低磷胁迫下外源褪黑素对大麦幼苗根系发育的调控作用

为探究低磷胁迫下外源褪黑素（Melatonin,MT）对大麦幼苗根系生长发育调控作用,以磷敏感型大麦品种GN42为试验材料,设置正常磷（CK）、低磷和低磷添加MT 3个处理,比较分析了不同处理间大麦幼苗根系表型特征、解剖构造和相关基因表达量的差异。结果表明,低磷胁迫后大麦幼苗根系生长受到抑制,表现为根系总长度、表面积和体积均不同程度下降,且根冠厚度减少,活性氧(ROS)过量积累,花青素含量增加,根系磷转运蛋白相关基因Hvpht1;1上调表达,花青素合成基因Hvant和MT合成基因Hvcomt均下调表达。低磷胁迫下添加外源MT后,幼苗根系生长受抑制程度缓解,根系总长、表面积和体积均显著增加,根冠厚度也显著增加,ROS积累量明显变少,且3种基因都不同程度上调表达。由此说明,外源MT可以有效缓解低磷胁迫对大麦幼苗生长发育的不利影响,提高植株对低磷胁迫的适应性。     

大麦苗期抗旱性鉴定及评价

为了了解20份大麦(Hordeum vulgare L.)种质材料抗旱性差异，采用温室模拟干旱胁迫-复水法，对其苗期的相对含水量、相对电导率、叶绿素含量、丙二醛含量、超氧化物歧化酶和株高等8个抗旱指标进行测定，利用相关分析、聚类分析研究了各项指标与种质材料抗旱性关系，综合评价其抗旱性。结果显示：叶片相对含水量与株高呈显著正相关，其余各指标间没有显著的相关性；以采用欧式距离法综合分析结果为依据，可将20份种质材料划分为3个抗旱等级，相对抗旱包括陇麦1号、新引D5、Z126V004W、新引D9、PREJTGE、SCARLETT、Z02751407、韭崎12号、Z127U016V、MAURITIA，中等抗旱包括 J13-80、新引D7、PASADENA、NCF-TIPPLE、甘啤6号，相对敏感包括黑引瑞、Z200V017W、新啤12号、BEATRIX、Z204V021W。     

北方旱寒区冬油菜根系抗寒指标分析

为了研究北方旱寒区冬油菜根部生理特性与其抗寒性的相关性，对6个不同抗寒性冬油菜品种整个生育期根部的干物质积累、含水量、可溶性蛋白含量及相关保护性酶活性的变化进行了分析，并将各指标与越冬率进行了相关性分析，用与越冬率相关性显著、极显著的6个指标对冬油菜进行聚类分析。结果表明，降温前，各指标与越冬率的相关性均不显著；降温后，越冬率与可溶性蛋白含量、SOD活性极显著正相关，与POD、APX活性显著正相关，与根直径、根冠比、CAT活性正相关，与根含水量负相关；根据聚类分析结果，可将试验材料分为3类，第1类：07-G01，天油2号，天油4号，此类抗寒性弱，为耐寒性品种；第2类：上党，74-1，此类抗寒性一般，为中抗寒性品种；第3类：陇油6号，此类抗寒性强，为强抗寒性品种。由此推断，在北方旱寒区，冬油菜越冬前根直径大、根冠比高、根含水量低有利于冬油菜安全越冬；降温后，冬油菜可溶性蛋白、SOD、POD 、CAT和 APX酶活性值越高，其抗寒性越强。     

