土壤增施氮肥对棉蕾Bt杀虫蛋白表达量影响及氮代谢机制

为明确土壤增施氮肥对Bt棉生殖器官棉蕾杀虫蛋白表达量影响, 2017—2018年于扬州大学遗传生理重点实验室以Bt棉常规品种泗抗1号(SK-1)、杂交品种泗抗3号(SK-3)为材料,在常规施氮量300 kg hm^–2基础上,设计施氮量分别增加25%、50%、75%、100%的处理,探讨土壤增施氮肥对Bt棉棉蕾中杀虫蛋白表达量的影响及其氮代谢生理机制。结果表明,2个类型品种棉蕾中Bt杀虫蛋白含量均随增施氮量提高呈先增加后降低的趋势,与对照相比,施氮量增加25%～100%,棉蕾Bt蛋白增加4.5%～132.7%,Bt蛋白的最大含量基本出现在常规施氮1.50～1.75倍(450～525 kg hm^–2)。氮代谢生理机制则表明,棉蕾中可溶性蛋白(soluble protein, SP)含量、游离氨基酸(free amino acid,AA)含量、谷氨酸草酰乙酸转氨酶(glutamic oxalacetic transaminase, GOT)活性和谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS)活性的变化趋势与Bt蛋白含量表现一致,而...     

土壤增氮对棉铃对位叶Bt杀虫蛋白含量影响及氮代谢机制

为探讨土壤增氮对Bt棉棉铃对位叶杀虫蛋白表达量影响程度及相关的氮代谢生理机制,提高Bt棉花铃期抗虫性的农学调节提供理论和技术支撑。采用裂区设计,以Bt棉常规品种泗抗1号(SK-1)、杂交品种泗抗3号(SK-3)为材料,在常规施氮量300kghm–2基础上,设计施氮量分别增加25%、50%、75%、100%的处理,研究土壤增氮对Bt棉棉铃对位叶杀虫蛋白表达量影响。结果表明,2个类型品种棉铃对位叶中Bt杀虫蛋白含量均随增施氮量提高呈一直增加的特征,与对照相比,施氮量增加25%～100%,棉铃对位叶Bt杀虫蛋白增加6.1%～96.9%。氮代谢生理机制进一步表明,棉铃对位叶中可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量、谷氨酸丙酮酸转氨酶活性和谷氨酰胺合成酶活性的变化趋势与Bt蛋白含量表现一致,而蛋白质分解关键酶(蛋白酶、肽酶)活性则随施氮量的增加呈下降趋势。叶面积指数(LAI)随增施氮量的提高而增大,而产量则随土壤氮量的增加呈先升高后降低特征,最适LAI和产量最大值均出现在常规施氮的1.25倍(375 kg hm–2)。综上,在常规施氮基础上适量增施氮肥有利于棉铃对位叶中Bt蛋白的合成、最适LAI的形成和...     

低温高湿对转Bt基因抗虫棉杀虫蛋白表达及其氮代谢的影响

摘要：通过对两个不同类型Bt 棉品种不同生育期低温高湿胁迫研究表明,低温高湿胁迫48h整个生育期叶片Bt杀虫蛋白含量都下降,其中在结铃期,Bt杀虫蛋白含量大幅下降。低温高湿使叶片GPT活性下降,游离氨基酸含量、可溶性蛋白含量下降,即氮代谢减弱。     

赤霉酸和缩节胺对转Bt基因抗虫棉棉铃Bt毒蛋白表达及氮代谢的影响

以泗抗1号和泗杂3号为研究材料,于盛花结铃期,应用赤霉酸(GA3)、缩节胺(DPC)涂抹幼铃,探讨其对棉铃Bt毒蛋白表达及氮代谢影响。结果表明,DPC能显著提高花后10d和30d(DPA)棉铃Bt毒蛋白含量,GA3降低10DPA铃壳和子棉中Bt毒白含量,但提高30DPA棉铃Bt毒蛋白含量。DPC提高了硝酸还原酶(NR)、谷氨酸-丙酮酸转移酶(GPT)、谷氨酸-草酰乙酸转移酶(GOT)活性并增加了游离氨基酸、可溶性蛋白及全氮含量,GA3处理则降低了10DPA铃壳、棉子中上述酶活性和物质含量。相关分析表明,棉铃中Bt毒蛋白含量与NR、GPT和GOT活性呈极显著正相关(r1=0.8776**,r2=0.7172**,r3=0.7028**)。可见,转Bt基因抗虫棉开花后应用DPC或GA3可提高充实期棉铃,能促进棉铃氮代谢水平,从而促进Bt毒蛋白的表达。     

