灌浆初期高温胁迫对水稻籽粒活性氧积累及产量形成的影响

【目的】研究灌浆初期高温胁迫对水稻籽粒活性氧积累及产量形成的影响,为耐热水稻种质资源的筛选和鉴定提供理论依据。【方法】以长江中下游地区普遍推广种植的8个水稻品种为材料,在灌浆初期进行高温胁迫（38 ℃/32 ℃,昼/夜）,研究各水稻品种在灌浆初期高温胁迫下的ROS含量、抗氧化酶活性、淀粉合成相关酶活性、产量及其构成要素以及稻米品质的差异。【结果】与对照相比,灌浆初期高温胁迫导致水稻籽粒O^-₂·和H₂O₂含量及抗氧化酶活性显著增加。在不同水稻品种中,淀粉合成相关酶活性对灌浆初期高温胁迫的响应具有差异性。高温胁迫下,产量损失较大水稻品种的O^-₂·和H₂O₂含量增幅较大,淀粉合成酶活性受高温胁迫影响也较大。灌浆初期高温胁迫导致水稻结实率、千粒质量、收获指数和产量显著下降,其中黄华占和湘两优900的产量损失较小,在灌浆初期的耐热性较强;粤王丝苗、泰优390和湘两优2号的产量损失较大,在灌浆初期的耐热性弱。灌浆初期高温胁迫导致糙米率、精米率和淀粉含量显著下降,垩白粒率和垩白度增加。高温胁迫下,产量损失较大水稻品种的淀粉含量下降幅度较大,稻米品质受高温胁迫影响也较大。在高温胁迫下,水稻产量与ROS含量显著负相关,而与抗氧化酶活性显著正相关。产量、籽粒加工指标、淀粉含量和淀粉合成酶活性的抗逆系数与ROS含量的抗逆系数显著负相关,而与抗氧化酶活性的抗逆系数显著正相关。【结论】灌浆初期高温胁迫导致水稻籽粒ROS过量积累是降低淀粉合成酶活性和淀粉含量,进而导致产量和稻米外观加工品质下降的重要因素。ROS的增加量可作为灌浆初期水稻耐热性评价的参考指标。     

宁夏地区春玉米灌溉需水量特征研究

【目的】提高宁夏地区春玉米的灌溉效率,优化农业资源配置。【方法】依据宁夏地区11个站点1960-2019年的气象资料,确定宁夏地区年际及春玉米生育期不同水文年型的有效降雨量;然后,利用ET₀ Calculator软件计算参考作物腾发量,并结合作物系数法计算作物需水量,求得宁夏地区年际及不同水文年型下春玉米各生育期的作物需水量、灌溉需水量、耦合度和水分盈亏指数。【结果】1960-2019年间,宁夏地区年有效降雨量波动较大(158.5~424.2 mm),北部引黄灌区、中部干旱带和南部山区春玉米生育期有效降雨量分别为123.9,205.4和334.4 mm。宁夏全区春玉米生育期需水量为482.0~690.7 mm,其中南部山区和中部干旱带春玉米需水量有降低趋势,而北部引黄灌区有增大趋势。北部引黄灌区、中部干旱带和南部山区春玉米灌溉需水量分别为566.8,413.0和147.6 mm;在枯水年、平水年和丰水年宁夏全区春玉米灌溉需水量分别为448.5,378.9和317.0 mm。南部山区降雨对作物需水量的满足程度最高,耦合度为0.70,是北部引黄灌区的3.89倍。【结论】宁夏南部山区应以集雨技术为基础发展雨养玉米种植;北部引黄灌区和中部干旱带需要大力发展节水灌溉,其中在北部引黄灌区春玉米大喇叭口期、抽雄期和乳熟期需要分别补灌87.2,79.6和275.6 mm,在中部干旱带需要分别补灌65.7,62.4和212.8 mm。     

丛枝菌根真菌对元宝枫生长及其根系形态的影响

【目的】阐明丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal,AM）真菌对元宝枫生长状况及根系形态特性的影响,探讨元宝枫根系形态与其生长发育的关系。【方法】在元宝枫幼苗生长基质中接种摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae）和根内根孢囊霉（Rhizophagus intraradices）2种AM真菌,以不接种AM真菌为对照,通过盆栽试验,培养90 d后,测定元宝枫的生长状况、根系活力及根系形态指标,利用单因素方差分析和多重比较方法,分析接菌与不接菌处理之间的差异,采用envfit ()函数、冗余度分析和变差分解分析元宝枫生长状况与其他指标间的关系。【结果】①接种2种AM真菌后,元宝枫株高、地径、茎干质量和根系活力较对照显著提高,根冠比下降。根内根孢囊霉对元宝枫的促生作用比摩西斗管囊霉显著。②与对照相比,接种2种AM真菌后,元宝枫根表面积和根体积显著增大,粗根根长占总根长的比例增加,细根根长占总根长的比例显著降低。根内根孢囊霉对元宝枫根系形态的影响比摩西斗管囊霉显著。③元宝枫生长状况与其根系活力和根系形态密切相关。【结论】接种AM真菌有助于增强元宝枫的根系活力,改善其根系形态,促使其汲取更多养分,进而提高其生物量。     

