间作系统根-土互作与连作障碍缓解机制

现代农业大面积单一作物连作种植和农药化肥的大量施用问题较为严重,造成农田生态系统日趋简单和脆弱,使作物病害发生频繁,病害流行周期越来越短,连作障碍严重发生。间作作为中国传统农业的精髓,具有增产、提高养分资源利用效率的优势。文章旨在明确间作缓解连作障碍的机制,以期为寻求缓解连作障碍的措施奠定基础。从寄主营养及生理变化、诱导寄主抗性、养分高效利用、改善土壤理化性状、抑制病原菌及土壤微生物多样性等方面对间作缓解连作障碍机制的最新进展进行了总结,明确了间作缓解连作障碍的机理,同时展望了间作缓解连作障碍的未来重点研究方向,以期为指导中国农业生产,实现农业的可持续发展提供理论和技术支持。     

正交优化设计天冬ISSR反应体系的研究

根据正交试验设计的原理,设计了探索性正交试验和精致正交试验。以Mg^2＋、dNTP、引物和TaqDNA酶浓度4种因素3个水平对天冬ISSR-PCR反应体系进行研究,得到适合天冬的20μl最佳反应体系：1×PCR buffer,1.75mmol／L Mg^2＋,200μmol／L dNTPs,0.3／zmol／L引物,1.2U TaqDNA酶,50ng模板DNA。为今后利用ISSR标记技术研究天冬的遗传多样性打下基础。     

连作障碍中化感自毒效应及间作缓解机理

连作障碍是典型的土壤-植物负反馈现象,长期以来困扰农业生产的发展,作物连作障碍形成机理与防治一直是国内外学者的研究热点。自毒作用是连作障碍的发生机制之一,连作下土壤中自毒物质累积通过影响作物的营养吸收、光合作用、酶活性等生理过程而抑制作物生长;同时自毒物质还通过改变微生物区系,降低土壤微生物活性和多样性,促进病原菌增殖,加剧土传病害发生而导致连作障碍危害加重。利用植物化感作用而采用的间作模式,可为克服作物连作自毒物质引发的土传病害发生提供环保、经济、有效的防治途径,符合现代农业可持续发展的思路。笔者从营养和生理角度分析间作提高作物的抗性,从根际微生物-自毒物质-病原菌互作角度阐明间作缓解连作自毒效应的机理,为理解间作系统地下部根际生态过程与连作障碍缓解及制定合理的间作模式提供参考,并有助于揭示地上-地下生物多样性互馈机理。     

正交设计优化扁蓿豆ISSR反应体系的研究

以扁蓿豆(Medicago ruthenica)为试材,采用改良的CTAB法提取DNA,利用正交设计L16(45)探讨10×PCRBuffer(含Mg2+)、dNTPs、引物、TaqDNA聚合酶及模板DNA用量对扁蓿豆ISSR-PCR反应的影响,正交试验的结果采用直观分析和方差分析相结合。建立了扁蓿豆的ISSR-PCR优化反应体系,在25μL反应体系中,TaqDNA聚合酶1.5U,10×PCR Buffer(含Mg2+)2.0 mmol/L,模板DNA0.5 ng/μL,dNTPs 0.6 mmol/L,引物0.9μmol/L。同时探讨引物HZD09211的最适退火温度为52.3℃。2个不同引物对20份扁蓿豆材料DNA进行ISSR-PCR扩增,结果显示该体系具有较高的稳定性。     

