缩节胺和硝普钠对棉花幼苗根际土壤酶活性及细菌群落的影响

【目的】研究棉花幼苗施用缩节胺(1,1-dimethyl piperidinium chloride,DPC)和一氧化氮供体硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)后根际土壤酶活性及细菌群落的变化,探讨与棉花幼苗生长相关的根际生物学指标。【方法】采用陆地棉品系A201进行穴盘育苗试验。于棉花1叶1心期分别在叶片均匀涂抹50 mg·L^-1DPC、500μmol·L^-1SNP,以涂抹去离子水为对照。于3叶1心期取根际土壤分析蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性,采用16S r RNA测序技术分析根际细菌多样性。【结果】DPC和SNP处理显著促进棉花根系生长,显著提高茎粗和植株干物质质量。DPC处理显著提高土壤脲酶和蔗糖酶的活性,SNP处理显著提高土壤蔗糖酶活性但显著降低脲酶的活性,但是DPC和SNP处理均未显著影响过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性。DPC处理显著提高髌骨菌门(Patescibacteria)的相对丰度和土壤细菌群落的辛普森多样性指数(Simpson’s diversity index),显著降低了绿弯菌门(Chlo...     

GhCPS基因沉默对棉花幼苗生长和内源激素含量的影响

利用RT-PCR从棉花中获得493 bp的GhCPS(赤霉素(GA)合成酶基因)片段,经EcoRⅠ/KpnI双酶切后连入pTRV-RNA2质粒,获得了重组载体pTRV-GhCPS;用该载体转化农杆菌后,室内盆栽条件下侵染棉花品种欣抗4的子叶苗。结果表明,病毒诱导沉默GhCPS基因的棉花幼苗中GhCPS的表达量仅为空载体对照的52%。与空载体对照相比,沉默GhCPS的棉花幼苗第1叶和第2叶的内源GA4含量分别降低33%和60%;第2叶ABA含量降低48%,IAA、ZR和iPA含量均无显著变化;株高降低64%。第1叶和第2叶的叶面积分别减小26%和47%,总叶绿素含量分别增加29%和63%,类胡萝卜素含量分别增加27%和46%。第1叶的净光合速率、气孔导度、胞间CO2和蒸腾速率分别增加23%、40%、9%和31%。可见,利用病毒诱导基因沉默技术技术沉默GhCPS后可调控棉花幼苗叶片内源激素平衡,控制棉花幼苗的生长,并提高单位叶面积的光合能力。     

油菜柠檬酸合酶基因的克隆及在逆境下的表达

柠檬酸合酶是植物多种代谢途径的限速酶, 及代谢变化的标志酶。为了解油菜柠檬酸合酶基因的生理功能, 以甘蓝型油菜叶片cDNA为模板, 设计特异性引物, 获得一编码柠檬酸合酶基因的cDNA序列, 全长1 659 bp, ORF区含476个氨基酸残基, 序列比对显示其蛋白序列与拟南芥有较高的同源性(96.0%), 氨基末端含一线粒体靶信号。聚类分析表明, 油菜柠檬酸合酶基因与其他植物内该基因高度同源。对油菜幼苗进行植物生长调节物质、高温和低温、强光照和弱光照、盐、菌核病、干旱和水渍等处理, 采用半定量PCR法对油菜叶片柠檬酸合酶基因的表达模式进行检测, 发现在盐胁迫、暗光和强光的处理下, 柠檬酸合酶基因的表达基本没有变化;在水渍、干旱、IAA和6-BA胁迫下, 其表达有所升高, 但出现峰值的时间不同, ABA对表达模式的影响与IAA相反;感染菌核病后其表达降低;对GA₃的应答呈鞍型。对部分处理采用荧光定量PCR验证, 其结果与半定量PCR结果基本一致。     

