施氮对蚕豆/玉米间作系统蚕豆农艺性状及结瘤特性的影响

 【目的】旨在探明施氮对蚕豆/玉米间作体系蚕豆农艺性状和结瘤特性的影响,为河西走廊灌区豆科/禾本科间作体系氮素管理和高产高效提供科学依据。【方法】于2006-2007年在甘肃省农科院白云试验站分别采用裂区设计和原位根系行分隔法设计了蚕豆/玉米间作体系的氮梯度试验和根系分隔微区试验,研究不同氮水平下蚕豆/玉米种间互作对蚕豆农艺性状和结瘤特性的影响。【结果】施氮对蚕豆地上部生长和产量性状均无显著影响,但显著地抑制了蚕豆结瘤,产生了“氮阻遏”效应,且随着施氮量增加和蚕豆生长,“氮阻遏”效应愈加明显。随着蚕豆与玉米两种作物生长发育,作物根系相互促进作用逐渐增强,显著地促进了根瘤发育,且产生了“减缓效应”,平均为14.4%;根系互作相对于无根系互作处理蚕豆结瘤平均增加10.2%。【结论】蚕豆/玉米种间根系相互作用促进了蚕豆结瘤,减缓了”氮阻遏”效应,显著提高了蚕豆产量性状而实现了蚕豆增产。     

根系分隔和施氮对蚕豆/玉米间作体系根系分布和形态的影响

为西北1熟制灌区豆科/禾本科间作体系高产高效提供科学依据,于2007年在甘肃省农业科学院武威绿洲农业试验站设计了蚕豆/玉米间作体系的田间根系分隔试验,研究蚕豆/玉米2种作物间根系分隔和施氮对作物根系空间分布、根系形态的影响.采用根系行分隔法进行田间作物间根系分隔,并用根钻法采集根系.蚕豆和玉米根系主要分布分别在0～40 cm浅土层和0～60 cm土层,且间作玉米根系在60～120 cm比根系分隔的多,较深根系分布有利于玉米的后期竞争恢复生长.玉米根系可以占据蚕豆地下部空间,而蚕豆的根却较少到间作玉米的地下部空间.种间互作和施氮增加了玉米和蚕豆在纵向和横向2个尺度上的根重密度、根长密度、根表面积、根系体积.蚕豆玉米间作和施氮扩展了2种作物根系纵向和横向的空间生态位,改变了作物根系形态,从而增加了作物水分和养分吸收的有效空间.     

小麦、大麦与蚕豆间作对耗水量和水分利用率的影响

通过小麦／蚕豆间作和大麦／蚕豆间作盆栽试验,研究了间作与单作相比在耗水量及水分利用率方面的差异。研究结果表明,小麦／蚕豆间作全生育期耗水量比小麦单作和蚕豆单作低,但差异未达到显著水平;小麦／蚕豆间作在蚕豆分枝期耗水量比蚕豆单作低,且差异达到显著水平。大麦／蚕豆间作全生育期耗水量比大麦单作高,但差异未达到显著水平;大麦／蚕豆间作在大麦分蘖期耗水量比大麦单作高,且存在显著差异。大麦／蚕豆间作各生育期及全生育期耗水量与蚕豆单作相比不存在显著差异。间作小麦、间作大麦的WUE（水分利用率）比单作小麦、单作大麦高,但间作蚕豆的WUE比单作蚕豆低。     

接种不同根瘤菌对间作蚕豆和小麦生长的促进作用研究

本文通过在不同根系分隔方式中对间作蚕豆接种不同根瘤菌株的盆栽试验,研究了问作蚕豆和小麦生长状况。结果表明：在根系完全分隔中接种根瘤对蚕豆的生长都好于不接种;3种菌株中以接种NM353菌株的效果最好,在根系不分隔中蚕豆和小麦生长同时得到改善,其生物量、吸氮量都高于其它两种菌株和不接种处理;虽然根系完全分隔中接种LN566改善了蚕豆生长,但在根系不分隔中蚕豆的生长被抑制,其生物量和含氮量最低。因此,不同根瘤菌菌株在间作中的表现不同。间作中通过选择合适的菌株进行接种,可以充分发挥生物固氮作用,改善作物氮索营养。     

