外源糖调控玉米光合系统和活性氧代谢缓解盐胁迫

【目的】揭示外源单糖葡萄糖（Glc）和双糖蔗糖（Suc）对中性氯化钠盐胁迫玉米幼苗生长发育及其生理生化机制,以及两种类型糖在缓解玉米盐胁迫的作用效果。【方法】以自主选育的玉米品种垦玉6号为材料,在植物生长室采用1/2 Hoagland营养液培养玉米幼苗。玉米培养至两叶一心时分别采用0.5 mmol·L^-1 Glc和Suc预处理3 d,以1/2 Hoagland营养液为空白对照,以等浓度甘露醇为渗透对照;然后,采用150 mmol·L^-1 NaCl（1/2 Hoagland营养液配制）对玉米幼苗进行盐胁迫处理4-6 d,以相应糖预处理和空白处理玉米的非盐胁迫为对照。于处理第4天取第2片全展叶进行玉米光合相关和抗氧化等各项生理生化指标测定;于处理第6天进行株高、根长和干重测定;同时于处理第2、4、6天采用Li-6400XTR光合仪测定光合参数的动态变化。【结果】与空白未处理对照相比,Glc和Suc预处理导致玉米幼苗根长、干重和叶片含水量增加,但是显著提高玉米幼苗株高,分别增高了6.39%和4.86%,并维持叶片较高的净光合速率（P_n）,其它供试生理生化指标变化不显著;同时,盐胁迫可明显抑制玉米幼苗生长,盐处理6 d株高和根长降低了16.37%和12.17%,地上部及地下部干重分别降低了20.69%和25.00%。盐处理导致玉米叶片中硫代巴比妥酸反应物（TBARS）和过氧化氢（H₂O₂）含量显著增多,抗氧化酶的活性显著降低,叶片P_n、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、Hill反应活性, 原初光能转换效率（F_v/F_m）、光合色素含量显著下降, 其中胞间CO₂浓度（C_i）随着胁迫时间的延长呈先下降后上升的趋势;重要的是, 外源Glc和Suc预处理可显著促进盐胁迫下玉米幼苗生长和干物质积累, 其中Glc预处理的玉米株高、根长、地上和地下干重较S处理分别增加6.12%、4.49%、15.65%、18.52%, Suc预处理分别增加7.34%、4.87%、17.39%、22.22%。外源Glc和Suc预处理能有效改善玉米幼苗的光合作用, 显著减缓盐胁迫下玉米叶片P_n、T_r、G_s、F_v/F_m的下降速度, 缓解C_i的升降速度,提高叶片Hill反应活性,增加叶片持水量和光合色素的含量。同时,Glc和Suc预处理还显著减少盐胁迫下玉米叶片中硫代巴比妥酸反应物（TBARS）和过氧化氢（H₂O₂）的含量,提高叶片超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）的活性,其中,Suc预处理在清除H₂O₂及提高叶片Hill反应活性两方面均显著高于Glc。此外,与空白盐胁迫处理相比,除引起玉米叶片Hill反应和叶绿素a（Chl a）的显著变化外,采用等渗的甘露醇预处理玉米幼苗其供试生理生化指标未发生显著改善,亦未能引起供试生物学指标的显著改善。【结论】正常生长条件下,Glc和Suc处理可通过维持叶片较高的P_n,促进玉米幼苗地上部分生长;盐胁迫条件下,外源Glc和Suc不仅维持玉米幼苗较高P_n,而且通过增强光合膜系统稳定性、增加光合色素含量、提高PSII反应活性、改善玉米叶片气孔开放及碳同化能力等生理生化机制提高玉米幼苗的耐盐性。     

收获后贮藏时间对鲜食玉米品质的影响

以12个糯玉米品种和6个甜玉米品种为试验材料，研究采收后室温下（28℃）放置0、8、16、24、32 h后对子粒中糖含量、淀粉含量、蛋白含量蔗糖代谢酶活性等的影响，探讨鲜食玉米采摘后贮藏时间对鲜食品质的影响。结果表明，鲜食玉米随着采收后时间的延长，子粒可溶性糖含量、蔗糖含量、果糖含量、还原糖含量、淀粉含量、可溶性蛋白含量以及蔗糖代谢酶活性均呈下降趋势，常温下糯玉米品质变化大于甜玉米。因此，为保证鲜食玉米的子粒品质，生产上糯玉米采收后8 h内进行冷冻贮藏。甜玉米中，先正达OVERLAND于采收后16 h内进行冷冻贮藏，京科甜183、和甜一号、和甜糯一号、先正达米哥、郑甜66于采收后8 h内进行冷冻贮藏。     

