中国甘薯产业和种业发展现状与未来展望

甘薯是世界上重要的粮食、饲料及工业原料作物,中国是世界上最大的甘薯生产国。本文总结了中国甘薯产业和种业发展的历史、现状、成效及问题,分析了国内外甘薯产业和种业的发展趋势,提出中国甘薯产业和种业未来的发展目标和任务。目前中国甘薯产业稳步发展,种植面积趋于平稳,年种植面积稳定在4×10⁶ hm²左右;单产稳步提高,已达到世界平均水平的1.96倍;产业实现了从量到质的转型升级,鲜食市场供应比例不断提高,甘薯逐步实现餐桌化,休闲、保健和功能食品得到适度发展;鲜食消费比例逐年增加,提升了甘薯种植效益;品牌建设得到了长足发展。甘薯种业在国家甘薯产业技术体系的推动下,初步建立了甘薯分子育种平台,甘薯基因组测序基本完成,构建了高密度分子连锁图谱,开发出一批与甘薯茎线虫病抗性相关的分子标记和与甘薯淀粉含量等性状相关的主效QTL,发掘出甘薯品质、抗病、耐盐、抗旱等相关的重要功能基因;建立了甘薯主要病虫害抗性评价平台,创制出一批甘薯特异新材料;构建了优质专用甘薯品种评价平台,育成一批甘薯专用型新品种,良种自育品种覆盖率达95%以上;制定了甘薯新品种的DUS测试国家标准和行业标准,规范了种薯种苗市场;完成了脱毒种薯种苗生产关键技术研究;建立了产学研结合的种业协同创新体系,推动种薯种苗企业重组。现阶段中国甘薯产业和种业还存在许多问题,一是优异种质数量少,无法满足育种的需求;二是优质品种评价指标缺乏,专用化品种少,无法满足加工需求;三是脱毒种薯种苗的应用率低,种薯种苗繁育技术和市场不规范;四是甘薯种业尚未形成规模,政府对种薯种苗繁育企业扶持力度较弱,区域性的种薯种苗企业数量少,远不能满足生产的需要。未来5—10年,中国应注重资源收集、评价和保存平台建设;打造甘薯育种公共服务平台建设;选育和推广优质高产多抗专用品种;着力推进育繁推一体化健康种薯种苗繁育体系建设;进一步延长加工产业链,提高产业效益;在“一带一路”国家示范推广高品质淀粉、富含膳食纤维、花青素、胡萝卜素及多酚类物质等专用品种。     

棉花生长发育模型及其在我国的研究和应用进展

棉花是一种重要的经济作物,棉花优质高产高效生产对于我国具有战略意义。棉花生长发育模拟模型从棉花的内部生理过程、外部形态结构及其与生长环境的动态交互出发,实现作物生长发育和产量品质形成过程的动态描述和精确模拟,为棉田生产管理措施的优化决策提供了极大的帮助和便利。本文在综合介绍棉花生理生态过程模型、棉花形态结构模型和棉花功能-结构模型的技术原理、组成结构和功能特点的基础上,深入探讨了棉花生长发育模拟模型在国内外研究进展,对棉花生长发育模型在我国棉花生长发育和产量形成、灌溉优化、施肥决策、病虫害管理及棉花生产区域系统评估方面的应用现状进行了系统介绍。根据我国棉花生产的实际情况,结合我国农业信息化发展方向,从模型的本地化研究、尺度提升及其推广示范方面为我国棉花生长发育模拟模型研究、发展和应用提出了建议,以期进一步推动我国棉花产业的现代化发展。     

植物耐铝毒机制研究进展

铝毒(Al)是酸性土壤中限制植物正常生长的重要非生物胁迫因素,严重制约了酸性土壤地区农业的发展.目前对于植物抵御铝毒的研究主要集中在有机酸的分泌、铝的螯合等方面,并发现ALMT和MATE是2个与植物耐铝性密切相关的转运蛋白家族.主要从铝对植物的毒害作用、植物抵御铝毒的生理响应机制以及耐铝毒植物的筛选选育方面进行了总结,并提出今后的研究方向.     

