亏缺灌溉对藜麦光合特性、营养品质和产量的影响

针对藜麦生产过程中合理水分管理措施缺乏的现实问题,探索亏缺灌溉对藜麦光合特性、营养品质和产量调节的生理基础,为藜麦节水高产优质栽培提供理论依据和技术支持。以‘青藜2号’为供试材料,通过设置充分灌溉、轻度亏缺灌溉和重度亏缺灌溉3个处理,探索不同灌溉处理对藜麦光合特性,籽粒蛋白质、氨基酸质量分数和产量性状的影响。亏缺灌溉使藜麦植株在不同生育期的P_n、T_r和G_s显著降低,但C_i和叶片水分利用效率(WUE)显著升高,且降、增幅随亏缺灌溉程度的加剧而增大;亏缺灌溉降低了藜麦籽粒的蛋白质质量分数、氨基酸总量和氨基酸各组分质量分数;亏缺灌溉显著降低藜麦的总分枝数、有效分枝数和主穗面积,相比于充分灌溉和重度亏缺灌溉处理,轻度亏缺灌溉可显著提升藜麦的主穗粒质量、单穗粒质量、千粒质量和产量。亏缺灌溉负面影响藜麦植株的光合特性,但有助于提高叶片WUE;亏缺灌溉不利于藜麦籽粒蛋白质、氨基酸和氨基酸各组分质量分数的提高;轻度亏缺灌溉可有效控制和提高藜麦的主穗面积、单穗粒质量、单株粒质量、千粒质量和最终产量;轻度亏缺灌溉在节约水资源和降低生产成本的同时,能显著提高藜麦的产量,且能维持相对较高的籽粒蛋白质和氨基酸质量分数。     

基于气候和青稞产量形成关键指标的青藏高原生态区划分析

为探究青藏高原地区间影响青稞产量的主要因素和对青藏高原青稞种植区进行生态区划，以15个青藏高原主推青稞品种为试验材料，选取9个具有代表性的地区连续两年进行种植，测定株高、平均生育期、千粒重等8个青稞农艺性状，同时收集了9个地区的日照时数、降水量、温差等8个气象因素数据，利用相关性分析、单因素方差分析、隶属函数分析对被测指标进行统计分析。结果表明，平均生育期、千粒重、月均最低温度和温差与青稞产量显著相关，且在9个地区中均存在差异。通过聚类分析将9个地区划分为4个青稞种植生态区，分别为高寒旱作青稞生态区、柴达木盆地灌溉青稞生态区、河谷非饱灌青稞生态区和农林混合山地青稞生态区，其中高寒旱作青稞生态区综合表现最好。利用隶属函数分析对9个地区进行综合评价，其中贵南综合评价得分最高，且不同生态区均存在优势青稞品种。     

低氮胁迫对不同青稞苗期生理特征影响和耐低氮性评价

对8种青稞品种在低氮培养条件下苗期叶和根中的相关生理指标进行测定和分析，旨在明确适合耐低氮青稞筛选的重要生理指标，并对各青稞品种耐低氮能力进行了排序。结果表明：与正常培养条件相比，低氮条件下青稞各项生理指标出现了显著性差异。8种青稞中叶和根总氮、总蛋白、NR酶活性和叶绿素SPAD都出现下降，叶和根中脯氨酸、MDA、SOD、POD、GS酶活性出现上升，但不同品种中各项生理指标变化幅度不同。通过对各生理指标进行分析，发现根GS酶活性可以作为青稞耐低氮资源快速筛选的初级指标，渗透调节物和抗氧化酶活性在青稞耐低氮性中起着主要作用，可以作为耐低氮青稞筛选的重要指标。多指标综合分析结果表明各品种耐低氮能力排序分别为‘黄青1号’＞‘肚里黄’＞‘昆仑15’＞‘二道眉白青稞’＞‘特 邬’＞‘洛隆宗’＞‘昆仑18’＞‘康青3号’。本研究为进一步开展耐低氮青稞资源大规模筛选和品种选育提供参考。     

