干旱胁迫对木薯苗光合特性的影响

采用盆栽试验设置正常供水、中度干旱和重度干旱3种处理,研究华南205和华南8号木薯苗在土壤干旱胁迫下的光合特性.结果表明:在正常供水、中度和重度干旱胁迫下,SC8叶片的最大净光合速率(Pmax)、表观量子效率(AQY)和光饱和点(LSP)均显著高于或不低于SC205,而光补偿点(LCP)2个品种之间无显著性差异.随着干旱胁迫程度的加重,Pmax、AQY和LSP呈现下降趋势,而LCP却升高;当光合有效辐射(PAR)为0～2 000 μmol/(m2·s)时,随着PAR的增大,2个木薯品种叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均先迅速升高后趋向平缓,胞间CO2浓度(Ci)则迅速降低后也逐渐平缓,而水分利用率(WUE)却呈现先增高后降低的趋势;干旱胁迫下,气孔因素是引起木薯叶片净光合速率下降的主要原因.综上所述,干旱胁迫下木薯苗的光合特性受到限制,干旱胁迫下华南8号的光合特性和抗旱性要优于华南205.     

低温胁迫对木薯组培苗叶片若干代谢生理指标的影响

以木薯SC8和MS5供试材料,研究5℃低温处理0、7、10、12和15 d对木薯组培苗叶片若干生理代谢指标的影响。结果表明:木薯种质SC8和MS5在5℃低温胁迫下,随着胁迫时间的延长,叶片的相对电导率、可溶性糖、丙二醛含量呈不断上升趋势,而可溶性蛋白、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性呈先上升后下降的变化趋势;低温胁迫下,叶片的相对电导率与丙二醛含量和可溶性糖含量呈极显著正相关,与超氧化物歧化酶活性和可溶性蛋白含量呈极显著负相关;可溶性蛋白含量与丙二醛含量呈显著负相关,与游离脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性呈极显著正相关;超氧化物歧化酶活性与可溶性糖含量呈极显著负相关,与过氧化物酶活性呈极显著正相关;主成分分析显示超氧化物歧化酶活性、可溶性蛋白、可溶性糖和相对电导率在第1主成分中占有最大的信息量,与木薯耐寒性关系密切,可作为评价木薯耐寒性强弱的主要生理指标,其次是可溶性蛋白、丙二醛含量和过氧化物酶活性。综合分析生理数据认为木薯MS5的耐寒性高于SC8,这为下一步从离体保存库中直接采用组培苗方式进行大规模筛选耐寒种质提供参考方法。     

干旱胁迫下水杨酸和油菜素内酯对木薯苗生理特性的影响

采用盆栽试验,以木薯品种华南205(SC205)和华南8号(SC8)为试材,研究干旱胁迫下叶片分别喷施清水,40、60、100 mg/L的水杨酸(SA),0.1、0.2、0.5 mg/L的油菜素内酯(BR)对木薯苗生长和生理特性的影响。结果表明,干旱胁迫下木薯苗的电解质渗透率和丙二醛(MDA)含量升高,可溶性蛋白含量先升高后降低;复水后,木薯苗电解质渗透率和MDA基本恢复正常;与对照相比,干旱胁迫下喷施SA或BR能显著促进木薯苗的生长,显著降低细胞膜透性和质膜伤害程度,并显著提高可溶性蛋白含量;不同浓度处理中,以喷施100 mg/L SA或0.2 mg/L BR效果最好。     

干旱胁迫下33份木薯种质表型性状的初步分析

以33份木薯种质为材料，采用盆栽方法对其进行反复干旱-复水处理，测定株高、茎径、叶片数量和主根数量，并通过方差、相关性和聚类分析，对其耐旱性进行归类。结果表明：33份木薯种质株高、茎径、叶片数量、主根数量的变幅分别为19.5～52.3 cm、3.46～5.90 mm、10.0～17.7片/株、14.0～56.0条/株，试验材料遗传背景丰富，代表性强；土壤含水量与株高、茎径、叶片数量、主根数量相关性均不显著；通过聚类分析可将33份种质分为4类，Ⅳ类仅ZM8316一份种质，其各项表型性状指标均处于较高水平；其次是Ⅲ类，包括CMR35-22-196、A234、SC5、D346、F709、C381、C322。     