施氮量对间作小麦蚕豆根系分泌槲皮素和橙皮素的影响

【目的】系统探讨间作条件下,不同施氮水平不同生育期小麦和蚕豆根系分泌槲皮素和橙皮素的动态变化及累积特征,为进一步探明间作增产控病机制提供依据。【方法】通过盆栽试验,采用小麦与蚕豆根系尼龙分隔(MB)和塑料分隔(PB)两种间作种植模式,测定间作小麦蚕豆不同氮水平(低氮1/2N:常规施氮量的一半;常规施氮N;高氮3/2N:常规施氮量的1.5倍)条件下,不同生育期根系分泌槲皮素和橙皮素数量。【结果】施氮水平和间作体系根系不同分隔方式影响作物生物量和根冠比。随着施氮量增加,小麦和蚕豆生物量增加45%—62.5%和3.2%—18.9%,根冠比降低33.8%—47.3%和11.8%—26.9%;与塑料分隔相比,相同施氮水平条件下,作物生长60 d时,尼龙分隔小麦和蚕豆生物量分别提高4.2%—25%、19%—38.6%,随生长天数增加差异逐渐不显著。间作根系不同分隔方式和施氮量均能影响小麦蚕豆根系槲皮素和橙皮素的分泌量。随施氮量增加,小麦蚕豆槲皮素和橙皮素分泌量减少,与低氮条件相比,常规施氮和高氮条件下,小麦槲皮素分泌量减少了23.4%和62.3%,橙皮素分泌量减少了32.2%和64.5%;蚕豆槲皮素分泌量减少了35.4%和44.1%,橙皮素减少了11.9%和23.9%。相同氮水平条件下,尼龙分隔小麦蚕豆槲皮素和橙皮素分泌量高于塑料分隔,低氮和常规施氮条件下,尼龙分隔小麦槲皮素的分泌量分别高于塑料分隔15.3%和27.1%,橙皮素的分泌量分别高于塑料分隔21%和13.7%;蚕豆根系尼龙分隔槲皮素分泌量高于塑料分隔34.6%和56.6%,橙皮素高于塑料分隔16.9%和5.1%;高氮条件下两种根系分隔方式之间差异不显著。【结论】间作根系不同分隔方式影响小麦和蚕豆根系槲皮素和橙皮素的分泌,但这种影响受施氮水平的调控,低氮和常规施氮条件下,尼龙分隔小麦和蚕豆根系槲皮素和橙皮素分泌量高于塑料分隔,高氮条件下差异不显著。     

不同分根条件下氮对间作小麦生长和白粉病发生的影响

以小麦蚕豆间作方式为研究对象，通过根系分隔技术，主要研究了在小麦蚕豆根系不分隔（I）、尼龙网分隔（M）和塑料膜分隔（P）3种根系分隔条件下，供氮水平（N0，N0.05，N0.1和N0.2）对小麦生长和白粉病病害发生的影响。结果表明，施氮显著提高了间作小麦的生物量。在3种不同的根系分隔方式下（I，P和M），N0.05水平小麦地上部的生物量分别比N0水平增加了59．9％，62．6％和58．6％。随着供氮水平的提高，小麦自粉病的发病率和病情指数均明显增加，在3种根系分隔方式下，分别增加337．1％～1213．6％，766．3％～1750．1％和130．7％～1061．0％。但根系不分隔处理（I）的间作小麦对白粉病的抗病能力较强，在高氮水平下（N0.2）病情指数和发病率均低于根系完全分隔处理（P）。     

