大豆PAL2-3基因的克隆及转化研究

大豆异黄酮是苯丙氨酸代谢途径中合成的一类次级代谢产物,在苯丙氨酸代谢途径中,苯丙氨酸解氨酶(PAL)是关键酶和限速酶。本课题组前期研究发现PAL基因的相对表达量与大豆异黄酮含量具有明显的协同增减趋势,并且在PAL基因家族成员时空表达模式分析中发现,PAL2-3(XM_003542493)是PAL基因家族中相对表达量较高的主要表达成员之一。本试验首先通过克隆大豆中PAL2-3基因;然后构建pCAMBIA3301-GmPAL2-3植物过表达载体,将构建好的pCAMBIA3301-GmPAL2-3表达载体重组质粒转化到根癌农杆菌EHA105中;采用农杆菌介导的大豆子叶节转化体系获得转化植株,并对T1代转化植株进行PPT检测,外源标记基因Bar检测以及荧光定量PCR检测,对转基因阳性植株进行大豆籽粒异黄酮含量的测定。结果表明T_1代转基因植株中PAL2-3基因的表达量是对照的5.11~11.24倍,总异黄酮含量最高的(2 587.63μg·g~(-1))是对照(1 616.90μg·g~(-1))的1.6倍。因此在大豆中过量表达PAL2-3基因可以提高大豆籽粒中异黄酮含量。     

播种方式和种植密度对冬小麦根系生长和产量的影响

为探究播种方式和种植密度对冬小麦根系生长和产量的影响,以新冬22号为材料,采用二因素裂区试验设计,主区设条播（DR）和匀播（UN）2种播种方式,副区设150万粒·hm^-2（D150）、225 万粒·hm^-2（D225）、300万粒·hm^-2（D300）和375万粒·hm^-2（D375）4种种植密度,比较分析了不同播种方式和种植密度下冬小麦根系形态特征、根系伤流量和产量的差异。结果表明,随种植密度的增加,小麦总根干重、总根长呈先增后减趋势,单株次生根数、根系伤流量呈减小趋势。与条播相比,匀播下小麦总根干重、总根长显著增加,差异主要在0~30 cm土层;单株次生根数、根系伤流量增加,差异主要在生育中后期;产量显著提高（增幅9.89%）,其中以D225处理最大。综上,匀播能够促进小麦根系的生长,提高根系活性,有利于高产;在本试验条件下匀播小麦以225万粒·hm^-2种植密度最佳。     

温室土壤食物网静态和动态结构特征

Soil food web structure is fundamental to ecosystem process and function; most studies on soil food web structure have focused on agro-ecosystems under different management practices and natural terrestrial ecosystems, but seldom on greenhouses. This study explored the static and temporal variability of soil food structure in two greenhouses of Shandong Province, North China over a two-year period. The static properties were measured directly by surveying functional group composition and a series of parameters portraying the species properties, link properties, chain properties and omnivory properties of the web, as well as indirectly through calculation of nematode indices, enrichment index （EI）, structure index （SI）, and channel index （CI）. The dynamic variability of greenhouse soil food structure was described by the dynamics of functional groups, Bray-Curtis （BC） similarity and cluster analysis. The results showed that the greenhouse soil food web contained 14 functional groups, with microbes having the highest mean biomass, followed by protozoa. Of the three functional groups of protozoa, flagellates were the dominant group on most sampling dates, amoebae only became the dominant group during the summer, while ciliates were the least prevalent group. All nematodes were assigned into one of the four functional groups, bacterivorous, fungivorous, herbivorous and omnivorous, and the fungivorous nematodes had the lowest mean biomass. Mites were assigned into three functional groups and the omnivorous noncryptostigmatic mites were the dominant group. All the functional groups showed significant seasonal changes. The soil food web connectance was 0.15, the maximum food chain length was 5, and the average food chain length was 3.6. The profiles of the EI and SI showed that the food web was resource- depleted with minimal structure. The results of CI indicated that the bacterial decomposition pathway was the dominant pathway in the food web of the greenhouse soils studied and the results of BC similarity showed that the soil food web had higher variability and instability over time. The cluster analysis showed that the functional groups located at high trophic levels with low biomass were in a cluster, whereas those at low trophic levels with high biomass were closer. Compared with the food web structure of agroecosystem and natural terrestrial ecosystem soils, the structure of greenhouse soil food web was simple and unstable, which was likely driven by high agricultural intensification, particularly over application of fertilizers.     