外源 NO 对干旱胁迫下茶树生理特性的影响

研究外源 NO 对干旱胁迫生理生化反应。以15％聚乙二醇（PEG 6000）模拟干旱胁迫,0．5 mmol·L－1的外源 NO 供体（SNP）处理对茶树幼苗叶片游离脯氨酸、丙二醛（MDA）的含量及保护酶活性的影响。结果表明,一定浓度的 SNP 缓解干旱胁迫伤害的效果较好,显著提高了受干旱胁迫茶树幼苗叶片的保护酶（CAT）活性和游离脯氨酸含量,并降低了 MDA 的含量。表明外源 NO 通过提高干旱胁迫下渗透调节物质含量和保护酶活性,降低 MDA 的含量,缓解干旱胁迫对茶树幼苗的损伤,增强植株的抗旱性。     

壳聚糖对玉米种子萌发及耐旱性的影响

以不同浓度的壳聚糖处理玉米种子,结果表明,以浓度150 mg/L的壳聚糖处理玉米种子可以获得较高的发芽率及发芽势。用15%PEG6000溶液模拟干旱胁迫环境,以浓度为150 mg/L壳聚糖处理PEG6000干旱胁迫下的玉米种子,研究表明,壳聚糖对提高种子的发芽率及发芽势具有极显著的效果,同时能极显著提高干旱胁迫下的玉米幼苗的根系活力。     

实时荧光定量PCR检测木薯海藻糖合成酶基因（MeTPS1-3）干旱胁迫下的表达

采用实时荧光定量PCR的方法测定木薯SC124和KU50两个品种在模拟干旱胁迫下海藻糖合成酶基因（MeTPS1-3）的转录水平变化。结果显示,与正常水分组相比：干旱处理2 h后,SC124根、茎、下部成熟叶和上部幼叶MeTPS1-3基因的表达量没有明显变化;而在KU50中,根部相对表达量上升了12倍,茎、下部成熟叶和上部幼叶没有明显变化。干旱处理24 h后,SC124根部相对表达量上升约30倍、茎部有微小的上升、下部成熟叶片却有小幅下降、上部幼叶部位上升约4倍;在KU50品种中,根部上升约14倍,茎部有微小的下调,下部成熟叶和上部幼叶表达量下调。木薯遭受干旱胁迫时,根部MeTPS1-3基因上调表达最明显,由此推测其在木薯抗干旱胁迫中起重要调控作用。     

干旱胁迫对燕麦叶片气孔和叶肉细胞超微结构的影响

为了解干旱后燕麦解剖结构的变化,以燕麦品种白燕2号为材料,通过盆栽控水试验,设置正常供水、轻度干旱和重度干旱三个不同水分处理(土壤含水量分别为田间持水量的75%、60%和45%),研究了干旱胁迫对燕麦叶片渗透调节物质含量、气孔和叶肉细胞超微结构的影响。结果表明,正常水分条件(对照)下,燕麦叶片脯氨酸和可溶性糖含量较低,表皮细胞皱褶,气孔关闭或微张,叶肉细胞内细胞器形状规则,结构清晰。与对照相比,轻度干旱胁迫下,燕麦叶片脯氨酸和可溶性糖含量增加,叶片表皮细胞饱满,气孔开启度较大,叶绿体形状变圆,近球状,线粒体外被膜膨胀,但结构未见明显损伤;重度干旱胁迫下,叶片脯氨酸和可溶性糖含量极显著增加,表皮细胞干瘪,气孔保卫细胞膨胀,气孔关闭,气孔器下陷。重度干旱胁迫下,燕麦叶绿体和线粒体受到的损伤较大,叶绿体内基粒、基质类囊体降解,出现较大的空腔;线粒体外被膜断裂,内含物流失;细胞核染色质凝聚,叶绿体之间出现嵌合现象。因此,干旱胁迫能诱导燕麦叶片渗透调节物质的积累和细胞超微结构的改变,渗透调节物质增幅和细胞超微结构的破坏程度随着土壤有效水分含量的降低而上升,但在细胞超微结构上也出现抗性反应,表明燕麦具有较强的抗旱性。     

