周年耕作方式对砂姜黑土农田土壤养分及作物产量的影响

为探明适宜于砂姜黑土农田的周年耕作方式, 提升砂姜黑土农田地力及作物产量, 在冬小麦?夏玉米一年两熟种植制度下, 设置多年定位夏玉米季?冬小麦季免耕?旋耕(对照)、免耕?深耕、深松?旋耕、深松?免耕、免耕?免耕5种周年耕作方式田间试验, 在定位处理的第4个周年研究耕作方式对砂姜黑土农田土壤有机碳含量、土壤养分及其对作物产量的影响。结果表明, 在秸秆全量还田条件下, 与试验开始前相比, 各处理0~20 cm土层土壤有机碳、全氮、速效钾含量均有所增加。与对照相比, 其他处理均增加周年内0~20 cm土层土壤有机碳和全氮含量。免耕?深耕、深松?旋耕、免耕?免耕处理显著增加周年内0~20 cm土层土壤有效磷含量, 而深松?免耕处理显著增加冬小麦开花期和收获期0~20 cm土层土壤有效磷含量, 整个周年内对照在20~40 cm土层土壤的有效磷含量均最低。深松?免耕处理增加周年内0~20 cm土层土壤速效钾含量, 而深松?免耕、免耕?免耕处理20~40 cm土层土壤速效钾含量在夏玉米苗期、大口期、开花期和灌浆期显著高于对照处理。深松?旋耕和深松?免耕处理显著增加夏玉米?冬小麦周年籽粒产量, 增幅分别为7.67%和10.21%。综上所述, 在秸秆全量还田基础上, 深松?旋耕和深松?免耕能够改善土壤有机碳和养分状况, 显著提高周年作物产量, 可作为黄淮区砂姜黑土农田相对适宜的周年耕作方式。     

氮肥基追比对冬小麦调亏灌溉的调控作用

为了解氮肥基追比对冬小麦调亏灌溉的调控作用,比较分析了2种氮肥基追比(10∶0和6∶4)下调亏灌溉(水分亏缺阶段为返青至拔节期)对冬小麦产量和水分利用效率的影响差异。结果表明,返青至拔节期水分调亏显著降低冬小麦的叶面积,抽穗后在充分供水条件下对根系活力的影响表现出较长后效,且降低了花后旗叶MDA的积累速率,最终显著提高了产量及水分利用效率。与氮肥基追比10∶0处理相比,6∶4处理下开花期冬小麦的叶面积显著增加,抽穗后在土壤自然干旱条件下灌浆期光合速率明显提高,花后旗叶MDA含量降低,稳产性增强。可见,在冬小麦生育后期土壤水分较好的情况下,返青至拔节期水分调亏对产量有正效应;生育后期土壤较干旱情况下,追施氮肥可以提高冬小麦的抗旱能力。     

不同氮效率小麦的氮代谢特征及GS酶活性与氮代谢指标的相关性研究

以豫麦49-198、漯麦18(低氮高效型,LH)和西农509、矮抗58(低氮低效型,LL)4个品种为材料,采用盆栽试验研究3个不同施氮水平(0、120、225 kg/hm2N)下小麦不同生育时期的氮素转运特征,并分析谷氨酰胺合成酶(GS)活性、氮代谢指标(游离氨基酸、可溶性蛋白含量)及两者的相关性。结果表明,LH型品种的籽粒氮素分配比例均高于LL型品种,且氮素分配比例随着施氮量的增大而减小;LL型品种的营养器官氮素分配比例较LH型品种高,且氮素分配比例总体随施氮量的增大而增大;总体上功能叶和穗下节中GS活性表现为LH型LL型,且随施氮量的增加而增加;总体上不同施氮量处理功能叶和穗下节中游离氨基酸、可溶性蛋白含量均随施氮量的增加而增大,不同氮效率品种的功能叶和穗下节中游离氨基酸、可溶性蛋白含量均表现为LH型LL型;功能叶和穗下节中GS活性与可溶性蛋白、游离氨基酸含量的相关性均达到显著或极显著水平,且在开花后7 d时相关性达到最高。花后7 d时的GS活性可作为小麦营养诊断的一个参考指标。     