高温胁迫对Bt棉蕾中杀虫蛋白含量及氮代谢的影响

为明确高温气候下Bt棉抗虫性下降的原因,以2个不同类型Bt棉品种为材料,2011年于盛蕾期设计38℃高温胁迫3、5和7 d;2012年设计38℃/25℃的昼夜变温胁迫4、7和10 d,研究其对转Bt棉蕾的杀虫蛋白表达量影响及其生理机理。结果表明,持续高温胁迫7 d内,棉蕾中Bt杀虫蛋白含量呈下降趋势,持续胁迫3 d内下降幅度最大,与未胁迫相比,泗抗3号和泗抗1号分别下降18.71%和26.54%;昼夜变温下高温胁迫4 d时蕾中Bt杀虫蛋白表达量无显著变化,当胁迫7 d以上时,Bt杀虫蛋白含量显著下降,泗抗3号和泗抗1号分别比对照下降11.32%和14.18%。持续高温或昼夜变温高温持续胁迫下,棉蕾中游离氨基酸含量和蛋白酶活性都显著增加,可溶性蛋白含量和GPT活性都显著下降。相关分析表明,游离氨基酸含量、蛋白酶活性与Bt杀虫蛋白含量呈极显著负相关;可溶性蛋白含量和GPT活性与Bt杀虫蛋白含量呈极显著正相关。分析表明,高温胁迫下蛋白质合成功能下降,分解能力增强导致可溶蛋白含量,包括Bt杀虫蛋白含量下降。常规种泗抗1号的抗虫性和氮代谢受高温的影响较大。     

低温对转Bt基因棉杀虫蛋白表达及其氮代谢的影响

 以2个转Bt基因抗虫棉,泗抗1号（常规种）、泗抗3号（杂交种）为材料,研究了低温对转Bt基因抗虫棉叶片中杀虫蛋白表达量和氮代谢的影响。2007年,于盛蕾期、盛花期、盛铃期,将盆栽棉花18 ℃低温下处理24 h。2008年,在18 ℃低温下处理48 h。研究结果表明,低温胁迫显著降低转Bt基因抗虫棉品种叶片中杀虫蛋白表达量。但盛铃期,下降幅度最大。其中低温胁迫24 h后,泗抗1号下降23.7%,泗抗3号下降28.1%;低温胁迫48 h后,2个品种分别下降52.9%和47.6%。叶片中丙酮酸转氨酶（GPT）活性、游离氨基酸、可溶性蛋白含量与蛋白酶活性在低温胁迫下表现相同趋势。以上结果表明,低温可能导致叶片可溶性蛋白的合成量降低,从而导致杀虫蛋白表达水平的下降。但对可溶性蛋白的分解并未有明显影响。     

施氮肥对盐胁迫下Bt棉生长和叶片Bt蛋白含量的影响

 以Bt棉品系K638为材料,在盆栽条件下研究了施氮肥对不同程度盐胁迫（土壤含盐量：0(CK)、0.15%(轻度胁迫)和0.3%（中度胁迫））下棉株生长、氮素吸收、Bt蛋白含量和Bt蛋白氮占全氮量比例的影响;同时,在水培条件下研究了不同形态氮素（硝态氮和铵态氮）对NaCl胁迫下Bt蛋白含量的效应。结果表明,氮肥与盐胁迫对棉叶Bt蛋白含量有显著的互作效应。非盐和低盐胁迫下,施氮肥促进了棉株生长（生物量分别提高了3.0和2.8倍）、Bt蛋白合成（分别提高41.0%和90.9%）和全N向Bt蛋白N的转化（分别提高9.3%和15.6%）;中度盐胁迫下,施氮肥虽也促进了棉株生长（1.4倍）,并提高了叶片全N含量（98.8%）和Bt蛋白含量（83.3%）,但并未提高Bt蛋白N占全N量的比例。无论盐胁迫与否,施NO₃^--N处理的生物量和叶片全氮含量都显著高于施NH₄⁺-N的处理,但由于盐胁迫下NO₃^--N降低了Bt蛋白N占全氮的比例（11.0%）,叶片Bt蛋白含量则略低于NH₄⁺-N处理。据此认为,盐胁迫下施氮肥通过促进棉株对N素的吸收积累并影响全氮转化为Bt蛋白的比例,进而影响Bt蛋白含量。     

