植物Na+/H+逆向转运蛋白与植物耐盐性的研究进展

植物通过外排Na+和液泡区隔化Na+来减少Na+的毒害,这一过程由Na+/H+逆向转运蛋白来完成。通过概述植物Na+/H+逆向转运蛋白的基本特征、与植物耐盐性的关系及其分子生物学研究现状,为阐明植物复杂的盐胁迫机理和利用基因工程手段提高植物耐盐性奠定了基础。     

拮抗马铃薯晚疫病菌的高寒草地牧草内生细菌的鉴定及其生物功能测定

为获得对马铃薯晚疫病菌Phytophthora infestans具有拮抗效果的内生细菌,采用平板对峙法对21株分离自东祁连山高寒草地牧草的内生细菌进行抑菌能力测定,并结合形态学特征和16S r DNA基因序列同源性分析对拮抗菌株进行鉴定。结果表明,分离的21株内生细菌对马铃薯晚疫菌均有一定的抑制作用,其中262AY11、262AY6和264AY2抑菌效果最好,抑菌率分别为78.41%、78.03%和75.38%,根据16S r DNA基因序列分析将其分别鉴定为韦氏芽胞杆菌Bacillus weihenstephanensis、解淀粉芽胞杆菌B.amyloliquefaciens和枯草芽胞杆菌B.subtilis,在Gen Bank中的登陆号分别为KC414703、KC441759和HQ202817。262AY11和262AY6具有固氮能力;262AY6具有分泌IAA能力,在不含和含色氨酸的金氏培养基中产IAA的量分别为9.94 mg/L和14.79mg/L,且对马铃薯坏疽病菌Phoma foveata、马铃薯枯萎病菌Fusarium avenaceum和马铃薯炭疽病菌Colletotrichum coccodes的抑菌率分别为70.25%、62.38%和81.75%;264AY2对3种病原菌的抑菌率分别为67.09%、50.75%和75.99%。表明芽胞杆菌262AY11、262AY6和264AY2能有效抑制马铃薯晚疫病菌的生长,具有固氮和产IAA的生物学功能,且对另外3种马铃薯病原真菌也具有一定的生防潜力,可作为生防菌进行开发和利用。     

甘肃旱区马铃薯晚疫病始发期的预测研究

本研究利用2012—2013年甘肃省马铃薯主栽区的气象资料,结合甘肃马铃薯晚疫病发生的实情,筛选出显著影响晚疫病发生的相关气象因子,建立了甘肃干旱山区,二阴区和川塬区的马铃薯晚疫病始发期预报方程,但川塬区晚疫病始发期预报模型还需进一步的设计与优化。方程模拟结果:温度是二阴区内晚疫病始发的关键因素;降水量主要影响干旱山区马铃薯的晚疫病发生;在同一地区内,川塬区和二阴区晚疫病始发期早于干旱山区,这与干旱山区空气流动性相对强于川塬区和二阴区有关。通过对甘肃干旱山区,二阴区与川塬区马铃薯晚疫病始发期预报方程进行验证,得知预报方程对干旱山区和二阴区晚疫病始发期的预测准确率较高,预测始发期区间较小,误差小,在甘肃晚疫病预警和防治工作中具有较强的指导作用。     

硼调控干旱胁迫下马铃薯生长发育及抗性的生理机制

为了探讨叶面喷施硼（Na2B4O7·10H2O溶液）对马铃薯植株在干旱胁迫下生长发育及抗性的影响及其生理机制,在甘肃省景泰县条山集团马铃薯种植基地,对中度干旱和轻度干旱处理的两垄地,每隔3m进行一个硼浓度（Na2B4O7·10H2O）喷施处理,浓度依次为0、10、20、30、40、60 g·L-1,每个浓度（3 m长）的喷施量为166．7 ml。结果表明：叶面喷施硼相对增加了干旱胁迫下马铃薯的块茎产量及生物量,使干旱胁迫下叶片含水量和色素含量下降幅度减小;叶面喷施硼还从整体上表现为抗氧化酶活性的提高,并抑制了超氧阴离子产生速率的增加。通过去花与不去花植株生长发育的比较,发现去花后马铃薯植株地上部分重和地下部分重均有所下降,但施硼相对提高了块茎产量及地下部分重。可见,叶面喷施硼能促进马铃薯植株在干旱胁迫下的生长发育,提高其抗旱性及块茎产量,且这种变化可能与其促进光合产物向地下部分输送密切相关。     

