甘薯苗期耐低氮基因型筛选及不同氮效率类型综合评价

【目的】建立甘薯品种（系）耐低氮能力评价体系,筛选耐低氮基因型甘薯材料和评价不同氮效率类型,为研究耐低氮甘薯生理机制和挖掘氮高效基因奠定基础。【方法】采用水培试验,以来自国内外不同薯区的126份甘薯品种（系）为材料,低氮胁迫（0 mmol·L^-1纯氮）和正常施氮（14 mmol·L^-1纯氮）处理下,收集126个品种（系）地上干重、地上干物质增加量、地下干物质增加量、总干物质增加率、根冠比、蔓长、根长、叶数、叶绿素相对含量（CCI）、氮积累量和氮素生理利用效率11个性状表征值,计算各指标耐低氮胁迫指数。利用综合隶属函数法,进行主成分分析、回归分析和聚类分析,综合评价各甘薯品种耐低氮能力和氮效率类型。【结果】1）低氮水平条件下,不同供试甘薯品种（系）的地上干重、地上部干物质增加量、地下部干物质增加量、总干物质增加率、根长、蔓长、叶数、CCI、氮素积累量的均值低于正常氮处理,根冠比和氮素生理利用效率的均值高于正常氮处理;2）不同品种（系）的地上干重、地上部干物质增加量、地下部干物质增加量、总干物质增加率、根冠比、根长、蔓长、叶数、氮素积累量和氮素生理利用效率的变异系数高于正常氮处理,且其增幅排序为地上干物质增加量>总干物质增加率>地下干物质增加量>叶数>地上干重>氮素生理利用效率>氮积累量>根长>根冠比>蔓长;3）对11个指标的耐低氮胁迫指数进行主成分分析,3个主成分的累计方差贡献率达到72.67%,计算综合评价值Y;4）地上干重、地上部干物质增加量、地下部干物质增加量、总干物质增加率、叶数、蔓长、根长、根冠比、氮积累量、氮素生理利用效率的耐低氮胁迫指数与Y值的相关性达到极显著水平（P<0.01）,其中,地上部干物质增加量、地下部干物质增加量、总干物质增加率、氮积累量和地上干重5项耐低氮胁迫指数的相关性较高,相关系数分别为0.85、0.86、0.81、0.79和0.73;5）建立Y值回归方程,选定耐低氮能力评价的8个指标,并进行系统聚类,划分甘薯基因型为耐低氮型、中间型、不耐低氮型3类;并对3种耐低氮甘薯类型的农艺性状和氮效率性状进行方差分析。【结论】地上干重、地上部干物质增加量,地下部干物质增加量、根长、蔓长、叶数、氮素积累量和氮素生理利用效率作为甘薯耐低氮能力评价的指标;13104-2/紫薯1号、宜宾红心薯、浙紫薯2号、渝紫3号、渝紫6号、漯紫1号和渝紫香10号7个为耐低氮型甘薯品种;耐低氮型品种的各性状表现好于中间型和不耐低氮型,其中,地上干重、地上部干物质增加量、地下部干物质增加量、蔓长和氮积累量差异显著。     

