棉花涝渍胁迫的耐受及应答机制研究进展

涝渍是中国长江、黄河流域棉区棉花产量、品质提高的重要限制因子。棉花常具有复杂的耐涝机制,其中,转录因子在其响应涝渍胁迫中发挥着重要作用。本研究从形态结构、生理生化、基因表达等方面综述了近几年国内外有关棉花涝渍胁迫的研究进展,探讨了胁迫条件下棉花的形态及生理适应性,信号转导过程,重点分析了b ZIP、AP2/EREBP,NAC、WRKY、MYB、b HLH等几大家族转录因子的结构、分类及生物学功能,并对其响应非生物胁迫的复杂调控机制进行了论述,以期为发掘棉花耐涝基因,利用分子手段培育棉花耐涝新品种提供思路。     

矮牵牛涝渍胁迫相关ERF转录因子筛选与鉴定

ERF转录因子是植物特有的一类转录因子，属于AP2/ERF转录因子家族，调控多种生物学功能，在植物响应生物与非生物胁迫过程中起到重要作用。本研究选取矮牵牛PhERF2过表达株系(I)、RNA干扰株系(4B)为实验材料，以野生型(WT)为对照，基于涝渍处理0、3 h的转录组测序技术(RNA-Seq)获得差异表达基因数据，利用生物信息学方法分析保守基序及蛋白理化性质、构建系统进化树、进行蛋白高级结构建模、磷酸化修饰位点预测和亚细胞定位分析。结果显示，共筛选出35个涝渍胁迫相关ERF转录因子，均属于AP2亚族，通过与拟南芥及水稻相关基因进行系统进化分析，发现矮牵牛与拟南芥同源性较高。生物信息学分析表明，矮牵牛涝渍胁迫相关ERF转录因子富含酸性氨基酸，热稳定性较高且均属于亲水性蛋白，蛋白二级结构以无规则卷曲为主要组成部分，蛋白质三级结构差异不明显，含有3个保守基序，大多数NAC蛋白定位于细胞核，均含有潜在的丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)和酪氨酸(Tyr)磷酸化位点。本研究为后续探究矮牵牛涝渍胁迫相关ERF基因功能提供一定基础。     

施氮量和施氮时期对酿酒糯高粱产量和品质的影响

为了探明糯高粱产量与品质协同提高的最佳施氮量和施氮时期,制定合理的栽培措施,为实现高产优质提供理论依据,笔者以西南地区主要推广品种‘泸糯8号’和‘泸州红1号’为试验材料,在大田条件下设3个施氮水平(N 75、120、165 kg/hm~2,P 75 kg/hm~2,K 112.5 kg/hm~2)和4个施氮时期(返青肥:拔节肥:穗肥)为0.2:0.2:0.6、0.2:0.6:0.2、0.3:0.7:0、0.6:0.2:0.2,研究了施氮量和施氮时期对酿酒糯高粱子粒产量与品质的影响。结果表明:在施氮N 75~120 kg/hm~2范围内,籽粒产量随施氮量的增加而显著增加,施氮量超过N 120 kg/hm~2,籽粒产量随施氮量的增加而增加不显著。施氮时期方面,2个品种的产量均以返青肥:拔节肥:穗肥处理为0.2:0.6:0.2时最高,‘泸糯8号’达8005.5 kg/hm~2,‘泸州红1号’达6421.1 kg/hm~2,但4种施氮时期间差异均不显著。粗蛋白随施氮量增加而显著增加。粗淀粉随施氮量的增加先增加后减少,在N 120 kg/hm~2时达最高。施氮时期对单宁达极显著差异水平,对其余4个品质指标差异不显著。在本试验条件下,实现酿酒糯高粱高产与优质的适宜施氮量为N 120 kg/hm~2,施氮时期为返青肥:拔节肥:穗肥为0.2:0.6:0.2。     

