率，促进干物质积累转运，从而达到增产的效果。     

苹果MdGH3-2/12在盐胁迫下的功能分析

于2020年5月—2021年2月以苹果野生型WT植株和MdGH3-2/12的RNA干扰转基因植株（RNAi）为材料，采用水培试验方法测定了盐胁迫条件下苹果植株的表型、生长量、光合参数、叶绿素含量、抗氧化酶及活性氧（ROS）含量变化，初步解析了MdGH3-2/12在苹果响应盐胁迫中的功能。研究结果表明：（1）与WT植株相比，RNAi植株叶表面出现更多的褐斑和坏死，且根系活力显著降低，其3个株系（GR-1,GR-9,GR-10）根系活力分别为WT植株的93.8%、77.5%和90.0%；植株的生长和光合作用受到更大影响，P_n、C_i和G_s都显著降低，其中P_n值分别下降至WT植株的62.9%、77.41%和83.6%。最大光化学效率（F_v/F_m）也显著下降，3个株系分别为WT植株的97.0%、96.4%和97.5%；叶绿素含量分别显著下降至WT植株的90.7%、86.2%和81.9%，MDA含量分别为WT植株的1.15、1.25倍和1.16倍；REL含量分别为WT植株的1.23、1.39倍和1.48倍；叶片气孔开度在盐胁迫下也分别缩小了35.0%、39.0%、55.0%和46.2%。（2）与WT植株相比，RNAi植株株系体内Pro含量显著增加，3个株系分别为WT植株的7.1、10.3倍和6.3倍；叶片中ROS积累显著高于WT植株，H₂O₂含量分别为WT植株的1.6、1.8倍和1.8倍，而抗氧化酶活性显著下降，各材料（WT,GR-1,GR-9,GR-10）盐胁迫组的SOD酶活性分别为对照组的2.4、1.2、1.7倍和1.9倍，这表明与WT植株相比，盐胁迫下RNAi植株各株系不能有效清除ROS，对植株造成了更大伤害。（3）盐胁迫后各材料植株的Na⁺/K⁺比值分别为0.497、0.558、0.525和0.577，RNAi植株株系显著高于WT植株，但是相关离子转运基因的表达量显著低于WT植株，致使Na⁺不能及时外排，植株受到钠离子毒害，从而导致其耐盐性降低。以上结果表明，MdGH3-2/12在苹果植株应对盐胁迫方面发挥着重要的作用，将MdGH3-2/12[STBZ]基因干扰后苹果植株在盐胁迫下受到的伤害更大，植株对盐胁迫的抗性下降。     

印度梨形孢促进棉花幼苗生长及诱导提高苗期抗旱性研究

以干旱敏感型陆地棉栽培种沙洋505-3A为材料，二叶期接种印度梨形孢，20 d后测定株高、茎粗、叶面积、净光合速率、胞间CO₂浓度、气孔导度、蒸腾速率等指标，研究印度梨形孢对棉花幼苗的促进生长作用。在自然干旱和15%、20%PEG6000模拟干旱处理后测定株高、茎粗、根系生长参数、叶片温度、叶片反射率和MDA含量。结果表明：接种印度梨形孢后，棉花幼苗株高、茎粗、叶面积分别显著提高32.4%、15.8%、20.5%；净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、胞间CO₂浓度（C_i）、蒸腾速率（T_r）分别提高了29.1%、55.9%、20.1%和51.1%；干旱处理后，接种印度梨形孢植株的株高、茎粗分别降低14.1%和5.3%；不接菌植株分别降低23.3%和8.7%。接菌植株总根长、总根表面积、根体积、根尖数分别增加9.6%、9.9%、3.8%和21.3%；不接菌植株分别增加11%、27.7%、12.2%，根尖数降低5.2%；接菌植株叶温和MDA含量分别上升0.34℃和9.9%，不接菌植株分别上升0.97℃和19.1%。说明接种印度梨形孢可以促进棉花幼苗生长并且通过调节植株根系形态和维持正常的生理代谢来诱导提高棉花的抗旱性。     