我国三个典型流域人类活动净氮输入量估算及其影响因素

目的 人类活动氮素过量投入是引起面源污染的重要原因之一。阐明人类活动净氮输入量的时空分布特征及其影响因素,为解决面源氮素污染问题提供数据支持。方法 利用人类活动净氮输入量（net anthropogenic nitrogen input,NANI）模型,通过统计年鉴和文献综述获得NANI相关数据和参数,对农业化的香溪河流域、城镇化的太湖流域和全面推进农业绿色发展模式的洱海流域的净氮输入量进行评估。结果 从NANI强度上看,3个典型流域NANI平均值按照大小排序为：太湖流域（13 241 kg·km^-2·a^-1）、香溪河流域（2 183 kg·km^-2·a^-1）、洱海流域（1 582 kg·km^-2·a^-1）。从来源上看,氮肥施入（Nfer）和食品/饲料氮（Nim）是NANI最大来源,占比58%—97%,对NANI贡献从大到小排序为：氮肥施入、食品/饲料氮输入、氮沉降输入、作物固氮输入。从时间尺度看,2019年同2010年相比,香溪河流域NANI中食品/饲料氮输入比例下降23个百分点,氮沉降比例上升34个百分点;洱海流域NANI中氮肥施入比例下降86个百分点;太湖流域NANI中食品/饲料氮输入比例上升31个百分点,作物固氮量和氮沉降输入比例下降14个百分点和12个百分点。从影响因素上看,3个典型流域NANI与城镇人口密度均呈现显著相关性（P<0.05）,且随城镇人口密度的增加NANI随之升高;耕地面积占比与NANI的拟合上,香溪河流域有显著影响（P<0.05）,但洱海流域和太湖流域均无显著影响（P>0.05）。结论 香溪河流域中昭君镇、峡口镇和黄粮镇,洱海流域中下关镇、上关镇和凤仪镇,太湖流域中张家港市、嘉兴市秀城区、杭州市拱墅区和上海市南汇区是NANI的关键源区;以农业为主的香溪河流域化肥施入是NANI的主要来源;城镇化程度较高的太湖流域食品/饲料氮和肥料氮投入是NANI主要来源;农业绿色发展措施可显著减少人类活动净氮输入量。因此,在关键源区大力推广农业绿色发展措施,同时有效降低饲料和肥料的投入量,有利于控制农业面源污染。     

1-MCP结合低温通过调控脆性、叶绿素降解缓解叶类蔬菜采后衰老

为探究1-MCP结合低温通过调控影响品质变化的相关酶来缓解叶类蔬菜采后软化与黄化。分析4 ℃及4、6 μL/L 1-MCP+ 4 　℃复合处理2种叶菜（生菜和瓢儿菜）后,其失水率、膜透性（电导率、丙二醛（MDA）、脆性［脆性、β-半乳糖苷酶（β-GAL）酶活性］、黄化程度［叶绿素、叶绿素酶（CLH）酶含量、脱镁叶绿素酶（PPH）酶含量］的变化。结果表明：常温下2种叶菜贮藏4 d后严重萎蔫失去商业价值,1-MCP+4 　℃保鲜处理后能贮藏至12 d,1-MCP+4 　℃复合处理能有效地降低叶类蔬菜水分散失程度、缓解电导率和MDA升高、缓解叶片脆度降低和叶绿素降解,其中6 μL/L 1-MCP+4 　℃复合处理效果最为理想。6 μL/L 1-MCP+4 　℃复合处理12 d时生菜、瓢儿菜的脆性下降率（14.48%、28.12%）均比对照组4 d时（82.89%、80.12%）低,其β-GAL酶活性分别为15.01 nmol/（min·g）、19.53 nmol/（min·g）,分别上升41.86%、12.74%,而对照组仅4 d就上升2倍左右。贮藏12 d时,6 μL/L 1-MCP+4 　℃复合处理两种叶菜叶绿素含量降解率（23.45%、30.13%）低于第4天时对照组（65.76%、72.37%）。相关的酶活含量数据也正好对应,6 μL/L 1-MCP+4 　℃复合处理生菜贮藏12 d后其CLH、PPH酶含量分别降低42.33%、67.11%,常温贮藏4 d后其CLH、PPH酶含量分别降低55.99%、74.50%。6 μL/L 1-MCP+4 　℃复合处理瓢儿菜后其CLH、PPH酶含量分别降低44.93%、51.49%,常温贮藏4 d后其CLH、PPH酶活则降低53.03%、52.04%。6 μL/L 1-MCP+4 　℃通过有效调控β-GAL酶活性从而延缓叶菜软化的速度,通过影响CLH和PPH酶含量而缓解叶绿素降解,这为探索叶类蔬菜的保鲜机制,进一步利用采后处理技术延长叶类蔬菜贮藏期提供理论依据。     

