秋闲期秸秆覆盖与减氮优化根系分布提高冬小麦产量及水氮利用效率

【目的】冬春干旱频发和氮的过度施用限制了西南丘陵旱地雨养农业区小麦的产量与可持续发展,探讨秋闲期秸秆覆盖与氮肥减施对旱地小麦根系分布、产量及水氮吸收利用的影响,为优化四川旱地小麦耕作制度和绿色高质高效生产提供依据。【方法】试验于2016–2018年在四川省仁寿县四川农业大学试验基地进行,采用裂区设计,在夏玉米收获后,以秋闲期秸秆粉碎覆盖（SM）和不覆盖（NM）为主区,以不施氮（N₀：0）、减氮（RN：120 kg N·hm^-2）和常规施氮（CN：180 kg N·hm^-2）为裂区,研究分析土壤含水量、根长、根系分布、小麦产量、耗水量（ET）、水分利用效率（WUE）和氮素利用情况。【结果】与不覆盖相比,秋闲期秸秆覆盖显著提高播种至孕穗期0—10 cm和10—20 cm土层含水量及播种时与拔节期0―100cm土层土壤贮水量,秸秆覆盖的保墒效应可持续至孕穗开花阶段;覆盖显著促进小麦拔节期和开花期耕层根系生长,尤其是0—10 cm土层根系直径增加、根长密度显著提高;覆盖下小麦总耗水量、WUE、氮素吸收量、播种至拔节期氮素积累速率、拔节至开花期氮素积累速率、氮素籽粒生产效率（NUEg）、氮肥农学效率（AEN）和氮肥偏生产力（NPFP）两年均值较不覆盖分别提高11.4%、71.8%、73.1%、119.0%、100.0%、3.6%、264.7%和78.2%;覆盖下氮肥回收效率（REN）较不覆盖增加44.4个百分点。覆盖后冬小麦有效穗数、穗粒数和产量两年均值较不覆盖分别提高31.8%、44.4%和92.9%。秸秆覆盖效应大于施氮量效应。与常规施氮量相比,减氮处理未显著降低0—10 cm土层根长密度、耗水量、水分利用效率与籽粒产量;覆盖结合减氮显著提高群体氮素籽粒生产效率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力和氮肥回收效率。【结论】秋闲期秸秆覆盖提高播种至拔节期土壤水分含量和储量,促进拔节期小麦根系在表层土壤中的生长,进而促进氮素吸收利用、提高冬小麦产量与水肥利用效率;秋闲期覆盖结合120 kg·hm^-2施氮量是适宜四川旱地冬小麦的减氮增效高产栽培技术模式。     

飞蝗几丁质酶5-1抗体制备及表达特性分析

【目的】通过制备飞蝗（Locusta migratoria）几丁质酶5-1（LmCht5-1）的多克隆抗体,建立飞蝗体内LmCht5-1蛋白水平检测方法,分析LmCht5-1在4龄飞蝗的表达特性及组织定位。【方法】采用MEGA 软件对LmCht5-1和LmCht5-2氨基酸序列进行比对,利用Expression网站对LmCht5-1氨基酸序列进行抗原表位预测分析,获得LmCht5-1抗原结构区域;以飞蝗cDNA为模板,通过PCR扩增LmCht5-1的抗原片段;同时通过酶切连接构建含有鸡血清白蛋白OVA的载体pET32a-OVA;然后通过酶切连接将LmCht5-1插入到pET32a-OVA载体构建pET32a-OVA-LmCht5-1;将pET32a-OVA-LmCht5-1转入表达菌株BL21（DE3）中,IPTG诱导表达重组蛋白OVA-LmCht5-1;利用Ni-NTA纯化后免疫新西兰白兔,制备多克隆抗体。通过ELISA方法检测抗体效价;利用Western blot检测抗体特异性。提取4龄飞蝗不同日龄表皮,采用Western blot分析LmCht5-1蛋白表达模式。对4龄飞蝗注射dsLmCht5-1,检测蛋白水平LmCht5-1表达量,并通过免疫组化方法对LmCht5-1进行定位及功能分析。【结果】通过LmCht5-1和LmCht5-2序列比对和抗原表位预测分析,获得LmCht5-1的471-533AA可作为抗原区域;通过酶切连接分别获得pET32a-OVA和pET32a-OVA-LmCht5-1。经诱导表达和纯化后获得重组蛋白OVA-LmCht5-1,分子量为71.34 kD;免疫后制备多克隆抗体OVA-LmCht5-1,ELISA检测效价为1﹕102 400。多克隆抗体OVA-LmCht5-1用于Western blot检测时可特异性识别LmCht5-1,与LmCht5-2蛋白无交叉反应。利用Western blot方法检测4龄若虫各日龄表皮中LmCht5-1蛋白的表达,发现LmCht5-1蛋白随发育日龄其表达量逐渐增加,在蜕皮当天达到峰值,蜕皮后快速降至最低点。对飞蝗若虫N4D2注射dsLmCht5-1,检测到在N4D5时,LmCht5-1的转录水平和蛋白水平均被显著抑制,抑制率分别为70.0%和73.6%。选取注射dsLmCht5-1和dsGFP的4龄飞蝗表皮,进行免疫组化实验显示LmCht5-1定位于表皮细胞和旧表皮中,其功能失活引起旧表皮中几丁质不降解。【结论】获得飞蝗LmCht5-1多克隆抗体可特异性识别LmCht5-1,可用于Western blot和免疫组化检测。明确LmCht5-1在飞蝗4龄若虫蜕皮当天表达最高,定位于表皮细胞和旧表皮中。dsLmCht5-1可减少表皮细胞和旧表皮中LmCht5-1的表达,阻碍旧表皮中几丁质的降解。     

