重茬胁迫下苹果不同砧木幼苗生长及根系吸收的差异

【目的】选择合适砧木是防治苹果重茬障碍最有前途的方法之一。本研究比较了三种苹果砧木的幼苗在重茬胁迫下的生长及根系吸收的差异,探讨重茬胁迫对K+、Ca2+吸收的影响,为筛选抗重茬砧木材料和培育抗重茬砧木品种提供理论依据。【方法】以平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)、新疆野苹果[Malus sieversii(Ledeb.)Roem.]和富平楸子[Malus prunifolia(Willd.)Borkh.]一年生实生苗为试材,取自泰安市道朗镇玄家庄20年红富士/八棱海棠老果园原树穴深0—40 cm的根际土作为试验用土,于2012年4月25日取砧木幼苗并分为两组,一组利用非损伤微创技术测定根际K+、Ca2+离子流,根系固定于平衡液中,平衡半小时后测定重茬胁迫前的根际离子流速,然后将其在重茬土提取液中浸泡半小时,测定重茬胁迫后的根际离子流速;另一组移栽至直径为25cm、深30cm的苗盆中,7 9月分别测定植株株高、径粗、叶绿素含量和光合速率;生长季结束后扫描根系结构,分别称量幼苗根系、枝条、叶片的鲜重和干重。【结果】三种砧木幼苗受到重茬胁迫后,地上部生长受到不同程度抑制。重茬胁迫前后平邑甜茶株高差异不显著,新疆野苹果和富平楸子株高胁迫后均显著降低;新疆野苹果光合速率重茬土显著低于正茬土,其它两种砧木光合速率在胁迫前后无显著差异;叶绿素含量均表现为重茬土显著低于正茬土;径粗在胁迫前后无显著差异。重茬土中新疆野苹果根系干物质积累下降明显,根/冠比增大;三种砧木的根系生长量显著增大,根系总长度分别是正茬土中根系总长度的1.45倍、2.22倍、1.71倍;三种砧木幼苗在重茬土中的根系活力均低于正茬,但胁迫前后平邑甜茶根系活力下降幅度最小。重茬胁迫后,三种砧木的根际K+离子流均由内流转变为外排,胁迫前后平邑甜茶的根际K+离子平均流速变化较小,说明对其影响小,新疆野苹果根际K+离子平均流速变化最为明显,其吸收K+能力最弱;平邑甜茶根际Ca2+流动方向在胁迫前后未发生变化,均为内流,而另外两种砧木根际Ca2+离子流均由内流转变为外排,且新疆野苹果根际Ca2+离子平均流速变化最为明显。【结论】苹果砧木在重茬胁迫下地上部生长受到显著性抑制,根系总量增大,K+、Ca2+的吸收受到不同程度的影响;重茬使抗性较差的砧木新疆野苹果的物质积累受到较严重的阻碍,根冠比显著增加,K+、Ca2+的吸收受到严重影响;较耐重茬的砧木平邑甜茶的根冠比相对稳定,K+、Ca2+的吸收受到的影响也最小;富平楸子的表现介于两者之间。     

尖孢镰刀菌碳化硅量子点标记及其长时程荧光成像

致病性尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）的荧光标记与活体细胞的长时程荧光成像示踪是研究其侵染机制较为有效的方法之一。采用化学腐蚀法制备出SiC量子点标记材料,研究了化学腐蚀法制备工艺过程,对SiC量子点标记材料的微观结构及光学性能进行检测分析,而后对尖孢镰刀菌进行标记及长时程荧光成像,结果表明,SiC量子点具有良好的生物相容性及光学性能,发射光颜色与其尺寸有内在关联性,腐蚀过程中即可在表面形成多种亲有机物功能团。尖孢镰刀菌生长初期SiC量子点将标记在分生孢子细胞膜处,而后通过内吞作用,进入活体细胞内部并形成稳定标记。进一步研究发现,SiC量子点无细胞毒性,可以实现活体细胞的长时程荧光成像,同时对其标记特征及原理进行了初步分析讨论。这对于尖孢镰刀菌侵染致病过程组织学与细胞学特征研究,揭示其致病机理、发展新型植株枯萎防治方法提供直观依据和理论分析基础。     

中熟梨新品种‘山农脆’

2000年以来,以‘黄金梨’、‘圆黄梨’、‘莱阳梨’、‘砀山酥梨’及‘新梨7号’等品种为亲本进行杂交育种研究,先后将10余个杂交组合的5000余株杂种实生苗定植于选种圃,育成新品系6个,其中原代号为‘2002-6’的品系,亲本组合为‘黄金梨’ב圆黄梨’,     

