19种骨干自交系对5种玉米主要病害的抗性鉴定研究初报

利用人工接种技术,对19个玉米骨干自交系抗5种主要病害进行鉴定研究。鉴定结果表明,19份材料中高抗弯孢菌叶斑病4份,抗纹枯病1份,高抗茎腐病12份,抗瘤黑粉病8份,高抗丝黑穗病3份。     

供氮和不供氮条件下玉米穗部性状的QTL定位

【目的】分析供氮（+N）和不供氮（-N）2种条件下玉米穗部性状QTL定位结果的差异,挖掘在-N条件下特异表达的主效QTL,为玉米的氮高效分子育种提供理论依据。 【方法】以优良玉米自交系许178（氮高效）×K12（氮低效）衍生的150个F₇代重组自交系（recombinant inbred lines,RILs）为试验材料,在+N和-N 2种处理条件下进行2年的田间试验,对玉米的穗长、穗粗、穗行数、行粒数和单株产量共5个穗部性状进行表性鉴定。使用基于混合线性模型（mixed liner model,MLM）的最佳线性无偏预测法（best linear unbiased prediction,BLUP）,结合2年的表型数据,估计各家系各性状在不同氮水平下的育种值。然后利用QTL IciMapping V4.0软件的完备区间作图法（inclusive composite interval mapping,ICIM）对这5个性状的育种值进行+N和-N条件下的QTL分析。 【结果】玉米的穗长、穗粗和穗行数在不同氮水平下差异不大,而行粒数和单株产量在-N条件下呈现出显著降低的结果。两种氮水平下共定位到20个穗部性状QTL,其中+N条件下定位到11个QTL,包括穗长2个、穗粗1个、穗行数2个、行粒数1个和单株产量5个。-N条件下定位到9个QTL,包括穗长1个、穗粗1个、穗行数2个、行粒数1个和单株产量4个。这些QTL分布在除第2染色体以外的其余染色体上。两种氮水平下定位到5个“一致性QTL”,分别为qEL7a,qED7a,qRNE9b,qGYP1a和qGYP6a,这5个“一致性QTL”具有较高的表型贡献率,在不同氮水平下的贡献率均超过了10.00%。在-N条件下共发现4个特异表达的QTL,分别为qRNE9a,qKNR6a,qGYP3a和qGYP8a,其中qRNE9a和qGYP3a是贡献率超过10.00%的主效QTL。无论是在+N还是-N条件下,都发现了控制不同性状的基因之间紧密连锁或是同一个基因的一因多效现象,这与穗部各性状间的高度相关性表现一致。 【结论】控制玉米穗部性状的基因在不同氮水平下的特异性表达直接导致了玉米穗部性状表型上的差异。5个“一致性”主效QTL和2个在不供氮条件下特异表达的主效QTL,均有利于提高玉米抵抗低氮胁迫的能力。研究中发现的几个控制玉米穗部性状的QTL富集区可能存在一些关键基因,值得进一步研究。     

沙尘胁迫对榅桲叶片光合和叶绿素荧光特性的影响

以榅桲（Cydonia oblonga Mill）为研究材料,以无沙尘覆盖为对照（CK）,设置轻度沙尘胁迫（5mg·cm-2）和重度沙尘胁迫（12mg·cm?2）两个处理,并分别在处理第10、20、30和40天时,测定其叶片光合特性和荧光参数的变化。结果表明：沙尘处理下榅桲叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）均随处理时间的延长呈下降趋势,胞间CO2浓度（Ci）呈先升后降的变化趋势;最大光量子效率（Fv/Fm）在处理第10天显著下降,此后随处理时间的延长逐渐回升至与对照一致水平。最大荧光（Fm）、非光化学淬灭（NPQ_Lss）、PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）、光化学反应淬灭（qP_Lss）随处理时间的延长整体均呈上升趋势,初始荧光（Fo）呈下降趋势。说明榅桲在沙尘胁迫处理前期受非气孔因素的影响较大,沙尘胁迫导致榅桲叶片PSⅡ原初光能转换效率较低,对榅桲产生光抑制,导致Pn下降。而在处理后期,榅桲叶片主要通过增加qP_Lss、Fm、NPQ_Lss等来增强PSⅡ电子传递能力,提高非辐射性热耗散来消耗过剩光能,保护光合机构。     

