高温干旱下油菜的木质化应答及其在茎与根中的差异

以正常生长和高温干旱复合胁迫下甘蓝型油菜中双10号的茎和根为材料,采用组织化学、生物化学、气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析技术,研究了木质部结构和木质素成分的胁迫应答规律及其在茎和根中的差别。冰冻切片组织化学染色显示,与正常生长的网室植株(正常植株)相比,高温干旱下生长的温室植株(胁迫植株)的茎和根中木质部均显著加厚,染色更深;与此对应,溴乙酰法测定的茎木质素总量比对照增加31.64%。此外,胁迫茎中的导管孔径明显变小,但根中的导管孔径和导管数量均明显增加。硫代酸解法测定木质素单体表明,胁迫茎中被解离出的木质素单体总量比对照降低40.08%,说明有更高的缩合键比例;S/G值(1.82)比对照(1.29)大大增高,说明S型木质素比例增加而G型木质素比例下降。油菜茎与根木质化性状比较显示,根木质素比茎木质素含有更高比例的缩合键,茎中S型木质素占主体(S/G=1.29),而根中G型木质素占主体(S/G=0.49)且H型木质素含量(7.43%)比茎中(0.83%)高近10倍。H型和G型木质素单体的苯环甲基化程度比S型低,单体间更容易形成缩合键,根中高比例H型和G型木质素单体可能是导致其具有高比例缩合键的主要原因。     

甘蓝型油菜茎秆菌核病抗性与木质素及其单体比例的相关性分析及QTL定位

菌核病是一类非专一性的植物真菌病原菌,寄主范围广泛,严重危害农作物的生产。对高世代重组自交系群体(RIL)及F₂群体终花期茎秆进行菌核病抗性接种鉴定,根据构建的近红外模型对接种鉴定的茎秆木质素含量、单体组分比例进行测定,并进行相关性分析和QTL定位。结果表明在2013年和2014年RIL群体茎秆菌斑大小与木质素含量呈极显著负相关,相关系数分别为–0.348和–0.286,与单体G/S呈显著正相关,相关系数分别为0.198和0.167。2014年F₂群体菌斑大小与木质素含量呈极显著负相关,相关系数为–0.306,与单体G/S相关性为0.142。F_2:3家系抗(感)植株茎部切片间苯三酚染色观察表明抗性较强的材料木质素含量高于抗性较弱的材料。根据已构建的重组自交系高密度SNP遗传图谱,利用复合区间作图法对上述性状进行QTL分析,共检测到18个QTL,其中9个菌核病抗性相关QTL分布于A05、A06、C04和C06染色体,单个QTL可解释的表型变异为2.38%~12.05%;3个木质素含量QTL分别位于A04、A05和C01染色体,单个QTL可解释表型变异的2.03%~13.75%。6个木质素单体G/S QTL分布于A08、C03和C07染色体,单个QTL可解释表型变异的2.06%~8.66%。本文研究结果为油菜菌核病抗性育种提供了新的思路和理论基础。     

硒胁迫对紫花苜蓿硒积累及矿质元素吸收的效应

为了探讨硒胁迫对紫花苜蓿硒积累及对其他矿质元素吸收的影响。以3种苜蓿阿尔冈金、大叶苜蓿、维多利亚为试材,采用土培试验方法,研究了硒胁迫对紫花苜蓿不同组织的生物量、转运系数、耐性指数、硒积累量、硒含量和矿质元素含量的影响及紫花苜蓿对硒的积累能力。结果表明:施以100μmol/L硒时,硒处理显著提高了3个品种苜蓿根、茎、叶片的硒含量、耐性指数、硒积累量和K、P、Ca、Mg元素的吸收,当硒浓度为900μmol/L时,则降低了阿尔冈金和维多利亚不同器官生物量及大叶苜蓿根的生物量积累,且降低了阿尔冈金和维多利亚不同器官及大叶苜蓿根和茎对Zn吸收积累量。不同品种间相比较,大叶苜蓿生物量、硒积累量和K、P、Mg元素吸收显著高于其他2个苜蓿,且差异显著。综合评价表明,大叶苜蓿对矿质元素和Se有较好的吸收和富集能力。     