绿盲蝽危害后转Bt基因棉花嫩叶的几个生理指标变化特征分析

 以转Bt基因棉品系苏抗310和其轮回亲本泗棉3号为材料,研究绿盲蝽危害后转Bt基因棉花顶部嫩叶的几个相关生理指标的变化特征。结果表明：绿盲蝽危害后,棉花顶叶的叶绿素、可溶性蛋白和游离氨基酸含量显著降低,说明绿盲蝽危害后,棉花顶部嫩叶氮代谢受到一定破坏,引起叶绿素含量的下降,这对叶片成熟后光合作用是不利的。棉花顶部嫩叶受危害后,缩合单宁含量提高和苯丙氨酸解氨酶（PLA）活性增强,表明棉花植株抵御盲蝽危害能力提高,但转Bt基因棉品系顶部嫩叶缩合单宁含量和PLA活性低于非转Bt基因棉品种;即使是绿盲蝽危害后的顶部嫩叶也均未达到非转Bt基因棉品种正常水平,这可能是导致转Bt基因棉盲蝽危害加重的原因之一。棉花顶部嫩叶受害后,非转Bt基因棉泗棉3号可溶性糖含量降低,而转Bt基因棉品系苏抗310升高;非转Bt基因棉品种受绿盲蝽危害后顶部嫩叶可溶性糖含量降低,不利于绿盲蝽的发生,而转Bt基因棉品系受危害后顶部嫩叶可溶性糖含量上升,不利于对绿盲蝽的危害控制,这可能是转Bt基因棉绿盲蝽危害重于非转Bt基因棉的又一原因。     

昼夜变温下高温对Bt棉铃壳杀虫蛋白及氮代谢生理的影响

【目的】确定在昼夜变温条件下,高温逆境对转基因棉花铃壳中杀虫蛋白含量的影响及相关生理特征。[方法]以大面积推广应用的Bt棉常规品种泗抗1号和杂交种泗抗3号为材料,于2011―2012年在扬州大学遗传生理重点实验室,用盆栽棉花在人工气候室设计昼夜变温(39/27℃)条件下高温持续4~10 d胁迫,研究铃壳中Bt蛋白含量、氮代谢相关物质和关键酶活性的变化特征。【结果】铃壳中Bt杀虫蛋白含量随胁迫时间的延长而降低。与对照(32/25℃)相比,胁迫7 d后铃壳中Bt杀虫蛋白开始急剧下降。2011年度常规种泗抗1号和杂交种泗抗3号分别下降了18.44%和14.82%;2012年分别下降了19.07%和15.26%。铃壳中Bt杀虫蛋白下降同时,其游离性氨基酸含量和蛋白酶活性明显上升,而可溶性蛋白含量和GPT活性则显著下降。【结论】昼夜变温下高温引起铃壳中蛋白质合成减弱,分解加剧,导致蛋白质含量下降(包括Bt蛋白含量下降),从而引起抗虫性降低。     

