不同施氮水平下灌浆期高温对水稻贮藏蛋白积累及其合成代谢影响

【目的】 揭示不同施氮水平下灌浆结实期高温对稻米贮藏蛋白积累及其组分的影响,明确不同温氮处理组合下稻米贮藏蛋白合成积累过程与籽粒氮代谢关键酶及相关基因表达间关系。 【方法】 以2个主栽常规晚粳品种（秀水134和秀水09）为材料,利用盆栽土培试验,在水稻穗分化期设低氮（每盆0.5 g尿素）和高氮（每盆2.0 g尿素）2个氮水平,继而通过在水稻灌浆结实期的人工气候箱控温试验,设置高温（日均温度30℃,日最高温和最低温分别为34℃和26℃）和常温（日均温度23℃,日最高温和最低温分别为26℃和20℃）,构成低氮-常温（LN-NT）、低氮-高温（LN-HT）、高氮-常温（HN-NT）、高氮-高温（HN-HT）4个处理组合,并结合水稻籽粒灌浆不同时期取样,探讨氮素穗肥对水稻高温灌浆过程贮藏蛋白积累和主要蛋白组分含量影响及其与籽粒氮代谢关键酶及相关基因表达间关系。 【结果】 氮素穗肥和灌浆期高温均会导致稻米粗蛋白相对含量上升,但在高温处理下单位籽粒中粗蛋白的绝对量却呈降低趋势,以13 kD醇溶蛋白亚基组分在高温处理下的下降幅度最大,从而引起籽粒谷蛋白/醇溶蛋白质比值的上升,其原因主要是由于编码水稻13 kD醇溶蛋白合成基因（Pro13, Pro14和Pro17）在高温处理下的下调表达所致。与之相比,增施氮素穗肥（HN-NT和HN-HT）在引起稻米粗蛋白相对含量提升的同时,单位籽粒中的粗蛋白总量、谷蛋白和醇溶蛋白含量均显著增加,但对贮藏蛋白谷/醇比的影响不明显,且谷蛋白组分中的37 kD酸性亚基和22 kD碱性亚基在不同氮处理水平下的相对比例也基本保持稳定;氮素穗肥可增强灌浆籽粒中的谷氨酰胺合酶（GS）、谷草转氨酶（GOT）和谷丙转氨酶（GPT）活性,但HN-HT处理下的籽粒GS、GOT和GPT活性显著低于HN-NT处理,高温胁迫对水稻灌浆中后期籽粒器官中的氮转运代谢具有抑制作用。此外,在不同氮素水平下,灌浆期高温均可引起稻米整精米率的明显下降和垩白度的显著上升,但HN-HT处理的千粒重、结实率、产量水平、整精米率却高于LN-HT处理,且前者的稻米垩白度显著低于后者,氮素穗肥不足加剧了高温胁迫对千粒重、结实率、整精米率和垩白度等产量和品质性状的负面影响。 【结论】 氮素穗肥对水稻高温灌浆过程贮藏蛋白合成积累起重要调节作用,增施氮素穗肥虽然对水稻籽粒灌浆过程中的谷蛋白和醇溶蛋白质合成具有促进作用,并导致稻米贮藏蛋白相对量与绝对量增加,但对于高温灌浆下13kD醇溶蛋白亚基合成及其组分含量下降具有一定程度的缓解效应,有利于维持贮藏蛋白谷/醇比相对稳定。     

Substitution of chemical fertilizer by Chinese milk vetch improves the sustainability of yield and accumulation of soil organic carbon in a double-rice cropping system

The double-rice cropping system is a very important intensive cropping system for food security in China. There have been few studies of the sustainability of yield and accumulation of soil organic carbon(SOC) in the double-rice cropping system following a partial substitution of chemical fertilizer by Chinese milk vetch(Mv). We conducted a 10-year(2008–2017) field experiment in Nan County, South-Central China, to examine the double-rice productivity and SOC accumulation in a paddy soil in response to different fertilization levels and Mv application(22.5 Mg ha~(–1)). Fertilizer and Mv were applied both individually and in combination(sole chemical fertilizers, Mv plus 100, 80, 60, 40, and 0% of the recommended dose of chemical fertilizers, labeled as F100, MF100, MF80, MF60, MF40, and MF0, respectively). It was found that the grain yields of double-rice crop in treatments receiving Mv were reduced when the dose of chemical fertilizer was reduced, while the change in SOC stock displayed a double peak curve. The MF100 produced the highest double-rice yield and SOC stock, with the value higher by 13.5 and 26.8% than that in the F100. However, the grain yields increased in the MF80(by 8.4% compared to the F100), while the SOC stock only increased by 8.4%. Analogous to the change of grain yield, the sustainable yield index(SYI) of double rice were improved significantly in the MF100 and MF80 compared to the F100, while there was a slight increase in the MF60 and MF40. After a certain amount of Mv input(22.5 Mg ha~(–1)), the carbon sequestration rate was affected by the nutrient input due to the stimulation of microbial biomass. Compared with the MF0, the MF100 and MF40 resulted in a dramatically higher carbon sequestration rate(with the value higher by 71.6 and 70.1%),whereas the MF80 induced a lower carbon sequestration rate with the value lower by 70.1% compared to the MF0. Based on the above results we suggested that Mv could partially replace chemical fertilizers(e.g., 40–60%) to improve or maintain the productivity and sustainability of the double-rice cropping system in South-Central China.     

