生物炭对旱坡地宿根甘蔗土壤养分、酶活性及微生物多样性的影响

【目的】分析旱坡地宿根甘蔗生长、土壤养分和微生物群落对生物炭的响应,揭示生物炭改良宿根甘蔗土壤的微生态机制,为缓解甘蔗连作障碍、宿根蔗病害及生物炭在甘蔗栽培中的应用提供科学依据。【方法】以旱坡地宿根甘蔗（种植第4年,1年新植3年宿根）为试验材料,设2个处理:不施用生物炭对照（CK）和施用生物炭处理（3 t/ha）,分析生物炭对宿根甘蔗土壤养分、酶活性、微生物多样性和甘蔗生长的影响。【结果】与CK相比,施用生物炭可显著增加土壤碱解氮、速效钾和有机质含量（P<0.05,下同）,显著提高蔗糖酶和酸性磷酸酶活性。施用生物炭还可改变土壤细菌和真菌分类单元（OTUs）总数,对土壤中各优势细菌门、细菌属相对丰度影响不大,但降低了真菌子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）及淀粉藻（Amyloflagellula）和镰刀菌属（Fusarium）相对丰度,增加了接合菌门（Zygomycota）及毛壳菌属（Chaetomium）和被孢霉属（Mortierella）的相对丰度。在甘蔗生长方面,施用生物炭可显著降低甘蔗梢腐病发病率,使甘蔗产量显著提高5.2%。【结论】施用生物炭可改良甘蔗土壤,改变土壤微生物群落结构,增强宿根甘蔗抗梢腐病能力,提高旱坡地宿根甘蔗第4年产量。     

基于配合力分析筛选甘蔗杂交亲本组合

为了解甘蔗亲本组合的遗传特性和育种潜力,准确地评价筛选甘蔗杂交亲本组合,采用甘蔗家系评价试验方法,利用R软件计算亲本和组合的主要性状的配合力,对126个亲本、146个组合的蔗产量、锤度、锤重配合力进行聚类分析。结果筛选出适合作母本的高糖高产类的甘蔗亲本15个,适合作父本的高糖高产类的甘蔗亲本13个;筛选出高糖高产类甘蔗杂交组合13个。结果表明,利用甘蔗配合力+聚类分析方法可有效地对甘蔗杂交亲本组合进行综合分析。YT00-236×GT96-211、GT02-761×NJ03-218和CP92-1167×CP07-2547这3个组合配合力高,综合性状较好,可作为甘蔗杂交育种的生产性组合加以利用。     

甘蔗宿根矮化病病原菌致病因子pglA基因的序列分析与原核表达

多聚半乳糖醛酸内切酶（endo-PG）是植物与微生物互作中极其重要的细胞壁降解酶,是病原菌定殖寄主与产生致病性的必需因子,革兰氏阴性菌Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx)是甘蔗宿根矮化病的致病菌,pglA是Lxx的关键致病因子。为了揭示pglA基因的功能,本研究采用重叠延伸PCR的方法获得了pglA基因的开放阅读框（ORF）,ORF长1491 bp的,编码496个氨基酸,序列保守结构域包含Gly＿hydro＿28 (Polygalacturonase)与Rho超家族,与Lxx CTCB07、Lxc DSM46306归为一类,相似性达100%。氨基酸序列分析显示,pglA蛋白属于疏水性蛋白,包含信号肽和跨膜区。在大肠杆菌中表达纯化获得pglA蛋白,以包涵体的形式存在于菌体中。研究结果为进一步进行Lxx的致病机制研究奠定了基础。     

嗜麦芽窄食单胞菌CA1定殖及促生长特性相关基因挖掘

【目的】挖掘嗜麦芽窄食单胞菌CA1定殖和促生长特性相关基因,为探究其促生长作用机制提供理论参考。【方法】利用Nanopore测序技术平台对CA1菌株进行全基因组测序,将其基因组序列与GO、NR、KEGG、COG等数据库进行比对,获得基因功能注释信息,挖掘分析其功能特异性基因;使用基质培法收集甘蔗根系分泌物,并分析根系分泌物对菌株CA1的趋化性、生物膜形成和定殖相关基因表达的影响。【结果】嗜麦芽窄食单胞菌CA1基因组大小为4371327 bp,携带6个质粒,GC含量64.58%,其中4696个基因被注释预测,包括4525个蛋白编码基因、87个t RNA、13个rRNA和1个tmRNA。GO、COG、KEGG和NR数据库分别成功注释2795、2078、2494和2584个基因。该菌基因组含有细菌趋化性（cheA、cheV、cheY）、生物膜形成（flhA、flk、flgG）、细菌黏附（pgaA、mrkD）、嗜铁（fes、fepA、fecA）、合成氨（gltP、gltB、gltD）和磷酸盐代谢（phoR、phoB、pstA）等促进植物生长和定殖相关的基因。趋化性试验结果显示,与对照组相比,根...     

