高投入蔬菜种植体系磷素高效利用的根际对话及效应研究进展

蔬菜种植体系是一种高投入体系,高量磷肥的投入会造成磷资源浪费和磷高积累带来的环境风险。通过根际调控增加磷有效性以及提高蔬菜对磷的吸收利用是菜地减磷增效行之有效的手段之一。基于该研究思路,综述了根际对话三大模块,植物-植物对话（蔬菜间套作根系互作）、植物-微生物对话（蔬菜根系与菌根真菌及根际促生菌互作）以及微生物-微生物对话（菜地解磷微生物与根际微生物互作）在促进蔬菜根系发育、活化土壤累积态磷从而增加蔬菜对磷的吸收利用方面的作用及其作用机制。同时阐述了人为调控不同模块,如利用解磷微生物菌肥提高蔬菜磷吸收利用,以及在缓解蔬菜连作障碍方面的应用效果及机理。最后探讨今后高投入体系根际对话的研究方向,旨在为推动高投入蔬菜种植体系磷肥管理的绿色和可持续发展提供理论依据。     

银杏类黄酮糖基转移酶基因片段克隆与分析

根据GenBank中其他植物的类黄酮糖基转移酶基因(UFGT)的保守区设计简并引物,采用RT-PCR技术从银杏中扩增出UFGT基因的部分保守序列,并利用3′-RACE PCR方法,得到了包括3′-末端在内的银杏UFGT基因片段,命名为GbUFGT-3。结果表明:该片段长度为1 064bp,其中3′-UTR长度为314bp、编码区长度为750bp,可编码249个氨基酸,该氨基酸序列具有完整的UFGT特征序列PSPG-box;BLASTp分析及系统进化树分析表明GbUFGT-3确为银杏UFGT基因的序列片段;半定量RT-PCR结果表明,GbUFGT-3是非诱导表达基因,在银杏叶片的整个发育期均有较高水平的表达,不同发育期表达量无差异。GbUFGT-3已被GenBank收录,登录序列号为JN640564.1。     

菜地土壤解磷微生物特征及其在磷形态转化调控中的作用

目前蔬菜生产存在为追求高产而盲目"高磷投入"的现象,尽管持续高量的磷肥投入导致菜地土壤磷库储量较之粮田更加丰富,但土壤中的磷极易被固定形成无效态磷,导致菜地磷肥当季利用率低以及磷高积累带来的环境风险。而解磷微生物可以利用自身的代谢功能驱动土壤难溶性磷向有效磷的转化,从而直接影响土壤磷素周转及供磷水平。本文探讨了菜地土壤解磷微生物特征、根际磷素周转及其对蔬菜磷吸收利用的贡献、磷肥及碳源种类对解磷微生物的影响、解磷微生物在菜地面源污染防控中的作用及其今后高效应用研究方向,旨在为今后提高蔬菜磷肥利用率,以及充分利用菜地累积态磷,从而进一步降低环境风险提供参考。     

银杏类黄酮糖基转移酶基因全长序列克隆及表达分析

 以银杏（Ginkgo biloba L.）雄株叶片为试材,采用同源基因克隆及RACE-PCR方法,克隆到了类黄酮糖基转移酶（UDP-glycose：flavonoid glycosyltransferase,UFGT）基因GbUFGT的全长cDNA序列,其在GenBank中的注册号为JN640564.2。该基因编码区长1 491 bp,编码496个氨基酸。GbUFGT蛋白具有保守的PSPG基序、UDP–葡萄糖基转移酶和UDP–葡萄糖醛酸基转移酶结构域,与其他植物中的UFGT蛋白同源性较高。GbUFGT基因组序列与其cDNA序列相同,无内含子。半定量RT-PCR结果表明,GbUFGT在整个银杏叶片发育期均可较高水平的表达,且不同发育期表达水平无明显变化,属非发育时期特异性基因。     

银杏类黄酮O–甲基转移酶基因的克隆与表达分析

 采集扬州大学银杏种质资源圃不同发育时期的银杏叶片提取RNA,经简并引物PCR和5′ RACE扩增,得到了5′端包含起始密码子在内的长为876 bp的银杏类黄酮O–甲基转移酶（flavonoid O-methyl-transferase,FOMT）基因cDNA片段,命名为GbFOMT-13,其在GenBank数据库注册号为JN711433。对所得核苷酸序列及推导的氨基酸序列进行BLAST比对分析和进化树分析,结果证实了GbFOMT-13为银杏的FOMT部分序列。半定量RT-PCR结果表明,GbFOMT-13表达水平在银杏叶片的不同发育时期差异很大,其表达模式表现为春季幼叶＞秋季老叶＞夏季成熟叶,与类黄酮总量增长速率变化趋势相似。     

增氧提高蔬菜磷素吸收利用的作用机制研究进展

磷素的吸收利用率低是制约蔬菜生产的重要障碍因子之一,蔬菜根系形态和生理特性的适应性变化是高效利用土壤磷的主要生物学机制。当前磷肥的过量施用导致蔬菜根际环境的恶化,而根际环境对蔬菜的根系形态结构、根系活力和植株生理反应也都会产生反馈影响。本文从氧营养的角度,以根系为核心,综述了国内外提高蔬菜磷素利用率的途径,根系与根际环境互作对蔬菜磷素利用率的响应,并剖析了增氧促进根系生长及改善根际环境提高蔬菜对磷的吸收及利用的生物学机制,从而为提高蔬菜磷肥利用效率、减少蔬菜地磷肥投入量提供理论依据。     

高投入菜地土壤磷累积、损失特征及阻控措施的研究进展

“大肥大水”已经成为我国蔬菜种植体系的生产特征，这种生产方式导致大量磷流失到环境中，通过地表径流和地下淋溶导致水体富营养化。目前菜地因其在农田磷污染排放中的占比最高已成为种植业磷损失的优先阻控对象。该研究在明确菜地磷赋存形态特征的基础上，针对露天及设施菜地磷损失特征包括损失途径及其影响因素，综述目前一些减少潜在磷污染负荷的源头管理措施，通过控制磷的迁移过程的生态工程措施以及末端治理，同时评价其在菜地磷污染阻控中的效果。这些研究进展增强了对菜地磷循环的理解，摸清高投入生产系统磷链条当中磷下游损失排放特征，对于有效阻控磷肥损失，实现蔬菜产业绿色可持续发展提供理论参考。     

高投入菜地土壤磷素环境与农学阈值研究进展

维持适宜的土壤有效磷水平对保障蔬菜产量和水体安全具有十分重要的作用。而当前蔬菜种植体系磷肥投入的显著特征是高量、高频次，导致大量磷素累积在土壤中会增加磷素移动性从而引发高环境风险。一般认为菜地磷的环境阈值高于农田，但菜地的灌水和磷肥投入均远高于农田，因此磷流失程度仍高于农田。综合文献调研结果发现，我国不同地区的菜地土壤Olsen-P的环境阈值存在较大差异，集中在P 60.0～80.0 mg/kg。菜地有效磷水平通常高于环境阈值，而农田有效磷水平普遍低于环境阈值，表明菜地磷损失风险更大。同时蔬菜磷的农学阈值高于粮食作物的现象普遍，反映蔬菜对磷的高需求，而仅通过减少磷肥施用达到降低菜地磷损失风险的目的可能会导致蔬菜减产。因此，了解磷素在菜地土壤中的累积现状及特征，在明确蔬菜高产和环境友好的土壤有效磷农学和环境阈值的基础上，通过优化施磷量将土壤有效磷维持在既能满足蔬菜高产需求又能降低磷流失风险的合理水平，才能实现菜地磷养分的最佳管理。