影响静止中心(QC)细胞分裂的EMS突变体库构建与筛选分析

采用正向遗传学方法,以转基因拟南芥(Arabidopsis)SCRGVG UAS∶∶axr3-1为材料来进行EMS诱变。通过外源施加激素DEX诱导GVG/UAS系统启动axr3-1在静止中心表达,导致静止中心发生分裂。通过构建EMS突变体库,得到2 616份M2代候选突变体家系。对M2代种子进行初筛得到43个候选家系。经过复筛,获得22个具有稳定表型的突变体家系。根据表型相似性将候选家系分为5类,共6组。将候选家系进行组内杂交,根据F1代植株表型是否与亲本相似,获得2对等位突变体。这些突变体将为研究干细胞小生境的调控机制研究提供新材料。     

Changes in photosynthesis,growth, and sugar content of commercial sugarcane cultivars and Erianthus under flood conditions

Sugarcane (Saccharum spp.) is an economical crop in the tropical and subtropical countries. However, because of global climate change, flooding has become problematic, particularly during the rainy season, in Thailand. We investigated the effects of floods on three commercial sugarcane cultivars, namely NiF8, U-thong 6 (UT6), and U-thong 9 (UT9), as well as Erianthus spp. Growth was assessed using a pot experiment in a glasshouse with two treatments: (1) control and (2) 60 d of flooding followed by 30 d of normal conditions. In comparison with control, during prolonged flooding, Erianthus showed greatly decreased CO₂ assimilation, whereas NiF8, UT6, and UT9 showed slightly declined CO₂ assimilation. Growth in plants subjected to 60 d of flooding was less influenced by floods while sucrose content was not affected except in UT6. During flooding, some roots died, resulting in plants compensating adventitious roots to offset the negative effects of root death and to assist them in maintaining their growth, which appeared from the submerged nodes, with different characteristics for each cultivar. However, 30 d after draining, roots remained damaged, while adventitious roots died, resulting in lesser growth as compared with the control, but it did not significantly affect sucrose content and sugar yield. This study suggests that sugarcane plants need to produce the adventitious roots to compensate their roots’ death during flooding and require time to recover their root system after flooding for obtaining the optimum yield and quality at harvest.     

不同用量松土促根剂对冬小麦产量的影响

研究了Agri-Star松土促根剂在冬小麦上的合理用量,为该产品大面积推广提供依据.结果表明,在正常旋耕施肥(配方肥750 kg/hm2+旋耕12 cm,CK2)的基础上,获得最高产量的松土促根剂施用量为18.13 kg/hm2,最佳经济施用量为16.87 kg/hm2,施用松土促根剂13.5 kg/hm2处理较CK2平均增产26.18％.施Agri-Star松土促根剂是小麦生产上值得推广的新技术.     

氮肥与密度互作对单粒精播花生根系形态、植株性状及产量的影响

为明确花生单粒精播适宜的氮肥水平和种植密度,本研究于2018年和2019年以‘花育22’为供试花生品种,设置3个氮肥水平(0 kg hm~(–2), N0; 60 kg hm~(–2), N1; 120 kg hm~(–2), N2), 3个种植密度(7.93万株hm~(–2), D1; 15.86万株hm~(–2),D2; 23.79万株hm~(–2), D3),采用二因素裂区试验设计,研究氮肥、密度及其互作对单粒精播花生根系形态、植株性状及产量的影响。氮肥对花生根长、根表面积、根体积、根干重的影响不显著,而密度的影响显著。单株根长、根表面积、根体积及根系干重随密度的增加而降低, D1显著高于D2和D3, D2、D3处理间差异不显著;单位面积根长、根表面积、根体积及根系干重随密度的增加而增加, D1显著低于D2和D3, D2、D3处理间差异不显著。氮肥和密度互作对2019年收获期单位面积根长、根表面积的影响显著,与D1相比, N1处理下D3的增幅显著高于N0和N2处理。氮肥及氮肥与密度互作对植株性状的影响存在年度和时期间的差异,主茎叶片数、侧枝数和主茎第一节间粗随密度增加有降低趋势。氮肥对荚果产量的影响不显著,荚果产量随密度的增加呈增加的趋势。产量与根体积、根干重、主茎叶片数、主茎高及侧枝长呈显著正相关。综上所述,在本试验条件下,花生单粒精播适宜的氮肥(N)水平为60 kg hm~(-2),种植密度为18.8万株hm~(-2)。     

