小麦TaCHS基因的克隆、表达特征及不同品种的等位变异分析

为了明确小麦查尔酮合成酶(CHS)基因TaCHS的表达规律以及挖掘TaCHS的等位变异,克隆了小麦TaCHS基因,并对其序列特征、表达特性及其在不同品种之间的多态性进行了分析。生物信息学分析表明,TaCHS基因属于多基因家族,编码的蛋白质分子质量为43.15 ku,理论等电点为6.43,属于疏水稳定蛋白,定位于细胞质中。进化分析表明,小麦TaCHS蛋白与二穗短柄草亲缘关系最为密切。TaCHS基因在根、茎、叶、籽粒中均有表达,其中在茎中表达量最高;在灌浆期,籽粒中TaCHS的表达量呈现出先升高后下降再升高的变化趋势,且在花后14 d的表达量达到第一个峰值。通过对119份小麦品种的TaCHS序列分析,发现其在不同小麦品种间的保守性较强,共发现4种变异类型,TaCHS-A1a、TaCHS-A1b、TaCHS-A1c、TaCHS-A1d分别占85.72%,7.56%,3.36%,3.36%。综上,TaCHS-A1a类型为主要的变异类型,而不同小麦品种TaCHS基因在籽粒中的表达可能与类黄酮类物质积累有关。     

生物炭连续施用对农田土壤氮转化微生物及N2O排放的影响

【目的】研究连续添加生物炭6年后对农田土壤氮转化相关微生物功能基因的影响,揭示生物炭影响作物产量和N₂O排放的微生物学机制,并为生物炭的推广使用提供理论依据。【方法】通过在潮土农田设置0（BC0,对照)、2.25（BCL,低量）、6.75（BCM,中量）和11.25 t·hm^-2（BCH,高量）4个秸秆生物炭量处理的田间定位试验,采用田间观测、化学分析、荧光定量PCR（qPCR）技术,系统研究施用生物炭对氧化亚氮（N₂O）排放、氨单加氧酶（amoA）、亚硝酸还原酶（nirK、nirS）、氧化亚氮还原酶（nosZ）基因丰度及夏玉米产量的影响。【结果】与对照BC0处理相比,施用生物炭可显著提高夏玉米籽粒产量,且BCM处理籽粒产量达到最大值10 811 kg·hm^-2,显著降低夏玉米生育期N₂O累积排放量,并以BCM处理减少N₂O排放效果最优。研究还发现,在夏玉米多个生育时期,与对照比较,生物炭施用可以显著提高耕层土壤无机氮储量和土壤含水量。此外,随着生物炭施用量增加,土壤氨氧化古菌（AOA）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期均表现为先上升后下降趋势,且两个时期均以BCM处理最高,而氨氧化细菌（AOB）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期分别为BCH处理和BCM处理最高。与对照相比,中、高量生物炭施用（BCM、BCH处理）可显著提高夏玉米大喇叭口期和成熟期土壤反硝化作用功能相关基因（nirK、nirS、nosZ）拷贝数。相关性分析表明,夏玉米成熟期土壤N₂O排放通量与土壤硝态氮、土壤含水量、AOA、AOB、nirK、nirS、nosZ呈显著负相关关系。【结论】施用生物炭通过增加土壤微生物氮转化功能基因丰度进而降低土壤N₂O排放,通过增加土壤耕层无机氮储量和土壤水分含量进而提高作物产量,并以中等用量（6.75 t·hm^-2）施用效果最优。     

种植密度对两种穗型冬小麦品种干物质和氮素积累、运转及产量的影响

在大田试验条件下,研究了不同种植密度对两种穗型冬小麦品种干物质和氮素积累、运转及其籽粒产量的影响.结果表明,两种穗型冬小麦品种花前植株干物质及贮藏氮素运转量均以适宜的低密度处理表现较高,其中干物质运转量以茎鞘最高,氮素运转量以叶片最高;花后植株干物质及贮藏氮素运转量两品种间表现不一致,大穗型品种兰考矮早八花后干物质及贮藏氮素运转量以最低密度的C1(300万株/hm2)处理最高,多穗型品种豫麦49-198则以较高密度的B3(225万株/hm2)处理最高;干物质对籽粒贡献率花前两品种均以较低密度处理表现较高,花后则以较高密度处理表现较高;贮藏氮素对籽粒氮素贡献率兰考矮早八花前以中间密度处理表现较高,豫麦49-198则仍以较低密度处理较高.成熟期兰考矮早八籽粒产量、淀粉产量及蛋白质产量均以C2(375万株/hm2)密度处理最高,豫麦49-198则以B2(150万株/hm2)处理最高.     

