加工型马铃薯品种微型薯种薯贮藏期内源激素含量、阈值和休眠期相关性分析

【目的】加工型马铃薯微型薯作为生产高质量脱毒原种用种薯,其休眠持续时间和发芽时间有着重要的经济意义。探究加工型马铃薯微型薯种薯在不同贮藏温度下,随着贮藏时间延长,微型薯中内源激素含量与其休眠期的关系,可为加工型马铃薯微型薯种薯的高质量贮藏提供理论依据。【方法】采用高效液相色谱(HPLC)法,测定微型薯在3种不同贮藏温度(4℃、10℃、20℃)下连续贮藏150 d,其内源赤霉素(GA3)、吲哚-3-乙酸(IAA)和脱落酸(ABA)的含量,分析不同贮藏时间和温度下内源激素含量变化对微型薯休眠解除程度影响,并根据内源激素水平动态变化进行激素与休眠的相关性推导。【结果】在整个贮藏期(150 d)间,随着贮藏温度提高,两个品种夏波蒂和大西洋休眠解除时间显著缩短,在4℃贮藏150 d后,两个品种休眠均未完全解除,在10℃和20℃贮藏条件下,大西洋比夏波蒂休眠解除早15 d左右。在整个贮藏期(150 d)间,随着贮藏时间延长和贮藏温度提高,GA3含量显著上升,在10℃贮藏150 d时,大西洋和夏波蒂中GA3含量分别是4℃贮藏条件下的1.7和1.9倍,在20℃贮藏150 d时,大西洋和夏波蒂中GA3含量分别是4℃贮藏条件下的1.9和2.0倍。IAA含量在贮藏后期(90—150 d)显著上升,在10℃贮藏150 d时,大西洋和夏波蒂中IAA含量分别是4℃贮藏条件下的1.5和1.2倍,在20℃贮藏150 d时,大西洋和夏波蒂中IAA含量分别是4℃贮藏条件下的1.9和1.5倍。ABA含量显著下降,在4℃贮藏150 d时,大西洋和夏波蒂中ABA含量是10℃贮藏条件下的7.2和6.4倍。在整个贮藏期(150 d)间,(GA3+IAA)/ABA比值显著提高。对(GA3+IAA)/ABA比值与种薯发芽率相关性分析表明,(GA3+IAA)/ABA比值与种薯发芽率呈极显著线性正相关。根据(GA3+IAA)/ABA比值与种薯发芽率之间的线性关系推断出夏波蒂和大西洋休眠解除时,(GA3+IAA)/ABA临界阈值分别为52.02和48.49。当(GA3+IAA)/ABA比值超过临界阈值后,微型薯种薯的发芽率超过50%,休眠解除。【结论】微型薯中内源激素GA3、IAA和ABA含量动态平衡变化以及发芽率明显受贮藏时间和贮藏温度影响。通过对块茎内源激素比值和发芽率的相关性分析获得(GA3+IAA)/ABA临界阈值计算方法和范围,为加工型马铃薯种薯贮藏精准控制提供了理论依据和技术参数。     

干旱胁迫下马铃薯差异表达基因的验证分析

为了深入了解马铃薯的抗旱机制,本研究选择Solexa高通量测序中log2(fold change)≥11倍的22个差异基因,包括6个转录因子、4个脯氨酸代谢、4个抗氧化防御系统、4个类黄酮生物合成和4个植物激素信号转导相关基因,采用qRT-PCR检测20%PEG6000处理0、1、6、12h后马铃薯叶片中22个基因表达的变化.结果表明:被检测的22个基因的结果与Solexa高通量测序的结果一致,并且在不同干旱处理时间下各基因表达各不相同,表现出5种表达模式:上调-上调-上调、下调-下调-下调、上调-下调-上调、上调-下调-下调、上调-上调-下调.马铃薯对不同时间点的干旱可能采取不同的应对策略,对1h和6h干旱可能是减少不必要的能量和物质消耗,12h干旱胁迫下才调动大量抗逆相关物质,抵抗干旱的伤害.     