瓠瓜KNOX基因家族全基因组鉴定及组织表达分析

【目的】 探明瓠瓜KNOX基因家族特征,在瓠瓜全基因组水平上对KNOX基因家族成员进行鉴定和分析,研究其组织表达模式。【方法】利用生物信息学方法,对瓠瓜KNOX家族基因成员进行鉴定、编码蛋白理化性质分析及家族成员结构域和保守基序分析,利用MEGA 5.05软件构建系统进化树,采用实时荧光定量PCR技术,分析KNOX基因在瓠瓜不同组织（根、茎、叶、花、果实）中的表达情况。【结果】鉴定到12个瓠瓜KNOX家族基因,这些基因分布在6条染色体上,且均定位于细胞核。大多数瓠瓜KNOX家族蛋白含有同源异型盒蛋白特有的4种结构域KNOX1、KNOX2、ELK 和Homeobox_KN。系统进化分析将瓠瓜KNOX基因分为KNOX Class Ⅰ和KNOX Class Ⅱ 2大类群,2个类群又可进一步分为5个分支,其中Class Ⅰ-C为瓠瓜特有的进化分支。KNOX基因启动子区有多个激素响应元件和植物生长相关元件。组织表达分析发现,瓠瓜KNOX基因具有不同的表达模式,KNOX Class Ⅰ类基因表达具有组织特异性,在根、茎和果实中表达量较高,在其余组织中表达量较低或不表达,其中Lsi04G014450在根和茎中表达量最高,Lsi11G006380在果实中表达量最高;KNOX Class Ⅱ类基因在所有组织中均有较高表达。【结论】瓠瓜KNOX基因家族有12个成员,分布于6条染色体上,在进化关系上可分为5组,具有瓠瓜特有的进化分支,在不同组织中的表达具有特异性。     

桂花OfWRKY120基因鉴定及盐胁迫响应功能研究

【目的】根据前期基因家族鉴定分析得到OfWRKY120,对该基因盐胁迫响应的功能进行分析,为桂花盐胁迫下的调控机制研究奠定基础。【方法】利用生物信息学方法对OfWRKY120保守结构域、系统进化进行分析,并采用qRT-PCR技术研究盐胁迫下OfWRKY120在桂花叶片中的相对表达量。构建OfWRKY120超表达载体,使用亚细胞定位、酵母自激活检测等探究其特性,将该基因瞬时转化本氏烟草后,对烟草进行盐处理,利用DAB、NBT染色和相关生理指标的测定,解析瞬时转化OfWRKY120对本氏烟草耐盐性的影响。【结果】OfWRKY120基因全长为1 422 bp,编码474个氨基酸,存在WRKY superfamily保守结构域。盐胁迫能够激活桂花叶片中OfWRKY120的表达,在72 h时相对表达量最高,与对照有显著差异。亚细胞定位结果表明,OfWRKY120定位于细胞核。酵母自激活结果显示OfWRKY120无自激活活性。盐胁迫后,OfWRKY120瞬时过表达植株的超氧阴离子(O^-₂·)和脯氨酸含量显著高于空载对照,且DAB和NBT染色表现出更深的颜色。本氏烟草中的qRT-PCR结果显示,OfWRKY120显著降低了NbCAT的表达,而显著提高了NbP5CS1、NbP5CS2和NbP5CR的表达。【结论】OfWRKY120过表达增加了盐胁迫下本氏烟草中活性氧（ROS）的含量,导致植物对盐胁迫的敏感性提高。     

芍药属组间杂交种皮开裂种子的解剖观察与胚培养

【目的】探究芍药属组间杂交种皮开裂种子的内部状态和胚培养成苗表现,为揭示种皮开裂种子的成苗潜力、提高组间远缘杂交育种效率提供参考。【方法】以24个芍药属组间杂交组合种皮开裂的种子为试验材料,解剖后观察并统计胚和胚乳的发育情况,通过离体培养观察胚的萌发和生长规律,分析不同组合种皮开裂种子发育和成苗差异。【结果】芍药属24个组间杂交组合中均出现了种皮开裂的杂交种子,平均种皮开裂率高达61.08%;1 767粒种皮开裂种子中,有11.09%的胚乳已腐烂;胚乳未腐烂种子中,约90%以上种子的胚乳存在不同程度的损伤或病变,24.18%的种子内部未观察到可见胚。对解剖得到的1 185个组间杂种胚进行离体培养发现,有24.73%的胚不萌发,63.47%的胚生长异常,仅有4.47%的胚能正常生长,得到完整植株。胚培养得到的完整植株具备良好的活力,移栽成活率达到86.79%。24个杂交组合种皮开裂种子通过离体胚培养共得到46株移栽成活的组间杂种苗,平均成苗率为2.60%,接近正常组间杂交种子的播种成苗率（2.75%）。【结论】种皮开裂现象在芍药属组间杂交种子中普遍存在,是组间远缘杂交障碍的重要表现之一,用离体胚培养技术能有效克服这类障碍,提高成苗率。     

