木薯干旱失水动态分析

为研究木薯品种之间对干旱忍耐能力差异及失水情况差异,本研究通过土培盆栽实验,对2个国内主栽品种KU50和SC124进行了停止浇水式的干旱处理,分析两个木薯品种在干旱胁迫过程中的失水动态,并比较了处理前后两个品种失水总量和相对生长量。结果发现:(1)两个木薯品种面对干旱胁迫采取的耐旱方式不一样,未经驯化的干旱处理下,SC124采取的是"前慢后快"的失水方式,KU50采用的是"前快后慢"的失水方式;(2)预干旱驯化处理能显著影响木薯干旱胁迫时的失水方式,且各品种响应存在差异,SC124失水的绝对量和相对量均显著低于KU50,说明驯化处理对SC124耐旱能力的提升幅度更大,既减少了失水量,又维持了较为稳定的生长量,更大程度地提高了水分利用率。木薯干旱时失水的动态分析帮助我们理解植物应对干旱时的失水动态过程,进而有助于后续木薯耐旱相关生理特性的深入解析及抗旱相关基因的挖掘。     

木薯干旱胁迫下甲基化变化分析

研究了两个个体特征差异较大且面对干旱有不同响应机制的木薯品种SC124和Arg7,比较了在干旱处理3 d、12 d、18 d后DNA甲基化的变化情况,探究DNA甲基化在木薯抵御干旱胁迫中的作用。利用全基因组甲基化检测技术扩增片段单核苷酸多态性位点和甲基化位点(AFSM)检测基因组上的DNA甲基化水平变化情况。根据AFSM建库标准构建了测序文库,并对文库进行了质量检测。根据AFSM测序数据分析表明,木薯基因组中叶片的甲基化比例为5.9%~28.6%,根的甲基化比例为4.1%~13.5%。干旱胁迫使植株甲基化总体水平产生变化,并且具有组织和时空特异性。木薯面对干旱胁迫根据品种的不同,DNA甲基化具有不同的相应特点,且和处理时期和组织部位相关。     

干旱对不同铃重棉花不同区位果枝叶可溶性蛋白及脯氨酸含量的影响

利用防雨旱棚,研究了水分胁迫下3个不同铃重基因型棉花不同部位内围果枝叶片中可溶性蛋白和脯氨酸含量的变化.结果表明:在两处理下,各品种不同部位棉叶中可溶性蛋白含量呈现出了不同的变化趋势,反映了棉花不同部位对水分胁迫适应能力的差异.干旱使各部位3个品种各铃期内围果枝叶可溶性蛋白含量降低,其中,下部果枝叶中大铃品种和小铃品种可溶性蛋白含量降低的幅度大于中铃品种,各品种的中部果枝叶中的可溶性蛋白含量变化比下部平缓,表明此部位果枝叶生理状态在棉铃发育过程中相对稳定.在水分胁迫下,各时期不同品种各部位果枝叶中脯氨酸含量均比对照增加;大铃品种各部位果枝叶在干旱胁迫下脯氨酸含量增加幅度小于中、小铃品种.不同部位果枝叶相比,干旱时脯氨酸含量增加幅度总体表现为:下部果枝叶＞中部果枝叶＞上部果枝叶.棉花品种存在着对干旱胁迫反应敏感程度不同的脯氨酸代谢调节机制,脯氨酸可以作为棉花抗旱性的参考性生理指标.     

水分胁迫对水稻生长发育及产量的影响

选用抗旱性不同的3个杂交水稻品种,分别在正常供水和水分胁迫条件下,研究水稻产量构成因素及株高、穗长、叶面积、干物质积累等生育特性的变化。结果表明:水分胁迫下,水稻株高降低,叶面积及叶面积指数减小;各器官干物重、总干重均明显降低;前期干物质积累缓慢,后期植株衰老加速。水分胁迫引起各品种穗长、一次枝梗数、二次枝梗数、有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒重均下降,最终引起产量降低。品种的抗旱性不同,其产量及其构成对水分胁迫的反应存在一定差异,表现为抗旱性强的品种下降幅度相对较小。     

拔节孕穗期水分控制对不同旱稻品种生长发育及产量的影响

为了探讨不同旱稻品种在拔节孕穗期水分胁迫条件下的反应,以旱稻74和旱稻80为试验材料,通过盆栽方式,研究了拔节孕穗期不同土壤水分处理对旱稻生长发育及产量的影响。结果表明：在土壤相对含水量低于95%时,随着水分的减少,2个旱稻品种生育期延后,株高、茎蘖数和单株干重降低,有效穗数变化较小,穗粒数、结实率和千粒重降低,尤其是穗粒数降低幅度最大,进而导致产量显著降低,且旱稻74的减产幅度高于旱稻80。旱稻拔节孕穗期的土壤相对含水量应保持在95%以上,否则将会影响旱稻最终产量。因此,在水分胁迫条件下,旱稻80的稳产性相对较好。     

