不同根系分泌物对土壤N2O排放及同位素特征值的影响

【目的】探究植物根系分泌的主要组分（有机酸、氨基酸、糖类）对土壤N₂O排放及其微生物过程的影响,为选择适宜的植物进而控制土壤N₂O排放提供支撑。【方法】通过室内试验分别添加草酸、丝氨酸、葡萄糖于土壤中模拟根系的3种主要分泌物,每种分泌物设置两个浓度水平：低浓度（150 μg C·d ^-1）和高浓度（300 μg C·d ^-1）,另设置添加蒸馏水的对照组,共7个处理。将土壤置于120 mL玻璃瓶中进行培养,24 h内采集气体样品7次,每次培养2 h,获取N₂O排放速率、日累积排放量和同位素特征值（δ ¹⁵N ^bulk、δ ¹⁸O和SP（site preference,SP=δ ¹⁵N ^α-δ ¹⁵N ^β））。【结果】添加3种根系分泌物组分后,土壤N₂O排放速率均逐渐升高,且均高于对照。高浓度处理组N₂O累积排放量为：葡萄糖（（3.2±1.3）mg·kg ^-1·d ^-1）处理>丝氨酸（（2.6±0.5）mg·kg ^-1·d ^-1）处理>草酸（（1.4±0.2）mg·kg ^-1·d ^-1）处理,低浓度处理组为：草酸（（2.7±1.3）mg·kg ^-1·d ^-1）处理>丝氨酸（（1.8±0.4）mg·kg ^-1·d ^-1）处理>葡萄糖（（1.6±0.8）mg·kg ^-1·d ^-1）处理;添加根系分泌物的不同处理间土壤N₂O的δ ¹⁸O值无明显差异,并稳定在24.1‰—25.6‰,且均显著高于对照（（20.1±1.5）‰）;土壤N₂O的δ ¹⁵N ^bulk值与添加根系分泌物的种类有关,其中草酸处理组为（-20.06±2.22）‰、丝氨酸处理组为（-22.33±1.10）‰、葡萄糖处理组为（-13.86±1.11）‰、对照组为（-23.14±3.72）‰。各处理土壤N₂O的SP值的变化范围为13.13‰—15.03‰,根系分泌物浓度越高,SP值越低。综合分析不同处理4个指标（N₂O排放速率、N₂O的δ ¹⁵N ^bulk、δ ¹⁸O和SP值）的不同时刻的检测值与日均值的校正系数,添加根系分泌物后第16小时各处理4个指标的校正系数最接近于1。【结论】在NH+ 4-300 mg N·kg ^-1的土壤环境下根系分泌物促进N₂O的排放,且在培养期间（24 h）土壤N₂O排放速率逐渐升高。高浓度处理组葡萄糖对土壤N₂O排放速率促进效果最强,低浓度处理组草酸对土壤N₂O排放速率促进效果最强。与对照组相比,根系分泌物的添加使N₂O的δ ¹⁸O值显著升高;与对照组相比,葡萄糖的添加使δ ¹⁵N ^bulk值显著升高。根系分泌物浓度越高,反硝化作用对N₂O的贡献越大。     

深松对春玉米根系分布及氮素积累与利用的影响

2015—2016年以先玉335和郑单958为试验材料，设置深松+旋耕（S+R）和旋耕（R）2个处理，研究了深松对春玉米根系分布及氮素积累与利用的影响。结果表明：深松疏松了土壤，有利于根系的生长，促进根系下扎，深松措施下先玉335和郑单958完熟期总根干重较旋耕处理分别提高了7.35%和9.25%，其中20~40 cm土层分别提高了15.52%和24.07%，30 cm以下土层根条数和根幅明显增加。深松改善根系形态特征，增加了根系与氮素的接触机会，促进了春玉米对氮素的吸收和累积，使单位重量根系氮素吸收量明显提高，吐丝前S+R处理的先玉335和郑单958单位重量根系氮素吸收量较R处理分别提高了11.22%和12.03%，处理间差异达到了显著水平。S+R处理的氮素吸收效率先玉335和郑单958较R处理分别提高6.11~6.40 kg·kg^-1和7.17~7.51 kg·kg^-1，氮肥偏生产力分别提高了3.86~8.00 kg·kg^-1和5.40~9.86 kg·kg^-1，氮素积累量分别提高了33.73~35.66 kg·hm^-1和27.85~36.61 kg·hm^-1。与先玉335相比，郑单958对深松更为敏感。     

