老龄桃园土壤抑制平邑甜茶幼苗的生长

在盆栽试验条件下研究了老龄桃园土对平邑甜茶幼苗生长的影响。设正茬土(桃园旁农田土,对照)、溴甲烷熏蒸老龄桃园土、老龄桃园土3个处理,测定了不同处理对平邑甜茶幼苗的生物量、根系结构参数、根系呼吸速率、根系保护酶活性、光合参数及土壤中微生物数量等指标的影响。结果表明:在老龄桃园土中,平邑甜茶幼苗的株高、地径、鲜质量、干质量均显著低于正茬土对照和溴甲烷熏蒸老龄桃园土,分别比正茬土对照减少了17.59%、13.51%、23.22%、28.61%,比溴甲烷熏蒸老龄桃园土减少了20.54%、17.29%、33.28%、39.21%;幼苗的根长、根表面积和根体积也分别比正茬土对照降低了37.57%、36.33%、46.63%,比溴甲烷熏蒸老龄桃园土降低了43.62%、48.67%、54.11%;平邑甜茶幼苗的根系呼吸速率、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性亦显著降低,分别比正茬土对照降低了28.21%、43.91%、44.46%、51.44%,比溴甲烷熏蒸老龄桃园土降低了36.88%、57.78%、54.88%、57.59%;同时幼苗的净光合速率(P_n)比正茬土对照和溴甲烷熏蒸老龄桃园土分别降低了40.75%和49.65%。老龄桃园土中真菌数量显著高于正茬土对照,为正茬土对照的1.91倍,细菌数量则显著低于正茬土对照,比正茬土对照减少了47.80%,细菌与真菌比值表现为:正茬土对照溴甲烷熏蒸老龄桃园土。综上,老龄桃园土壤直接栽植平邑甜茶苹果砧木不利于其生长,而经溴甲烷熏蒸处理后,老龄桃园土对平邑甜茶幼苗的伤害作用显著减轻。     

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。     

连作对土壤微生物及平邑甜茶幼苗氮吸收、分配和利用的影响

【目的】苹果连作障碍发生普遍,严重影响果树生长。研究连作条件下平邑甜茶对氮素吸收、分配和利用的影响,为阐明连作障碍发生机制和防控苹果连作障碍提供理论依据。【方法】盆栽条件下,以平邑甜茶为试材,利用15N同位素示踪技术,研究了平邑甜茶对氮素吸收、分配和利用的影响。试验处理分为连作土溴甲烷熏蒸 (T1)、连作土高温灭菌 (T2)、麦田土 (T3) 和连作土 (CK) 四个处理。分别在8月和9月份进行两次取样,测定了不同处理间生物量、根系、氮素和土壤微生物的差异。【结果】连作显著抑制了平邑甜茶幼苗的生长和根系构型。与连作土溴甲烷熏蒸、高温灭菌和麦田土处理相比,连作土处理9月份幼苗的鲜重分别减少了46.77%、46.50%和27.38%;株高分别减少了41.97%、41.95% 和 23.51%;根系面积分别减少了56.21%、55.72%和48.04%。与麦田土相比,连作改变了土壤微生物群落,增加了有害真菌数量,减少了细菌数量,降低了细菌/真菌比值。9月份连作土壤真菌数量是麦田土处理的1.76倍,细菌占麦田土的78.77%。连作减少了氮素对各器官的贡献率 (NDff),显著低于连作土溴甲烷熏蒸、高温灭菌和麦田土处理。与连作土溴甲烷熏蒸、高温灭菌和麦田土处理相比,连作土处理9月份叶片组织的NDff分别减少了61.34%、58.65%、57.36%。同时,连作还影响氮素在植株各器官的分配。连作平邑甜茶根系分配了更多的15N,9月份达到42.11%。而叶片组织的15N分配率显著低于其他三个处理,并随着连作时间的延长,叶片组织的15N分配率越少,9月份仅占29.25%。连作还减少了氮肥的利用率,显著低于正常水平。9月份连作土氮肥的利用率为13.33%,与连作土溴甲烷熏蒸、高温灭菌和麦田土处理相比,分别减少了67.19%、67.68%、60.39%。连作还影响了根系功能,与溴甲烷熏蒸、高温灭菌和麦田土处理相比,连作条件下幼苗的根系活力分别降低了39.71%、40.64%和26.80%;根系质膜H+-ATP-ase活性分别减少了41.44%、38.24%、25.78%。【结论】土壤微生物是引起苹果连作障碍的主要因素,连作不仅抑制了植株生长和根系构型,还抑制了根系功能,减少对土壤氮素的吸收,降低氮肥的利用率,影响各器官氮素的分配。连作使根系消耗过多的营养,减少了对地上部分的供应,进而影响地上部分的生长和发育。     