发酵时间对有机物料发酵流体成分含量变化及对连作苹果生物量的影响

为探明不同季节不同发酵时间有机物料发酵流体成分含量变化及其对连作苹果生物量的影响,本研究选择富士/八棱海棠二年生嫁接苗为试材,设置季节（春、 夏、 秋）和发酵时间（30 d、 45 d、 60 d）两个因素,共9个处理,盆栽条件下对发酵流体成分含量与连作苹果幼树生长间的关联进行了研究。结果表明,有机物料发酵流体可以减轻苹果连作障碍,与对照相比,施入春、 夏、 秋分别发酵60 d、 45 d、 45 d的发酵流体的植株干重分别增加了22.42%、 22.82%和19.63%。从总体上看,测定范围内夏、 秋季处理发酵流体相关成分平均含量大于春季处理,同时随着发酵时间的延长发酵流体相关成分含量有增大的趋势。其中春季发酵60 d、 夏季和秋季发酵45 d发酵流体相关成分含量最高,且对促进连作苹果幼树株高、 地茎、 鲜重及干重增加的影响最大。在发酵流体相关成分中与苹果幼树生长相关性最大的为细胞分裂素（6BA）、 维生素B12（VB12）、 苹果酸、 氨基酸和乙酸,与植株干重的相关系数分别为0.65、 0.81、 0.53、 0.51和-0.5。     

新疆红肉苹果杂种一代4个株系类黄酮含量及其合成相关基因表达分析

【目的】研究新疆红肉苹果(Malus sieversii f.neidzwetzkyana(Dieck)Langenf.)与‘富士’(M.domestica cv.Fuji)等苹果品种杂交后代株系间果实类黄酮合成差异的分子机理,为进一步完善功能型苹果育种的理论与技术体系提供科学依据。【方法】以紫红2号及红脆1、2、4号等红肉程度存在明显差异的4个苹果株系发育后期的果实为试材,进行MYB10启动子基因型鉴定,并测定类黄酮组分和含量,分析类黄酮合成相关基因的表达。【结果】红脆1、2、4号MYB10启动子基因型均是R6R1型,而紫红2号启动子类型为R6R6型。红脆1号和紫红2号果实成熟期类黄酮含量分别为3.0 mg·g~(-1)和3.1 mg·g~(-1);紫红2号花青苷含量(23.9 U·g~(-1) FW)是红脆1号(12.2 U·g~(-1) FW)的2倍,其他类黄酮组分含量(1 635.3 mg·kg~(-1))仅是红脆1号的69%。紫红2号MYB10和UFGT等转录因子及花青苷合成基因在果实发育后期(花后110—125 d)均具有较高的表达量;红脆4号的MYB10虽然在果实发育后期(花后110—125 d)表达量较高,但b HLH3、TTG1、ANS和UFGT表达量较低。红脆1、2、4号类黄酮组分含量分别为2 355.0、1 247.5和1 337.5 mg·kg~(-1),差异显著;红脆1号MYB12转录因子及FLS、LAR和ANR等类黄酮生物合成相关结构基因表达量较高,而MYB16和MYB111表达量较低;红脆2、4号MYB12转录因子及FLS、LAR和ANR等类黄酮生物合成相关结构基因表达量较低,而MYB16和MYB111转录因子表达量较高。【结论】MYB10、b HLH3和TTG1等转录因子及ANS和UFGT等花青苷生物合成结构基因在果实发育后期高水平表达,可能是导致紫红2号成熟期果肉花青苷含量高的主要原因,而MYB12、MYB16和MYB111等转录因子及DFR、FLS、LAR和ANR类黄酮生物合成相关结构基因的差异表达,可能是导致红脆1、2、4号等3个株系类黄酮组分及含量差异的主要原因。     