低温胁迫对Bt棉纤维中杀虫蛋白含量及氮代谢的影响

本研究以常规种泗抗1号(Sikang 1, SK1)和杂交种泗抗3号(Sikang 3, SK3)为材料进行盆栽试验,研究了不同低温水平及其处理持续时间对Bt棉盛铃期纤维中杀虫蛋白含量变化及氮代谢生理特征。结果表明,纤维中的杀虫蛋白含量随着温度的降低总体呈下降趋势,同时低温处理持续期显著影响杀虫蛋白含量。与对照相比,纤维中杀虫蛋白含量的降低幅度随低温胁迫时间的延长而增大。此外,随着处理温度的降低,可溶性蛋白含量、谷丙转氨酶活性、谷草转氨酶活性呈下降趋势,游离氨基酸含量、肽酶活性、蛋白酶活性呈上升趋势,且在低温处理48 h后,均与杀虫蛋白含量呈极显著相关。因此,低温胁迫促使了蛋白质的合成功能下降,分解能力增强,导致可溶性蛋白含量下降,游离氨基酸含量升高,最终导致杀虫蛋白含量下降,且其受低温胁迫持续期显著影响。     

堆肥过程中氮素转化及保氮措施研究进展

堆肥过程中氮素损失既降低堆肥质量,又污染环境。为了深入研究堆肥过程中的氮素转化及合理的堆肥保氮措施,笔者归纳总结了堆肥中氮素的氨化作用、氨同化作用、硝化作用、反硝化作用以及形成鸟粪石沉淀等过程,分析了与氮素损失密切相关的堆体的C/N比、pH值、温度、通风与氧气供应等因素,指出可通过调节C/N比、接种微生物菌剂、添加吸附剂和化学物质、控制通风等措施控制氮素损失。今后有必要从基于堆料碳氮组成形态的C/N比、氮素转化的微生物学机理以及适合规模化堆肥生产的保氮技术等方面进一步开展研究。     

增苗减氮对稻田氮素流失及利用效率的影响

研究旨在探讨增苗减氮的栽培方式对水稻的氮素流失及吸收利用的影响,为水稻氮磷流失防控奠定基础。采用小区试验研究了不同增苗减氮处理对地表径流氮素流失、水稻氮素吸收量和利用效率、土壤氮素平衡的影响。结果表明,随着施氮量的减少和秧苗数的增加总氮流失量显著降低,插秧前流失量占全生育期60%以上,总氮流失量最高为常规处理(T2)达到11.80 kg/hm²,T3~T6处理比T2降低13.42%~53.52%。与T2处理相比,T3~T6处理氮肥农学效率提高2.86%~28.99%,偏生产力提高3.40%~24.98%。随着施氮量的降低和秧苗数的增加氮素盈余量降低,T2~T6处理氮素盈余量分别为20.55 kg/hm²、15.23 kg/hm²、16.10 kg/hm²、6.33 kg/hm²和-10.62 kg/hm²。该试验表明适度的增加秧苗密度、减少氮肥投入能够减少氮素流失,提升氮素利用效率,保障土壤氮素平衡。     

施氮对夏玉米氮素利用及土壤硝态氮积累的影响

为了进一步研究施用氮肥对夏玉米氮素利用及土壤硝态氮积累的影响,寻求夏玉米合理施氮量,以‘郑单958’为试材进行大田试验,研究施氮量对夏玉米氮素利用及土壤硝态氮积累变化的影响。结果表明,施氮量在0~260 kg/hm2范围内,夏玉米产量随其增加显著提高,当施氮量高于260 kg/hm2时,产量有减少趋势;氮素的利用率随施氮量的增加也逐渐降低。在玉米整个生育时期土壤硝态氮含量呈现先下降而后缓慢上升的趋势,随着施氮量增加,各土层硝态氮含量而提高。适量施氮可促进玉米对氮素的吸收利用,进而提高玉米产量,但过量施氮导致硝态氮在土壤中大量积累,增大了污染环境风险。在超高产栽培条件下,从玉米产量、氮素利用率和土壤硝态氮积累情况综合考虑,夏玉米合理施氮量应控制在195~260 kg/hm2范围之内。     

