小麦茎秆木质素代谢及其与抗倒性的关系

以抗倒性不同的6个小麦品种为材料,观测了茎秆基部第二节间的木质素含量及苯丙氨酸转氨酶(PAL)、酪氨酸解氨酶(TAL)、肉桂醇脱氢酶(CAD)和4-香豆酸: CoA连接酶(4CL)活性以及不同时期茎秆抗折力和倒伏指数的变化,探讨木质素含量与抗倒伏能力的关系。不同小麦品种的茎秆木质素含量存在明显差异。茎秆抗折力大、倒伏指数小的品种(济麦20和济麦22),其茎秆木质素含量高,PAL、TAL、CAD和4CL活性强。相关分析表明,茎秆木质素含量与实际倒伏率呈显著负相关(r = -0.83, P<0.05);与抗折力呈显著正相关(r = 0.86, P<0.05);PAL、TAL和CAD活性与木质素含量呈显著正相关(r =0.78, 0.77, 0.85, P<0.05),4CL活性与木质素含量呈不显著正相关(r =0.39, P>0.05)。研究表明,较高的PAL和CAD活性是木质素含量高的酶学基础,茎秆木质素含量可作为小麦品种抗倒伏性评价的一个重要指标。     

化控剂对东北春玉米茎秆理化特性及抗倒伏的影响

通过探讨春玉米茎秆纤维素、半纤维素和木质素含量及木质素合成相关酶活性对不同化控剂的响应, 明确化控剂调控茎秆抗倒伏能力的力学机制, 可为生产上化控剂的合理运用提供理论依据。2015年和2016年在东北农业大学向阳实验实习基地进行大田定位试验, 以玉米品种东农253为材料, 分别于六叶期喷施吨田宝(代号DTB)及DCPTA [2-(3,4-二氯苯氧基)三乙胺]和ETH (2-氯乙基膦酸)复配剂(代号KP), 对照为清水, 完全随机区组排列。分析玉米不同生育时期茎秆抗折力、抗倒伏指数、木质素、纤维素和半纤维素含量及木质素合成关键酶的活性变化对不同化控剂处理的响应。喷施化控剂可显著提高茎秆4-香豆酸: CoA连接酶(4CL)和肉桂醇脱氢酶(CAD)活性, 以及纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、茎秆抗折力和抗倒伏指数, 显著降低实际倒伏率。相关分析表明, 茎秆抗倒伏指数与木质素含量、半纤维素含量呈极显著正相关(相关系数分别是0.67和0.64); 茎秆抗折力与纤维素含量呈极显著正相关(相关系数为0.89); 木质素含量与CAD活性呈极显著正相关(相关系数为0.89), 与4CL活性呈显著正相关(相关系数为0.51), 而与苯丙氨酸转氨酶(PAL)和酪氨酸解氨酶(TAL)活性均没有显著相关性。六叶期喷施化控剂通过提高茎秆木质素合成相关酶的活性(特别是CAD和4CL的活性), 改善茎秆纤维品质性状, 显著增强了春玉米茎秆的抗倒伏能力。     

套作大豆苗期茎秆木质素合成与抗倒性的关系

为从茎秆强度的角度探索套作大豆苗期耐阴抗倒机制,对套作大豆苗期茎秆木质素合成与抗倒性的关系进行了研究。采用耐阴性不同的3个大豆品种(系),在大豆-玉米套作和大豆单作两种种植模式下,测定茎秆的木质素含量及其合成过程中的苯丙氨酸转氨酶(PAL)、4-香豆酸:Co A连接酶(4CL)、肉桂醇脱氢酶(CAD)、过氧化物酶(POD)等关键酶活性以及茎秆抗折力和抗倒伏指数。结果表明,套作大豆苗期倒伏严重,茎秆抗折力、抗倒伏指数、木质素含量和相关酶活性均显著低于单作。不同大豆品种受套作荫蔽影响程度不同,强耐阴性大豆南豆12茎秆抗折力降低幅度最小,在套作环境下其茎秆抗折力、抗倒伏指数大,茎秆木质素含量高,PAL、4CL、CAD、POD活性强。相关分析表明,套作大豆苗期茎秆木质素含量与抗折力极显著正相关(r=0.890,P0.01),与倒伏率极显著负相关(r=–0.889,P0.01),与4CL、CAD酶活性显著正相关。套作环境下,强耐阴性大豆苗期茎秆中较高的4CL、CAD活性是其维持高木质素含量的酶学基础,而高木质素含量有利于提高茎秆强度,进而增强其抗倒伏能力。     

