不同灌溉处理对木薯农艺性状的影响

研究了在不同土壤相对含水量条件下木薯的农艺性状的表现。结果表明,随着时间的延长,各灌溉处理木薯的株高和径粗都比对照高,其中以苗期和块根成熟期下限田间持水量50%与块根形成期和块根膨大期田间持水量65%的处理表现为最高值。木薯株高和径粗在7月27日至8月16日间生长速度较高,之后通过灌溉,各灌溉处理木薯的生长率均高于对照,说明水分灌溉对木薯的农艺性状有良好的促进作用。     

木薯在湖北恩施的农艺性状及产量品质研究

为探索木薯品种北移至湖北恩施市的适应性，以南植199（NZ199）、华南205（SC205）、华南9（SC9）、GC49、桂木薯2号（G2）、桂木薯3号（G3）6个木薯品种为研究对象，以主产区广西南宁市隆安县为对照区，以湖北恩施州恩施市为北移试种区，研究了2019—2020年6个木薯品种的农艺性状、产量及品质特性差异。结果表明：①北移试种区的株高和茎径显著低于对照区，降低幅度分别为43.80%~55.06%、11.04%~36.39%；②北移试种区的鲜薯产量显著低于对照区，降幅为21.64%~44.02%，其中以G3下降幅度最小，为21.64%，G2次之，为24.35%；③北移试种区的鲜薯淀粉含量显著高于对照区，增幅为10.20%~21.16%，G3最高21.16%，GC49次之19.43%；④北移试种区淀粉产量最高的为G3，G2、GC49次之，G3与对照区无显著差异。综合2年试验结果，G2、G3在北移试种区的植株整体性状较好，鲜薯产量、淀粉产量也较高，可以在湖北恩施市推广；GC49表现中等，可以继续进行试种。     

木薯MeSAP13基因的克隆及其抗细菌性枯萎病功能鉴定

胁迫相关蛋白（stress-associated proteins, SAPs）在植物对胁迫应答和胁迫调控中起重要作用。木薯是我国重要的粮食作物和经济作物,细菌性枯萎病（cassava bacterial blight, CBB）已严重危害我国木薯产业的健康发展。为了探讨木薯MeSAP基因在抗细菌性枯萎病中的作用,本研究克隆了我国主栽木薯品种‘华南8号’（SC8）的MeSAP13基因,分析该基因在细菌性枯萎病病原菌侵染时的表达模式及其编码蛋白的基本特性。利用基于木薯花叶病毒介导的基因沉默（virus induced gene silencing, VIGS）技术抑制了MeSAP13基因在木薯SC8叶片中的表达,通过接种细菌性枯萎病病原菌XpmHN11对MeSAP13的抗病功能进行抗性鉴定。结果发现：在病原菌XpmHN11侵染叶片3 d后MeSAP13基因表达量显著上调,说明木薯MeSAP13基因能够响应病原菌的侵染;在VIGS载体转化木薯叶片40 d后发现,与转化pCsCMV-A载体的对照叶片相比,MeSAP13在转化pCsCMV-MeSAP13叶片中的表达量显著下调了40%~60%,表明通过VIGS技术成功抑制了MeSAP13在木薯叶片中的表达。将病原菌XpmHN11接种至MeSAP13基因沉默叶片和对照植株叶片,发现MeSAP13基因沉默植株接种叶片的水渍状病斑面积显著大于对照植株接种叶片。分析侵染后0、3、6 d病原菌XpmHN11的繁殖情况发现,在侵染后3 d和6 d的MeSAP13基因沉默植株接种叶片中,其病原菌数量显著高于对照植株接种叶片。以上研究结果表明,抑制MeSAP13基因的表达,降低了木薯对细菌性枯萎病的抗性。     

单行直插式木薯种植机的设计与优化

木薯大多种植在热带、亚热带地区，这些地区多为黏质土壤并且天气多雨，导致木薯种植劳动强度大、人工效率低下等问题。结合中耕施肥、除草等管理需求和木薯种植农艺要求，设计了具有七连杆机构的单行木薯直插式种植机。木薯种植机的动力来自拖拉机动力输出轴，经过2组链轮分别为分种装置和七连杆机构提供动力。通过辅助软件Solidworks对杆件长度、鸭嘴栽植器安装位角度θ参数进行优化建模，将建模导入有限分析元软件Adams进行仿真分析，通过改变主要杆件长度来获取栽植器机构的运动轨迹。用Adams软件对机构性能的主要参数变量进行优化，得到可以满足单行直插式木薯种植机的设计。     