寡日照天气对设施番茄生长影响模拟研究

为了定量化表征寡日照天气对设施番茄生长的影响,本研究基于EPIC模型(erosion-productivity impact calculator)的作物生长模块,构建了寡日照条件下设施番茄生长模型。考虑低温的影响,对株高的模拟方法进行了改进。利用4个不同播期秋冬茬番茄栽培试验数据对构建模型进行参数率定和检验。结果表明,该模型可以模拟寡日照天气条件下设施番茄株高、地上部生物量和叶面积指数的变化,模拟值与实测值的相对误差分别控制在16%、10%和16%以内。根据2012-2015年11月份的温室气象数据设定不同的情形,模拟设施番茄的生长状况。结果表明,寡日照天气对设施番茄地上部生物量增加的影响要大于对叶面积指数和株高的影响。该模型可用于定量描述寡日照天气对设施番茄生长过程的影响,可为制定设施番茄合理的环境调控策略提供指导。     

农艺强化措施治理稻田镉污染的效果评价

为了缓解农田重金属污染状况,探索适宜的重金属污染治理方法,于2017年6月和10月分别采集治理前后具有区域代表性田块的混合土壤和稻谷样品进行分析,利用生态危害指数法等方法分析和评价湖南某地农田重金属污染状况,并利用分区的方法对治理效果进行评价。结果显示,农田土壤存在Cd、As、Hg的复合污染,尤以Cd最为严重,平均含量达1.0 mg·kg-1,其潜在生态危害系数Ⅳ级(很强)和Ⅴ级(极强)占98.51%,存在很高的潜在生态风险,糙米中仅存在Cd污染,平均含量达0.81 mg·kg-1,超标率高达85.07%。针对研究区污染状况,采用品种替代、土壤钝化和多种农艺措施综合调控的手段进行重金属污染调控治理研究,经过一季晚稻调控治理后,发现轻、中、重三类污染区糙米降Cd率分别为34.58%、30.03%和24.16%,降Cd效果明显。同时,本研究所用材料安全、廉价、易得,且实施过程符合当地水稻种植和农田管理习惯,因此,这种综合的农艺强化措施可用于大规模轻、中度Cd污染农田的防治。     

洋山港海域海水压载后浮游动物群落的演变

通过压载模拟实验,研究分析压载0、1、5、10、15和30 d压载水体中浮游动物的数量和种类的动态变化特征,探讨其生态适应机制。结果显示,连续压载30 d后,浮游动物种类数由11种减少至5种,种类数显著下降。压载期间,浮游动物出现的频率和持续的时间不尽相同,不同类群对于压载环境的适应性有所不同,各物种之间对于各压载阶段的适应能力存在较大差异。实验舱内浮游动物丰度经过30 d模拟压载呈现明显的下降趋势。5 d时由于轮虫和浮游幼虫数量的大幅度增加,浮游动物整体丰度显著上升,随后迅速下降,压载至30 d时仍有浮游动物存活。MDS分析结果显示,压载条件下各水龄阶段之间的浮游动物群落结构变化明显。CCA分析表明:在本次模拟压载实验中,总氮、总磷、悬浮物、浊度以及温度等环境因子对浮游动物群落结构变化产生影响。     

