不同基因型高粱的氮效率及对低氮胁迫的生理响应

【目的】探讨不同基因型高粱氮素吸收效率和利用效率及其差异机制,研究低氮胁迫对不同基因型高粱叶片无机氮含量和氮同化酶活性的影响,为耐低氮型高粱品种的选育提供理论依据。【方法】采用盆栽试验,选取2个低氮敏感型高粱(冀蚜2号和TX7000B)和2个耐低氮型高粱(SX44B和TX378)为试验材料,设置高氮(0.24g·kg-1风干土)和低氮(0.04 g·kg-1风干土)2个处理,分别在挑旗期和灌浆期测定高粱叶片NO3--N、NO2--N及NH4+-N含量和硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(Ni R)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性,分析不同基因型高粱在2个氮处理下的氮效率相关指标及其差异。【结果】(1)不同基因型高粱籽粒产量对低氮的响应不同,低氮处理显著降低了冀蚜2号和TX7000B的籽粒产量,与高氮处理比较分别降低13.87%和19.25%,但没有降低SX44B和TX378的籽粒产量。(2)与高氮处理比较,低氮处理的相对籽粒氮累积量、相对植株氮累积量和相对氮收获指数不能表征各基因型高粱是否具有耐低氮特性;但相对低氮敏感型高粱,耐低氮型高粱在低氮处理下有着较高的相对氮肥偏生产力和相对氮素利用效率。低氮处理下SX44B和TX378的氮肥偏生产力是高氮处理的6.19和7.49倍,而冀蚜2号和TX7000B则分别为5.17和4.85倍;低氮处理下SX44B和TX378的氮素利用效率是高氮处理的1.84和1.85倍,而冀蚜2号和TX7000B则分别为1.67和1.35倍。(3)通径分析表明,高氮处理下,植株氮累积量和氮素利用效率对籽粒产量贡献相同;而在低氮处理下,氮素利用效率对籽粒产量关联作用更大。(4)高粱的叶片无机氮含量不能表征高粱是否具有耐低氮特性,灌浆期叶片无机氮含量较挑旗期显著降低。(5)与高氮处理比较,低氮处理时冀蚜2号和TX7000B叶片中NR、GS和GOGAT活性显著降低,SX44B酶活性变化不显著,而TX378叶片中GS活性增加。【结论】耐低氮型高粱在低氮胁迫时有着较高的相对籽粒产量和相对氮素利用效率。低氮胁迫时叶片较高的氮同化酶活性是高粱耐低氮的生理基础。发掘和利用低氮条件下具有较高的叶片氮同化酶活性和氮素利用效率的高粱种质资源,有助于提高耐低氮高粱品种的培育效率。     

低氮胁迫下香蕉硝酸盐转运蛋白MaNRT2基因的克隆与表达分析

氮素是植物生长发育所必需的大量元素,也是限制植物产量的首要因素,硝酸盐转运蛋白NRT是植物吸收和利用氮素的重要蛋白。笔者以香蕉为实验材料,通过RNA-Seq测序,筛选得到一个显著差异表达的高亲和硝酸盐转运蛋白基因NRT2;通过PCR克隆获得1 509 bp的c DNA序列,生物信息学预测其编码502氨基酸,含有MFS结构域,属于NRT2基因家族,命名为MaNRT2;RNA-Seq和qRT-PCR的结果显示,MaNRT2基因的表达具有显著的组织特异性,在根中远高于叶片;低氮胁迫处理后,MaNRT2在叶片中表达量上升,在根中表达量反而下降,表明MaNRT2与香蕉氮元素的吸收转运密切相关。     

施氮水平对不同花生品种氮代谢及相关酶活性的影响

 【目的】花生籽仁蛋白质含量较高,研究花生不同器官中氮代谢酶活性在施氮水平和品种间的差异及其与籽仁蛋白质含量间的关系,阐述花生氮素代谢的生理特性。【方法】选用生产中普栽品种花育22号和白沙 1016,设置4个氮素水平,测定两品种不同生育期各器官中主要含氮物质(可溶性蛋白质(Pro)、游离氨基酸(AA))含量及主要氮代谢酶(硝酸还原酶(NRase)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸脱氢酶(GDH))活性。【结果】两品种各器官Pro、AA、NRase、GS、GDH活性的变化态势大致相同,但其含量的高低因品种和施氮量不同而变化,各器官中各指标含量均以白沙1016较高;适当提高氮素水平可增加各器官中可溶性蛋白质和游离氨基酸的含量和主要氮代谢酶活性;氮素水平过高虽能提高硝酸还原酶和籽仁蛋白质含量,但谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸脱氢酶(GDH)的活性下降;各营养器官中可溶性蛋白质含量与GS和GDH活性间的相关关系不明显,但与其相应器官中的NRase活性表现显著或极显著相关,荚果中Pro与AA和NRase间、GS和GDH、NRase与游离氨基酸间均呈极显著的相关关系。【结论】施氮量和品种差异对花生各器官中游离氨基酸和可溶性蛋白质含量及氮代谢酶活性有影响,白沙1016对高量氮肥较敏感,花育22号则较适应高氮;增施氮肥通过改变氮素代谢的生理特性改善花生品质。     

