棉花水通道蛋白基因(GhAQP2)的表达特征及功能初步分析

水通道蛋白(aquaporin,AQP)是位于生物膜上的一类古老的通道蛋白,能够高效地运输水分,在整个植物生长发育过程中发挥重要作用。本研究从棉(Gossypium hirsutum)纤维细胞中分离出1个编码水通道蛋白的基因,该基因序列中有3个内含子和4个外显子,开放阅读框为837 bp,编码一个含278个氨基酸残基的多肽。序列比对和进化分析表明该基因与烟草NtPIP2;1同源性最高(86%),属于PIP2水通道蛋白,将该蛋白编码的基因命名为GhAQP2(GenBank登录号:KJ920936)。利用半定量RT-PCR对GhAQP2基因在棉花不同器官和不同发育阶段纤维中的表达模式进行分析,发现该基因在纤维细胞中优势表达,其表达量在开花后随着纤维的发育逐渐升高,在开花后6~18 d的纤维细胞中持续高表达,然后下降。将GhAQP2基因转化BY-2烟草(Nicotiana tobacum)悬浮细胞对其功能进行初步分析,发现该基因在BY-2细胞中过量表达使细胞形态发生显著变化,由圆球状变为长条状,且细胞由聚集变为松散状态。这些结果提示GhAQP2可能在棉花纤维伸长过程中起重要作用。     

南疆枣麦间作系统中根长密度、根表面积密度分布特征

在和田地区的冬小麦成熟期和枣树扬花期采用根钻法采集单作小麦、单作5a生枣树、枣麦间作系统根样,利用Win-SURFER v.8.0软件进行根系根长密度、根表面积密度分析,并在小麦和枣树成熟阶段进行经济产量和地上部生物量测定,通过土地当量比进行间作系统评估。结果表明,枣麦间作系统枣树和小麦的产量和地上部生物量均显著下降。枣麦间作系统产量和地上部生物量土地当量比(1.383和1.322)均大于1,相比相应单作模式,有较高的总产量和土地利用效率。间作条件下的小麦和枣树根长密度、根表面积密度比单作相应土层根长密度、根表面积密度小。间作小麦20~60cm土层根长密度值比单作小麦相应土层根长密度值减少46.2%;间作红枣20~60cm土层根长密度值、根表面积密度值比单作红枣相应土层根长密度值、根表面积密度值减少34.5%和31.2%。5a生枣树与小麦根系在20~60cm土层生态位重叠,促使间作小麦和间作枣树根长密度、根表面积密度分布不均匀。     

脲酶抑制剂对石灰性土壤尿素转化及N2O排放的影响

通过研究脲酶抑制剂对土壤中尿素转化的影响,揭示土壤各形态氮对N2O的贡献,为控制石灰性土壤氮素损失及提高氮肥利用率提供理论依据。在室内恒温培养条件下(25℃),研究了正丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、醋酸棉酚、硫代硫酸铵3种脲酶抑制剂对石灰性土壤各形态氮素转化与脲酶抑制率的影响,同时在人工气候室(昼夜)通过Unisense N2O微电极法对各处理土壤N2O浓度进行了原位实时监测。结果表明:尿素施入土壤1 d后50%已迅速水解,3d后完全水解。1~14d各脲酶抑制剂均可显著抑制尿素水解,尿素+NBPT处理的土壤尿素残留量显著高于其他处理,其脲酶抑制率为33.6%;NBPT处理的土壤NH+4-N含量低于其他各处理(P0.05),在第7d分别比尿素、尿素+硫代硫酸铵、尿素+醋酸棉酚处理的降低了64.8%、63.5%、70.9%。土壤N2O浓度在第1~4 d较低,第4d后迅速上升,第6 d升至峰值,随后呈明显下降趋势(第6~9 d)。第9~14d各处理N2O的排放表现为尿素尿素+醋酸棉酚尿素+硫代硫酸铵≥尿素+NBPT。各形态氮与N2O浓度的通径系数分别为NO-3-N(0.641)NH+4-N(0.356)Urea-N(0.255),通径相关和线性相关均表明NO-3-N含量与N2O浓度呈显著正相关,是制约N2O排放的主导因素。石灰性土壤施用脲酶抑制剂可抑制土壤尿素水解转化,有效降低土壤N2O浓度,3种脲酶抑制剂中NBPT效果最佳。     