AP2/ERF转录因子响应植物涝渍胁迫的研究进展

AP2/ERF (APETALA2/ethylene-responsive factor)是植物中广泛存在的一类超大家族转录因子,含有1～2个由60～70个氨基酸组成AP2/ERF结构域,根据AP2/ERF结构域的数量及结合序列可以将其分为5个亚家族：AP2 (APETALA2)、ERF (Ethylene responsive element binding factor)、DREB/CBF (Dehydration responsive element/C-repeat)、RAV (Related to AB13/VP)和Soloist。该家族转录因子在调控植物响应涝渍胁迫过程中发挥重要作用,本研究综述了AP2/ERF转录因子的发现、结构特征和分类,重点介绍了近年来该类转录因子参与调控植物对涝渍胁迫的响应过程等方面的研究进展,可为今后挖掘和利用该类转录因子基因进行分子遗传改良和种质创新提供参考。     

不同施氮量对谷子产量和效益的影响

摘要;以赤谷9号、赤谷10号和峰谷12为材料,研究不同的施氮量（O、150、300、450、600kg／hm2）对谷子品种产量的影响。结果表明：从产量和肥料投资的经济效益两方面考虑,3个谷子品种的产量均在施氮量为450kg／hm2时达到最高,得到的经济效益最大。     

涝渍胁迫下辣椒叶绿素含量与SPAD值相关性模型建立及应用

为研究涝渍胁迫下辣椒叶片叶绿素含量与SPAD值(single-photon avalanche diode)相关性,使用叶绿素荧光仪和分光光度计法测量辣椒叶片叶绿素含量,探讨正常管理及涝渍胁迫下辣椒叶片叶绿素含量与SPAD值的相关性。结果表明,正常管理条件下所有品种SPAD值与辣椒叶片叶绿素含量呈正相关,能真实评价辣椒叶片叶绿素含量,其中‘汇丰二号’的4个拟合模型相关系数达显著,最优拟合模型为线性方程。涝渍胁迫严重干扰了使用SPAD值评价辣椒叶片叶绿素含量的准确性,短期胁迫与长期胁迫对不同品种的干扰程度存在显著差异。本研究建立了正常管理及涝渍胁迫下辣椒SPAD值与叶绿素含量最优相关性函数,经检验相关系数达显著水平的相关性模型可直接应用到相关研究中,测量SPAD值代入方程即可快速获取叶绿素含量,实现了对辣椒叶绿素含量的无损检测。     

施氮对高温胁迫下黄瓜果期荧光特性的影响

为了揭示果期高温胁迫下氮素施用水平对黄瓜叶绿素荧光特性的影响过程与机制,以津优101号黄瓜为试验材料,以28℃/18℃为对照,设置了35℃/25℃、38℃/28℃、41℃/31℃3个高温处理,施氮量设置0（N0）,160（N1）,240（N2）,320（N3）kg/hm² 4个水平,共16个处理,每个处理3次重复。果期高温胁迫9 d后测定了黄瓜功能叶片的荧光诱导动力学参数,并探讨了各处理间变化差异的原因。结果表明,果期高温胁迫后黄瓜叶片光系统Ⅱ（PSⅡ）反应中心显著受损,叶片的最大荧光（Fm）、最大光化学量子产量（Fv/Fm）、光合性能指数（PIabs）、Fm与荧光曲线围成的面积（Area）均显著降低。35℃胁迫下各施氮处理黄瓜叶片的ΔW_O-J和ΔW_O-K均为负值,放氧复合体（OEC）未失活且PSⅡ中心类囊体之间的能量传递顺畅;而38℃胁迫下N2处理和41℃胁迫下N1处理黄瓜叶片的ΔW_O-J均为正值,OEC失活,且N1～N3处理的叶片ΔW_O-K均为正值,PSⅡ中心类囊体之间的能...     

施氮对春玉米产量和经济效益的影响

采用随机区组设计试验,研究施氮对春玉米产量和经济效益的影响。结果表明,不同施氮量对春玉米经济性状、产量和经济效益的影响不同,各处理间产量差异极显著,以施氮量150kg/hm²的处理表现最佳;玉米产量和经济效益随施氮量的增加呈现先增加后降低的趋势;氮肥的农学效率随施氮量增加而降低。单位面积玉米产量和施氮量具有显著的回归关系,最高产量施氮量是:N161.9kg/hm²,最高产量为8351.9kg/hm²;最佳产量施氮量为:N144.7kg/hm²,最佳产量8324.1kg/hm²。     

