利用RecTE基因重组体系构建hrpS基因缺失型冠菌素工程菌株

冠菌素 (coronatine, COR) 是一种新型植物生长调节剂，能有效调控植物生长，增强植物抗逆性。目前冠菌素主要通过微生物菌株发酵的方式获得，而菌株自身产率低是限制冠菌素应用的最大问题。为了开发冠菌素高产菌株，本研究以模式菌株丁香假单胞菌番茄致病变种Pseudomonas syingae pv. tomato DC3000为出发菌株，利用RecTE基因重组体系对菌株Pst DC3000中hrpS基因进行了敲除，并成功筛选到基因重组菌株H1-20。对H1-20菌株进行发酵培养，结果表明，H1-20菌株中冠菌素的产量达到了22.67 mg/L，是出发菌株冠菌素产量的2.36倍。本研究通过RecTE基因重组体系，成功地构建了冠菌素工程菌株H1-20，为产冠菌素菌株提供了更多选择，为后续进一步开展冠菌素高产菌株改造工作奠定了基础。     

物联网与作物模型在智慧棉花系统中的应用与展望

在已有科技与研究成果基础上，结合数据库技术，构建基于物联网与棉花功能结构模型Cotton XL的智慧棉花生产数字化系统平台。系统利用智能传感器等物联网设备实时采集田间气象、土壤和作物长势等数据以及现场视频图像信息，通过网络传输监测范围内棉株的信息至数据库，结合模型模拟分析，实现远程操控辅助管理、预测判别、智能处理和可视化模拟等功能，从而优化作物栽培管理措施，提升资源配置效率，提高棉花产量与品质，为棉农适应现代农业信息化、智能化、高效化提供有效途径。     

应用缩节安(DPC)调控棉花株型的定位定量效应研究

缩节安(1,1-dimethyl piperidinium chloride, DPC)是棉花生产中广泛应用的植物生长延缓剂,其调控棉花茎枝生长的定位定量效应尚缺乏系统的量化研究。本研究2013—2014年在田间条件下分别于棉花现蕾期、盛蕾期后、盛花期前、盛花期后和打顶后单次应用不同剂量的DPC,测量了DPC作用有效期内的棉花株高和主茎生长速率,探究了所有主茎节间及所有果节对DPC的响应。结果表明, DPC处理对棉花主茎节间的影响范围为N节(应用DPC时的主茎节)以下1～4个和N节以上0～6个(打顶条件下),对果枝的影响范围为N节以下1～11个和N节以上0～5个,其中N节以下果枝受影响的果节多于N节以上果枝。将盛蕾期后和盛花期前2次应用DPC的效应叠加,其影响范围几乎可以覆盖全部主茎节间(果枝始节以上)和全部果节。DPC应用剂量与其作用强度并不总存在较好的线性关系。DPC的定位定量效应除了与应用时间和剂量有关,还受到温度、降水等环境条件和棉株生物量、源库关系的影响。     

黄河流域棉区北部机采棉田恶性杂草的化学防除研究

影响黄河流域棉区北部棉花机械采收的恶性杂草主要有藜、反枝苋、铁苋菜、龙葵、苘麻、田旋花、打碗花和裂叶牵牛等。于2013、2014、2016年研究了这些杂草的化学防除方法。苗蕾期用嘧硫草醚和三氟啶磺隆对藜、反枝苋、龙葵、苘麻、田旋花、打碗花的防效较好，药后30～40 d的株防效超过95%；对铁苋菜和鹅绒藤的防效较差，同期株防效不足85%；对裂叶牵牛的防效居中，同期株防效为84%～94%。花铃期用嘧硫草醚和三氟啶磺隆对上述恶性杂草的防效下降；而乙氧氟草醚的杀草活性较强，药后25～40 d株防效可达100%（裂叶牵牛除外）。草甘膦在苗蕾期、花铃期和吐絮期对各种恶性杂草的株防效均在95%～100%（花铃期的裂叶牵牛除外）。上述处理对棉花均未产生明显药害，对产量也无显著影响。针对黄河流域棉区机采棉田，苗蕾期应用嘧硫草醚或/和三氟啶磺隆，花铃期应用乙氧氟草醚或草甘膦，吐絮期应用草甘膦，可较好地防除恶性杂草。     