联苯肼酯亚致死质量浓度对二斑叶螨Tetranychus urticae解毒酶系的影响

为明确联苯肼酯对二斑叶螨Tetranychus urticae体内解毒酶系的影响，采用叶片浸渍法测定联苯肼酯对二斑叶螨的亚致死质量浓度LC₁₀和LC₃₀，用这2种浓度分别处理二斑叶螨，并测定60 h内二斑叶螨体内谷胱甘肽S-转移酶（glutathione S-transferase，GST）、羧酸酯酶（carboxylesterase，CarE）和多功能氧化酶（multifunctional oxidase，MFO）的比活力，以及米氏常数K_m及最大反应速率v_max的变化。结果显示，经LC₁₀和LC₃₀剂量处理二斑叶螨后，其体内CarE、GST和MFO的活性在6~60 h均受到明显诱导。其中，GST和MFO的比活力在12 h最大，分别为对照的1.25倍、1.60倍和1.63倍、1.84倍，CarE的比活力在48 h最大，为对照的1.27倍和1.37倍；与对照组相比，CarE的K_m显著减小，v_max显著升高，而GST和MFO的K_m显著增大，v_max显著减小。表明3种酶均参与了二斑叶螨对联苯肼酯的解毒代谢，其中CarE与底物的亲和力最大，反应速率最快，其对联苯肼酯的解毒代谢起主导作用。     

干旱胁迫下不同中间砧对苹果苗生理特性及MdPIP1-1基因表达的影响

为探讨不同中间砧对‘天红2号’红富士苹果苗抗旱性的影响，以2 a生‘天红2号/黄6/平邑甜茶’、‘天红2号/SH40/平邑甜茶’、‘天红2号/GM256/平邑甜茶’盆栽苗为试材，研究了干旱胁迫下不同中间砧对苹果苗旱害指数、相关生理指标及水通道蛋白基因MdPIP1-1相对表达量的影响。结果表明，随着干旱胁迫时间延长，土壤含水量降低，3种中间砧苗旱害指数、O^-₂产生速率升高，F_v/F_m值降低，SOD、POD活性呈现先升高再降低的趋势，但3个砧穗组合各指标的变化幅度不同。干旱9 d时3个砧穗组合以‘天红2号/GM256/平邑甜茶’的旱害指数最高，为91.67%，其F_v/F_m值与正常供水相比显著下降11.47%；‘天红2号/黄6/平邑甜茶’旱害指数仅为29.55%，F_v/F_m值下降幅度最小。干旱胁迫期间，3种中间砧苗的MdPIP1-1基因表达量均呈现先升高再降低的趋势，黄6中间砧苗的表达量峰值出现在第7 d，GM256和SH40中间砧苗出现在第5 d。综合认为，3个砧穗组合抗旱性强弱依次为‘天红2号/黄6/平邑甜茶’＞‘天红2号/SH40/平邑甜茶’＞‘天红2号/ GM256/平邑甜茶’。     