苗期甘蔗氮高效基因型评价指标的筛选

本研究通过低氮压力选择,筛选出甘蔗氮高效种质,分析影响甘蔗氮高效的重要指标,为甘蔗氮高效育种及栽培提供理论依据。以58份甘蔗种质资源为材料,在苗期采用正常供氮（2 mmol/L N）和低氮（0.2 mmol/L N）处理,分析甘蔗植株形态、干重及氮素在各器官中累积分配的特征。通过主成分分析方法筛选影响甘蔗氮高效利用的重要指标,通过聚类分析对58份种质进行聚类。结果表明,低氮（0.2 mmol/L N）处理可以明显从植物形态区分不同种质的氮利用差异,58份种质低氮条件下的干重范围为0.64~14.75 g/株,氮累积量为5.53~63.00 mg/株,氮利用率范围为115.40~279.30 g/g。对低氮压力下甘蔗干重及氮累积等25个指标进行主成分分析后,提取出4个主要成分,总贡献率为92.35%。通过高、低氮条件下与氮利用效率有关的氮转移系数及基因潜力等19个指标分析后提取出5个主成分,总贡献率为82.21%。影响甘蔗氮高效的重要指标有甘蔗的干重（全株、叶、根）、氮累积量（全株、叶、茎）、氮利用率（全株、叶）、叶的相对氮利用率、茎的基因潜力、茎的相对干物质量和茎的相对氮累积量。经聚类分析后初步将58份甘蔗种质分为氮高效基因型、偏氮高效基因型、偏氮低效基因型和氮低效基因型。     

甘蔗常用亲本的田间抗旱指标筛选及抗旱性评价

【目的】筛选甘蔗田间抗旱指标,并对甘蔗常用亲本进行抗旱性评价,为后续甘蔗种质资源抗旱鉴定和甘蔗抗旱评价标准制定提供理论依据,同时也为甘蔗抗旱新品种选育及抗旱机制研究提供种质保障。【方法】以20份甘蔗常用亲本为材料,包括3个国外引进亲本和17个国内亲本,设正常灌水对照和干旱胁迫处理,调查与抗旱性相关的农艺性状指标。采用显著性和相关分析筛选出与甘蔗抗旱性关系密切的指标,结合抗旱系数、隶属函数值、抗旱性综合评价值（D值）和聚类分析结果,综合评价甘蔗常用亲本的抗旱性。【结果】从48个农艺性状指标中,筛选出中度干旱时期绿叶率、重度干旱时期绿叶率、重度干旱时期株高、复水时期株高、第4节节间长、第4节茎径、第4节茎重和蔗茎产量8个适宜评价甘蔗抗旱性的指标;结合抗旱系数、隶属函数和D值评价了20份甘蔗常用亲本的抗旱性,由强到弱排序为桂糖31号（GT31）>桂糖32号（GT32）>新台糖22号（ROC22）>云蔗89-159(YZ89-159)>Ke5>粤糖00-236(YT00-236)>台糖172(F172)>CP72-1210>粤糖94-128(YT...     

甘蔗健康种苗直接生产原料蔗效果分析

开展甘蔗健康种苗与常规种茎栽培比较试验,为延长甘蔗宿根年限和提高甘蔗产量提供科学依据。以桂糖42号健康种苗原苗和常规种茎为试验材料,设种植健康种苗12000苗/hm²(处理A)、健康种苗18000苗/hm²(处理B)和常规种茎90000芽/hm²(处理C)3个处理,统计分析其2年1新1宿的农艺性状、产量和品质差异。结果表明,处理A和B的分蘖率和发株率均极显著高于处理C(P<0.01,下同);处理A和B新植蔗的株高极显著高于处理C,但其宿根蔗的株高与处理C宿根蔗的株高间无显著差异(P>0.05,下同)。2年间3个处理的单位面积有效茎数和产量均表现为处理B>处理C>处理A,其中,处理B和C极显著高于处理A,处理B与处理C差异不显著;处理间的茎径和蔗糖分均无显著差异。因此,采用甘蔗健康种苗直接生产原料蔗可持续保持原有品种的优良性状,有利于延长宿根年限,促进甘蔗优良品种推广应用。     

