棉花花铃期低温对叶片PSI和PSII光抑制的影响

选用陆地棉(Gossypium hirsutum L.)品种新陆早45号,在室外盆栽至开花结铃期后,移至人工气候室,模拟新疆棉花花铃期易出现的低温逆境条件,设置处理T(16℃/10℃,昼/夜),以常温(30℃/18℃,昼/夜)处理作为对照,采用叶绿素荧光和P700同步测定技术,研究低温对棉花花铃期叶片光合机构PSII能量分配、PSI氧化还原状态及环式电子传递流的影响。结果表明,与对照相比,低温处理显著降低了棉花叶片PSII光适应状态下最大光化学量子产量(F_v'/F_m')、光化学猝灭系数(qP)和PSII有效光化学量子产量[Y(II)],并使PSII非调节性能量耗散[Y(NO)]和调节性能量耗散[Y(NPQ)]量子产量显著升高,诱导PSII发生光抑制。低温引起棉花叶片光合机构PSI受体侧限制[Y(NA)]显著下降和供体侧限制[Y(ND)]显著升高,但未引起有效的PSI复合体含量(P_m)显著降低,表明与PSII相比,棉花叶片PSI对低温不敏感。此外,低温引起环式电子传递量子产量[Y(CEF)]以及与PSII实际量子产量比率的[Y(CEF)/Y(II)]显著升高,进一步表明在低温下,光破坏防御机制中环式电子传递流对棉花PSI、PSII起着重要的保护作用,是主要的光破坏防御机制。非光化学热耗散(NPQ)和调节性非光化学热耗散[Y(NPQ)]与[Y(CEF)]具有显著的正相关关系,表明低温引起棉花花铃期叶片PSII反应中心过度关闭产生过剩的激发能,造成了PSII可逆的光抑制,环式电子传递流的响应及较高的调节性能量耗散共同保护了棉花叶片PSI和PSII免受光抑制的损伤,这可能是棉花叶片PSI对低温不敏感的重要原因。     

基于“多基因聚合-早世代组配”策略的水稻分子改良研究

传统水稻育种技术最主要瓶颈是选择效率低和周期长。为了提高水稻优异材料选育和杂交稻组配效率,创新水稻分子育种策略,利用分子标记辅助选择多基因聚合和早世代杂交组配,展开水稻恢复系分子改良和杂交新组合的调查评价。供体亲本H318与恢复系亲本华占进行杂交,通过选择和设计关键有利基因的分子标记,利用毛细管电泳基因分型技术,将Wxb、fgr、Xa23、Pi2、Pi46以及Pita 6个稻米品质、香味、抗白叶枯病和抗稻瘟病相关功能基因进行聚合利用。通过多世代的田间生物学性状调查,米质、抗性等表型鉴定,获得14份以恢复系华占为遗传背景,目标基因纯合的优质、双抗和香型稳定的水稻株系。依据材料稳定遗传特性,将改良后代株系与生产应用的不育系进行测配和组合的调查评价,筛选获得潜在优良杂交稻。在育种进程中采用"多基因聚合-早世代组配"策略,实现多个有利基因快速聚合,定向改良稻米品质和抗病性等关键性状,并且促进杂交水稻组合的高效选育。     

利用CRISPR/Cas9技术创建OsCOL9水稻突变体

CRISPR/Cas9系统可对植物的内源基因进行有效定点编辑,为作物的遗传育种提供了新的方向。以感病水稻品种丽江为材料,抗病基因OsCOL9为靶基因,探索该系统对水稻内源基因定点编辑效率以及获得有研究意义的突变体。OsCOL9基因CDS序列全长1 266 bp,编码一个422 aa蛋白,分子量大小约为45.6 k Da,蛋白质结构的N端含有B-box结构域,C端含有CCT(CONSTANS、CONSTANS-Like、TOC1)结构域。设计4个长20 nt的guide RNAs(gRNAs)靶点,靶向编辑OsCOL9基因的CDS起始区域以及外显子的末端,分别由U3、U6a、U6b以及U6c启动子驱动,提取T1转基因植株的基因组DNA并对编辑位点附近的DNA片段进行序列分析。结果表明,T1材料中OsCOL9的碱基缺失数最多可达59 bp,突变次数最多可达11次,取得较好的基因编辑效果。同时本试验出现了脱靶效应,因此着重探讨了降低脱靶效应的方法。由于CRISPR/Cas9系统在进行基因编辑时没有外源基因的导入,加上该技术的快捷、简便,对生物技术与传统育种的结合具有重要实践意义。     