南瓜饲养榕树粉蚧的发育历期与生物学特征初报

榕树粉蚧是一种重要的入侵害虫,对果蔬和园林植物存在巨大的潜在威胁。为满足开展检疫处理、防控、生物学和生理学等研究的需要,本研究以南瓜为饲养材料,在室温条件下(26±1℃,RH 65%±5%)观察榕树粉蚧的生物学特性与发育历期。结果表明,榕树粉蚧具有典型的雌雄二型现象。雄虫主要经历卵、12龄若虫、预蛹、蛹、雄成虫阶段;雌虫经历卵、13龄若虫、雌成虫(产卵前期、产卵期)阶段,其发育历期(mean±SE)分别为8.51±0.03 d、9.79±0.09 d、7.46±0.10 d、6.52±0.11 d、12.13±0.11 d、8.16±0.11 d,世代发育历期54.4±0.25 d。雌成虫产卵量483651粒,平均550.87±51.07粒,卵期711 d,孵化率95.19%±0.75%。该研究结果表明榕树粉蚧繁殖能力强,应高度重视其防控工作。     

Quantitative trait loci analysis for root traits in synthetic hexaploid wheat under drought stress conditions

Synthetic hexaploid wheat(SHW), possesses numerous genes for drought that can help breeding for drought-tolerant wheat varieties. We evaluated 10 root traits at seedling stage in 111 F9 recombinant inbred lines derived from a F2 population of a SHW line(SHW-L1) and a common wheat line, under normal(NC) and polyethylene glycol-simulated drought stress conditions(DC). We mapped quantitative trait loci(QTLs) for root traits using an enriched high-density genetic map containing 120 370 single nucleotide polymorphisms(SNPs), 733 diversity arrays technology markers(DArT) and 119 simple sequence repeats(SSRs). With four replicates per treatment, we identified 19 QTLs for root traits under NC and DC, and 12 of them could be consistently detected with three or four replicates. Two novel QTLs for root fresh weight and root diameter under NC explained 9 and 15.7% of the phenotypic variation respectively, and six novel QTLs for root fresh weight, the ratio of root water loss, total root surface area, number of root tips, and number of root forks under DC explained 8.5–14% of the phenotypic variation. Here seven of eight novel QTLs could be consistently detected with more than three replicates. Results provide essential information for fine-mapping QTLs related to drought tolerance that will facilitate breeding drought-tolerant wheat cultivars.     

发根农杆菌介导的白花草木樨毛状根转化体系的建立

白花草木樨（Melilotus albus Medic.ex Desr.）是草木樨最常见的栽培用种之一，具有较强的抗逆性和固氮能力。为了开发一套高效的草木樨转化体系，本研究以白花草木樨为材料，以结瘤基因MaROP6为目的基因，建立了发根农杆菌（Agrobacterium rhizogenes）介导的高效白花草木樨毛状根转化体系。结果表明：利用该方法可以在两周左右获得毛状根，其发生率可达78%，MaROP6基因的毛状根转化率可达70.8%。qRT-PCR鉴定结果表明，MaROP6转基因毛状根的平均相对表达量为对照的36.87倍。毛状根转化体系的建立为白花草木樨基因功能的验证奠定了基础。     

Modulation of plant root traits by nitrogen and phosphate: transporters,long-distance signaling proteins and peptides,and potential artificial traps