茎秆特性和木质素合成与青稞抗倒伏关系

倒伏是影响青稞品质和产量的主要因子之一,开展抗倒伏机制研究对抗倒伏品种选育意义重大。以青稞品种昆仑14号、昆仑16号和藏2972为抗倒伏材料,门源亮蓝、北青6号和化隆红青稞为倒伏材料,通过茎秆特性、茎秆中纤维素和木质素含量及其合成相关酶活性的研究,探讨茎秆特性与木质素合成同青稞抗倒性之间的关系。结果表明,相比于倒伏品种,抗倒伏品种的茎较短,茎秆中酪氨酸解氨酶(TAL)、苯丙氨酸转氨酶(PAL)、肉桂醇脱氢酶(CAD)和4-香豆酸:CoA连接酶(4CL)活性升高,使茎秆内积累较多的木质素,增大了茎秆抗折力,进而增强青稞抗倒伏能力。     

大豆主茎木质素积累规律分析

为明确大豆节间木质素积累规律,深入理解木质素积累与大豆植株抗倒伏间的关系,进而为调控大豆植株表型和抗倒伏大豆新品种选育提供参考依据,选取具有代表性的有限生长习性品种Charleston,按照20,35株/m² 的2种密度种植桶栽大豆,在2种不同密度下测定主茎的木质素含量,分析Charleston主茎第3节间的细胞伸长区（EZ）和次生细胞壁成熟区（MZ）木质素含量、在木质素合成过程中的4-香豆酸：辅酶A连接酶（4CL）、苯丙氨酸转氨酶（PAL）、肉桂酸脱氢酶（CAD）等关键酶活性以及对应基因的表达量。手工切片及分光光度计测定的结果表明,大豆主茎木质素含量由形态学上端向下端逐渐增加。低密度处理主茎中的木质素含量高于高密度。无论是高密度还是低密度处理,单一节间（茎3）木质素含量均为MZ>EZ;低密度处理茎中4CL、PAL、CAD的活性高于高密度处理。2个密度处理下茎中4CL、PAL、CAD活性变化规律较为一致,与基因表达结果相符合。大豆植株主茎中木质素含量受到木质素合成途径中的多种酶调控。木质素合成的关键酶基因多以基因家族形式存在,同一基因家族中的酶基因在同一物种...     

钾水平对小麦酚类物质、木质素代谢和接种蚜虫群体动态的影响

摘要：【目的】揭示钾素水平对小麦后期蚜虫抗性的影响效果及其机理, 为指导钾肥合理施用,降低小麦蚜虫危害提供依据。【方法】利用设置K0(0 )、K1(0.1 )、K2(0.15 )三个钾 (K2Omg/kg土)处理的盆栽试验并结合室内分析,研究了供钾水平对小麦后期酚类物质、木质素含量及其代谢相关酶活性的影响,比较了处理间接种蚜虫种群变化动态的差异。【结果】接虫后14-28d,单株小麦蚜虫数量不同施钾处理间出现明显的差异,其中以K0蚜虫群体最高,其次是K2,K1最低。群体高峰期出现时间K2、K0较K1提前2-3天。三个处理相比,K1植株总酚、酚酸、木质素含量及其代谢相关酶（PAL、TAL、POD、PPO）活性最高,其次是K2,K0最低。相关分析表明,植株总酚、酚酸、木质素含量及其代谢相关酶活性与植株钾素含量相关性不显著,但与植株干物质积累量及籽粒产量相关性显著。【结论】适量供钾可增加了植株对钾素的吸收,促进了植株生长和总酚、酚酸、木质素的合成及代谢相关酶的活性,从而可增加小麦对蚜虫的抗性;而供钾不足或过量,或降低了植株对钾素的吸收,或使植株对钾素产生奢移吸收,均不利于植株干物质积累和酚类物质、木质素的合成,从而降低了小麦对蚜虫的抗性。     

