甘薯矿质元素吸收与分配特性研究

在大田条件下,研究了甘薯品种北京553不同时期不同器官干物质的积累与分配规律,并分析其中各矿质元素含量的变化情况。结果表明,甘薯干物质前期积累少,中后期快速积累,并逐渐由地上部转移至块根中。各矿质元素在甘薯不同器官的积累量随植株生长而增加,但分配率不同,前期各元素集中于地上部,中后期逐渐转移至块根中。甘薯一生吸收最多的元素是氮、钾和钙,其中氮和钙主要在前中期积累且分布在地上部,钾则主要在中后期积累且分布于块根。微量元素中,甘薯对铁的需求较大,主要时期是生长中期并多分布于地上部。单位产量的需肥规律与矿质元素的吸收规律一致,可以根据需肥规律来指导生产,合理施肥。     

葡萄β型液泡加工酶基因(VvβVPE)的原核表达、纯化与多克隆抗体制备

液泡加工酶(VPE)基因是植物内启动和执行细胞程序性死亡的关键基因,β型VPE是种子特异表达并且为种子蛋白成熟所必须的基因.本研究以黑比诺葡萄(Vitis vinifera cv.Pinot Noir)花后8个不同时期胚珠的cDNA混合样为模板,通过RT-PCR扩增得到葡萄β型液泡加工酶基因(暂命名VvβVPE,GenBank登录号:KC136352),开放阅读框1 485 bp.进一步将VvβVPE克隆到pGEX-6P-1原核表达载体并转入大肠杆菌(Escherichia coli)BL21中,经IPTG诱导,获得约81.3 kD的包涵体融合蛋白GST-VvβVPE.将诱导条件优化后,在37℃、0.05 mmol/L IPTG诱导5h后融合蛋白GST-VvβVPE的表达量最大,采用电透析与盐酸胍处理后透析复性两种方法获得纯化包涵体蛋白,电透析纯化法获得纯化包涵体蛋白的浓度可达到免疫要求.使用纯化蛋白免疫新西兰大白兔制备多克隆抗血清,经Western blot检测,该抗血清(稀释到1∶10 000)与GST-VvβVPE融合蛋白识别反应良好,获得的抗血清可用于以后的VvβVPE的酶活性分析、免疫亚细胞定位分析以及转基因植株蛋白水平的鉴定等,为进一步明确VvβVPE在葡萄胚珠发育中的作用提供基础数据.     

干旱胁迫与正常供水钾肥影响甘薯光合特性及块根产量的差异

【目的】干旱胁迫影响甘薯叶片光合特性及块根产量,研究通过施肥缓解干旱胁迫机理可为甘薯抗旱高产栽培提供理论依据。【方法】选用食用型甘薯品种“泰中6号”为材料,以硫酸钾(K2SO4)为供试肥料,水分处理设为土壤最大持水量的60%~70%(正常供水W1)和30%~40%(干旱处理W0); 钾肥设K0、 K1、 K2、 K3四个水平,K2O用量分别为0、 12.0、 24.0和36.0 g/m2。分析不同钾肥用量对不同生长时期甘薯叶片相对含水量、 叶绿素荧光参数、 光合特性及收获期块根产量的影响。【结果】在干旱胁迫和正常灌水条件下,施钾处理均显著增加了甘薯叶面积和叶片叶绿素含量,提高净光合速率(Pn),增加光合产物的生产和积累,提高块根产量和收获指数。两种水分条件下,块根产量均以K2处理最高, 干旱胁迫下K2与K3处理差异显著,正常灌水处理不显著。两种水分条件下,甘薯叶片光合参数对钾肥的响应存在显著差异,干旱胁迫下施钾使叶片水分利用效率(WUE)增大,气孔导度(Gs)降低,气孔阻力增大,蒸腾速率(Tr)和胞间CO2浓度(Ci)降低,水分蒸腾量减少; 而正常灌水条件下上述指标对钾肥的响应趋势相反。两种水分条件下施钾均可以增大叶片相对含水量(RWC),提高实际光化学效率(ΦPSII)和最大光化学效率(Fv/Fm),但是干旱胁迫下施钾增幅较大。【结论】干旱胁迫下适量施钾可以提高甘薯的抗旱性,增加甘薯产量,过量施钾使甘薯产量显著降低,而正常水分供应时,稍多钾肥对产量影响不显著。干旱胁迫与正常灌水条件下施钾对叶片光合参数的调控效应存在显著差异。施用钾肥可增大叶面积,提高叶绿素含量和光合性能,调节叶片气孔关闭,增大叶片气孔阻力,减少水分蒸腾损失,增加叶片相对含水量,提高水分利用效率和净光合速率; 施钾还能提高叶片PSⅡ原初光能转换效率和实际光化学效率,减少过剩激发能对光合机构的破坏,提高甘薯叶片的光合能力。干旱条件下钾肥的调节功能优于正常水肥供应。     