不同施氮水平下两种品质类型小麦植株氮素形态的变化特征

籽粒氮素获取能力对提高小麦产量和品质非常重要。选用小麦品种豫麦47(高籽粒蛋白含量,15.5%)和豫麦50(籽粒蛋白含量12.4%),研究了不同施氮水平下小麦植株不同器官营养性N素（AN）、功能性N素（FN）和结构性N素（SN）的变化及其基因型差异。结果表明,花后籽粒从营养器官获取氮素的能力以及利用营养器官氮素形成产量的能力,高蛋白品种豫麦47均显著高于低蛋白品种豫麦50。施氮水平对3类N素含量的影响小于品种效应,且3类N素的品种间差异在花后显著大于花前。在叶片和茎秆中,豫麦50的AN含量从拔节至灌浆期持续下降,而豫麦47持续升高;籽粒中,豫麦50的AN含量花后表现下降（由1.98~2.35 mg g^–1下降到1.38~1.70 mg g^–1）,而豫麦47先降（由5.51~5.70 mg g^–1陡降至花后17 d时的1.15~1.38 mg g^–1）后升（由1.15~1.38 mg g^–1缓慢上升至成熟时的1.29~3.29 mg g^–1）。FN含量,两品种间在叶片和茎秆中的差异不显著。SN含量,在叶片和茎秆中两品种不同生育阶段变化趋势基本相同,均先升后降,以开花期最高,但豫麦47比豫麦50花后表现大幅度的显著下降;在籽粒中,两品种均呈现一定的下降趋势。但豫麦47开花时SN含量（3.70%~4.28%）极显著高于豫麦50（1.38%~1.74%）,因此,其花后下降幅度也极显著大于豫麦50,3个施氮水平下成熟期比开花期豫麦47分别下降49%、49%和49%,而豫麦50仅下降7%、23%和21%。说明豫麦47籽粒比豫麦50具有较强的从营养器官获取氮素的能力,其开花时籽粒具有较高的SN含量,胚及胚乳细胞分裂对AN的需求较大,为籽粒从营养器官获取较多氮素提供了较大的“源动力”。SN合成决定着氮素的流动方向,是驱使氮素流动的重要因素;叶片和茎秆SN的分解物是花后转运氮素的主要来源。     

氮肥运筹对大豆氮素利用特性的影响

在平衡施肥的基础上,设置三种氮肥运筹模式：N1: 1次性基施;N2: 1/2 N基施+1/2 N中耕培土结合追肥(开花初期）;N3: 1/2 N基施+1/4 N中耕培土结合追肥(开花初期)+ 1/4 N根外追施尿素(结荚鼓粒期)。探讨氮肥运筹对大豆生育期内干物质积累、产量和氮肥效益的影响。研究表明,从始花期至鼓粒期干物质积累速率最快,占总量的40%以上,平衡施氮量不同运筹模式上,N3的累积速率最大,其次为N1、N2处理。氮肥运筹模式显著提高大豆产量,其大小为：N3＞N2＞N1。氮肥运筹对氮肥利用率有一定影响,其中N3更有利于提高氮肥利用率;从氮肥偏生产力方面看,每千克氮肥对大豆产量贡献大小为：N3﹥N2﹥N1,进一步表明,氮肥运筹是提高大豆产量和氮肥高效利用的关键之一。     

不同氮肥施用量对胶东卫矛氮代谢生理影响的研究

分析氮对胶东卫矛氮代谢生理的影响规律,明确氮肥施用后的相关酶活性变化机理,为其育苗中科学施用氮肥提供理论依据。试验在田间条件下,设置氮肥施用量分别为0 g/株(J1,CK)、9 g/株(J2)、18 g/株(J3)、27 g/株(J4)4个处理,3次重复。结果表明：5—9月J3谷草转氨酶活性分别比J1提高了64.84%、70.77%、58.52%、47.33%、57.20%,J4与J3之间无显著差异;6—9月J3谷丙转氨酶活性分别比J2提高了18.00%、30.79%、16.47%、16.83%,差异显著;谷胺酰胺合成酶活性7、9月J3显著高于J2,5—6月J2、J3、J4之间无显著差异,J2显著高于对照;5—9月J3硝酸还原酶活性分别比J2提高了20.47%、31.66%、27.32%、23.50%、34.90%,差异显著,J3与J4之间无显著差异;5—7月J3硝态氮含量分别比对照提高了73.76%、53.90%、85.95%,差异显著,8—9月J2、J3、J4之间无显著差异;6—8月,J3可溶性蛋白含量分别比J2提高了15.90%、20.09%、9.04%,差异显著。综合分析认为,J3处理可以显著提高胶东卫矛氮代谢相关酶活性,提高植株叶片内硝态氮含量和可溶性蛋白含量,效果优于J2、J4处理。     