丁香假单胞菌发酵液中的冠菌素含量测定方法及其应用

为了辅助提高工程菌种改良的效率，建立了一种简单、快速、高效的分散液-液微萃取-高效液相色谱检测丁香假单胞菌发酵液中冠菌素的分析方法。优化了蛋白沉淀法、萃取剂的种类和体积、分散剂的种类和体积、萃取时间和离心强度等对萃取率的影响。确定最优萃取条件为:以2.0 mL丙酮作为分散剂，以400 μL氯苯为萃取剂，萃取5 min，在5 000 r/min下离心5 min。高效液相色谱的检测条件为:流动相为V (甲醇) : V (0.5%乙酸水溶液) = 70 : 30，等梯度洗脱，流速1.0 mL/min，柱温30 ℃，检测波长220 nm。在3.2~100 mg/L范围内，冠菌素的峰面积与其质量浓度间呈良好的线性关系，相关系数 (r) 为0.999 8。方法的检出限为2.1 mg/L，定量限为6.5 mg/L。在6.5、25和100 mg/L添加水平下，冠菌素在丁香假单胞菌发酵液中的回收率在95%~98%之间，相对标准偏差 (n = 5) 在2.7%~5.1%之间。该方法可用于丁香假单胞菌发酵液中冠菌素含量的测定。     

丙环唑对玉米幼苗生长的调控及其相关机制

丙环唑(propiconazole,简称Pcz)作为一种杀菌剂被广泛应用于作物生产,它同时具有调节作物生长发育的作用,但关于丙环唑在玉米上的应用研究较少。本研究以玉米品种郑单958为材料,研究丙环唑(Pcz)对玉米苗期植株生长、细胞形态和激素信号的影响。结果表明,Pcz处理显著抑制玉米中胚轴与胚芽鞘的生长,降低株高,缩短叶片和叶鞘长度,减小叶夹角,同时显著抑制叶片和叶鞘细胞的纵向伸长,促使叶枕细胞排列由疏松变为紧密;Pcz处理显著降低玉米中赤霉素(GA1和GA3)的含量,下调GA合成酶基因GA3ox1基因的表达,上调GA钝化酶基因GA2ox5和GA2ox8表达,而GA合成酶基因GA20ox1的表达呈现先上调后下调模式;Pcz处理显著降低油菜素内酯(BR)含量,但BR合成基因CPD和DWF4的表达上调,可能是由于反馈调节。此外,Pcz处理下调扩张蛋白基因EXPA4、EXPA5和木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶基因XTH1、XET1的表达。综上所述,Pcz处理调节GA和BR信号转导途径,抑制GA和BR在植株内积累,调控扩张蛋白、木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶基因表达,操纵细胞生长,有效调控株型。     

雨养条件下植物生长调节剂对冬小麦根系生长和产量形成的调控研究

为了探讨雨养模式下植物生长调节剂协同调控冬小麦根系生长和产量形成的机理,在华北平原雨养条件下,研究烯效唑和矮壮素复配剂以及清水对照对冬小麦产量形成、群体数量和根系生长的影响。结果表明:植物生长调节剂处理显著提高冬小麦穗数和籽粒产量,但是对小穗数和穗粒数没有显著影响。植物生长调节剂可以促进冬小麦冬前分蘖,明显提高生育前期群体数量。植物生长调节剂处理下,冬小麦分蘖期单株根系根长和根表面积显著降低,但是冬小麦单株根直径、根条数、根重和根冠比显著增加。植物生长调节剂处理主要影响冬小麦分蘖期0~30 cm土层的根长密度和0~50 cm土层的根重密度,而对深层土壤中的根长密度和根重密度影响较小。植物生长调节剂可以协同调控冬小麦根系生长和分蘖形成,从而有利于塑造合理群体结构和提高产量。     