密度和施氮对转基因抗虫棉皮棉产量的影响

采用二次均匀设计，对转基因抗虫棉皮棉产量的密度和施氮效应进行了组合研究，通过对皮棉产量模型的分拆，筛选出皮棉产量≥1350kg/hm^2的优化农艺组合；密度9．25-10．22万株/hm^2，施氮247．6-280．3kg/hm^2，同时提出不同肥力下密度的优化组合。     

棉花涝害胁迫研究综述

涝害是棉花生产中面临的重要自然灾害之一,严重制约了棉花种植面积和产量。为了研究涝渍灾害对棉花生长发育状况的影响,本研究从棉花的形态生长、生理特性及植物激素变化等方面概述了涝害胁迫的研究现状及进展,分析了涝害对棉花生理机制造成的影响,以及涝害胁迫下棉花通气组织的形成及酶代谢适应性变化,并就棉花耐涝性鉴定方法、评价指标及其品种选育等提出了需要进一步研究和探讨的建议。     

淹水胁迫下辣椒种子生理生化响应研究

为了促进辣椒抗涝品种的选育,解决辣椒生产上的涝害问题,通过研究淹水胁迫对辣椒种子生理生化的影响,为辣椒抗涝品种选育提供理论基础。以生产上对水涝敏感度低、中、高的3个辣椒品种‘S15’、‘A46’和‘A77’的种子为材料,研究淹水胁迫0 h、10 h、5天、10天、15天、20天后的种子发芽率和发芽势的变化,以及不同淹水时间对SOD、POD、CAT、GR、AMS和LPS等酶活力,PRO和可溶性糖含量,超氧阴离子、羟自由基含量的影响。研究发现,不同水涝敏感度种子对水涝的响应不一。淹水20天后,‘S15’的超氧阴离子、羟自由基含量最低,Pro和可溶性糖含量最高,谷胱甘肽还原酶活性最高;‘A77’的可溶性糖含量最低,SOD、CAT活性最低,超氧阴离子、羟自由基含量最高。隶属函数分析结果表明,不同种子对淹水胁迫的响应差异随着淹水时间的延长不再产生较大差异,5天可作为辣椒抗涝鉴定淹水胁迫的最佳时间。研究认为,不同辣椒种子表现出的耐涝性与生产实际一致;各项生理生化指标相关性不显著,均可作为辣椒品种抗涝性的鉴定指标。     

施氮时期和R/FR比值对玉米生长生理性状和产量的影响

研究施氮时期和光质(红光/远红光,R/FR)对玉米植株形态及产量构成因素的影响,对于探讨高密度种植玉米的生长和产量响应机制具有重要意义。以‘郑单958’和‘鲁单981’2个玉米品种为材料,在盆栽基施和追施2种施氮时期下,采用人工加装远红光LED灯设置低R/FR比值光环境,研究玉米生长生理性状和产量对低R/FR的响应。低R/FR处理后,各取样期植株的高度、总叶面积、比叶重都不同程度增加,而总叶片数却与对照持平;低R/FR处理还降低了叶片的SPAD值,却提高了叶片的净光合速率;低R/FR处理最终提高了玉米果穗的行粒数、穗粒重及果穗总重量,降低了穗轴重,而千粒重变化未达统计显著水平。低R/FR×品种互作和低R/FR×施氮时期在各个农艺性状上互作基本都未达到统计显著水平。低R/FR比值通过增加行粒数提高穗粒重。     

淹涝胁迫条件对水稻形态的试验研究初报

为分析不同品种早稻对水淹胁迫的响应,于2012年3—7月分别对不同品种水稻的分蘖期、抽穗扬花期耐淹能力及不同淹涝强度对一些农艺性状的影响进行了研究。结果表明：分蘖期不同品种籼稻在不同的淹涝强度处理间的株高变化结果不一。不同淹水处理小区出现主茎穗和分蘖穗发育进程不一致,生育期延长天数与淹水天数之间呈现极显著的正相关关系。因为‘湘早籼24’植株相对比较矮,受钻心虫危害比较严重。钻心虫发生面积和淹水强度之间呈现极显著的正相关关系。淹水处理造成水稻产量降低,试验结果表明同一品种,产量降幅随淹水时间延长而加大。     