施氮水平对两个冬小麦品种面粉色泽及面条品质的影响

在大田条件下，研究了不同施氮水平对豫麦49-198和兰考矮早八面粉色泽及面条品质的影响。结果表明，两品种面粉及面糊的色泽等级值(CGV)、红色度(a*)和黄色度(b*)随施氮量的增加而增大，亮度(L*)随施氮量的增加而下降。随着放置时间的延长，面片的CGV、a*、b*升高，而L*值下降。质构仪分析表明，随着施氮量的增加，两品种面条的硬度、黏合性、咀嚼性呈上升趋势，以360 kg hm^-2处理的值最高，并且和其他处理之间的差异达显著水平。     

生态因子对不同冬小麦品种粉质参数的影响

为了解生态因子与冬小麦粉质参数之间的关系,选用6个有代表性的小麦品种(豫麦34、藁麦8901、豫麦47、豫麦70、洛阳8716、豫麦50),于2000～2002连续两年在河南省五个纬度点(32°N～36°N)种植,研究了纬度变化对不同小麦品种粉质参数的影响.结果表明,品种类型对粉质参数的影响大于生态环境.其中豫麦34和藁麦8901的各粉质参数均与其他四个品种的差异达到显著水平.6个小麦品种的吸水率均随纬度升高呈降低趋势,其他粉质参数随纬度变化受生态因子的影响而变化.5月份主要气象因子与小麦粉质参数的相关性不显著.     

环境、基因型及其互作对小麦面条品质性状的影响

为了澄清环境、基因型及其互作对面条品质的影响,进行了2组不同试验:试验1选用强筋、中筋和弱筋不同类型的6个小麦品种,采取统一方案分别种植于河南省不同纬度的5个地点;试验2选用9个中筋小麦品种,分别种植于环境差异相对较大的河北、湖北、陕西、四川、山东5个地点.两组试验均表明,基因型、环境及其互作对TOM值、吸水率和煮制损失率的影响达到了显著水平,但在试验2中基因型对面条评分的影响未达显著水平.P值大小比较表明,面条品质性状多表现为环境效应≥基因型效应≥环境×基因型互作效应.试验1中以汤阴、武陟点面条品质较好,信阳点最差;试验2以山东、河北、陕西生态点的面条品质相对较好.相关分析表明,面条评分与面粉膨胀势及糊化参数呈极显著正相关,与淀粉含量及弱化度呈显著或极显著的负相关;与形成时间、稳定时间呈不显著的正相关,与籽粒蛋白质含量则无明显的相关性.面粉膨胀势和淀粉糊化参数等可以较好地预测面条品质性状.     

高温与干旱互作对两种筋力小麦品种籽粒淀粉及其组分含量的影响

为了给小麦抗逆栽培提供参考依据,采用盆栽的试验方法,研究了花后高温、干旱及其互作对两种筋力小麦品种豫麦34(强筋)和豫麦50(弱筋)籽粒淀粉及其组分含量的影响.结果表明,高温胁迫均导致两品种籽粒直链淀粉、支链淀粉及总淀粉含量下降,但不同时期高温胁迫对两品种不同组分淀粉的影响表现不同:高温胁迫对豫麦34支链淀粉含量影响相对较大,且以灌浆前期降幅最大;豫麦50则以直链淀粉含量受灌浆前期高温胁迫的影响相对较大.干旱胁迫下两品种直链淀粉的含量均显著下降,但支链淀粉在不同时期干旱胁迫下表现出品种间的差异:灌浆前期干旱对两品种影响均不显著,中、后期显著降低豫麦50支链淀粉含量,而豫麦34的支链淀粉含量在灌浆后期干旱胁迫下有所升高.研究结果还表明,花后高温与干旱对小麦籽粒淀粉及组分的影响存在显著的互作效应,说明高温与干旱对淀粉品质的影响具有叠加效应和复杂性.     

