四甲基戊二酸对夏玉米光合生产特征的调控效应

为研究四甲基戊二酸(TGA)对夏玉米光合特征和产量的调控效应, 2018、2019年在中国农业科学院新乡试验基地开展大田试验,以中单909 (ZD909)和京农科728 (JNK728)为试验材料,设置5个TGA施用梯度(0、75、150、225和300 g hm~(–2))。结果表明,适宜剂量的TGA处理可提高玉米产量、延缓玉米生育期内功能叶的衰老速率,增强灌浆期的净光合速率,试验条件下TGA的最佳施用量为150 g hm~(–2)。在TGA最佳施用量下, ZD909和JNK728的产量相比对照2年平均分别增加8.7%和11.7%。2个品种玉米生育期内叶绿素含量、可溶性蛋白含量和光合势相比对照平均分别增加14.3%和19.7%、18.7%和22.7%、10.9%和16.9%;而叶片衰老速率相比对照平均降低了55.9%和56.5%;灌浆期的净光合速率相比对照平均分别增加44.0%和58.4%。相关性分析表明,玉米产量与生育期内叶片衰老速率呈显著负相关,而与灌浆期净光合速率呈显著正相关。综上, TGA处理能够提高叶片叶绿素和可溶性蛋白含量,延缓玉米叶片衰老速率,并提高了灌浆期净光合速率,进而实现玉米增产。     

基于高通量GBS-SNP标记的栽培燕麦六倍体起源研究

栽培六倍体燕麦是世界重要粮食作物,理清其起源对燕麦种质资源的高效利用和保护具有重要意义。本研究利用GBS (genotyping by sequencing)对27份来自中国的大粒裸燕麦材料测序,结合先前发表的包括6个六倍体燕麦种在内的66份燕麦材料的GBS数据进行SNP挖掘。UNEAK管道挖掘共计得到MAF大于0.5, call rate大于0.95的SNP标记8902个。进一步剔除缺失值大于0.15的4个燕麦材料后,对其余89份材料进行PCA分析、STRUCTURE分析以及UPGMA聚类分析。结果表明,在野生种中,除A. sterilis外,大多数来自同一物种的材料聚为一类,不同物种间能够较好地分开,表明这些物种之间存在较强的遗传分化。聚类分析将供试材料分为分别代表野生种和栽培种的2支,表明野生种和栽培种之间存在明显的遗传差异;在栽培种中, A. sativa与A. byzantina具有较高的遗传多样性,分散在不同的类群中,二者未出现明显的遗传分化,具有较高的遗传同质性, A. sativa ssp. nuda与A. sativa亲缘关系较近,但存在一定的遗传分化,因此形成独立的类群。值得注意的是,来自野生种A. sterilis的材料被分在2个类群中,其中来自西南亚地区(伊朗-伊拉克-土耳其地区)的居群与A. sativa和A. byzantina聚在一起,揭示此地区的A. sterilis居群可能是A. sativa和A. byzantina的祖先种。野生种A. hybrida显示出与A. fatua较高的遗传同质性,因此将其作为A. fatua的亚种较为合理。本研究为栽培六倍体燕麦起源提供了理论依据。     