干旱胁迫对木薯K+、Ca2+和ABA的影响

为了研究干旱胁迫木薯K+、Ca2+和ABA对干旱胁迫的响应及其变化规律,对2个品种的木薯SC124（高抗）和KU50（低抗）进行对照、驯化、非驯化旱害和驯化旱害等不同方式的干旱处理。研究发现2个木薯品种中,干旱胁迫对叶片K+和ABA的含量影响较大,而Ca2+含量变化较小;SC124在驯化和非驯化处理下的K+含量发生显著变化;ABA的含量在2个品种中的驯化干旱和非驯化干旱中变化显著,且变化趋势不同;干旱胁迫下,ABA、K+和Ca2+之间存在显著相关性。     

低温和干旱胁迫对结缕草游离氨基酸含量的影响

对野生结缕草WZG43与WZG133进行低温与干旱胁迫处理,利用气相色谱-质谱联用仪测定其叶片的游离氨基酸种类和含量.结果表明,结缕草WZG43和WZG133的叶片中共检测出了14种氨基酸;其氨基酸含量在低温和干旱胁迫下迅速积累,且低温胁迫下的氨基酸积累幅度显著大于干旱胁迫下的氨基酸积累幅度,表明结缕草WZG43和WZG133对4℃低温环境的适应性不如20%PEG模拟干旱胁迫环境的适应性.     

Impact of water stress on yield and quality of cassava starch

Cassava (Manihot esculenta Crantz) is an important source of industrial raw materials. Products obtained from cassava include chip/pellets for animal feed and starch. Important for major industrial uses are the amount and quality of starch obtained from this crop. Production efficiency, including yield and quality of starch, from cassava is markedly influenced by environmental conditions, especially water stress during early plant development and immediately before root harvest. In early plant development plants deprived of water for the first 6 months were characterized by a lower yield of starch compared to plants without water stress (starch yields of six varieties including Rayong 1, Rayong 5, Rayong 60, Rayong 90, Kasetsart 50 and CMR 33-57-81 were 0.1–0.2 and 5.0–8.7 t/ha for water-stressed and without water-stressed plants). Furthermore, starch from plants deprived of water for the first 6 months of growth, was functionally different to that laid-down under optimum growing conditions. Plants responded to subsequent rainfall and after 2 months contained significant amounts of starch, though this amount was less than was expected. Despite the fact that water-stressed plants responded to the availability of water by producing starch, most functional properties remained different. The portfolio of changes was sufficient as regards the starch of lower quality. Most effected were the hydration properties. Starch granules despite being smaller (mean size and distribution) than expected were morphologically normal. A second drought period further influenced some of the starch properties, but the sustained influence of the early drought seemed to dominate the response of the plant's starch metabolism. All varieties were similarly affected.     