大蒜根腐病根际土壤真菌群落结构及多样性分析

研究旨在解析根腐病发生时大蒜根际土壤真菌群落结构,明确大蒜根腐病与根际土壤真菌群落多样性变化的关系,探明根腐病发生的微生态机制,为病害的防控提供理论基础。以新疆连续3年的大蒜根腐病发病田的根际土壤为研究对象,采用高通量测序方法对大蒜根际土壤总DNA的真菌ITS区序列进行大规模测序分析。结果表明,与健康对照相比,在门的水平上,子囊菌门和接合菌门真菌是大蒜根腐病根际土壤的优势真菌类群,其中高水平的子囊菌门菌群与病害发生有着密切的关系。在属的水平上,注释获得137个属,其中19个属与大蒜根腐病有较大的相关性。镰刀菌属真菌数量在病土中高于健康对照。随着连作年限的延续,根腐病的发生愈发严重,土壤中真菌群落的Shannon指数、Simpson指数、真菌属的数量逐年降低,大蒜根腐病的发生与植株根际真菌群落组成及多样性密切相关,土壤真菌类群的平衡和多样性改变是根腐病发生的一大诱因。     

三江源区不同建植年限人工草地根系动态特征

根系动态特征能够反映人工草地植物利用土壤资源的效率和群落恢复演替的程度。本研究以三江源区不同建植年限（5、6、9和13年）人工草地植物根系为研究对象，利用“微根管”技术，连续两个生长季（2015年5-9月和2016年5-9月）探究了4个建植年限人工草地根系动态特征。结果表明：地上生物量和丰富度在建植5~9年呈下降趋势，建植9~13年显著上升；土壤理化性质呈“N”字型变化，不同建植年限间差异显著；随建植年限增加，根系寿命、累积生产量和累积死亡量均波动上升，根系的生长和死亡主要发生在0~10 cm土层；根系平均现存量随建植年限增加持续增加，建植6~9年趋于深层化；根系生产量、死亡量和现存量具有明显季节变化，6月为生长高峰期，7月为现存量高峰期，8月为死亡高峰期，建植9年人工草地根系正生长高峰期迟于其他建植年限；建植年限和土层深度直接影响根系寿命，其余环境因子通过影响土壤速效养分或地上生物量间接影响根系现存量。综上所述，建植人工草地能够增加地上生物量和丰富度，改善土壤质量，促进根系现存量的增加，建植6~9年人工草地的二次退化现象只是暂时性过渡阶段，可在此阶段制定合理的人工管理措施来保证土壤养分的稳定输入，加快群落正向演替的进程，从而提高人工草地的群落稳定性和恢复力。     

耕作与秸秆还田方式对稻田N_2O排放、水稻氮吸收及产量的影响

保护性耕作是改善农田土壤肥力的重要举措,然而其对作物氮吸收与产量的作用尚不明确。为此,本试验于2016—2017年稻季在湖北省武穴市花桥镇,设置常规翻耕与免耕两种耕作方式以及前茬作物秸秆全量还田与不还田两种秸秆还田方法,研究耕作与秸秆还田方式对稻田土壤N_2O排放、根系酶活性、水稻氮吸收与产量的影响。结果表明,耕作方式显著影响土壤N_2O排放,但不影响根系硝酸还原酶与谷氨酰胺合成酶活性、水稻氮吸收与产量。与翻耕处理相比,免耕处理2016年和2017年土壤N_2O排放量分别显著提高了12.5%～18.2%和21.1%～38.6%。秸秆还田显著影响土壤N_2O排放量、根系酶活性、水稻氮吸收与产量。相对于秸秆不还田处理,秸秆还田处理2016年和2017年土壤N_2O排放量分别显著提高了38.5%～45.5%和13.1%～29.5%。秸秆还田处理相对于不还田处理根系硝酸还原酶与谷氨酰胺合成酶活性分别显著增加了6.7%～45.9%和9.0%～46.7%,水稻氮吸收量提高了12.5%～26.0%,产量增加了9.4%～12.6%。本文认为,虽然秸秆还田提高了水稻氮吸收与产量,但也促进了土壤N_2O的排放,因此在评估保护性耕作稻田温室效应时应加强对温室气体(CH4和N_2O)排放和土壤碳固定影响的长期监测,以期为发展低碳稻作提供理论依据和技术支撑。     

局部高浓度硝酸盐供应对玉米根系 形态及氮累积的影响

以郑单958和鲁单981为研究对象，进行水培分根试验，在正常供水和水分胁迫条件下，分别以均匀低浓度硝酸盐处理主根和种子根(LPR-LSR)、局部高浓度硝酸盐处理主根（HPR-LSR）和局部高浓度硝酸盐处理种子根（LPR-HSR），测定分析根系形态、生物量以及氮含量。结果表明：与氮低效鲁单981相比，氮高效郑单958具有较高的主根根长、根表面积、根系生物量、地上部生物量和氮累积量。水分胁迫条件下，郑单958和鲁单981的主根的根长、根表面积、根体积、地上部生物量和氮累积量总体上均低于正常水分条件。玉米主根和种子根对局部高浓度硝酸盐的反应存在差异。与均匀低浓度硝酸盐处理相比，局部高浓度硝酸盐处理促进正常水分条件下主根和种子根根系的生长，尤其是根长和根系表面积；在正常水分条件下，主根根长和根系表面积增加幅度范围为6.8%~27.3%和1.9%~21.9%，除HPR-LSR处理条件下的郑单958外，种子根根长和根系表面积增加幅度范围为30.4%~92.7%和10.5%~135.1%；在水分胁迫条件下，主根根长和表面积增加幅度范围为24.6%~152.9%和62.1%~229.9%，然而种子根根长降低了10.0%~29.9%，表明水分胁迫会影响种子根对高浓度硝酸盐的响应。除水分胁迫条件下LPR-HSR处理外，局部高浓度处理可同时增加两侧根系的生物量和氮累积量。无论是正常供水还是水分胁迫，与LPR-LSR处理相比，局部高浓度硝酸盐供应均能够增加地上部生物量以及氮累积量，在LPR-HSR处理条件下，增加幅度范围分别在35.0% ~107.9%和162.9%~291.1%，在HPR-LSR处理条件下分别为56.7%~109.4%和204.1%~377.0%，HPR-LSR处理条件下增加幅度较大，表明在氮素非均匀分布环境中，当主根处于高浓度硝酸盐区域时将会更显著促进生物量的增加和氮累积。     