干旱胁迫对木薯SC5抗性生理指标的影响

以木薯SC5为研究对象,通过对干旱胁迫条件下,植株内源脱落酸(ABA)/脯氨酸/过氧化物酶(POD)等干旱相关指标的测定及气孔形态的观察,对木薯SC5抗旱性进行描述。结果表明:木薯心叶中游离脯氨酸含量随干旱程度的加重呈显著上升趋势;POD活性及ABA含量呈先上升后下降模式。而在功能叶中可溶性糖含量呈先上升后下降模式;硝酸还原酶(NR)有显著增加。另外,表型观察发现,SC5叶片气孔随着干旱程度的加重逐渐关闭。综合以上几项生理指标的分析,表明木薯SC5具有较强的干旱适应能力。     

干旱对不同铃重基因型棉花叶片细胞膜伤害、保护酶活性及产量的影响

 研究水分胁迫对棉花叶片细胞膜伤害、保护酶活性及产量的影响。结果表明,在水分胁迫下,各棉花品种各部位果枝叶片中MDA含量明显增加,增加幅度因品种、时期和植株部位不同差异较大,其中,以中铃品种果枝叶片中MDA含量增加幅度最小。水分胁迫下各品种、各部位果枝叶片SOD、POD酶活性在棉铃发育的多数时期都明显升高,其中上、中部果枝叶SOD酶活性在棉铃30 d日龄时最低,并且这一规律不因品种类型和果枝区位而改变;中铃品种上部和下部果枝叶SOD酶活性在干旱胁迫下增加的幅度大于大铃和小铃品种;就不同区位果枝叶各时期总体情况而言,以中部POD酶活性最高,下部次之,上部最低。干旱胁迫下中铃品种的铃重和产量变化幅度最小,表现出较强的耐旱性。     

高低淀粉木薯品种光合特性研究

为了探讨高低淀粉木薯品种不同生育期内光合特性的变化,以SC124和‘辐选01’两个块根淀粉含量不同的木薯品种为材料,利用LI-6400光合作用测定仪,研究高、低淀粉木薯品种的光合特性。结果表明：在整个生育期,高低淀粉木薯品种净光合速率呈先上升后下降的趋势,在木薯的苗期,‘辐选01’的净光合速率明显低于SC124;在块根膨大期,‘辐选01’的净光合速率明显高于SC124;在块根形成期、块根成熟期,差异不明显。在整个生育期,高低淀粉木薯品种蒸腾速率呈先上升后下降的趋势,在木薯的苗期、块根形成期、块根成熟期,‘辐选01’的蒸腾速率明显低于SC124;而在块根膨大期,‘辐选01’的蒸腾速率高于SC124,但差异不明显。在整个生育期,高低淀粉木薯品种气孔导度呈先上升后下降的趋势,在木薯的整个生长时期,‘辐选01’的气孔导度都低于SC124。在整个生育期,高低淀粉木薯品种胞间CO2浓度呈先上升后下降的趋势,在木薯的苗期、块根形成期,‘辐选01’的胞间CO2浓度都低于SC124,但差异不明显;在块根膨大期,‘辐选01’的胞间CO2浓度明显高于SC124;在块根成熟期,‘辐选01’的胞间CO2浓度明显低于SC124。     

木薯转录因子基因MeHDZ14的克隆与分析

HD-Zip家族基因在植物生长发育和逆境胁迫中起重要作用。为了研究MeHDZ14基因在非生物胁迫(尤其是干旱)应答中的作用,选用对干旱信号反应灵敏、相对耐旱的木薯品种"SC124"作为实验材料,利用RT-PCR克隆了MeHDZ14基因。生物信息学分析发现,MeHDZ14基因编码的蛋白具有典型的HD-Zip保守结构域。将该基因编码的蛋白与GFP融合,亚细胞MeHDZ14:GFP重组蛋白定位于细胞核。同时,酵母Y187中的转录自激活试验结果也表明,MeHDZ14蛋白具有明显转录自激活功能。推断MeHDZ14是一个典型的HD-Zip I转录因子。MeHDZ14启动子区具有多个ABA响应元件ABRE(ABA response element)。基因差异表达分析结果表明,MeHDZ14基因在叶片和根中的表达受干旱胁迫的诱导,并对外源ABA具有明显的响应。因此,认为MeHDZ14基因通过ABA依赖信号传导途径参与调控木薯干旱响应。此外,还发现MeHDZ14基因的编码区虽然存在数个SNP,但表现出高度保守性,且在不同木薯品种中的表达对干旱胁迫均有明显的响应,为进一步研究该基因的功能奠定了基础。     