小麦/玉米和蚕豆/玉米间作对水分利用的影响

以甘肃河西灌区为试验地点,在0、300、450kg/hm^2氮水平下,探讨了小麦/玉米和蚕豆/玉米两种间作对水分利用的影响。结果表明：在小麦扬花期,与小麦和蚕豆间作的玉米在3个氮水平下都低于单作,而间作小麦和间作蚕豆在不施氮条件下,0-140cm土层土壤含水量高于单作,在300kg/hm2和450kg/hm^2氮水平下则表现不一样;玉米收获后,在3个氮水平下,小麦、蚕豆间作都低于单作,而与小麦和蚕豆间作的玉米都高于单作。小麦/玉米间作相对于单作WU在0和300kg/hm^2氮水平下减少11%,在450kg/hm^2氮水平下增加1.29%;WUE在3个氮水平下都高于单作,间作相对于单作WUE增加27.91%-39.17%。蚕豆/玉米间作相对于单作WU在0和300kg/hm^2氮水平下分别减少12.98%、2.98%,在450kg/hm^2氮水平下增加5.83%;WUE在3个氮水平下都高于单作,间作相对于单作WUE增加22.62%-62.37%。表明小麦/玉米和蚕豆/玉米间作可以提高水分利用效率。     

大麦/玉米间作优势及地上部和地下部因素的相对贡献研究

 采用田间微区试验以及地下部种间根系分隔技术研究了玉米覆膜与不覆膜两种情况下大麦/玉米间作优势以及地上部和地下部因素对间作优势的相对贡献。结果表明，玉米不覆膜时，大麦/玉米间作籽粒和生物产量的LER均为1.06，无明显间作优势；玉米覆膜时，大麦/玉米间作籽粒和生物产量的LER分别为1.32和1.30，具有显著的间作优势。玉米不覆膜时，大麦/玉米间作系统养分吸收优势不显著；玉米覆膜时，间作系统具有显著的养分吸收优势。地上部和地下部因素对大麦/玉米间作中籽粒和生物产量间作优势的相对贡献，当玉米不覆膜时为间作劣势而无贡献；当玉米覆膜时，地上部、地下部因素对间作优势的相对贡献分别为80%和20%。当玉米覆膜时，地上部和地下部交互作用对间作氮素养分吸收的贡献具有同等重要性（各占50%）；对磷吸收的贡献分别占60%与40%，钾则分别为45%与55%。     

低磷条件下玉米‖蚕豆间作作物根系间距对玉米磷吸收的影响

为探究不同根系间距下禾本科作物玉米(生长和磷吸收)受相邻作物玉米或蚕豆的影响，本研究以玉米为目标作物，通过圆柱形根箱培养试验，设置单株玉米、单作玉米、玉米‖蚕豆间作并改变相邻作物根系间距，探究低磷条件下，不同根系间距的相邻作物对目标玉米的生长、磷吸收和根际过程的影响。结果表明:1)与单株玉米相比，目标作物玉米与相邻作物玉米和蚕豆之间均以竞争为主，当作物根系间距较近时，单作玉米的生物量、磷含量分别下降21%、33%，间作玉米分别下降34%、31%；当作物根系间距较远时，单作玉米的生物量、磷含量分别下降10%、15%，间作玉米分别下降29%、29%。2)当根系间距较近时，蚕豆的根际pH低于玉米，且间作玉米和蚕豆之间的根际pH存在显著差异，而在根系间距较远的处理中两作物的根际pH无差异；相邻作物根系间距较远时，间作玉米的根际有机酸浓度显著高于单作玉米，间作玉米与单作玉米的根际有机酸浓度在根系间距较近时无差异。3)不同处理中单作和间作玉米的总根长、总根表面积无差异。综上所述，在低磷条件下，单作玉米的种内竞争强度随根系间距的增大而降低；而在不同根系间距下，间作玉米与蚕豆的种间竞争强度相似且无种间磷吸收促进作用。因此，种间根际互作形成的磷吸收竞争作用或促进作用依赖于适度的土壤磷供应。     

小麦蚕豆间作中作物对氮的吸收利用

 通过田间试验研究了小麦蚕豆间作条件下,两种作物对氮的吸收利用。结果表明,在小麦蚕豆间作的整个生育期内,作物的氮吸收量呈单峰曲线变化,小麦、蚕豆对氮的最大需求高峰分别在开花期和拔节期。与单作相比,小麦蚕豆间作具有明显的氮养分吸收优势。     

蚕豆产量研究与高产育种

对近30余年蚕豆(Vicia faba L.)产量研究与高产育种技术进行了总结,蚕豆产量研究表明：生物学产量是经济产量形成的物质基础,两者间存在高度正相关;产量构成因素对产量的形成均有较高的正向作用,但产量构成因素的改良受单株荚、粒数与粒重间负相关的制约;收获指数与籽粒产量间呈现极显著的正相关。还对蚕豆高产育种中高结荚率、早熟性的选择以及如何协调荚、粒数与粒重间的关系进行了讨论。     