科尔沁草甸湿地土壤碳氮剖面分布及生长季动态特征

采用定位观测的试验方法,于2016年5-10月及2017年8月对科尔沁草甸湿地0~100 cm土层土壤有机碳、全氮剖面分布及生长季动态特征进行了实验分析,旨在为科尔沁草甸湿地保护提供科学指导并为干旱半干旱地区湿地土壤碳氮储量估算提供借鉴。结果表明:1)科尔沁草甸湿地土壤有机碳、全氮含量整体随土层深度下降,0~20 cm土层间下降显著,20 cm以下趋于相对稳定,范围分别为11.9~23.5 g·kg^-1和0.66~1.50 g·kg^-1。2)各土层土壤碳氮含量月间差异显著(全氮40~60 cm土层除外),变化幅度随土层深度先减小后增大;土壤碳氮密度(100 cm)生长季变化大于年际变化,有机碳密度全生长季呈上升趋势,范围为15.44~20.82 kg·m^-2,全氮密度生长初期明显下降,之后趋于相对稳定,范围为1.01~1.16 kg·m^-2。3)土壤有机碳含量与全氮含量呈极显著正相关;植被和水文是影响其分布、变化的关键因子。科尔沁草甸湿地生长季土壤有机碳、全氮密度变化较大,且表现为潜在的碳汇和氮源,但年际间碳汇潜力未充分发挥,本研究建议禁牧力度应加大并增加氮肥投入以提高科尔沁草甸湿地生态系统功能。     

分相萃取法纯化朝鲜蓟中洋蓟素的工艺研究

以朝鲜蓟提取物为原料、乙酸乙酯为萃取剂,考查萃取时间、分相时间、提取物质量浓度、相比、萃取温度、pH值等因素对萃取率的影响,并通过正交试验优化洋蓟素的最佳萃取参数。结果表明,朝鲜蓟中洋蓟素的最佳萃取参数为萃取时间30 min,分相时间80 min,提取物质量浓度10.0 g/L,相比1.25∶1,萃取温度35℃,pH值4.0,此时洋蓟素萃取率达到67.37%。     

连栽木麻黄根际微生物群落结构和功能特征

以不同栽培代数的木麻黄(第1代FCP、第2代SCP、第3代TCP)根际土壤为试验材料,运用BIOLOG微平板和磷脂脂肪酸(PLFA)技术分析根际土壤微生物群落结构和功能多样性对多代连栽响应。结果表明,不同代数的土壤微生物对各类碳源的利用程度存在显著差异,连栽后木麻黄根际土壤微生物对碳源利用率显著下降。在6类碳源中,除胺类外,其他5种碳源均呈现FCP>SCP>TCP。PLFA分析共检测到11种PLFA生物标记,FCP土壤微生物PLFA生物标记总量明显高于SCP和TCP,3个代数土壤中含量最高的PLFA生物标记是i16:0、a15:0和18:1ω9c。土壤中特征微生物含量差异明显,细菌分布量最大,其次是真菌和放线菌。随栽植代数增加,细菌含量减少,真菌含量增加。土壤微生物群落多样性指数均呈现FCP>TCP>SCP,与土壤理化性质变化密切相关。可见木麻黄连栽显著影响其根际土壤微生物群落结构与功能,因此根际土壤微生态失衡可能是导致木麻黄连栽障碍的重要因素。     

长期施肥处理对双季晚稻叶绿素荧光特征及籽粒产量的影响

研究施肥模式对水稻叶绿素含量及荧光参数的调节作用,对提高水稻光能利用效率及籽粒产量具有重要意义。本研究以水稻品种赣929为试验材料,比较长期定位施磷钾肥(PK)、施氮磷钾肥(NPK)、等养分条件下70%氮磷钾肥配合施用30%有机肥(70F+30M)、50%氮磷钾肥配合施用50%有机肥(50F+50M)、30%氮磷钾肥配合施用70%有机肥(30F+70M)条件下水稻叶绿素荧光参数和产量变化特征。结果表明,水稻旗叶叶绿素含量从齐穗期到成熟期呈下降趋势,且表现为30F+70M50F+50M70F+30MNPKPK。水稻叶绿素荧光参数Fv/Fm随水稻生育期的推进呈降低趋势,其中PK处理Fv/Fm值最低,而施氮处理比不施氮处理Fv/Fm值增加了2.85%～4.18%。叶绿素荧光参数qL、ΦPSII在NPK处理中表现为齐穗期较高, 20 d之后显著降低;在50F+50M、30F+70M处理中表现为齐穗期较低, 20 d以后显著增加;在PK处理、70F+30M处理中一直处于较高水平。NPQ变化趋势与qL基本相反。ETR-PAR光响应曲线拟合结果表明, 70F+30M处理ETRmax、?和Ek值在齐穗期和20 d后值均最高。综合看来,等养分条件下配施30%有机肥具有最优的叶绿素荧光指标组合及籽粒产量;而配施超过50%有机肥由于前期热耗散增大使得用于光合作用的光能份额减少,而施用氮磷钾肥处理则由于后期的衰老使得光能利用效率下降。     