大麦品种驻大麦4号产量构成因素的通径分析

以驻大麦4号为材料,用2009-2015年度河南省区域试验和大麦品种展示数据汇总资料,进行驻大麦4号产量与产量构成因素相关性和通径分析.结果表明:驻大麦4号平均穗粒数51.39粒/穗,千粒重32.73 g,有效穗数568.79×104穗/hm2.株高、有效穗数和穗粒数变异系数较大.穗粒数和有效穗数与产量正相关,且穗粒数与产量相关系数达到极显著水平,千粒重与产量显著负相关;产量构成因素间相互制约,穗粒数与有效穗数负相关,与千粒重极显著负相关,有效穗数与千粒重负相关.产量与产量构因素间回归方程决定系数达到极显著水平,即驻大麦4号产量形成的89.8％以上是由产量构成因素贡献的.通径分析表明,穗粒数对驻大麦4号产量贡献最大,其次是有效穗数,千粒重相对较小;间接通径系数均为负值,说明驻大麦4号产量构成因素间制约作用较强,在适宜基本苗条件下,通过合理肥水运筹,稳定穗数,增加穗粒数,提高产量.     

寄生不同龄期草地贪夜蛾的斑痣悬茧蜂生长发育表现

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(J. E. Smith),又称秋黏虫,是新入侵我国的外来物种。为探究本土天敌斑痣悬茧蜂寄生不同龄期草地贪夜蛾幼虫后的生长发育表现,本研究检测了斑痣悬茧蜂寄生2龄、3龄和4龄草地贪夜蛾幼虫后子代蜂幼虫发育历期、茧历期、羽化率、茧重、成蜂个体大小和成蜂寿命。结果表明,寄主龄期对子代蜂的幼虫发育历期、茧历期和成蜂寿命存在显著影响。与寄生4龄幼虫的子代蜂相比,寄生2龄和3龄幼虫的子代蜂幼虫发育历期分别平均延长了2.08 d(z=5.42,P0.05)和1.64 d(z=4.23,P0.05);寄生2龄幼虫的子代蜂茧历期平均延长了0.46 d(z=3.51,P0.05),但寄生4龄幼虫的子代蜂茧历期与寄生3龄幼虫的子代蜂茧历期无显著差异。4龄幼虫体内羽化的子代蜂成蜂寿命比在2龄和3龄幼虫体内羽化的子代蜂成蜂寿命分别平均延长了1.46 d(z=-2.60,P0.05)和1.68 d(z=-2.98,P0.05)。寄主龄期对子代蜂羽化率、茧重和成蜂个体大小无显著影响。随寄主龄期增大,子代蜂的发育速度加快,但寿命缩短。研究结果将为揭示斑痣悬茧蜂与寄主草地贪夜蛾的互作关系提供参考。     

贵州省黔东南地区草地贪夜蛾寄生性天敌资源调查初报

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(J. E. Smith)于2019年5月入侵贵州黔东南地区,严重威胁当地农业生态。黔东南地区丰富的生物资源是挖掘草地贪夜蛾自然天敌的重要基础。为明确黔东南地区草地贪夜蛾天敌的发生情况,2019年5月至7月,采用五点取样法对选取的3个地点开展调查。结果表明,草地贪夜蛾在黔东南地区的主要寄生性天敌有5类,分别为白僵菌属、绿僵菌属、茧蜂科、姬蜂科和黑卵蜂属昆虫,寄生率最高分别为45.50%、57.00%、3.00%、20.00%和12.50%,寄生草地贪夜蛾幼虫期4种天敌综合控制力最高达96.50%。本研究可为草地贪夜蛾天敌资源挖掘与利用提供重要参考。     

我国马铃薯帚顶病毒的分子检测

<正>马铃薯是我国第四大粮食作物,在生长过程中易受多种病毒侵染,其中马铃薯帚顶病毒(potato mop-top virus,PMTV)致病性强、危害严重,被我国列入进境植物检疫禁止进境物名录。该病毒于1966年在爱尔兰和北苏格兰被首次发现(CalvertHarriso,1966),随后扩散蔓延到世界诸多马铃薯主产区。感染该病毒的植株主要表现为帚顶,上部叶片出现褪绿V型环纹,基部叶片出现不规则黄色斑块、环纹和     