不同烤烟品种在干旱胁迫下对体内生化指标的影响

为了解贵州当前主栽烤烟品种抗旱性水平,通过盆栽控水处理在烤烟对水分最敏感的旺长期,模拟自然状态下的干旱胁迫环境对不同烤烟品种生化指标的影响。结果表明:在干旱胁迫下不同烤烟品种体内POD、SOD、CAT等保护酶的活性发生了相应变化,一定程度上反映了烤烟的抗旱性能;干旱胁迫影响烤烟体内一些抗氧化酶活性,表现在叶片POD活性大幅度上升,较正常植株上升1.5~11个活力单位,增加幅度为10%~207%,SOD活性的变化与POD活性变化趋势相同,增加率为13.7%~80%,CAT活性也增加了2%~168%;干旱胁迫下不同烤烟品种叶片的脯氨酸含量都不同程度的增加,增幅为98%到383%;干旱胁迫下不同烤烟品种叶片MDA生成量较对照高,增加幅度20%~478%。干旱胁迫导致烤烟叶片电解质外渗值的增加,因而相对电导度增加,说明干旱胁迫破坏了生物膜的稳定性和完整性,各品种伤害度在35%~68%之间。不同烤烟品种在干旱干旱胁迫下烟株生化指标抗旱能力表现有差异,各指标之间表现不尽一致。     

机械化种植对木薯产量和土壤肥力的影响研究

为探讨机械化种植对木薯产量和土壤肥力的影响,以‘新选048’、‘华南5号’和‘华南205’3个已在生产上大面积推广应用的木薯品种为材料,分别采用机械化种植与人工种植2种不同种植方式,对木薯产量及土壤肥力状况进行研究。结果表明：与人工种植相比,机械化种植土壤速效氮、速效磷、速效钾、有机质含量及木薯产量均明显增加,其中‘新选048’土壤速效N、P、K及有机质含量分别增加了7.23%、6.27%、16.76%、4.46%,‘华南5号’分别增加了11.09%、32.58%、21.80%、3.73%,‘华南205’分别增加了9.21%、14.28%、16.80%、5.21%;‘新选048’、‘华南5号’和‘华南205’3个木薯品种块根产量分别增加了14.02%、5.86%和16.70%。可见,机械化种植对改善土壤肥力,促进木薯生长发育,提高木薯产量起到积极的作用,应该在木薯生产中推广应用。在木薯机械生产种植上,‘新选048’和‘华南205’这2个木薯品种增产效果很明显,是值得广泛推广的品种。     

不同木薯品种（系）农艺性状分析及高产品种（系）筛选

为了解影响木薯产量的主要因素,筛选高产木薯品种（系）,通过主成分分析对10个品种（系）的9个主要农艺性状指标进行量化对比分析。结果表明,10个木薯品种（系）的农艺性状除落叶高度和块根粗无显著差异外（P>0.05）,其余农艺性状间均具有显著差异（P<0.05）,品种（系）SC9、SC124和58-7的农艺性状变异较大,农艺性状中又以单株产量、地上鲜重、鲜薯个数和主茎粗的变异系数最大。鲜薯个数、块根长和块根粗是影响单株产量的关键因子。通过主成分分析提取了2个主成分,累积方差贡献率达88.1%,反映了农艺性状指标的基本信息,其中,鲜薯个数是第1主成分的主导变量,块根长是第2主成分的主导变量。10个木薯品种（系）中,SG-9的综合得分最高,GMT和SC9的产量优势明显,可作为种植推广的品种。     

不同生态环境木薯高产高效栽培分析

为研究在不同生态环境地区不同木薯间差异和发掘高产高效木薯品种,对6个试验点的4份木薯品种进行鲜薯产量和经济效益的研究。结果表明,在不同生态环境下不同品种的木薯鲜薯产量不同,不同品种的经济效益不同。其中栽培在新马街试验点的木薯品种‘SC124’的鲜薯产量是供试样品中最高的,达到66816.67 kg/hm²,该品种的经济效益也是供试品种中最高的,可达40090.00元/hm²。试验结果为进一步推广高产高效木薯品种提供了有利材料,并为木薯资源开发提供了方法和手段。     

14-3-3蛋白结构与功能预测及其在木薯成熟期的表达分析

为了深入研究木薯14-3-3蛋白结构和功能,也为研究木薯块根淀粉积累的分子调控提供新思路。本研究采用生物信息学方法对木薯14-3-3蛋白家族的组成成分与理化性质、系统发育进化、导肽、亚细胞定位、二级结构、功能结构域、三级结构及亲水性、疏水性进行分析和预测,并对14-3-3基因在不同木薯品种中进行差异表达分析。结果表明：（1）木薯14-3-3蛋白家族16个异构体存在多个不同的保守结构域,二级结构相似的亲水性蛋白家族成员在进化关系上可划分为2大不同的类别;（2）14-3-3基因家族16个成员在花叶木薯、ZM-Seaside和华南9号(SC9)块根成熟期的表达水平存在显著性差异(P<0.05),与花叶木薯和SC9相比,产量较高的木薯品系ZM-Seaside块根中14-3-3基因表达水平显著下降(P<0.05),推测14-3-3蛋白在木薯块根成熟期的淀粉积累过程中可能起着负调控作用。     