追氮时期及比例对滴灌冬小麦生长特性及产量的影响

为研究不同追氮时期追氮比例对滴灌冬小麦的生长发育及产量的影响,在滴灌条件下,以小麦‘新冬18号’为试验材料,在总施氮量300 kg/hm2条件下,设置5个氮肥追施处理[拔节:孕穗6:4(F1处理)、起身:拔节:开花2:4:4(F2处理)、拔节:孕穗:开花4:4:2(F3处理)、起身:拔节:孕穗:开花2:4:2:2(F4处理)、起身:拔节:孕穗:开花2:2:2:4(F5处理)],研究不同处理对滴灌冬小麦生长特性及产量的影响。结果表明,适当调节氮肥追施时期及比例有利于调节小麦的生长及产量,F4处理能减缓叶片SPAD值的下降速度,还能有效提高小麦千粒重、收获指数、地上部分生物总量,最高产量为F4处理,产量达8016.67 kg/hm2,分别显著高于F1、F2处理6.4%和6.7%(P<0.05)。在本试验条件下,氮肥追施时期以起身、拔节、孕穗、开花期均追肥(F4、F5处理)有利于小麦的生长与产量的提高。     

机械化条件下“豆玉”不同行距配置和减肥对作物产量及大豆光合特性的影响

研究大田机械化条件下不同玉米-大豆间作模式下的群体产量及大豆的光合特性,为筛选适合河南省玉米-大豆的行距配置和减肥施用提供理论基础。设置行比和减肥2个因素,玉米单作、大豆单作为对照,其中行比设置玉米大豆行比2:4间作(2/4J)、玉米大豆行比4:4间作(4/4J)2个处理,减肥处理在上面行比处理上减量20%(2/4N、4/4N),研究了不同行距配置及减肥条件下的作物产量及大豆LAI、干质量、SPAD值及叶片光合速率的影响。2年试验结果表明,玉米处理2/4J、4/4J、2/4N、4/4N比单作减产,LAI、干物质、SPAD值和叶片光合速率均显著低于单作,但减氮前后比较,除LAI指标外,干质量、叶片光合速率(Pn)和SPAD值没有显著差异。建议河南玉米-大豆间作模式行距配置和施肥管理中,玉米大豆间作行比2:4(2/4J)减氮20%处理2/4N更增加光合产物积累,从而提高大豆产量,提高间作效益。     

Effects of Ethylene on Cotton Adaption to Waterlogging Stress and the Underlying Mechanism

[Objective] Waterlogging adversely affects cotton growth and development, and continuous waterlogging may further result in considerable yield loss or crop failure. Enhancing the ability of cotton to adapt to waterlogging stress to preserve yield and quality is therefore critical. Ethylene is an important signal molecule, which plays a vital role in the process of plant stress resistance. However, the mechanism of ethylene in mitigating cotton waterlogging damage is still unclear. [Method] In this study, we setup an experiment with a cotton (Gossypium hirsutum L.) variety K638 in an electric rain shelter at the experimental station of the Shandong Cotton Research Center at Linqing, Shandong. We treated the cotton plants by waterlogging for 10 d during the flowering stage and used a non-waterlogged treatment as the control. During the waterlogging stress treatment, cotton plants were treated with an ethylene signal transduction inhibitor (1-MCP) or ethylene synthesis precursor (ACC) to detect the effects of ethylene content on cotton waterlogging injury and its physiological mechanism. [Result] The results revealed that a foliar spray of 1-MCP significantly inhibited ethylene synthesis in the stressed cotton plants, the content of ethylene and malondialdehyde (MDA) decreased by 5.3% and 39.2%, and the activities of alcohol dehydrogenase (ADH), pyruvate decarboxylase (PDC), and lactate dehydrogenase (LDH) decreased by 37.8%, 20.5%, and 8.2%, respectively. The photosynthetic rate, dry weight of the whole plant, and seed cotton yield increased by 13.5%, 3.3%, and 4.6%, respectively. The effect of ACC on the plants was the opposite because spraying ACC promoted ethylene accumulation in the waterlogged cotton. The ethylene and MDA content increased by 8.0% and 19.5%, respectively. The activities of ADH, PDC, and LDH increased by 17.5%, 11.2%, and 8.0%, respectively, while the photosynthetic rate, dry weight of the whole plant, and seed cotton yield decreased by 6.0%, 7.7%, and 8.0%, respectively. [Conclusion] In summary, reducing ethylene content in waterlogged cotton plants can significantly alleviate hypoxia damage caused by waterlogging stress and subsequently promote cotton growth and development by restoring physiological metabolism.     

