过表达ZmIBH1-1提高玉米苗期抗旱性

【目的】干旱是严重影响玉米生长发育进程的一个重要因素。挖掘玉米抗旱相关基因,通过转基因功能验证和转录组分析,解析关键基因在响应干旱胁迫过程中的分子调控机制,为抗旱分子育种和遗传改良提供理论依据。【方法】以玉米自交系B104（WT）为背景材料,利用农杆菌介导方法构建过表达ZmIBH1-1转基因株系（ZmIBH1-1-OE）;通过对转基因植株进行草铵膦抗性筛选、标记基因和目的基因PCR检测,以及运用实时荧光定量PCR检测目的基因的表达情况,鉴定阳性植株和株系;以WT和ZmIBH1-1-OE转基因株系为材料,通过干旱处理（20% PEG6000）,进行表型鉴定和耐旱生理生化指标测定,验证ZmIBH1-1的抗旱功能;通过对干旱胁迫下玉米4叶期转录组的比较分析,鉴定出差异表达的基因（differentially expressed genes,DEGs）;结合DAP-seq（DNA affinity purification sequencing）分析,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的下游靶基因,利用基因组可视化软件IGV（integrative genomics viewer）分析ZmIBH1-1蛋白结合候选靶基因的位置,然后通过Dual-Luciferase试验验证ZmIBH1-1蛋白与靶基因的调控关系。【结果】通过玉米遗传转化获得12个转化事件;T₃代中,能同时检测到标记基因Bar和目的基因ZmIBH1-1的植株有458个,实时荧光定量PCR检测结果表明,ZmIBH1-1-OE中ZmIBH1-1的表达量显著高于WT,株系3和株系8表达量最高,将其自交获得T₄代转基因株系用于后续试验。在干旱胁迫条件下,ZmIBH1-1-OE株系存活率、叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量及其生理生化指标（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性）均显著高于WT,说明玉米中过量表达ZmIBH1-1赋予玉米更高的耐旱性。转录组分析结果表明,WT与ZmIBH1-1-OE株系在干旱胁迫下有1 214个差异表达基因;Gene Ontology（GO）功能富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及生物过程、细胞组分和分子功能,如在生物过程中主要涉及到光合作用、应激响应、脱水响应等;KEGG富集分析表明,差异表达基因主要参与植物激素信号传导、新陈代谢等过程。结合转录组显著差异表达基因和DAP-Seq分析所得到ZmIBH1-1蛋白的靶基因,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的11个候选靶基因,包括2个钙信号相关基因、3个半胱氨酸代谢相关基因、1个bHLH转录因子、1个应激响应蛋白、1个谷胱甘肽转移酶、1个氧化还原过程蛋白和2个乙烯响应因子;基因组可视化结果显示ZmIBH1-1蛋白可以结合靶基因启动子区;随后通过Dual-Luciferase试验进一步表明,ZmIBH1-1蛋白可以直接作用于11个候选靶基因,其中,ZmIBH1-1蛋白可以促进ZmCa-M、ZmSYCO、ZmbHLH54、ZmGlu-r1、ZmCLPB3和ZmP450-99A2的表达,抑制ZmAGD12、ZmCYS、ZmCYSB、ZmERF-107和ZmEIN3的表达。此外,在干旱胁迫下NAC、WRKY、MYB等转录因子在ZmIBH1-1-OE和WT株系中也存在差异表达。【结论】ZmIBH1-1的过表达可以增强玉米苗期的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控乙烯信号通路中的ZmERF-107和ZmEIN3的表达提高玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控钙信号相关基因ZmCa-M和ZmAGD12增强玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白可能通过间接调控NAC、WRKY、MYB等转录因子响应干旱胁迫。     

夏玉米规模化集约种植综合生产栽培模式

玉米作为我国种植面积最大的粮食作物,其田间管理核心技术一直都是规模化种植高产栽培需要重点关注的内容。因此,掌握夏玉米关键栽培技术,做好各个环节重点管控,可有效节约种植成本,提高农业综合种植效益,增加农民收入,保证粮食安全供给。一、范围本栽培模式重点介绍了夏季种植玉米高密高效高产、集约化规模种植所需的品种、生态生产条件和宽窄行密植、水肥一体化、绿色防控、全程机械化等集成技术。     

