不同梨砧木对缺铁胁迫的生理响应差异研究

【目的】 旨在通过探究缺铁胁迫下不同梨砧木幼苗体内铁分配规律及有机酸种类和含量的差异,为培育铁高效利用梨砧木提供理论依据。 【方法】 以三种不同梨砧木,杜梨Ⅰ (湖北杜梨HB-Pyrus betulaefolia)、杜梨Ⅱ (郑州杜梨ZZ-Pyrus betulaefolia) 、山梨 (黑龙江山梨HS-Pyrus ussuriensis) 幼苗为试材,进行水培试验。以Hogland营养液为基础,在其他养分含量不变的情况下,设两个Fe水平1和40 μmol/L,分别代表缺铁胁迫和正常供铁。在砧木幼苗培养21天后,测定了幼苗活性铁和全铁元素含量、根系构型及各部位不同种类有机酸的含量。 【结果】 缺铁胁迫下,杜梨Ⅰ茎叶中活性铁/全铁比例是杜梨Ⅱ的2.80倍和2.94倍, 是山梨的3.29倍和2.05倍,其叶中的活性铁和全铁积累量分别达到15.71 mg/plant和78.82 mg/plant。缺铁胁迫下,杜梨Ⅱ和山梨的倒一叶叶绿素含量下降幅度显著高于杜梨Ⅰ。三种梨砧木幼苗体内柠檬酸含量最高,其次是苹果酸,这两种酸占有机酸总量的74.8%以上。与正常供铁相比,缺铁胁迫下山梨根和叶中苹果酸含量提高了4.70和1.69倍,分别达到0.96 mg/g和4.80 mg/g,显著高于杜梨Ⅰ和杜梨Ⅱ,而杜梨根和叶中的柠檬酸含量较高,尤其是杜梨Ⅰ品种,达到4.02 mg/g和11.98 mg/g。 【结论】 三种梨砧木对铁的吸收和运输存在较大差异。杜梨Ⅰ根系吸收能力较强,根和叶中活性铁含量及积累量均较高,因而耐缺铁。缺铁胁迫下,两种杜梨根系中主要合成柠檬酸而山梨主要合成苹果酸,可能是山梨对缺铁敏感的机制之一。      

不同裂解温度对梨树枝条生物炭理化性质的影响

[目的]本文旨在研究梨树枝条在不同温度下裂解所得生物炭的理化性质差异,确定适宜的制备生物炭温度范围,为梨树修剪枝条资源化利用提供新的途径。[方法]以粉碎梨树枝条为原料,在惰性气体包围下,在不同裂解温度(300～900℃)下制备生物炭,研究不同裂解温度对生物炭理化性质的影响。[结果]裂解温度由300℃上升到900℃,生物炭产率由61%显著降低到24%(P0.05),p H值由7.3显著上升到11.7(P0.05),生物炭中碳含量增加而氮含量显著降低,钾、钙、镁、硼、铁、铜等元素含量均先升高后保持稳定;阳离子交换量随温度的升高先显著下降后保持稳定。红外光谱分析表明随着裂解温度的升高,枝条内O—H和C—H键断裂,形成难降解的芳香烃类物质;扫描电镜分析表明生物炭孔隙度随着裂解温度升高而增加,温度越高,孔数量越多,比表面积越大,700℃下制备的生物炭比表面积相比300℃增加了50%;同时,比表面积及孔体积也随温度的升高而增加,吸附性增强。[结论]制备枝条生物炭时,将裂解温度设置为500～700℃时,元素含量相差不大,微孔和大孔数量基本达到最高水平,吸附性能达到最佳。     

不同梨砧木幼苗钾营养效率的差异

[目的]探讨不同钾水平下4种梨砧木幼苗钾营养特性的差异,为培育钾高效梨砧木提供优异种质和理论依据。[方法]以‘山梨’、‘杜梨Ⅰ’(湖北杜梨)、‘杜梨Ⅱ’(郑州杜梨)和‘豆梨’幼苗为供试材料,采用适钾(3.0 mmol·L~(-1))和低钾(0.1 mmol·L~(-1))2个营养液培养方法,研究钾素对梨不同砧木幼苗生长,钾、钙、镁含量,钾素分配和利用效率的影响。[结果]低钾处理下,各个品种梨砧木幼苗的根、茎、叶及全株干质量均低于适钾处理,其中‘山梨’的下降幅度最小;‘山梨’的根总长和根尖数在低钾处理下均升高,但其他品种的根系参数都有不同程度的下降。低钾处理导致梨砧木幼苗体内钾浓度及钾积累量降低,钙、镁含量升高,且与其他品种相比,‘山梨’的升高幅度最大。在不同钾水平处理下,各个品种梨砧木幼苗各器官的钾分配比例从大到小的器官分别为叶、根、茎;与其他品种叶片相比,‘山梨’叶片中的钾分配比例最高。低钾处理显著提高了各个品种梨砧木幼苗的钾利用效率,‘山梨’的增加幅度最大,其钾效率比及钾利用效率均高于其他品种。此外,‘山梨’幼苗的叶绿素含量均显著高于其他品种钾处理;在低钾处理下,‘山梨’幼苗根和叶中丙二醛含量的增加量均较低。[结论]在低钾胁迫下,‘山梨’幼苗具有较有利的生理特性和更高效的钾素利用能力,适应低钾胁迫。     