油菜氮素吸收和根系性状对低氮胁迫的响应

为探究油菜(Brasscia napu L.)氮素吸收和根系性状对低氮胁迫的响应,选用常规油菜种植品种"814"和湘油15为材料,采用水培,以正常供氮(NO_3~-浓度为10 mmol/L)为对照(CK),设定2个不同低氮水平(NO_3~-浓度分别为3、1 mmol/L)处理,测定油菜在不同氮素水平下的氮素吸收量及氮素吸收效率,探究油菜根冠比、根体积、根系吸收面积、根系直径、总根长和根系分枝数的变化特征及其与氮素吸收效率的相关性,并测定了油菜根系活力和根系质膜H~+-ATP酶活性变化。结果表明,与CK相比,油菜在低氮胁迫下氮素吸收总量降低,但氮素吸收效率提高,油菜根系细长化且分枝增多,根体积下降但根系吸收面积上升。根系形态和氮素吸收效率的相关性分析表明,影响油菜氮素吸收效率的最大正相关和负相关因素是总根长和根系直径。油菜根系活力CK与3 mmol/L NO_3~-处理差异不显著,但极显著高于1 mmol/L NO_3~-处理。在低氮胁迫下,根系质膜H~+-ATP酶活性显著升高,3个氮素水平下的油菜根系质膜H~+-ATP酶活性差异均达显著水平。     

施氮量对不同油酸含量大花生产量及品质的影响

为明确北方普通油酸和高油酸大花生品种在湖南水稻土上种植的适宜施氮量,以普通油酸大花生品种花育22(HY22)和高油酸大花生品种冀花16(JH16)为试验材料,采用随机区组试验,设N0(0 kg/hm2,CK)、N1(120 kg/hm2)、N2(240 kg/hm2)3个施氮量水平,测定各生育时期花生的生长发育指标、叶...     

外源色氨酸对低氮胁迫下高粱苗期叶片碳氮平衡和衰老特性的影响

【目的】研究外源色氨酸对低氮胁迫下高粱叶片衰老的影响,探讨低氮条件下高粱叶片碳氮平衡与衰老的关系,旨在挖掘高粱耐低氮胁迫的有效调控手段。【方法】选用耐低氮高粱自交系398B和氮敏感自交系CS3541为试验材料,采用水培试验,设置正常氮(5 mmol·L^-1)和低氮(0.5 mmol·L^-1)2个氮水平,并进行50 mg·L^-1外源色氨酸喷施处理,喷施10 d后测定叶片形态、组织结构、光合特性、叶绿素荧光参数、叶片碳氮代谢相关物质含量和酶活性、C/N及衰老相关基因表达水平,并分析低氮胁迫下高粱幼苗叶片C/N与衰老相关基因的相关性。【结果】(1)与正常氮水平相比,低氮胁迫显著降低了398B和CS3541的叶面积,而外源色氨酸处理使398B和CS3541的叶面积显著增加了36.72%和52.06%;外源色氨酸显著增加了低氮胁迫下398B和CS3541的叶干重和叶鲜重。(2)与正常氮水平相比,低氮胁迫下,398B花环结构相对完整,而外源色氨酸处理使叶片细胞排列整齐,花环结构清晰;外源色氨酸显著增加了低氮胁迫下398B叶片叶绿素含...     

