水稻苗期根系铵钾离子吸收的交互作用研究

【目的】为探讨水稻幼苗根系NH_4~+、K~+吸收的交互作用,深化水稻养分吸收理论,【方法】采用溶液培养的方法,对低钾及高钾浓度下水稻在有铵和无铵时的K~+吸收动力学特征进行了研究,对不同钾浓度下水稻根系NH_4~+的吸收速率进行了比较。【结果】1)当K~+0.2 mmol/L时,水稻根系通过高亲和转运系统吸收K~+服从Michaelich-Menten动力学方程;NH_4~+的存在显著降低K~+的最大吸收速率(Vmax),且降幅随着NH_4~+浓度的增加而增大;NH_4~+对水稻根表载体与K~+的亲和力(Km)影响较小,在1.62 mmol/L NH_4~+浓度下,水稻品种齐粒丝苗和沪科3号的Km分别下降了12.33%和16.46%,远低于Vmax 47.30%和39.21%的降幅。2)当K~+0.5 mmol/L时,水稻根系K~+低亲和转运系统发挥作用,K~+吸收速率随浓度的增加而不断增加,呈不饱和特征;但在相同K~+浓度下,水稻根系的K~+吸收速率随NH_4~+浓度的增加而下降。3)水稻根系对NH_4~+的吸收速率随着NH_4~+浓度的增加而增加;在相同NH_4~+浓度下,水稻根系对NH_4~+的吸收速率受K~+浓度的影响很小。【结论】NH_4~+抑制水稻苗期根系K~+的高亲和转运和低亲和转运,NH_4~+对K~+高亲和吸收的影响主要是由于铵竞争细胞膜上的钾载体所致;外界K~+浓度的变化对水稻幼苗的NH_4~+吸收速率影响很小。水稻铵钾的交互作用主要表现在NH_4~+对K~+吸收的抑制作用。     

湖北稻茬小麦主茎、分蘖1、分蘖2和分蘖3的成穗率、产量贡献率及主要农艺性状分析

合理的茎蘖组合是提升小麦绿色高效生产的重要因素。为了解湖北稻茬小麦主要茎蘖对产量及主要农艺性状的影响,以大穗型小麦品种川麦104和多穗型小麦品种扬麦15为材料,于2016-2018年在湖北十堰和武汉两地稻茬麦大田条件下,设置低(1.35×106~1.65×106株·hm^-2)、中(2.85×106~3.15×106株·hm^-2)、高(4.35×106~4.65×106株·hm^-2)三种种植密度,分析了主茎(S)、分蘖1(T1)、分蘖2(T2)和分蘖3(T3)(按出现先后顺序)的成穗率、产量贡献率及相关农艺性状的表现。结果表明:(1)湖北稻茬小麦成穗茎蘖农艺性状表现值偏低,除穗长和茎高受品种的影响最大外,其他被测性状受影响程度表现为蘖位>种植密度>品种;(2)在主茎均能成穗的情况下,分蘖成穗率随蘖位和种植密度的升高而降低,大穗型品种川麦104的降幅大于多穗型品种扬麦15;(3)主茎产量贡献率随种植密度的升高而升高(35.12%~54.50%),分蘖1产量贡献率稳定在23.25%~25.50%,分蘖2和分蘖3的产量贡献率随种植密度升高而降低,分别为14.59%~23.22%和5.42%~16.77%;(4)主茎的穗粒数(35.94~44.13粒)和穗粒重(1.44~1.93 g)显著高于其分蘖,茎高、茎蘖收获指数和穗茎节长只在川麦104中、高种植密度下的分蘖3与其他茎蘖差异显著;穗长、可孕小穗数和不孕小穗数有随蘖位和种植密度升高而变劣的趋势。聚类分析得出:湖北稻茬小麦绿色高效生产模式,以主茎成穗为主体,低种植密度下增加分蘖1和分蘖2,争取分蘖3成穗为辅;中种植密度下争取分蘖1+分蘖2成穗为辅;而高种植密度下争取分蘖1成穗为辅。     