As sessile organisms, plants rely on their roots for anchorage and uptake of water and nutrients. Plant root is an organ showing extensive morphological and metabolic plasticity in response to diverse environmental stimuli including nitrogen (N) and phosphorus (P) nutrition/stresses. N and P are two essential macronutrients serving as not only cell structural components but also local and systemic signals triggering root acclimatory responses. Here, we mainly focused on the current advances on root responses to N and P nutrition/stresses regarding transporters as well as long-distance mobile proteins and peptides, which largely represent local and systemic regulators, respectively. Moreover, we exemplified some of the potential pitfalls in experimental design, which has been routinely adopted for decades. These commonly accepted methods may help researchers gain fundamental mechanistic insights into plant intrinsic responses, yet the output might lack strong relevance to the real situation in the context of natural and agricultural ecosystems. On this basis, we further discuss the established—and yet to be validated—improvements in experimental design, aiming at interpreting the data obtained under laboratory conditions in a more practical view.     

玉米秸秆基纤维素保水剂对土壤持水性能及冬小麦根系生长的影响

为探讨自制的玉米秸秆基纤维素保水剂(SAP)在农业生产上的应用潜力,利用扫描电镜表征了SAP吸水前后形貌变化,探究了SAP施用量对土壤持水性能和不同程度水分胁迫下冬小麦根系生长的影响。结果表明：SAP在土壤中吸水膨胀后降低了土壤容重,土壤最大水分含量较不施SAP显著提高19.1%~67.6%,同时降低了前3天土壤水分蒸发速率。轻度（60%~70%田间持水量）和中度（40%~50%田间持水量）水分胁迫下,施用0.4% w/w SAP处理冬小麦总根长提高15.9%和24.7%,根系活力提高29.6%和43.5%,但充足供水（75%~90%田间持水量）时施用SAP对冬小麦根系活力无显著影响。因此,玉米秸秆基纤维素保水剂施入土壤后能够改善土壤持水性能,从而缓解水分胁迫对冬小麦根系生长的抑制效应。     

木麻黄与根系微生物关系研究进展

木麻黄是我国沿海防护林基干林带中的主栽树种，与土壤中的微生物可以形成共生关系，提高自身耐干旱、抗贫瘠、抗盐碱等适应恶劣环境的能力。土壤中的细菌和真菌能够与木麻黄根系形成稳定的相互作用的微生态系统，其中微生物主导的物质代谢循环是植物获取营养的主要来源之一，反之木麻黄的根系分泌物可以为微生物的生长提供养分。文中综述了木麻黄与根系微生物之间相互作用的相关研究，尤其是接种弗兰克氏菌（Frankia）及菌根菌提高木麻黄抗逆性方面的研究进展，对木麻黄与根系微生物体系的促生、抗逆机制进行了探讨和展望。     

棉花苗期根腐类病害生防细菌的筛选与鉴定

【目的】从新疆棉田中筛选对棉花苗期根腐类病害具有较强拮抗作用的生防细菌,为棉花苗期根腐类病害生物防治奠定基础。【方法】采用平板对峙法,测定实验室保存的多株生防细菌的抑菌能力,通过田间试验,验证其防治棉花苗期根腐类病害的效果。对生防细菌的16S rDNA基因序列与gyrA基因序列分别测序,通过BLAST在线比对,利用MEGA 7.0构建系统发育树,确定该生防菌株的分类地位。【结果】生防细菌TWt34、HWt34对棉花苗期根腐类病害(立枯病和红腐病)防治效果分别为76.74%和78.43%;在平板对峙对立枯丝核菌(Rhizoctonia solani) 和拟轮枝镰孢霉(Fusarium verticilliodes)的抑菌宽度分别为8.29和6.60 mm,具有较强拮抗作用,对尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)和大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)的抑菌宽度分别为7.70 和13.15 mm,也具有明显抑制作用。16S rDNA与gyrA基因序列鉴定表明生防菌菌株TWt34、HWt34同属于莫海威芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)。【结论】筛选出的2株莫海威芽孢杆菌TWt34、HWt34对棉花4种主要病害的病原菌具有较强的抑制作用,能够有效防治2种棉花苗期根腐类病害(立枯病和红腐病)。