生态条件和施磷量对四川不同筋力型小麦籽粒产量与蛋白质品质的影响

为探索四川小麦主产区中强筋小麦产量与品质协同的技术途径,以四川省育成的6个代表性小麦品种（中强筋：蜀麦482、玉脉1号、蜀麦969;中筋：内麦9号,川麦55、绵麦37）为材料,于2013-2014年在眉山市仁寿县（川中丘陵麦区）和成都市温江区（川西平原麦区）2个生态点,研究了不同施磷量（0、75、150 kg P₂O₅·hm^-2）对小麦籽粒产量及蛋白质品质的影响。结果表明,生态点、施磷量、基因型显著影响籽粒产量、蛋白质含量和湿面筋含量,其中,小麦籽粒产量、穗数、蛋白质含量、沉淀值和湿面筋含量受生态条件的影响最大,面筋指数受基因型的影响最大。仁寿点的穗数及产量均显著低于温江点,但蛋白质含量、沉淀值及湿面筋含量显著高于温江点。仁寿点整体适合中强筋小麦生产,其中,蜀麦482蛋白质含量、湿面筋含量、沉淀值达到强筋小麦标准,玉脉1号达到中筋小麦标准。温江点除玉脉1号沉淀值、湿面筋含量偏高外,其余品种均属于弱筋小麦范畴。增磷可提高丘陵旱地小麦产量,显著提高蛋白质含量,促进川中丘陵旱地小麦的优质高产。研究认为,川西平原地区适宜于发展弱筋小麦生产,川中丘陵适宜发展中强筋小麦生产,适宜的品种为蜀麦482、玉脉1号,配合施用75 kg P₂O₅·hm^-2可促进丘陵旱地小麦产量与品质的协同。     

不同有机肥种类配施化学氮肥对丘陵旱地小麦产量和籽粒蛋白质品质的影响

【目的】为探究不同有机氮源和不同有机无机氮配比对丘陵旱地小麦产量和籽粒蛋白质品质的影响。【方法】于2017—2018年在西南丘陵区仁寿县进行,以中筋冬小麦品种川农30为材料,在不同施氮量(120、180 kg/hm~2)和不同种类有机肥(T1生物有机肥,T2普通有机肥)下,设置有机无机氮不同配比(R0为100%尿素、R25为25%有机肥+75%尿素,R50为50%有机肥+50%尿素,R75为75%有机肥+25%尿素,R100为100%有机肥)对小麦籽粒产量、蛋白质品质及氮肥偏生产力的影响。【结果】两个施氮量(120 kg/hm~2到180 kg/hm~2)下的籽粒产量、蛋白质含量和湿面筋含量差异不显著,增施氮肥(180 kg/hm~2)导致氮肥偏生产力显著降低;有机肥种类对产量、氮肥偏生产力和湿面筋含量无显著影响,但生物有机肥相较于普通有机肥显著提高蛋白质含量;单施普通有机肥、生物有机肥或单施化肥均不利于产量提升,有机氮与无机氮1∶1比例可显著提高穗数、穗粒数从而提高产量,但对蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值无显著影响。【结论】有机无机配施有利于丘陵旱地中强筋小麦产量品质协同提升,提高氮肥偏生产力,推荐施肥量及配比为120 kg/hm~2水平下有机氮∶无机氮=1∶1,有机氮源推荐使用生物有机肥。