氮响应转录因子Zm NLP5影响玉米根系生长的功能研究

研究作物氮高效机制并挖掘利用其中重要的调控基因,对我国农业绿色发展具有重要意义。前期我们发现氮响应转录因子ZmNLP5调控亚硝酸还原酶基因的表达,对玉米氮素吸收利用具有促进作用,但其调控机制尚未明确。基于此,本研究以ZmNLP5基因突变体(zmnlp5)和野生型(WT)植株为研究材料,深入解析ZmNLP5影响玉米氮素吸收利用的生理机制。足氮(sufficient nitrogen, SN)和低氮(deficient nitrogen, DN)条件下研究材料表型分析发现, DN条件下相对于WT植株, zmnlp5植株根长显著降低。根部不同区域ZmNLP5表达量分析发现, ZmNLP5主要在根尖区域表达。不同亚硝酸盐浓度处理下,研究材料的根长和根尖区域亚硝酸盐含量分析发现,当亚硝酸盐的浓度高于2mmol L~(-1)时,zmnlp5突变体根长相对于WT显著降低,zmnlp5植株根尖区域亚硝酸盐积累量显著高于WT。SN和DN条件下研究材料根部亚硝酸盐含量检测发现, DN条件zmnlp5植株根尖区域所积累的亚硝酸盐也显著高于WT。综上所述,转录因子ZmNLP5在玉米植株响应低氮环境根部伸长生长中发挥重要功能,该结果为玉米氮高效育种提供了一定的理论基础。     

水氮耦合对假植期烤烟幼苗生长和叶片光合作用的影响

为寻求烤烟幼苗假植期的合理水氮配比。研究了不同土壤相对含水量和施氮量2个因素耦合对烤烟幼苗叶片净光合速率和生物量的影响,在土壤相对含水量为25%和50%时,增施氮肥相对提高了烤烟幼苗叶片的净光合速率和生物量的积累,但在土壤相对含水量达75%时,不同施氮量处理之间烤烟幼苗叶片的净光合速率和生物量之间无明显差异。水分和施氮量对烤烟幼苗叶片净光合速率和植株生物量均是正相关关系,并且土壤相对含水量对烤烟幼苗叶片净光合速率和植株生物量的正效应大于氮肥。土壤相对含水量和施氮对烤烟幼苗叶片净光合速率和植株生长量的影响均存在最适值。本试验条件下,土壤相对含水量约为53%,而施氮量约为0.49 g/kg为假植期烤烟幼苗的最适水氮管理模式,此时烤烟幼苗叶片的净光合速率达8.976 9μmol/(m~2·s),生物量达0.894 6 g。     

缺氮对细胞质雄性不育玉米产量和光合特性的影响

在露天池栽条件下, 比较研究了玉米细胞质雄性不育系(CMS)与其同型可育系的产量构成及其光合特性对氮素亏缺的响应。结果表明, 在相同氮素供应水平下, CMS的产量显著高于其同型可育系, 平均增产达11.5%, 缺氮条件下千粒重、收获指数显著提高, 而穗粒数差异不显著。花后CMS玉米叶片具有较高的含氮量、叶面积指数、叶绿素含量和可溶性蛋白含量, 且在生育后期降低缓慢, 延长了有效光合持续期, 延缓了植株衰老进程。不育植株生育后期的净光合速率(P_n)、细胞间隙CO₂浓度(C_i)和气孔导度(G_s)均显著高于其可育系, 且气体交换参数对缺氮反应不敏感。不育系的叶绿体荧光参数实际光化学效率(FPSⅡ)、电子传递速率(ETR)和最大光化学效率(F_v/F_o)在生育后期也保持较高水平。说明不育植株生育后期在光合能力、电子传递和光能转化方面均具有明显优势, 其产量提高可能是籽粒充实期叶片生理质量和光合效率共同提高的结果。     

