豆科作物氮素高效利用机制研究进展

工业氮肥的使用一定程度上满足了农作物高产的需求,但过量施用带来严重的环境生态问题,如何利用生物固氮提供的绿色高效氮素部分代替工业合成氮肥是当前研究的热点。虽然共生固氮体系效率较高,但肥料氮和根际微生物群落可能对结瘤固氮体系的利用产生消极影响。为此,本文从制约共生固氮体系高效利用的关键因素,即土壤有效氮含量及根际微生物群落入手,梳理了豆科植物-根瘤菌共生体系的建立及其对外源氮的响应以及根际微生物群落与根瘤菌共生效率的关系,总结分析了氮素高效利用的生理分子机制,通过优化调控技术提高氮素利用率,为豆科作物氮素高效利用提供理论支持。     

调环酸钙对花生某些生理特性和产量的影响

利用田间试验研究了叶面喷施调环酸钙对花生某些生理特性和产量的影响。结果表明,调环酸钙可显著增加花生叶片厚度和叶绿素含量,促进叶片光合作用;提高叶片SOD、POD和CAT等保护酶活性和可溶性蛋白质含量,但对根系活力和MDA含量影响不大。调环酸钙对控制花生地上部营养体生长、增加单株果数和果重、提高经济系数以及荚果产量作用显著。本试验结果可以得出,调环酸钙的效果在许多情况下优于多效唑。     

不同施氮量对麦茬夏花生氮素吸收分配及产量的影响

大田栽培条件下,研究不同氮肥施用量对麦茬夏花生植株生长、氮素吸收、土壤养分及产量构成的影响。结果表明:不同施氮量对土壤硝态氮含量的影响主要以表层(0~20cm)较为显著,且硝态氮存在向下层土壤迁移的趋势;各处理不同土层间土壤铵态氮含量均无显著差异。0~225kg/hm~2范围内,随着施氮量的增加,夏花生产量逐渐提高。氮肥施用量在225kg/hm~2条件下,花生产量最高,为6603.26kg/hm~2,比不施用氮肥增产19.96%;达到300kg/hm~2氮肥施用量时,会促进花生茎叶部的氮素积累,但同时会抑制花生根部和荚果的氮素积累,产量反而会降低。总体而言,随着施氮量的增加,氮肥利用率呈现先升高后降低的趋势,氮肥偏生产力则呈显著下降趋势,本试验条件下N最佳施用量为244.70kg/hm~2。     

盐旱交叉胁迫对花生生长发育和生理特性的影响

为了探究盐旱交叉胁迫对花生生长发育的影响,以抗旱不耐盐花生品种花育22和抗旱耐盐花生品种花育25为试验材料,通过防雨棚盆栽试验研究了干旱、盐、盐+干旱、干旱后复水+盐等4种胁迫对花生产量、农艺性状、生物量、叶绿素SPAD值、丙二醛含量、活性氧清除能力及渗透调节物质含量的影响。结果显示：各胁迫处理均显著抑制了两个花生品种植株的生长和荚果产量,其中,盐胁迫对花育22生长的影响大于干旱胁迫;盐+旱胁迫下,两个花生品种受伤害程度最大,产量最低。与单一盐胁迫相比,干旱预处理提高了盐胁迫后期花生超氧化物歧化酶和抗坏血酸过氧化物酶活性,增强了植株活性氧清除能力,降低了叶片丙二醛含量,从而缓解盐胁迫对膜系统的过氧化伤害,提高了叶绿素含量,促进了植株生长,增加了干物质积累,最终提高盐胁迫下花生产量。另外,与单一盐或干旱胁迫相比,盐+旱胁迫对花育22和花育25的伤害均加重,而干旱预处理有利于2个品种在盐胁迫下活性氧代谢和光合色素的提高,促进植株的生长,提高植株对盐胁迫的交叉适应能力,从而缓解盐胁迫对花生植株的抑制作用。      

