Genetic variation in root development responses to salt stresses of quinoa

Soil salinity has become a serious environmental abiotic stress limiting crop productivity and quality. The root system is the first organ sensing the changes in salinity. Root development under elevated salinity is therefore an important indicator for saline tolerance in plants. Previous studies focused on varietal differences in morphological traits of quinoa under saline stresses; however, variation in root development responses to salinity remains largely unknown. To understand the genetic variation in root development responses to salt stress of quinoa, we conducted a preliminary screening for salinity response at two salinity levels of a diverse set of 52 quinoa genotypes and microsatellite markers were used to link molecular variation to that in root development responses to salt stresses of represented genotypes. The frequency distribution of saline tolerance index showed continuous variation in the quinoa collection. Cluster analysis of salinity responses divided the 52 quinoa genotypes into six major groups. Based on these results, six genotypes representative of groups I to VI including Black quinoa, 2-Want, Atlas, Riobamba, NL-6 and Sayaña, respectively, were selected to evaluate root development under four saline stress levels: 0, 100, 200 and 300 mM NaCl. Contrasts in root development responses to saline stress levels were observed in the six genotypes. At 100 mM NaCl, significant differences were not observed in root length development (RLD) and root surface development (RSAD) of most genotypes except Black quinoa; a significant reduction was observed in this genotype as compared to controls. At 200 mM NaCl, significant reduction was detected in RLD and RSAD in all genotypes showing this as the best concentration to discriminate among genotypes. The strongest inhibition of root development was found for all genotypes at 300 mM NaCl as compared to lower saline levels. Among genotypes, Atlas of group III shows as a saline-tolerant genotype confirming previous reports. Variation in root responses to salinity stresses is also discussed in relation to climate conditions of origins of the genotypes and reveal interesting guidelines for further studies exploring the mechanisms behind this aspect of saline adaptation.     

硫化细菌的分离及对碱土pH的影响

通过对样品的富集，利用选择培养进行化能自养硫化细菌的分离；以大庆本地碱土作为实验材料，通过硫化细菌及辅料的添加，利用pH计测定碱土pH值变化。分离获得了硫化细菌lh-1，利用该菌株改良碱土以添加0.27% 硫粉混合硫化细菌效果最为明显，经过两个半月的改良，pH可从10.53降到8.23。     

山核桃仁碱法脱涩工艺研究

为探索一种利用NaHCO₃对山核桃仁脱涩的碱法脱涩工艺,基于综合了脱涩率与感官评分的响应值,通过单因素试验和响应面试验优化其工艺参数,并对比碱法脱涩与传统的沸水脱涩对山核桃仁游离酚、结合酚含量,以及过氧化值、碘值、酸价等指标的影响。结果显示:优化后的碱法脱涩工艺参数为脱涩温度65 ℃,脱涩时间100 min,NaHCO₃质量分数5%,固液比(g·mL^-1)1∶15。在此条件下,山核桃仁的脱涩率为92.04%,感官评分为9.2分,响应值为75.47。与沸水脱涩相比,碱法脱涩既能去除苦涩味,又能更大限度地保留山核桃仁中的结合酚,减少油脂、脂肪酸和不饱和脂肪酸的氧化,从而更好地保持山核桃仁的品质。     

土培条件下不同盐分梯度对水稻产量及其生理特性的影响

以南粳9108和甬优2640为材料,设置6个土壤含盐量(0%、0.07%、0.14%、0.21%、0.28%、0.35%),研究不同盐分梯度对水稻产量和生理特性的影响。结果表明:(1)盐胁迫影响水稻的生长和发育进程。株高、叶面积、干物质量等形态指标均随盐浓度的上升而下降;稻谷产量亦随盐浓度增加而下降,在0.14%、0.21%、0.28%、0.35%盐浓度处理时产量显著下降,南粳9108分别减产14.14%、43.65%、58.91%、65.68%,甬优2640分别减产20.25%、31.97%、40.41%、49.82%。(2)随着盐浓度的增加,2个参试品种抽穗期叶片抗氧化酶活性均呈先升后降趋势,在0.07%处理下达最高值。(3)抽穗期叶片中游离脯氨酸含量随盐浓度的上升而增加,盐浓度大于0.14%,游离脯氨酸含量较对照显著增加。(4)盐胁迫下,水稻植株吸收Na~+并置换出K~+,除叶片中K~+变化无规律之外,随着盐浓度上升,各部位K~+含量均下降,Na~+含量均上升,K~+/Na~+均呈下降趋势。茎鞘与叶运输的SK、Na随盐浓度的上升而上升,茎选择性运输K~+而抑制Na~+进入叶片;根与茎的SK、Na随盐浓度的上升而下降,茎吸收Na~+并输出K~+到根系。总体而言,低盐浓度对高产水稻品种产量和生理特性无显著影响,盐浓度大于0.07%时影响显著。     