缩节胺浸种提高棉花幼苗根系活力中的活性氧代谢

以国欣棉3号为材料,研究200 mg L^–1缩节胺(DPC)浸种12 h对棉花子叶苗根系活力的影响,并从活性氧(ROS)代谢的角度揭示相关的生理机制。结果表明,DPC浸种显著增强了棉花幼苗的根系活力,根尖部位氯化三苯基四氮唑(TTC)染色光密度为清水对照的1.3倍,TTC法测定的根系活力和呼吸速率分别较对照增加167%和90%,非损伤微测技术(NMT)测定的K⁺净内流速率 (距根尖300 μm处)较对照提高36%。吖啶橙染色结果显示,DPC处理根尖伸长区的凋亡细胞数目较对照减少。此外,DPC处理使根系的过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸氧化酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活力显著高于对照,超氧化物歧化酶(SOD)活力则降低;H₂O₂含量和超氧阴离子(O₂⁻)产生速率较对照分别降低56%和65%,H₂O₂原位染色结果也显示其根尖部分的褐色较对照明显减弱。根系组织的ROS代谢得到改善可能是DPC浸种提高棉花幼苗根系活力的机制之一。     

棉花叶肉原生质体分离及目标基因瞬时表达体系的建立

以棉花幼嫩子叶为外植体材料,分析影响棉花叶肉原生质体分离及目标基因转化的主要因素,以棉花叶肉原生质体为受体,建立稳定、高效的目标基因瞬时表达与鉴定体系。技术体系包括,选择自然生长12 d的棉花幼嫩子叶为外植体材料,混合1.5%纤维素酶、0.4%离析酶、0.5 mol L^–1甘露醇、20 mmol L^–1 KCl、20 mmol L^–1 MES、0.1 mol L^–1 CaCl₂和1.0 g L^–1 BSA等酶液,在28℃黑暗条件下振荡酶解8 h,可游离出浓度达1.0×10⁶ m L^–1以上的纯净棉花叶肉原生质体。利用该方法将棉花锌指蛋白基因GhZFP2整合到pJIT166-GFP质粒载体,构建了GhZFP2:GFP融合载体,采用40% PEG(4000)介导转化,获得高转化率的棉花叶肉原生质体。对目标基因瞬时表达产物检测表明,GhZFP2蛋白清晰定位在细胞核上。     

EDTA对铬胁迫下黄瓜幼苗生长及生理特性的影响

为探究乙二胺四乙酸(EDTA)对缓解黄瓜幼苗铬胁迫的生理调控机制,以亨优小菜园为供试材料,采用土培方式,用120mg/L铬离子溶液模拟铬胁迫,研究不同浓度EDTA(W₁:1mmol/L、W₂:2mmol/L和W₃:4mmol/L)对铬胁迫下幼苗生长及生理特性的影响。结果表明,W₂和W₃处理促进幼苗株高和地上部干物质量的增加;同时W₂处理增加叶片光系统的光化学猝灭和非光化学猝灭系数;经过3种处理的幼苗叶片和根系过氧化物酶(POD)活性显著增强,而叶片丙二醛(MDA)含量在W₂和W₃处理下显著下降,根系MDA含量在W₃处理下显著降低;3种处理下幼苗叶片中可溶性蛋白含量有所下降,而脯氨酸含量一直增加。综上可知,1～2mmol/L EDTA在铬胁迫下可提高黄瓜幼苗叶片的光合作用,增强POD活性和渗透调节能力,减缓幼苗膜脂过氧化程度,促进幼苗地上部形态发育,从而有效缓解铬胁迫对幼苗的危害。     

增效缩节安化学封顶对棉花主茎生长的影响及其相关机制

缩节安(1,1-dimethyl piperidinium chloride, DPC)是棉花生产中广泛应用的植物生长延缓剂。增效DPC (DPC ⁺, 25%水剂)助剂中的成分能对植物幼嫩组织表面形成轻微伤害, 实践证明其可实现棉花化学封顶、起到替代人工打顶的作用。为探究DPC ⁺作用机制, 本试验于2015年在田间条件下研究了棉花盛花期后(7月24日)应用DPC ⁺ (1125 mL hm ^-2)对棉花主茎生长和顶芽解剖结构、氧化还原状态及相关基因表达的影响。结果表明, 与对照(同期喷施清水)相比, DPC ⁺处理后棉花株高降低, 白花以上节位(nodes above the last white flower, NAWF)更早降到5; 处理后3 d即可观察到主茎生长点较对照扁平, 生长点的纵横比显著低于对照; 处理后6 h棉花顶芽的O₂ ^-、H₂O₂和MDA含量高于对照, 而开花相关基因GhSPL3和GhV1及顶端分生组织相关基因GhREV3的表达量则低于对照。化学封顶剂DPC ⁺可引起棉株顶芽的短期氧化应激反应, 降低与主茎生长点发育和花芽分化相关基因的表达水平, 从而延缓棉株生长和花芽的产生, 实现化学封顶。     