不同基肥及追肥配比对凤梨生长、产量和品质的影响

为研究不同基肥及追肥配比对凤梨生长、产量及果实品质的影响,以台农17凤梨为研究对象,分别设基肥试验和追肥试验,明确最佳的凤梨施肥模式。基肥试验设复合肥、“劲久”控释肥、羊粪+复合肥和“沃丰康”生物有机肥+复合肥4种肥料组合,每种组合根据总氮含量设100% N、75% N与50% N三种梯度,其中不添加基肥为CK1,共计13个基肥处理。追肥试验设T1（促花肥+开花肥+结果肥）、T2（开花肥+结果肥）、T3（促花肥+结果肥）,其中不施用追肥为CK2,共4个追肥处理。结果表明,在100% N水平下,以11 250 kg·hm^-2羊粪+1 875 kg·hm^-2复合肥作为基肥,凤梨的生长、产量及果实品质最佳。移栽135 d后,凤梨的叶尖高度增加了28.25%,总叶片数增加59.09%,最大叶长增加16.00%,最大叶宽增加42.55%。凤梨产量达58.62 t·hm^-2,较CK1增加20.22%,平均单果重达（1.86±0.32）kg, 果长、果径与芯径分别达（231.47±44.28）mm、（125.62±33.24）mm和（41.16±4.13）mm。此外凤梨的果实品质也最佳,果肉可溶性固形物达（12.6±0.4）%,可滴定酸达（0.50±0.11）%,维生素C达（29.1±6.7）mg·kg^-1。而在75%N水平或50%N水平下,“沃丰康”生物有机肥+复合肥处理的部分凤梨指标更佳。作为追肥,T1的效果最佳,较于追肥前,追肥后的凤梨叶尖高度、总叶片数、最大叶长叶宽分别增加20.18%、184.87%、21.95%和61.25%,产量较CK2增加6.62%。凤梨单果重（1.62±0.33）kg,果长、果径和芯径分别达（183.52±29.35）mm、（123.58±15.68）mm和（40.58±8.39）mm。凤梨果肉可溶性固形物（13.1±0.9）%,可滴定酸（0.47±0.12）%,维生素C含量（28.9±3.2）mg·kg^-1。本研究表明,适用于宁波本地凤梨的最佳施肥方式为以11 250 kg·hm^-2羊粪+1 875 kg·hm^-2复合肥作为基肥,同时添加少量生物有机肥,并辅以促花肥、开花肥和结果肥追施。     

矿区复垦土壤中鞘氨醇单胞菌促进秸秆腐解性能分析

研究矿区复垦土壤中鞘氨醇单胞菌促进秸秆腐解的性能,揭示鞘氨醇单胞菌在矿区复垦土壤沃土化中的作用,可为采煤沉陷区土地复垦和土壤质量快速提升提供科学依据.依托山西省襄垣县采煤沉陷复垦区的长期定位试验,通过矿化试验和腐解试验,测定活性碳变化、微生物数量及多样性指标,研究矿区复垦土壤中鞘氨醇单胞菌促进秸秆腐解性能.结果表明,添加菌剂有利于促进秸秆腐解能力.在培养期间,累计矿化量均以菌+秸秆处理最高,CK最低,添加菌剂的处理土壤矿化速率大于不添加菌剂的处理;灭菌土处理速效氮、磷、钾养分释放速率和活性有机碳含量高于不灭菌处理,其中,添加菌剂处理的养分释放速率和活性有机碳含量高于不添加菌剂处理,灭菌土条件下菌+秸秆处理的腐解率最高;在添加菌剂后土壤纤维素酶、过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶活性均得到提高,具体表现为菌+秸秆>菌>秸秆>CK;在菌+秸秆处理中,细菌、放线菌、真菌的数量较多;0～72 h各处理的微生物多样性(AWCD)值增长快速,碳源利用能力处于最强的阶段,灭菌条件各处理增长率大于不灭菌处理,添加菌剂处理中微生物对碳源的利用能力大于不接菌处理.鞘氨醇单胞菌可以显著促进秸秆的腐解和养分释放,有利于矿区复垦土壤有机碳的累积和肥力的提高,可以作为矿区复垦土壤修复的良好菌质资源.     

