长江下游粳稻稻瘟病广谱抗性基因组合模式分析

【目的】基因聚合是实现水稻稻瘟病广谱抗性的有效途径之一。通过构建粳稻背景下不同双基因聚合系,利用长江下游粳型稻瘟病菌（Magnaporthe oryzea）菌株评价其抗性效应并解析其抗性效应产生的构成因子,为长江下游粳稻抗稻瘟病育种提供广谱抗性基因组合模式和种质资源。【方法】以粳稻07GY31为背景的Piz基因座不同复等位基因（Pigm、Pi40、Pi9、Pi2、Pizt和Piz）单基因系为核心,利用不完全NCII交配设计,分别与其他广谱抗性基因（Pi1、Pi54和Pi33）单基因系杂交,经分子标记辅助选择和农艺性状筛选,共构建18种不同基因组合的双基因聚合系。2019年利用长江下游粳稻种植区采集、分离的109个稻瘟病代表性菌株进行苗瘟、穗瘟人工接种鉴定及不同病圃的自然诱发鉴定,评价不同双基因聚合系的抗性效应,并分析双基因聚合系抗性效应的构成因子。【结果】Genotyping by sequencing（GBS）分析表明所构建的双基因聚合系均具有较高的背景恢复率,分布于97.08%（PPL^Piz/Pi33）—99.08%（PPL^Pigm/Pi1）。表明除了目标基因区域不同外,所有双基因聚合系的遗传背景几乎完全与受体亲本07GY31一致。同时人工接菌鉴定表明绝大部分双基因聚合系苗瘟和穗瘟抗性水平都优于单基因系。其中苗瘟抗性效应较好的聚合系分别为PPL^Pigm/Pi1、PPL^Pigm/Pi54、PPL^Pigm/Pi33、PPL^Pi9/Pi33、PPL^Pi9/Pi54、PPL^Pi40/Pi54、PPL^Pi40/Pi33、PPL^Pi40/Pi1、PPL^Pi9/Pi1, 而穗瘟抗性效应较好的聚合系分别为PPL^Pigm/Pi1、PPL^Pigm/Pi54、PPL^Pigm/Pi33、PPL^Pi40/Pi33、PPL^Pi40/Pi54、PPL^Pi40/Pi1、PPL^Pizt/Pi33。不同抗性基因聚合后产生不同的效应,其中互补效应高且能有效表达是提高双基因聚合系苗瘟和穗瘟抗性的关键因子。双基因聚合系PPL^{Pigm / Pi1}、PPL^{Pigm / Pi54}和PPL^{Pigm / Pi33}在苗瘟和穗瘟的人工接种,以及在不同病圃的自然诱发鉴定中均表现稳定的广谱抗性,同时,农艺性状调查结果也表明这3个双基因聚合系的基本农艺性状与轮回亲本07GY31基本一致,因此,基因组合Pigm/Pi1、Pigm/Pi54和Pigm/Pi33是适于长江下游粳稻的广谱抗性基因组合模式。【结论】抗性基因的组合方式影响聚合系的抗性水平,互补效应高且能有效表达是粳型双基因聚合系抗性效应提高的关键因子。本研究构建的双基因聚合系及其抗性效应分析为长江下游广谱稻瘟病抗性粳稻品种的精准培育提供了种质资源和理论支撑。     