3种边界条件下足尺定向刨花板的模态灵敏度和振动模态研究

  目的  研究完全自由、四节点支承和两对边简支3种边界条件下足尺定向刨花板的模态灵敏度和振动模态,为开展3种边界条件下足尺定向刨花板弹性常数振动检测结果的对比研究奠定基础。  方法  以4种厚度的足尺定向刨花板为研究对象,采用有限元软件COMSOL Multiphysics对完全自由、四节点支承和两对边简支的足尺定向刨花板进行了模态灵敏度分析,分别确定这3种边界条件下对其长度和宽度方向的弹性模量与面内剪切模量这3个弹性常数灵敏度最高的模态;通过试验模态分析测得足尺定向刨花板在这3种边界条件下的前9阶振动模态参数,并对比和分析其在这3种边界条件下的振动模态参数检测结果。  结果  计算和试验模态分析得到的这3种边界条件下足尺定向刨花板的前9阶模态振型形状和阶次分别是相同的;足尺定向刨花板在这3种边界条件下的前9阶模态中,除模态（m, 0）、（0, 2）和（1, 1）外,其余模态均为单一方向的弯曲和扭转或不同方向弯曲的叠加模态;用于计算足尺定向刨花板长度和宽度方向的弹性模量与面内剪切模量的最高灵敏度模态,在完全自由下为模态（2, 0）、（0, 2）和（1, 1）,对应阶次分别为第2、4和1阶;在四节点支承下为模态（2, 0）、（0, 2）和（2, 1）,对应阶次分别为第1、4和3阶;在两对边简支下为模态（2, 0）、（2, 2）和（2, 1）,对应阶次分别为第1、5和2阶。  结论  从振型角度说明基于计算模态分析方法和试验模态分析方法分别进行3种边界条件下足尺定向刨花板的模态灵敏度分析和振动模态测试具有可行性。      

蚕豆VfGASA1基因的异源过表达延迟拟南芥开花

GASA(Gibberellic acid-stimulated in Arabidopsis)蛋白是一类受赤霉素调控的小分子蛋白质,参与植物生长发育的多条途径.本研究在蚕豆(Vicia faba)中同源克隆了VfGASA1基因,该基因的开放阅读框全长为363 bp,编码1个包含120个氨基酸残基的蛋白质,VfGASA1在蚕豆叶片和嫩荚中高表达,亚细胞定位结果显示,VfGASA1是一个定位于质外体的分泌蛋白.异源过表达VfGASA1导致转基因拟南芥开花延迟、莲座叶数量增多,外施赤霉素能够恢复这一现象.实时荧光定量结果显示,转基因拟南芥植株中FT基因显著下调,而DELLA基因中的GAI基因显著上调,说明VfGASA1可能是通过间接抑制DELLA蛋白的表达从而调控植物开花.本研究结果为蚕豆的开花调控育种提供了理论依据.     

近红外高光谱成像结合特征波长筛选识别小麦赤霉病瘪粒

为实现小麦赤霉病瘪粒快速识别,本研究使用主成分分析(Principal component analysis,PCA)结合最大类间方差法(Otsu)对小麦高光谱图像进行背景分割,以赤霉病瘪粒识别正确率为评价指标,探究判别分析方法与竞争性自适应权重取样法(Competitive adaptive reweighted sampling,CARS)的最佳组合方式.结果显示,基于全谱段构建的偏最小二乘判别分析(Partial least squares discrimination analysis,PLS-DA)和支持向量机判别分析(Sup-port vector machine discriminant analysis,SVM-DA)模型预测精度相同,外部验证集健康籽粒和赤霉病瘪粒识别正确率分别为95.2％和100.0％;基于CARS筛选的8个特征波长构建的CARS-PLS-DA模型外部验证集健康籽粒和赤霉病瘪粒识别正确率均为100.0％,预测精度高于CARS-SVM-DA模型,可有效实现赤霉病瘪粒的快速识别.研究结果将为谷物仓储和加工过程中赤霉病瘪粒高通量快速识别提供理论依据和技术支撑.     

不同pH对点柄乳牛肝菌菌丝生物量及主要酶活性的影响

以点柄乳牛肝菌为研究对象,在2种培养基上采用调整pH的单因子试验,检测不同pH对点柄乳牛肝菌菌丝生长速度与菌丝生物量的影响,分析纤维素酶和漆酶活性在不同培养基不同pH条件下的变化趋势,筛选出最适的pH与培养基,为点柄乳牛肝菌的菌根化育苗提供依据.试验结果表明:点柄乳牛肝菌在马铃薯培养基(PD)中各pH处理的菌丝生物量明显高于麦芽浸膏培养基(MMN)的菌丝生物量,pH 5.6时的菌丝生物量最多,为1.73 g/L.pH 5.6的PD培养基中,点柄乳牛肝菌纤维素酶和漆酶活性较高,2种酶的活性最高分别可达1.603 U/mL和0.681 U/mL.在pH 5.8的MMN培养基中,2种酶的活性最高可达1.518 U/mL和0.715 U/mL.结合菌丝生物量与2种酶的活性变化可知,pH 5.6的PD培养基为最适培养条件.     