防御信号途径在B型烟粉虱取食烟草诱导抗蚜防御中的作用

B型烟粉虱取食能够诱导烟草产生对烟蚜的抗性反应,为了明确水杨酸和茉莉酸防御信号途径与烟粉虱诱导抗蚜防御之间的关系,采用生化分析、实时定量PCR、蚜虫生物活性测定等方法比较了烟粉虱若虫取食对烟草水杨酸、茉莉酸含量、通路下游防御基因表达水平的影响及外源水杨酸、茉莉酸对烟蚜生长发育的影响。结果显示：烟粉虱侵染能够显著激活水杨酸防御途径,在取食15天后,水杨酸水平较对照升高1.40倍,水杨酸下游防御基因PR-1a及PR-2a分别较对照升高3.22和0.74倍;然而烟粉虱侵染后烟草叶片茉莉酸含量与对照相比无显著变化,JA下游防御基因PI-II和TPI的转录水平分别较对照降低73.91%和56.73%。生测结果显示,外源施用水杨酸对烟蚜的存活率和相对平均生长率具有显著不利影响。烟草叶片施用1 mmol/L水杨酸后,蚜虫的存活率及相对生长率分别较对照降低43.2%和11.54%;然而喷施茉莉酸甲酯对蚜虫的生长发育无不利影响。上述结果表明,水杨酸介导的防御应答在B型烟粉虱取食诱导烟草的抗蚜防御中起重要作用。     

葡萄汁奶酒发酵工艺研究

本文以牛奶和葡萄为原料,通过单因素和正交试验优化了葡萄汁奶酒的发酵工艺。结果表明,影响葡萄汁奶酒感官评分因素的强弱顺序依次为发酵温度>接种量>发酵时间>蔗糖添加量>葡萄汁添加量,通过计算发现最佳组合为发酵温度25℃,发酵时间5d,接种量1.00%∶0.50%∶1.50%,蔗糖添加量8%,葡萄汁添加量11%。该组合酿制的葡萄汁奶酒感官评分最高,为92分。经测得,葡萄汁奶酒在最佳发酵工艺条件下的总糖为9.5g/L、酒精体积分数为6.8%,总酸质量浓度为7.2g/L,氨基酸态氮质量浓度为0.21g/L。该葡萄汁奶酒中的天门冬氨酸、谷氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸和脯氨酸含量显著高于奶酒和牛奶中的含量(P<0.05)。     

虾肽有机肥与磷肥配施对苹果产量和品质的影响

[目的]研究虾肽有机肥(SPOF)与磷肥配施的协同增效作用。[方法]采用田间小区试验,设尿素1.4 kg/株(CK)、尿素1.4 kg/株+农家肥50 kg/株+磷酸二氢钾1.54 kg/株(TT1)、尿素1.4 kg/株+SPOF 30 kg/株+磷酸二氢钾1.54 kg/株(TT2)、尿素1.4 kg/株+SPOF 30 kg/株+普通过磷酸钙0.83 kg/株+磷酸二氢钾1.25 kg/株(TT3)。[结果]各处理的产量TT3>TT2>TT1>CK,且TT3达到了显著水平;TT3的品质指标,即可溶性固形物、维生素C、蔗糖、葡萄糖以及硬度均达到了显著水平。[结论]TT3处理虾肽有机肥和磷肥(SSP+KH2PO4)协同将其效力发挥到最大。     

刺萼龙葵种子中适宜内参基因的筛选

入侵杂草刺萼龙葵Solanum rostratum Dunal传播扩散的主要载体是种子,研究其种子休眠萌发基因的激素调控对于其防除具有重要意义,而选择合适的内参基因可以提高相关基因表达分析的准确性。本研究以赤霉素、脱落酸和水处理的刺萼龙葵种子为材料,利用geNorm、NormFinder、BestKeeper和RefFinder 4种软件对15个候选内参基因进行表达稳定性评价,并通过检测ABI5(abscisic acid-insensitive 5)的表达验证所筛选的内参基因的适用性。结果表明,对于赤霉素、脱落酸和水处理过的种子,最稳定的内参基因分别为eIF(eukaryotic initiation factor)、SAND(SAND protein family)和ACT(β-actin);对所有种子样本而言,PP2Acs(a catalytic subunit of protein phosphatase 2A)是最稳定的内参基因。研究结果将为刺萼龙葵种子休眠萌发的遗传调控研究提供重要参考。