物联网与作物模型在智慧棉花系统中的应用与展望

在已有科技与研究成果基础上,结合数据库技术,构建基于物联网与棉花功能结构模型Cotton XL的智慧棉花生产数字化系统平台。系统利用智能传感器等物联网设备实时采集田间气象、土壤和作物长势等数据以及现场视频图像信息,通过网络传输监测范围内棉株的信息至数据库,结合模型模拟分析,实现远程操控辅助管理、预测判别、智能处理和可视化模拟等功能,从而优化作物栽培管理措施,提升资源配置效率,提高棉花产量与品质,为棉农适应现代农业信息化、智能化、高效化提供有效途径。     

外源ABA对低温胁迫下小豆幼苗生理及产量的影响

在盆栽条件下,以耐冷性不同的2个小豆(Vigna angularis）品种龙小豆4号（耐冷型）和天津红（冷敏型）为材料,于苗期在人工气候室进行低温（4℃,持续12 h）及预喷施外源脱落酸（abscisic acid,ABA）处理,旨在研究苗期低温胁迫下外源ABA对小豆叶片逆境生理指标（H₂2O₂2、丙二醛（MDA）、抗氧化酶活性、可溶性物质）和产量因子的调控效应。结果表明：幼苗期低温处理12 h后,龙小豆4号和天津红小豆叶片H₂2O₂2含量分别提高34.82%和27.10%;MDA含量分别提高65.56%和83.79%;SOD和POD活性分别提高6.67%和18.48%、45.53%和102.44%;脯氨酸含量分别提高33.12%和24.41%。低温处理导致龙小豆4号百粒重下降2.58%,与喷施清水相比,低温处理12 h后天津红的单株荚数和百粒重分别下降18.55%和10.61%(P＜0.05）。喷施外源ABA具有抵御低温的作用,外源ABA促进龙小豆4号和天津红叶片脯氨酸含量提高9.13%和19.76%;H₂2O₂2含量降低7.63%和8.36%;MDA含量降低10.18%和20.27%;SOD和POD活性分别提高9.06%和13.57%、8.26%和28.51%,同时百粒重分别提高8.56%和8.92%。低温胁迫下,不同品种小豆的生理应激存在显著差异;喷施外源ABA能够有效缓解低温胁迫对小豆的伤害。     

饥饿情况下蠋蝽种内互残行为发生时期及影响

为明确饥饿情况下蠋蝽种内残杀行为的发生时期和影响因素,指导蠋蝽规模化繁育和释放,本文研究了不同发育时期和密度下的蠋蝽种内残杀行为。研究发现：蠋蝽对卵粒的种内互残行为主要发生在饥饿24 h以内,雌性蠋蝽对卵粒的取食行为显著强于雄性蠋蝽,取食比例是雄性的2.80～3.25倍、取食量是雄性的18.75～21.20倍,雌性取食下的卵粒羽化率为70.66%,显著低于雄性和对照的86.59%和87.88%。发育时期和饲养密度均显著影响蠋蝽的种内残杀行为,主要发生在饥饿后的19.63～36.00 h,并且1、2、3龄若虫没有表现出种内残杀行为,4龄以后种内残杀行为显著;低密度下蠋蝽种内互残行为不显著,但高密度会增强种内互残行为,且随密度的增加,种内互残行为显著增强。     

11份玉米自交系单株产量等性状的配合力与遗传参数研究

旨在研究玉米自交系单株产量等性状的配合力、遗传力及反交效应,为玉米自交系的选育和杂交种的组配提供依据。以11份玉米自交系为试材,按Griffing Ⅲ完全双列杂交法组配110个组合,观测杂交种的单株产量、株高、穗位高、雄穗分支数、雄穗主轴长、抽丝期和开花期等7个性状的表型数据,并对上述性状的一般配合力、特殊配合力、广义遗传力、狭义遗传力和反交效应进行估算。供试材料除雄穗主轴长的特殊配合力差异不显著外,其余性状的一般配合力和特殊配合力差异均达到极显著水平。JZ3和JZ6两个自交系单株产量的一般配合力为极显著正值,两对组合JZ9×JZ2和JZ2×JZ9、JZ6×JZ3和JZ3×JZ6的单株产量具有最大的正向SCA效应值,分别为40.68 g和35.24 g。单株产量的反交效应差异极显著,部分自交系的反交效应方差较大。7个性状的广义遗传力从大到小依次为,雄穗分支数、株高、开花期、穗位高、抽丝期、单株产量和雄穗主轴长;狭义遗传力从大到小依次为,雄穗分支数、株高、穗位高、开花期、雄穗主轴长、抽丝期和单株产量。试验结果表明单株产量性状的显性遗传方差占比最大,狭义遗传力最小,易受环境条件的影响,对该性状的选择适宜在晚代进行;单株产量性状具有显著的反交效应,故部分自交系需严格控制正反交方式。     