不同磷水平对向日葵幼苗根系生长及保护酶活性的影响

以产量高,且抗性强的‘WWW-178’和‘诚牌223’食用型向日葵品种为材料,利用盆栽试验,用Hoagland’s基本营养液(CK)和60%磷浓度的Hoagland’s基本营养液处理,研究了低磷胁迫对向日葵根系生长状况和保护性酶活性的影响.结果表明:根长变化最为显著(P0.05),随胁迫时间的延长2个品种根长度均低于对照,而幼苗的地下干质量和根冠比与对照相比达到差异显著水平(P0.05).不同磷水平下,‘WWW-178’幼苗叶片的超氧化歧化酶(SOD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性无显著性变化,过氧化物酶(POD)活性提高,与对照相比差异显著(P0.05);‘诚牌223’幼苗叶片在低磷胁迫40d后SOD和CAT活性显著降低,POD活性显著提高.敏感型品种的酶活性在胁迫下会有所下降,所以在60%的磷水平环境下,‘WWW-178’向日葵品种较‘诚牌223’向日葵品种具有较强的抗低磷胁迫能力,因此在低磷土壤中更适合种‘WWW-178’向日葵品种种植.     

交替灌溉小麦间作玉米干物质的累积与分配规律研究

针对传统间作耗水量大,且灌水与间作作物干物质累积相关关系研究薄弱的问题,在河西绿洲灌区进行田间试验,探究交替灌溉模式下,不同水分处理对小麦间作玉米及其相应单作的产量及干物质分配积累的影响.结果表明:交替灌溉小麦间作玉米LER达到1.30~1.38;净地面积下,间作小麦经济产量较单作小麦提高了21%~33%,间作玉米经济产量较单作玉米提高了38%~42%;小麦收获后,间作玉米干物质积累量比单作玉米平均增加8%;低、中、高灌水平下间作玉米群体生长率分别为单作的49.62%~61.92%、56.04%~65.84%和55.28%~68.98%.在河西绿洲灌区,小麦间作玉米上应用交替灌溉技术与单作相比具有提高间作作物产量和增加干物质积累的作用.     

不同供水水平下丁香酚和间作蚕豆对小麦光合特性的影响

研究以小麦根系分泌物丁香酚(2-甲氧基-3-烯丙基苯酚)为参试化感物质,研究了不同供水水平及间作蚕豆条件下丁香酚对小麦旗叶光合特性的影响.结果表明:丁香酚对单、间作小麦旗叶光合速率、气孔导度和蒸腾速率均具有抑制作用,且随供水水平的降低而增强;单作小麦旗叶光合速率、气孔导度和蒸腾速率日均值分别较对照降低13.29%、28.95%和21.08%,间作小麦降低7.41%、24.39%和21.07%,间作可弱化丁香酚的抑制作用.丁香酚处理下的单、间作小麦旗叶瞬时水分利用效率日均值分别提高10.37%和17.96%,且间作模式下与对照差异显著.生产实践中,通过合理间作和优化灌溉可减轻小麦连作以及小麦秸秆覆盖等产生的自毒作用.     

连作对马铃薯根系形态及吸收能力的影响

研究了不同连作年限对马铃薯根系形态和养分吸收能力的影响。结果表明,连作降低了马铃薯根系活力、活跃吸收面积和总吸收面积,连作3年、4年和5年的根系活力比轮作分别下降了53.71%、66.84%和66.69%,活跃吸收面积分别下降了57.6%、75.7%和75.6%,总吸收面积分别下降了51.4%、67.9%和67.6%;连作明显增加了0～0.5 mm和0.5～1.0 mm直径范围内的总根长、表面积、根体积和根尖数,连作3年、4年和5年在0～0.5 mm直径范围内的总根长和根尖数比轮作分别显著增加了24.9%、35.0%、35.4%和13.4%、21.0%、23.1%;连作1年和2年地块的块茎产量差异不显著,但连作3年后块茎产量较轮作下降了45%以上。由此可见,在当地生态环境和栽培及品种条件下连作的阈值年限可能 为2年,马铃薯根系吸收能力的下降是导致产量下降的主要原因之一,根系生长增加是马铃薯应对连作逆境的主动性适应机制。     