黄瓜砧木对南方根结线虫生长发育的影响及其与根系分泌物的关系

黄瓜是设施主栽蔬菜,长期连作导致根结线虫病发生和危害加重;嫁接是提高黄瓜对根结线虫抗性的有效手段,但不同砧木品种间存在差异。为探明嫁接提高黄瓜抗根结线虫能力的机制,试验选用不同抗性的砧木品种‘云南黑籽南瓜’(低感)和‘甜砧南瓜’(高感),以‘新泰密刺’自根黄瓜为对照,采用人工接种,研究了黄瓜砧木对南方根结线虫生长和繁殖的影响,并探讨了根系分泌物与线虫卵孵化的关系。结果表明:线虫侵染初期,3个品种根内的二龄幼虫(J2)数差异显著,‘云南黑籽南瓜’最少,‘甜砧南瓜’次之,‘新泰密刺’最多;侵入根内的J2均能正常发育为成虫,根内线虫总数以‘云南黑籽南瓜’最少,‘新泰密刺’最多;根际J2数量以‘新泰密刺’最多,‘云南黑籽南瓜’最少;发生二次侵染前,根际卵粒数呈现出相同的特点。黄瓜及其砧木根系分泌物明显影响根结线虫卵的孵化,孵化率以‘云南黑籽南瓜’最低,‘甜砧南瓜’次之,‘新泰密刺’最高;接种根结线虫后,根系分泌物影响下的卵孵化率较未接种时明显增加,‘新泰密刺’增幅最大,‘云南黑籽南瓜’增幅最小;随着生育时间延长,三者根系分泌物对卵孵化的促进作用逐渐增强。低感砧木根系分泌物对南方根结线虫卵孵化具有明显的抑制作用,可显著降低线虫在其根内及根际的发育,可能是抗线虫的机制之一。     

转变耕作方式对长期旋免耕农田土壤有机碳库的影响

土壤深松是解决长期旋免耕农田耕层浅薄化、亚表层（>15～30 cm）容重增加等问题的有效方法之一,而将长期旋免耕农田进行深松必然导致农业生态系统中土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）及碳固定速率的变化。因此,为对比将长期旋免耕转变为深松前后农田土壤有机碳库变化,该研究利用连续12a 的旋耕和免耕长期定位试验以及在此基础上连续6 a旋耕-深松和免耕-深松定位试验,对比了转变耕作方式对农田土壤0～30 cm有机碳含量、周年累积速率及其固碳量的影响。研究结果表明,经过连续12 a的旋耕和免耕处理（2002－2014）,2014年免耕处理土壤0～30 cm有机碳储量比试验初期（2002年）提高38%,旋耕处理降低了30%,而对照常规处理无显著差异。免耕处理土壤0～30 cm有机碳储量比旋耕处理高约2.6倍（2014年）。长期免耕显著提高了土壤0～30 cm的有机碳含量,2002~2014年其土壤0～30 cm固碳量为16.69 t/hm2,但长期旋耕导致土壤0～30 cm SOC含量显著降低,表现为土壤有机碳的净损耗,年损耗速率为?0.75 t/hm2。而长期旋耕后进行深松（旋耕-深松处理）6年其土壤0～30 cm的有机碳含量较原旋耕处理提高32%～67%,且显著提高了土壤固碳量及周年累积速率;免耕-深松土壤0～30 cm的有机碳周年累积速率较免耕处理下降了42%。长期旋耕造成有机碳水平下降的条件下,将旋耕处理转变为深松处理在短期内更有利于促进土壤有机碳的积累,而将长期免耕处理转变为深松措施,降低了土壤有机碳的累积速率和固碳量。     