不同氮效率玉米品种对土壤硝态氮时空分布及农田氮素平衡的影响

阐明不同氮效率玉米品种对土壤硝态氮时空分布及农田氮素平衡的影响, 是挖掘品种氮素高效利用的生物学潜力, 提高氮素供应与作物需求的匹配度, 进而提高氮肥利用效率的重要途径。本研究以氮高效玉米品种郑单958、金山27和氮低效玉米品种蒙农2133、内单314、四单19为材料, 在不同施氮量下(0、300和450 kg hm^-2), 系统研究了不同氮效率玉米品种对土壤硝态氮时空分布、农田氮素平衡的影响, 并分析了植株氮积累量与土壤硝态氮累积量的关系。结果表明, 不同施氮水平下, 氮高效品种的产量、氮素吸收效率、氮肥利用率都显著高于氮低效品种; 相关分析表明植株氮素积累量与土壤硝态氮累积量呈显著负相关。从土壤硝态氮时空分布来看, 随生育进程, 土壤硝态氮含量最大土层逐渐下移, 下移速率不受品种氮效率影响, 其年际间差异与降雨量差异显著相关; 但吐丝后氮高效品种的60~100 cm土壤剖面内硝态氮含量显著低于氮低效品种, 差异达显著水平; 收获后土壤硝态氮残留量则表现为氮低效品种显著高于氮高效品种, 且随施氮量的增加显著增加。从农田氮素平衡来看, 品种的氮效率显著影响农田土壤氮素残留及表观损失, 氮低效品种的农田氮素表观损失是氮高效品种的2.2倍(300 kg hm^-2)和1.5倍(450 kg hm^-2), 且年际间差异较大。因此, 不同氮效率品种通过对氮素的差异性吸收显著影响农田氮素平衡。选用氮高效品种可显著降低土壤中硝态氮残留和表观损失, 降低氮素淋溶风险, 是提高氮肥利用率的有效途径。     

固定根区水分胁迫下氮形态对玉米幼苗水分利用的调节与作用机制

摘 要：为研究固定根区水分胁迫下氮形态对玉米幼苗水分利用的调节与作用机制,本文采用分根装置,向一侧加入聚乙二醇（PEG6000）模拟水分胁迫,分两次收获植株测定木质部水分运输速率、生理水分利用效率以及不同部位脱落酸含量等指标,并在第7天测定叶片及根系解剖结构。氮设三种形态（NH4+-N;NO3--N;50% NO3--N+50% NH4+-N）,两侧根室均匀供应。结果发现固定根区水分胁迫下,随着胁迫时间延长,混合氮处理能相对维持植株较高的水分运输速率;叶肉和叶片厚度大,导管数目较多,直径较大,有利于促进水分吸收与运输,适应水分胁迫。而NH4+-N对木质部汁液pH及ABA的调节作用较强,各部位ABA浓度高于其他两个氮形态;在胁迫后期NH4+-N供应的植株木质部汁液pH值增加,从而更有利于调节蒸腾作用,提高水分利用效率。     

chyb基因的玉米遗传转化及后代性状分析

采用"成熟胚原位转化法"用带有质粒p Cambia2300-Lcchyb-bar的根癌农杆菌C58,侵染玉米芽尖生长点,将chyb基因转入玉米优良品系7922中。T0代植株不进行筛选,T1代植株用浓度为250 mg/L草铵膦筛选,存活植株进行PCR和RT-PCR检测,T1代获得24株阳性植株。T2代植株用500 mg/L草铵膦筛选,PCR阳性植株HPLC分析结果表明转基因植株总类胡萝卜素含量较野生型显著提高,其中玉米黄质含量提高了55.81%。转基因玉米叶片净光合速率明显高于野生型。本研究初步证明目的基因chyb已经成功整合到玉米基因组中,为进一步验证chyb基因在玉米中的功能,以及通过基因工程获得高品质的玉米种质资源奠定基础。     

