不同形态氮肥对不同专用小麦叶片氮代谢及籽粒蛋白质的影响

 采用盆栽方法研究了3种形态氮肥对不同专用小麦叶片氮代谢和籽粒蛋白质及其组分的影响。结果表明,强筋小麦豫麦34在酰胺态氮肥处理下,开花期叶片NR活性较强,氮素含量相对较高。籽粒中蛋白质含量较高,清蛋白含量和麦谷蛋白/醇溶蛋白比值最大,营养品质和加工品质较好;中筋小麦豫麦49在铵态氮肥作用下,籽粒蛋白质含量、清蛋白含量和麦谷蛋白/醇溶蛋白比值均最大;弱筋小麦豫麦50在铵态氮肥处理下,籽粒蛋白质含量和麦谷蛋白/醇溶蛋白比值均较低,加工品质较好;籽粒蛋白质含量与开花期叶氮量呈显著正相关,与叶片NR活性无显著关系。     

土壤水分对豫麦34花后GS同工酶及籽粒产量与蛋白质含量的影响

采用盆栽方法,连续两年研究了豫麦34在田间最大持水量40%(40%FC)、60%(60%FC)和80%(80%FC)条件下花后旗叶与籽粒中谷氨酰胺合成酶(GS)及其同工酶活性和可溶性蛋白含量及籽粒产量等的变化特征。结果表明,旗叶中GS活性较同期籽粒中GS活性高10倍以上,并均在波动中下降;旗叶中有GS1、GSx和GS2三种同工酶,其中GS2活性最高,GSx活性最低;籽粒仅有GS1。小麦花后旗叶和籽粒中GS和GS同工酶活性表现为60%FC>80%FC>40%FC,尤以旗叶GS2活性受影响最大。籽粒灌浆高峰前期,旗叶中可溶性蛋白含量表现为60%FC>80%FC>40%FC,随后表现为80%FC>60%FC>40%FC。籽粒中可溶性蛋白含量均表现为80%FC>60%FC>40%FC;60%FC处理的旗叶GS和GS2活性与可溶性蛋白含量呈显著正相关。籽粒产量和蛋白质含量均以60%FC处理最高,说明豫麦34生长中后期适宜的水分管理指标为田间最大持水量60%。     

不同花生品种荚果发育过程及根叶某些生理指标的变化

花生荚果发育过程可分为快速膨大阶段、缓慢膨大阶段和人水收缩阶段，在荚果膨大阶段根系干重、体积和活力依次迅速增加并达到最大值；进入失水收缩阶段后，各项测定指标值迅速减小。过氧化氢酶（CAT）活性在荚果膨大初期最高，随着荚果发育而逐渐降低，过氧化物酶（POD）活性随着荚果发育而逐渐升高，并于失水收缩阶段达到最大值，叶绿素含量在荚果膨大初期最高，随着荚果发育而逐渐降低，CAT活性、POD活性和叶绿素含量受天气影响较大。     

不同花生品种荚果发育及有机物积累动态研究

黄淮区花生不同品种荚果发育动态及有机物积累过程的研究表明，86036－26－1荚果发育早，速度快，持续时间短，海花1号发育晚、速度慢，持续时间长，不同品种籽仁干物重，脂肪及蛋白质积累的差异主要表现在快速增加阶段。86036－26－1籽仁的各种有机物增加快而多，但籽仁脂肪含量及蛋白质含量较低；豫花7号的各种有机物增加较快而多，蛋白质含量和脂肪含量较高。     