花椰菜的ISSR-PCR反应体系的建立与优化

以花椰菜基因组为材料,通过单因素试验,对ISSR-PCR反应体系中各种影响因子如dNTPs浓度,DNA模板含量,Taq DNA聚合酶量,引物用量以及最适退火温度等进行了优化和筛选,建立了适合花椰菜的ISSR-PCR反应体系:25μL反应体积:内含10×PCR反应缓冲液(含Mg~(2+))2.5μL、0.5U TaqDNA聚合酶、0.2mmol/L dNTPs、0.5μmol/L引物、60ng模板DNA。确定了适宜的退火温度为48.6℃。扩增程序为94℃预变性5 min;然后94℃变性30s,46.9℃退火45 s,65℃延伸1.5min,35个循环;最后65℃延伸7min,4℃保存。用120条引物对花椰菜基因组进行标记,筛选出引物TI-13可以将这6份花椰菜材料区分开。花椰菜ISSR反应体系的建立为利用ISSR标记技术进行花椰菜品种鉴别、分类、种质资源遗传多样性分析奠定了良好基础。     

绣球SSR-PCR反应体系的建立与优化

为了建立适合绣球的SSR-PCR反应体系,采用正交设计L25(56)对影响SSR-PCR反应体系的5个主要因素(Mg2+、d NTPs、引物、DNA模板和Taq聚合酶)在5个水平上进行优化,筛选出每个因素的最佳水平,建立适合绣球的SSR-PCR反应体系。结果表明,20μL的SSR-PCR反应体系中,DNA模板用量为60 ng,Mg2+浓度为1.5 mmol/L,d NTPs浓度为0.3 mmol/L,引物浓度为0.4μmol/L,Taq聚合酶用量为0.8 U。扩增程序为:94℃预变性5 min;94℃变性1 min,最佳温度退火40 s,72℃1 min,33个循环;72℃延伸10 min,4℃保存。选用10个绣球品种对建立的SSR-PCR反应体系进行验证,结果表明该体系具有较好的稳定性和通用性。建立和优化的绣球SSR-PCR反应体系,为应用SSR分子标记技术开展绣球属植物遗传育种研究提供了理论依据和技术参考。     

水稻高产高效的根-冠互作机制研究进展

为了全面认识水稻高产与水分养分高效利用的过程及其生物学机理,塑造高产高效的冠层和根系,本文归纳了高产高效水稻的根系形态和生理特征,总结了高产高效水稻的群体质量、物质生产特征及叶片光合特性,并分析了高产高效水稻根-冠互作的方式和指标。针对水稻水肥利用率低的问题,本文提出了通过协调根-冠互作机制来协同实现水稻的高产高效,并对水稻高产高效的根-冠互作机制研究进行了展望。     

马蹄金ISSR反应体系的正交优化

以CTAB法提取的马蹄金叶片DNA为模板,应用L16(45)正交表系统分析了DNA、Mg2+、dNTP、Taq酶、引物5种ISSR反应成分浓度变化对扩增结果的影响。量化分析结果表明:Taq酶、dNTP不同水平对PCR反应结果有显著影响,正交设计可以应用于ISSR-PCR反应体系的建立,用这种方法建立的马蹄金IS-SR优化反应体系为:1×buffer,25ng模板DNA,1.75mmol/LMg2+,225μmol/LdNTP,0.9μmol/L引物,1.25UTaqDNA聚合酶,总体积20μl。这一优化系统的建立为今后利用ISSR标记技术,研究马蹄金的地理变异提供一个标准化程序。     

萝卜ISSR-PCR反应体系的正交设计优化

本研究利用正交设计L16(45)对萝卜ISSR-PCR反应体系的5因素(Taq酶、Mg2+、模板DNA、dNTP、引物)在4个水平上进行优化试验。研究结果表明,获得了最佳的反应体系,在10μL反应体系中,含TaqDNA聚合酶0.6U﹑Mg2+2.0mmo/L﹑模板DNA 40ng﹑dNTP 250μmol/L﹑引物0.25μmol/L﹑10×PCRBuffer,不足部分以ddH2O补足。确立了以UBC876为引物的最优反应条件,退火温度为48℃,总循环数为40次。新优化的萝卜ISSR-PCR的反应体系和程序有很好的重复性和稳定性好。此研究为今后利用ISSR技术对萝卜进行种质资源分类﹑遗传图谱构建和基因定位奠定了基础。     