甘薯响应蔓割病病原菌侵染的IbWRKY7基因克隆与表达分析

为探究IbWRKY7基因在甘薯响应蔓割病病原菌侵染过程中的表达模式,以高抗蔓割病品种‘鄂薯11’为供试材料,克隆到1个新的WRKY家族基因IbWRKY7,进行生物信息学分析;并对‘鄂薯11’和蔓割病敏感品种‘栗子香’在蔓割病病原菌侵染后IbWRKY7基因的表达模式进行分析。结果显示,IbWRKY7的CDS序列全长为945 bp,编码314个氨基酸;推测其编码不稳定的亲水性蛋白,蛋白分子质量为33.92 kU,pI 9.82,含有1个WRKY七肽保守序列和1个C₂HC型锌指结构。IbWRKY7基因上游2 000 bp的启动子区域内存在多种类型的顺式作用元件,如植物激素应答元件Myb、胁迫响应元件MYC和MYB等。多序列比对及系统进化树分析结果表明,IbWRKY7蛋白与日本牵牛花InWRKY7和三裂叶薯ItWRKY7亲缘关系最近。亚细胞定位预测显示IbWRKY7蛋白定位于细胞核。实时荧光定量PCR结果表明,与蔓割病病原菌侵染0 h相比,侵染2、4、12、24、48、72、96和120 h后,‘鄂薯11’的IbWRKY7基因表达量均显著提高(P<0.05);而‘栗子香’的IbWRKY7基因表达量除侵染24 h外的其他7个时间点均显著高于0 h。侵染2~48 h,‘鄂薯11’的IbWRKY7基因表达量显著高于‘栗子香’。双因素方差分析结果表明,不同品种和侵染时间点的IbWRKY7基因表达量均存在显著差异。综上,甘薯IbWRKY7基因上游2 000 bp的启动子区域含有12种激素应答和胁迫应答相关的顺式作用元件。IbWRKY7具有WRKY家族的典型结构特征,属于第Ⅲ类WRKY蛋白,氨基酸序列与同源物种相似度高,进化上高度保守。IbWRKY7基因受蔓割病病原菌侵染诱导表达,且在不同蔓割病抗性的甘薯品种中表达量差异显著。     

性引诱剂对草地贪夜蛾的诱捕效果与应用

[目的]筛选最佳有效的性信息素诱芯,为草地贪夜蛾的监测与绿色防控提供参考依据.[方法]从信息素不同剂量浓度、不同载体类型、不同诱捕器结构以及不同诱芯来源种类等几个方面全面测试比较了草地贪夜蛾的诱捕效果.[结果]信息素诱芯剂量浓度在1.0 mg时,诱蛾数量最多;橡皮头载体和毛细管载体引诱效果好,与棉芯载体效果差异显著;与其他几种诱捕器相比,船型诱捕器引诱效果最好,差异显著;4种不同信息素诱芯来源比较,以福建和北京某单位研制的诱芯效果最好,其中福建诱芯的总诱蛾、日均诱蛾量以及最高单次诱蛾量均显著高于其他3种诱芯,且杂虫比例最低.[结论]草地贪夜蛾诱捕效果受性信息素不同剂量浓度、载体种类、诱捕器类型和不同诱芯来源多个方面的综合影响,福建生产的诱芯可应用于闽南地区草地贪夜蛾的监测与绿色防控.     

控释肥简化施肥技术在早稻上的应用

为探索控释肥在早稻简化施肥方面的有效性,实现化肥施用减量、施肥次数减少而农作物不减产,农户生产节本增效,对控释肥简化施肥技术在早稻上的应用进行研究.结果表明,控释肥不同基肥施用量对水稻分蘖产生不同结果,而其肥效期较长又使得水稻生长后期肥效供应有保障,从而对提高结实率和千粒重有促进作用.茂施控释肥底肥一次性施用600 kg/hm2,能实现单位面积增产4.9％,增收约1235.88元/hm2,且单位重量稻谷施肥成本最低.     