旱直播对水稻穗部性状、产量和经济效益的影响

以黑龙江省主栽水稻品种龙粳31为试验材料,常规插秧为对照,研究旱直播条件下水稻穗部性状、产量和经济效益的变化。结果表明:水稻穗部性状的变异均表现为旱直播常规插秧,二次枝梗数变异系数最大,在40.49%～60.19%;相关分析也表明,二次枝梗数是影响旱直播条件下水稻单穗重的主要因素。旱直播条件下水稻穗数·m~(-2)与穗粒数在年际间的变化相对稳定,结实率、千粒重、生物产量和经济系数均表现为常规插秧旱直播;3 a间,旱直播方式下水稻平均实测产量为7.78 t·hm~(-2),较常规插秧降低5.58%;相关分析表明,穗数与生物产量是影响常规插秧条件下水稻产量的最主要因素,穗数与穗粒数是影响旱直播条件下水稻产量的主要因素。与常规插秧相比,旱直播方式下水稻在总物化成本和总劳动力成本上节约2 802.0元·hm~(-2),纯效益增加1 528.0元·hm~(-2),因此,旱直播种植方式下水稻产量虽然略低于常规插秧,但能降低农民生产成本,增加经济收入,提高生态效益。     

不同基因型玉米耐密植抗倒性分析及其鉴定指标的筛选

以东北平原主栽的15份玉米品种为材料,采用田间试验的方法,设置4个种植密度,以7.5万株/hm~2作为对照处理,在灌浆期对玉米的株高、穗位高,茎秆基部第3节茎粗、节间长、穿刺强度、抗折力、干物质积累、鲜重、可溶性糖含量、全钾含量进行测定,根据各项指标的抗倒伏系数,通过主成分分析、隶属函数分析和聚类分析等方法对不同玉米品种灌浆期的密植抗倒性进行综合评价。结果表明,玉米10个单项指标转换成为可以鉴定玉米密植抗倒伏能力的4个相互独立的综合指标,通过聚类分析将15份玉米品种灌浆期的抗倒性划分为3类,其中,先正达408等3份玉米品种表现为高度抗倒,先玉027等8份玉米品种表现为中度抗倒,农华101等4份玉米品种表现为不抗倒。     

松嫩平原西部膜下滴灌种植方式下氮肥追施对玉米产量和氮素积累的影响

采用膜下滴灌种植方式,研究黑龙江大庆地区玉米基于叶龄指数管理的氮肥施肥次数及施氮量对玉米干物质积累、氮素利用率以及产量形成的影响。结果表明,在3次追肥(T3,叶龄指数30%、60%、100%等比例3次追肥)条件下、追氮量为120 kg/hm~2处理时,玉米子粒产量最高,为12 405.29 kg/hm~2,显著高于T3条件下其他追氮量处理,显著高于覆膜传统追肥处理和覆膜不施肥处理。在追氮量为120 kg/hm~2处理下,T3显著高于T2(叶龄指数30%和60%等比例2次追肥)和T5(叶龄指数30%、45%、60%、100%、抽雄吐丝后15 d等比例5次追肥)追肥处理(P0.05)。成熟期氮素吸收量表现为T3处理、追氮量150 kg/hm~2时最大,达241.82 kg/hm~2,比T2和T5追肥处理提高3.8%和1.6%,比T3处理下各追氮量处理提高0.6%~37%。     

