不同基因型大麦苗期对干旱胁迫的响应及HvPIPs基因表达特征分析

为研究不同基因型大麦苗期对干旱胁迫的响应,挖掘优质抗旱的大麦种质资源,以4份不同基因型大麦(2个高抗品种ZDM5430和ZDM5458,2个干旱敏感型品种7DCADA和IL-12)为材料,利用聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱条件,综合分析不同品种大麦的苗期抗旱性差异;并通过对不同品种根系进行PIPs实时定量分析,研究水通道蛋白AQPs基因与干旱胁迫之间的应答关系。结果表明,持续干旱胁迫会使大麦生长变缓,各处理苗长、根长、叶含水量和根含水量都呈下降趋势,其中,4个品种的大麦叶含水量在干旱胁迫14 d时下降最为显著,与对照相比,其降幅分别为29.14%、52.64%、21.67%和72.15%。干旱胁迫对大麦苗期干物质积累量和根冠比的影响较小,各处理间差异不显著;但持续干旱后,抗旱品种ZDM5430的根冠比呈上升趋势,在胁迫7、14、21 d时较CK分别增加了4.92%、42.86%和21.05%。随着胁迫时间的延长,大麦旗叶叶绿素含量和根系活力也呈下降趋势,其中ZDM5430和ZDM5458较对照组降幅较小,说明抗旱品种的形态指标、叶绿素含量及根系活力受干旱胁迫的影响较小。通过PIP...     

氮肥后移及间作对玉米光合特性的耦合效应

【目的】针对绿洲灌区覆膜玉米氮素需求前移,后期脱肥问题,通过探讨氮肥后移对间作玉米光合生理特性及产量的影响,以期揭示间作玉米产量形成的光合机制。【方法】2019—2021年,在河西绿洲灌区以玉米为试验材料,采用裂区试验设计,主因素为种植模式,设玉米间作豌豆和单作玉米2个水平,副因素为3个施氮制度（氮肥后移20%,氮肥后移10%,常规施氮不后移）,研究氮肥后移及间作模式下,玉米的光合生理特性和产量表现。【结果】与常规施氮不后移相比,氮肥后移20%和氮肥后移10%处理下间作玉米籽粒产量分别提高28.5%、13.8%,生物产量分别提高23.8%、12.5%;单作玉米籽粒产量分别提高29.7%、13.3%,生物产量分别提高19.6%、10.3%。相同占地面积下,间作较单作玉米籽粒产量增加33.2%—35.1%,生物产量增加26.8%—31.5%。同时,氮肥后移20%和氮肥后移10%处理较常规施氮不后移提高了间作群体籽粒产量27.2%、12.9%。说明,间作较单作模式可提高玉米产量,且氮肥后移处理较常规施氮促进了间作产量的提高。与单作模式相比较,间作玉米可保持较高的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,较低的胞间CO₂浓度,且氮肥后移处理具有促进作用。氮肥后移20%、氮肥后移10%较常规施氮不后移处理玉米净光合速率分别提高12.8%、6.0%;气孔导度分别提高14.0%、6.9%;蒸腾速率分别提高20.5%、9.5%;胞间CO₂浓度分别降低29.8%、13.1%。间作模式下,氮肥后移20%、氮肥后移10%处理玉米全生育期叶片相对叶绿素含量（SPAD值）较常规施氮不后移处理分别提高7.5%、3.7%。主成分分析结果表明,氮肥后移和间作主要通过提高净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶片相对叶绿素含量和降低胞间CO₂浓度来增加玉米产量。【结论】氮肥后移20%（玉米拔节期追肥36 kg·hm^-2+吐丝后15 d追肥108 kg·hm^-2）有利于间作玉米光合特性提高,从而促进玉米增产。     