甘蓝型油菜茎秆菌核病抗性与木质素含量及其单体G/S的相关性分析及QTL定位

菌核病是一类非专一性的植物真菌病原菌,寄主范围广泛,严重危害农作物的生产。对高世代重组自交系群体(RIL)及F2群体终花期茎秆进行菌核病抗性接种鉴定,根据构建的近红外模型对接种鉴定的茎秆木质素含量、单体组分比例进行测定,并进行相关性分析和QTL定位。结果表明在2013年和2014年RIL群体茎秆菌斑大小与木质素含量呈极显著负相关,相关系数分别为–0.348和–0.286,与单体G/S呈显著正相关,相关系数分别为0.198和0.167。2014年F2群体菌斑大小与木质素含量呈极显著负相关,相关系数为–0.306,与单体G/S相关性为0.142。F2:3家系抗(感)植株茎部切片间苯三酚染色观察表明抗性较强的材料木质素含量高于抗性较弱的材料。根据已构建的重组自交系高密度SNP遗传图谱,利用复合区间作图法对上述性状进行QTL分析,共检测到18个QTL,其中9个菌核病抗性相关QTL分布于A05、A06、C04和C06染色体,单个QTL可解释的表型变异为2.38%~12.05%;3个木质素含量QTL分别位于A04、A05和C01染色体,单个QTL可解释表型变异的2.03%~13.75%。6个木质素单体G/S QTL分布于A08、C03和C07染色体,单个QTL可解释表型变异的2.06%~8.66%。本文研究结果为油菜菌核病抗性育种提供了新的思路和理论基础。     

紫花苜蓿田间管好出效益

<正>对苜蓿进行田间管理及病虫害防治的目的是为了生产高产优质的牧草。从苜蓿的销售价格来看,如牧草质量的各项指标中如有一项不合格将少收入50~100元/吨。因此,苜蓿的田间管理与病虫害防治是提高苜蓿的产量和质量的重要环节,种植户务必要严格把关。灌溉可使产量提高3~10倍以上。灌溉量苜蓿茎叶繁茂,蒸腾面积大,需水量要比一般作物多。一般每亩苜蓿每年的灌溉量约为250立方米,一次灌水量为80立方米。苜蓿的灌水     

滴灌条件下苜蓿刈割适期的研究

试验以‘新牧4号’紫花苜蓿为材料,研究高频次滴灌条件下不同时期刈割对苜蓿生长及产量和品质的影响,以期为苜蓿生产提供依据。结果表明:不同灌水频次对苜蓿的物候期有影响,高频次的灌溉处理(8 d/次)物候期比低频次灌溉处理(15 d/次)延后2~3天;进入花期以后,苜蓿株高增长速度减缓;随着苜蓿刈割时间的推迟,各处理茎叶比呈增加的趋势,初花期和盛花期刈割处理茎叶比分别达到2.67和2.81,与其他各处理差异极显著(P0.01);初花期刈割可以得到最大的苜蓿干草产量(18220.5 kg/hm~2),但牧草品质较蕾期有所下降;现蕾期刈割的处理粗蛋白产量最高(3702.2 kg/hm~2),干草产量为17563.5 kg/hm~2。     

不同灌水方式对苜蓿形态及生理的影响

灌溉方式对植物生长发育起着至关重要的作用,通过研究灌溉方式对苜蓿生长发育的影响,探索提高水分利用效率的灌溉方式,为开展植物节水灌溉研究与实践提供参考依据。试验以‘新牧4号’紫花苜蓿为材料,设置滴灌、喷灌和漫灌3种方式进行灌溉,在盛花期测量苜蓿叶片大小、叶片相对含水量、叶绿素等形态和生理指标。不同的灌溉方式对苜蓿的形态及生理产生不同影响。其中,滴灌方式对苜蓿的伤害较小,测得叶片中叶绿素含量最高,脯氨酸含量和丙二醛含量最低;喷灌方式下苜蓿叶片细胞膜透性、可溶性糖含量、脯氨酸含量和丙二醛含量均为最高,显示对植物伤害相对较大;漫灌方式下,苜蓿叶面积最大,细胞膜透性、叶绿素含量及可溶性糖含量均为最低。综合评价认为,适宜苜蓿生长的最佳灌溉方式为滴灌,不仅高效而且节水,漫灌次之。     