木薯叶片可溶性糖含量与块根淀粉积累的关系

试验以辐选01，华南5号(SC5)，新选048，新选056，南洋红（SC201），华南205(SC205)，GR891，华南124（SC124）为材料，分别在块根形成期、块根膨大期和工艺成熟期测定叶片可溶性糖含量和块根淀粉含量，探讨木薯叶片可溶性含量与块根淀粉积累的关系。结果表明，从块根形成期到工艺成熟期，叶片可溶性总糖含量与块根淀粉积累都逐渐增加，叶片可溶性总糖含量与块根淀粉积累呈正相关，从块根膨大期到工艺成熟期，叶片还原糖含量逐浙增加，与块根淀粉积累呈正相关，而叶片蔗糖含量逐浙降低。与块根淀粉积累呈负相关。8个品种都有同样的趋势。     

天水市近50年干旱灾害变化特征及对夏、秋粮影响风险评估

干旱是影响天水市地区粮食生产的主要气象灾害。运用1961-2010年天水市7县（区）气象站降水资料及2001-2010年冬小麦、玉米播种面积及产量资料,建立了干旱影响粮食产量的风险评估指数,并对不同冬小麦、玉米在不同季节受不同等级干旱的影响风险进行了分析。结果表明,轻旱出现的频率为7.09次/年,中旱频率为2.52次/年,重旱出现频率为0.50次/年,特旱出现频率0.25次/年。各等级干旱春季出现频率较高,其次为初夏和伏期,初秋出现频率较低。轻、重、特旱渭北地区出现频率较高,中旱藉、渭河谷出现频率较高。冬小麦轻旱、中旱风险指数较高,重旱、特旱风险指数较低;玉米轻旱风险指数较高,其次为中旱,重、特旱对玉米产量影响风险较小。冬小麦在春季受干旱威胁的风险较大,玉米在初秋受干旱威胁的风险较大。渭北地区冬小麦全生育期受干旱威胁风险较大,藉、渭河谷地区及秦安、清水玉米全生育期受干旱威胁风险较大。冬小麦干旱风险指数大于玉米,秋粮生产气候优势大于夏粮。     

木薯干旱胁迫下离区发育相关基因MeAP2-2酵母单杂交文库构建及其上游调控基因的筛选

为了研究干旱胁迫下调节木薯叶片脱落相关的重要节点基因及其分子调控网络,以‘华南5号’木薯为实验材料,通过采用酵母单杂交筛选系统,将MeAP2-2启动子中激素与胁迫相关的元件串联后整合入酵母染色体,构建诱饵菌株;采用SMART技术进行离区cDNA文库的构建,将离区cDNA与pGADT7-Rec表达载体共同转化诱饵菌株,通过同源重组在酵母细胞内筛选MeAP2-2的上游转录调节因子;利用酵母菌落PCR法获得阳性克隆中的cDNA插入片段,测序后在JGI网站进行Blast分析。结果表明,构建的cDNA文库库容为1.5×106,插入片段大小为250~3000 bp。cDNA 插入片段经测序和Blast同源性分析和定量PCR分析,筛选出1个Metallothionein protein,1个Core histone protein,1个Heavy-metal-associated protein与MeAP2-2相关的调节因子。实验结果证明酵母单杂交文库构建成功,初步筛选获得了调节MeAP2-2的上游调节因子。为研究木薯干旱胁迫下离区发育的信号转导通路奠定了基础。     

机械化种植对木薯生长和土壤理化性状的影响研究

为了探讨机械化种植对木薯生长和土壤理化性状的影响,以‘新选048’、‘华南5号’和‘华南205’ 3个已在生产上大面积推广应用的木薯品种为材料,分别采用机械化种植与传统手工种植2种不同的种植方式,观察测定了不同种植方式木薯的出苗、茎叶生长、叶片生理生化特性、土壤容重、土壤孔隙度、土壤三相比等。结果表明：木薯机械种植不仅能提高木薯发芽率、促进木薯茎叶生长,而且能降低木薯地土壤容重,提高土壤孔隙度,增加土壤通气性。机械化种植比人工种植土壤容重降低0.16 g/cm3,土壤孔隙度提高7.46%,‘新选048’和‘华南205’两个木薯品种种茎发芽率平均提高4.06%。机械化种植是促进木薯生长、改善木薯地土壤理化性状的有效途径。