莲雾催花过程中叶片内源激素的变化

为探明莲雾产期调节的内在生理生化机理,以‘粉红种’莲雾为材料,研究莲雾反季节遮阳催花过程中叶片内源激素IAA、GA₃、ABA、ZT含量的动态变化和激素平衡（比值）的变化。结果表明：在遮阳处理后,叶片的IAA、ZT、GA₃、ABA含量均降低;喷施催花药剂后,IAA、ZT、ABA含量上升,GA₃含量下降。遮阳抑制了莲雾的营养生长。在花芽分化期,高水平的ABA、ZT,低水平的GA₃,IAA/ABA、GA₃/ABA、(IAA GA₃)/ABA低,ZT/GA₃高有利于莲雾成花。其中,高水平的ABA、GA₃/ABA低、ZT/GA₃高可能在莲雾的花芽分化中起主导作用。     

外源激素对尖果沙枣种子萌发及幼苗生长的影响

为解决沙枣种子发芽率极低、播种出苗率低等问题,以尖果沙枣种子为试验材料,比较不同浓度的外源激素对尖果沙枣种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明,随着GA₃和NAA浓度的增加,尖果沙枣种子萌发指标和幼苗生长指标均呈先升后降的趋势;当GA₃浓度为100 mg/L和NAA浓度为200 mg/L时,各项指标均达最大值,400 mg/L的GA₃和NAA处理对幼苗地下部鲜重有显著抑制作用,分别比对照降低了11.1%和14.8%。不同浓度的外源激素处理对尖果沙枣种子的萌发和幼苗生长有显著差异,GA₃浓度100 mg/L、NAA浓度200 mg/L是尖果沙枣种子萌发及幼苗生长的最适浓度,外源激素浓度过高会抑制尖果沙枣种子萌发及幼苗生长。     

植物激素对冬瓜外观及内在品质相关基因表达的影响

探究GA₃、ABA和6-BA三种植物激素对冬瓜果实品质的影响并进一步探究其作用机制。以冬瓜(B481)为试材，测得外源喷施激素后冬瓜果实外观、风味、营养品质的变化及相关基因表达的变化。ABA处理后冬瓜果长及果粗显著减少，且与冬瓜果型相关的生长素响应基因BhSAUR的表达显著下调；GA₃处理后冬瓜果实果糖和葡萄糖含量显著提高、蔗糖含量显著降低，且糖代谢通路中碱性α-半乳糖苷酶BhAGA1与BhAGA2、酸性转化酶BhSAI1及蔗糖合成酶BhSUS2的表达显著上调、蔗糖合成酶BhSUS4及蔗糖磷酸合成酶BhSPS1的表达显著下调；GA₃、ABA、6-BA分别处理后冬瓜果实中AsA含量均显著降低，且冬瓜抗坏血酸代谢通路中脱氢抗坏血酸还原酶BhDHAR2的表达显著上调。综上，植物激素通过调控关键基因的表达影响冬瓜果长、单糖、蔗糖、抗坏血酸。这为激素改善冬瓜果实品质提供重要的理论依据。     

缩节胺对黄河流域机采棉农艺性状、产量和品质的影响及化控技术研究

为了探讨缩节胺(DPC)化控对黄河流域机采棉农艺性状、产量及品质的影响,明确合理的化控时期和缩节胺用量原则。以机采棉新品系衡棉HD008为试材,设置3个不同DPC剂量处理。结果表明：DPC显著降低株高和果枝长度,减小果枝夹角和叶片面积,合理化控可有效塑造机采棉理想株型。DPC对产量及产量组分有显著的影响,适量DPC可增加伏桃和秋桃从而增加总铃数,增加铃重和子指,但衣分降低,适量DPC可增加产量。DPC显著提高纤维的断裂比强度,适控可提高纤维的整齐度,其它指标无显著影响。根据机采对棉花农艺性状的要求及棉株生长特点,可在棉花现蕾后开始化控,每10天左右化控一次,根据主茎日生长量控制喷施量,株高日增长量控制在1.5-1.8cm之间,株高控制在75-90cm之内。     