荞麦茎秆解剖结构和木质素代谢及其与抗倒性的关系

以抗倒伏能力不同的4个荞麦品种研究表明,荞麦茎秆抗倒伏能力与茎秆解剖结构和木质素代谢密切相关。倒伏率与茎秆抗折力参数(r = –0.907, P < 0.01)、木质素含量(r = –0.844, P < 0.01)、机械组织厚度(r = –0.881, P < 0.01)、茎壁厚度(r = –0.947, P < 0.01)、维管束面积(r = –0.846, P < 0.01)、机械组织层数(r = –0.806, P < 0.05)和大维管束数目(r = –0.709, P < 0.05)呈显著负相关,而与倒伏指数(r = 0.842, P < 0.01)呈显著正相关。木质素含量与苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性(r = 0.984, P < 0.01)、4-香豆酸:CoA连接酶(4CL)活性(r = 0.927, P < 0.01)和肉桂醇脱氢酶(CAD)活性(r = 0.862, P < 0.01)呈显著正相关。茎秆木质素含量、机械组织层数、机械组织厚度、茎壁厚度、大维管束数目和维管束面积可以作为荞麦茎秆抗倒伏能力的重要评价指标。茎秆木质素含量高、机械组织层数多、机械组织和茎壁厚、大维管束数目多且维管束面积大的荞麦品种,其茎秆抗折力参数大、倒伏指数小、抗倒伏能力强。     

香蕉抗风育种的可行性分析

为分析香蕉抗风育种的可行性,本综述分别对植物抗倒伏的机理、植物木质素的合成代谢与调控等方面的研究进展进行综述,对植物茎秆4-香豆酸:Co A连接酶基因的表达量、茎秆木质素含量与茎秆强度之间的关系进行分析,对香蕉抗风育种的可行性进行探讨。结果显示4-香豆酸:Co A连接酶位于木质素单体合成代谢的入口处,过量表达4-香豆酸:Co A连接酶基因很可能能够大幅提高香蕉假茎的木质素含量,进而增强香蕉假茎的抗风能力。香蕉是中国产量最大的热带水果。台风每年给中国香蕉生产带来巨大损失。分析香蕉抗风育种的可行性,进行抗风育种对于发展中国香蕉产业具有重要意义。通过提高4-香豆酸:Co A连接酶基因的表达量,增加香蕉假茎的木质素含量,进而增强香蕉假茎的抗风能力,培育香蕉抗风新品种,具有较高的参考价值。     

氩离子注入介导甘草总DNA在大叶紫花苜蓿中转化的初步研究

氩离子注入介导乌拉尔甘草总DNA在和田大叶紫花苜蓿中转化,对苜蓿正常生长和发育产生了显著的生物学效应.转基因苜蓿T1代的结实率仅有11.66%,其中发育正常的种子比例为64.29%.对种子发育良好的苜蓿T1代9个单株的根茎分别进行了天然产物的定性检识,结果表明,2个单株的根中含有皂苷类物质.用X射线衍射仪对2个处理的转基因苜蓿进行扫描,结果表明,一种图谱经寻峰处理后,d值相对偏差最大为0.67,大于本实验误差允许范围0.02,说明样品微观结构或成份发生了变化.提取并测定了转基因苜蓿与对照组茎和根中的多糖含量,结果表明,转基因苜蓿茎和根中多糖含量分别为0.890%和4.815%,对照组苜蓿多糖含量分别为1.064%和4.882%,说明转入甘草总DNA的苜蓿多糖的含量均有所降低.     