高粱AGO蛋白家族基因鉴定及表达分析

Argonaute (AGO)蛋白是RNA介导的沉默复合物RISC的核心成分,在小RNA、Dicer?like酶等的协同下共同激发RNA沉默反应。为阐明高粱中AGO蛋白的功能,本研究采用生物信息学的方法首次在高粱全基因组水平鉴定15个SbAGOs,分别定位于高粱的7条染色体上,根据氨基酸序列将其划分为三个亚家族。亚家族Ⅲ中SbAGO7和SbAGO3都含有3个外显子,亚家族Ⅱ中SbAGO4和SbAGO6都具有22个外显子,成员最多的亚家族Ⅰ中基因外显子数量介于19~24之间。其中,亚家族Ⅰ中SbAGO1-1和SbAGO1-3、SbAGO1-3和SbAGO1-4、SbAGO5-2和SbAGO5-4发生过基因复制事件,可能存在功能冗余现象。NCBI表达谱数据库分析发现,SbAGO1-1、SbAGO1-2、SbAGO1-3和SbAGO4在高粱不同组织器官和生长发育阶段均有较高表达,其中SbAGO1-1和SbAGO1-2、SbAGO1-3和SbAGO4表达时期和表达量基本一致,可能在调控高粱生长发育方面发挥协同作用。高温、干旱及高温与干旱复合逆境表达谱芯片数据分析发现,高温处理引起5个SbAGOs基因差异表达,干旱处理SbAGOs表达变化不明显,复合逆境引起7个SbAGOs基因差异表达;2个处理共同差异表达基因为SbAGO1-3、SbAGO1-1、SbAGO5-2和SbAGO3,表达量变化趋势相近。其中SbAGO1-1、SbAGO1-2、SbAGO1-3和SbAGO5-6下调表达,SbAGO3、SbAGO5-2、SbAGO1-4和SbAGO10上调表达。本研究结果为揭示SbAGO蛋白功能和发掘高粱的抗逆育种靶向基因资源提供了一定的理论依据。     

不同基因型玉米耐密植抗倒性分析及其鉴定指标的筛选

以15份玉米品种为材料,采用田间试验方法,在灌浆期对玉米株高、穗位高,茎秆基部第3节茎粗、节间长、穿刺强度、抗折力、干物质积累、鲜重、可溶性糖含量、全钾含量进行测定,分析不同基因型玉米密植抗倒伏能力,筛选能快速鉴定玉米抗倒伏能力的指标。根据各项指标的抗倒伏系数,通过主成分分析、隶属函数分析和聚类分析等方法综合评价。结果表明,10个单项指标转换成为可鉴定玉米密植抗倒伏能力的4个相互独立的综合指标,通过聚类分析将15份玉米品种灌浆期的抗倒性划分为3类,先正达408等3份玉米品种表现为高度抗倒,先玉027等8份玉米品种表现为中度抗倒,农华101等4份玉米品种表现为不抗倒。     

氮肥运筹对苏打盐碱地水稻养分积累、转运及产量的影响

于2017—2018年,以粳稻品种垦粳7号和垦粳8号为试验材料,设置5种氮肥运筹方式:不施氮肥(N0)、农民习惯施氮(N1)、平衡施氮(N2)、减氮施肥(N3)和氮肥后移(N4),研究氮肥运筹对苏打盐碱地水稻氮磷钾养分积累转运以及生产效率的影响。结果表明:与农民习惯施氮相比,平衡施氮和减氮施肥显著提高了齐穗期和成熟期植株氮、磷、钾积累量,而氮肥后移则相反;平衡施氮和减氮施肥提高了齐穗期和成熟期植株氮、磷、钾的转运量和转运效率以及氮、磷、钾收获指数,且以平衡施氮增幅最大,氮、磷、钾转运量分别提高了55.54%、60.03%和40.07%,转运效率分别提高了12.75%、19.72%和14.26%,氮、磷、钾收获指数分别提高了6.04%、5.13%和2.08%。此外,水稻100 kg籽粒吸钾量100 kg籽粒吸氮量100 kg籽粒吸磷量,且均表现为平衡施氮减氮施肥农民习惯施氮氮肥后移不施氮肥,而氮、磷、钾素稻谷生产效率则呈相反趋势。平衡施氮和减氮施肥有利于提高苏打盐碱地水稻养分的积累和利用效率。     

磷对盐胁迫下玉米幼苗脂质过氧化特性及抗氧化酶活性的影响

采用水培试验,研究不同浓度磷对盐胁迫下玉米幼苗生长、叶片和根系中脂质过氧化特性及其抗氧化酶活性的变化.研究表明,盐胁迫下,增施磷可明显缓解盐胁迫对玉米幼苗生长的抑制,各器官含水量增加,改善植株体内的水分代谢状况.随磷含量增加,玉米幼苗叶片细胞膜透性逐渐降低,叶绿素含量增加,叶片和根系中SOD、CAT和POD活性明显增加...