添加不同生物益生菌对木薯块根青贮品质和微生物菌群多样性的影响

以华南9号鲜木薯(Manihot esculenta)块根为材料，设4个处理组，试验组分别添加微生物发酵菌剂(C1)、高效复合菌酶制剂(C2)和生物饲料发酵剂(C3)，对照组(CK)添加等体积蒸馏水，充分混合后密闭发酵30 d开封测定其营养成分、发酵品质及微生物群落结构，旨在探究添加不同生物益生菌对木薯块根的青贮品质和微生物多样性的影响。结果表明，添加生物益生菌后，各处理组的干物质和乳酸含量显著提升(P < 0.05)，可溶性糖、中性洗涤纤维含量和乳酸/乙酸无显著差异(P > 0.05)；C2组粗蛋白含量显著低于CK组(P < 0.05)；C1和C3组的酸性洗涤纤维显著低于CK组(P < 0.05)，C1组乙酸显著高于CK组(P < 0.05)；4个处理组的pH均在4.2以下，检测到少量丙酸，未检测到丁酸，且氨态氮/全氮均低于10%，属优良品质饲料。从微生物菌群结构看，菌群的丰度、多样性和分配的均匀程度均有所降低。在门水平上，添加生物益生菌后各处理组厚壁菌门(Firmicutes)丰度显著增加(P < 0.05)，蓝藻细菌门(Cyanophyta)、未分类细菌和其他细菌丰度均显著降低(P < 0.05)，C3组变形菌门(Proteobacteria)显著降低(P < 0.05)；在属水平上，添加菌剂后乳杆菌属(Lactobacillus)和乳球菌属(Lactococcus)等有益菌属作为优势菌属丰度增高，未分类肠杆菌属和沙雷菌属(Serratia)等杂菌和有害菌属丰度则降低。综合分析可知，不同生物益生菌处理下的木薯块根青贮效果表现为C3 > C1 > C2。     

土壤调理剂配施配方肥对土壤有机质及交换性能的影响

土壤有机质和盐基饱和度是评价土壤肥力的重要指标。为了探究土壤调理剂与配施化肥对热带地区酸化土壤有机质和土壤交换性能的影响,明确土壤调理剂配施配方肥改良酸性土壤和提升土壤肥力的最佳方案,本研究在海南省儋州市木薯园开展田间试验,采用有机无机复合型土壤调理剂并配施不同梯度配方肥的改良方式,对比分析不施肥、常规施肥和土壤调理剂与化肥配施对木薯地土壤有机质和土壤交换性能的影响,从而为改良酸性土壤、减肥增效、缓解土壤环境等问题提供理论依据和科学参考。结果表明：与CK（不施肥）相比,土壤调理剂配施配方肥（100%、75%、50%）处理的pH分别提高了0.29、0.24和0.44（P<0.05）,土壤有机质分别提高了20.82%、22.04%和20.49%（P<0.05）,交换性盐基总量分别提高了20.62%、21.25%和48.75%（P<0.05）,土壤交换性酸含量分别降低了17.65%、15.38%和30.43%（P<0.05）,在所有处理中以Tr50（土壤调理剂+50%配方肥）处理的改良效果最好。因此,在土壤改良中推荐施用土壤调理剂+50%配方肥的改良方案。     

中国西南地区木薯燃料乙醇发展潜力及对温室气体减排的影响

利用多因子综合分析和生命周期分析的研究方法,对中国西南5省区(重庆、四川、云南、贵州、广西)适宜木薯种植的宜能边际土地资源潜力、适宜性等级等进行研究,并对该区发展木薯燃料乙醇的能量生产及温室气体减排潜力进行了分析,结果表明:1)西南5省区适宜与较适宜木薯发展的土地资源分别为88.49万和456.62万hm²,主要集中于广西、云南,其中,广西适宜与较适宜的土地资源分别为83.30万和253.64万hm²,云南适宜与较适宜的土地资源分别为5.19万和162.36万hm²; 2)若这些土地资源全部被利用,则该区木薯燃料乙醇的净能量最大总生产潜力为6 254.590万GJ/a; 3)同时,该区规模化生产木薯燃料乙醇的总温室气体减排潜力为139.016万t/a。本研究结果可为国家及地方政府环境保护、温室气体减排目标和相关产业政策的制定提供参考。     