不同基因型燕麦苗期耐盐碱性分析 及其鉴定指标的筛选

为探讨不同基因型燕麦苗期的耐盐碱性，筛选适宜松嫩平原种植的燕麦品种，本研究采用Hoagland营养液水培法，以250 mmol·L^-1高浓度NaHCO₃胁迫模拟松嫩平原盐碱环境，对49份来自国内外不同地区的主栽燕麦品种进行研究。试验测定了250 mmol·L^-1 NaHCO₃胁迫下燕麦的株高（X₁）、根长（X₂）、地上部鲜重（X₃）、地下部鲜重（X₄）、地上部干重（X₅）、地下部干重（X₆）、地上部含水量（X₇）、地下部含水量（X₈）、根冠比（X₉）9个指标，以各单项指标的耐盐碱系数(SATC) 作为衡量耐盐碱性的依据，利用多元分析方法对不同燕麦品种耐盐碱能力进行了综合评价。结果表明：通过对各指标的耐盐碱系数进行主成分分析，得到X₄、X₇、X₈ 3个综合指标，涵盖了全部数据86.155%的信息量；通过隶属函数分析和聚类分析将49份燕麦品种分为3类，其中草莜1号、张燕7、T7等3个品种为耐盐碱品种，HLJ 1、白燕2号等41个品种为中度耐盐碱品种，三分三、坝莜13号等5个品种为盐碱敏感品种。     

基于土壤微波辐射布儒斯特角反演土壤含水率

在利用被动微波遥感技术进行裸露地表土壤含水率(Soil Moisture Content,SMC)的反演中,土壤粗糙度是制约反演精度的最关键因素。该研究利用改进的积分方程模型(Advanced Integral Equation Model,AIEM)进行地表多角度微波发射率的模拟,探索地表微波辐射多角度信息用于提高地表SMC反演精度的可行性。基于不同SMC和不同粗糙度地表多角度V极化发射率数据的变化趋势提取土壤介质布儒斯特角,结果表明,土壤布儒斯特角对SMC具有较高的敏感性,C波段(6.6 GHz)不同含水率土壤的布儒斯特角分布在60°～80°范围内。基于AIEM模拟数据的分析发现,土壤布儒斯特角正切值与SMC具有较好的线性关系,线性拟合决定系数为0.94,均方根误差为0.027cm~3/cm~3,并得到了基于布儒斯特角的裸露地表SMC反演算法。基于模拟数据的算法验证结果表明,算法的SMC预测值与理论值的决定系数为0.95,均方根误差为0.024 cm~3/cm~3。算法在不同土壤粗糙度自相关函数下均表现出稳健的特性,SMC预测精度最大均方根误差为0.027 cm~3/cm~3,最小为0.023cm~3/cm~3。基于布儒斯特角的SMC反演算法利用的是多角度土壤发射率的相对变化而非其绝对数值,该研究为SMC的多角度被动微波遥感提供了一种不同的研究思路。     