基于多源遥感数据和机器学习算法的冬小麦产量预测研究

为探讨基于多源遥感数据和机器学习算法预测冬小麦产量的可行性,利用中麦175/轮选987重组自交系F₇代群体中70个家系开展田间试验,通过无人机遥感平台和地面表型车平台及手持式冠层鉴定平台,获取冬小麦灌浆期光谱数据,分别用4种机器学习方法和集成方法建立产量预测模型。结果表明,在61个光谱指数中,除MCARI、DSI、PVI外,其余指数均与产量显著相关或极显著相关,700 nm和800 nm组合的高光谱指数能够比较准确地预测产量。相对于高光谱和多光谱,RGB传感器预测产量精度最高,平均决定系数（r²）为0.74,平均均方根误差（RMSE）为517.78 kg·hm_-2。相对于决策树（DT）、随机森林（RF）、支持向量机（SVM）三种传统机器学习算法,岭回归（RR）算法预测产量的精度最高,平均r²为0.73,平均RMSE为516.1 kg·hm_-2。与单一的传统机器学习算法相比,DT、RF、SVM、RR结合集成算法的预测精度高且稳定,r²高达0.77,RMSE也较低。SVM 、RF、DT、RR四种机器学习算法和RGB、ASD、UAV、UGV四个传感器构成的算法-传感器集成方法的预测精度提升,r²为0.79,RMSE降至469.98 kg·hm_-2。因此,利用Stacking集成方法将不同算法、传感器进行结合,能够有效地提高冬小麦产量预测精度。     

小麦条锈菌新菌系CYR34中CDK5基因的克隆及生物信息学分析

为探究细胞周期蛋白依赖性激酶（Cyclin-dependent kinase 5，CDK5）在小麦条锈菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici）新菌系CYR34夏孢子萌发过程的毒性作用，以天水地区小麦条锈菌新菌系CYR34夏孢子标样为试材，通过RACE克隆 CDK5基因并对其进行生物信息学分析，获得长度为706 bp，编码190个氨基酸的cDNA序列。蛋白质结构预测显示，其二级结构主要以α-螺旋为主，且具有典型的STKC激酶结构域。同源性分析显示，CDK5与小麦杆锈菌（Puccinia graminis f. sp. tritici）中的CDK5亲缘关系较近。蛋白质互作数据库预测分析发现，CDK5可以与磷酸核酮糖3-差异构酶、荚膜生物合成蛋白、鸟苷酸激酶、丝氨酸/苏氨酸特异性蛋白激酶、16S rRNA 蛋白以及肌苷-5′-单磷酸脱氢酶6个蛋白互作关系；基因时序表达发现在孢子萌发0~6 h时，基因的表达量持续下调，6 h后表现为上调，萌发10 h后为对照的1.2倍，萌发14 h后基因的表达量达趋于平台期，为对照的1.36倍。综上所述，推测细胞周期蛋白依赖性激酶CDK5在小麦条锈菌（CYR34）夏孢子萌发过程中参与了适应环境的信号调控。     

氮肥运筹对旱地胡麻水分利用特征及产量的调控效应

为探索西北旱区适宜胡麻高产高效生产的氮肥运筹方式,采用大田试验,研究60kg·hm~(-2)(J1)、120kg·hm~(-2)(J2)和kg·hm~(-2) 180(J3) 3个不同施氮水平,氮全部基施(N1)、氮肥2/3基肥+1/3追肥(现蕾初期)(N2)、氮肥1/2基肥+1/2追肥(现蕾初期)(N3)、氮肥1/3基肥+2/3追肥(现蕾初期)(N4)和氮肥1/3基肥+1/3追肥(分茎期)+1/3追肥(现蕾初期)(N5)5个施肥时期对胡麻水分利用特征及其产量形成的影响。结果表明:施氮120kg·hm~(-2)显著增加胡麻盛花期至青果期0～20 cm土层的土壤含水量,且氮全部基施(N1)、2/3基肥+1/3现蕾期追肥显著提高盛花期至青果期0～40cm土层土壤含水量;J2处理下胡麻籽产量较J3和J1处理显著提高5.38%和8.32%,不同施氮水平下各处理间N2处理产量均达到最大值,J2N2处理较其余处理产量高出1.22%～25.27%;不同施氮水平处理下对胡麻贮水量、耗水量、水分利用效率影响均达极显著水平,J2施氮水平显著增加苗期土壤贮水量,J3施氮水平显著增加现蕾期、成熟期土壤贮水量,在不同施氮水平下随着施氮量增加耗水量呈降低趋势,J1处理耗水量较J2、J3处理显著高3.59%、10.34%,水分利用效率呈增加趋势,J3较J2、J1处理显著高7.47%、18.79%,不同施肥时期处理下J2N2、J2N4处理显著提高胡麻现蕾期土壤贮水量,不同处理间水分利用效率J2N2处理较其余处理显著高出15.09%～32.43%。由此表明,施氮120kg·hm~(-2),氮肥2/3基肥和1/3追肥(现蕾初期)可有效提高胡麻现蕾期浅层土壤含水量及贮水量,且显著提高籽粒产量和水分利用效率,为定西区最佳氮运筹方式。     