氯化钾对干旱胁迫下马铃薯幼苗抗旱性的影响及其机制研究

探究了KCl对干旱胁迫下马铃薯幼苗抗旱性的影响及其机制。研究结果表明：增施KCl（0.70 g·株^-1）显著缓解干旱胁迫下马铃薯幼苗叶片相对含水量和叶绿素含量的降低,抑制叶片MDA含量和相对电导率的升高,相对 提高叶片脯氨酸含量、可溶性糖含量、抗氧化酶（SOD、CAT）活性、净光合速率和水分利用效率;增施KCl还相对提高了马铃薯的株高、基径、单株匍匐茎数量和单株产量,增施氯化钾使干旱胁迫条件下马铃薯植株株高、茎粗、单株匍匐茎数和单株产量分别相对提高6.32%、18.28%、13.75%和29.45%。由此可以认为,在干旱条件下增施氯化钾可通过提高马铃薯幼苗的保水能力,缓解干旱胁迫造成的抗氧化酶活性下降并相对提高渗透调节物质含量,减轻干旱胁迫对光合作用和生长发育的不良影响,从而显著提高马铃薯幼苗的抗旱性。     

引进马铃薯种质资源在干旱半干旱区的表型性状遗传多样性分析及综合评价

马铃薯种质资源缺乏,适宜干旱半干旱条件下生长的品种更为紧缺,引进马铃薯种质是丰富种质资源的有效途径。本文采用Shannon-Wiener’s多样性指数及综合得分(F值)对119份从秘鲁国际马铃薯中心引进的马铃薯材料的表型性状(出苗率、株高、茎粗、叶面积、生育期、单株结薯数、单株产量、商品率、干物质含量和块茎长宽比)进行遗传多样性分析及综合评价。结果表明,参试材料的10个表型性状中生育期遗传多样性最为丰富;茎粗、叶面积、生育期、单株结薯数、单株产量、商品率、干物质含量、块茎长宽比对马铃薯种质资源表型性状综合值具有显著影响,这些指标可用于旱作条件下对马铃薯种质资源的综合评价;综合得分F值与所测经济性状(单株产量、商品率、干物质)具显著相关性,可作为马铃薯种质资源的主要评价指标;引进材料中CIP393228.67和CIP 385561.124在干旱区,CIP304350.95、CIP392797.22、CIP388615.22在半干旱区分别表现出较好的丰产稳产特性。这些材料综合评价较好,可有效补充中国马铃薯种质资源。     

连作对马铃薯生长和土壤健康的影响及机制研究

以连作马铃薯土壤及不同连作年限马铃薯为材料,通过分析不同连作年限(分别连作0、3、6 a)马铃薯生长发育及土壤健康各因素的变化,对连作马铃薯生长发育及土壤健康的变化及机制进行了探讨。结果表明,随连作年限增加,土壤有机质、速效磷含量以及土壤pH值逐渐降低,在连作6 a时,土壤有机质含量、速效磷含量和土壤pH值分别比对照下降了50.72%、34.10%和8.68%;碱解氮含量上升,在连作3 a和6 a时,碱解氮分别比对照升高了84.62%、169.23%;土壤肥力相关酶活性下降,在连作6 a时,土壤中碱性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性分别比对照下降了36.34%、35.72%、29.83%和74.16%;酚酸类化感物质含量升高,在连作6 a时,土壤中羟基苯甲酸、香草酸、阿魏酸和总酚酸的含量比对照升高了33.61%、31.30%、51.64%、40.57%;细菌和放线菌数量下降,真菌数量升高,在连作6 a时,细菌和放线菌数量比对照降低了88.59%和84.21%,真菌数量在连作6 a时比对照升高了253.85%,说明连作造成土壤健康状况下降。研究还发现随着连作年限增加,马铃薯叶片MDA含量升高,连作6 a时MDA含量比对照增加了142.47%,说明马铃薯叶片遭受了一定程度的脂质过氧化;马铃薯叶片相对叶绿素含量、净光合速率和气孔导度下降,连作6 a时分别比对照降低了13.30%、13.98%和50.00%;株高、茎粗、地上生物量和块茎产量逐渐下降,连作6 a时分别比对照下降了42.49%、54.40%、58.35%和61.79%,说明连作严重影响了马铃薯的光合能力和生长发育。可见,马铃薯连作导致了土壤理化性质恶化,代谢活力降低,养分失去平衡,土壤酚酸类物质大量累积,最终导致微生物群系发生变化,从而从整体上降低了土壤的健康状况,严重影响马铃薯生长发育。     