茄子氮高效基因型苗期筛选指标的研究

为明确茄子氮高效基因型苗期筛选指标,以茄子高氮高效低氮高效型基因型06-991和高氮高效低氮低效型基因型06-867为材料,采用溶液培养方法在高氮(11 mmo L/L)和低氮(2 mmo L/L)处理下,研究茄子苗期植株形态、根系特征和氮素在各个器官中的累积与分配的特性。结果表明,高氮处理下06-991和06-867茄子的植株形态、根系形态差异不显著;低氮处理下06-991的株高、叶片总叶绿素含量、植株干质量、平均根长、根体积、根干质量和植株氮累积量显著高于06-867,分别达到06-867的1.40,1.78,1.29,1.30,1.67,2.00倍。06-991的根冠比和植株向根部分配的氮素显著高于06-867。茄子各性状与氮素累积量相关性分析表明,2个氮水平下植株干质量和根干质量与植株氮素累积量呈极显著正相关,适合作为茄子苗期氮高效基因型筛选指标。     

发根农杆菌诱导毛状根合成次生代谢物的研究及应用

在大健康背景下植物的药用价值日益突出,但植物自身产生的具有药用价值的次生代谢物有效成分产量低,因此根据发根农杆菌(Agrobacterium rhizogenes)的遗传转化机制和毛状根遗传稳定等特点提高次生代谢物产量是有效手段。本研究从毛状根诱导的影响因素和植物毛状根合成次生代谢物研究进展两个方面展开论述,对毛状根诱导中需注意的问题,以及基于毛状根体系的植物次生代谢物合成的研究现状和存在的问题进行述评,旨在为发根农杆菌诱导毛状根可以高效合成目标次生代谢物提供参考。     

四倍体菘蓝毛状根的诱导及其植株再生

利用发根农杆菌A4和R1000感染四倍体菘蓝子叶,毛状根诱导频率和得根率分别达72.5%和27%以上.A4诱导四倍体菘蓝毛状根优于R1000,光照对毛状根的诱导起着重要作用,外源激素IAA能明显地促进毛状根的诱导作用.rolB、rolC基因的PCR分析表明,Ri质粒中的T-DNA片段已整合到毛状根细胞基因组中.毛状根能在不含激素的MS固体培养基上分化出不定芽,6-BA能促进毛状根不定芽的诱导;NAA促进不定芽生根,再生完整植株.     

温室环境条件变化对北方温室春节催花牡丹植株光合特性的影响

采用英国PP-Systems公司生产的CIRAS-1 便携式光合作用测定系统对日光加温温室条件下采用自然低温打破休眠春节催花的牡丹植株肉芙蓉(A)和银红巧对(A)和传统的低温加晾根打破休眠春节催花的牡丹植株肉芙蓉(B)和银红巧对(B)光合特性进行了研究。结果表明：自然低温打破休眠催花牡丹植株叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均高于相应的传统的低温加晾根打破休眠催花牡丹植株叶片相应的指标。在春节催花牡丹温室生态因子中CO2浓度较光合有效辐射对净光合速率有相对较高的灰色关联度。     

稗草(Echinochloa crusgalli)根型ppc基因对水稻的遗传转化及其对光合速率的调节效应

稗草(Echinochloa crusgalli)是稻田中的C4光合型杂草,为了探索稗草ppc基因(Eppc)对水稻遗传转化的可行性及其对光合速率的调节效应,首次将含有稗草根型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxylase,PEPC)基因ppc c DNA的2个植物表达载体p Ubi-Eppc、p Rbc S-Eppc通过农杆菌介导法对水稻进行了遗传转化。对分化植株进行的PCR、RT-PCR、克隆测序和Western杂交等结果均表明稗草ppc基因已经整合到了水稻基因组中,并且在转录和翻译水平都得到了表达。转基因水稻PEPC活性和气体交换参数测定结果表明T0代多数植株的PEPC活性高于对照,最高达到了对照的5.85倍;T0代大多数转基因植株叶片的净光合速率(Pn)比对照提高了20.00%,最大地提高了47.16%,同时叶片水分利用效率(WUE)也得到增强;T6代大部分转化植株的PEPC活性及Pn仍保持高于对照,本研究表明C3根型ppc基因过量表达也可以提高水稻的Pn,且证明稗草PEPC对光合作用具有较强的调节作用。     