马铃薯气孔密度表皮模式因子StSTOMAGEN的克隆和功能分析

为了研究马铃薯EPFL9/StSTOMAGEN基因在气孔发育过程中的功能，从马铃薯品种大西洋中克隆得到气孔密度表皮模式因子StSTOMAGEN，将其通过农杆菌介导的遗传转化方法，在拟南芥中异位表达，对该基因的表达特性及功能进行分析。结果显示：StSTOMAGEN主要定位于细胞间隙和细胞核，并且它在顶端未展开叶中表达最多，表达量在1 d中呈现周期性变化，长日照条件下（16 h/8 h，光/暗），在授时因子为20 h时表达量最高；聚乙二醇（PEG）模拟干旱胁迫处理4 h后其表达量达到最高，而脱落酸（ABA）和NaCl胁迫处理后，其表达水平呈现出持续降低的趋势。功能鉴定表明，过表达StSTOMAGEN基因的拟南芥（ST）相对于野生型（WT）气孔密度增大63%~83%，光合速率增大36%~42%。此外，ST植株离体叶片的水分散失速率增大24%~55%，离体叶片H₂O₂含量也显著升高，约为野生型的50%~100%。干旱胁迫下，ST株系的光合速率、F_v/F_m和瞬时水分利用效率都显著低于野生型，其中光合速率降低55%~66%，F_v/F_m降低22%~50%，瞬时水分利用效率降低11%~12%。综上结果可知，表皮模式因子StSTOMAGEN通过正调控气孔密度而降低植物的抗旱性，该结果为后期通过基因编辑技术降低StSTOMAGEN基因的表达，培育抗旱节水型马铃薯新品种奠定理论基础。     

基于无人机遥感的棉花主要生育时期地上生物量估算及验证

利用棉花主要生育时期的无人机近红外影像数据，提取4种不同的植被指数，通过与棉花地上生物量的实测值建立拟合关系，分析了不同植被指数在棉花各生育时期的估算效果并对其进行了验证。结果表明，随棉花生长，归一化植被指数（NDVI）、宽动态植被指数（WDRVI）、比值植被指数（RVI）和差值植被指数（DVI）均从苗期开始显著增加，其后则表现为基本稳定的“饱和”现象，但棉花实测生物量在不同生育期均有显著差异。植被指数与棉花实测生物量的拟合结果显示：NDVI和DVI的二元线性拟合模型对苗期生物量拟合效果最佳（R²=0.84，RMSE=0.13 kg·m^-2）；WDRVI和DVI的二元线性拟合模型对花蕾期生物量拟合效果最佳（R²=0.87，RMSE=0.52 kg·m^-2）；RVI的非线性拟合模型对花铃期生物量拟合效果最佳（R²=0.79，RMSE=0.95 kg·m^-2）；WDRVI和RVI的二元线性拟合模型对盛铃期生物量的拟合效果最佳（R²=0.86，RMSE=0.96 kg·m^-2）。     

蕾期和花铃期不同灌水下限对滴灌棉花产量的影响

为探究棉花生长关键时期灌溉预警线，2017年在新疆呼图壁县开展了蕾期和花铃期灌水下限分别为55%（仅蕾期）、65%和75%田间持水量（θ_f）及其不同组合的大田试验，研究了不同滴灌条件下棉花的生长及产量状况。结果表明：灌水下限的提升对株高和生物量有明显的促进作用，在蕾期灌水下限从55%θ_f增至75θ_f，棉花株高和生物量分别增加了0.18~0.19 cm·d^-1和11.58~20.44 g；在花铃期灌水下限从65%θ_f增至75θ_f，棉花株高和生物量分别增加了0.04~0.10 cm·d^-1和3.47~4.04 g；蕾期和花铃期灌水下限分别为65%θ_f和75%θ_f时单铃重和单株成铃数分别为5.58 g和7.79个·株^-1，显著高于其他处理；蕾期和花铃期灌水下限均为75%θ_f时耗水量最大，为517.05 mm；蕾期和花铃期灌水下限分别为55%θ_f和65%θ_f时籽棉产量显著低于其他处理；蕾期和花铃期灌水下限分别为65%θ_f和75%θ_f时与均为75%θ_f时产量无显著性差异。综上，棉花蕾期和花铃期灌水下限分别为65%θ_f和75%θ_f为适宜的灌溉预警线。以播后天数为自变量，Logistic模型可以很好地模拟棉花的株高和生物量，以耗水量和株高为自变量预测棉花生物量变化情况的模型可为滴灌棉花灌水量及生长状况预测提供指导。     

