不同有机肥氮替代化肥氮比例对马铃薯根系吸收能力和形态的影响

针对甘肃定西地区马铃薯生产长期大量施用化肥造成马铃薯产量降低、品质下降以及环境污染等问题,通过大田试验,研究了不同有机肥氮替代化肥氮比例处理对旱地覆膜马铃薯根系吸收能力和形态的影响。结果表明: 不同施用量有机肥氮替代化肥氮处理显著增加了马铃薯根系活力、活跃吸收面积和总吸收面积,且随着替代比例的增加逐渐增加,在有机肥氮替代化肥氮比例达到30%时达到最大值,而后降低;不同施用量有机肥氮替代化肥氮处理对马铃薯根系总根长、根体积、总根尖数和主根直径有显著影响,特别是增加了0~0.50、0.51~1.00和1.01~1.50mm直径范围内马铃薯根系的总根长;施用有机肥的处理显著增加了马铃薯块茎产量,与纯施化肥相比分别提高了11.32%、16.04%、23.53%和12.69%。综上所述,在定西地区,施氮量为纯氮180kg/hm²,氮、磷、钾配比为4:3:3（N:P₂O₅:K₂O）,有机肥氮替代化肥氮比例为30%是最佳施肥模式。     

马铃薯高世代选系疮痂病抗性评价及SSR辅助筛选

利用国外种质资源创造的20 份高世代马铃薯无性系为试材，以尤金为感病对照，克新18 号为抗病对照，采用自然 病圃和人工接种的鉴定方式进行疮痂病抗性评价，利用SSR 分子标记分析试材之间的亲缘关系，并对比SSR 遗传相似性系 数聚类结果和试材抗病性分类结果，探究利用SSR 分子标记辅助筛选疮痂病抗病资源的可行性。从试验地土壤和感病块茎 共分离纯化具有链霉菌特征的菌株278 份，其中240 份来自于块茎，38 份来自于土壤。具有致病力的菌株127 株，经鉴定 全部属于Streptomyces scabies 菌种。试材间的抗病性存在明显差异，可分为高抗、中抗、中感和高感4 个类型。人工接种与 自然病圃抗性鉴定结果存在极显著相关（R²=0.946 7）。抗病类型与感病类型通过SSR 遗传相似性系数聚类大致可以区分。     

播期和密度对马铃薯原种扩繁生长发育及产量的影响

在马铃薯原种生产中,播种密度和播种期对原种繁育的产量、种薯大小等有着明显的影响。选用当地主栽品种大西洋,于2017-2018年在山丹县冷凉区域,同一地点开展不同播期和密度试验。播种选择4月25日、5月5日、5月15日、5月25日和6月5日,种植密度设置60 000、90 000、120 000、150 000和180 000粒/hm ² 5个水平。结果表明,在当地的栽培模式大垄双行覆膜种植下,4月25日-5月15日播种,播种密度为120 000、150 000粒/hm ²,产量在45 285~46 770kg/hm ²,中种薯率在75.3%~79.6%,合格种薯多,均为最高,且此范围产量差异不显著。考虑到节约原原种投入降低成本,生产中优选120 000粒/hm ²的播种密度,在4月25日-5月15日种植,是大西洋原种繁育的最佳选择方案。     

马铃薯卷叶病毒PLRV RT-LAMP检测方法优化

马铃薯卷叶病毒Potato leafroll virus(PLRV)是目前严重影响马铃薯产量与品质的主要病毒之一,给马铃薯产业造成巨大损失。本研究采用环介导等温核酸扩增(loop-mediated isothermal amplification, LAMP)技术建立PLRV的RT-LAMP检测方法。采取单因素变化试验,对RT-LAMP反应体系中多个因素包括引物组合、温度条件及Mg~(2+)、betaine、Bst 3.0 DNA聚合酶、dNTPs、UNG、SYBR GreenⅠ和引物组合的浓度进行一系列试验和优化。采用RT-PCR检测方法进行平行比对试验,对优化后的RT-LAMP反应体系进行了验证。结果表明,最佳引物组合为P3,最适反应温度62℃,25μL反应体系中,Mg~(2+)、betaine、Bst 3.0 DNA聚合酶和UNG的最佳终浓度分别为4 mmol/L、0 mmol/L、0.64 U/μL和0.08 U/μL,dNTPs的最佳用量为1μL(dATP、dGTP、dCTP各0.4 mmol/L,dUTP 1.2 mmol/L),SYBR GreenⅠ(20×)的最佳用量1μL,primer mix的最佳用量2.5μL(PLRV-FIP/BIP、PLRV-F3/B3和PLRV-LF/LB的浓度分别为0.8、0.2μmol/L和0.6μmol/L),RNA模板1μL(2 ng/μL),加DEPC-H_2O至25μL,反应时间50 min。优化后的RT-LAMP检测结果与RT-PCR一致,且可视化判读结果。因此,建立的PLRV RT-LAMP检测方法为进一步开发RT-LAMP检测试剂盒及其实际应用奠定了基础。     