木薯种质基因型与环境互作分析

为加强木薯现有选育材料和引进种质的研究利用,准确评价各种质产量相关性状的稳定性和适应性,以木薯主栽品种华南8号(SC8)和华南205号(SC205)为对照,选用138份选育材料和8份瑞士引进新种质,应用AMMI模型对连续3年的干物质率、收获指数的遗传方差、环境方差和遗传与环境(G×E)互作进行探讨。结果表明:(1)比对照SC8的干物质率和收获指数更高且更加稳定的种质分别有4份和6份,比对照SC205的干物质率和收获指数更高且更加稳定的种质分别有61份和12份;(2)对干物质率的分析中有67份种质比SC8和有132份种质比SC205对不同年度环境的适应性更好,对收获指数的分析中有48份种质比SC8和有28份种质比SC205对不同年度环境适应性更好。AMMI模型很好地解释了木薯干物质率和收获指数的基因型G效应、环境E效应和G×E互作效应。该结果对木薯种质的环境敏感度和种植范围评估提供了依据。     

木薯新品种华南8号的选育

木薯新品种华南8号(Manihot esculenta Crantz.cv.M.SC8)是由中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所通过CIAT从泰国引进的CMR38-120的自然杂交种F1无性系后代中选育而成的。该品种具有良好的丰产性和广泛的适应性,并有很强的抗风能力和出苗率。其鲜薯产量约36.79t/hm2,比现大面积种植的当家品种华南20(5SC205)增产40.90%,其块根干物率和淀粉含量分别为质量分数40.86%和32.69%,分别比SC205高2.70个百分点和2.16个百分点。因此,华南8号是一个高产、优质的饲用和工业应用型木薯新品种。为了保护新品种及便于产权鉴定,对新品种华南8号建立分子指纹。     

3个不同木薯品种的代谢产物解析

本研究以3种木薯品种（‘KU50’‘SC205’和‘SC9’）块根为实验材料,采用色谱-质谱联用非靶向代谢组学技术,对8月龄木薯块茎的代谢物进行差异性分析。通过鉴定共获得77个差异代谢物,主要涉及糖及其衍生物、氨基酸、有机酸等,‘KU50’和‘SC205’两个品种的优势代谢产物（相对含量>15%）均为蔗糖,且二者含量基本相当,‘SC9’的优势代谢产物为蔗糖与果糖;‘SC9’中蔗糖、柠檬酸相对含量显著低于‘KU50’和‘SC205’,但果糖、半乳糖、葡萄糖高于二者。利用主成分分析（PCA）发现,3个木薯品种块根代谢物组成结构差异性显著,获得差异显著的33种代谢物中主要涉及糖类及其衍生物、有机酸及其衍生物、生物碱、核苷酸及其衍生物、氨基酸及其衍生物等5个类别。通过GO、KEGG、通路富集分析共注释到14个差异显著性代谢途径,其中,共有16个代谢物富集于氨酰tRNA生物合成途径,9个富集于精氨酸和脯氨酸代谢途径,3个富集于氰基氨基酸代谢途径。本研究通过对3个木薯品种块根代谢物的种类、相对含量、主要代谢物和显著差异代谢物进行分析,阐明了不同木薯品种淀粉品质形成的物质基础。可为后期更好地进行木薯品种改良、品种选育及木薯食品加工提供参考。     

木薯的薯构型及其对机械收获的影响

不同品种木薯的薯块（块根）在土壤中的空间分布特性即薯构型,直接影响机械收获的效果。为探索木薯薯块在土壤中的空间分布特性,本研究通过抽样调查,研究了典型木薯品种华南205、南植199和新选048的薯构型,探讨适宜机械化收获的木薯品种,确定木薯机械化收获的技术参数。结果表明,华南205和南植199的薯块空间分布较为适宜机械化收获,单株木薯的最优收获半幅宽为0.0~35.0 cm、收获层深为0.0~25.0 cm,在此条件下,华南205的薯数占比和薯重占比均达到100.0%,南植199达96.0%以上。综合分析,确定木薯收获机的单株木薯半幅收获宽度为35.0 cm、收获深度为25.0 cm,该研究结果可为木薯收获机械的研究设计提供参考依据。     