苹果连作土壤中主要酚酸类物质对平邑甜茶幼苗根系的影响

【目的】研究砂培条件下土壤实测浓度的酚酸及其混合物对平邑甜茶幼苗生物量以及根系相关指标的影响,为研究苹果连作障碍的缓解措施及指导老果园的更新提供理论依据。【方法】试验包括对照（CK）、根皮素（T1）、酚酸混合物（T2）、香草醛（T3）、根皮苷（T4）、水杨酸（T5）、苯甲酸（T6）共7个处理,测定5种酚酸及其混合物对平邑甜茶幼苗生物量、根系线粒体相关指标、根系活力、根系超氧化物岐化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）以及三羧酸循环（TCA）相关酶等指标的影响。【结果】5种酚酸及其混合物均降低了平邑甜茶幼苗的根、茎鲜重,以混合酚酸（T2）处理降低最明显,根鲜重、茎鲜重分别为对照的27.3%、51.7%。单个酚酸处理相比,以根皮苷（T4）对平邑甜茶幼苗伤害最大,根鲜重、茎鲜重分别为对照的42.3%、60.6%。各处理对平邑甜茶幼苗的伤害大小排序为：混合酚酸＞根皮苷＞根皮素＞香草醛＞水杨酸＞苯甲酸＞对照。不同酚酸处理后均使平邑甜茶幼苗的根系活力下降,随着处理时间的延长,根系活力降低越显著;在处理后的第1、3、5天以T2处理降低最显著,分别为对照的73.0%、71.7%和76.1%;在处理后的第10天和15天,T4处理的根系活力降低最显著,由对照的85.5%降为54.4%。不同酚酸处理均可导致MDA含量显著升高,随着处理时间的延长,根系MDA含量升高越显著,在处理后的第1、3、5天,以T2处理升高最显著,分别为对照的7.71、1.66和1.66倍。过氧化氢（H₂O₂）含量则呈现先升高后降低的趋势,在处理后的第3天,T1、T2、T3、T4、T5、T6各处理根系线粒体H₂O₂含量的增幅最大,分别为对照的2.50、2.36、2.58、2.59、2.40、2.58倍。不同酚酸处理对平邑甜茶幼苗根系TCA循环相关的顺乌头酸酶和异柠檬酸脱氢酶活性具有抑制作用,这与不同酚酸处理后的根系活力下降的结果相一致,但不同酚酸对延胡索酸酶的活性没有影响。不同酚酸处理后根系线粒体膜通透性转换孔（MPTP）开放程度增大,细胞色素Cyt c/a比值下降,其中在处理后的第1、3、5、10、15天,以T2处理的细胞色素Cyt c/a比值下降最显著,分别为对照的76.0%、76.9%、69.1%、66.4%和64.2%,其次为T4处理;在处理后的第15天,各处理的根系线粒体Cyt c/a由低到高为：混合酚酸＞根皮苷＞香草醛＞水杨酸＞根皮素＞苯甲酸＞对照。【结论】酚酸混合物、根皮苷和根皮素对平邑甜茶幼苗的生长发育总体表现的抑制作用更大,表明根皮苷、根皮素是引起苹果园连作障碍的关键酚酸类物质。在老果园的更新工作时,可首先考虑采用多种措施来降解根皮苷和根皮素以缓解苹果连作障碍中酚酸带来的危害。     

6种酚酸类物质对平邑甜茶幼苗根系线粒体及抗氧化酶活性的影响

 【目的】研究对羟基苯甲酸、间苯三酚、丁香酸、苯甲酸、咖啡酸和阿魏酸等6种酚酸类物质对平邑甜茶幼苗根系线粒体和抗氧化酶活性的影响。【方法】育苗基质栽培平邑甜茶幼苗,分别用50 mL浓度为0.8、4.0、20.0 mmol•L-1的6种酚酸类物质处理,测定平邑甜茶幼苗鲜重、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）的活性、线粒体膜通透性转运孔（MPTP）开放程度、膜流动性、细胞色素Cyt c/a比值的变化。【结果】0.8、4.0、20.0 mmol•L-1的6种酚酸类物质均抑制了平邑甜茶植株生长,降低了SOD、POD、CAT活性;使线粒体MPTP开放程度增大,线粒体膜流动性降低,细胞色素Cyt c/a比值下降,使线粒体受到不同程度的损伤。与其它处理比,20.0 mmol•L-1苯甲酸处理的抑制效果最显著。【结论】0.8、4.0、20.0 mmol•L-1的6种酚酸类物质都抑制了平邑甜茶抗氧化酶活性和线粒体功能,且浓度越高抑制作用越强;苯甲酸比另外5种酚酸类物质具有更强的抑制作用。     

外源NO对连作条件下平邑甜茶幼苗生理特性的影响

 【目的】研究外源NO对连作条件下平邑甜茶幼苗生长、根系构型、土壤环境、叶片保护酶活性和氧化损伤的影响,探讨NO减轻连作障碍的机理,为生产上采取减轻苹果连作障碍措施提供理论依据。【方法】将0—1 000μmol•L-1不同浓度的硝普钠溶液,浇至栽植平邑甜茶幼苗的营养钵中,定期取样测定植株株高、叶面积、根系体积、根尖数、土壤主要微生物数量、酚类物质含量、SOD、POD、CAT、APX酶活性、MDA含量和 释放速率等生理指标。【结果】试验范围内以200μmol•L-1 SNP 处理减轻连作障碍的效果最好,该浓度显著提高了平邑甜茶幼苗株高、鲜重、叶绿素含量和叶面积,与对照一相比,分别增加了59.69%、74.25%、45.70%和116.58%;该浓度显著增加了根系平均直径、总体积和根尖数等根系构型指标;提高了SOD、POD、CAT、APX等4种保护酶活性;降低了MDA含量、 释放速率,对根际土壤主要微生物（细菌、真菌和放线菌）数量和酚类物质含量影响不大。【结论】外源NO 可减轻平邑甜茶幼苗连作障碍现象。外源NO对连作土中主要微生物数量和酚类物质含量有一定影响,但二者不是NO 缓解平邑甜茶幼苗生长胁迫的主要原因,SOD、POD、CAT等酶活性提高与MDA含量、 释放速率的显著下降是NO 缓解平邑甜茶幼苗生长胁迫的重要原因。     