用于黑土的稳定性氯化铵的适宜硝化抑制剂和氮肥增效剂组合

【目的】本文研究添加不同种类硝化抑制剂的高效稳定性氯化铵氮肥在黑土中的施用效果，旨在筛选出适合旱作黑土的高效稳定性氯化铵态氮肥。【方法】在氯化铵中分别添加硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐 (DMPP)、双氰胺 (DCD)、2-氯-6-三甲基吡啶 (Nitrapyrin，CP)、氨保护剂 (N-GD) 和1种氮肥增效剂 (HFJ) 及其组合，制成9种稳定性氯化铵氮肥。以不施氮肥 (CK) 和施普通氯化铵 (CK-N) 为对照，以9种稳定性氯化铵为处理进行了等氮量盆栽试验。在玉米苗期、大喇叭口期、灌浆期和成熟期测定了土壤中铵态氮和硝态氮含量，在玉米成熟期测定植株生物量、籽粒产量和氮素含量，计算铵态氮肥的表观硝化率、硝化抑制率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力。【结果】1) 与CK-N处理相比，9个处理均显著提高玉米的产量，HFJ的效果均为最显著，可增加玉米籽粒产量3.99倍，提高氮肥吸收利用率4.98倍，显著高于8个硝化抑制剂处理 (P < 0.05)。CP + DMPP和CP + DCD处理提高玉米籽粒产量1.90～2.11倍，两个处理之间无显著差异；CP + DMPP玉米生物量显著高于CP处理，而与DMPP和DCD处理无显著差异；CP + DMPP玉米氮肥吸收利用率显著高于CP和DMPP处理，显著提高3.71倍 (P < 0.05)；2) CP + DMPP和CP + DCD土壤中铵态氮含量提高2.09～2.42倍，且显著高于CP、DMPP和DCD处理 (P < 0.05)，而硝态氮含量和土壤表观硝化率均显著降低24%和66%～68%，与CP和DCD处理存在显著差异 (P < 0.05)；苗期CP + DMPP和CP + DCD硝化抑制率高达23.9%～24.3%，显著高于CP和DCD (P < 0.05)。【结论】在黑土中，氯化铵中添加硝化抑制剂组合的硝化抑制率显著高于添加单一抑制剂，能够有效减缓土壤中铵态氮向硝态氮的转化，减少土壤中氮素损失，降低环境污染。CP + DMPP组合玉米的氮肥吸收利用率显著高于CP + DCD组合。氮肥增效剂HFJ显著增加玉米的氮素吸收量，提高氮肥利用率，从而使玉米获得高产并获得较高的收获指数和经济系数。因此，综合考虑产量和抑制硝化作用等因素，黑土区氯化铵作为玉米生产用氮肥时，建议首选添加氮肥增效剂HFJ来保证作物的高产和氮肥高利用率，也可以添加硝化抑制剂组合CP + DMPP，或者CP + DCD制备稳定性氯化铵来提高氯化铵的增产效果和氮肥利用率，减少氮素损失，降低环境污染。     

巨型艾美耳球虫偏菱形样蛋白EmRP免疫原性分析

在前期研究中,从巨型艾美耳球虫(Eimeria maxima)cDNA文库中筛选到了免疫保护性抗原偏菱形样蛋白EmRP,本研究为揭示该抗原的免疫保护机理,进一步检测了其免疫原性。以E.maxima卵囊cDNA为模板,用RT-PCR技术扩增EmRP,并构建真核表达质粒pVAX1-EmRP,将其经腿部肌肉注射2周龄的雏鸡,3周龄加强免疫。分别于首次免疫后和加强免疫后1周,采集血清,用ELISA方法检测血清特异性IgG水平,用荧光定量PCR方法(qPCR)检测细胞因子水平,用流式细胞术检测CD4^+T淋巴细胞和CD8^+T淋巴细胞的比例,分析EmRP诱导的免疫反应。序列分析表明,EmRP含有偏菱形样蛋白超家族成员保守区域,为非跨膜蛋白,分子量约为28.4 kD。真核表达质粒pVAX1-EmRP免疫鸡后,与对照组相比,鸡体IFN-γ、IL-2、IL-10和IL-17等细胞因子转录水平显著提升;CD8^+和CD4^+ T细胞比例显著提高,而血清特异性IgG水平与对照组差异不显著。结果表明,EmRP诱导的免疫保护作用主要是由其诱导的细胞免疫反应实现的,可以作为研制E.maxima新型疫苗的候选抗原。     

火龙果节律钟输出基因HpGI的克隆与表达分析

节律钟输出基因GIGANTEA通过光周期途径促进植物开花,为研究火龙果GIGANTEA同源基因功能,应用RT-PCR克隆获得该基因的开放阅读框序列,命名为Hylocereus polyrhizus GIGANTEA (HpGI),GenBank登录号为MK609546。序列分析结果表明,HpGI开放阅读框长度为3537 bp,编码1178个氨基酸。系统进化分析显示,HpGI与甜菜BvGI、菠菜SoGI、丝石竹GpGI的分子进化距离较近。预测HpGI定位于细胞核,无信号肽和跨膜螺旋结构域,属于非分泌蛋白。基因表达分析结果表明,HpGI基因在茎和花芽中的表达量显著高于茎芽、果皮和根;相比对照,延长光周期处理8 d时,其表达量显著上调。推测HpGI基因可能通过光周期途径促进火龙果开花。     