免耕和秸秆还田对我国土壤碳循环酶活性影响的荟萃分析

【目的】探讨免耕和秸秆还田措施对我国农田土壤碳循环酶活性的影响,为有机物质转化和土壤健康提升提供科学依据。【方法】通过文献搜集,获得了目标文献56篇,建立了翻耕清茬（CT,507组）、翻耕+秸秆还田（SR,305组）、免耕（NT,291组）和免耕+秸秆还田（NTS,122组）处理对土壤碳循环酶（转化酶、纤维素酶、β-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶）活性影响的数据库。采用数据整合（Meta-analysis）和增强回归树（BRT）的分析方法,探讨不同管理措施下土壤碳循环酶活性的差异,并量化气候特征、土壤特性和种植制度等因子对其影响程度。【结果】与CT相比,SR（28.0%）、NT（13.7%）和NTS（23.2%）处理显著增加（P<0.05）了土壤碳循环酶活性;SR、NT和NTS处理显著促进了转化酶活性,增幅分别为25.3%、16.2%和22.5%;SR处理对纤维素酶活性的增幅为36.6%。对于低土壤有机碳（SOC<10 g·kg^-1）而言,SR、NT和NTS处理对转化酶活性增幅分别为26.7%、24.2%和37.9%。在碱性（pH>7.5）土壤中,SR和NTS处理下转化酶活性分别增加了22.3%和28.7%。对于不同黏粒含量的土壤而言,黏粒含量<20%的土壤中SR和NT处理下转化酶活性分别提高了21.5%和22.3%;黏粒含量为20%—30%的土壤中SR、NT和NTS处理下转化酶活性增幅分别为26.1%、16.1%和25.3%。干旱指数较大（2—3.5和>3.5）时,SR（29.1%和20.5%）、NT（13.4%和17.0%）和NTS（9.0%和36.9%）处理均显著提高了转化酶活性。对于轮作种植制度而言,SR和NTS处理促进了转化酶活性,增幅分别为24.0%和29.4%;而在连作种植制度下,SR处理下转化酶活性提高了29.4%。对于不同试验年限而言,NTS处理对转化酶活性的提高幅度表现为：长期（>10年;39.9%）>中期（5—10年;31.7%）>短期（<5年;17.6%）;短期和中期秸秆还田（SR）均显著增强了转化酶活性,增幅分别为22.0%和27.3%。免耕和秸秆还田对转化酶活性的交互作用在SOC含量低（<10 g·kg^-1）、pH呈碱性（>7.5）、黏粒含量低（<20%）、干旱指数高（>3.5）、轮作和持续年限长（>10年）的土壤中较小。BRT分析结果表明,黏粒含量和土壤pH是影响SR处理对转化酶活性提高的主要因素,而SOC含量和干旱指数是影响免耕措施（NT和NTS）提高转化酶活性的主要因素。【结论】在我国实施免耕和秸秆还田措施,尤其是在SOC和黏粒含量较低或干旱指数较高的地区,对于转化酶活性的提高具有重要意义。     

玉铃花开花动态与繁育系统特征

  目的  研究玉铃花Styrax obassia的开花动态,揭示其繁育系统的基本特征,认识其生物学特性,为玉铃花杂交育种、生境保护提供理论依据,也为城市园林绿化应用推广提供技术支持。  方法  田间观测玉铃花开花动态特征、花部结构、昆虫访花特性,采用TTC染色法和联苯胺-过氧化氢法,分别测定花粉活力和柱头可授性,运用杂交指数(OCI)、花粉胚珠比(P/O)等方法确定其繁育系统类型。  结果  ①玉铃花的花期为4月中旬至5月初,始花期为4月15—18日,盛花期为4月19—26日,末花期为4月27日—5月2日,单花花期约3~5 d。②总状花序下垂,开花顺序由花梗基部向先端分2~3区段开放, 30个总状花序的小花数量平均为(25.3±1.8)个。③开花1 d后的花粉活力最强,雌雄蕊成熟时间部分重合, P/O为(646.30±64.35), OCI为4。④访花昆虫主要有中华蜜蜂Apis cerana、日本弓背蚁Camponotus japonicus等。  结论  玉铃花开花始于4月中旬,结束于5月初,盛花期持续1周时间,其繁育系统属于兼性异交、需要传粉者的类型,部分为自交亲和。图3表1参25     