我国花生种质资源品质性状评价

对我国花生种质资源主要品质性状进行了分析比较,阐明了不同类型花生种质中各品质性状的数量分布,分析比较了各品质成分最高和最低含量,可用于指导我国花生品质育种研究。     

基于转录组分析花生单粒精播与多粒穴播植株荚果产量差异的分子机制

【目的】在中国，为保证出苗率及播种质量，田间常采用多粒播种。然而，多粒穴播植株间的竞争往往限制了植株的生长和最终产量。为了解决这一矛盾，团队前期研究建立了单粒精准播种的高产栽培技术。单粒精播技术的节种作用和增产效果结合起来能够带来更大的效益，实现节本增效。挖掘不同种植方式花生叶片、根系及荚果中的差异表达基因，探讨单粒精播栽培技术提高花生荚果产量的分子机制，为进一步推动花生高产高效提供理论依据和技术支撑。【方法】以花生品种花育25号为试材，测定单粒精播和多粒穴播种植产量相关指标，分别取花生开花后30 d倒三叶和主根及侧根、鸡头幼果期花生荚果进行转录组测序，从分子水平阐述不同播种方式花生产量的差异。【结果】与多粒穴播相比较，单粒精播种植方式下花生单株荚果数、单株饱果数、单株果重、经济系数均显著提高。转录组数据组装后，平均每库包含4 430万个读数。通过不同比较组合中差异表达基因、GO和KEGG通路分析，与多粒穴播相比较，单粒精播种植植物叶片中参与赤霉素信号传导、光信号传导等过程的转录因子及光系统Ⅱ放氧复合体、叶绿体膜、氧化还原反应等光合作用相关基因表达量升高；根系中生物胁迫和非生物胁迫诱导...     

减氮增钙及施用时期对花生生长发育及生理特性的影响

为探讨减施氮肥对花生的影响，采用盆栽试验，在北方黄淮海和南方红壤旱地产区选用当地主要栽培品种，北方选用 ‘花育25号’为材料，设置施N 0 kg·hm^-2（T0）、施N 157.5 kg·hm^-2（T1）、施N 157.5 kg·hm^-2+CaO 450 kg·hm^-2（T2）、施CaO 450 kg·hm^-2（T3）、施N 67.5 kg·hm^-2+CaO 450 kg·hm^-2作为基肥+花针期追施N45 kg·hm^-2（T4）、施N 67.5 kg·hm^-2作为基肥+花针期追施N45 kg·hm^-2+CaO 450 kg·hm^-2（T5）共6个处理；南方选用‘湘花2008’为材料，设置施N 0 kg·hm^-2（S0）、施N157.5 kg·hm^-2（S1）、施N 157.5 kg·hm^-2+ CaO 568 kg·hm^-2（S2）、施N 112.5 kg·hm^-2（S3）、施N 112.5 kg·hm^-2+CaO 568 kg·hm^-2（S4）共5个处理，研究了减氮增钙及氮、钙肥施用时期对花生干物质积累量、叶片SPAD值、碳氮代谢酶活性，根瘤和产量构成因素的影响。结果表明，与传统施肥（T1）相比，减氮增钙（T4）处理明显提高结荚期根瘤数量和鲜重，提高生育后期的叶绿素相对含量、干物质积累量，促进叶片中的碳、氮酶活性提高，产量提高4.5%。与T1处理相比，T2处理显著促进干物质积累、产量提高10.8%；基施钙肥处理（T4）与花针期追施钙肥处理（T5）相比，产量提高228%。同时，与S1相比，S2处理的单株总干物质积累量和产量分别提高15.6%和29.8%。与S1相比，氮肥减施+基施钙肥处理（S4）的产量提高27.7%。表明氮肥减施后钙肥的增产效果更明显，且作为基肥效果更好。因此，无论是北方黄淮海花生生产区、还是南方红壤旱地花生产区，增施钙肥是花生产量提高的有效措施，可作为氮肥减施后保障花生稳产的重要栽培方法。     