不同覆盖方式对马铃薯光合特性及产量的影响

依靠不同覆盖栽培方式对马铃薯光合特性及产量的影响研究,旨在探明陕北黄土旱作区不同覆盖方式增产增效的光合生理基础。通过2a(2012-2013)田间定位试验,采用垄膜覆盖(LM)、双沟覆膜(GM)、全膜覆盖(QM)、秸秆覆盖(JG)和露地(CK)5种覆盖栽培方式,测定分析马铃薯净光合速率(P_n)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO_2摩尔分数(Ci)、叶片水分利用效率(WUE)和产量变化。结果表明:在马铃薯盛花期,P_n、T_r、G_s均值均表现为JGQMLMGMCK,Ci为JGLMQMGMCK,WUE为LMGMCKQMJG。其中,JG、QM、LM、GM的Pn分别较CK增加4.79%、1.84%、0.69%、0.29%,WUE分别较CK平均增加-8.15%、-1.30%、7.96%、2.59%;JG、QM、LM及GM分别比CK平均增产19.75%、8.95%、7.00%及-0.25%。综上表明,秸秆覆盖栽培方式可作为陕北旱作区推荐的马铃薯抗旱栽培方式。     

Composting to sanitize plant‐based waste infected with organisms of plant health importance

The potential for using the composting process to sanitize plant waste infected with one of three plant pathogens was investigated using bench‐scale composting equipment. Two of these pathogens, the potato wart disease fungus Synchytrium endobioticum and Potato spindle tuber viroid (PSTVd) are currently subject to European quarantine regulations. The third, Polymyxa betae, a parasite of sugar beet, is regulated in some European countries when in association with Beet necrotic yellow vein virus (BNYVV), the causal organism of rhizomania disease of sugar beet. Survival of test organisms following various combinations of compost temperature, exposure time and moisture was determined using RNA‐based detection methodology and/or plant‐based bioassays. Mathematically definable relationships between compost treatment (temperature/time) and organism viability were identified for P. betae and S. endobioticum; these give some indication of the practicality of using composting for dealing with infected wastes. However, for PSTVd, the considerable variability in measured susceptibility of the viroid to the composting process meant that no such definable relationship could be determined and further work would be needed to extrapolate to practical situations.     

亚硝基谷胱甘肽还原酶 GSNOR1正调控植物对疫霉菌的抗性

疫霉属（ Phytophthora）卵菌引致马铃薯晚疫病等作物灾难性病害，严重威胁作物的可持续生产。由于病菌毒性变异，导致品种抗病性丧失问题突出。因此，挖掘植物广谱和持久抗病基因，并探索其在抗病育种中的有效利用具有重要的科学意义。亚硝基谷胱甘肽还原酶1（GSNOR1）是植物氮信号通路中高度保守的关键还原酶，其参与调节r基因介导的植物抗性和非寄主抗性。然而， GSNOR1参与抗疫霉菌的免疫功能和作用机理尚不清楚。本研究中，借助拟南芥与寄生疫霉菌互作的模式体系，首先发现拟南芥T-DNA插入突变体 gsnor1-3对寄生疫霉菌呈现感病表型。进一步利用病毒诱导的基因沉默（VIGS）降低烟草叶片中 GSNOR1同源基因的表达量，在此基础上，通过抗病表型分析以及一系列抗性相关功能的检测，结果表明，沉默本氏烟草 GSNOR1同源基因能够在寄生疫霉菌侵染植物的过程中削弱植物体内的活性氧（ROS）迸发、病程相关基因（PR genes）的诱导表达以及MAPK信号转导，从而增强了植物对疫霉菌的感病性。本研究揭示了植物 GSNOR1对疫霉菌具有高度保守的抗性功能，并初步解析了 GSNOR1正调控植物抗疫霉菌的作用机理，为进一步探索 GSNOR1在马铃薯抗晚疫病中的功能及其在抗病育种中的有效利用奠定了重要的理论 基础。     