基于高光谱遥感的花生叶片氮积累量监测模型的研究

作物氮素状况是评价长势、提高产量和改善品质的重要指标,因此叶片氮积累量的实时无损估测对作物生产的氮素管理具有重要意义。本研究选用大花生品种丰花1号为试验材料,在大田生产条件下,分析了花生叶片氮积累量与冠层高光谱参数的定量关系。结果表明,叶片氮素含量随生育进程逐渐下降,不同处理之间差异较小;叶片氮素积累量随生育时期推进呈现先升后降的单峰曲线变化趋势,在结荚期达到高峰。花生冠层光谱反射率在740～1 100 nm波段内随叶片氮积累量的增加而增加,叶片氮积累量的敏感波段主要存在于近红外平台和可见光区,其中,"红边"区域表现最为显著。通过微分等技术构造多种植被指数,对高光谱参数和叶片氮积累量进行相关回归分析,红边振幅(Dr)、氮素反射指数(NRI)、归一化植被指数(NDVI)各波段组合平均值及比值植被指数(RVI)与叶片氮积累量关系最密切,方程拟合决定系数分别为0.9194、0.8984、0.8918、0.8899、0.8794、0.8797。经另外一组独立数据的检验表明,对叶片氮积累量的预测以红边位置(REP)和Dr两个参数表现最优,预测的根均方差(RMSE)分别为1.78和1.10,相对误差为5.29%和3.59%。NDVI[Average(1230,1240,1250,1260),640]和土壤调整植被指数(SAVI)两个光谱参数预测的RMSE分别为1.15和1.19,预测相对误差为5.42%和7.41%。比较而言,Dr为自变量建立的模型,可以更好地评估不同条件下叶片氮素积累状况。     

授高油玉米花粉对普通玉米籽粒蛋白质积累及氮代谢相关酶活性的影响

将高油玉米花粉给普通玉米授粉,研究杂交组合籽粒中蛋白质含量和氮代谢相关酶活性的变化情况。试验结果表明,与普通玉米自交相比,授高油玉米花粉的普通玉米籽粒中的蛋白质含量增加。高油玉米花粉提高了普通玉米叶片中硝酸还原酶和籽粒中谷氨酸脱氢酶的活性,籽粒中谷胺酰胺合成酶和谷氨酸合成酶的活性也有不同程度地提高。这种影响导致了杂交植株与普通玉米自交植株之间蛋白质合成能力的不同。     

盐胁迫对转Bt基因棉苗期Bt蛋白表达量和氮代谢的影响

以棉花鲁18、鲁21为材料,以长期(播种时进行盐处理,长到4片真叶时取样)与短期(4片真叶时进行盐处理,10 d后取样)盐胁迫进行对比试验,发现长期盐胁迫后,鲁18、鲁21的Bt蛋白含量和可溶性蛋白含量在根、茎、叶中均增加,而游离氨基酸含量在根、茎、叶中均降低,盐质量分数越大,影响越显著,对叶的影响最大,其次是茎,对根的影响最小。Bt蛋白含量与游离氨基酸含量呈极显著负相关,与可溶性蛋白含量呈极显著正相关。短期盐胁迫棉苗根、茎、叶中的Bt蛋白含量、可溶性蛋白含量均降低,而游离氨基酸含量在根、茎、叶中均增加,盐质量分数越大,影响越明显,对根的影响最大,其次是叶,对茎的影响最小。短期盐胁迫的Bt蛋白含量与游离氨基酸含量呈极显著负相关,与可溶性蛋白含量呈极显著正相关。可见,与短期盐胁迫相比,长期盐胁迫棉苗抗虫性更强。     

蛋白激酶SAPK2响应水稻缺钾胁迫的机制研究

在缺K条件下,利用CRISPR/Cas9(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/Cas9)技术构建好的sapk2(Osmotic stress/ABA-activated protein kinase 2)突变体和野生型水稻(Oryza sa...     

ZmDREB2.7正调控玉米耐旱性的功能分析

为评价 ZmDREB2.7优异等位基因型对玉米耐旱性的作用,选择携带优异等位基因型的玉米自交系CIMBL70、CIMBL92做父本及敏感基因型的玉米自交系SHEN5003做母本,用于构建近等基因系群体。结果表明,NIL- ZmDREB2.7CIMBL70和NIL- ZmDREB2.7CIMBL92恢复率分别为 94.96%和95.11%;苗期存活率分别是81.34%和83.33%,显著高于轮回亲本（SHEN5003,37.3%）。为更加明确 ZmDREB2.7的耐旱效应,构建了 ZmDREB2.7pro: ZmDREB2.7转基因玉米植株。转基因玉米材料 ZmDREB2.7pro: ZmDREB2.7-1和 ZmDREB2.7pro: ZmDREB2.7-10相对表达量更高,苗期存活率分别是68.05%和 70.83%,显著高于野生型（A188,58.33%）。在新疆大田干旱条件下, ZmDREB2.7pro: ZmDREB2.7-1和 ZmDREB2.7pro: ZmDREB2.7-10两个株系均比野生型小区少减产20%以上。因此,研究结果可能为玉米耐旱新品种的培育提供有价值基因资源和可行的实践方案。     