青稞转录因子HvnANT1基因的克隆与表达分析

为探究HvnANT1基因在青稞粒色形成过程中的基因表达模式,以紫粒青稞‘涅如姆扎’和白粒青稞‘昆仑10号’为试材,利用简化基因组GBS(Genotyping-by-Sequencing)对青稞紫粒进行基因定位,克隆到HvnANT1基因,对其进行生物信息学分析。结果表明:1)在7H染色体的84.30—86.00 cM获得1个MYB类转录因子,命名为HvnANT1。2)该基因长1 033 bp,其完整开放阅读框为762 bp,编码253个氨基酸。HvnANT1蛋白分子量为27.14 kU,是亲水性的不稳定碱性蛋白且不存在跨膜结构,无信号肽。该蛋白的二级结构主要是由无规卷曲、α-螺旋、延伸链和β-转角组成,具有2个SANT结构域(分别位于第13—第63个;第66—第114个氨基酸)。3)同源比对与系统进化分析表明:青稞HvnANT1蛋白与大麦、乌拉尔图小麦、高梁、玉米、二型花、小米、水稻、土瓶草、车轴草和杨梅10种植物的ANT1蛋白序列相似性分别为100.00%、88.85%、54.64%、60.95%、60.82%、58.46%、57.61%、37.76%、36.05%和36.33%;这些序列都具有2个高度保守的2个SANT结构域;与大麦的亲缘关系最近,其次是与乌拉尔图小麦,与水稻最远。4)亚细胞定位结果表明,该基因定位在细胞核内。5)实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果显示:与籽粒颜色形成的乳熟早期和乳熟晚期相比,软面团期的HvnANT1基因在‘涅如姆扎’中表达量极显著上调,而在‘昆仑10号’中各时期的表达量较低且差异不显著;且软面团期的‘涅如姆扎’籽粒HvnANT1基因的表达量极显著高于‘昆仑10号’(P<0.01)。花青素合成相关的结构基因HvnCHI、HvnANS和HvnDFR与该基因表达量模式相似。综上,青稞HvnANT1蛋白结构中的SANT结构域在物种进化过程中比较保守;该基因定位在细胞核内,符合转录因子特性;HvnANT1基因表达模式与结构基因HvnCHI、HvnANS和HvnDFR相似,在籽粒颜色形成的软面团期表达量极显著升高。     

PEG胁迫下不同抗旱性春小麦品种的理化性质比较

以主栽品种阿勃、互助红、互麦11号、通麦1号、通麦2号为试验材料,研究了10%PEG-6000渗透胁迫对春小麦萌芽期形态、质膜透性和渗透调节物质的影响。结果表明:经10%PEG-6000胁迫处理后,5个参试小麦品种的出芽率、胚芽鞘长度、主根长、根毛数均呈下降趋势,其中通麦2号的下降幅度最小;处理组的失水率低于对照组(水),其中通麦2号的失水率最低,互麦11号的失水率最高;处理组的相对外渗电导率高于对照组,其中通麦2号的渗电导率最高,互麦11号最低。各项生理指标综合分析结果表明,通麦2号具有较强的抗旱能力。     

麦类作物粒色形成机制及基因定位研究进展

有色麦类作物的形成是由于籽粒的种皮或糊粉层中积累了花青素，从而导致其籽粒呈现出多种颜色。有色麦类作物中含有丰富的蛋白质、维生素、膳食纤维及矿物微量元素等，兼具抗氧化、延缓衰老、调理肠胃等多方面保健功能。综述了国内外有关学者对于有色麦类作物的主要营养与功能组成成分、植物花青素的合成调控机制以及籽粒颜色基因定位3个方面的相关研究进展，探讨了目前有色麦类作物粒色基因定位过程中存在的问题，展望了有色麦类作物的发展趋势，以期为今后有色麦类作物籽粒颜色的调控机制研究提供理论依据，也为能够筛选有利基因，创制有色麦类新种质提供参考。     

刈割留茬高度对青稞饲草与籽粒产量及饲用品质的影响

为探究适宜于高寒区青稞多元化利用最佳刈割留茬高度，以昆仑14号、昆仑18号和柴青1号为试验材料，以未刈割为对照(CK),于分蘖盛期开展不同留茬高度的刈割处理，探究留茬高度对青稞农艺性状、籽粒产量、饲草产量及营养品质的影响。结果表明，随着刈割留茬高度的降低，各青稞品种青苗饲草产量均呈逐渐增加的趋势；青苗中粗蛋白含量呈逐渐降低趋势，而纤维类物质含量呈逐渐升高的趋势，使青苗相对饲喂价值显著降低。各青稞品种秸秆饲草产量随刈割留茬高度的降低而降低，且降幅随留茬高度的降低而增大。刈割使青稞秸秆中粗蛋白含量增多，纤维类物质含量减少，相对饲喂价值升高。留茬8 cm有助于促进青稞穗部、茎部和根系的生长发育，使籽粒产量升高；留茬5 cm会抑制青稞各器官的生长发育，使籽粒产量锐减。各品种在留茬8 cm时综合经济产值最高，其中昆仑14号综合经济产值最高，为2.86×10⁴元·hm^-2。参试材料中，昆仑14号为高寒区最适用于粮饲兼用的青稞品种，8 cm为适宜于青稞饲草与籽粒兼收的最佳刈割留茬高度。     