烟叶成熟期氮代谢酶活性、基因表达与烤烟氮素利用效率的关系

【目的】 谷氨酰胺合成酶 (NtGS1和NtGS2) 和硝酸还原酶 (NtNit) 基因的表达丰度反映了作物氮素代谢的特征。研究不同氮效率烤烟品种成熟期叶片的氮代谢相关酶活性和相关基因的表达,加深理解不同烤烟品种叶片氮素代谢的生理生化机制,为耐氮肥品种选育提供理论基础。 【方法】 以氮效率不同的三个烤烟品种豫烟10号、K326和NC89为材料进行盆栽试验。在叶龄35、45、55、65、75 d (以幼叶长1 cm、宽0.5 cm时作为叶龄第1天) 取第12片叶 (自下向上数),采用实时荧光定量PCR技术,测定叶片谷氨酰胺合成酶基因 (NtGS1和NtGS2) 和硝酸还原酶基因 (NtNit) 的表达丰度,同时采用常规生理生化测试技术对叶片酶活性和NH₄+ 浓度、总氮、可溶性蛋白、质外体相关指标以及氨气挥发量进行测定。 【结果】 各品种NtGS1表达丰度自叶龄35 d始大幅上调,于55 d达到最大值后表达下调。NtGS2表达丰度自35 d始呈持续下调表达。NtNit表达整体变化趋势与NtGS2相似。在叶龄45～65 d,上述三种基因的表达丰度均表现为NC89 > K326 > 豫烟10号,且品种间表达差异达极显著水平。 NtGS1基因表达丰度与叶片总氮、叶片铵浓度、质外体铵浓度以及氨气挥发量呈极显著负相关,与NR活性和质外体pH呈显著负相关。NtGS2基因表达丰度与GS活性、总氮、可溶性蛋白含量和质外体pH呈极显著正相关,与NR活性、叶片铵浓度呈显著正相关,而与质外体铵浓度和氨气挥发量呈显著负相关。NR基因表达丰度与总氮、可溶性蛋白含量、叶片铵浓度呈显著正相关,与氨气挥发量呈显著负相关。 【结论】 氮低效烤烟品种成熟期叶片中两种谷氨酰胺合成酶同工酶活性均较低,氮素转移和再利用能力差,导致植株吸收的氮素以氨气形式挥发损失量大,叶片衰老速度较快。而氮高效品种氮素同化和再利用能力较强,氨气挥发量小,易发生贪青晚熟。      

连续秸秆还田和免耕对土壤团聚体及有机碳的影响

选取湖北省武穴市8年田间定位试验中的传统耕作(CT)、秸秆还田配合传统耕作(CTS)、免耕(NT)和秸秆还田配合免耕(NTS)4种处理,研究连续秸秆还田和免耕措施对表层(0—20cm)和亚表层(20—40cm)土壤团聚体稳定性及有机碳(SOC)的影响。结果表明:CTS、NT和NTS均显著增加了表层5mm水稳性团聚体的含量和团聚体平均重量直径(MWD),秸秆还田显著增加了亚表层土壤水稳性团聚体的MWD。与CT比较,CTS、NT、NTS处理的SOC含量分别增加20.83%,21.98%,32.76%。CTS和NTS处理显著提高了表层5,5~2,0.25mm团聚体中SOC含量,NT则显著提高了5,5~2mm团聚体中SOC含量;CTS显著增加了亚表层0.25 mm团聚体中SOC的含量。秸秆还田增加了表层土壤的碳(C)、氢(H)、氮(N)和氧(O)的含量,免耕降低了H的含量,增加了其他3种元素的含量,但是免耕处理增加了亚表层土壤中H的含量。NT和NTS处理较CT和CTS处理降低了土壤的H/C值,表明土壤的脂肪族成分在不断增加。秸秆还田主要增加了土壤中醇、酚类,芳香类,脂肪族化合物和碳水化合物的含量,而免耕主要增加脂肪族化合物的含量。这些有机组分的增加有助于团聚体稳定性的增强。     