影响砂姜黑土麦田土壤氮素转化的生物学因素 及其对供氮量的响应

砂姜黑土是我国典型的中低产田土壤类型,研究其在土壤微生物驱动下的氮素转化过程及其机制,可为定向调控土壤氮素转化过程,提高氮素利用效率并减少其负面效应提供科学依据。试验设置0 kg·hm~(-2)、120 kg·hm~(-2)、225 kg·hm~(-2)和330 kg·hm~(-2) 4个供氮量,分别于冬小麦越冬期、拔节期、抽穗期、开花期、灌浆期和成熟期测定小麦根际土壤氮转化相关微生物作用(氨化作用、硝化作用和反硝化作用)强度和土壤氮素转化相关酶(脲酶、蛋白酶)活性,土壤净氮素矿化速率、土壤硝态氮和铵态氮含量的变化,研究影响砂姜黑土麦田土壤氮素转化的生物学因素及其对不同供氮量的响应。结果表明,土壤氮素转化微生物及酶活跃时期为拔节到灌浆期,灌浆期之后土壤氨化作用强度、硝化作用强度、脲酶及蛋白酶活性降低;土壤净氮素矿化速率与土壤氮素转化微生物作用强度及酶活性的活跃期较为一致,在开花前后达到最高。除脲酶活性随供氮量增加持续上升外,土壤氮素转化微生物作用强度及蛋白酶活性均随供氮量的增加,在225 kg·hm~(-2)处理下达到最高,进一步增加供氮量至330 kg·hm~(-2),微生物作用强度及酶活性均表现出不同程度的下降。可见,砂姜黑土土壤氮素转化的活跃期与小麦需氮高峰期基本一致,有利于冬小麦的生长。但由于砂姜黑土中土壤硝化作用强度较低,土壤硝化能力有限,从而降低了氮素可利用性,且增加了土壤氨挥发损失的潜在风险。在一定范围内增加供氮量,有利于土壤氮素的转化,但供氮过多(330 kg·hm~(-2))则不利于砂姜黑土供氮能力的提高。     

两类发育特性小麦品种氮代谢生理差异分析

为提高小麦氮素利用效率,实现节氮增产,采用大田试验方法,以弱春性小麦品种‘矮早8’和‘洛麦24’及半冬性小麦品种‘中原6号’和‘周麦26’为材料,分析2类品种在供氮0kg·hm~(-2)(N0)、120kg·hm~(-2)(N120)和225kg·hm~(-2)(N225)3个水平下氮代谢特征及籽粒产量与品质的差异。结果表明,不同供氮水平下,除籽粒蛋白质外,叶片及籽粒的谷氨酰胺合成酶(GS)活性、游离氨基酸及可溶性蛋白质质量分数、产量、氮收获指数、植株氮素利用率、氮肥偏生产力等均表现为半冬性显著高于弱春性品种。增加供氮量后,2类品种叶片和籽粒的GS活性、游离氨基酸及可溶性蛋白质质量分数、产量、籽粒蛋白质质量分数、氮收获指数、氮肥偏生产力均增加,而植株氮素利用率降低。但2类品种对供氮水平响应不同,与N0相比,增加供氮量,半冬性品种籽粒中GS活性、游离氨基酸、可溶性蛋白质质量分数和氮收获指数的增加幅度均显著高于弱春性品种,但叶片中GS活性、游离氨基酸、可溶性蛋白质质量分数及氮肥偏生产力的增幅则显著低于弱春性品种;植株氮素利用率降幅以弱春性品种显著高于半冬性品种。因此,半冬性品种氮素同化、转运及供应能力和产量显著高于弱春性品种,增加供氮量,对其氮代谢能力促进作用显著。     

小麦酰脲通透酶基因TaUPS2.1-D的克隆及等位变异分析

【目的】明确小麦酰脲转运蛋白TaUPS2.1-D的亚细胞定位及其在不同小麦品种中的等位变异。【方法】克隆了小麦TaUPS2.1-D基因,构建了TaUPS2.1-D与绿色荧光蛋白(GFP)的融合表达载体,通过转化烟草叶片阐明了TaUPS2.1-D的亚细胞定位。对TaUPS2.1-D基因在几千个小麦品种中的变异位点及其变异频率进行分析。【结果】TaUPS2.1-D基因在细胞质膜和内质网上均有明显表达。TaUPS2.1-D基因的等位变异位点变异频率均较低,可见该基因在不同小麦品种中功能相对保守。【结论】小麦酰脲转运蛋白TaUPS2.1-D是一种跨膜转运蛋白,且功能较为保守。     