滴施缩节胺对棉花生长发育及产量的影响

为明确北疆棉区滴施缩节胺（DPC）的可行性,连续2年设置4个滴施DPC水平（D1：262.5g/hm²、D2：525.0g/hm²、D3：1050.0g/hm²和D4：2100.0g/hm²）,以喷施525.0g/hm² DPC为对照（CK）,分析滴施不同剂量DPC对棉花农艺性状、干物质积累量及分配、产量及纤维品质的影响。结果表明,棉花的株高随滴施DPC剂量的增加略呈降低趋势,D4处理的株高分别较D1、D2和D3处理降低了13.31%、12.71%和5.44%（2019年）。D2处理的棉花株高与主茎节间长均与CK处理无显著差异,但显著缩短了部分果枝的第2果节长度。滴施处理下,初花期生殖器官干物质占比随着DPC用量增加而增加,D4处理较D1处理增加了5.67%。与CK处理相比,盛铃期D2与D4处理的干物质积累量略有减少。2019年各处理间的产量构成因素及皮棉产量无显著差异;2020年D3处理籽棉产量相比其他滴施DPC处理平均增加了4.90%,CK处理单株结铃数与籽棉产量比滴施处理分别平均增加了0.37与484.94kg/hm²。各处理对棉花的纤维品质影响无显著差异。因此,北疆棉区滴施DPC可有效控制棉花生长,滴施剂量1050.0g/hm²时效果较好。     

种植密度和缩节胺调控对麦后直播棉产量和冠层特征的影响

2013―2014年以早熟棉(中棉所50)为材料,采用裂区设计,在江苏省南京市研究了种植密度(7.50万、9.75万和12.00万株·hm~(-2))和缩节胺(DPC)调控(0,52.5和105.0 g·hm~(-2))对麦后直播棉产量和冠层特征的影响。结果表明:皮棉产量在不同种植密度下以12.00万株·hm~(-2)处理最低,在不同DPC用量水平下以0 g·hm~(-2)处理最低;种植密度与DPC调控存在互作效应,以种植密度9.75万株·hm~(-2)、DPC用量52.5~105 g·hm~(-2)处理产量较高,且产量构成中以铃数对产量的直接效应最大。对冠层特征影响表明,下部果枝夹角和长度随种植密度增加而降低,而中、上部果枝的夹角和长度、叶面积指数均以种植密度9.75万株·hm~(-2)处理较高;不同部位果枝夹角和长度、叶面积指数均随DPC用量增加而降低,而透光率则相反。相关分析表明,下部果枝夹角大、中部果枝较长及上部果枝夹角小且叶面积指数和透光率较高,有利于提高产量和霜前花率。综上,该棉区麦后直播棉种植密度9.75万株·hm~(-2)、DPC用量52.5~105 g·hm~(-2)(蕾期、开花期和打顶后用量比例为1∶2∶4),有利于改善棉花冠层特征,实现早熟高产。     

障碍型冷害对石河子棉区花铃期棉花生长的影响研究

为了明确棉花主栽品种耐冷性及障碍型冷害的量化指标,达到及时预报,减轻损失的目的。运用智能人工气候箱,在新疆石河子棉区乌兰乌苏农业气象试验站内,于2003-2005年进行低温冷害模拟试验,研究花铃期棉花在经受不同范围和时长的低温后,其植株的受害程度。结果表明,低温处理之后,棉花的叶片、蕾和幼铃都出现异常脱落,经过11.5~18.5℃处理2~4天的其叶片在第8天后才开始异常脱落,其减少率≥35%,并呈持续减少的趋势,而其蕾、幼铃在第6天后就开始异常脱落,减少率≥55%;经过11.5~22.5℃处理2~4天其叶片减少率≤25%,并在处理后的第18~23天基本保持稳定,其蕾、幼铃减少率≥70%。说明花铃期棉花在受冷害之后,其蕾、幼铃先于叶片出现异常脱落,其减少率大于叶片,经过2种相同最低温度不同最高温度的处理,温度日较差小的叶片减少率较高。     