油菜薹和蕾中硫代葡萄糖苷组分及含量分析

采用超高效液相色谱（UPLC）法，对30 个油菜品种薹和蕾中硫代葡萄糖苷（glucosinolate，简称硫苷）的组分及含量进行测定。结果表明：30 个油菜品种的总硫苷含量变异范围较大，在21.67～119.29 μmol·g^-1 之间；大多数油菜品种蕾中的硫苷含量高于薹，蕾中硫苷含量均值为37.26 μmol·g^-1，薹中为28.06 μmol·g^-1；薹和蕾中的硫苷组分相似，均以4- 戊烯基硫苷和2- 羟基-3- 丁烯基硫苷为主要成分，两者在薹和蕾中的含量分别占总硫苷含量的46.24%、28.52% 和45.19%、29.13%。进一步分析高、中、低硫苷含量油菜品种的硫苷组分及含量，结果表明油菜不同品种间硫苷含量的差异主要是由4- 戊烯基硫苷引起的。     

小麦株高QTL的定位及对重要农艺性状的多效性分析

株高作为小麦育种的重要指标，对产量具有较大的影响。为进一步挖掘小麦株高的数量性状位点（quantitative trait loci，QTL），本研究以扬麦12和偃展1号杂交得到的包含205个家系的重组自交系（recombinant inbred lines，RIL）群体为材料，利用小麦55K SNP芯片构建高密度遗传图谱，结合 3年共6个环境的表型数据对株高性状进行QTL定位分析。结果表明，在染色体2B（1）、4B（1）、4D（1）、5A（1）、5B（1）和7D（2）上共检测到7个与株高相关的QTL。QPh.yaas-4B、QPh.yaas-5A和QPh.yaas-7D.1的矮秆效应来源于扬麦12，其余4个QTL的矮秆效应来源于偃展1号。在6个环境下都能检测到的位点是QPh.yaas-4B和QPh.yaas-4D，对株高的贡献率分别14.50%~24.09%和19.01%~29.80%，经过比对发现，这2个QTL分别是Rht1和Rht2。QPh.yaas-5A在5个环境下被检测到，对株高的贡献率为3.29%~5.36%；QPh.yaas-2D和QPh.yaas-7D.2在4个环境中均被检测到，对株高的贡献率分别为3.45%~6.14%和3.16%~4.10%；QPh.yaas-5B和QPh.yaas-7D.1分别在2个和3个环境中被检测到，对株高的贡献率分别是2.27%~5.09%和2.72%~4.82%。QTL比较分析后发现，QPh.yaas-7D.1和QPh.yaas-7D.2可能是新的株高位点。研究Rht-B1和Rht-D1对千粒重、穗长和穗粒数的效应，发现Rht-B1位点对这些农艺性状无显著效应，Rht-D1位点仅对千粒重有显著效应，其株高增效等位变异可显著增加千粒重。在自然群体中验证Rht-B1和Rht-D1的效应结果与RIL群体结果一致。     

施硒对水稻外观品质及籽粒硒、镉和砷含量的影响

喷施叶面硒肥是提高水稻籽粒硒含量的有效措施。通过对杂交水稻隆两优华占在孕穗期施用不同浓度的硒叶面肥,研究了施硒对水稻外观品质及籽粒硒、镉和砷含量的影响。结果表明:①施硒能显著提高水稻的整精米率,降低垩白度,当施用量为23 g/hm~2复合硒叶面肥+20 g/hm~2亚硒酸钠时,整精米率达到最高值65.67%,垩白度达到最低值0.65%;②增施硒肥能增加水稻精米和糙米的硒含量,当施用量为23 g/hm~2硒叶面肥+30 g/hm~2亚硒酸钠时,水稻精米和糙米硒含量分别达到最大值为0.784 3 mg/kg和0.816 7 mg/kg,糙米积累硒的能力高于精米;③增施硒肥对水稻精米和糙米中镉和砷含量均没有显著影响,表明籽粒对硒与镉和砷的吸收没有协同作用。同一处理下糙米镉含量均高于精米镉含量,但差异不显著,糙米对重金属砷的累积效果均显著高于精米。     

基于数字图像特征的冬小麦渍害监测研究

为探索渍害胁迫下冬小麦灾损程度的可视化监测方法,通过田间试验,分析了麦田16个常用图像特征指数在不同受渍时间下的变化特征及其与冬小麦SPAD值、产量和千粒重的相关关系,并建立了基于图像特征指数衰减量的冬小麦渍害估算模型。结果表明,随渍水时间的增加,红光(R)、红光标准化值(NRI)、超红指数(EXR)、植被颜色指数(CIVE)极显著上升,而绿光标准化值(NGI)、归一化绿红差值指数(NGRDI)、绿-红差值指数(GMR)、超绿指数(EXG)、绿红比值指数(GRVI)则极显著下降;且这9个图像特征指数均与冬小麦SPAD值、产量和千粒重呈极显著相关,相关系数的最大绝对值分别为0.92、0.85和0.91;基于图像指数衰减量所建的SPAD值、产量和千粒重减少量的估算模型均以二次多项式最优,且以CIVE指数衰减量构建的SPAD值、产量和千粒重减少量估算模型的预测精度最高,验证集决定系数分别达到0.98、0.95、0.96。因此,数字图像技术可用于冬小麦渍害监测,且以基于CIVE指数的监测效果最佳。     