干旱胁迫对彩色棉花农艺、品质性状及水分利用效率的影响

为了探索干旱胁迫对彩色棉花主要性状的影响及其水分利用机理,选用7个不同色彩的棉花品种(系),在常规灌溉、胁迫灌溉和生育期不灌溉3种环境条件下,调查其农艺性状、品质性状、水分利用效率(WUE)及产量。结果表明,干旱胁迫下不同色彩棉花品种的单株成铃数、单铃重、株高、花铃期叶片数、有效果枝数、收获指数、果节数、籽指、茎粗和果茎节间长度减少,衣分增加;灌水量减少一半,参试棉花品种的产量均降低,不灌溉处理的籽棉产量与常规灌溉间差异显著(P<0.05);籽棉产量的降低幅度品种间存在较大差异(P<0.05),棕色棉的减产幅度高于绿色棉。常规灌溉处理下,白色棉花水分利用效率高于棕色棉花和绿色棉花,而后二者差异不显著;干旱胁迫下,棕色棉花的水分利用效率高于绿色棉花。与水分利用效率相关的主要农艺性状、品质指标是：叶片数、单株成铃数、有效果枝数、果节数、株高、收获指数、单铃重、主茎节间长度、茎粗、籽指、衣分。     

Germplasm Variability and Environmental Effects on Stem Cellulose and Lignin Concentrations in Alfalfa*

Stem cellulose and lignin concentrations are major determining factors of alfalfa (Medicago sativa ssp. sativa L.) forage quality. Only limited information is available on the genetic variability and the influence of environmental effects on these two stem-quality traits. Our objectives were to: evaluate the variability for stem cellulose and lignin concentrations in modern alfalfa germplasms across several harvests; observe the environmental stability of these two quality traits in 32 alfalfa clones selected high or low for either stem cellulose or lignin concentration; and examine the relationships between these two stem-quality traits and leaf and stem crude protein (CP). Fifty alfalfa entries (cultivars and experimental populations) were established May 1993, and sampled for stem acid-detergent lignin (ADL), stem acid-detergent cellulose (ADC), and stem CP on Sep 1993, June and Aug 1994. Clones were vegetatively propagated from individual plants selected for extremes in stem ADL and ADC and transplanted into blocks at two locations in May 1994 and sampled for quality analysis in September 1994. For all samples, leaves were hand-separated from stems and stem ADL, ADC, CP and leaf CP concentration were determined using near infrared reflectance spectroscopy. Entry differences for stem ADL and ADC were detected only at the June 1994 harvest date in the cultivar study. Spearman's ranked correlations over years in the clonal study demonstrated greater environmental stability for stem ADC (r = 0.70, P ≥ 0.01) than for stem ADL (r = 0.54, P # 0.05). Environmental effects had an impact on both traits, but stem ADC showed greater potential for improving forage quality. Simple correlations showed that decreasing stem ADL or ADC would have minimal effect on leaf CP and may increase stem CP.     

基于WIN ISAREG模型的紫花苜蓿灌溉制度优化研究

为了探索锡林河流域紫花苜蓿高效节水的最优灌溉制度,在田间灌溉试验基础上,研究了锡林河流域滴灌条件下紫花苜蓿的灌溉制度。利用WIN ISAREG模型对紫花苜蓿的实际灌溉制度进行了评价,在此基础上根据紫花苜蓿需水特性进行了多种灌水方案设计和模拟。研究表明:紫花苜蓿在现蕾期土壤水消耗比率最低,作物系数、产量反应系数和腾发量最大,为紫花苜蓿的需水关键期。紫花苜蓿生育期内共灌水10次,总灌水量在250 mm,产量下降率为6.0%。因此,研究结果为流域内紫花苜蓿的灌溉预报,以及当地灌溉人工草地建设提供参考。     

Saline Drainage Water, Irrigation Frequency and Crop Species Effects on Some Physical Properties of Soils

This field study evaluated the effects of water quality, irrigation frequency and crop species on some physical properties of soils. The experiment had a split-split-plot design, with three irrigation water qualities (normal water, drainage water and a 1 : 1 mixture of freshwater and drainage water) as the main treatments, two irrigation frequencies (at 7- and 14-day intervals) as the subtreatments and two crops (barley and alfalfa) as the subsubtreatments. The soil infiltration rate was highest in the barley plot receiving freshwater irrigation at weekly intervals. The lowest soil infiltration rate was found in alfalfa plots receiving saline irrigation water at 14-day intervals. Bulk density and proportions of micropores [pore radius (r) < 1.4 µm] were higher and the proportion of macropores (r > 14.4 µm) was lower in barley than in alfalfa. Saline irrigation caused the greatest decrease in total porosity. The soil infiltration rate was higher with more frequent irrigation, and was highest in alfalfa plots receiving freshwater irrigation. The decrease in soil bulk density and infiltration rate was greater with saline drainage water, irrespective of the crop grown and the irrigation frequency.     