不同作物与再植苹果幼树混栽对再植植株及土壤环境的影响

【目的】以老龄苹果园土壤为对象,研究不同作物与再植苹果幼树混栽对再植植株及土壤环境的影响,筛选更有效的混栽作物以减轻苹果连作障碍,为老果园更新提供技术支持。【方法】试验设置老龄苹果园土对照(CK)、溴甲烷熏蒸老龄苹果园土(T1)、苹果幼树与葱混栽(T2)、苹果幼树与小麦混栽(T3)、苹果幼树与芥菜混栽(T4)共5个处理,测定不同处理对再植幼树地上部生物量、土壤酶活性、土壤微生物数量以及土壤中酚酸类物质含量的影响,采用qPCR技术检测老果园土壤中主要有害真菌拷贝数的变化。【结果】3种作物和苹果幼树的混栽均可显著增加苹果幼树的株高、地径、鲜重、干重、新稍平均长度和新梢总长,其中与葱混栽(T2)处理效果最好,其株高、地径、鲜重、干重、新稍平均长度和新梢总长分别是对照的1.12、1.31、1.71、1.65、1.25和2.09倍。与葱、小麦、芥菜3种作物混栽处理均可增加土壤细菌数量,减少土壤真菌的数量,其中与葱混栽较对照细菌数量增加了37.93%、真菌数量下降了41.33%,混栽小麦细菌总量增加了31.03%,混栽芥菜细菌总量增加了13.79%,混栽葱、小麦、芥菜使土壤细菌/真菌比值分别提高了135.11%、128.55%和89.66%;与老龄苹果园土对照(CK)相比,与葱混栽(T2)、与小麦混栽(T3)、与芥菜混栽(T4)处理的镰孢菌属基因拷贝数均有所降低,且表现出显著性差异,与葱混栽处理的串珠镰孢的数量降低了61.01%,尖镰孢的数量降低了37.11%,腐皮镰孢的数量降低了40.97%,层出镰孢的数量降低了53.11%;3种作物与苹果幼树混栽提高了土壤中主要酶的活性,其中混栽芥菜处理较对照脲酶活性提高最为明显,提高了44.59%;混栽小麦处理磷酸酶、蔗糖酶活性比对照分别提高了59.26%、50.37%;混栽葱、小麦、芥菜土壤中根皮苷的含量明显降低,分别降低了81.23%、20.56%、86.11%;与老果园土壤对照相比,混栽葱使土壤中酚酸类物质总量较对照降低了28.27%,与其他处理相比效果较好。【结论】混栽葱、小麦、芥菜3种作物对连作土壤环境和再植幼树生物量影响较大,3种作物与再植幼树混栽均能提高苹果幼树生物量,优化微生物群落结构,提高连作土壤主要酶活性,降低土壤中根皮苷含量,减轻苹果连作障碍。其中,与葱混栽效果最佳。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

有机物料对连作平邑甜茶幼苗生长及微生态环境的影响

以平邑甜茶为试材,盆栽条件下,研究了在连作土中施入腐熟鸡粪、羊粪和牛粪等有机物料对幼苗生物量,土壤酶活性和微生物数量的影响。结果表明：施用有机物料显著提高连作土壤酶活性,与对照相比,处理土壤脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性均有不同程度提高,土壤细菌和放线菌数量均显著增加,真菌数量各处理均显著降低。各处理亦促进了平邑甜茶株高、地径、根系鲜重、根系干重、地上部鲜重和地上部干重增加,其中鸡粪处理增加效果最为显著,分别比对照增加213.91%、80.00%、332.40%、325.78%、487.40%和480.95%,表明有机物料可以不同程度的减轻苹果连作障碍。