接种根瘤菌后3个紫花苜蓿品种耐盐性综合评价

研究苜蓿中华根瘤菌共生3个耐盐性高的紫花苜蓿品种,以选育适宜在内蒙古盐渍土地区大量种植的紫花苜蓿品种。以内蒙古地区常见的3个紫花苜蓿品种(中苜1号、金皇后、阿尔冈金)为试验材料,利用不同浓度NaCl溶液(0、50、150 mmol/L)模拟盐害环境,对3个紫花苜蓿品种接种苜蓿中华根瘤菌,测定紫花苜蓿品种的地上部分鲜质量、根鲜质量、根瘤数、有效根瘤数、丙二醛(MDA)质量摩尔浓度、可溶性糖质量分数6项指标,依据隶属函数法进行耐盐性综合评价。当盐浓度达到50 mmol/L时,3个紫花苜蓿品种中金皇后与苜蓿中华根瘤菌共生耐盐效果最好,相比于不接种地上部分鲜质量增加6.14 g,MDA质量摩尔浓度低至0.91mmol/g,可溶性糖质量分数高达21.65 mg/g,在3个紫花苜蓿品种中膜脂过氧化程度最低,渗透调节能力最强。当盐浓度达到150 mmol/L时,接种苜蓿中华根瘤菌对3个紫花苜蓿品种影响微弱。耐盐性强弱依次为金皇后(接种RM)、中苜1号(接种RM)、阿尔冈金(接种RM)、中苜1号(未接种RM)、金皇后(未接种RM)、阿尔冈金(未接种RM)。不同盐浓度(0、50、150 mmol/L)对3个紫花苜蓿品种生长均有抑制作用,且抑制效果随盐浓度升高而增强。在轻度盐害(50 mmol/L)环境下,接种苜蓿中华根瘤菌有效缓解盐对紫花苜蓿的伤害,其中金皇后耐盐性最强。当重度盐害(150 mmol/L)发生时,接种苜蓿中华根瘤菌对紫花苜蓿作用效果不明显甚至不起作用。     

荒漠草原建群种及其枯落物的C、N、P生态化学计量特征

以希拉穆仁草原建群种羊草(Leymuschinensis)、短花针茅(Stipa breviflora Griseb)、芨芨草(Achnatherum splendens nevski)及其枯落物为研究对象,通过测定其C、N、P质量分数,并计算生态化学计量比,分析建群种养分限制格局及养分再吸收规律。结果表明:①植物叶片的C、N、P质量分数均值分别为398.74、24.41、1.55 g/kg,枯落物的为362.53、14.79、1.17 g/kg,3种植物叶片的C、N、P质量分数与其枯落物的差异显著(P<0.05)。②植物在枯落之前会将养分转移,防止养分的流失,N、P的养分再吸收效率范围分别在13.51%~77.49%、2.65%~49.51%,N的回流率大于P,进而使其具备了较强的适应干旱环境的能力。③3种植物叶片的N/P、C/N、C/P变化范围分别在11.81~21.70、15.76~16.59、195.47~273.37,枯落物的变化范围分别在7.72~17.05、17.71~64.46、215.43~487.46,3种植物叶片与枯落物的N/P、C/P差异显著(P<0.05)。④植物叶片N/P均值为16.95,枯落物N/P均值为12.31,说明植物的生长主要受P的限制。研究结果可为荒漠草原提供草地管理指导。     

小麦TaCHS基因的克隆、表达特征及不同品种的等位变异分析

为了明确小麦查尔酮合成酶(CHS)基因TaCHS的表达规律以及挖掘TaCHS的等位变异,克隆了小麦TaCHS基因,并对其序列特征、表达特性及其在不同品种之间的多态性进行了分析。生物信息学分析表明,TaCHS基因属于多基因家族,编码的蛋白质分子质量为43.15 ku,理论等电点为6.43,属于疏水稳定蛋白,定位于细胞质中。进化分析表明,小麦TaCHS蛋白与二穗短柄草亲缘关系最为密切。TaCHS基因在根、茎、叶、籽粒中均有表达,其中在茎中表达量最高;在灌浆期,籽粒中TaCHS的表达量呈现出先升高后下降再升高的变化趋势,且在花后14 d的表达量达到第一个峰值。通过对119份小麦品种的TaCHS序列分析,发现其在不同小麦品种间的保守性较强,共发现4种变异类型,TaCHS-A1a、TaCHS-A1b、TaCHS-A1c、TaCHS-A1d分别占85.72%,7.56%,3.36%,3.36%。综上,TaCHS-A1a类型为主要的变异类型,而不同小麦品种TaCHS基因在籽粒中的表达可能与类黄酮类物质积累有关。     

不同苦荞品种花和籽粒空间分布特征及差异分析

以8个苦荞品种为试验材料,研究不同苦荞品种花和籽粒在植株不同部位的分布特征及差异。结果表明,不同苦荞品种花和籽粒总数存在显著差异,其中川荞2号总花数、总籽粒数最高,分别为3 046.6和1 367.8,而川荞1号最少,分别为1 017.6和487.2,品种间总花数和总籽粒数变异系数分别为34.8%、29.0%。不同苦荞品种花和籽粒空间分布呈现相同趋势,均主要分布于分枝上,分别占整株的76.3%和74.2%以上,且均显著高于主茎,分别高68.7%~87.0%和65.2%~84.5%。生产上可通过调控分枝的有效籽粒数来提高苦荞产量。