菌根化育苗对玉米生长和养分吸收的影响

【目的】丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)侵染作物根系形成菌根共生体系对于作物吸收磷具有重要作用,但该结果大多来源于室内受控试验,有限的田间试验因环境条件、试验材料与接种技术等差异致使AMF菌剂应用效果不一。本研究通过玉米菌根化育苗和田间移栽,分析了接种AMF对玉米生长、养分吸收、籽粒产量及养分含量的影响,以期推进菌根技术的实际生产应用。【方法】以自交品系玉米B73为供试作物,于2018年5月至10月在北京市延庆区进行了田间试验。田间小区设置基施磷(+P)和不施磷(–P)处理。供试AMF为Rhizophagus irregularis Schenck&Smith BGC AH01。玉米种子催芽后,分别播入加入AMF菌剂(+M)和菌剂过滤液(–M)的育苗钵内,培养两周后移栽至田间。玉米在田间条件下生长至拔节期时,使用便携式光合仪测定叶片光合速率与气孔导度,取样测定地上部与根部干重和养分元素含量,同时测定菌根侵染率;在玉米完熟期取样,测定籽粒百粒重、籽粒产量及养分含量。【结果】无论田间施磷与否,接菌植株根系的菌根侵染强度和丛枝丰度均显著高于不接菌植株。不施磷情况下,+M处理显著提高了玉米根系干重,玉米生长的菌根依赖性(163.7%)显著高于施磷情形(124.1%)。–P–M处理玉米叶片的光合速率和气孔导度显著低于其他3个处理。–P+M处理玉米叶片的光合参数、玉米地上部和根部磷含量与+P+M均无显著差异。与–P–M处理相比,–P+M显著提高了玉米籽粒产量和百粒重,同时也提高了籽粒中锌、锰、镁等矿质养分的含量,且与+P+M处理相比均无显著差异。【结论】玉米幼苗接种AMF后再移栽到田间,可以显著提高拔节期玉米根系的菌根侵染率,促进玉米地上部和根部对磷及锌、锰和镁的吸收,进而促进玉米的生长,提高籽粒产量和养分含量。本试验条件下,菌根化育苗可以达到与施磷同样的效果,在保障作物不减产的前提下减少磷肥施用量。     

AquaCrop作物模型在黄土塬区夏玉米生产中的适用性评价

为评价Aqua Crop作物模型在黄土塬区的适用性,基于Hsiao等人推荐的玉米参数对模型参数进行调试及验证。在陕西长武地区模拟2003、2004、2005、2007、2008、2010年玉米生育期内生物量、蒸发蒸腾量的变化过程及收获时产量、地上部生物量,将模拟值与收集到的实测值进行对比、分析。结果表明,这6年模拟产量与实测产量间的校正决定系数(Adj)R2为0.9270,相对误差在-2.479至11.182之间;模拟地上部生物量与实测地上部生物量间的Adj.R2为0.7842,模型对产量的模拟效果优于对生物量的模拟;2005年和2008年模拟蒸散量与实测蒸散量间的Adj.R2分别为0.6229和0.7973。模拟效果较好,对黄土塬区夏玉米水分优化管理模拟有重要意义。     

菌根植物适应低磷胁迫的分子机制

丛枝菌根 (AM) 真菌能够和绝大多数陆生植物建立共生体系,对于植物适应低磷胁迫具有重要作用。已有很多研究从不同角度揭示了宿主植物和AM真菌协同适应低磷胁迫的生理机制,并已深入到分子和信号水平。本文归纳了近年来相关研究成果,从磷胁迫信号感知、有机酸分泌、磷酸酶与激素合成相关基因、磷酸盐转运蛋白基因、转录因子与小分子物质miRNA等若干方面讨论了菌根共生体系响应和适应磷胁迫的分子机理,重点介绍了1) 环境磷浓度作为营养信号诱发菌根植物的生理响应过程及其在共生体系建立中的关键作用;2) AM真菌调节植物激素平衡进而影响植物生长发育和根系构型的生理机制;3) 丛枝菌根涉及的植物、真菌以及菌根特异诱导植物产生的磷酸盐转运蛋白基因在磷酸盐摄取中的特殊作用及可能调控机制;4) 转录因子作为感知磷胁迫信号和调控转录表达水平的枢纽,在增强植物适应磷胁迫能力方面的重要贡献。这些因素既单独作用又相互关联,共同构成菌根植物适应磷胁迫的分子调控网络。未来需要着重加强菌根共生界面的磷转运机制、菌根植物适应低磷胁迫的转录因子调节,以及各调控因子相互作用研究,从而全面揭示菌根植物适应低磷胁迫的分子调控网络,为发展和应用菌根技术调控植物磷营养奠定理论基础。     