碱胁迫下榆叶梅差异基因表达分析

为了解榆叶梅(Prumus triloba Lindl.)在短期碱胁迫下的分子响应机制,本研究采用Illumina HiSeq^TM2500高通量测序技术对其在0、1、3、6、12 h碱胁迫下的叶片进行了de novo转录组测序,以此鉴定与碱胁迫相关的差异表达基因(DEGs)。结果表明,从5 960万条raw reads中获得了约5 300万条高质量clean reads,经从头组装后获得了124 786条榆叶梅unigenes。基于8 948个 unigenes差异表达(DEGs), GO富集分析发现,其中有28个基因可能在早期碱胁迫响应机制中起着重要作用; KEGG富集分析发现,不同碱处理时间下的KEGG途径(pathways)具有显著差异。对7个碱性胁迫反应相关基因进行RT-qPCR验证,所得基因的表达模式与RNA-Seq数据结果一致,证实了RNA-Seq结果的可靠性。本研究首次对碱胁迫下的榆叶梅叶片进行了转录组分析,获得的序列数据极大地丰富了榆叶梅可利用的基因资源,深入了解了榆叶梅碱胁迫的分子响应机制,同时为研究以榆叶梅为砧木的中国李(Prunus salicina)在碱胁迫下的适应机制奠定了分子研究基础。     

麻山药种植田沙壤土流动性离散元模型颗粒放尺效应

为简化麻山药-沙壤土复合体离散元模型，提高离散单元法在农业领域中的计算效率，以沙壤土为研究对象，在EDEM离散元软件中构建非球形颗粒，进行双目标参数标定试验，采用放大颗粒粒径方法，利用转鼓、坍塌与FT4流变仿真试验，从颗粒群动态堆积角、流动质量、流动速率以及能量等方面探究了颗粒放尺效应对颗粒群物理特性的影响。试验结果表明：干燥处理后的2 mm粒径沙壤土基质静态堆积角和动态堆积角平均值分别为32.16°和35.02°；与独立标定试验相比，双目标标定试验获得的仿真参数更具准确性与唯一性；在动态堆积角试验中，真实沙壤土颗粒在转鼓中所形成的动态堆积角随粒径和旋转速度的增大而减小，而在仿真试验中，转鼓转速相同情况下，非球形颗粒群在增大粒径的情况下所产生的动态休止角差异较小；坍塌试验中，不同粒径颗粒群在流动过程中的流动质量与平均流速变化趋势基本一致，但误差随粒径增大而增大；颗粒质量相同时，将粒径分别放大2倍及4倍，颗粒数量同比减少87.24%、98.92%，仿真时间明显缩短，计算效率显著提高；FT4流变试验表明，当放尺因子S为2时，阻力FV及其力矩T随时间变化的拟合曲线值约为原尺时的2倍，而当放尺因子S为4时，与原尺相比，拟合曲线斜率差异显著，相关性明显降低。研究结果可为构建沙壤土离散元放尺模型提供理论依据，同时也可为农业工程离散元放尺仿真计算提供一定参考。     

秸秆或粉煤灰添加对砂姜黑土持水性及小麦抗干旱胁迫的影响

针对黄淮海平原典型中低产土壤砂姜黑土黏粒含量较高,土壤有效水分库容较低,严重限制作物生产的现状,该文采用盆栽试验,研究了不同外源改性物料的添加对土壤持水性能及小麦生理的影响,以期获得农田水分管理过程中的关键参数。盆栽试验设置常规氮磷钾(control,CK),常规氮磷钾配施下的添加秸秆(straw returning,SR)、秸秆碳(straw carbon,SC)和粉煤灰(fly ash,FA)处理,维持土壤相对含水率在80%,培育小麦至抽穗期,开展为期10 d的干旱胁迫试验。结果显示SR和SC处理提高了土壤持水能力,且处理间的差异较小;FA处理因其表面富含大量疏水性结晶矿物,土壤相对含水率下降较快,迟效水含量显著低于其余处理,但土壤速效水含量显著提高。不同改性措施均有提高小麦叶片相对含水率,减轻干旱胁迫的趋势,但在极端干旱胁迫下,FA处理叶片相对含水率不仅明显低于其余处理,且作物体内积累大量丙二醛、过氧化氢等有害物质。田间管理中砂姜黑土相对含水率应维持在38%(SR)、36.5%(SC)和24.5%(FA)以上,当土壤相对含水率低于30.78%(SC)、28.43%(SR)和22.5%(FA)时将会对作物生理产生不可逆的伤害。鉴于秸秆优良的保水性能,粉煤灰“富水,不保水”的特性,秸秆与粉煤灰的配合施用将利于砂姜黑土的改良。相关机制值得进一步研究。