施氮量对抚仙湖流域烟田氮磷流失及氮素利用的影响

为探究抚仙湖流域植烟区烤烟适宜施氮量,减少烟田径流氮磷流失,通过田间试验研究了不同施氮(N)水平(N0：0 kg/hm²、N60：60 kg/hm²、N75：75 kg/hm²、N90：90 kg/hm²、N105：105 kg/hm²)对植烟区农田地表径流氮磷流失、烤烟(Nicotiana tabacum)氮素吸收利用和经济性状的影响。结果表明：（1）随着氮肥施用量增加,地表径流总氮(TN)和总磷(TP)浓度及其流失量逐渐升高;（2）与常规施氮处理(N105)相比,N60、N75、N90处理径流TN和TP平均浓度分别降低18.6%、14.7%、9.15%和12.3%、7.66%、5.25%,TN和TP流失总量分别降低19.2%、18.1%、9.81%和14.4%、10.1%、6.78%;（3）烟株氮累积量随施氮量的增加而增加,氮肥利用率呈先上升后下降趋势,以处理N75的氮肥利用率最高,为27.00%;氮肥偏生产力随着施氮水平的提高而显著下降(P<0.05);（4）烤烟产量随施氮量提高而增加,施氮处理较N0处理增产3.02%~13.90%,上等烟、上中等烟比例、产值和均价,随施氮量增加呈先上升后下降趋势,以施氮量75 kg/hm²的效果最佳。综合考虑烤烟经济性状及环境效益,N75处理既可提高烤烟经济性状,又能有效降低植烟区氮磷流失风险。     

施氮量对不同氮效率水稻花后干物质和氮积累与转运的影响

选用3个氮利用效率(NUE)和3个氮收获指数(NHI)显著不同的水稻基因型,在土培盆栽试验下,研究了施氮量(0kgN?ha-1、180kgN?ha-1和360kgN?ha-1)对水稻花后植株干物质和氮积累与转运的影响及与氮营养效率的关系。结果表明,施氮降低了水稻NUE和NHI,NUE和NHI差异分别以低氮和高氮为最大。施氮提高了水稻干物质和氮总积累量、花后积累量及转运量。不同NHI水稻花后干物质和氮转运率及转运贡献率随施氮量增加而增加,不同NUE水稻则降低。不同NUE水稻花前干物质积累和花后转运量差异最大,不同NHI水稻花后干物质积累和转运差异量最大。不同NUE水稻花后氮积累量差异最大,不同NHI水稻花后氮积累和转运差异最大。相关分析表明,水稻NUE与干物质积累总量、花后氮积累量、氮转运率和转运氮贡献率密切相关;而NHI与花后干物质转运量和转运氮贡献率的关系最大。因此,同一施氮量下,增加水稻干物质积累总量、降低花后氮积累量和促进花后氮高效转运是提高NUE的重要措施,提高花后干物质转运量和转运氮贡献率则有利于提高NHI。     

应用土壤无机氮测试进行棉花氮肥推荐研究

在南疆滴灌条件下进行氮肥大田试验,对应用土壤无机氮测试进行棉花氮素营养诊断及氮肥推荐进行了研究。结果表明,滴灌随水追肥技术有明显的增产节肥作用。在取得皮棉2728.8 kg.hm-2时,需施氮229.5 kg.hm-2。考虑土壤供氮能力,通过测定各生育期不同层次土壤供氮量,发现其与产量有很好的相关性,确定了相应的供氮量临界值。0~40 cm土壤供氮量对棉花产量有很大的贡献,40 cm以上层次的土壤无机氮可以表征土壤供氮能力。以0~20 cm土壤无机氮为氮素诊断指标,由土壤无机氮推荐施肥表,估算出了棉花各生育期应采用的氮肥追施用量。