西北干旱灌区不同地膜覆盖利用方式对玉米水分利用的影响

【目的】资源型缺水严重制约干旱灌区的农业生产,传统玉米生产模式地膜投入量大。在极端高温和生态环境污染的挑战日益加剧的情境下,探讨通过免耕地膜重复利用维持较高水分利用的可行性,以期为构建试区地膜减量玉米高效生产技术提供理论支撑。【方法】2017—2018年,在甘肃河西绿洲灌区,设置免耕地膜重复利用（免耕覆膜,NM）、秋免耕春覆膜（少耕覆膜,RM）与传统耕作每年覆盖新膜（传统覆膜,对照,CM）3种地膜覆盖利用方式,研究其对玉米田土壤水分利用的影响,以期为优化试区玉米高产高效栽培管理技术提供理论依据。【结果】NM与RM处理较CM处理提高玉米播种时0—120 cm土层平均土壤重量含水量,分别为7.8%与5.1%,这为玉米播种创造良好的土壤水分环境。玉米播种—拔节期及吐丝—灌浆初期,NM处理较CM处理提高0—120 cm土层平均土壤重量含水量,分别为5.0%与4.7%,弥补了灌浆期玉米植株旺盛生长对土壤水分的大量需求。与CM处理相比,NM处理增加了玉米播种—大喇叭口期的耗水量,降低了玉米吐丝—灌浆初期的耗水量,增大了玉米灌浆初期—收获期的耗水量,有效协调玉米各生育阶段的水分需求关系。虽然NM处理较RM与CM处理提高了玉米吐丝期之前的棵间蒸发量,分别为11.7%与26.0%,提高棵间蒸发量占耗水量的比例（E/ET）,分别为13.4%与19.9%,但是NM处理较RM与CM处理降低了玉米吐丝期之后的棵间蒸发量,分别为9.2%与19.4%,降低E/ET,分别为9.7%与20.7%,说明NM处理有利于增强玉米吐丝期之后土壤水分的有效利用。因而,在地膜减投与免耕措施下,NM处理获得与RM及CM处理相当的籽粒产量与水分利用效率。【结论】在西北干旱灌区,应用免耕地膜重复利用并没有导致玉米产量和水分利用效率的降低,具有稳定产量及水分利用效率的作用,是玉米生产中地膜减投的可行措施。     

绿洲灌区小麦复种绿肥并翻压还田对翌年玉米产量形成及氮素吸收利用的影响

  【目的】  针对农田化学氮肥施用量高、利用率低等问题,探究绿肥替代部分化肥氮对玉米产量形成及氮素吸收利用的影响,为优化绿洲灌区玉米的施氮制度提供理论参考。  【方法】  于2019—2021年,在甘肃河西绿洲灌区开展小麦复种绿肥并翻压还田后翌年轮作玉米减施氮肥田间试验。玉米季设传统施氮量(Nck)和绿肥替代10%、20%、30%、40%的化肥氮处理（即N10、N20、N30、N40处理）。分析了各处理玉米产量及其构成和氮素积累量、转运量及利用效率。  【结果】  与Nck相比,N10、N20处理籽粒产量、产量构成因素及叶面积指数无显著差异,玉米植株氮素总积累量、籽粒氮素积累量及转运氮对籽粒氮素的贡献率也无显著差异;2020年N10、N20处理对玉米茎叶的氮素积累量、转运量及转运率无显著影响,2021年N20处理玉米叶片和茎的氮素积累量分别降低5.0%和17.8%,叶片和茎的氮素转运量分别提高5.5%和9.1%,氮素转运率分别提高5.0%和14.1%。相比Nck,N30、N40处理提高了茎叶的氮素积累量,但降低了氮素转运量和转运率,降低了转运氮对籽粒氮素的贡献率以及籽粒和植株的氮素积累量,N30、N40处理籽粒产量分别降低了16.8%～19.0%、27.9%～28.9%。与Nck相比,N10和N20处理氮素利用效率无显著变化,2021年N20处理氮素收获指数显著提高了3.5%,N30和N40处理降低了氮素利用效率与氮素收获指数。绿肥替代化肥氮各处理均显著提高氮肥偏生产力,以N20处理提高幅度最大。  【结论】  小麦–绿肥–春玉米体系下,绿肥翻压替代翌年玉米20%的化肥氮投入能有效协调玉米产量形成和氮素的积累转运,维持玉米籽粒产量及氮素利用效率,提高氮素收获指数与氮肥偏生产力,实现绿洲灌区玉米稳产和减氮的生产目标。     