转α-微管蛋白基因SoTUA甘蔗T2代的生理生化特性分析

本研究对已获得的转α-微管蛋白基因SoTUA的T₂代甘蔗株系进行PCR扩增及测序,从检测阳性的转基因甘蔗中选6个转基因株系（T1、T2、T3、T4、T5、T6）与非转基因野生型甘蔗对照（WT）进行了低温胁迫（4 ℃）处理,在处理0、5、10 d测定甘蔗叶片丙二醛（MDA）和渗透调节物（可溶性糖、可溶性蛋白）含量以及过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性,并采用RT-qPCR法分析了低温处理下甘蔗叶片α-微管蛋白基因的表达情况。结果表明：在4 ℃低温处理下,6个转SoTUA基因甘蔗与WT中α-微管蛋白的转录因子表达量随着胁迫时间的延长上调表达。胁迫后5、10 d转基因株系的相对表达量始终高于WT甘蔗,低温处理10 d时转基因T1显著高于其他株系（P<0.05）。在低温胁迫下,甘蔗的MDA含量逐渐增高,而转基因甘蔗增幅显著低于WT甘蔗,10 d时转基因株系MDA的含量比WT低41.77%（P<0.05）;POD活性在不同株系之间变化趋势不同,但转基因甘蔗POD活性显著高于WT甘蔗（P< 0.05）;转基因T1、T2、T4、T6株系的SOD活性随着胁迫天数增加呈现先增加后减少的趋势,而WT与转基因T3、T5的SOD活性逐渐升高;甘蔗的可溶性糖含量逐渐上升,转基因甘蔗的可溶性蛋白含量在0 d显著高于野生型甘蔗,胁迫后变化趋势在株系之间有所差异;转基因甘蔗SoTUA相对表达量与可溶性糖含量呈极显著的正相关。利用隶属函数综合分析评价,抗寒性排序结果为：T3>T2>T1>T5>T6>T4>WT。在低温胁迫下,转基因甘蔗SoTUA基因的上调表达能提高甘蔗的抗寒性,且具有遗传稳定性。     

脉冲标记下甘蔗13C富集及氮磷钾含量变化

¹³C示踪是精准量化植物碳源贡献土壤碳的有效途径。为建立经济适用的甘蔗¹³C脉冲标记方法,同时获得¹³C富集蔗叶,本研究采用自制全密闭标记室进行标记试验,供试甘蔗品种为桂糖58号,设置0(CK)、0.32(T1)、0.64(T2)和1.28 g·m^-3(T3)4个Na₂¹³CO₃标记浓度,每隔7 d进行6 h的¹³CO₂脉冲标记,共标记6次。于第6次脉冲标记开始及结束后采集标记室内气体,测定CO₂浓度和δ¹³C-CO₂。并于第2、第4和第6次标记7 d后破坏性采集植株,测定蔗叶和根系δ¹³C值及全碳和N、P、K含量,计算蔗叶和根系¹³C标记效率。结果表明,在密闭标记时间内,外源释放的¹³CO₂ 95%以上被甘蔗光合作用利用。蔗叶δ^...     

甘蔗亲本与家系宿根黄化评价

【目的】分析甘蔗宿根黄化遗传特点与亲本耐宿根黄化差异,为开展甘蔗耐宿根黄化育种及相关研究提供参考。【方法】以383个甘蔗亲本和97个甘蔗家系为试验材料,开展5个宿根作物季的田间宿根黄化试验,并进行性状相关分析、方差分析、遗传力和育种值计算及聚类分析。【结果】甘蔗宿根黄化高峰期出现4月下旬至5月上旬,黄化程度随生长期延长而下降,随宿根年限延长而加重,并受试验地影响。相关分析结果显示,宿根黄化影响甘蔗农艺性状,且发生较重时易与农艺性状呈显著负相关(P<0.05)。遗传力计算结果表明宿根黄化属低至中等偏低遗传力性状,亲本试验的广义遗传力为0.22~0.45,家系试验的广义遗传力为0.22,狭义遗传力为0.25。方差分析结果显示,宿根黄化受到亲本、时期、试验地、年度、作物季等多种因素的影响,主要效应中仅亲本显著存在,另外4个因素将通过互作影响甘蔗宿根黄化,其中影响最重要的是试验地×时期、亲本×试验地等互作,亲本位居第五。亲本或家系间宿根黄化差异最大时期为宿根发苗中后期而不是宿根黄化率最高时期。表型预测值聚类分析结果表明,超过63.6%亲本和64.9%家系的耐宿根黄化能力属较好以上;育种值聚类分析结果表明,仅30.3%亲本属耐宿根黄化能力较好以上,不及亲本表型值分类的一半,亲本育种值评价结果与表型值评价结果存在差异。【结论】甘蔗宿根黄化属低至中等偏低遗传力性状,影响因素众多,并以互作影响为主。易受试验地微小环境和田间管理影响,将给甘蔗宿根黄化田间试验研究与耐宿根黄化新品种选育带来不利影响。