玉米ZmPP6C基因的克隆及其响应光质和胁迫处理的表达模式分析

丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶6亚基(catalytic subunits of Ser/Thr protein phosphatase 6, PP6C)是PP6全酶的催化亚基。在模式植物拟南芥中的研究表明,PP6C参与生长素极性运输、脱落酸信号转导和光信号转导途径介导的开花调控。为了明确玉米丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶6亚基(ZmPP6C)的蛋白结构特征与同源蛋白间的进化关系,采用RT-PCR方法克隆了ZmPP6C的全长基因。序列分析表明,ZmPP6C开放阅读框为912个核苷酸,编码303个氨基酸残基,包含PP2A的催化亚基PP2Ac结构域;系统进化树分析表明,PP6C蛋白在进化上较为保守,并且与高粱的PP6C蛋白相似性更高。对玉米自交系B73的ZmPP6C基因进行器官特异性表达分析表明,其表达量在成株期叶片中最高,是根中的7.9倍;ZmPP6C能够响应不同光质处理,且受远红光和红光的影响较大;也能响应长日和短日处理,在长日条件下的光照和黑暗阶段各有一个明显的表达高峰,在短日条件下的光照和黑暗阶段分别有2个和3个表达峰值;同时,ZmPP6C还响应高渗透、盐渍和淹水等胁迫处理,出现明显的上调表达。结果表明,ZmPP6C在玉米光信号转导、开花诱导与胁迫应答中发挥重要作用,其分子与生化机制值得进一步探讨。     

小麦胚中不同形态多胺含量的变化及其与耐旱性的关系

为解析发育籽粒胚中不同种类和不同形态多胺在小麦耐旱机制中的作用,以强抗旱性的洛麦22和弱抗旱性的豫麦48为材料,于小麦花后第10天施以根际自然干旱、喷施外源多胺及其合成抑制剂处理,研究不同类型多胺含量变化及其与品种耐旱相关生理指标和产量相关性状的关系。干旱胁迫处理10天内,2个品种籽粒胚中游离态腐胺(Put)、亚精胺(Spd)和精胺(Spm)以及酸可溶性共价结合态多胺(ASCC-PA)含量均上升,尤其是豫麦48的游离态Put一直表现为急剧升高趋势。干旱处理前期两品种籽粒中游离态Spd和Spm的上升幅度没有明显差异,处理后期洛麦22中Spd和Spm的上升幅度明显大于豫麦48;两品种胚中的酸不溶性共价结合态腐胺(AISCC-Put)含量前期均较低,到后期洛麦22的AISCC-Put含量上升明显。外源Spd和Spm处理后,不仅显著提升了干旱胁迫后期豫麦48胚的游离态Spd和Spm的含量,并且提高了旗叶相对含水量和籽粒相对干物质增长速率,降低了旗叶相对质膜透性,抗旱性得到改善。MGBG处理强烈抑制了洛麦22胚中游离态Put向Spd和Spm转化,也明显降低小麦的抗旱性。外施菲咯啉显著抑制了干旱胁迫所诱导的AISCC-Put增加,同时也降低了小麦对干旱胁迫的抗性。上述结果暗示花后胚中游离态Put向游离态Spd、Spm和AISCC-Put的顺利转化可以提高小麦抗干旱能力。     

利用HMW-GS全缺失突变体快速构建Glu-1位点近等渗入系

小麦高分子量麦谷蛋白亚基(highmolecular weight glutenin subunit, HMW-GS)由Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1位点中含有的复等位基因编码,评价和优化Glu-1位点组合是认识与改良HMW-GS表达与功能的重要途径。本研究创制了以小偃81为背景的HMW-GS基因完全缺失突变体DLGlu1。将DLGlu1与加拿大优质强筋小麦品种Glenlea杂交,结合后代幼胚培养与分子标记辅助选择技术,在BC₃F₃种子中快速鉴定出来自Glenlea的Glu-A1a、Glu-B1al和Glu-D1d位点不同组合的7种渗入系材料,可进一步发展成一套完整的Glu-1位点有差异的近等渗入系。本研究表明,DLGlu1可用于Glu-1位点近等渗入系的快速创制,对Glu-1位点功能研究和改良具有重要价值。     

硅肥对干旱胁迫下冬小麦旗叶抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统及产量的影响

为从抗坏血酸-谷胱甘肽循环的抗氧化角度提示硅元素的抗旱机理,以冬小麦品种豫麦49-198为材料,研究了硅肥对不同干旱胁迫（对照、轻度胁迫、重度胁迫）下小麦旗叶抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统中关键基因表达、抗氧化物质含量及产量的影响。结果发现, 在轻度和重度胁迫持续10 d时,施用硅肥与不施用硅肥比较,小麦旗叶抗坏血酸分别提高了16.57%和8.39%,小麦旗叶中抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统关键酶基因TaAPX、TaGR、TaGS相对表达量分别提高了60.23%、73.61%、11.35%和87.97%、25.70%、114.64%;在轻度胁迫和重度胁迫持续20 d时,施用硅肥与不施用硅肥比较,小麦旗叶抗坏血酸含量分别提高了18.03%和6.81%,小麦旗叶中抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统关键酶基因TaAPX、TaGR、TaGS相对表达量分别提高了124.54%、44.42%、56.80%和118.19%、41.42%、269.21%;小麦籽粒产量分别提高了29.23%和33.31%。以上结果说明,施用硅肥可以增强小麦旗叶抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统功能,提高小麦植株的抗旱性,增加籽粒产量。     