西部地区紫色土近30年来土壤肥力与生产力演变趋势分析

【目的】 紫色土在我国分布范围广泛,面积约1889 × 104 hm2,近年来紫色土面临着土壤肥力和质量下降等问题。本研究以我国西部地区的8个紫色土长期定位试验监测点为对象,对近30年来紫色土的养分和生产力数据进行分析,以期探明农民长期常规施肥管理模式下紫色土肥力的演变特征,为土壤养分的管理和可持续利用提供科学性的指导。 【方法】 利用时间趋势分析和中值分析的方法,分别总结了紫色土土壤有机质 (SOM)、全氮 (TN)、有效磷 (AP)、速效钾 (AK)、pH、碳氮比以及小麦、玉米、甘薯产量在不同监测阶段的演变特征和总体变化趋势,分析了紫色土常规施肥管理模式下土壤养分和作物产量的变化趋势;运用主成分分析和冗余分析方法,分别对上述6个肥力因子和三种作物产量进行分析,探究了紫色土土壤肥力的主要贡献因子和紫色土作物产量的主要影响因子。 【结果】 与初始监测阶段相比,29年常规施肥下紫色土有机质和全氮含量无显著变化,但有效磷和速效钾含量均以不同程度增加。土壤有效磷含量在 2011—2016 监测阶段的平均值为15.34 mg/kg,比初始监测阶段 (6.10 mg/kg) 显著提高了151.4%;土壤速效钾含量在 2011—2016 年的平均值比初始监测阶段 (1988—1992年) 增加了17.23 mg/kg (提高了23.1%)。29年常规施肥管理模式下紫色土pH呈现显著的下降趋势,比初始监测阶段降低了0.24个单位。主成分分析结果表明,紫色土土壤肥力的两个决定因子是土壤有效磷和速效钾,主要障碍因素是较低的土壤全氮和有机质含量。冗余分析结果表明,影响紫色土整体作物产量的主要环境因子分别为土壤pH、有效磷和有机质含量。对小麦产量影响最大的肥力因子为土壤pH,对玉米产量影响最大的肥力因子为土壤有效磷,对甘薯产量影响最大的肥力因子为土壤速效钾。 【结论】 近29年来,在常规施肥管理模式下土壤有效磷和有效钾含量显著上升,一方面提高了玉米、甘薯生产力,但却导致了养分的不平衡,紫色土全氮含量和pH出现了下降,导致小麦产量出现下降风险。紫色土肥力的障碍因子是较低的土壤全氮和有机质含量。所以农民常规施肥不利于紫色土的培肥,应该注重平衡施肥,增施有机肥,在提高土壤磷和钾有效性的同时,保持土壤全氮和有机质的平衡。      

滇中高原常绿阔叶林对天然降雨雨滴动能的影响

为探究滇中高原优势群落常绿阔叶林植被对降雨雨滴动能的影响,于2016年和2017年5—9月,在天然降雨条件下运用自计雨量计和滤纸色斑法,通过定位监测磨盘山常绿阔叶林林外降雨和林内穿透雨特征及其雨滴特性,针对不同降雨条件研究了常绿阔叶林对雨滴动能等特征的影响。结果表明:林外的雨滴个数比林内降雨的雨滴个数多61.7%;随着雨量的增大,雨滴直径分布规律也呈逐渐增大的趋势;在小雨条件下,0.5mm林外降雨雨滴直径数量占总雨滴数的40.85%,而同径级雨滴林内仅占总数的12.22%,且以0.5~3.5mm的雨滴数量所占比例较大;当林外降雨雨滴直径超过4.5mm,雨滴终点速度稳定在9.34m/s;林内降雨雨滴直径超过4.1mm,雨滴终点速度稳定在7.05m/s;同一雨滴径级下,暴雨条件下的雨滴动能比小雨时的动能大98.29%,且随降雨量的增大而增大,林内累积雨滴动能的峰值达到林外降雨的20.68%。随着雨滴直径的增大,穿透雨势能、降雨总势能及林冠截留势能均呈逐渐增大的趋势,缓冲势能比穿透雨势能大46.59%,占总势能的65.18%。林冠层对小雨具有截持和增大林内降雨雨滴直径的作用,且造成林内降雨的滞后性,林冠对天然降雨的降雨速度、势能及动能起到明显的缓冲作用。