克服蔬菜作物连作障碍问题之研究进展

蔬菜作物连作障碍是蔬菜生产持续发展所面临的一个重要问题,通过查阅有关克服蔬菜连作障碍的研究报告,结合作者从事相关研究的结论和进展,就蔬菜作物连作障碍产生的原因和克服的途径进行综述,以便为相关研究和类似技术的实际应用提供借鉴。大量的研究表明,引起蔬菜作物连作障碍的主要原因有土壤中有害微生物的积累、土壤的次生盐渍化、蔬菜作物的自毒作用等。通过轮作、间作套种、生物防治、选育抗重茬品种、嫁接栽培、增施有机肥等措施可以部分或全部解决蔬菜作物的连作障碍问题。     

生防细菌菌剂修复连作障碍的研究进展

连作障碍是现代农业发展过程中遇到的一个突出问题,在缓解连作障碍的方法中,利用生防细菌菌剂进行生物防治来解决这一难题已经逐渐被人们重视。生防细菌极具防病潜力和应用价值,能够起到增加农作物产量,提高植株防病能力的作用。笔者详细介绍了致使连作障碍产生的3个主要因素:土传病害加剧、土壤理化性质的恶化以及作物自毒物质产生的成因。描述了生防细菌对连作障碍土壤修复的现状,从多个角度分析了各种生防菌剂对抑制土传病害、改善土壤理化性质、缓解连作障碍自毒作用的机制,进一步探讨了生防细菌在连作障碍方面的潜力,为人们解决连作障碍问题提供了新的思路,也为生防细菌菌剂的推广提供参考。     

花生连作障碍与根系分泌物自毒作用的研究进展

中国花生主产区的连作面积较大,连作障碍已成为影响花生产量的重要因素之一。目前,化感作用研究已成为揭示连作障碍机制的热点。本研究系统综述了连作对花生生育、产量、品质、营养吸收、生理特性和病害的影响;介绍了植物化感自毒作用与根系分泌物的概念,以及根系分泌物对花生生育的影响;总结了缓解花生连作障碍的措施包括合理轮作、土壤灭菌、添加有益微生物或营养元素以及采用综合措施等。并对花生连作障碍相关研究中的热点问题进行了探讨,以期为指导中国花生生产,实现花生生产的可持续发展提供理论和技术支持。     

AM真菌对连作障碍土壤中放线菌菌群多样性的研究进展

本文分别从丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizae,AM)缓解连作导致的作物减产、提高作物抗逆性、改善土壤理化性质以及维持土壤菌群结构稳定等方面进行综述,详细分析了作物的连作障碍和AM真菌缓解连作障碍的机理以及对土壤放线菌菌群多样性的影响。近年来,针对AM真菌对土壤中放线菌多样性的研究相对较少,并且由于AM真菌不能进行纯培养也限制了其在农业生产生活中的应用。     

AM真菌对连作作物根系代谢产物的影响

摘 要：近年来,连作问题一直危害着作物的产量和品质。大量研究证明,丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌与作物根系形成共生的菌根并通过分泌次级代谢产物抵抗外界环境所带来的侵害。为了探究AM真菌在作物调节次级代谢产物中扮演的角色和作用机理,总结了AM真菌增加次级代谢产物种类及含量、诱导信号物质产生（如JA、SA等）和缓解连作障碍的作用机制,同时也揭示了化感作用与次级代谢之间的关系。并从代谢水平指出了AM真菌对作物分泌次级代谢产物的影响,以及AM真菌在抗连作方面的作用机理,以期为AM真菌在农业生产上的应用提供有价值的信息。     