生姜主栽品种枯萎病抗性评价及抗病性鉴定指标筛选

【目的】筛选抗枯萎病的生姜品种,建立抗病评价体系,为生姜枯萎病抗病品种选育及抗病机理研究提供理论参考。【方法】选取5个生姜主产区的主栽品种,采用室内人工接种法测定枯萎病菌(腐皮镰刀菌)侵染对不同生姜品种超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、几丁质酶(CHI)、β-1,3-葡聚糖苷酶(GLU)活性及次生抗菌物质含量、超氧阴离子(O₂-·)、过氧化氢(H₂O₂)、丙二醛(MDA)含量等的影响,结合抗病系数、主成分分析、聚类分析、相关分析和隶属函数对5个生姜品种幼苗的抗病性进行综合评价。【结果】山东大姜病情指数最低(4.0)、发病率最低(4%)、发病周期最长(24 d),表现出较强的抗病性;罗平小黄姜病情指数最高(45.2)、发病周期最短(7 d),表现抗病性较弱。不同生姜品种幼苗接菌后的生理生化指标均出现不同程度的变化,其中,山东大姜的抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性、防御酶(PAL、CHI、GLU)活性和次生抗菌物质(总酚、类黄酮、木质素)含量均高于其他品种,O₂-·、H₂O₂和MDA含量低于其他品种,而罗平小黄姜呈现相反趋势。主成分分析将12个单项生理生化指标转换为3个独立综合指标,聚类分析将5个生姜品种划分为3类,结合隶属函数综合评价结果,5个生姜品种抗病性强弱表现为:山东大姜>凤头姜>竹根姜>贵州黄姜>罗平小黄姜,与人工接种试验中5个品种的发病程度一致。相关分析结果显示,SOD和类黄酮与抗病性综合评价值(D值)呈极显著正相关(P<0.01)。【结论】5个生姜品种中山东大姜抗病性最强,罗平小黄姜抗病性最弱;SOD和类黄酮可作为生姜枯萎病抗性鉴定的主要参考指标。     

草果叶斑病类致病菌对新型低毒药剂的敏感性及交互抗性

【目的】筛选高效防治草果叶斑类病害的绿色低毒药剂,为草果叶斑类病害的绿色防控和生态种植提供科学依据。【方法】以3种草果叶斑类病害 （炭疽病、叶瘟病和叶斑病）的强致病菌 ［炭疽菌 （Colletotrichum sp.）、灰梨孢菌（Pyricularia grisea）和茎点霉（Phoma sp.］为材料,采用菌丝生长速率法测定6种药剂（嘧霉胺、腈菌唑、咪鲜胺、代森锰锌、嘧菌酯和吡噻菌胺）对草果叶斑病类致病菌株的敏感性和毒力变异系数;通过药剂间交互抗性分析,筛选具有较好协同作用的药剂组合。【结果】吡噻菌胺和咪鲜胺对炭疽菌和灰梨孢菌的毒力最强,与其他药剂的半最大效应浓度 （EC50）差异显著 （P<0.05）,其中吡噻菌胺和咪鲜胺对炭疽菌的EC₅₀平均值分别为0.04和0.08 μg/mL,吡噻菌胺对炭疽菌菌丝生长抑制率均在61.68%以上,最高达93.57%。6种药剂对茎点霉均具有较高毒力, EC₅₀介于0.17~4.99 μg/mL,其中咪鲜胺和嘧菌酯的毒力最强。6种药剂对3种病原菌的毒力变异系数分析结果显示,吡噻菌胺和咪鲜胺2种药剂的毒力虽然较强但变异系数较大,对病菌存在较大的个体差异。各药剂对3种病菌的lgEC50相关性分析结果显示,吡噻菌胺、咪鲜胺和腈菌唑3种药剂间具有较高的交互抗性 （P<0.01）;而吡噻菌胺和咪鲜胺分别与嘧霉胺、代森锰锌、嘧菌酯之间交互抗性较小。【结论】吡噻菌胺和咪鲜胺单剂分别与嘧霉胺、代森锰锌、嘧菌酯的复配剂可作为草果叶斑病类病害的新型低毒防控药剂在草果生态种植中推广使用。     

烤烟油菜轮作及平衡施肥对土壤有机碳含量的影响

为探究烤烟油菜轮作及平衡施肥对土壤有机碳(SOC)含量的影响,通过田间小区试验,采用双因素裂区设计,测定烤烟与3个油菜品种（‘重蓉油1号’、‘德油早1号’和‘GSX-1’）轮作以及平衡施肥（减氮和增磷）下油菜季与烤烟季土壤的总有机碳(TOC)和可溶性有机碳(DOC)含量。结果表明,从油菜移栽初期到收获,SOC含量均有不同程度的上升,上升幅度为7.7%~166.49%;轮作处理的TOC含量和DOC含量相较对照有所增加,且收获期（180天）的TOC含量和DOC含量以‘重蓉油1号’最高,分别为对照处理的1.26和4.78倍。在烤烟整个生育期内,除个别处理外,其他土壤DOC含量呈下降趋势,TOC含量有所增加。此外,就施肥模式而言,减氮处理效果最佳。在烤烟收获期,除‘德油早1号’外,土壤TOC含量均以减氮处理最高,分别为常规施肥处理的1.20、1.44和1.02倍。综上,‘重蓉油1号’油菜与烤烟轮作、减施氮肥时SOC含量较高,是当地较优的种植模式。     