减氮增钙及施用时期对花生生长发育及生理特性的影响

为探讨减施氮肥对花生的影响,采用盆栽试验,在北方黄淮海和南方红壤旱地产区选用当地主要栽培品种,北方选用 ‘花育25号’为材料,设置施N 0 kg·hm^-2（T0）、施N 157.5 kg·hm^-2（T1）、施N 157.5 kg·hm^-2+CaO 450 kg·hm^-2（T2）、施CaO 450 kg·hm^-2（T3）、施N 67.5 kg·hm^-2+CaO 450 kg·hm^-2作为基肥+花针期追施N45 kg·hm^-2（T4）、施N 67.5 kg·hm^-2作为基肥+花针期追施N45 kg·hm^-2+CaO 450 kg·hm^-2（T5）共6个处理;南方选用‘湘花2008’为材料,设置施N 0 kg·hm^-2（S0）、施N157.5 kg·hm^-2（S1）、施N 157.5 kg·hm^-2+ CaO 568 kg·hm^-2（S2）、施N 112.5 kg·hm^-2（S3）、施N 112.5 kg·hm^-2+CaO 568 kg·hm^-2（S4）共5个处理,研究了减氮增钙及氮、钙肥施用时期对花生干物质积累量、叶片SPAD值、碳氮代谢酶活性,根瘤和产量构成因素的影响。结果表明,与传统施肥（T1）相比,减氮增钙（T4）处理明显提高结荚期根瘤数量和鲜重,提高生育后期的叶绿素相对含量、干物质积累量,促进叶片中的碳、氮酶活性提高,产量提高4.5%。与T1处理相比,T2处理显著促进干物质积累、产量提高10.8%;基施钙肥处理（T4）与花针期追施钙肥处理（T5）相比,产量提高228%。同时,与S1相比,S2处理的单株总干物质积累量和产量分别提高15.6%和29.8%。与S1相比,氮肥减施+基施钙肥处理（S4）的产量提高27.7%。表明氮肥减施后钙肥的增产效果更明显,且作为基肥效果更好。因此,无论是北方黄淮海花生生产区、还是南方红壤旱地花生产区,增施钙肥是花生产量提高的有效措施,可作为氮肥减施后保障花生稳产的重要栽培方法。     

花生茬秋芝麻轻简化播种方式对其产量及效益的影响

为了探索花生茬秋芝麻高产高效种植方式,从轻简化播种方式入手,研究了3种轻简化播种方式在表土墒情较高及较低的两个年份对芝麻(Sesamum indicum)出苗及产量和效益的影响。结果表明,花生收获后随即撒播芝麻种子和肥料,紧接着用旋耕机旋耕一遍的轻简化播种方式能较好地保证芝麻出苗,肥料利用率较高,芝麻生长较好,能获得较高的芝麻产量及效益,在农业生产中值得推广。     

花生田昆虫群落结构分析

对花生田昆虫群落进行了系统的调查,并分别运用自然系统分类法、生态功能分类法及优势度进行归类分析,基本搞清了花生田的昆虫群落结构。结果表明:花生田昆虫群落由8个目34个种组成,主要的目为鞘翅目(Coleoptera)和直翅目(Orthoptera);棉蚜(Aphis gossypii)、大猿叶甲(Colaphellus bowringi)、棉叶蝉(Amrasca biguttula)、灰飞虱(Laodelphgax striatellus)是花生田昆虫群落的优势种,是主要的防治对象;昆虫群落结构根据生态功能可以分为3个功能团,即植食性昆虫、肉食性昆虫和卫生性昆虫,其中植食性昆虫数目最多、危害也最重,对花生的产量和品质的影响最大,所以必须采用相应的措施加以防治。     

绿色食品花生高产高效栽培技术探析

绿色食品花生是当今社会人们生活中不可缺少的保健食品。目前,市场上销售的花生由于生产者的栽培技术水平有限,所生产的产量及品质不符合绿色食品标准。笔者通过利用国家863计划高科技产品-植物细胞膜稳态剂(简称天达2116)对花生进行健身栽培的原理,依据平衡施肥、配方施肥的技术,对花生进行健身载培,使花生在生产过程中,不但产量得到了大幅度的提高,而且产品的品质得到了改善,达到了绿色食品标准,可为人们提供健康环保食品。     

花生新品种白院花3号选育报告

白院花3号是吉林省白城市农业科学院,通过系统选育育成的花生品种。根据省区试、生产试验及抗病鉴定结果,该品种产量高,根系发达,抗倒伏,抗青枯病、茎腐病和根腐病。     

Changes of Reactive Oxygen Species and Related Enzymes in Mitochondrial Respiration During Storage of Harvested Peach Fruits