河南省设施蔬菜连作障碍现状调查与分析

为进一步了解河南省设施蔬菜连作障碍的发生和防治情况,调查了河南省17个地市93个乡(镇)的96个合作社(园区、村)。结果表明,河南省设施蔬菜茬口安排及蔬菜种类呈现多样化,设施蔬菜连作年限大都在5a以上,最长连作年限达30a。设施蔬菜连作3a以上即开始表现连作障碍现象,而且连作障碍棚室的比例及严重程度随连作年限的延长而增加。设施蔬菜土传病害发生最为严重,其中大棚根结线虫病发病率达84.6%,日光温室达56.9%。除土传病害外,土壤养分失衡和土壤次生盐渍化也普遍发生,土壤自毒作用、板结、酸化等发生相对较轻。总结了河南省各地设施蔬菜连作障碍防治的主要措施,并分析了调查中发现的几个重要问题,提出了河南省设施蔬菜连作障碍防控的几点建议。     

土壤微生态与马铃薯连作障碍机制的研究进展

连作导致马铃薯产量和品质下降,连作障碍已成为我国马铃薯产业发展面临的突出问题。本文从连作后土壤养分的丢失、土壤酶活性变化、植物化感自毒作用、微生态失衡等几个方面综述了马铃薯连作障碍的发生机理,认为马铃薯连作障碍发生的主要原因是根系土壤微生态系统功能失调;最后,从多因素相互作用角度出发,提出了缓解或解决铃薯连作障碍的调控措施,并对马铃薯连作障碍进行了研究展望。     

麦套短季棉与中熟棉高产模式的探索

就黄淮海平原精种高产区，在麦棉套种的基础上，进一步提高高产棉田的棉花产量，从种植方式角度，围绕提高棉花产量的种植方式及其棉花增产的机理等问题进行了探讨，研究得出：３—２—３—２式小麦套种短季棉与中熟棉模式是高产棉田再高产的有效种植方式。与常规３—２式麦棉套种方式相比，小麦产量不减，皮棉产量提高１７．２％；以２行短季棉替代２行中熟棉形成的短季棉与中熟棉复合群体能够充分发挥不同熟性棉花品种间在生育期、株型、蕾铃发育进程等生长发育特征特性的差异，利用它们在发挥群体中占据的时间、空间生态位上的差异，使复合群体结构动态趋于合理，在一定程度上解决了高产棉田生长后期群体发育过大造成冠层郁蔽，通风透光条件恶化，蕾铃脱落率高的不足，从而获得高于单作的超额产量；但是并非不同熟性的棉花品种任意搭配在一起就能增产。不适宜的搭配方式（如６—２—２式），不仅不能发挥早中熟棉生态特征特性方面的差异，反而会使其生态位重叠，加剧两者之间的竞争，导致不增产甚至减产。选择合理的短季棉与中熟棉配套种植方式是获得增产的关键。     

不同农业措施对草莓连作土壤状况的影响

为探究不同农业措施对土壤环境的影响,本研究以北京昌平连作多年的草莓土壤为研究对象,通过设置田间试验,以夏季闲置为对照,选用草莓与水稻轮作和氯化苦消毒两种农业措施,研究其对草莓连作土壤理化性质、酶活性及微生物群落的影响,以期为改善温室草莓土壤连作障碍,筛选出适宜的农业措施。结果表明：与夏季闲置相比,草莓-水稻轮作后,表层土壤(0~20 cm)的理化性质发生了改变,其中pH提高3.18%,铵态氮含量增加44.3%,盐分积累降低33%,硝态氮降低21.23%;同时土壤脲酶活性提高6.1%、过氧化氢酶活性提高23.4%;此外土壤细菌数量增加9.86%,细菌/真菌比值提高1倍,促进菌群由“真菌型”向“细菌型”转变,有效降低土传病害发生。而草莓-氯化苦消毒,可有效杀灭96.7%真菌,防止土传病害发生,但对酶活性具有一定抑制作用,对其他菌群也具有较强杀灭作用,影响土壤生态平衡。因此,草莓与水稻轮作作为一种非化学土壤消毒方法,在改良土壤、连作地土传病原菌的防治具有较大的潜力,为实现连作草莓土传病害的绿色防控提供了新途径。