水杨酸诱导辣椒抗疫病生化机制的研究

对水杨酸（SA）处理及其挑战接种辣椒疫霉菌的4个抗性不同的辣椒品系体内木质素含量和多酚氧化酶（PPO）、过氧化物酶（POD）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性的测定结果表明：SA诱导的供试品系与未经诱导的相同品系相比,木质素含量增高,PPO、POD、PAL活性增强,其中木质素的含量与抗病性呈显著正相关;挑战接种后两者相比,SA处理的供试材料的木质素含量和PPO、POD、PAL活性的增强幅度更大,其中抗、耐病品系的增加早且增加幅度高于感病、高感品系。值得注意的是,经SA诱导的各供试品系接种后木质素含量与抗病性也呈显著相关。木质素含量与相关酶活性的上述变化趋势与SA对各品系的诱抗效果完全吻合。     

黄瓜枯萎病抗性与防御系统几种酶活性关系的研究

以黄瓜6个不同抗性品系为材料,研究苗期感染枯萎病菌后,叶片组织内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸转氨酶(PAL)的活性变化。结果表明,POD,SOD,PPO活性变化曲线中存在2个酶峰,PAL活性变化曲线中存在一个单峰。抗病品系的4种酶的峰I值明显高于感病品系,表现出一致性,而且SOD和PPO酶活性的提高与抗性呈极显著正相关,POD和PAL酶活性的提高与抗性呈显著正相关。     

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。     

氮磷配施对超高产小麦花后衰老特性及产量的影响

为给小麦高产高效提供依据,在大田超高产条件下,研究了氮磷配施对超高产小麦济麦22花后衰老特性及产量的影响.结果表明,氮磷配施对超高产小麦花后的衰老特性及产量有显著的调节作用,花后各处理小麦旗叶的净光合速率(Pn)、叶绿素含量(SPAD值)、可溶性蛋白含量(PRO)、超氧化物歧化酶活性(SOD)等指标呈下降趋势,但与CK处理比较,施肥处理前期下降缓慢,达显著水平,以N1P2、N2P2差异极显著;丙二醛含量(MDA)先是缓慢增长,花后14 d后含量迅速增加;过氧化物酶活性(POD)的变化趋势呈先上升后下降的趋势,在花后14 d各处理的POD活性达到最高值.随着施氮肥和磷肥量的增加,总的趋势是旗叶的酶活性增加,而MDA含量降低,但过高的施肥量(P2O5=225 kg/hm2)导致小麦生育后期旗叶酶活性下降迅速,衰老加快,穗粒数和千粒重下降显著,最终导致小麦减产.经统计分析得出,氮肥和磷肥间对Pn、SPAD值、PRO、SOD及POD有不同程度的互作效应.该试验条件下,超高产麦田的适宜施肥量为N 300 kg/hm2和P2O5 150 kg/hm2.     

甘蓝型油菜不同抗倒性材料中木质素代谢途径关键基因表达特点

植物体内木质素的含量不仅与植物的抗病性有关,也与植物的抗倒伏性状密切联系。本试验以15个抗倒性等级不同的甘蓝型油菜品种为材料,分别在初花期和青荚期测定茎秆中部木质素含量,同时用qRT-PCR的方法分析了木质素代谢途径中6个关键基因PAL、4CL、C4H、CCR1、CCR2和CAD的表达量差异。结果表明,油菜茎秆木质素从初花期到青荚期平均增加了28%,抗倒性强的材料木质素增加最明显,达到33.5%;不同时期,不同抗倒伏性的油菜茎秆中部木质素含量差异均极显著;各基因表达量在两个时期间差异均显著或极显著,但在不同抗倒性材料间,只有基因PAL、4CL和CCR1表达量间差异显著;基因PAL的表达量与木质素含量相关性最强,4CL基因的表达量与其他关键酶基因表达量相关性最强。综上所述,木质素的合成积累由代谢途径中各个环节关键基因所共同决定,但基因PAL和4CL对木质素的代谢影响更明显。     