棉花盐胁迫应答基因GhCPK5的克隆及序列分析

本研究克隆了1个陆地棉新的钙依赖蛋白激酶基因GhCPK5(Genbank登录号为:HM002634)。GhCPK5基因组DNA序列全长3 031 bp,包含一个1 707 bp的开放阅读框,具有7个外显子和6个内含子。GhCPK5可能定位于细胞核内,有568个氨基酸残基,分子量为63 ku。氨基酸序列分析表明,陆地棉GhCPK5与杨树PtCPK5同源性达到89%,同样包含完整的激酶结构域和4个EF-hand结构域。RT-PCR分析表明,该基因在根、茎、叶等组织中表达;在盐胁迫处理下,GhCPK5在各组织的表达量明显上升。     

黄河流域北部棉区棉花缩节胺化学封顶技术

【目的】探讨黄河流域北部棉区应用缩节胺(1,1-dimethyl-piperidinium chloride,DPC)对棉花进行化学封顶的可行性。【方法】于2012—2014年在河北省河间市瀛州镇国欣科技园和北京市中国农业大学上庄实验站进行,共包括6个独立试验。供试棉花品种为国欣棉3号(GX3)、欣抗4号(XK4)、石抗126(S126)和欣试17(XS17)。DPC化学封顶技术分为单独应用常规DPC化控技术(简称DPC)、将常规DPC化控技术与增效型DPC(简称DPC+)相结合(简称DPC+DPC~+)两种方式,以在常规DPC化控基础上进行人工打顶(简称DPC+MT)为对照。【结果】2012和2013年花铃期(7—8月份)多雨,应用DPC化学封顶技术的棉株较高、新生果枝数较多,其中株高较DPC+MT增加10.6—12.3 cm,果枝数增加5.8—7.9台。2014年花铃期干旱少雨,DPC化学封顶的株高与DPC+MT相比无显著差异,新生果枝数不超过3台。DPC化学封顶对棉花产量的影响不显著,但可发现2012年DPC+DPC~+的产量表现出降低趋势,且上部果枝成铃少、新生果枝成铃多,群体熟期有推迟现象。2013和2014年DPC+DPC~+的产量和熟期则与对照相当或略有增减。DPC+的应用时间(7月中旬至7月底)和剂量(750—1 500 m L·hm~(-2))对棉花株型及产量的影响无显著差异,但应避免在结铃盛期(7月底)应用大剂量DPC+(1 500 m L·hm~(-2)),以防延长后期棉铃的成熟。与DPC+DPC~+相比,单独应用常规DPC化控技术进行化学封顶在多雨年份或高密度下对棉株的控长强度较弱,而且存在减产风险。【结论】应用DPC进行化学封顶在黄河流域北部棉区基本可行,实际应用时需要根据气象因子和种植密度决定单独应用常规DPC化控技术还是将常规DPC化控技术与增效型DPC的应用相结合。     

黄河流域棉区北部留叶枝棉栽培的适宜密度研究

以中等密度(6.0万株.hm-2)下的传统整枝为对照,于2004—2005年研究了密度(1.5万~12.0万株.hm-2)对留叶枝棉产量和品质的影响。结果表明,随密度增加,留叶枝棉的子棉产量和单位面积铃数先升高后降低,但在3.0万～9.0万株.hm-2范围内无显著差异;单株铃数、铃重和纤维的麦克隆值则随密度增加显著下降。中等密度下,留叶枝棉的子棉产量在降雨较少的2004年与对照相当,但在降雨较多的2005年减产13.4%。在黄河流域棉区北部,留叶枝棉栽培的适宜密度为6.0万株.hm-2左右,多雨年份要注意防止群体过大造成郁闭。