冬小麦品种（系）品质相关基因的分子标记检测

为了解10年来中国冬小麦育成品种（系）的面筋强度、黄色素含量、多酚氧化酶(PPO)活性以及1BL·1RS易位相关基因的分布情况,利用Dx5、By8、YP7A、PPO18和H2O特异性功能标记对266份冬小麦品种（系）进行检测。结果表明,面筋强度相关基因 Dx5和 By8的分布频率分别为32.0%和28.9%,PPO活性相关基因 Ppo-A1a和 PPo-A1b的分布频率分别为54.1%和45.9%,黄色素含量相关基因 Psy-A1a和 Psy-A1b的分布频率分别为76.3%和23.7％,1BL·1RS易位基因型的分布频率为45.9%。不同省份之间品质相关基因分布差异较大,1BL·1RS易位在江苏、河南和陕西品种（系）中出现的频率较高,分别为81.3%、57.2%和35.7%,而在河北、山东和北京品种（系）中出现的频率较低,分别为15.0%、8.7%和8.3%; Dx5和 By8在河北、山东品种中出现的频率较高,分别为60.9%、65.2%和45.0%、45.0%; Ppo-A1b和 Pys-A1a在山东、北京、河北品种（系）中出现的频率较高,分别为95.7%、83.3%、75.0%和100.0%、83.3%、80.0%。筛选到 Psy-A1b/PPo-A1b/ Dx5/By8和 Psy-A1a/ PPo-A1b/ Dx5/ By8基因聚合且不含1BL·1RS易位的品种（系）分别有2和23份,可作为优质面条小麦育种的亲本材料;筛选到 Psy-A1b/ PPo-A1b/ Dx5基因聚合且为1BL·1RS易位的品种（系）12份,可用于1BL·1RS易位系品质改良的研究。     

马铃薯块茎顶端优势与主茎数及产量组分的相关性

马铃薯块茎产量性状复杂,由多个产量组分构成.为探究马铃薯块茎不同顶端优势类型、植株主茎数和产量组分的相关性,本研究对国际马铃薯中心引进的102份高代品系块茎的发芽情况进行筛选,以12个顶端优势强弱程度不同的马铃薯品系为试验材料,在马铃薯植株盛花期测定主茎数;收获期统计小区产量、小区大薯产量、小区小薯产量、单株产量、单株...     

全膜覆土穴播平作对冬小麦不同器官含水率动态变化效应

2008—2010年度,通过田间试验,研究了全膜全生育期覆土穴播平作栽培技术(简称M)对冬小麦叶片、秆鞘(节秆和叶鞘)、颖壳(颖壳和穗轴)、整株与籽粒在不同生育阶段的含水率动态变化,并以相应的千粒重大小来衡量水分消耗的效应,目的在于揭示水分在不同器官内的分布、流动和消长规律,为该技术在旱区大面积推广提供理论参考。设计M和露地(CK)、10粒/穴密度(相当于267.75kg·hm-2的播种量)、重复3次、随机区组排列的二因素试验。结果表明,M能够显著(P0.01)增加各器官水分含量,在不同生育期内总体水分含量显著高于CK;返青至完熟阶段,M叶片、秆鞘、整株的平均含水率分别显著(P0.05)高于CK处理4.76%、3.0%、4.76%;扬花至灌浆,M处理的籽粒与颖壳平均含水率显著高于CK 3.33%(P0.05)与6.12%(P0.01)。CK千粒重略高(P0.05)于M处理0.29%~2.73%,但在群体和穗粒数上显著(P0.01)比M低16.69%~35.11%与4.03%~5.11%,从而影响了最终产量的提高,显著(P0.01)低于M 29.87%~34.73%。M处理能够满足较高的公顷穗数和穗粒数生长发育要求,从而通过大群体和高的籽粒产量获得高产,也是M供给、调配、协调不同生育阶段植株、不同部位水分能力的体现。相关性分析表明,M显著地影响各器官的水分分布和流动关系,叶片与整株的含水率同步性最高。同时,M也在一定程度上解决了大群体营养器官冗余导致的水分和养分偏耗与供应不足问题。本研究揭示了全膜覆土穴播平作栽培条件下冬小麦不同部位水分消长动态和规律,为该技术在不同降水区域推广使用提供参考依据。     