深耕加秸秆还田下施氮量对土壤碳氮比、玉米产量及氮效率的影响

为明确深耕加秸秆还田条件下的适宜施氮量,研究了深耕加秸秆还田条件下不同施氮量[0、240、270、300(当地生产平均施氮水平)、330、360 kg/hm2N]对土壤碳氮比、玉米产量及氮效率的影响。结果表明,深耕加秸秆还田下增施氮肥可以提高玉米植株干物质和氮素积累量,增加土壤有机质和全氮含量,调节土壤碳氮比,进而提高玉米籽粒产量和氮效率。深耕加秸秆还田条件下,随着施氮量的增加,土壤有机质和全氮含量增加,碳氮比降低;玉米植株干物质积累量、氮素积累量、籽粒产量及氮素农学效率、氮素表观利用率均先增加后降低,以330 kg/hm2处理最高,其籽粒产量、氮素农学效率、氮素表观利用率比当地生产平均施氮水平300 kg/hm2处理分别显著提高9.3%、23.6%、46.7%,但其产量与360 kg/hm2处理差异不显著。表明,深耕加秸秆还田条件下,玉米需适当增加氮肥施用量,试验区玉米适宜氮肥用量以330 kg/hm2(较当地平均施氮水平高10%)为宜。     

逆境胁迫下小麦脂肪氧化酶基因表达的qRT-PCR分析

为探讨小麦脂肪氧化酶基因在非生物胁迫过程中的生物学功能,采用qRT-PCR技术,首先分析了TaLox-B2和TaLox-B3基因在小麦幼叶、茎、根以及成熟籽粒中的表达情况,其次分析了这2个基因在高盐、低温、高温和干旱胁迫下叶片中的表达模式。结果表明,这2个基因在小麦根、茎、叶以及成熟籽粒中均有表达,但TaLox-B2基因主要在叶和成熟籽粒中表达,而TaLox-B3基因主要在根和叶中表达。在高盐胁迫下,这2个基因的表达趋势大体一致,类似于正态分布,在3h时达到峰值。在低温逆境下,TaLox-B2基因的表达模式无明显规律,而TaLox-B3基因在0~6h范围内呈上调表达,之后开始逐渐下降。在高温逆境下,这2个基因在0~12h范围内均呈下调表达,但二者下调的趋势明显不同。在模拟干旱胁迫下,这2个基因相对表达量均较低,表达趋势存在明显差别,但二者的表达模式则无明显规律。推测认为,TaLox-B2和TaLox-B3基因主要受盐胁迫诱导,且与PEG干旱胁迫之间没有特定的关系,此外,温度变化对TaLox-B2和TaLox-B3基因表达量的影响较为明显,但低温和高温的作用机制不同。     

黄淮南部玉米产量对气候生态条件的响应

针对近年来黄淮南部气候条件和耕作制度变化, 2015—2016年在河南农业大学科教园区以该区主推品种郑单958为材料, 采用分期播种方法, 研究玉米产量对气候生态条件的响应, 探讨气候因子与玉米产量的关系。结果表明, 由于年际间、播期间气候因子的差异, 玉米产量差异显著, 大体表现为春播产量高于夏播, 且夏播产量随播种时间的推迟而显著降低。随着播期的推迟, 玉米苗期日均温逐渐升高, 粒期日均温逐渐降低, 有效积温减少, 生育期缩短。试验设定密度下, 百粒重对产量的贡献大于穗粒数, 而影响百粒重和穗粒数的主要气候因子是全生育期有效积温和粒期有效积温。影响玉米产量的主要气候因子是苗期气温日较差(r = 0.696^*)和日均温(r = -0.638^*)、粒期有效积温(r = 0.822^**)和日均温(r = 0.723^**)、生育期有效积温(r = 0.843^**)。因此, 生产上, 春播玉米播期由传统的4月15日左右推迟至5月1日左右, 可减少花期阴雨和高温热害影响, 表现出较好的丰产稳产性。夏播玉米在麦收后抢时早播, 不仅可争取更多积温, 还可使玉米苗期处于较低日均温、粒期处于较高日均温的有利温度条件下, 同时为推迟收获期和机械粒收创造条件。