蚕豆幼苗内生固氮菌促生长特性的研究

为研究蚕豆内生固氮菌的促生长特性,对蚕豆幼苗叶和根中的内生固氮菌进行分离纯化,并测定这些菌的溶磷溶钾能力与产固氮酶、纤维素酶和果胶酶等酶的能力,确定潜在的促植物生长菌株。从蚕豆幼苗的叶和根中分离得到了8株内生固氮菌,其中7株有溶无机磷能力,2株有溶钾能力,4株有产纤维素酶能力,2株有产果胶酶能力;叶中SL24-3菌株的固氮酶活最高,还有纤维素酶和果胶酶的分泌能力,根中SR23-1固氮菌有溶解无机磷和溶解钾的能力。这些结果表明,蚕豆幼苗内生固氮菌的促生长特性明显,其中SL24-3和SR23-1固氮菌是潜在的优势促生长菌。挖掘了潜在的优良促生菌,为内生菌促进植物生长的深入研究提供理论依据,具有实际价值和意义。     

世界蚕豆种质资源遗传多样性和相似性的ISSR分析

【目的】分析国内外蚕豆种质资源的遗传多样性,探索其遗传相似性和遗传结构,为世界蚕豆资源的综合评价和优良种质资源的发掘利用提供依据。【方法】利用ISSR标记技术,对来自世界35个国家的383份蚕豆资源的遗传相似性进行分析。【结果】筛选出的11条ISSR引物共扩增出229条条带,其中多态性条带212条(占93%)。不同地理来源蚕豆资源群的基因多样性指数在0.16—0.28,平均为0.22;遗传丰富度变化范围为104—193,平均为158.5。中国春播区蚕豆资源群遗传多样性最高(H=0.28,NA=193),最低的是美洲资源群体(H=0.16,NA=104)。非加权配对算术平均法(UPGMA)聚类结果表明,中国春播区和秋播区蚕豆资源明显不同;中国蚕豆资源群体与国外资源群间的遗传相似性较远,明显与国外资源相分离;北非和欧洲的蚕豆资源遗传相似性较近。亚洲、欧洲、非洲及中国的蚕豆资源群之间具有明显的地域分布规律。【结论】中国春播区蚕豆资源遗传变异丰富,遗传多样性较高;美洲蚕豆资源遗传基础相对狭窄。蚕豆资源群体遗传多样性差异和遗传相似性与其地理来源、生长习性和生态分布密切相关。     

基于LC-ESI-MS/MS技术与生物信息学的蚕豆种子贮藏蛋白亚基鉴定

蚕豆蛋白亚基是蚕豆种子贮藏蛋白重要组成部分,深入鉴定蚕豆蛋白亚基,对了解蚕豆种子蛋白不同亚基的结构和功能具有重要意义。本研究应用液相色谱、电喷雾离子化与串联质谱联用技术和生物信息技术对蚕豆种子贮藏蛋白6个特异亚基进行了质谱鉴定。结果表明:这些特异亚基中的64、47、42及38ku分别鉴定出4个蛋白:豌豆球蛋白、豆球蛋白前体、假定糖结合蛋白、LEGB7_VICFA;97ku亚基蛋白为分子伴侣GroEL;96ku亚基蛋白由6个具有不同代谢功能的蛋白组成。     