小麦干物质积累与分配规律研究进展

干物质的积累与分配是反映小麦群体生长状况的重要指标.本文阐述了小麦干物质积累与分配的一般规律及与产量之间的关系,并综述了基因型和播期、密度、水分、氮肥等栽培因子及光照、温度等生态因子对小麦干物质积累和分配的影响.在今后的研究中,应充分运用分子生物学等相关技术推动小麦种质资源的利用和新品种的选育;通过表型组学和作物模型等深入研究小麦干物质积累过程机理,实现对小麦群体的早期诊断和定量调控;应集成多项生产技术,实现小麦生产的可持续发展,以期为小麦群体生长状况的调控及我国小麦的高产稳产和优质提供理论参考.     

双季鲜食玉米/花生宽幅间作生态高效栽培技术

该文分析了双季鲜食玉米/花生宽幅间作生态高效栽培的意义,阐述了其栽培的技术要点,包括播前准备、播种与覆膜、田间管理、收获与晾晒、秸秆还田与残膜清除等.该技术主要适用于山东省小麦、玉米两熟轮作区及其他相似区域.     

不同水肥条件下夏玉米/冬小麦农田生态系统碳平衡研究

农田生态系统碳平衡取决于农作物固定碳量和土壤异养呼吸排放碳量。为揭示水肥用量对农田生态系统碳平衡的综合影响，设置3个灌水水平：高水、中水和低水（W1、W0.85、W0.7夏玉米季分别为90、76.5、63mm，冬小麦季分别为140、119、98mm），4个施氮水平：高氮、中氮、低氮和不施氮（N1、N0.85、N0.7、N0夏玉米季分别为300、255、210、0kg/hm2，冬小麦季分别为210、178.5、147、0kg/hm2），4个施磷水平：高磷、中磷、低磷和不施磷（P1、P0.85、P0.7和P0夏玉米季分别为90、76.5、63、0kg/hm2，冬小麦季分别为150、127.5、105、0kg/hm2）进行了田间试验。结果表明：不同水肥处理下夏玉米/冬小麦农田生态系统表现为碳汇，夏玉米季净生态系统生产力固碳量（CNEP）为6805~7233kg/hm2，冬小麦季CNEP为5842~6434kg/hm2，夏玉米CNEP高于冬小麦。在高、中、低肥水平下，增加灌水量，夏玉米/冬小麦周年净初级生产力固碳量（CNPP）提高2.48%~5.96%，土壤微生物异养呼吸碳释放量（CRm）增加2.15%~15.20%，净生态系统生产力固碳量（CNEP）增加1.16%~6.47%。在高、中、低供水水平下，增加施肥量，夏玉米/冬小麦周年CNPP增加2.95%~3.43%，土壤CRm增加5.23%~18.67%，CNEP增加0.93%~2.79%，CNEP增加比例与供水水平呈负相关。在低水条件下，氮磷肥配施处理夏玉米/冬小麦农田周年CNEP较单施氮、磷肥分别增加4.86%、7.34%，且氮磷肥交互作用显著（P<0.05），水肥供应水平相差15%时对冬小麦农田CNEP有显著的正交互作用。氮磷肥配施、水肥协调供应均有助于促进夏玉米/冬小麦农田生态系统的净碳输入，在节水节肥原则下，夏玉米和冬小麦分别在W0.85N0.85P0.85和W0.7N0.85P0.85水肥供应条件下有利于增加农田CNEP。     