基于转录组学和代谢组学解析氮调控花生结瘤固氮的机理

花生是一种重要的豆科作物，能与根瘤菌共生固氮，但该过程受到土壤中氮素的严格调控，施氮量过高时会形成“氮阻遏”效应。目前关于氮素调控花生结瘤固氮机理的研究较少。本研究以花育22号为试验材料，设置90 kg/hm²氮处理和对照(不施氮),统计根瘤数、测定固氮酶活性并进行转录组学、代谢组学及双组学联合分析。结果表明，施氮处理显著减少根瘤数，降低根瘤固氮酶活性。经转录组分析，共鉴定出3 123个差异表达基因，富集在生物过程、细胞组成和分子功能三大类；从中筛选出13个与氮调控花生结瘤固氮有关的基因，分别编码生长素应答蛋白和响应因子、鸟氨酸脱羧酶、天冬酰胺合成酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶、苹果酸脱氢酶、苹果酸酶等。经液相色谱串联质谱法分析，共鉴定到201种差异代谢物，包括酚酸、黄酮、氨基酸等共12大类物质，其中黄酮类代谢物占比最高，约占19.9%。通过对转录组学和代谢组学的联合分析发现，氮素主要通过植物激素信号转导、次生代谢物生物合成、氮代谢等途径调控花生结瘤固氮。本研究结果可为深入研究氮素调控花生结瘤固氮的分子机理提供信息基础。     

栽培花生两个亚种重组自交系子代的花序特征研究及开花关键基因AhFT家族分析

花序的着生位置和排列方式是栽培花生分类的重要依据。根据主茎上是否着生花序以及花序与营养枝在一级侧枝上的排列方式，将花生栽培种分为连续开花亚种和交替开花亚种。然而，两个亚种杂交后代形成的“中间型”品种的开花特征还不明确。本研究针对这一问题，构建了连续开花型和交替开花型花生杂交的重组自交系遗传群体，并调查了该群体子代的花序类型。研究发现，重组自交系后代可以分为8种类型，除了2种经典的连续开花亚种和交替开花亚种外，其余6种中，主茎是否着生花序与侧枝上花序连续或者交替着生没有相关性，表明一级侧枝花序排列方式与主茎是否存在花序无连锁关系。Flowering locus T(FT)是植物关键开花激活因子。为了探究FT在花生开花习性和开花调控中的作用，本研究利用花生基因组数据库，鉴定出30个花生FT基因，这些基因可分为5个亚家族，分别为AhFT(AhTSF)、AhMFT、AhBFT、AhATC和AhTFL1亚家族。AhFT-21和AhFT-22在开花期表达较高，可能与花生开花调控密切相关。本研究为深入研究花生开花习性及调控机理奠定了基础。     

密度对不同株型花生单粒精播群体质量及产量的影响

为明确种植密度对不同株型花生单粒精播群体质量的影响,选用直立型大花生品种“花育22”(Huayu22,HY22)和半匍匐型大花生品种“花育9513”(Huayu 9513, HY9513),设置D1 (7.5万株hm^–2)、D2 (15万株hm^–2)、D3(22.5万株hm^–2)3个密度,对不同密度下不同株型花生产量、光合产物累积与分配、叶面积系数、植株性状和粒叶比进行了研究。结果如下:(1)随密度的增加,“花育22”荚果产量呈增加趋势,“花育9513”呈先升高后降低的趋势,“花育9513”最适种植密度低于“花育22”。(2)“花育22”植株群体干重整个生育期均随密度的增加而增加,密度越大增幅越小,“花育9513”幼苗期干重随密度的增加而增加,花针期之后随密度增加先增加后降低, D2密度植株干重最大。随密度增加,根的干物质分配比例增加,果针的分配比例降低;“花育9513”与“花育22”收获期干重相当,但干物质向荚果的分配比例较小、经济系数和粒叶比低。花生生育前期叶面积系数、光合势随密度的增加呈增加的趋势,“HY9513”...