盐胁迫对菌根化沙枣幼苗生长性状的影响

以实生沙枣苗木为供试植物、异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)为供试菌株,采用盆栽培养方法,设置浓度为0、100、200、300 mmol·L-1的NaCl胁迫菌根化沙枣幼苗,测定不同浓度NaCl胁迫的菌根化沙枣幼苗的株高、基径、生物量、功能叶片生长参数、盐害症状,分析盐胁迫对菌根化植物生长的影响.结果表明:盐胁迫对沙枣苗木生长具有显著的抑制效应,但不同浓度盐处理与对照相比,接种丛枝菌根真菌(AMF)显著提高了沙枣苗木的株高、基径(P<0.05).在盐浓度为300 mmol·L-1时,沙枣苗木的株高、基径增加幅度,分别为11.30％、4.35％.经浓度为100、200、300 mmol·L-1的盐处理,接种沙枣苗木比不接种沙枣苗木的全株总生物量,分别增加36.30％、52.22％、104.54％.在盐浓度为300 mmol·L-1时,菌根化沙枣苗木的单叶面积、比叶面积、叶面积比率,比对照分别增加138.46％、30.90％、130.27％.相同盐浓度胁迫时,接种沙枣苗木叶片脱落率、枯黄率、盐害率,均显著低于不接种处理(P<0.05).接种异形根孢囊霉,缓解了盐胁迫对沙枣生长产生的不利影响,提高了植物耐盐胁迫能力.     

不同红蓝LED光照时间对冰菜生长和品质的影响

【目的】 研究不同红蓝光照时间对冰菜生长发育的影响,分析其生长发育规律。【方法】 以冰菜为研究对象,以红蓝光为人工光源,在植物工厂及水培条件下,采用可循环营养液(EC2.8 dS/m,pH6.5),待冰菜幼苗长至4片叶后移植到水培立体培养系统中,设置红光与蓝光比例为(3∶1),光强统一设定为300 μmol/(m²·s),补光时间设定为8 h/16 h(光/暗)为A处理,10 h/14 h(光/暗)为B处理,12 h/12 h(光/暗)为C处理,14 h/10 h(光/暗)为D处理,16 h/8 h(光/暗)为E处理。【结果】 随着光照时间的增加冰菜叶片净光合速率也增大,冰菜在14 h光照处理下,生长形态最优,光合色素含量最高,在14 h光照下,净光合速率达到最大,但达到16 h时,净光合速率开始降低,且Fv/Fm值和Φ值最小;在14 h光照处理下抗氧化酶活性较高,在12 h光照处理下有利于可溶性糖以及VC的积累,随着光照时间的延长达到16 h时,冰菜叶片中硝酸盐含量最高。【结论】 冰菜在红蓝光比例为3∶1时,光照时间为14 h能更有利于冰菜的生长以及改善其营养品质。     

早熟陆地棉品种与气候因子互作对棉纤维品质的影响

【目的】研究早熟陆地棉品种与气候因子互作对棉纤维品质的影响,为选择品质优良的早熟陆地棉品种提供理论依据和指导信息。【方法】 采用EXCEL 2003和SPSS19.0软件,对参试品系3年的试验数据进行相关性和逐步回归分析,分析棉纤维品质性状与品种特性及气象因子间的相互关系,建立最优回归模型,研究关键影响因子。【结果】 出苗-开花期天数对绒长、伸长率有极显著作用,对马克隆值、断裂比强度存在显著作用;各棉纤维品质中,伸长率与纤维长度间存在直接作用,且呈极显著正相关;马克隆值与断裂比强度分别对断裂伸长率与纤维长度起间接作用,且作用显著,断裂比强度对整齐度起显著正效应;气象因子中,日温差对棉纤维品质指标中的纤维长度、马克隆值、断裂伸长率均呈显著负相关;≥10℃有效积温对断裂比强度起到显著正相关作用。相关性指标均可构建逐步回归方程,且t检验显著。【结论】 不同生育阶段,出苗-开花天数对纤维品质存在显著影响。各纤维品质指标间,纤维上半部平均长度与伸长率、马克隆值呈极显著相关;断裂比强度与伸长率呈极显著相关,马克隆值与纤维上半部平均长度呈极显著相关。各气象因子中,日温差越大,纤维长度、马克隆值、伸长率越低,≥10℃有效积温越高,断裂比强度越高。