开花期喷施水杨酸对不同类型专用小麦品种籽粒淀粉及产量的影响

为给水杨酸（SA）在小麦高产和淀粉品质调优栽培中的应用提供理论依据，2003～2004年度在大田试验条件下以强、中、弱筋三种类型冬小麦品种豫麦34、豫麦49和豫麦50为供试材料，在开花前3d和开花后7d喷施浓度分别为0、0．5、1．0和1．5g／L的SA，研究其对三种类型专用小麦品种籽粒淀粉组成、特性与产量的影响。结果表明，开花期喷施适宜浓度的SA可以提高淀粉含量、淀粉的支／直比例、粘度参数和强筋小麦的膨胀势，有利于小麦淀粉品质的改善，但对不同类型专用小麦的千粒重、籽粒产量和总淀粉产量的调节效应明显不同，即开花期喷施SA可以提高强筋小麦的千粒重、籽粒产量和总淀粉产量，但1．5g／LSA处理对中筋小麦表现出负效应，与对照相比差异均达极显著水平，对弱筋小麦则无显著调节作用。在本试验条件下，从保证产量和改善小麦淀粉品质的角度来看，对于强筋和弱筋小麦而言，以1．5g／LSA处理效果最好；而中筋小麦以1．0g／LSA处理效果最好。     

源库调节对小麦籽粒灌浆及光合特性的影响

为探讨不同穗型超高产小麦品种的源库关系，通过剪叶和去穗处理研究了两个不同穗型小麦品种“兰考矮早八”和“豫麦49—198”的籽粒灌浆和光合特性。结果表明，两个品种的籽粒体积、千粒重、灌浆速率在花后15d之后均表现为去穗处理〉对照〉去叶处理。去叶处理使两个品种的千粒重、灌浆速率均有所下降．其中豫麦49—198较对照下降最大比例分别为24．4％和22％，兰考矮早八下降的最大比例分别为7．6％和9％；去穗处理使两个品种的千粒重和灌浆速率均有所增加，其中豫麦49—198较对照增加的最大比例分别为11．1％和17％，兰考矮早八增加的最大比例分别为12．2％和17．25％。源库改变对两个品种的光合特性均有影响，表现为对照旗叶〉去穗旗叶〉去叶倒二叶〉对照例二叶。随着灌浆进程，豫麦49—198去叶处理的倒二叶光舍速率较对照增加的比例从40％减为25％．兰考矮早八去穗处理的旗叶光合速率较对照下降的比例从27％减为20％。     

秸秆生物炭对潮土区小麦产量及土壤理化性质的影响

为了探讨生物炭施用对华北潮土农田土壤改良及小麦增产的效果,自2011年开始,在华北小麦-玉米轮作典型潮土农田通过设置0(BC0),2.25(BC2.25),6.75(BC6.75),11.25 t/hm2(BC11.25)4个秸秆生物炭处理的田间定位试验,系统研究了施用生物炭对小麦籽粒产量、土壤含水量及土壤理化性状的影响。结果表明,短期施用生物炭对小麦籽粒产量、生物量、土壤硝态氮、有机碳和全氮含量均无显著性影响,连续施用生物炭9季后,与BCO相比,BC2.25、BC6.75、BC11.25处理小麦籽粒产量分别显著增加24.5%,8.8%,9.1%(P0.05),小麦生物量分别显著增加18.8%,8.1%和6.1%。而且,随生物炭用量增加,土壤含水量和总孔隙度逐渐增加,容重逐渐降低,与对照相比,BC6.75和BC11.25处理土壤总孔隙度分别显著增加14.1%和26.0%(P0.05),含水量增加34.4%和42.2%,容重降低10.7%和19.6%。此外,生物炭长期施用BC6.75和BC11.25处理土壤硝态氮、有机碳和全氮含量均显著高于其他处理,与对照相比,第9季BC6.75处理土壤耕层硝态氮含量显著增加128.7%,BC6.75和BC11.25处理有机碳含量分别显著增加127.9%和179.6%(P0.05),全氮含量增加25.4%和30.5%,但BC6.75和BC11.25处理籽粒产量在第9季显著低于BC2.25处理。综上所述,生物炭长期连续施用能够起到降低土壤容重,增加土壤含水量和孔隙度,提高耕层硝态氮、有机碳和全氮含量,以及提高小麦籽粒产量和生物量的作用。从秸秆资源良性循环发展角度来看,研究地区适宜秸秆生物炭用量为2.25 t/hm2。