不同种植方式对北疆绿洲土壤养分和生物学性状的影响

长期种植不同作物对土壤的理化性质与生物学性状有很大影响。本研究针对北疆绿洲灰漠土几种典型作物种植方式,研究了不同作物长期种植对土壤养分、酶活性、微生物量碳氮以及土壤呼吸的影响。结果表明:长期种植不同作物使土壤表层(0～20cm)与亚表层(20～40cm)的土壤肥力性质产生明显分异,表层土壤的肥力水平明显高于亚表层;土壤pH则表层低于亚表层,而不同种植方式对灰漠土pH无显著影响。长期种植不同作物对土壤主要生物过程关键酶活性、土壤呼吸等土壤生物性状有明显影响,磷酸酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶、纤维素酶在不同种植方式下差异显著,小麦/油葵轮作10年(WSR)方式下上述5种酶活性均较高。土壤微生物量碳氮随棉花连作年限的延长而显著下降,且玉米连作10年(CrM)、小麦连作10年后棉花连作10年(WCtR)、棉花连作15年(CtM)和小麦/油葵轮作10年的土壤微生物量碳氮比分别为6.31、6.02、5.83和3.53。不同种植方式下土壤呼吸在120h内的变化均为先下降后趋于平稳,不同种植方式下的土壤呼吸商之间呈显著性差异,WSR呼吸商最高,平均20.54μg(CO2-C)·mg-1(Bc)·h-1,WCtR最低,平均14.01μg(CO2-C)·mg-1(Bc)·h-1。作物长期连作后与绿肥作物轮作,有利于提高土壤生物活性,是一种较好的种植方式。     

富氢水对干旱胁迫下大麦种子萌发及幼苗生物量分配的影响

为探讨富氢水对干旱胁迫下大麦种子萌发期抗旱性与幼苗生物量分配的影响,以大麦品种“新啤6号”为试材,采用20%聚乙二醇（PEG）-6000模拟干旱胁迫,比较不同浓度富氢水浸种处理后大麦种子的发芽率和幼苗根冠比等16个指标的差异。结果表明,适宜浓度的富氢水处理能显著提高干旱胁迫下大麦种子的发芽率、干物质转移量、转移率及转化效率,并减少呼吸消耗干物质量,还可以降低干旱胁迫下大麦幼苗根冠比,增加幼苗根和芽的干重,促进幼苗可溶性糖、可溶性蛋白及叶绿素累积。由此可知,一定浓度的富氢水能通过调控种子干物质转运的途径提升干旱胁迫下大麦种子的萌发率,并可通过调节可溶性糖、可溶性蛋白和叶绿素含量降低干旱胁迫对大麦幼苗根和芽生物量分配的不利影响。     

陆地棉对叶面施硼的吸收和分配

 通过水培试验结合室内分析,研究陆地棉对叶面施硼的吸收和分配。结果表明：施硼显著提高植株体内的硼含量和硼吸收量;棉花各器官硼含量及硼吸收量顺序均为叶片>茎秆>根系;与根系营养吸硼处理相比,叶面施硼后棉花的根系含硼量显著降低,其中部分叶片施硼处理的棉花根系硼含量降低了41.9%,全株叶片施硼的根系硼含量降低11.2%;部分叶片施硼后棉花茎秆硼含量比根系营养吸硼处理降低了5.9%,叶片硼含量比根系营养吸硼处理增加149.1%,硼主要停留在施硼叶片中,被转移到不施硼叶片的硼含量只占5.2%,难以通过输导组织进入其他叶片;全株叶片施硼,进入茎秆的硼素比根系营养吸硼处理增加22.5%,但进入叶片的硼素较根系营养吸硼增加203.7%。     

覆膜对不同施肥条件下玉米苗期生长和光合及生理参数的影响

在田间试验条件下,研究了东北早春低温条件下,覆膜对不同施肥处理下玉米苗期生长、光合及生理参数的影响。结果表明:(1)覆膜对玉米苗期生长的影响与施肥条件有关。不覆膜情况下,除NPK处理能够显著增加玉米地上部干重外,其余施肥处理对苗期玉米地上部干重影响不显著。覆膜处理能够显著增加玉米地上部的干重,增幅为27.8%～126.3%。其中以单施磷肥的处理,覆膜处理对玉米地上部干重的影响较大,增幅为126.3%,施用氮磷钾肥料处理的影响最小,增幅仅为27.8%。(2)覆膜对玉米叶片光合及生理参数的影响同样也受施肥条件的影响。覆膜处理能够明显增加各施肥处理玉米叶片的蒸腾速率,而对气孔限制值没有显著影响;能明显增加CK、N、P处理玉米叶片光合速率、气孔导度,显著提高N、P处理的水分利用率,而对其他施肥处理影响不显著。上述结果表明,在东北地区玉米生产过程中,覆膜栽培应该根据土壤养分情况综合考虑玉米的施肥。     