外源5-氨基乙酰丙酸对低温胁迫下茶树叶片光合及生理特性的影响

通过对陕茶1号（耐低温型）和金牡丹（低温敏感型）2个茶树品种在冬季自然低温胁迫下喷施不同浓度（0、10、30、50 mg·L^-1）的外源5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinic acid,ALA）,探究外源ALA对低温胁迫下茶树叶片光合荧光特性及生理特性的调控作用。结果表明,适宜浓度的外源ALA对低温胁迫下茶树叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度、蒸腾速率、PSⅡ最大光化学效率及PSⅡ潜在活性具有促进作用,能够提高水浸出物、咖啡碱、游离氨基酸、儿茶素类物质、茶氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白等生理活性物质含量的累积;外源ALA能够提高低温胁迫下茶树光合作用的能力并改善茶叶品质,其中50 mg·L^-1的ALA处理能有效提高陕茶1号应对低温胁迫的能力,10 mg·L^-1和30 mg·L^-1的外源ALA对金牡丹应对低温胁迫具有较好的缓解效用。     

棉花新品种冀棉818的选育及栽培技术

冀棉818是以W112为母本,抗单258-1为父本,经过多年南繁北育定向选择,形成的转基因抗虫棉新品种,2019年通过河北省农作物品种审定委员会审定,具有早熟、丰产、抗病虫等特点。阐述了冀棉818的选育过程、主要特征特性和栽培技术要点。     

麦/油-稻轮作下秸秆还田与氮肥管理对直播杂交稻氮素利用特征的影响

【目的】探明秸秆还田和氮肥管理对麦/油后直播杂交稻氮素积累、转运、氮肥利用效率及籽粒产量的影响。【方法】选用优质三系杂交稻宜香优2115,采用二因素裂区设计,麦、油茬田同步开展试验,处理完全一致。主区为麦/油秸秆全量翻埋还田(M₁)和秸秆不还田(对照,M₀),副区设4个氮肥管理,即不施氮对照(N₀)、m_基肥∶m_分蘖肥∶m_促花肥∶m_保花肥比例分别为1∶0∶0∶0(N₁)、3∶3∶2∶2(N₂)、2∶2∶3∶3(N₃),测定了直播杂交稻主要生育时期各器官的氮素积累量及籽粒产量。【结果】结果表明,两种轮作方式下,氮肥管理对直播杂交稻主要生育时期的氮素积累、齐穗后茎鞘、叶片的氮素转运及稻株氮素利用效率均存在显著或极显著的调控效应。秸秆还田显著提高麦/油茬杂交稻中后期的氮素积累量、茎鞘和叶片的氮素转运量以及氮肥利用效率,其中,氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和氮肥表观利用率较秸秆不还田分别提高了34.96%/28.76%、2.52%/2.61%和31.91%/22.30%。同时,油菜秸秆还田下直播杂交稻各生育时期氮素积累和产量较麦秆还田表现更好,籽粒产量提高481 kg/hm²(5.22%)。M₁N₂处理、M₀N₃处理下,直播杂交稻各阶段的氮素积累速率明显加大,促进结实期茎鞘和叶片的氮素向穗部转运,成熟期稻株氮素积累量优势明显且有较高的氮素利用效率(麦/油茬稻氮肥农学利用率、偏生产力和表观利用率分别达17.87 kg∙kg^-1/17.85 kg∙kg^-1、67.27 kg∙kg^-1/71.28 kg∙kg^-1、74.93%/75.05%),最终实现高产。【结论】在麦/油-稻轮作下秸秆全量还田,配合N₂氮肥管理,可有效提高直播杂交稻氮素吸收、利用效率,增加籽粒产量,尤以油菜秸杆还田的效果更好。     

不同春玉米品种茎秆显微结构对抗折强度的响应

以冀西北寒旱区9个春玉米品种为研究对象,通过测定玉米基部第3节抗折强度,利用光学显微镜观察其茎节显微结构,对维管束各项显微指标与节折强度进行相关分析,研究春玉米节折强度与茎秆显微结构之间的关系。结果表明,不同春玉米品种间节折强度达显著水平。对各品种维管束显微指标进行统计分析表明,维管束鞘厚度和表皮细胞厚度变异系数最大,分别达到34.8%和23.2%;茎节维管束数目增多不利于节折强度的提高(r=-0.945**,r=-0.927**),维管束平均面积、韧皮部面积增大有利于节折强度的增加(r=0.831*,r=0.799*;r=0.733*,r=0.786*)。通径分析表明,维管束数目对节折强度的直接效应最大,表皮细胞厚度次之,维管束最大面积、维管束鞘厚度、韧皮部面积等指标也通过维管束数目对茎折强度起间接作用。参试品种中,京农科728、纪元108维管束数目较少,维管束平均面积、韧皮部面积较大,茎折强度较高,抗倒伏性优于其他品种。