低温锻炼对冷胁迫下棉苗叶片细胞超微结构的影响

【目的】棉花苗期易受低温伤害,适宜的低温锻炼可以提高棉苗耐冷性。通过观察晋棉49、科能0518棉苗真叶细胞超微结构,分析12℃低温锻炼对4℃冷胁迫适应性的影响。【方法】将上述2个品种脱绒后的棉种浸泡适当时间,于28℃/12 h光照条件下培养至长出至少2片真叶后,均分为2组:一组作为对照(未低温锻炼),另一组于12℃/12 h光照条件下低温锻炼5 d,然后2组均于4℃/12 h光照条件下冷胁迫5 d,在电镜下观察、比较、分析其真叶细胞超微结构的变化。【结果】经过12℃锻炼5 d后在4℃冷胁迫过程中,相比未经锻炼处理,晋棉49叶绿体结构更完整,且积累淀粉粒,细胞之中出现高电子吸收物质;科能0518叶绿体结构也更完整,积累更多的淀粉粒,核膜完整,线粒体聚集排列、结构完整,内质网呈管状和泡状,细胞内同样出现大量高电子吸收物质。【结论】经过12℃低温锻炼,棉苗可以通过维持叶绿体的完整性,积累淀粉粒,在细胞质中积累高电子吸收物质来适应4℃冷胁迫。     

生长调节剂和营养物质协同作用对棉苗下胚轴形态和解剖结构的影响

在自然光照和人工遮荫的纱交条件下研究了生长调节剂ＤＰＣ（缩节胺）和营养物质ＫＨ２ＰＯ单独和混合浸种处理对棉苗下胚轴形态和组织结构的影响,结果表明,在弱光下棉苗的下胚轴生长发育差、结构较差;在两种光照条件下,ＤＰＣ、ＫＨ２ＰＯ４、ＤＰＣ＋ＫＨ２ＰＯ４对棉苗下胚轴的的形态和结构都有不同程度的影响,其中以ＤＰＣ＋ＫＨ２ＰＯ４处理效果优于单独使用,特别是在弱光下此效应更明显。ＤＰＣ＋ＫＨ２ＰＯ４处理使棉苗     

水稻极矮突变体s2-47对赤霉素的响应及基因定位研究

通过EMS诱变日本晴获得1个极端矮化突变体s2-47,其表型为极度矮化、叶色深绿、不能抽穗结实。对水稻胚乳的α-淀粉酶诱导实验表明s2-47突变体与GA的信号传导途径无关,外源活性GA₃对水稻幼苗株高的促进实验显示s2-47应与赤霉素的生物合成有关。利用s2-47和Dular构建F₂群体并精细定位表明,s2-47的表型与水稻OsCPS1基因紧密连锁,其编码的柯巴焦磷酸合成酶是赤霉素生物合成途径的第一个关键酶。序列分析发现,s2-47突变体的OsCPS1基因编码区发生了单个碱基缺失导致移码突变。OsCPS1基因在植株地上部都有表达,在节中表达最高。OsCPS1基因的表达受外源GA₃抑制,但在s2-47突变体中表达上调。     

GA4+7 plus BA enhances postproduction quality in pot tulips

Previously we reported that postproduction quality of pot ‘Seadov’ tulip (Tulipa gesneriana) was significantly increased by GA₄₊₇ plus BA in a manner dependent on the concentration and stage of flower development at application. In these experiments, we extended the survey to 20 tulip cultivars to further evaluate the effects of GA₄₊₇ plus BA sprays for enhancing postproduction flower and leaf quality. The senescence symptom of the cultivars fell into three categories: wilting, wilting-abscission (abscission shortly after tepal wilting) and abscission (abscission without wilting), with the majority of the cultivars belonging to the wilting and wilting-abscission categories. Pots bearing six plants were sprayed with a range of GA₄₊₇ plus BA concentrations at marketable stage and placed in a simulated consumer environment (SCE). GA₄₊₇ plus BA significantly enhanced individual flower and postproduction longevity, but the effect was dependent upon the senescence category of the cultivar. In general, GA₄₊₇ plus BA increased individual flower and postproduction longevity of wilting-type cultivars at concentrations above 10 mg L^?1, while longevity of wilting-abscission-type cultivars was only enhanced by 50 mg L^?1. Abscission-type cultivars were not affected by any concentrations of GA₄₊₇ plus BA. Regardless of floral senescence category, leaf yellowing was significantly reduced by GA₄₊₇ plus BA sprays in those cultivars showing postproduction leaf yellowing. GA₄₊₇ plus BA did not induce leaf and stem elongation in most cultivars. Only ‘Yellow Baby’, the shortest cultivar, showed elongation of stem and leaf by GA₄₊₇ plus BA at concentrations above 25 mg L^?1. Spray applications of GA₄₊₇ plus BA can be useful to enhance flower and leaf quality in pot tulips.