葡萄离体嫁接试管苗的光合特性差异性分析

本研究以3种不同砧木嫁接红地球葡萄接穗和红地球自根苗植株为试验材料,采用CI-340便携式光合测定仪,测定植株叶片的净光合速(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Cond)、蒸腾速率(Tr)、水分利用率(WUE)及光合有效辐射(PAR)和空气温度等指标的日变化,探讨嫁接亲和性与光合作用间的关系。试验结果表明:亲和性高的嫁接组合"贝达+红地球"光合速率最高,而亲和性一般的"双优+红地球"品种净光合速率次之,亲和性弱的组合品种"种净光合速率次红地球"的光合效率最低。3种葡萄嫁接组合净光合速率的日变化均为双峰型,在13:00时出现光合午休现象;"双优+红地球"、"贝达+红地球"的水分利用率高于"LDP294+红地球";净光合速率在一天中11:00达到最高峰。     

设施条件接种丛枝菌根真菌对紫色土上玉米/大豆生长及氮素利用的影响

为了阐明紫色土上接种丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungus,AMF）和不同间作方式对提高间作玉米（Zea mays L.）、大豆（Glycine max L.）的氮素利用和减少土壤氮残留的贡献。本试验在设施盆栽条件下,采用根系分隔模拟装置研究玉米/大豆间作体系中根系不分隔、尼龙网分隔、塑料膜分隔3种方式和不同AMF处理[不接种AMF（NM）、接种Glomus mosseae（GM）]对玉米、大豆植株生长、氮素累积与利用的影响。研究结果表明：接种GM不同程度提高了间作玉米和大豆根系菌根侵染率、株高、植株生物量及氮含量,而显著降低了玉米和大豆种植土壤的碱解氮含量。其中,GM-根系不分隔处理玉米、大豆的菌根侵染率最高。无论是否接种AMF,大豆生物量和植株氮含量均以根系分隔处理显著高于不分隔处理,而玉米生物量和植株氮含量却刚好相反。此外,GM处理条件下,玉米、大豆根际土壤碱解氮含量均以尼龙网分隔和不分隔处理显著低于塑料膜分隔处理。在所有复合处理中,以GM-根系不分隔处理对玉米生长及氮素累积的促进作用最好;GM-尼龙网分隔处理对大豆生长及氮素累积的促进效果最佳,并更能显著降低玉米、大豆根际土壤的碱解氮残留,可望减轻土壤氮流失而降低氮素流失对地表水体的污染风险。     

不同栽培方式对玉米光合特性及产量的影响

为探索贵州地区玉米获得高产稳产的适宜栽培方式,在大田试验条件下,开展了6种不同栽培方式试验,揭示了6种不同的栽培方式对玉米叶面积指数、气孔导度、蒸腾速率、光合速率以及最终籽粒产量的影响,为贵州玉米高效生产提供基础理论依据。结果表明:与对照相比,秸秆覆盖和地膜覆盖均可提高叶面积指数、净光合速率,抽雄期的净光合速率达到峰值,从而显著提高玉米产量。在乳熟期,不同处理方式的光饱和点明显高于抽雄期,明显表现出移栽的要高于直播的,达到了差异显著性水平,地膜覆盖育苗移栽的LSP、LCP、AQE、A_(max)均显著性提高,表观量子效率的增大,提高了净光合速率,延缓了衰老,提高了光补偿点,进而提高最终产量,最终测产的结果也是地膜覆盖育苗移栽产量最高,相对于常规直播提高了20.5%,秸秆覆盖和常规对照的差异并不明显。籽粒产量与行粒数、穗行数、百粒重、穗长呈显著性相关。总的来说,地膜覆盖育苗移栽有利于提高玉米的光合特性和籽粒产量,是一种适合贵州地区的一种栽培方式。     