氮肥水平和栽插密度对杂交稻茎秆理化特性与抗倒伏性的影响

以杂交稻金优527为材料,分别在中低海拔地区雅安(600 m)和高海拔地区西昌(1 590 m)进行了以氮肥水平为主区,栽插密度为副区的田间裂区试验。结果表明,随施氮量和栽插密度的增加,茎秆基部节间变细长,茎壁变薄,秆型指数降低,茎鞘中淀粉、纤维素、木质素含量降低,充实度变差;氮肥水平和栽插密度还影响茎秆中氮、钾、硅、钙、镁、铁、锌、铜、锰等矿质元素的含量,从而影响茎秆的倒伏指数和抗倒伏能力。水稻基部茎秆的倒伏指数与株高、重心高度和基部各伸长节间的长度及氮、镁含量正相关,与茎粗、茎壁厚、比茎重、秆型指数及淀粉、纤维素、木质素和钾、钙含量负相关,与茎秆硅含量呈二次函数关系,适宜的硅含量为4.5~4.8 mg kg^-1。由于生态条件不同,两试点水稻茎秆抗倒能力和受氮肥水平与栽插密度影响的程度存在一定差异,高产、抗倒栽培要因地制宜。金优527基部节间的临界倒伏指数为200。     

Effects of uniconazole or gibberellic acid application on the lignin metabolism in relation to lodging resistance of culm in common buckwheat (Fagopyrum esculentum M.)

Lignin plays an important role in increasing the mechanical intensity of culm and improving lodging resistance of culm. In this study, three common buckwheat, Youqiao2 (lodging‐tolerant cultivar; YQ2), Ningqiao1 (middle lodging‐tolerant cultivar; NQ1) and Ukraine daliqiao (lodging‐susceptible cultivar; UD), were used to investigate the effects of spraying exogenous hormones uniconazole (S‐3307) or gibberellic acid (GA3) on lignin metabolism and its relation to lodging resistance in the three common buckwheat cultivars. Results showed that application of S‐3307 significantly increased lignin content and its related enzymes activities of phenylalanine ammonia‐lyase (PAL), 4‐hydroxy cinnamoyl CoA ligase (4CL), cinnamyl alcohol dehydrogenase (CAD) and peroxidase (POD). The major genes involved in lignin synthesis, PAL, CCR (cinnamyl CoA reductase), C4H (cinnamate4‐hydroxylase), 4CL and CCoAOMT (caffeoyl CoA O‐methyltransferase), were all upregulated expression, and COMT (catechol‐O‐methyltransferase) was downregulated. What is more, application of S‐3307 significantly improved the resistance of common buckwheat stem to lodging and increased yield. Whereas, spraying with GA3 caused opposite effect on those characteristics. These results suggested that application of exogenous S‐3307 or GA3 significantly changed the risk of lodging occurred by regulating the lignin metabolism in culms of common buckwheat.     

氮肥水平和种植密度对冬小麦茎秆抗倒性能的影响

以中穗型小麦品种山农15为材料,在2个氮肥水平(180 kg hm^-2和240 kg hm^-2)和2个密度(150×10⁴ hm^-2和225×10⁴ hm^-2)下,研究了抗倒性能相关的形态学特征、茎基部节间化学组分、抗倒指数（茎秆机械强度/茎秆重心高度）、木质素合成相关酶活性和籽粒产量的变化特点,以及抗倒指数与形态学和生化指标的相关性。结果表明,施氮水平和种植密度间存在显著的互作效应,当施氮水平由180 kg hm^-2增至240 kg hm^-2或种植密度由150×10⁴ hm^-2增加到225×10⁴ hm^-2时,茎秆重心高度、基部节间长度显著提高,基部节间直径、厚度、充实度、机械强度和抗倒指数显著降低,同时茎秆基部节间纤维素含量、木质素含量显著减少,含氮量显著升高,碳氮比(C/N比)以及木质素合成相关酶活性显著降低。逐步回归分析表明,氮肥水平对小麦抗倒性的影响大于种植密度。本试验条件下,氮肥水平180 kg hm^-2和种植密度为150×10⁴ hm^-2的处理穗数较低,但穗粒数和千粒重显著高于其它处理,因而籽粒产量最高。建议在降低氮肥用量至180 kg hm^-2的同时降低种植密度至150×10⁴ hm^-2,可在增强植株抗倒伏能力的同时获得高产。