113份六倍体冬性小黑麦种质遗传多样性

【目的】 研究冬性小黑麦种质资源表型性状的遗传多样性关系及筛选综合性状优异的冬性小黑麦种质,为冬性小黑麦育种、亲本选配及重要性状研究提供理论依据。【方法】 对113份冬性小黑麦8个表型性状采用Shannon-Wiener’s多样性指数进行遗传多样性分析,研究参试冬性小黑麦种质8个表型性状在连续2年的频次分布规律,分析各性状利用相关性及性状间关系,利用主成分分析构建冬性小黑麦种质综合评价体系,通过聚类分析明确参试材料的分类。【结果】 8个表型性状的平均变异系数为13.02%,单株籽粒产量、千粒重、每穗粒数、单株穗数、穗长、株高的变异系数超过10%,其中单株籽粒产量最大为18.01%,粒宽最小为5.09%;各性状遗传力均在85%以上;各性状遗传多样性指数为1.33~2.24,单株籽粒产量遗传多样性最高,粒长的遗传多样性最低;各性状存在着不同的相互关联,单株籽粒产量与每穗粒数、千粒重、穗长、粒长、株高呈极显著正相关,单株穗数与千粒重、每穗粒数呈极显著负相关。主成分分析提取到了3个主成分,累计贡献率为80.43%,第一主成分是籽粒产量主成分与单株籽粒产量、每穗粒数、千粒重有关,第二主成分是籽粒形态主成分与粒长和粒宽有关,第三主成分是株高主成分与株高和穗长有关;聚类分析将参试材料分为4类,第一类包含12份材料,属于高秆型材料,第二类包含40份材料,属于多穗型材料,第三类包含30份材料,属于高产型材料,第四类包含31材料,属于大粒型材料。【结论】 冬性小黑麦综合性评价筛选出表现优良籽粒高产型小黑麦11份。参试材料的遗传多样性丰富,综合评价较好,可有效补充小黑麦种质资源。     

转GhB301基因棉花抗枯萎病机理研究

为了明确棉花AP2/ERF转录因子基因GhB301在抗枯萎病中的功能,以过表达GhB301转基因棉花纯合株系（OE）与野生型对照YZ-1（WT）为材料接种枯萎病菌,研究接菌后不同棉花材料叶片中防御酶活性变化及抗病相关基因的表达差异。结果显示：接菌后0~7 d,随着接菌时间的延长,棉花叶片中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）、多酚氧化酶（PPO）活性逐渐增高,均呈先增加后降低的变化趋势,但转基因株系中酶活性提高的更快、峰值更高;接种棉花枯萎病菌24 h后,测定各材料中苯丙烷代谢途径（GhPAL5、GhC4H1、GhC3H1、GhHCT1、GhF5H2、GhCCR1）、JA/ET路径（ GhAOC1、 GhAOS1、GhEIN2、GhERF1、GhJAZ1）、SA路径（GhICS1、GhEDS1、GhPAD4、GhNPR1）、PR基因（GhPR1、GhPR2、GhPR4、GhPR5）等抗病相关基因的相对表达量,除GhERF1、GhJAZ1、GhNPR1外其余均在转基因株系中上调表达。推测在棉花中过表达GhB301基因提高了防御酶活性和抗性基因的表达,从而增强棉花对枯萎病的抗性。     

不同滴灌带配置对春小麦产量的影响

【目的】研究不同滴灌带配置对新疆滴灌春小麦产量的影响。【方法】 在田间试验条件下,以春小麦品种新春44号为材料,设置3种滴灌带配置:1管1行(TR₄,对照)、1管6行(TR₆)和1管8行(TR₈),研究靠近滴灌带的第1(R₁)、第2(R₂)、第3(R₃)和第4行(R₄)行间植株产量的差异。【结果】 TR₆和TR₈植株叶面积比TR₄分别减少了5.80%和8.69%,其株高降低了1.03%和2.71%。各行小麦植株干物质积累量和产量均随着滴灌带间距的增长而下降,R₁和R₂行干物质积累和籽粒产量显著高于R₃和R₄行,其它各项指标也呈相近的趋势,R₃和R₄常处于水分亏缺状态。【结论】 水肥条件下滴灌春小麦穗粒数对产量的影响为直接效应,千粒重为间接效应。