索引

在对我国木薯主栽区的调查中发现,疫霉根腐病在云南、海南、广西、广东等地普遍发生,已经成为木薯产业中一个值得关注的新问题。采用室内离体接种法进行了59份木薯种质的抗性评价,结果发现仅有6份种质为高抗,占10.20%,11份种质为高感,占18.64%,大部分种质均表现出一定程度的感病性。田间活体接种进一步证明SC11为高抗,而GR4为高感。     

木薯新品种华南7号的选育

华南7号是中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所于1986年利用华南205的自然杂交种选育而成的。该品种有良好的丰产性和广泛的适应性,其块根产量约为42.61t/hm2,与现大面积种植的SC205当家品种(下称对照品种)相比,历年平均增产44.28%;其块根干物率和淀粉含量分别为34.15%和27.32%,分别比对照品种高1.45个百分点和1.16个百分点。因此,华南7号是一个高产、优质的饲用和工业应用型木薯品种。同时本文重点对新品种华南7号建立分子指纹,实用于新品种保护与产权鉴定。     

北移江西种植的木薯品种鲜薯产量及淀粉品质差异研究

2008年和2009年,以华南系列木薯品种SC5、SC6、SC7、SC8、SC9、SC10和SC205为材料,研究北移江西种植的鲜薯产量及其淀粉品质的差异。结果表明:7个木薯品种中鲜薯产量最高的是SC8,居中的依次是SC205、SC7、SC10、SC6、SC9,最低的是SC5;淀粉含量最高的是SC6,居中的依次是SC9、SC8、SC205、SC10、SC7,最低的是SC5。SC8的鲜薯产量和淀粉含量显著高于对照品种SC205,而SC5显著低于对照品种SC205及其余5个品种。与对照品种SC205相比,SC8和SC5的直链淀粉含量、冷冻稳定性、凝沉稳定性和恩氏粘度较高,淀粉颗粒粒径略大,糊化温度略低。SC205的透明度和粘度高于SC5,但低于SC8。综上所述,7个供试木薯品种中以SC8和SC205北移江西种植的适应性相对较强,而SC5的适应性相对较弱。     

40份竹节草种质资源抗旱性初步评价

以40份竹节草（Chrysopogon aciculatus）种质为材料,采用0（CK）、15%（T₁）和20%（T₂）3种浓度的PEG-6000溶液模拟干旱胁迫,对其进行抗旱性初步评价。结果表明,随着PEG浓度增加,干旱胁迫下不同竹节草种质枯黄率和萎蔫系数呈增加趋势,不同处理间差异显著;相对于T₁处理,T₂处理下枯黄率和萎蔫系数增幅更大,变化更明显;T₁处理可促进根系生长,而T₂处理有抑制作用,种质间呈现显著性差异。相关性分析表明,枯黄率、萎蔫系数、相对总根长、相对根体积、相对根表面积之间均呈现极显著相关,相对根直径与萎蔫系数、相对根长之间显著相关,与其他形态指标之间无显著相关性,运用隶属函数对竹节草抗旱性进行综合分析,分为抗旱种质（CA04、CA26、CA23、CA58）和敏旱种质（CA03、CA59、CA78、CA40）。本研究结果可为今后开展竹节草抗性育种提供参考。     

干旱条件下不同种茎材料对木薯成活率及产量性状的影响

在干旱条件下,比较4种不同种茎材料对木薯成活率、农艺及产量性状的影响。结果表明：成活率(survival rate,SR)呈现SR1年生种茎(100.0%)＞SR2年生种茎(92.2%)＞SR60 d嫩茎(78.9%)＞SR老茎头(30.0%);鲜薯和薯干产量(root yield,RY)呈现RY1年生种茎＞RY60 d嫩茎＞RY老茎头＞RY2年生种茎;淀粉产量(starch yield,SY)呈现SY60 d嫩茎＞SY1年生种茎＞SY老茎头＞SY2年生种茎;薯干率和鲜薯淀粉含量呈现老茎头＞60 d嫩茎＞2年生种茎＞1年生种茎,且植株密度越小,则薯干率和鲜薯淀粉含量越高。