外源四环素对菜田土壤微生物活性及数量的影响

通过向土壤中添加四环素溶液的方法研究了油菜种植条件下,不同浓度(0.3,0.6,0.9mg/kg)的外源四环素对土壤微生物活性及数量的影响,以评价其环境生态效应。结果表明,土壤中加入四环素后,不同浓度的四环素药物对微生物量碳的影响表现为抑制作用,在27d达到最低,为空白的6.25%～11.97%;而对土壤代谢商qCO2却表现出明显的激活作用,7d达到最高,为空白的550%～622%,且微生物活性的受抑制—激活程度及持续时间与处理浓度成负相关,50d后施药土壤和对照组土壤的代谢商qCO2基本趋于一致。土壤中加入四环素后,各浓度处理对土壤微生物数量有强烈的抑制作用。     

花生不同种植方式对田间土壤微环境和产量的影响

在大田条件下,采用随机区组设计了春播覆膜(CBFM)、春播露地(CBLD)、麦田套种(MT)、麦田露地(MTLD)、夏播覆膜(XBFM)和夏播露地(XBLD)6种花生种植方式。研究了不同种植方式对花生田间土壤物理性状、土壤微生物量碳、活跃微生物量、土壤呼吸及花生产量的影响。结果表明,花生不同种植方式对土壤微环境和花生产量具有明显影响。花生春播覆膜和麦田套种种植提高了土壤孔隙度、毛管和非毛管孔隙度,增加了细菌和放线菌数,降低了土壤容重和真菌数,提高了土壤微生物量碳、活跃微生物量及土壤呼吸速率,有利于土壤养分的分解和有效化;花生覆膜种植可明显增加荚果产量,春花生覆膜的增产作用大于夏花生覆膜,麦田套种的花生产量最低。因此,在一年一熟的春花生产区应以覆膜种植方式为主;在小麦花生一年两熟的花生产区,可以推广收麦后直播花生的种植方式。     

不同剂量VB6、COB对苹果幼树生物学性状和理化性质的影响

以富士/平邑甜茶(M.hupehensis)二年生幼树为试材,研究盆栽条件下土壤中施加不同剂量的维生素B_6(VB_6)和复合维生素B(C_OB)对苹果幼树生物学性状和理化性质的影响。于2016年在山东农业大学园艺科学与工程学院果树根系实验室进行富士苹果盆栽试验。5月26对富士苹果土施VB_6、C_OB,剂量分别为0,0.02,0.03,0.04g/株。6—10月测定外源维生素条件下苹果幼树株高、茎粗,叶面积,叶片抗氧化酶活性,叶绿素相对含量,光合荧光参数以及根系的生长分布状况。研究表明,不同剂量VB_6和C_OB对苹果幼树株高、茎粗,植株生物量,叶面积,叶片抗氧化酶活性,光合荧光参数和根系分布情况有不同程度的影响。盆施不同剂量VB_6、C_OB显著改善了植株生长势,叶面积以VB_6 0.03g增加最显著为22%,植株地上部分以C_OB 0.04g处理对植株株高、茎粗和新梢长度增加最显著,株高、茎粗和新梢长度在10月相比对照分别增加了24%,34%和45%,VB_6 0.03g与C_OB 0.04g两处理间无显著性差异;地下部分,VB_6 0.03g与C_O B 0.04g两处理对根系干鲜重、总长度、总体积和总表面积增加尤为显著,根尖数和根系分叉数也显著增加。VB_6 0.02g和C_OB 0.02g剂量下苹果幼树叶片抗氧化酶活性相比对照无显著性差异,VB_6 0.03g与C_OB 0.04g植株抗性得到显著性增强,抗氧化酶活性显著提高。此外,苹果幼树叶片叶绿素相对含量显著提高、光合荧光特性也得到显著性改善,且VB_6 0.03g与C_OB 0.04g两处理间无显著性差异。综合研究结果,VB_60.03g/株和C_OB 0.04g/株对苹果幼树的生物学性状和理化性质影响最显著,鉴于C_OB的有效施用剂量和市场价格均高于VB_6,推荐施用VB_6来改善土壤营养条件。     