日本晚樱花器官特征基因ClAP1的克隆与表达分析

用同源克隆的方法和3′ RACE技术,从日本晚樱（Prunus lannesiana）中克隆得到了1个AP1同源基因ClAP1的cDNA全长。其cDNA全长1 005 bp,包括1个编码238个氨基酸共717 bp的开放阅读框。序列比对和分子系统发生分析表明,ClAP1是拟南芥的AP1同源基因,其蛋白质的C末端具有一个保守的euAP1模体。半定量RT-PCR分析表明,ClAP1在3个日本晚樱品种‘大岛’、‘一叶’和‘普贤像’的萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊中均有表达,在叶中不表达,属参与花发育的转录因子,但其表达模式与拟南芥的AP1有一定差别。     

FaesCAL基因在同型长花柱甜荞中的表达分析

为探究同型长花柱甜荞花的发育调控的分子机制，从同型长花柱甜荞中分离得到1个全长984 bp的CAL同源基因cDNA 序列，命名为FaesCAL。FaesCAL基因包含长726 bp的完整开放阅读框，编码1个由241个氨基酸残基组成的MADS-box转录因子。蛋白序列比对及系统发育分析结果表明：FaesCAL 蛋白属于MADS-box转录因子中的CAL进化系，包含1个由57个氨基酸残基组成的高度保守的 MADS 结构域和1个由68个氨基酸残基组成的次级保守区域的 K 结构域。通过实时荧光定量(qRT-PCR)检测FaesCAL基因在同型长花柱甜荞中的组织表达特异性显示:FaesCAL基因主要在根、雄蕊、花被片和5 d果实中表达，在雌蕊中表达量很低，在茎和叶片中不表达，并且在雄蕊和花被片中的表达量极显著高于其他组织（LSD， P<0.01）。进一步通过qRT-PCR检测FaesCAL基因在甜荞花芽分化5个关键时期表达量的动态变化显示：FaesCAL基因的表达量在开花前雌雄蕊成熟时表达量最高，在雄蕊花丝的迅速伸长和花被片原基的出现时期的表达量其次。推测该基因参与了甜荞的成花转变，并在雄蕊以及花被片的发育中发挥作用。     

克氏原螯虾的生理生态学研究

对克氏原螯虾(Procambrus clarkii)的耗氧率、二氧化碳排出率及氨氮排泄率进行了测定,并研究了能源物质的供能比.结果表明,体重(22.25±14.35) g的克氏原螯虾在水温(20.0±0.5) ℃时,耗氧率为(0.191±0.081) mg*g-1*h-1,CO2排出率为(0.207±0.085) mg*g-1*h-1,NH3-N排泄率为(0.669±0.199) μg*g-1*h-1,能耗率为(2.94±1.19) J*g-1*h-1;试验虾代谢中蛋白质、碳水化合物和脂肪提供的能量比为2.7∶29.9∶67.4;耗氧率(R0)与体重(m)负相关,关系式为R0/( mg*g-1*h-1)=1.356 5(m/g)-0.688 2.     

6-BA对小麦开花期渍害的缓减效应

为了解6-苄氨基嘌呤(BA)对小麦开花期渍害的减缓效应,在大田条件下,于2012-2013和2013-2014年度,以郑麦9023为材料,研究了开花期喷施BA对小麦光合、干物积累及产量的影响。结果表明,开花期渍水使小麦两年分别减产51.4%和52.3%,减产的主要原因是千粒重和穗粒数降低,尤其是千粒重的下降,而穗粒数的减少主要归因于弱势粒的减少(两年分别减少21.4%和71.4%)。渍水前喷施6-BA处理比渍水处理显著增产,两年分别增产7.8%和31.6%,增产的主要原因是提高了千粒重和穗粒数。渍水前喷施6-BA可提高旗叶光合速率及SPAD值、干物质积累总量及收获指数,缓减旗叶及倒三叶衰老。说明渍水前喷施6-BA可通过促进小麦光合作用和干物质积累及其向籽粒的分配,减缓渍水对产量形成的不利影响。