Physiological Effects of Waterlogging on Two Lucerne Varieties Grown Under Glasshouse Conditions

Two lucerne (Medicago sativa) varieties, an anecdotally waterlogging‐intolerant old New Zealand variety, Grasslands Wairau, and a reputedly waterlogging‐tolerant new variety, Pioneer 54Q53, were subjected to waterlogging stress and a range of physiological and agronomic measurements performed. Waterlogging stress was characterized by measurement of soil oxygen depletion and soil carbon dioxide accumulation. Both varieties exhibited strong responses to waterlogging stress, including reduction in leaf soluble protein concentration, photosynthetic rate and tap root weight, but also exhibited differences in response, notably a decrease in carboxylation efficiency and in the steady‐state quantum yield of electron flow through PSII (ΦPSII) in Wairau, but not in Pioneer. Implications for understanding of waterlogging effects on photosynthesis, and for field management of lucerne on wet soils are discussed.     

水涝胁迫对不同土壤盐碱度下甜菜幼苗生长及光合特性的影响

为探究水涝胁迫对不同土壤盐碱度下甜菜幼苗生长的影响,验证甜菜在水涝逆境中的生长规律,评估水涝胁迫对盐碱地甜菜种植的影响,以甜菜‘SV1433’为供试品种,以微酸性黑土为基础利用NaCl、Na₂SO₄、Na₂CO₃、NaOH调节土壤盐碱度,采用室内土培法,设置微酸土、盐渍土、盐碱土3个土壤盐碱梯度下对照及水涝胁迫共6组处理。结果发现,播种9天后出苗结束,微酸土中甜菜出苗较快,优于盐渍土及盐碱土;播种26天后收苗,在微酸土、盐渍土、盐碱土3种土壤盐碱度下,水涝胁迫比对照植株鲜重分别降低40.7%、26.9%、25.2%,干重分别降低41.1%、29.9%、24.8%,株高分别下降20.4%、19.1%、16.3%,表明随土壤盐碱度升高水涝胁迫对甜菜幼苗鲜重、干重、株高影响逐渐降低;水涝胁迫下幼苗根面积及叶面积显著降低,植株叶长显著下降,叶片净光合速率、蒸腾速率、叶片气孔导度显著降低,表现出水涝胁迫下盐碱土中甜菜幼苗生长较好,优于盐渍土及微酸土。     

施氮量对花生产质量及氮肥利用率的影响

采用大田裂区随机区组设计试验,研究了施氮量对不同品种花生产质量和氮肥利用率的影响,以期为豫南砂姜黑土区花生高产优质和氮肥高效利用提供合理的施氮依据。研究结果表明,随着施氮量的增加,不同花生品种荚果产量均呈增加趋势,施氮量为180 kg/hm2时,豫花23、远杂9102和远杂6的花生产量均最高,分别比不施氮的增产30.45%、25.96%和21.46%;随着施氮量的增加,豫花23花生仁中蛋白质含量和粗脂肪含量均呈抛物线变化趋势,而远杂6和远杂9102花生仁中蛋白质含量呈增加趋势,粗脂肪含量呈降低趋势;除了施氮降低远杂6和远杂9102花生仁中蛋氨酸含量外,施氮均能增加其他花生蛋白质组分的含量;远杂9102的氮利用率最高,为36.7%;豫花23的农学效率和氮肥偏生产力均最大,分别为6.9 kg/kg和36.9 kg/kg。本试验条件下,豫花23、远杂6适宜的施氮量为180kgN/hm2,花生产量分别为5330.36 kg/hm2、5002.98 kg/hm2,远杂9102适宜的施氮量为135 kgN/hm2,花生产量为5199.40 kg/hm2。