非充分灌溉下8个小麦品种旗叶光合与产量及水分利用效率的关系

选择河北省推广面积较大的8个小麦品种，在非充分灌溉模式下，分别于抽穗期、灌浆期、乳熟期对小麦旗叶的气孔交换参数和荧光参数进行测定，分析不同品种旗叶光合特性及其与产量及水分利用效率的关系。结果表明：8个小麦品种的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）均表现为：抽穗期>灌浆期>乳熟期；叶片水分利用效率（LWUE）在抽穗期品种间差异较大，变化范围为3.7~7.9 μmol·mol ^-1，灌浆期品种间差异较小，在5.1~7.3 μmol·mol ^-1之间，乳熟期，婴泊700和邯农1412的LWUE分别高于其他品种约1~2 μmol·mol ^-1；8个小麦品种的实际光合效率（ΦPSⅡ）和光合活性（qP）均表现为：抽穗期>灌浆期>乳熟期；最大光合效率（F_v/F_m）在抽穗期和灌浆期，均稍高于0.80，乳熟期降低,在0.60~0.80之间。8个小麦品种的产量与灌浆期Pn、Tr和Gs均呈显著正相关，相关系数均在0.80左右，表明灌浆期较高的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度可作为高产的优选指标。在非充分灌溉条件下，轮选103、婴泊700、石麦26的产量均在7 500 kg·hm^-2以上，作物籽粒水分利用效率均在2 kg·m^-3左右，考虑抗旱能力、籽粒产量和水分利用效率，此3个小麦品种可作为河北省节水抗旱型小麦品种进行推广。     

海岛棉与陆地棉干物质积累与氮素吸收分配的特点

以新陆中75号、新陆中54号、新海35号和新海48号为材料,研究陆地棉与海岛棉在相同管理条件下干物质积累与氮素吸收分配的特点。结果表明:陆地棉干物质积累总量在全生育期内均高于海岛棉,生殖器官干物质所占比例在生育前期小于海岛棉,后期逐渐大于海岛棉;氮素积累总量在全生育期内陆地棉均大于海岛棉,生殖器官氮素积累比例在生育前期为陆地棉小于海岛棉,后期逐渐大于海岛棉。与陆地棉相比海岛棉营养器官干物质以及氮素积累比例较大,不利于生育后期生殖器官干物质的积累与分配,从而影响棉花产量。因此,在大田管理中应注意在生育后期加强对海岛棉的水肥管理。     

新疆南部棉区转Bt基因棉花对棉铃虫抗性的季节性变化规律

采用ELISA检测和室内生物测定方法,测定6个转Bt基因棉花品种(系)不同生育期叶片中的Bt毒蛋白含量及其对各世代棉铃虫的抗性水平。转Bt基因棉花叶片中的Bt毒蛋白含量总体上随着棉花生育期的推进而逐渐下降,6个品种(系)叶片的Bt毒蛋白含量子叶期最高,达1 210.03～1 733.15 ng/g,与子叶期相比,三叶期、七叶期、盛蕾期、花铃期、吐絮期Bt毒蛋白含量减少幅度为2.5%～96.0%。6个品种(系)对第4代棉铃虫幼虫抗虫性较低,毒杀效果仅为19.0%～41.3%。幼虫的校正死亡率逐代下降,各棉花品种对第4代幼虫的校正死亡率仅为12.0%～36.2%。     

加入WTO与我国新疆棉区棉花生产应对措施

通过对WTO有关棉花条款的分析,探讨了在中国加入WTO后新疆棉区棉花生产所面临的问题,提出了新疆棉区棉花生产的应对措施。     

抗虫棉对棉花主要害虫的抗性调查

通过对抗虫棉中棉29、中棉40和非抗虫棉湘杂棉2号田间棉铃虫、斜纹夜蛾、棉叶螨、棉蚜等棉花主要害虫发生量及为害情况调查，证明中棉29、中棉40对第2～5代棉铃虫、第1～3代红铃虫有良好的抗性，对斜纹夜蛾、棉叶螨、棉蚜抗性不明显。     