Genetic Diversity Analysis of Faba Bean （Vicia faba L.） Based on EST-SSR Markers

Faba bean (Viciafaba L.), one of the most important legumes in the world, evolved different types of cultivars due to its partial cross-pollination. The development of simple sequence repeat (SSR) markers from expressed sequence tags (EST) provided a useful tool for investigation of its genetic diversity. The purpose of the present study was to investigate the genetic diversity of faba bean from China and Europe using EST-SSR markers. 5 031 faba bean ESTs from the NCBI database were downloaded and assembled into 1148 unigenes. A total of 107 microsatellites in 96 unigenes were identified, indicating that merely 8.36% of sequences contained SSRs. The most abundant SSR within faba bean was tri-nucleotide repeat motif, and among all the tri-nucleotide repeats, the motif AAG/CTT was the most abundant type. Based on these results, 11 EST-SSR markers were used to assess the genetic diversity of 29 faba bean cultivars from China and Europe with two to three alleles per locus. The polymorphism information content value ranged from 0.0644 to 0.4278 with an average of 0.2919. Principal coordinate analysis (PCA) and phylogenetic clustering based on these 11 EST-SSR markers distinguished these cultivars into different groups. The results indicated that faba bean in China had a narrow genetic basis, and the additional sources of genetic cultivars/accessions should be introduced to enhance the genetic variability. The results of this study proved that the EST-SSR marker is very effective in evaluation of faba bean germplasm.     

小麦蚕豆间作下氮素营养水平对小麦硅营养的影响

通过盆栽试验,研究了小麦蚕豆间作条件下4种施氮水平(0、162.5、325和487.5 mg/kg)对不同生育期小麦硅含量、硅累积量和累积速率、硅分配的影响。结果表明,间作显著提高了抽穗期和成熟期小麦叶片、茎中硅含量和小麦地上部植株硅的累积量。与单作相比,间作小麦平均硅累积量在分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期分别提高了33%、41%、51%和18%,说明间作对硅的吸收累积具有显著优势。分蘖期、拔节期和抽穗期间作小麦硅的吸收速率显著高于单作。施氮会减少小麦叶片、茎和穗中硅的含量,但间作能明显缓解由于施氮引起的小麦叶、茎硅含量的下降趋势。施氮对小麦硅累积量和硅的吸收速率也有显著影响,单作和间作小麦硅累积量和吸收速率随氮肥用量的增加而增加。小麦蚕豆间作显著提高了硅在小麦叶、茎中的分配比例,施氮水平对小麦穗中分配比例的影响与叶和茎不同。     

有关蚕豆根尖微核试验的问题分析及改进策略

蚕豆根尖微核技术是1种新兴的快速生物测试方法。该方法已被列入国家＂生物监测技术规范（水环境部分）＂,而且在监测重金属、有机污染物等环境致突变性物质方面也得到了充分应用。综述了蚕豆根尖细胞微核技术从产生到最终确立的进程,并重点就实际操作过程中存在的一些问题进行了讨论,提出了相应的改进策略,以期为蚕豆根尖微核试验技术的完善和广泛使用提供依据。     

中国蛤蜊多糖提取物抑制蚕豆根尖细胞微核形成的研究

[目的]研究中国蛤蜊多糖粗提物对丝裂霉素(MMC)诱发的蚕豆根尖细胞微核的影响。[方法]设置阳性对照组(0.5μg/ml丝裂霉素),阴性对照组(自来水)和3个试验组(中国蛤蜊多糖浓度为501、001、50μg/ml),将培养的蚕豆根尖(1.5~2.0 cm长)置于上述处理液在25℃下分别浸根培养4、68、h,进行蚕豆根尖细胞微核试验。[结果]3种浓度的中国蛤蜊多糖对浓度为1.5μg/ml丝裂霉素诱发的蚕豆根尖微核率与阳性对照组均有显著差异。浓度为150、100、50μg/ml的中国蛤蜊多糖对蚕豆根尖微核的抑制率分别为25.553%、13.506%、8.089%,且随多糖浓度增加,蚕豆根尖细胞微核率降低,抑制率增加。[结论]中国蛤蜊多糖可有效抑制丝裂霉素诱导的蚕豆根尖细胞微核的产生。     

不同施肥处理对蚕豆根系及根瘤的影响*

 以蚕豆品种89-147为材料，在大田条件下研究了不同施肥处理对蚕豆根系及根瘤的影响。结果表明：单施磷肥和磷钾肥配施在现蕾期和开花期对根系和根瘤生长均有较好的促进作用；单施钾肥在各个时期对根系和根瘤生长的促进作用不大；氮磷钾肥配施对根系生长较好，但在现蕾期和开花期对根瘤生长有抑制作用。从经济产量结果看，氮磷钾肥配施的产量最高，其次为单施磷肥和磷钾肥配施，单施钾肥增产效应不大。