AM真菌Glomus versiforme对连作土壤上黄瓜生长及养分吸收的影响

为明确AM真菌Glomus versiforme在缓解连作障碍中的潜力,以黄瓜为试验材料,于黄瓜播种同时接种G.versiforme,并设立相应对照,苗龄40天时,将幼苗分别移栽至自然连作土与灭菌连作土上,研究2种土壤条件下G.versiforme对黄瓜幼苗的生长,氮磷养分吸收及根际微生物群落组成的影响。结果表明:G.versiforme对幼苗地上部与根系生长的影响因土壤条件而异。出苗第55天时,连作土上接种G.versiforme的幼苗地上部生物量是其相应对照的1.81倍,且该处理与灭菌土上菌根化处理间差异不显著。同时,灭菌土上接种G.versiforme的幼苗根系生物量是连作土上菌根化处理的1.22倍,是连作土上非菌根化处理的2.11倍。连作土上菌根化幼苗地上部生物量的显著积累与G.versiforme对幼苗叶片中氮营养的改善有关,与此同时,灭菌土上G.versiforme可促进根系对磷的吸收。此外,接种G.versiforme可在一定程度上改善土壤环境,使连作土中的细菌数量增加,真菌数量降低。土壤灭菌处理或将菌根化幼苗移栽于连作土壤上均可有效缓解设施黄瓜连作障碍。     

丛枝菌根真菌异形根孢囊霉14-3-3蛋白基因的克隆及功能验证

为证明丛枝菌根(AM)真菌在增强植物抗旱性方面的直接作用,克隆了AM真菌异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)DAOM 197198中的14-3-3蛋白基因Ri14-3-3;通过设计特异性引物,在AM真菌中扩增到了该基因的全长片段。通过酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)177 w异源表达实验验证了Ri14-3-3的功能。结果表明:在正常水分条件和干旱胁迫下,Ri14-3-3均提高了酵母的生长速率和生长量。正常水分条件下,Ri14-3-3上调了钙调蛋白基因(MAC1)、下调了水孔蛋白基因(AQY3)的表达;干旱胁迫下,Ri14-3-3上调了质膜H+-ATP酶基因(PMA1)、水孔蛋白基因(AQY1)、钙调蛋白基因(CMP)的表达。Ri14-3-3基因能够上调酵母质膜H+-ATP酶基因和水孔蛋白基因,说明干旱胁迫下AM真菌14-3-3蛋白可以调控干旱胁迫响应基因,促进真菌向植物运输水分,从而增强植物抗旱性。     

粉碎秸秆对冬小麦棵间蒸发的影响

利用秸秆粉碎还田配施化肥(S)和常规施肥(R)2种措施下的大田试验数据,对比分析了2种措施下冬小麦全生育期内棵间蒸发量的变化,棵间蒸发量占蒸发蒸腾量的比例与叶面积指数的关系以及土壤含水量与叶片含水量的关系.结果表明:S,R 2种措施下冬小麦全生育内的棵间蒸发量变化均呈现为"大—小—大—小—大"的"W"型变化规律,相比较R措施,S措施可有效抑制冬小麦棵间蒸发,全生育期内平均抑制蒸发率为9.96%,抑制蒸发率随着生育期变化,呈现出"高—低—高—低"的趋势.同时冬小麦全生育期内S措施下的叶面积指数均高于R措施下的,棵间蒸发量占蒸发蒸腾量的比例均小于R措施下的,可见,S措施有利于叶片生长,并可减小棵间蒸发量占蒸发蒸腾量的比例.冬小麦封行后,通过监测40~60 cm和60~80 cm土层的土壤含水量可反映S,R 2种措施下冬小麦的水分状况.     

我国实施农业科技“走出去”的战略分析

文章从我国农业对外投资领域与规模、地理位置与物种资源、农业科技的发展和对外科技合作机制等方面阐述了我国农业科技"走出去"具备的优势,并从开展顶层设计、建设全球农业科研基地、推动发展中国家农业发展和强化农业国际合作人才培养等方面对我国农业科技"走出去"的战略布局进行了探讨,希望对推动我国农业向更高水平发展起到促进作用。     

中央级公益性科研院所基本科研业务费管理的若干思考

文章以中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所为例,对中央级公益性科研院所基本科研业务费(以下简称"基本科研业务费")的资助现状与资助效果进行了分析,指出了基本科研业务费管理存在的问题,并从建立课题导师指导制、探索专项课题管理模式、营造良好的科研环境等方面提出了对策与措施,以期进一步提高科研工作的效率和效益,更好地激励科学研究的可持续发展。     

铝箔复合膜气袋对温室气体吸附性的试验研究

为了解气袋对温室气体气样的吸附性，采用气相色谱仪对5 L气袋中CH₄、SF₆、CO₂、和N₂O标准气体浓度进行了连续监测。结果表明，CH₄、SF₆、CO₂和N₂O气体浓度的变异系数分别为6.72%，0.95%，3.86%和6.56%，气袋对4种温室气体的吸附性均不显著，该气袋用于以上温室气体的测定是可行的。     

科研创新团队建设的探索与思考

文章从科研创新团队发展类别、发展层级两个方面系统阐述了当前我国科研创新团队的发展现状,分析了科研创新团队建设中存在的诸多问题,并从建立明确的研究目标和方向、选择和培养团队带头人、引进和培育优秀团队骨干、打造合理的团队结构及营造良好的团队发展氛围等方面提出了促进创新团队建设的对策和建议,希望对我国科研创新团队的建设发挥一定的参考作用。