天山高寒草原植物叶片氮磷化学计量特征对氮沉降的响应

人类活动和气候变化导致的大气氮沉降急剧升高,将会影响高寒草原植物养分循环。为了研究氮沉降对高寒草原植物养分含量及生态化学计量学特征的影响。依托2009年在新疆天山巴音布鲁克高寒草原设置的长期氮沉降研究平台,于2017年7月和10月采集溚草（Koeleria cristata）、二裂委陵菜（Potentilla bifurca）和天山赖草（Leymus tianschanicus）3种植物的成熟叶和老叶,分析3种植物叶片N、P元素生态化学计量对不同施氮水平的响应规律。结果表明：① 3种植物养分浓度及其化学计量比在成熟叶和老叶之间存在较大差异,成熟叶和老叶的N、P含量分别为12.78 mg·g^-1、0.88 mg·g^-1和6.88 mg·g^-1、0.46 mg·g-1mg·g^-1。3种植物成熟叶和老叶的N元素含量均为：二裂委陵菜>天山赖草>溚草,P元素含量同N元素含量趋势一致;② 氮添加增加了成熟叶和老叶N浓度,分别达12%和48%;成熟叶与老叶P浓度对氮添加的响应规律不一致,成熟叶P浓度对氮添加的响应与物种有关,而老叶P浓度呈一致的下降趋势;氮添加对成熟叶和老叶N∶P的比值影响亦不同,其中相对于成熟叶,老叶的N∶P呈显著增加趋势。③ 植物叶片的N元素、P元素和N∶P比三者之间的相关分析表明:N元素和N∶P之间呈显著正相关关系(P<0.05),在生长旺盛期和枯黄期,溚草和天山赖草的N与P元素之间没有发现显著相关性(P>0.05),而二裂委陵菜呈现一定的差异性,在生长旺盛期二裂委陵菜叶片N与P元素呈显著的正相关、枯黄期呈显著的负相关(P<0.05)。表明长期氮的添加显著影响了3种植物叶片的养分含量和生态化学计量,不同物种间存在一定差异,未来氮沉降升高将会影响天山山地草原的植物养分循环。     

Growth pattern of Juncus effusus and Juncus conglomeratus in response to cutting frequency

Increasing abundance of Juncus effusus (soft rush) and Juncus conglomeratus (compact rush) in pastures and meadows in western Norway has caused reductions in forage yield and quality in recent decades. Understanding plant development and regrowth following cutting is essential in devising cost‐effective means to control rushes. In a field experiment in western Norway, we investigated development of above‐ and below‐ground fractions of rush from seedlings to three‐year‐old plants, including the impact on vigour of disturbing growth by different cutting frequencies during the period 2009–2012. Each year, the plants were exposed to one or two annual cuts or left untreated and five destructive samplings were performed from March to early December. Juncus effusus showed significantly more vigorous growth than Juncus conglomeratus in the last two years of the study period. The above‐ground:below‐ground biomass ratio of both species increased mainly in spring and early summer and was reduced in late summer and autumn. Removal of aerial shoots also reduced the below‐ground fraction of both species. One annual cut in July effectively reduced biomass production in both species by 30–82%, which was only a slightly smaller reduction than with two annual cuts, in June and August. Mechanical control measures such as cutting can thus effectively reduce rush vigour when performed late in the growing season.     

Considering the preferences for nitrogen forms by invasive plants: a case study from a hydroponic culture experiment

Although preference for NH₄⁺, NO₃^? or a combination of the two often differs among species, we know little about the responses of invasive plants to different inorganic N forms. Furthermore, many studies have suggested that an increase in N availability may facilitate further invasions. However, most of these studies predicted the positive feedback without considering the preference for N forms of invasive plants. Therefore, we cultivated four common invasive species (Mikania micrantha, Ipomoea cairica, Wedelia trilobata and Bidens pilosa) in South China with hydroponic media containing different forms of N (i.e. NO₃^?, NH₄NO₃ and NH₄⁺) at equimolar concentrations. Our results showed that the N forms significantly affected the growth, biomass allocation and physiological traits of the plants. All four invasive plants supplied with NO₃^? alone had better performance and greater allocation to root biomass than did plants that were supplied with NH₄⁺ alone. Moreover, the photosynthetic rate, pigment content and photosystem II activity of plants supplied with NO₃^? or NH₄NO₃ were significantly higher than those of plants supplied with NH₄⁺alone. The results suggested that all four invasive plants preferred NO₃^? rather than NH₄⁺, and changes in NO₃^? played an important role in furthering the invasions of these plants than did changes in NH₄⁺. Our results implied that decreasing NO₃^? may be a useful tool for controlling and managing invasive plants preferring NO₃^?. In addition, this study highlighted the importance of considering plant N form preference to better understand plant invasions.