玉米不同组织器官谷氨酰胺合成酶同工酶表达差异及聚合方式

谷氨酰胺合成酶(GS)是作物氮同化及转移利用的关键酶,本试验研究了玉米灌浆期不同组织器官的GS同工酶表达特性,鉴定了玉米GS同工酶的聚合方式。Western blot结果表明,玉米不同组织器官的GS同工酶亚基表达存在明显差异,分子量约40 kD的GS1亚基在所有组织中均大量表达,39 kD的GS1亚基仅在穗位节及穗柄中大量表达,分子量约44 kD的GS2亚基在叶片等光合组织中微量表达。通过改进BNE技术,结合胶内转移酶活性的测定,分析了玉米GS同工酶全酶的大小;利用2-D胶结合Western blot鉴定了GS同工酶相应的亚基组成。结果表明,在玉米组织鉴定出3种分子量不同的GS同工酶,GS2全酶分子量约460 kD,为十聚体;GS1全酶有2种聚合状态,一种是分子量约410 kD的十聚体,另一种是分子量约240 kD的五聚体形式,可见玉米GS同工酶表达存在多种方式。     

耕作方式与氮肥减施对黄褐土麦田土壤酶活性及温室气体排放的影响

为探明夏玉米秸秆粉碎还田后,不同耕作方式和氮肥减施对土壤酶活性及温室气体排放的影响,采用静态箱气相色谱法,以传统翻耕和常规施氮量为对照(PT+CN),测定并分析了免耕减氮(N T+LN)、免耕常规施氮(N T+CN)、旋耕减氮(R T+LN)、旋耕常规施氮(R T+CN)、翻耕减氮(PT+LN)对麦田土壤-作物系统温室气体排放的影响及其与土壤酶活性的关系。结果表明:土壤中脲酶和蔗糖酶活性均表现为0~20cm高于20~40cm土层,拔节期脲酶和蔗糖酶活性达到最高值。减少施氮量降低了土壤脲酶和蔗糖酶活性,其中以NT+LN处理土壤脲酶和蔗糖酶活性最低;不同处理小麦田均表现为CH4的汇和CO2与N2O的源。与对照相比,NT+LN、RT+LN、PT+LN、NT+CN、RT+CN处理的CH4平均吸收通量分别减少了25.57%、25.06%、18.03%、11.96%、11.61%,CO2和N2O平均排放通量分别降低了17.57%、12.28%、11.36%、10.24%、4.96%和34.05%、26.48%、20.60%、15.61%、3.02%;土壤脲酶与CH4排放通量呈负相关,与CO2、N2O排放通量呈正相关。蔗糖酶与0~20cm土层的CH4排放呈显著负相关,与N2O排放呈显著正相关,但20~40cm土层的蔗糖酶活性与温室气体排放通量相关性不显著。综上所述,在秸秆还田、减少化肥用量、提倡固碳减排的背景下,旋耕减氮处理是在保持较高土壤酶活性的同时减少农田温室气体排放的最优组合。     

小麦谷氨酰胺合成酶同工酶转录特点及其启动子序列分析

谷氨酰胺合成酶是小麦氮同化关键酶,分为胞液型和质体型(TaGS2)两类,其中胞液型TaGS又分为TaGS1、TaGSr和TaGSe。为了研究异源六倍体小麦A、B、D染色体组TaGS同工酶表达差异及调控机制,本项目利用三代测序技术测定了TaGS同工酶基因转录水平,依据中国春基因组序列克隆了豫麦49的12个TaGS同工酶启动子,并对其序列进行了分析。结果表明,TaGS1主要由6B染色体基因转录,TaGSe和TaGSr主要由4D染色体基因转录,TaGS2主要由2D染色体基因转录,不同TaGS同工酶转录起始位点距起始密码子ATG的距离不同。启动子元件分析显示,6B染色体上的TaGS1启动子有较多W-box、AC-I、ABRE、as-1和茉莉酸甲酯等响应元件,4D染色体上的TaGSe启动子有较多胁迫响应转录因子(MYB、MBS、LTR等)结合元件和植物生长素响应元件,4D染色体上的TaGSr启动子有较多WRE3等转录因子结合元件,2D染色体上的TaGS2启动子有较多A-box、WRE3、ARE及AT富集区。不同TaGS同工酶启动子顺式元件种类、数目及排列顺序均不同,为进一步研究GS同工酶调控机制奠定了基础。