铲除田埂杂草带对棉蚜防治效果的影响

通过对新和县1999、2002两年冬季铲除田埂杂草带棉田棉花卷叶率变化情况的观测,研究铲除田埂杂草对棉砾的防治效果。结果表明:苗期、蕾期防治效果可以达到70%～90%,棉花卷叶率下降3.35～16.83倍(P<0.05)。棉蚜越冬和早春迁飞与田埂上的杂草有关可能是这项技术有效的原因。     

棉蚜在不同棉花品种上的着落量和种群数量的研究

通过田间调查棉蚜种群数量和网罩棉苗测定其不选择性,采用Duncan’s多重极差检验的数据分析方法,对棉蚜在不同棉花品种上的着落量和种群数量进行了研究。结果表明:棉蚜对8个棉花品种具有不同的选择性。对徐州142、鄂棉6号表现为明显的不选择性,对33B、SGK抗虫棉、新高抗5号的选择性较强;棉蚜在8个供试品种上的种群数量差别明显,徐州142和鄂棉6号上的蚜量远远低于33B、新高抗5号和SGK抗虫棉;同一季节不同棉花品种上的蚜量增长速率不同,33B、新高抗5号和SGK抗虫棉上蚜量增长速率明显较快。在相同的棉花生长阶段,33B、新高抗5号和SGK抗虫棉的蚜害指数明显高于其它供试棉花品种。     

Bt棉对主要棉虫发生的影响及防治对策

对河南新乡棉区种植的转Ｂｔ基因棉和常规棉棉田虫情进行了定点系统调查和大田普查,结果表明：棉铃虫在两种棉田棉花上的落卵量无明显差别,而幼虫存量差异显著,Ｂｔ棉棉花上幼虫存量显著降低;Ｂｔ棉对棉蚜的发生无明显的影响,而Ｂｔ棉上棉红蜘蛛的发生比常规棉略重,同时初步研究制定出种植Ｂｔ棉后的棉虫综防对策     

成团泛菌引起的棉花烂铃病对棉花产量因子和品质的影响

成团泛菌(Pantoea agglomerans)引起的棉花烂铃病主要造成棉铃吐絮不畅,棉纤维变色,籽粒干瘪。本试验对感染该病害的不同棉花品种的发病率、绒长、单铃重、衣分以及色泽等指标进行测定,用SAS软件分析,结果显示:所有棉花品种都有烂铃病的发生,平均发病率为20.6%,不同品种间发病有明显的差别。病害对单铃重、衣分、瘪籽率、绒长及色泽的影响主要体现在单铃重平均减轻27.6%、衣分平均降低5.3%和瘪籽率平均增加1.6倍、绒长平均缩短1.6mm及平均颜色加深2.0%。由成团泛菌引起的这种细菌病害可引起棉花减产高达10%～20%。     

Impacts of transgenic Bt cotton and integrated pest management education on smallholder cotton farmers

Abstract

Comparative field research on transgenic Bt cotton and conventional cotton under different conditions (fields without pesticide inputs, fields managed by farmers with IPM education, fields managed by farmers lacking IPM education) were carried out in Hubei province of China in 2002. The amount of pesticide used on Bt cotton by non-IPM farmers was found to be around three times that used by IPM farmers. IPM farmers made significantly higher net profits from cultivating transgenic Bt cotton in comparison with non-IPM farmers. Other pest management practices had more significant influences on the population dynamics of predatory natural enemies and major insect pests than did the adoption of transgenic Bt cotton in the cotton ecosystem. Our study showed that IPM education, by increasing farmer capacity to critically evaluate inputs and their effects, monitor their fields and make informed decisions on pest management, enabled farmers to reduce pesticide use significantly, so resulting in improved production and profit margin. IPM farmer education thus, contributed to maximising the value of planting transgenic Bt cotton.