中粳稻不同栽培模式对产量及其生理特性的影响

旨在探讨水稻高产与氮肥高效利用的栽培技术。以中粳稻品种,设置当地高产栽培(对照)、超高产栽培和高产高效栽培等处理,比较分析在不同栽培技术体系下产量形成特点及其生理原因。与对照相比,高产高效栽培增加了根和地上部植株干重、提高了根系细胞分裂素含量、根系氧化力、粒叶比、灌浆中后期叶片光合速率、抽穗期茎鞘中非结构性碳水化合物累积量、物质运转率和收获指数;产量增加了31%,氮肥农学利用率(单位施氮量增加的产量)增加了57%。说明通过栽培技术的集成优化,可以促进植株生长,进而获得高产和氮肥高效利用的效果。     

外源亚精胺对淹水条件下玉米物质积累和光合能力的影响

研究淹水对玉米物质积累和光合能力的影响及有效缓解措施,以期为玉米抗逆高产栽培提供依据。以两个耐涝性不同的玉米自交系为试验材料,研究了外源亚精胺对淹水条件下植株物质积累、叶面积、叶绿素含量、净光合速率和叶绿素荧光特性等指标的影响。结果表明,与对照相比,淹水处理显著降低玉米地下部干重、地上部干重、单株干重、相对干物质积累速率和叶面积;随淹水处理天数增加,叶片叶绿素含量、净光合速率和实际光化学效率逐渐降低,且敏感型Su95-1各指标降幅最大。淹水条件下外施亚精胺处理植株,干物质积累量和光合指标较对照显著降低,但较淹水处理有不同程度地提高,且Su95-1增幅更大。综上,在淹水条件下,外施亚精胺能提高叶片的光合能力并提高植株耐涝性,最终增加干物质积累。     

基于磷肥施用深度的夏玉米根层调控提高土壤氮素吸收利用

良好的根系构型能够促进作物高效获取土壤养分。基于磷肥施用深度的根层调控技术可以优化夏玉米根系的时空分布并促进其与土壤水分、养分供应的空间匹配性,为通过玉米根系挖潜实现节肥增效提供理论与技术支撑。本试验以不施磷肥处理为对照(CK),设置距离地表-5 cm (P5)、-10 cm (P10)、-15 cm (P15)和-20 cm (P20)深度施用磷肥处理,分析各处理对夏玉米根系分布、植株生长及产量形成、氮素吸收、积累与转运的影响。结果表明,磷肥适当深施显著促进夏玉米根系生长,根干重、根长密度、根系表面积和根体积均显著增加,整体表现为P15>P10>P20>P5>CK。随着磷肥施用深度的增加,深层玉米根系显著增加。P15和P20处理根干重所占比重,在20～40cm土层分别为12.3%和12.1%;在40～60 cm土层分别为6.7%和6.9%。根系分布深度的增加促进了对土壤氮素的吸收,深施磷肥处理各土层中尤其是20cm以下土层土壤氮素含量显著降低。根系分布的优化同时促进了植株氮素积累与转运, P15处理较P5处理氮素吸收效率、氮积累量、转运量及氮肥偏生产力2年平均...     

NO_3~-/NH_4~+对金铁锁毛状根生长的影响

探究NO_3~-/NH_4~+对金铁锁毛状根生长状态的影响。以B_5培养基为基本培养基,改变培养基中的氮总量及NO_3~-/NH_4~+比,分析比较金铁锁毛状根的生长状态。结果显示:氮总量对金铁锁毛状根的生长量有一定影响,当氮总量为60 mmol/L时毛状根生长速度最快,表现为侧根分布频率高、根系发达;培养基中NO_3~-及NH_4~+比例会影响毛状根生长,在总氮量为60 mmol/L条件下,B_5+40 mmol/L KNO_3+20 mmol/L(NH_4)_2SO_4(NO_3~-/NH_4~+=2:1)时,固体培养基中金铁锁毛状根的生长量最大,B_5+48 mmol/LKNO_3+12 mmol/L(NH_4)_2SO_4(NO_3~-/NH_4~+=4:1)时,液体培养基中金铁锁毛状根的生长量最大。研究表明培养基中氮总量及NO_3~-/NH_4~+比例对金铁锁毛状根的生长影响大,该结果对后续金铁锁毛状根的放大培养提供理论依据。     