不同浓度有机物料发酵流体对连作苹果幼树叶片光合荧光参数和根系抗氧化酶活性的影响

【目的】以富士/八棱海棠二年生幼树为试材,研究盆栽条件下连作土壤中施入不同浓度的有机物料发酵流体对苹果幼树叶片光合荧光参数和根系抗氧化酶活性的影响。【方法】试验包括重茬土(CK),重茬土中加入1%、3%、5%、7%和9%的有机物料发酵流体6个处理,测定连作条件下苹果幼树株高、地径;根系超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）的活性;叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）和胞间CO2浓度（Ci）;叶片荧光参数PSⅡ反应中心实际光化学效率（ΦPSⅡ）、PSⅡ反应中心光能捕获效率（Fv'/ Fm'）、非光化学猝灭系数（NPQ）、电子传递效率（ETR）和光化学猝灭系数（qP）的变化。【结果】有机物料发酵流体对连作苹果幼树株高、根系抗氧化酶和叶片的光合荧光参数的影响均表现为“低浓度促进,高浓度抑制”效应,低、中浓度（1%、3%、5%）的有机物料发酵流体浇灌的苹果幼树株高均高于同期对照,且以3%增长最显著,在春、夏和秋三个季节分别为同期对照的1.24倍、1.12倍和1.23倍;CAT活性从春到秋有逐渐升高的趋势,春秋季除3%处理外,其他各处理的根系CAT活性均低于对照,且差异显著。夏季不同处理根系 CAT 活性变化较大,除5%处理外,1%、3%、7%和9%各处理的CAT 活性均显著高于对照,分别是对照的 1.54、1.84、1.65和1.62倍。施入不同浓度的有机物料发酵流体同样改变了连作苹果幼树根系POD活性,除7%和9%处理外,其他各处理的根系POD活性随季节变化呈现先升高后降低的趋势。SOD活性从春到秋呈现降低的趋势,春季1%、3%和5%处理的SOD活性显著高于对照,分别为对照的1.28、1.34和1.24倍,而7%和9%处理显著低于对照,为对照的91.5%和93.9%。从春季到秋季,1%、3%和5%处理的苹果幼树叶片中叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和叶绿素（a+b）含量呈现逐渐升高的趋势,在春、夏、秋季3%处理的各色素含量均为最高,在春季3%的各色素含量分别为同期对照的1.17、1.34、1.09和1.22倍;在夏季3%处理的各色素含量分别为同期对照的1.18、1.29、1.11和1.21倍;在秋季3%的各色素含量分别为同期对照的1.52、2.23、1.42和1.65倍;3%处理的连作苹果幼树叶片Pn、Tr、Gs分别比对照增加了13.8%、27.3%和17.3%。【结论】不同浓度的机物料发酵流体对连作苹果幼树的株高、叶片光合特性和根系相关抗氧化酶活性的影响不同,1%、3%、5%浓度有机物料发酵流体均可减轻苹果连作障碍,浓度高于5%的有机物料发酵流体则抑制了苹果幼树的生长。综合研究结果,推荐使用3%浓度的有机物料发酵流体,可较有效地减轻苹果连作障碍。     

不同苹果砧木对连作土壤微生物及酶活性的影响

为了更好地利用砧木抗性来综合防控苹果连作障碍,以平邑甜茶（Malus hupehensis Rehd.）、富平楸子 [M. prunifolia（Willd）Borkh.]、八棱海棠（M. micromalus Makino）、新疆野苹果 [M. sieversii （Le deb.）Roem.]、山荆子 [M. baccata（Linn.）Borkh.] 为试材,探讨了不同苹果砧木对连作土壤中的酶活性、微生物以及酚酸类物质的影响。结果表明：以平邑甜茶为砧木的土壤磷酸酶活性最高,八棱海棠为砧木的土壤蔗糖酶活性最高,富平楸子为砧木的土壤脲酶活性最高;平邑甜茶为砧木的土壤真菌数量最低,富平楸子和平邑甜茶为砧木的土壤细菌数量较高,平邑甜茶为砧木的土壤细菌/真菌比值最高。从总酚酸含量来看,平邑甜茶为砧木的土壤酚酸含量最低,八棱海棠为砧木的土壤酚酸含量最高。综上,平邑甜茶为砧木的土壤真菌数量最少,土壤总酚酸含量最低,且相关土壤酶活性较高,说明其对连作土壤环境的改善效果最佳,更适合作为砧木综合防控苹果连作障碍。