海鲜菇菌糠微生物发酵及其在肉羊瘤胃降解特性研究

【目的】探究不同微生物菌剂对海鲜菇菌糠发酵效果的影响,并研究其在肉羊瘤胃内降解特性。【方法】以海鲜菇菌糠为主要原料,分别添加0.1%植物乳杆菌、0.1%活菌多复合发酵菌剂、0.1%活菌多复合发酵菌剂＋3%糖蜜以及3%糖蜜,以不添加菌剂和糖蜜的处理为对照组。每处理3个重复,室温厌氧发酵45 d后,取样测定其营养成分（干物质（DM）、粗蛋白（CP）、中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量）及发酵品质（pH及乳酸、乙酸、丙酸和丁酸含量）。取发酵效果最佳处理的发酵菌糠和菌糠原料进行瘤胃降解试验,测定发酵前后海鲜菇菌糠DM、CP、NDF和ADF不同发酵时间点（4,8,12,24,48及72 h）的瘤胃降解率,并计算降解参数及有效降解率。【结果】与对照组相比,各试验组CP含量均升高,NDF含量均降低,其中0.1%活菌多复合发酵菌剂＋3%糖蜜处理发酵效果最佳,其CP含量提高了9.69%（P＜0.05）,NDF、ADF和半纤维素含量分别下降了9.12%（P＜0.05）,2.66%和28.71%。各试验组pH较对照组均显著降低（P＜0.05）,乳酸含量均升高,其中0.1%活菌多复合发酵菌剂＋3%糖蜜处理组pH值最低,为3.29,乳酸含量最高（7.84%）,较对照组提高了33.11%（P＜0.05）。0.1%活菌多复合发酵菌剂＋3%糖蜜处理组菌糠DM、CP、NDF和ADF的72 h瘤胃降解率较发酵前分别提高了8.61%,8.58%,14.75%和8.93%（P＜0.05）,有效降解率较发酵前分别提高了7.66%,11.75%,20.74%和3.39%（P＞0.05）。【结论】在海鲜菇菌糠中添加0.1%活菌多复合发酵菌剂＋3%糖蜜能明显提高其营养价值、发酵品质及其在肉羊瘤胃中的降解率。     

扭果花旗杆组织培养与再生体系的建立

【目的】以扭果花旗杆(Dontostemon elegans)根和下胚轴为外植体,建立扭果花旗杆组织培养体系,为后续遗传转化体系的建立提供技术基础。【方法】以MS培养基为基础培养基,利用萘乙酸(NAA)探究根和下胚轴直接诱导不定芽情况,利用2,4 二氯苯氧乙酸(2,4-D)、6-苄氨基嘌呤(6-BA)、NAA、苯基噻二唑基脲(TDZ)、吲哚丁酸(IBA)进行愈伤组织诱导及分化和不定芽生根试验,统计愈伤组织诱导及分化和不定芽生根情况,确定扭果花旗杆组培体系最佳培养基类型。【结果】（1）由根和下胚轴直接诱导不定芽的最适培养基分别为MS+0.3 mg/L NAA和MS+0.6 mg/L NAA,直接诱导不定芽的最佳外植体为根。（2）扭果花旗杆根和下胚轴都能诱导愈伤组织,其中根系诱导愈伤组织速度最快且状态最佳,其次为下胚轴。根系愈伤组织诱导的最佳培养基为MS+1.0 mg/L 2,4-D+0.2 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA,诱导率可达100.00%;下胚轴愈伤组织诱导的最佳培养基为MS+0.3 mg/L 2,4-D+1.5 mg/L 6-BA+1.5 mg/L NAA,诱导率可达100.00%。（3）根系和下胚轴的最佳愈伤组织分化培养基均为MS+0.5 mg/L 6-BA+0.3 mg/L NAA,分化率分别为100.00%和86.66%。（4）最佳生根培养基为MS+0.5 mg/L IBA,生根率可达50%以上。（5）将组培苗移至土壤后,在光照培养室培养15 d,其存活率可达83.33%。【结论】建立的扭果花旗杆组培体系可获得与实生苗形态一致的组培苗,为扭果花旗杆遗传转化体系的建立奠定了技术基础。