青稞 HvnPHO1;2基因克隆、亚细胞定位和表达模式分析

PHO1是一种具有长距离磷转运功能的磷转运蛋白。采用同源克隆方法从青稞''昆仑14''中获得 HvnPHO1;2 cDNA和启动子区域序列。采用生物信息学软件对 HvnPHO1;2基因结构、启动子区域元件以及蛋白理化性质、跨膜结构、信号肽、二、三级结构、同源蛋白序列特点和系统进化树进行分析。此外还对HvnPHO1;2的亚细胞定位以及表达模式进行了研究。生物信息学分析结果表明, HvnPHO1;2基因有15个外显子和14个内含子,启动子区域有大量的茉莉酸和脱落酸相关的顺式作用元件。HvnPHO1;2蛋白共有799个氨基酸,分子质量为90 365.42 u,总原子数为12 735,亲水系数为-0.069,理论等电点为9.33,不稳定指数40.18,脂溶性指数为87.08。 HvnPHO1;2具有6个跨膜结构,不具有信号肽。 HvnPHO1;2中α螺旋、延长链、β转角、无规则卷曲所占比例分别为55.94%、8.14%、3.13%、32.79%。 HvnPHO1;2和其他物种的同源蛋白都有SPX和EXS结构域,青稞HvnPHO1;2和与山羊草AtsPHO1;2亲缘关系最近。亚细胞定位结果表明HvnPHO1;2定位于细胞膜。实时荧光定量PCR结果表明, HvnPHO1;2在青稞茎秆和灌浆籽粒中表达量较高,并受低磷、NaCl胁迫、茉莉酸甲酯和脱落酸诱导表达。     

基于种间关系和生产性能评价的青稞豌豆混作模式研究

为解决青稞因生产环境限制,合理轮作无法推行,常年连作导致的粮草产量低而不稳的问题,以‘昆仑15号’‘柴青1号’和‘昆仑14号’3个青稞品种,‘草原23号’和‘草原24号’2个豌豆品种为供试材料,按照播量1∶1设置6个混作处理,探索不同处理下两物种的竞争与共存关系和粮草生产性能,筛选出种间相互促进且粮草生产性能优良的最优混作组合。再将筛选出的最优组合设置5个不同混作比例,筛选能稳定实现粮草双高,饲草优益的禾豆混作的比例。结果表明,‘昆仑15号’和‘草原23号’混作组合中两品种物候期相近,种间相互促进,粮草生产性能均显著高于其他混作组合;当混作比例为1∶9时最佳,粮、草产量同步提高,籽粒与秸秆产量均显著高于其他比例,且饲草营养品质显著优于单作,可最大程度地发挥禾豆混作、粮草双高的优越生产性能。研究结果可为优化青稞种植区耕作制度、提高作物粮草产量及饲用营养品质提供理论依据和技术支持。     

青海高原不同生态区冬小麦兰天15号种植密度与适生性研究

随着全球气候变暖,冬小麦在青海高原种植区域内的越冬率明显提高,但由于青海高原农业分布垂直变化明显,生态类型复杂多样,对冬小麦品种的适应性要求较高。因此,于2009-2010年开展了冬小麦品种兰天15号不同生态区密度和生产适应性试验、适宜种植地区的最高海拔界定以及丰产栽培技术试验,旨在进一步明确冬小麦在青海高原内的适宜种植区域,为进一步稳定和扩大区域内高寒地区冬小麦种植提供理论依据。结果表明,参试材料在不同生态区均表现出较好的适应性,密度试验平均产量达8 433.0kg/hm2,比对照平均增产10.2%,生产适应性试验平均产量达9 048.0kg/hm2,比对照平均增产25.8%;种植区域最高海拔可界定为2 557.0~2 740.0m;在不同生态区播种量为225.0~262.5kg/hm2较为适宜,产量在6 750.0kg/hm2以上的最优农艺措施搭配组合为尿素225.0~375.0kg/hm2、过磷酸钙1 500.0~2 700.0kg/hm2、播种量为225.0~300.0kg/hm2。