玉米种植保护性耕作技术及其应用研究

当前,随着农业现代化的发展进程不断加快,农业农村部门关于工作技术的应用研究也在不断加快,并形成了一大批的现代化的技术方案。各种现代化的技术措施逐渐运用到农业生产领域,切实提高了生产效率和生产质量,让农民群众从繁重的农业劳作中解脱出来,同时也更好地缓解了自然条件对农作物生长发育造成的不良影响。玉米保护性耕作技术不仅是提高玉米种植产量的重要举措,更是构建市场化玉米种植行业体系的关键要素,通过应用该项技术,在提高玉米产量的同时,还能够更好地保护玉米种植地周边的自然环境,更好地推动玉米种植的可持续化发展,为助推现代农业奠定坚实基础。本文主要结合实际工作经验,首先探讨了玉米种植保护性耕作技术的要点,然后论述了具体的应用措施,希望通过研究对广大同行有所帮助。     

玉米品种龙博士7号选育报告

龙博士7号是以自选系JS102为母本、自选系KZ-310为父本组配杂交而成的玉米优良杂交种;2012—2014年参加甘肃省中晚熟高密B组玉米区试,3 a 15点(次)产量为15 325.5～16 528.5 kg/hm2,平均15 992.5 kg/hm2,增产幅度为3.1%～7.8%。该品种具有耐密性、丰产性,适应性、抗病抗逆能力强,耐病虫害等特点,适宜在甘肃省及西北同类春播玉米区广泛种植。     

过氧化氢(H2O2)介导的光合诱导系统信号

研究光照玉米幼苗顶部叶片产生的系统信号对底部叶片光合诱导过程的影响,探讨玉米叶片对光斑高效利用可能机制.以玉米(Zea mays L.)幼苗为试验材料,光照其顶部叶片,其余叶片处于遮蔽状态,利用Li-6400便携式光合仪测定玉米幼苗底部叶片光合诱导过程.通过预先光照玉米幼苗顶部叶片,底部叶片光合诱导过程从最低值到达最高值所需时间显著缩短,中间叶片光合诱导过程T50和T90分别下降,底部叶片光合诱导过程T50和T90分别下降29％和37％.玉米叶片全部遮荫条件下,底部叶片喷施过氧化氢(H2O2)促进光合诱导过程.三氯乙酸(TCA)和二苯基碘化钾(DPI)处理玉米顶部叶片基部,即使顶部叶片受到预光照,也无法改变底部叶片光合诱导过程.预先光照玉米顶部叶片,产生系统信号,信号物质为H2O2,通过韧皮部转运,可调节其他叶片光合诱导过程,有利于玉米底部叶片对动态光能利用和碳积累.该系统信号对玉米冠层底部叶片高效利用光斑发挥重要作用.     

青贮玉米混播研究进展

青贮玉米是重要的粮饲兼用作物,具有营养丰富、气味芳香、淀粉含量高、干物质产量高等优点,因此被广泛应用。但青贮玉米作为饲草存在的缺点是蛋白质含量不足,采用青贮玉米与高蛋白作物混播混贮能够有效解决这一问题。本文通过对青贮玉米的混播情况进行综述,为提高青贮饲料的产量、改善品质、促进畜牧业发展提供一定参考,同时为青贮玉米混播混贮的发展指引方向。     

基于PSO-SVR模型的河南省小麦产量预测方法

小麦生产是河南省农业生产中的重要环节，在维持粮食供应和安全方面发挥着重要作用。对小麦产量进行准确预测可以为农业经济调控、政策制定提供重要性信息。为提高小麦产量预测精度，综合考虑影响小麦产量的相关因素，基于皮尔逊相关系数分析特征变量与产量之间的相关性。选取支持向量回归(support vector regression, SVR)模型解决小麦估产中的复杂性、非线性及小样本等问题。引入粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)对SVR模型的惩罚因子(c)和核参数(g)进行优化，提高SVR模型的预测精度。以河南省1978—2019年小麦产量数据及其特征变量数据构建数据集，并与BP、Elman等神经网络模型及优化模型进行对比仿真试验。结果表明，PSO对SVR模型的优化效果明显高于传统的神经网络，PSO-SVR模型预测结果的4项评价指标均优于其他模型。其中，PSO-SVR模型的平均绝对百分比误差MAPE为0.87%,与SVR模型相比误差降低了57.4%、与PSO-BP模型相比误差降低了64.8%。PSO-SVR模型能够提高小麦产量预测精度，稳定性好，可为小麦产...