大麦 PHT1基因家族的鉴定及表达特性分析

植物磷转运蛋白1(phosphase transporter protein 1,PHT1)家族在植物磷吸收和转运中发挥着重要作用。为研究大麦 PHT1基因家族成员的特性,利用生物信息学方法在全基因组范围内对大麦 PHT1家族成员进行鉴定,结果共鉴定到14个大麦 PHT1（ HvPT1～ HvPT14）基因,分布在2H、4H、5H和7H染色体上。根据系统发育关系、基因结构和保守蛋白基序,可将14个大麦 PHT1基因分为3个亚群。基于RNA seq数据对大麦品种GN121(磷高效基因型)根和叶片中12个 PHT1基因的表达模式进行分析,发现在低磷胁迫处理下,根中 HvPT1、 HvPT7、 HvPT10和 HvPT12基因以及叶片中 HvPT13基因均上调表达。进一步利用荧光定量PCR技术对大麦品种GN121和GN42（磷低效基因型）根中10个 PHT1基因的表达模式进行分析,发现两个品种根中 HvPT7、 HvPT8、 HvPT10、 HvPT12和 HvPT14基因在磷恢复后第3 d的表达量均显著低于低磷处理第22 d的表达量,推测这5个基因在低磷胁迫下参与磷的吸收和转运;此外 HvPT5基因在磷恢复后第3 d的GN42根中表达量显著下降,而在GN121根中的表达量显著上升,说明 HvPT5基因的表达与品种类型有关。     

干旱灌区小麦间作玉米麦后复种绿肥的可持续性分析

[目的]针对干旱灌区传统生产模式的资源利用率和产投比低等问题,研究小麦间作玉米集成麦后复种绿肥的光能利用率、灌溉水生产力及经济效益表现,结合试区常规种植模式,评价不同种植模式的可持续性,对于干旱灌区农业生产的节本增收有重要指导意义.[方法]2018-2020年,在河西绿洲灌区设置田间定位试验,研究了不同种植模式(春小麦...     

长期间作及免耕对土壤物理性状及作物产量的影响

针对西北绿洲灌区长期传统覆膜耕作造成土壤结构的稳定性下降、地膜残留过多和土壤质量下降等问题,研究覆膜免耕与禾豆间作种植模式对土壤物理性质和作物产量的影响,以期为试区优化耕作方式和作物种植模式提供理论支撑。田间试验于2013—2020年在河西绿洲灌区进行,设置传统耕作覆膜(CT)、覆膜免耕(NT) 2种耕作措施;单作豌豆(P)、单作玉米(M)、玉米间作豌豆(M//P) 3种种植模式,2019年和2020年玉米收获后测定土壤物理性状和作物产量等相关指标。结果表明：（1）0～30 cm土层≥0.25 mm水稳性团聚体含量、平均重量直径(MWD)、土壤容重和土壤总孔隙度在NT与CT处理间存显著差异,NT较CT≥0.25 mm水稳性团聚体含量提高2.02%～7.76%、MWD提高19.4%～26.0%、土壤容重降低1.31%～1.57%、总孔隙度增加1.97%～2.28%;(2)NT处理下,不同种植模式间存在显著差异,M//P分别较P和M处理水稳性大团聚体含量增加12.60%～20.11%和7.05%～11.55%,MWD分别较P和M处理增加9.61%～12.44%和4.01%～8.01%,土壤...