Peach fruits [Prumus persica (L.) Batsch,cv.Yuhuasanhao] were used as materials to investigate the changes of reactive oxygen species (ROS) and related enzymes in mitochondria respiration during storage and then their influence on senescence of harvested Peach fruits was studied.The results showed that low temperature (50C) strongly inhibited the reduction of firmness and the increase in respiration rate.During storage at ambient temperature (200C),ROS had a cumulative process while malondialdehye (MDA) content continued to increase in associated with enhanced membrane lipid peroxidation.Lipoxygenase (LOX) activity was strongly inhibited under the low temperature condition.The activities of succinic dehydrogenase (SDH),cytochrome C oxidase (CCO),and Caz+-ATPase declined to a certain extent at ambient temperature,while they showed higher activities at low temperature,which may be related to lower membrane lipid peroxidation at low temperature.Higher Ca~(2+) content at ambient temperature may be responsible for impairment of mitochondrial function,thus,leading to fruit senescence.The results showed that under low temperature condition,the low accumulation of ROS and the low level of membrane lipid peroxidation could maintain the function of mitochondria that would help to delay the senescence of peach fruits.These suggested a close relationship existed between ROS metabolism and mitochondrial respiration.It can be inferred that the low temperature helps to delay senescence of peach fruits via suppression of ROS and related enzymes,maintain better homeostasis of Ca~(2+) in mitochondria and thus better mitochondrial functions.     

早春不同种植方式对河南花生一年两熟影响

为在河南本地实现花生一年两熟,提高繁殖系数,研究早春不同种植方式对河南花生一年两熟的影响。试验在河南农科院原阳试验基地,以豫花9326为试验材料,利用拱棚加地膜覆盖、地膜覆盖、露地播种三种方式,对花生一年两熟早春播种的温度特点及生长发育进行了研究。试验结果表明,拱棚加地膜可明显加快前期生育进程,提高地温,增加结果数,提高饱果率,从而增加繁殖系数。拱棚加地膜播种至开花较露地播种可提前24 d,地温增加7℃,结果数增加73%,饱果率提高200%,单季繁殖系数达到5倍,全年繁殖系数达到13倍。本试验通过调查不同处理的温度特点和繁殖系数,对几种种植方式进行了研究和比对,获得最佳措施,较好解决了河南地区花生一年两熟、第一季温度、生育期不足和生育进度缓慢的问题,提高了繁殖系数,为河南地区花生一年两熟的研究提供了理论依据和技术支持。     

酸性土壤上花生高效根瘤菌的分离及应用

【背景】 花生（Arachis hypogaea L.）是世界上重要的油料和经济作物。在我国南方产区,大部分花生种植地土壤为酸性。酸性土壤不仅pH值低、瘦瘠,而且还有低磷、铝毒等诸多障碍因素,严重限制了花生的生物固氮及产量。【目的】 本文旨在分离及应用适应酸性土壤的高效固氮根瘤菌,提高花生固氮效率及产量,改良酸性土壤。【方法】 利用平板划线结合镜检的方法,从田间采集的新鲜花生根瘤中分离纯化单菌落;通过PCR技术检测分离物中是否含有结瘤基因nodA和固氮基因nifH,进行根瘤菌的初步分子鉴定;再通过16S rRNA基因序列比对,对根瘤菌进行进一步分子鉴定。候选根瘤菌通过水培回接,检测其与花生的共生结瘤及固氮能力;再通过田间试验评价筛选出来的候选根瘤菌在酸性土壤上的应用效果。【结果】 本研究首先从不同酸性土壤种植区域的花生根瘤中分离、纯化得到256个分离物;其中10株含有nodA和nifH,初步确定为根瘤菌。经16S rRNA基因全长序列测定,发现8株为慢生型根瘤菌（Bradyrhizobium）,2株为根瘤菌属根瘤菌（Rhizobium）。水培回接试验发现,这10株根瘤菌均能够与花生共生、形成有效根瘤,证实是花生根瘤菌。在此基础上,选取4株固氮效率较高的根瘤菌,在酸性土壤上应用。结果表明,4株根瘤菌均能与花生在酸性土壤上形成根瘤,而未接种的花生根部不能形成根瘤。并且接种根瘤菌后显著改善了花生氮营养,提高了花生的生物量和产量。与不接种的对照相比,接种根瘤菌后,花生生物量、产量和氮含量分别提高了27.1%—38.0%、24.7%—104.2%和73.9%—151.3%。【结论】 本研究分离鉴定的花生根瘤菌能够高效固氮和适应酸性土壤,具有重要的应用前景。