不同来源大麦材料的农艺性状和籽粒蛋白质含量及群体遗传结构分析

为了解大麦农艺性状间的相关性及群体结构,对57份大麦的农艺性状及籽粒蛋白质含量进行测定与分析,并利用SSR标记进行遗传多样性和群体结构分析。结果表明,大麦的穗长与芒长、穗粒数和千粒重显著相关,被测农艺性状均与籽粒蛋白质含量之间无显著相关性。41对SSR引物共检测出171个等位变异,变幅为2~7,平均每个标记4.17个,多样性平均值为0.582;多态信息含量（PIC）介于0.147~0.795之间,平均值为0.530,每个标记遗传多样性组成中获得有效性的平均值为98.29%,Shannon指数变幅为0.297~1.789;遗传相似性指数（GS）变幅为0.566~0.920,平均值为0.696;在GS值为0.667处可将57份大麦材料分为3个类群,每个类群分别包含1、11和45份材料,群体遗传结构分析显示,57份材料被分为3个亚群,每个亚群分别包含21、18、18份材料。     

4UM-640型振动式马铃薯挖掘机的设计与试验

为适应甘肃省马铃薯种植地块小、坡地多的现状,提高马铃薯机械化收获水平,通过对各关键作业部件进行理论分析与设计选型,研制出了一种携有偏心摇臂结构振动挖掘装置,挖掘深度可调节且与手扶拖拉机相配套的4UM-640型振动式马铃薯挖掘机。田间试验表明：该挖掘机收获作业时掘薯、输运顺畅,减阻碎土、土薯分离效果明显,伤薯率为3.6%,损失率为4.1%,明薯率为97.1%,达到了马铃薯机械化收获的相关技术要求。     

连作对马铃薯根系形态及吸收能力的影响

研究了不同连作年限对马铃薯根系形态和养分吸收能力的影响。结果表明,连作降低了马铃薯根系活力、活跃吸收面积和总吸收面积,连作3年、4年和5年的根系活力比轮作分别下降了53.71%、66.84%和66.69%,活跃吸收面积分别下降了57.6%、75.7%和75.6%,总吸收面积分别下降了51.4%、67.9%和67.6%;连作明显增加了0～0.5 mm和0.5～1.0 mm直径范围内的总根长、表面积、根体积和根尖数,连作3年、4年和5年在0～0.5 mm直径范围内的总根长和根尖数比轮作分别显著增加了24.9%、35.0%、35.4%和13.4%、21.0%、23.1%;连作1年和2年地块的块茎产量差异不显著,但连作3年后块茎产量较轮作下降了45%以上。由此可见,在当地生态环境和栽培及品种条件下连作的阈值年限可能 为2年,马铃薯根系吸收能力的下降是导致产量下降的主要原因之一,根系生长增加是马铃薯应对连作逆境的主动性适应机制。     

秸秆带状覆盖下冬小麦干物质积累及氮磷钾素的吸收利用

为了解秸秆带状覆盖对冬小麦干物质积累以及氮磷钾素吸收利用的影响,于2014-2015年在甘肃省旱作区设置定位试验,研究秸秆带状覆盖(SM)、全膜覆土穴播(PMF)和露地种植(CK)3种方式下冬小麦干物质、氮磷钾养分的积累及转运与分配的差异。结果表明,与CK相比,SM处理能增加冬小麦成熟期开花后积累的干物质对籽粒的贡献率,但与PMF处理间差异不显著;SM处理会降低开花前营养器官贮藏物向籽粒的转运量、转运效率及其对籽粒的贡献率,但能显著提高小麦开花后籽粒氮和磷的积累量,较CK处理分别增加69.3%和70.3%,其所积累的氮素和磷素对籽粒的贡献率分别达到55.1%和53.0%,并有效减少了开花前茎叶积累的钾素在开花后的流失。说明秸秆带状覆盖有利用促进小麦干物质、氮磷钾养分的积累,进而提高产量。