缺铁胁迫对杜梨幼苗生理及铁吸收和转运相关基因表达的影响

[目的]本文旨在探讨缺铁胁迫下杜梨幼苗铁素吸收与转运相关生理生化特性和相关基因时空表达的差异,为解决梨树生产中极易产生的缺铁黄化问题提供理论依据。[方法]以杜梨幼苗为试材,采用全根及分根水培法,设置正常供铁(40μmol·L~(-1) FeNa-EDTA,简写为+Fe)及缺铁(0μmol·L~(-1) FeNa-EDTA,简写为-Fe)、分根供铁(1/2根供40μmol·L~(-1) FeNa-EDTA、1/2根供0μmol·L~(-1) FeNa-EDTA,简写为+Fe SR和-Fe SR)处理,研究铁素对杜梨幼苗的根系形态、质外体铁、有机酸含量等及相关基因表达的影响。[结果]处理12 d时,-Fe、+Fe SR和-Fe SR处理的总根长分别是相应处理0 d的1.76、3.02和3.20倍;不同铁处理根际pH值随时间的上升趋势均比+Fe处理缓慢;Fe~(3+)还原酶活性随不同铁处理时间先增强后下降;缺铁处理下根和叶中有机酸含量始终高于正常供铁处理。缺铁处理下铁吸收和转运相关基因表达显著上调,并随时间呈不同的变化规律,其中根系IRT1、FRO2、HA7基因2 d即显著上调表达,NRAMP1在中、后期(6 d)显著上调表达;CS1、CS2和NAS1在根系和叶片均表达,而NAS2和FRD3仅在根系表达;YSL3仅在叶中表达,且在8 d时显著上调表达。[结论]缺铁胁迫显著改变杜梨的根系形态,根系铁吸收相关的基因表达加强,根系还原能力提高;同时,调控有机酸类物质合成和转运的基因也上调表达,有利于促进铁螯合物由根系向地上部转运。     

‘黄冠梨’钾转运体基因PbKT8的克隆与表达分析

[目的]本文旨在克隆‘黄冠梨’钾转运体PbKT8基因,对基因定位及表达特征进行初步分析,为其功能研究提供基础。[方法]从‘黄冠梨’果实中克隆PbKT8基因的cDNA全长序列,利用生物信息学对其同源序列进行分析,构建含GFP载体并通过激光共聚焦显微镜精确定位蛋白位置,实时荧光定量PCR分析不同施钾处理下该基因在果实成熟期的表达特征。[结果]钾转运体PbKT8基因序列全长2 328 bp,编码775个氨基酸,PbKT8蛋白与苹果(Malus domestica)进化关系最相近,同源序列相似性高达99.10%;亚细胞定位结果显示,PbKT8蛋白定位于细胞膜上;PbKT8基因转化酵母突变菌株R5421在低于5 mmol·L~(-1) K~+培养基上恢复生长;qRT-PCR结果表明,PbKT8基因在果实和叶片中相对表达量随施钾水平增加而上升。[结论]PbKT8蛋白定位在质膜上具有转运钾离子的功能,在果实成熟期受高钾响应表达。     