预切种木薯播种器阶梯式振动散种机构设计与试验

针对预切种播种器对成堆木薯种茎进行精密播种时待充木薯种茎乱序、充种可靠性低等难题，在播种器供种环节设计一种阶梯式振动散种机构。建立了木薯种茎在阶梯式振动散种机构上运动过程的数学模型，对木薯种茎相对散种板的下滑运动和其在阶梯式调姿板上的抛掷运动进行理论分析，确定显著影响机构性能的因素分别是作业宽度、振动频率、台阶倾角以及限位挡角。基于离散元法（Discrete Element Method，EDEM）建立了木薯种茎-振动散种机构的仿真模型，单因素仿真试验明确了各因素对横向调姿成功率和散种输送成功率的影响规律。研制了阶梯式振动散种机构试验台，进行四因素五水平正交中心组合试验研究，并基于最优的因素参数组合对4个不同品种的木薯进行适应性测试，确定最佳参数组合。结果表明当阶梯式振动散种机构的供种箱作业宽度为643.41 mm、振动频率为55.58 Hz、限位挡角为145.06°、台阶倾角为80.13°时，横向调姿成功率为85.7%，散种输送成功率为88.2%；当在最优因素参数组合下进行试验，横向调姿成功率为85.6%，散种输送成功率为88.6%。研究为预切种式木薯精密播种器相关装备的研制提供指导参考。     

木薯UDP依赖型糖基转移酶14基因在木薯抗病性中的功能研究

木薯是热带和亚热带地区重要的经济作物和粮食作物,它不仅是近10亿人消费的第三大碳水化合物来源,也是工业淀粉和生物乙醇的主要资源之一。糖基化是一种广泛存在的修饰方式,它通过糖基转移酶（glycosyltransferase, GTs）来催化修饰反应。GTs以糖苷键的形式在底物分子上添加糖基来形成更加稳定的天然糖苷或糖酯,糖基主要包括葡萄糖、鼠李糖、木糖、半乳糖等。UDP依赖型糖基转移酶（UDP-glycosyltransferases, UGTs）基因家族属于糖基化转移酶中的一类。UGTs基因在植物的生长发育过程中发挥着重要的作用,其中最普遍的功能是转移反应,如植物中次生代谢产物（植物激素）的激活和影响相关物质的溶解度从而响应生物和非生物胁迫。为分析UGTs基因在木薯中的功能,本研究采用RT-PCR技术从木薯叶片（SC124）中克隆得到MeUGT14基因。MeUGT14基因的表达显著受到病菌（Xanthomonas axonopodis pv. manihotis, Xam）的诱导。因此,构建MeUGT14基因的病毒诱导的基因沉默（virus induced gene silencing, VIGS）载体,沉默片段为285 bp。通过对木薯叶片进行基因沉默,qRT-PCR检测结果显示木薯叶片中MeUGT14基因的表达量显著下降。不同干扰植株中MeUGT14基因的表达量被不同程度地降低,分别降低了69%,45%和68%。随后对干扰植株和对照植株进行Xam侵染实验,接种Xam 6 d后,MeUGT14基因表达量的降低导致叶片上细菌数量显著增加,叶片表型也显示MeUGT14基因表达量的降低会导致叶片上菌斑更明显。研究结果表明干扰MeUGT14基因表达使得植株对Xam病菌侵染的抵抗能力显著降低。根据MeUGT14基因和UGT76B1/UGT74F1基因有较近的进化关系及UGT76B1/UGT74F1的功能研究,推测MeUGT14基因可能通过影响水杨酸和茉莉酸的合成来响应Xam病菌侵染。研究结果表明MeUGT14基因在木薯抵抗病菌侵染中发挥了作用,为进一步研究MeUGT14基因在木薯抗生物胁迫中的机制提供了线索。     

低温胁迫对木薯叶片叶绿素荧光参数及PSⅡ相关蛋白表达水平的影响

以木薯栽培种华南8号(cv.SC8)盆栽苗为材料,研究5℃低温胁迫7 d期间叶片叶绿素含量及荧光参数、光系统Ⅱ(PSⅡ)相关蛋白表达水平的动态变化。结果表明:随着胁迫时间的延长,叶绿素a和叶绿素b含量均先下降后缓慢升高,且均在处理2 d后达到最低;低温胁迫期间,最大光合效率(Fv/Fm)、光化学量子效率(ΦPSⅡ)、光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(NPQ)及光合电子传递速率(ETR)均显著下降,其中Fv/Fm持续下降,ΦPSⅡ、qP和ETR在胁迫2 d后达到最低后缓慢上升,NPQ在胁迫5 d后达到最低;叶绿素含量、叶绿素荧光参数显著下降表明,胁迫后PSⅡ反应中心捕光能力、开放程度及光化学转化效率显著下降,从而抑制了叶片的光合速率;PSⅡ中D1、D2、放氧复合体(OEC)及核酮糖–1,5–二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)的表达水平均在低温胁迫2 d后达到最低水平,且D1蛋白下调显著;PSⅡ中相关蛋白表达水平下调,也在蛋白质水平上验证了低温胁迫抑制叶片的光合速率。