大麦农艺性状与SSR标记的关联分析

为了解大麦亲本材料遗传特性和主要农艺性状特征,采用156份不同来源的大麦材料,在86个多态性SSR位点上检测遗传多样性,同时对7个农艺性状在两试验点作表型鉴定,利用GLM和MLM模型进行分子标记与表型性状的关联分析。结果共检测出392个等位变异,平均每个标记4.6个,PIC值变异范围为0.0612~0.8560。群体遗传结构分析将156份材料分为2个亚群。利用GLM模型分析结果表明,与株高、穗长、芒长、穗粒数和千粒重5个性状相关联的标记有18个,单个标记对表型变异的解释率为4.81%~20.75%;利用MLM模型分析,与株高、穗长、芒长、分蘖数、穗粒数和千粒重6个性状相关联的标记有14个,单个标记对表型变异的解释率范围为6.64%~31.55%。这些关联标记对后续研究有参考价值。     

丁香酚对小麦-蚕豆间作土壤微生物数量及多样性的影响

通过盆栽试验,探讨了在田间持水量75%水平下,小麦(Triticum aestivum)根系分泌物丁香酚对小麦、蚕豆(Vicia sativa)单作和间作群体土壤微生物数量及其多样性的影响,以期为化感物质间作群体的调控提供理论依据。结果表明,总体上,微生物的多样性降低,真菌和放线菌数量减少,而细菌数量增加。与无丁香酚处理对比,在3种种植模式中,丁香酚对土壤真菌和放线菌数量均表现为化感抑制作用,两种微生物数量的减小幅度分别为21.95%~98.42%和13.33%~92.82%;单作小麦较间作处理的细菌数量变化了-118.63%~90.73%,但单作蚕豆细菌数量变化了-56.39%~76.76%;放线菌占微生物的相对数量变化了-4.42%~4.32%,细菌变化了-4.36%~4.88%。小麦间作蚕豆降低了土壤微生物多样性指数,较单作小麦、单作蚕豆分别变化了15%~26.98%和-45.45%~6.67%;经丁香酚处理,单作中土壤微生物多样性指数降低,而间作变化不大。     

不同覆盖方式对旱地马铃薯叶片抗氧化生理及产量的影响

为探究西北半干旱雨养条件下不同覆盖措施对旱地马铃薯增产及抗性生理的影响,以‘陇薯7号’为材料,设置了玉米秸秆带状覆盖(SM)、地膜覆盖(PM)和无覆盖对照(CK)3种栽培方式,研究了不同处理下马铃薯植株叶片抗氧化酶活性、渗透调节物质和膜脂过氧化物含量、产量及其构成要素的差异。结果表明:SM显著提高马铃薯植株细胞清除自由基和过氧化氢的能力,维持了较高的渗透性。SM较PM和CK处理分别显著增加过氧化物酶(POD)活性23.0%和62.6%,超氧化物歧化酶(SOD)活性10.2%和28.3%,过氧化氢酶(CAT)活性11.4%和38.1%,降低丙二醛(MDA)含量23.7%和11.7%。SM和PM分别较CK增产15.9%和34.0%,覆盖显著提高单薯重是增产的主要原因。灰色关联度分析结果表明,SM处理产量与CAT和SOD活性高度关联,与POD和SOD活性中度关联,而PM处理产量仅与Pro含量高度关联。可见,秸秆带状覆盖在提高马铃薯叶片抗氧化能力,延缓植株衰老,提高产量方面有显著效果,可供半干旱秸秆资源丰富地区推广应用。