草地土壤分离能力季节变化特征及其影响因素

土壤分离能力是土壤侵蚀机理模型的重要参数.受土壤性质、植被根系等因素影响,土壤分离能力呈现显著的季节变化.为研究草地土壤分离能力季节变化特征及其影响机制,以建植一年的柳枝稷、无芒雀麦草地及对照裸地为研究对象,以20 d为周期,测定土壤密度、黏结力和根系密度,并采集原状土样进行水槽实验(τ=6.5-23.4Pa),测量土壤分离能力,并运用相关分析、回归分析等方法,研究土壤性质及植被根系对土壤分离能力季节变化的影响.结果显示:柳枝稷和无芒雀麦草地具有类似的季节变化特征,而裸地与二者差异明显.4月中旬至6月下旬,草地土壤分离能力较大,此后土壤分离能力迅速下降;7月中旬直至10月上旬,草地土壤分离能力较低;10月下旬,土壤分离能力小幅回升;裸地土壤分离能力7、8月份较低,其余时间较高.裸地土壤分离能力试验期均值为柳枝稷草地的10.6倍,无芒雀麦草地的23.7倍.草地土壤分离能力的季节变化受根系密度和土壤黏结力的影响,随着根系密度与土壤黏结力增大,土壤分离能力呈指数形式降低,而土壤密度对土壤分离能力季节变化的影响并不显著.试验区内草地土壤分离能力可用水流剪切力、根系密度、根径和土壤黏结力等参数进行模拟(R2=0.636).研究结果可为土壤侵蚀机理模型的推广应用,以及小流域水土保持措施配置等工作提供科学依据.     

Yield Performance of Wheat Isolines with Different Dosages of the Short Arm of Rye Chromosome 1

Translocations of the short arm of rye (Secale cereale L.) chromosome 1 (1RS) in wheat (Triticum aestivum L. cv. Pavon 76) are known to increase root biomass. Such an increase enhances water and nutrient uptake and may improve grain yield. Two greenhouse experiments and a field experiment were carried out at the University of California, Riverside, in 2012 and 2013 under well‐watered and terminal drought treatments to evaluate phenotypic characters associated with varying dosages of 1RS, including grain yield. The genotypes used were cultivar Pavon 76 (R₀), Pavon 76/Pavon1RS.1AL (F₁ hybrid) with a single dosage of 1RS (R₁A), Pavon 1RS.1AL with two dosages of 1RS (R₂A), Pavon 1RS.1DL (R₂D) also with two dosages of 1RS and Pavon 1RS.1AL‐1RS.1DL (R₄AD) with four dosages of 1RS. There was a significant positive correlation between number of dosages of 1RS and root biomass. However, no correlation was found between root biomass and grain yield per plant. Drought in the field experiment reduced grain yield significantly. Under well‐watered field conditions, grain yield of R₂A (215.9 g plant^?1) was significantly greater than those of R₂D (191.8 g plant^?1) and R₄AD (161.7 g plant^?1). Also, grain yield of R₄AD was significantly less than those of F₁, Pavon 76 and R₂D under well‐watered conditions. Under drought field conditions, no significant differences were found among the genotypes for grain yield was found between F₁ (14.7 g plant^?1) and R₄AD (12.4 g plant^?1). Harvest index was significantly greater in well‐watered (44.2 %) than in drought (34.6 %) field conditions. On average, genotypes F₁ (42.3 %) and R₂A (40.6 %) had higher harvest index than R₂D (38.3 %) and R₄AD (35.5 %) in the field. Also, Pavon 76 (40.2) and R₂D (38.3) had higher harvest index than R₄AD. Drought tolerance was lowest for R₄AD due to its relatively lower grain yield potential. In general, Pavon 1RS.1AL carrying two dosages of 1RS showed higher grain yield under wet treatments. Pavon 1RS.1AL‐1RS.1DL carrying four dosages of 1RS produced the largest shoot and root biomasses, but the least grain yield.