马铃薯AP2/ERF转录因子的克隆及植物表达载体构建

AP2/ERF基因家族转录因子普遍存在于植物中,参与植物体内的各种生物学过程,包括植物的生长发育、生物和非生物胁迫响应等。前期转录组测序的结果发现马铃薯‘加湘1号’一个AP2/ERF家族基因(PGSC0003DMG400012154)在接种晚疫病菌(Phytophthora infestans)24 h后被显著激活。从接种P.infestans 24 h的‘加湘1号’的总RNA中通过RT-PCR获得了该基因CDS序列为885 bp,BLAST分析显示该基因编码一个295个氨基酸残基的蛋白,并且含有1个AP2/ERF结构域,是AP2/ERF转录因子家族中的ERF亚家族的一员。本研究将该基因与XcmⅠ酶切的表达载体pCXSN连接,转化大肠杆菌,通过测序挑选插入正确克隆酶切验证,并成功转化农杆菌。本研究结果为进一步研究该基因的功能提供了帮助。     

马铃薯与玉米复合种植对土壤化感物质及土壤细菌群落结构的影响

为探究马铃薯与玉米复合种植对化感物质积累与细菌群落结构的影响,分析轮作、间作缓解连作障碍的机制,本研究以马铃薯连作、玉米连作、马铃薯||玉米间作、马铃薯-玉米轮作第8年的土壤为对象,利用GC-MS测定土壤中化感物质含量,并采用Illumina Miseq高通量测序技术对土壤细菌16Sr DNA V4-V5区域进行测序,分析土壤中细菌多样性和群落结构的变化,并对化感物质和优势菌属进行相关性分析。结果表明:玉米连作和马铃薯连作会导致化感物质的积累,玉米连作土壤积累了更多的油酸、亚油酸、花生酸、木焦油酸等脂肪酸,马铃薯连作土壤积累了更多的硬脂醇、二十烷醇等脂肪醇类物质。轮作降低了大部分化感物质的积累,间作降低的化感物质种类相对轮作较少。不同种植方式下土壤细菌群落结构发生了显著变化,相对于连作,间作和轮作Ace指数和Chao指数显著升高。在门水平上,轮作土壤放线菌丰度显著高于马铃薯连作土壤,间作土壤拟杆菌门丰度显著低于玉米连作土壤,两种连作土壤中酸杆菌门丰度都较轮作显著升高。在属水平上,一些有益细菌如节杆菌属、溶杆菌属等在复合种植土壤中相对丰度更高。通过相关性分析发现土微菌属、小梨形菌属与脂肪醇类物质呈显著正相关,黄杆菌属、溶杆菌属、微杆菌属等与脂肪酸类物质呈显著负相关。马铃薯与玉米复合种植降低了化感物质在土壤中的积累,从而抑制了土壤细菌丰度的降低,提高了有益菌属丰度,消减了连作障碍。     

秸秆覆盖及播种方式对马铃薯耗水特性和产量的影响

为明确西北旱作雨养农业区不同秸秆带状覆盖种植模式下马铃薯耗水规律、水分利用效率及产量的变化规律,以地膜覆盖和露地种植(CK)为对照,设置4种秸秆带状覆盖模式(①种植带和覆盖带各40 cm、单行播种,②种植带和覆盖带各40cm、双行播种,③种植带和覆盖带各50cm、单行播种,④种植带和覆盖带各50 cm、双行播种),研究不同秸秆带状覆盖模式对旱地马铃薯耗水特性和产量的影响。结果表明:秸秆带状覆盖处理与CK相比,马铃薯薯块产量和水分利用效率平均分别显著提高34.0%、21.5%,分别平均较地膜覆盖显著降低31.3%、25.0%;其中40 cm覆盖种植结构产量和水分利用效率较50 cm覆盖种植结构分别明显提高4.5%和6.8%,双行播种较单行播种增产4.4%,二者水分利用效率无明显差异。秸秆带状覆盖条件下,播种—现蕾阶段的耗水量、耗水强度及耗水模系数平均较CK显著降低14.5%、15.2%、15.4%,平均较地膜覆盖显著增加20.9%、19.0%、31.5%;与CK相比,现蕾—块茎膨大阶段耗水量、耗水强度及耗水模系数无显著性差异,相比于地膜覆盖,则分别平均显著减少20.7%、22.2%、13.9%;块茎膨大—成熟阶段分别平均较CK显著提高51.7%、52.4%、50.0%。同时,相比于CK,单薯重、商品薯率分别显著提高17.3%、31.8%,单株结薯数和小薯率降低7.5%、17.6%。可见,秸秆带状覆盖栽培可通过降低现蕾前的耗水和增加块茎膨大后的耗水,一定程度上缓解马铃薯植株后期对水分的需求,延长块茎膨大后植株光合作用,提高有机物的积累量,从而提高薯块产量和水分利用效率。而秸秆带状覆盖中,单行种植以种植带∶覆盖带=40 cm︰40 cm最好,双行种植以种植带︰覆盖带=50 cm︰50 cm较适宜。