外源ABA和6-BA对不同持绿型小麦旗叶衰老的影响及其生理机制

为深入认识植物激素在小麦抗氧化和调控衰老中的作用机制,以持绿品种汶农6号和非持绿品种济麦20为材料,在盛花期后喷施脱落酸(ABA)和6-苄基腺嘌呤(6-BA),考察外源激素对旗叶衰老过程中生理生化指标动态变化以及籽粒产量的影响,并探讨了激素与衰老的关系。结果表明,汶农6号旗叶的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、叶绿素含量及籽粒千粒重和产量均大于济麦20,且丙二醛(MDA)含量低于济麦20,表明持绿型品种抗氧化能力强,衰老进程较慢,进而获得较高产量。外源ABA和6-BA处理显著提高花后7~28 d旗叶叶绿素含量,提高花后21~35 d可溶性蛋白含量,显著降低花后28~35 d旗叶MDA含量。外源ABA降低两品种旗叶玉米素(ZR)含量,但提高生长素(IAA)和赤霉素(GA)含量,降低了其在花后28~35 d的ABA含量。6-BA处理提高旗叶ZR含量及花后7~14 d IAA含量,降低济麦20花后21~35 d旗叶ABA含量。外源ABA显著提高汶农6号花后7~21 d旗叶SOD活性,喷施ABA对汶农6号旗叶POD和过氧化氢酶(CAT)活性影响没有显著性影响,但显著提高了济麦20花后7~28 d POD活性,喷施6-BA提高了两品种7~28 d SOD、POD和CAT活性。总之,ABA和6-BA处理改变了旗叶内源激素水平,提高抗氧化酶活性,降低MDA含量,延缓旗叶衰老,从而提高了籽粒产量。     

小麦茎秆断裂强度相关性状QTL的连锁和关联分析

小麦茎秆断裂强度与倒伏特性关系密切,并对产量有很大影响。本研究旨在解析茎秆断裂强度的遗传机制,开发与该性状紧密连锁/关联的分子标记。利用山农01-35′藁城9411重组自交系(RIL)群体(含173个F8:9株系)和由205个品种(系)构成的自然群体,借助90 k小麦SNP基因芯片、DArT芯片及传统分子标记技术,在2个环境中对两群体的茎秆断裂强度相关性状进行连锁分析和全基因组关联分析。利用已构建的高密度连锁图谱,在4B染色体的TDURUM_CONTIG63670_287–IACX557和EX_C101685–RAC875_C27536等区段上,检测到9个控制小麦茎秆断裂强度、株高、茎秆第2节间充实度、茎秆第2节壁厚相关性状的加性QTL,可解释表型变异9.40%~36.30%。同时,利用包含24 355个SNP位点的复合遗传图谱,在自然群体中检测到37个与茎秆断裂强度相关性状(P0.0001)的标记,分别位于1A、1B、2B、2D、3A、3B、4A、4B、5A、5B、5D、6B、7A、7B和7D染色体,可解释表型变异7.76%~36.36%。在4B染色体上,以连锁分析检测到控制茎秆断裂强度的RAC875_C27536与关联分析检测到的Tdurum_contig4974_355标记,在复合遗传图谱上的距离为6.7 cM,说明该区段存在控制小麦茎秆断裂强度的重要基因。