农村居民点用地混合利用对乡村活力的影响：基于山东省的实证研究

土地混合利用是提高土地利用集约度、激发地区活力的重要途径。本研究构建了农村居民点用地混合利用与乡村活力关系的分析框架,并以山东省为例,运用辛普森多样化指数、多因素综合评价法、相关性检验等探究农村居民点用地混合利用对乡村活力的影响。结果表明：2010—2018年山东农村居民点用地混合利用指数增速高、中、低区（县）的乡村活力指数增速分别为84.70%、60.74%、50.33%,农村居民点用地混合利用增速越快,乡村活力发展越快;2010年山东农村居民点用地混合利用程度低、中、高区（县）的乡村活力指数分别为0.13、0.23、0.29,2018年分别为0.19、0.24、0.38,农村居民点用地混合利用程度越高,乡村活力水平越高;Spearman相关性分析和Kruskal-Wallis检验结果表明,农村居民点用地混合利用程度与乡村活力显著相关,且对乡村活力具有激发作用。研究认为,农村居民点用地混合利用是激发乡村活力的有效途径,这为编制村庄规划、助推乡村振兴提供新思路。     

长期施肥对砂姜黑土大孔隙形态和数量特征的影响

为探明长期施肥对砂姜黑土大孔隙结构的影响,本研究选取37 a田间定位试验的5个处理：不施肥（CK）、单施化肥（NPK）、单施有机肥（M）、等氮条件下有机肥与化肥配施（MNPK）和高氮条件下有机肥与化肥配施（HMNPK）,通过X射线CT扫描原状土柱（直径7.4 cm,高20 cm）,利用图像处理技术进行土壤孔隙三维结构重建。结果表明,各处理下土壤团聚体结构内部以及团聚体之间均存在大孔隙,尤以M处理数量最多;分形维数和各向异性由大到小次序分别为HMNPK>M>MNPK>NPK>CK和MNPK>CK>M>NPK>HMNPK。与CK相比,有机肥配施处理（M、MNPK、HMNPK）的大孔隙度分别增加7、6、10个百分点,大孔隙数量分别增加41.5%、33.3%、26.8%。HMNPK处理孔径分布呈剧烈的双峰曲线波动,第一和第二峰值分别出现在395~577 μm和1 545~1 701 μm处。主成分分析表明,<126 μm孔径主要受粉粒含量影响,126~500 μm孔径受容重影响,500~2 500 μm孔径则受砂粒含量、黏粒含量、连通性和分形维数等多因素综合影响。研究表明,有机肥和无机肥长期配施,可显著改善砂姜黑土大孔隙数量和形态特征,尤以HMNPK处理效果最佳,而NPK处理效果不明显。分形维数和连通性可作为砂姜黑土结构改良的定量评价指标。     

狐貉粪对黑水虻生长发育的影响

为了研究狐貉粪对黑水虻幼虫生长、预蛹及蛹的发育、成虫历期、饲料系数的影响,在温度20~25℃、湿度70%~80%的环境下,以狐貉粪为主料,添加不同比例的基础料（麦麸、豆粕与玉米面）进行饲喂。结果表明：30%发酵混合料+70%基础料处理下,老熟幼虫、预蛹、蛹的质量分别为156.0、108.8、60.2 mg,显著高于对照组,预蛹历期、蛹历期分别为7、6 d,相较于对照组显著缩短;30%发酵混合料+70%基础料的黑水虻成活率、化蛹率、羽化率都较高,分别为93%、88%、91%;50%发酵混合料+50%基础料处理组除幼虫体重显著低于30%发酵混合料+70%基础料处理组外,其他指标差异均不显著。综合分析认为,30%~50%发酵混合料对黑水虻生长发育最为适宜。