作物-土壤氮循环对大气CO2浓度和温度升高响应的研究进展

在地球化学元素循环中,氮素是最重要、最活跃的营养元素之一。农田生态系统中的氮素很大程度上决定农作物的产量和品质。然而,在全球气候变化背景下,随着大气CO₂浓度和温度升高,作物-土壤氮循环的变化可能显著影响农田生态系统中的作物生产。因此,研究作物-土壤氮循环对大气CO₂浓度和温度升高的响应,能够为科学合理地预测未来气候条件下,农田生态系统中作物的氮素需求,以及保障农作物产量的稳定供应提供理论依据,对于全面认识全球气候变化背景下的农田生态系统氮素循环过程及土壤可持续利用具有重要意义。本文综述了大气CO₂和温度升高对作物氮素吸收和分配,以及与氮有效性密切相关的土壤氮转化的影响,并系统总结了二者对作物-土壤氮循环过程产生的交互作用。总结以往研究发现,在大气CO₂浓度升高条件下,作物的蒸腾作用减弱,但光合作用增强,生物量加大,根系分支和根表面积增加,豆科作物的根瘤固氮能力提高,因此整体上促进作物对氮的吸收,并且增加作物向籽粒中分配氮的比例,但作物的平均氮浓度降低。此外,高CO₂浓度提高了土壤酶活性,增强了土壤有机氮矿化作用、硝化及反硝化作用,加速了土壤氮转化。升温和CO₂浓度升高对作物-土壤氮循环产生正向或负向的交互作用,主要表现在：高温和高CO₂浓度对作物的生物量、光合作用、地下部氮分配、根系分支以及根表面积具有协同促进作用,升高温度减轻了高CO₂浓度对作物蒸腾作用和作物氮浓度的抑制作用。然而,升温抑制了高CO₂浓度对作物向籽粒中氮分配、氮吸收以及产量的促进作用;升温虽然能进一步增强高CO₂浓度对土壤酶活性和有机氮矿化的促进作用,但是对于土壤硝化和反硝化作用,二者的交互作用以及相关的分子机制尚不明确。大气CO₂升高和温度升高对土壤微生物,以及微生物与作物之间的耦合关系的研究比较薄弱,特别是由微生物主导的氮循环过程及其对全球气候变化的反馈机制是未来研究的重点。本文提出利用16S rRNA、DGGE、T-RFLP、qPCR、RT-PCR技术、蛋白组学以及稳定性同位素探针原位研究技术,可以将复杂环境中微生物物种组成及其生理功能进行耦合分析,揭示大气CO₂浓度与温度对作物-土壤氮循环过程的交互作用机理,增强对气候变化下农田生态系统氮素循环响应的预测能力,为农田生态系统有效地适应气候变化提供科学的理论依据。     

多粘类芽胞杆菌分离鉴定及其对甘薯蔓割病的防治效果

【目的】筛选对甘薯蔓割病病原菌具有拮抗作用的芽胞杆菌,为甘薯蔓割病的生物防治提供菌种资源。【方法】通过平板对峙法从玉米根际土壤中筛选对甘薯蔓割病病原菌具有拮抗作用的芽胞杆菌;通过生物学特征和16S rDNA序列分析对拮抗菌株进行分类鉴定;通过盆栽试验进行拮抗菌株对甘薯蔓割病的防效试验,并检测拮抗菌株对甘薯叶片脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)含量,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性及可溶性蛋白含量的影响。【结果】从玉米根际土壤中分离获得1株乳白色且具有拮抗作用的芽胞杆菌,命名为HAAS05,通过16S rDNA鉴定及系统发育进化树比对分析,将HAAS05菌株鉴定为多粘类芽胞杆菌(Paenibacillus polymyxa)。盆栽试验结果显示,HAAS05菌株对甘薯蔓割病有明显的拮抗效果;OD_{600 nm}=0.20和OD_{600 nm}=0.40的HAAS05菌悬液处理第10 d后,甘薯叶片中ABA含量较仅接种病原菌处理(201.94 ng/g)显著降低(P<0.05,下同),分别为52.29和107.10 ng/g,而GA含量较仅接种病原菌处理(7.05 ng/g)显著升高,分别为8.10和10.31 ng/g,甘薯叶片SOD活性和可溶性蛋白含量均较仅接种病原菌处理显著升高,而POD活性变化无明显规律。【结论】多粘类芽胞杆菌HAAS05菌株对甘薯蔓割病有较好的拮抗作用,具有一定的开发应用潜力。