木本油料作物美藤果组织培养植株再生体系的建立

美藤果(Plukenetia volubilis)是大戟科(Euphorbiaceae)多年生木质藤本植物,其种子油富含多不饱和脂肪酸高达85%,特别是α-亚麻酸含量高达50%,具有很高的营养价值。为了建立高效的美藤果植株再生体系,本研究采用正交实验方法,对影响美藤果芽再生效率的细胞分裂素6-苄基腺嘌呤(6-benzyladenine,6-BA)、生长素吲哚丁酸(indole butyric acid,IBA)的浓度和不同发育阶段的美藤果子叶外植体这3个因素进行分析。结果表明,6-BA浓度、IBA浓度和子叶外植体发育阶段对美藤果再生芽诱导均有显著影响,作用效果依次为:不同外植体发育阶段6-BA浓度IBA浓度。在5.0 mg/L 6-BA和0.2 mg/L IBA的条件下,用Ⅵ阶段(授粉后130 d的果实)的美藤果子叶作为外植体,有较好的再生芽诱导效果,最高芽诱导效率为91.67%,每个外植体的再生芽数目为5.5个。此外,IBA和NAA都可以促进美藤果再生植株根的形成,且IBA作用效果高于NAA。IBA和NAA的浓度分别为0.6 mg/L和0.4 mg/L的组合时,再生根的诱导效果最好,再生根诱导效率为41.67%,每个芽的根数目为7.1个。美藤果植株再生体系的建立为优良苗木的大量无性繁殖,以及进一步的基因功能研究和利用基因工程技术进行品种改良奠定了基础。     

缓释尿素配施对高产夏玉米氮素吸收和产量的影响

缓释氮肥通过相对缓慢释放肥效,具有增强植株氮素吸收利用和产量形成的效果。本研究通过设置不同缓释尿素配施处理大田试验,研究了等氮条件下不同缓释尿素配比处理对夏玉米氮素吸收和产量性状的影响。结果表明,与未施肥对照(CK)相比,普通氮素常规处理(T1)和配施缓释尿素处理(T2~T5)的硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性、植株干物重、氮累积量和吸收速率、产量构成因素、产量和氮肥利用效率均显著提高。与T1相比,T2~T5拔节期和大口期的NR和GS活性、植株干物重、氮累积量和吸收速率氮降低,但吐丝以后的各时期NR和GS活性、植株干物重、氮累积量和吸收速率增高。不同缓释尿素配施处理(T2~T5)相比,各生育时期的NR和GS活性随缓释尿素用量增多也随之增高；植株干物重、氮累积量在拔节和大口期表现为随缓释尿素用量增多也随之增大、在吐丝、灌浆和成熟期表现为随缓释尿素用量增多呈单峰曲线,大体以T3峰值最高。随缓释尿素用量增多,灌浆至成熟植株的氮累积量和氮吸收速率增大。与T1相比,T2~T5处理的穗粒数、千粒重和产量提高,以T3(50%缓释尿素底施+50% N尿素大口追施)的产量增幅最大。此外,配施缓释尿素处理T3和T4,成熟期收获指数和氮肥利用效率较常规尿素处理T1也明显提高。研究表明,以适当比例缓释尿素(50%总氮)底施配合常规尿素(50%总氮)大口追施,能协调植株各生育时期氮素需求,促进植株氮素吸收、利用,改善产量的形成能力。