生防菌株ZA1的GFP基因标记及其功能稳定性测定

为明确生防莫海威芽胞杆菌Bacillus mojavensis菌株ZA1在作物体内定殖与作物和病原物的作用机理,运用电击转化法将绿色荧光蛋白表达载体pGFP78导入菌株ZA1体内,并采用细菌培养法、继代培养法和平板抑制法检测其功能稳定性。结果表明,质粒pGFP78成功导入菌株ZA1,标记后菌株ZA1-gfp经形态学和分子生物学验证均证明菌株ZA1已成功标记,标记菌株ZA1-gfp与菌株ZA1形态一致,在荧光显微镜下呈现明亮的绿色,并且能够提取导入质粒pGFP78,扩展出质粒所携带的启动子78序列。功能稳定性鉴定结果表明,标记菌株ZA1-gfp遗传稳定性达100%;与菌株ZA1的生长速率差异不显著,且不影响菌株的运动性;菌株ZA1对马铃薯枯萎病菌、马铃薯炭疽病菌和马铃薯坏疽病菌的抑制率分别为64.50%、68.35%和66.55%,标记菌株ZA1-gfp对3种病原真菌的抑制率分别为67.46%、76.56%和66.75%,表明外源质粒的导入,不影响菌株的抑菌能力。     

低钾胁迫下马铃薯试管苗生长及生理指标的变化

马铃薯试管苗在全价、60%钾素、30%钾素的MS培养基上培养,第20、40 d时测定生理指标。结果表明,60%的低钾培养环境对马铃薯试管苗新叶发生能力具有促进作用,且地上部分和地下部分的鲜重增加,植株生长健壮。30%的低钾培养环境依然能够促进新叶的发生,但抑制根系的伸长,胁迫至40 d时,生物量显著降低,试管苗的细胞膜透性相对值、可溶性糖含量较对照明显增加,而叶绿素、可溶性蛋白明显降低,差异达到显著或极显著水平。而60%低钾处理下,这些指标的变化与对照基本相同,无差异显著性,表明含60%钾元素的MS培养基适宜马铃薯试管苗的生长。     

沟垄和覆膜连作种植对马铃薯生长、产量及品质的影响

为了探明不同沟垄覆膜连作种植对马铃薯生长特征及品质影响的差异,以当地主栽品种‘新大坪’为试验材料,研究了平畦不覆膜(CK)、平畦覆膜(T1)、全膜双垄垄播(T2)、全膜双垄沟播(T3)、半膜沟垄垄播(T4)、半膜膜侧种植(T5)6种栽培模式连作种植对马铃薯生长、产量及品质的影响。结果表明,与CK相比,沟垄和覆膜栽培能显著促进连作马铃薯生长,且T3处理促进作用最大;并能显著提高连作马铃薯产量,增产幅度为1.5%~29.8%,其中T2处理产量最高。沟垄和覆膜处理马铃薯薯块氨基酸总量和还原糖含量较CK存在显著差异,其中CK的氨基酸总量最高,T4的还原糖含量最高;而薯块干物质、蛋白质及淀粉含量差异未达到显著水平。