灌水量对小麦氮素吸收、分配、利用及产量与品质的影响

以济麦20和泰山23为试验材料, 在大田条件下研究了灌水量对小麦氮素吸收、分配、利用和籽粒产量与品质及耗水量、水分利用率的影响。2004—2005年生长季, 小麦生育期间降水量为196.10 mm, 两品种的氮素吸收效率、籽粒的氮素积累量和氮肥生产效率均为不灌水处理低于灌水处理, 但籽粒氮素分配比例和氮素利用效率表现为不灌水处理高于灌水处理。拔节期前, 两品种的氮素吸收强度灌水180 mm处理高于灌水240 mm和300 mm两处理, 拔节期后反之; 成熟期, 植株氮素积累量和氮素吸收效率在各灌水处理间无显著差异。济麦20籽粒的氮素积累量和分配比例、氮素利用效率和氮肥生产效率, 均以灌水240 mm处理高于灌水180 mm和300 mm处理; 灌水180 mm和240 mm处理的籽粒产量分别达8 701.23 kg hm^-2和9 159.30 kg hm^-2, 耗水量为469.29 mm和534.48 mm, 两处理间籽粒品质无显著差异, 且均优于灌水300 mm处理。泰山23籽粒中氮素积累量及分配比例、氮素利用效率、氮肥生产效率和籽粒品质, 在各灌水处理间无显著差异; 灌水180 mm和240 mm处理籽粒产量显著高于其他处理, 分别达9 682.65 kg hm^-2和9 698.55 kg hm^-2, 其耗水量分别为468.54 mm和532.35 mm。两品种的水分利用率均随灌水量增加而降低。在2006—2007年生长季, 小麦生育期间降水量为171.30 mm, 济麦20和泰山23均以灌水240 mm处理的籽粒产量和水分利用率最高, 其耗水量分别为490.88 mm和474.88 mm。综合考虑产量、品质、氮素利用效率、氮肥生产效率和水分利用率, 生产中济麦20生育期灌水量以180~240 mm为宜; 泰山23在降水量达196 mm条件下, 灌水量以180 mm为宜, 在降水量为170 mm条件下, 灌水量以240 mm为宜。     

水氮组合模式对双季稻生长和产量的影响

为双季稻栽培提供最优水肥组合模式,通过大田小区试验设置了淹水灌溉和间歇灌溉2种灌溉方式,结合4种施氮水平,研究了不同水肥条件下水稻生长及其产量差异。结果表明,在相同施氮水平下,间歇灌溉水稻植株干物质积累量明显大于淹水灌溉;不同水肥组合下水稻干物质在植株各器官中的分配表现从大到小为籽粒、茎、叶和根;水稻生育后期叶面积指数以间歇灌溉施中氮最高,茎基伤流量以施中氮最高,相同施氮条件下间歇灌溉高于淹水灌溉;早稻光合速率差异不显著,相同施氮水平下间歇灌溉略高于淹水灌溉,水分利用率存在显著差异,以间歇灌溉施中氮最高;晚稻不同处理的光合速率、水分利用率存在显著差异,相同施氮水平下间歇灌溉高于淹水灌溉,以间歇灌溉施中氮最高;早稻产量以淹水灌溉施高氮最高,比间歇灌溉不施氮高出46.0%,差异显著,但比其他施氮处理增幅仅为0.3%~7.1%,差异不显著;晚稻产量处理间差异显著,间歇灌溉高于淹水灌溉,以间歇灌溉施中氮最高,比间歇灌溉不施氮高出49.3%,比其他施氮处理增幅为1.7%~8.6%,差异显著。因此,早稻在雨水充足的前提下淹水灌溉施高氮可获得高产,晚稻以间歇灌溉施中氮为宜。