减施化肥配施有机肥对荔枝生长、产量品质及肥料利用率的影响

针对我国荔枝园化肥施用量过高而存在的土壤质量下降、酸碱失衡和产量下降等问题，综合考虑荔枝施肥养分投入与带走量，研究减施化肥配施有机肥对荔枝生长、产量品质及肥料利用率的影响，旨在为荔枝提质增效提供施肥指导。以妃子笑荔枝为研究对象，设置单施化肥（CF）、减施化肥30%分别配施普通商品有机肥5kg/株（OF5）和10kg/株（OF10）、减施化肥30%配施生物有机肥5 kg/株（BIO5）和10kg/株（BIO10）5个处理，比较不同施肥处理对荔枝生长、养分供应、产量品质、肥料利用率及经济效益的影响。结果表明：（1）化肥减施30%的情况下，配施有机肥未明显减缓荔枝梢期生长。与CF相比，OF5显著促进新梢生长，BIO5显著提高梢期叶片叶绿素含量（SPAD值）；有机肥处理的百叶重及梢粗较化肥处理显著降低。（2）总体来看，在梢期与果实成熟期，各处理间叶片养分含量无显著差异，在二蓬梢期及末次梢期，OF10与BIO5叶片氮含量显著高于CF处理；各处理叶片氮含量均处于适宜范围，各养分含量与变化趋势均符合荔枝生长规律。（3）与CF相比，BIO5、OF10、BIO10处理均显著提高荔枝单株产量，其增幅分别为44.77%、35.81%、18.23%；有机肥处理均有提高荔枝单果重、纵径与横径的趋势；有机肥处理下荔枝果实内在品质高于CF处理，可溶性固形物含量平均增加1.76%-3.22%，可溶性糖含量平均增加11.96%-21.84%，可滴定酸含量平均降低15.38%-35.35%；产量品质综合评价BIO5>BIO10>CF>OF10>OF5。（4）各有机肥处理氮素偏生产力均显著高于化肥处理，BIO5与OF10氮、磷、钾肥偏生产力与农学利用率均显著高于其它处理。OF10、BIO5、BIO10均能显著提高荔枝收益。综合考虑荔枝生长、果实产量及品质、肥料利用效率以及经济效益，该园区在减少30%化肥养分投入下株施5kg生物有机肥处理表现最佳，其次是株施10kg普通商品有机肥。     

黄河流域主要梨园土壤养分丰缺状况分析

在国家梨产业技术体系黄河流域5个综合试验站224个主产区梨园,采集树冠滴水线下0~20 cm土样用于土壤理化性状的分析。结果表明:除泰安试验站有20.0%梨园土壤pH处于3.95~5.34外,其余4个试验站梨园土壤pH均在6.62~7.82;90%以上梨园土壤有机质含量低于20 g/kg,其中24.1%梨园有机质含量低于10 g/kg。62.1%梨园土壤碱解氮含量低于60 mg/kg,且绝大多数低于90 mg/kg;约18%梨园土壤有效磷含量低于15 mg/kg,而43.3%梨园高于40 mg/kg;17.4%梨园土壤有效钾含量低于100 mg/kg,但有41.1%梨园高于200 mg/kg:梨园土壤有效磷钾富集现象明显。梨园土壤交换性钙、镁含量均较高,平均值分别达3073 mg/kg和219.8 mg/kg。土壤微量元素含量表现为:75%梨园有效铁含量低于10 mg/kg,27%左右梨园有效锰含量低于7 mg/kg,29.2%梨园有效铜含量低于1 mg/kg,30%左右梨园有效锌含量低于1 mg/kg;有效硼含量在0.25~1.0 mg/kg及>1 mg/kg范围的梨园分别约占57.6%和27.2%。针对上述梨园土壤养分含量特征,建议黄河流域梨栽培中应加强有机肥或有机物料的投入,提高土壤有机质含量,适量施用磷钾肥,重视补充微量元素铁、锰、锌、硼等。     

不同绿肥对土壤肥力及后茬水稻养分吸收的影响

为了探究不同绿肥品种之间的生长差异及其翻压后对后茬水稻养分的影响，通过选取7种不同绿肥（紫云英、白三叶草、金花菜、光叶苕子、箭筈豌豆、油菜、二月兰），以冬闲田（CK）为对照，进行大田试验，分析不同绿肥品种的生长性状、土壤肥力和水稻的产量、养分、养分累积量等指标。结果表明：不同的绿肥作物品种存在着不同的生长差异，综合来看以光叶苕子、箭筈豌豆的生物量最高，分别为46.07 t/hm2、38.74t/hm2，二者养分含量及养分累积量显著高于其他绿肥品种，适合作为苏北地区种植的绿肥品种；种植绿肥具有提高土壤肥力的潜力，促进土壤养分累积，同时对改良土壤肥力具有积极的作用。箭筈豌豆翻压后的土壤pH比CK 高出0.71%，光叶苕子翻压后有机质含量、全氮含量比CK高出1.56%、8.86%；绿肥翻压后对水稻秸秆和籽粒的氮、磷、钾含量及其累积量有了显著的增加，其中以箭筈豌豆的综合效果最好，与CK相比，箭筈豌豆翻压后水稻秸秆全氮累积量、全磷累积量分别提高15.18%、14.98%，水稻籽粒全氮累积量、全钾累积量分别提高9.98%、15.02%，水稻地上部全氮总累积量、全磷总累积量分别提高14.75%、20.42%。综上，光叶苕子、箭筈豌豆的生物量、养分累积量较高，推荐作为该地区种植的绿肥品种；光叶苕子能够对土壤肥力有一定的提高，箭筈豌豆能够促进水稻养分含量及养分累积量。研究结果可为苏北地区绿肥的利用与推广提供理论依据。