日光温室甜椒起垄内嵌式基质栽培根区温度日变化特征

针对我国北方地区日光温室冬春季低温胁迫、土壤连作障碍、单产低和水肥资源利用率低等问题,本文设计了一种新型的栽培方法——起垄内嵌式基质栽培方法(soil ridge substrate-embedded cultivation,SRSC),并在早春季节,研究了两种模式的SRSC[嵌槽式垄(SRSC-P)和嵌膜(铁丝网槽支撑)式垄(SRSC-W)]及土垄(SR)和单一基质槽垄(NPG)栽培下的甜椒幼苗根区温度的日变化特征。结果表明,日光温室内栽培垄根区温度与温室内、外的气温变化呈显著正相关,室内和栽培垄根区的平均温度分别比室外提高8.07℃和10.93℃,夜间分别提升9.90℃和14.81℃。在夜间低温阶段,SRSC-W维持根区较高温度的能力相对优于SR和SRSC-P,其根区平均温度分别比SR和SRSC-P高1.34℃和0.52℃;在白天高温阶段,SR、SRSC-P、NPG、SRSC-W最高温度平均值分别为28.06℃、27.21℃、29.93℃、26.05℃,SRSC-W抗高温效果最佳,NPG抗高温效果最差。阴天条件下,栽培垄的蓄热保温性能比晴天条件下差。SR白天和夜间的中心根区平均温度皆高于外侧,但SRSC-P和SRSC-W白天外侧温度高,夜间中心根区温度高。栽培垄北部根区温度高于南部根区温度,具有空间差异性,其中SRSC-W栽培模式的南部中心根区温度和北部中心根区温度差异相对于其他处理最小。此外,SRSC-W中心根区温度变化滞后时间最长,温度缓冲能力强。总之,SRSC-W栽培方法维持早春季节夜间甜椒根区温度能力和对低温及高温胁迫的缓冲性最强,且成本低,在日光温室抗低温生产中具有较好的应用前景。     

小叶锦鸡儿灌丛化对退化沙质草地土壤孔隙特征的影响

以内蒙古太卜寺旗地区退化沙质草地为研究对象,对该地区的小叶锦鸡儿灌丛化草地中的灌丛斑块和草地斑块分别取原状土柱各三个进行CT扫描,利用Fiji软件分析土壤孔隙结构特征的差异。研究结果表明,小叶锦鸡儿灌丛化对土壤的孔隙结构有较大影响,灌丛斑块土壤的总孔隙数、大孔隙数、总孔隙度、大孔隙度和孔隙等效直径均大于草地斑块土壤,灌丛斑块土壤的平均大孔隙度是草地斑块土壤的3倍。草地斑块土壤的大孔隙主要分布在0~50 mm土层深度,而灌丛斑块土壤的大孔隙在0~400 mm深度都有分布,这与土壤中灌丛的丰富根系分布有关。     

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。     

水肥耦合对华北高产农区小麦-玉米产量和土壤硝态氮淋失风险的影响

在封丘农田生态系统国家试验站, 通过多组水肥组合试验, 研究了冬小麦-夏玉米轮作下, 水、肥对作物产量、硝态氮在土壤剖面中的分布特征及其淋失风险的影响。结果表明, 适宜灌溉情况下, 氮磷配施是提高作物产量的关键, 氮钾配施与磷钾配施增产效果不明显。统计结果表明, 各因素对小麦产量影响次序依次为氮肥≥磷肥＞灌溉＞钾肥, 对玉米产量的影响次序为氮肥＞磷肥＞钾肥＞灌溉, 只有氮磷对作物产量的影响达到统计学上的显著性差异。随着施氮量和灌溉量的增加, 硝态氮累积峰峰值增加, 峰厚度加厚, 出现位置加深, 且根区外硝态氮含量亦显著增加, 极大地提高了硝态氮的淋失风险。适宜氮肥用量与适宜灌溉是减轻硝态氮淋失风险的关键, 氮磷配施可有效降低深层土壤硝态氮累积。研究区域适宜氮肥用量为每年400 kg(N)·hm^-2,适宜磷肥用量为每年225 kg( P₂O₅)·hm^-2, 一般降雨年型全年灌溉量以280 mm 左右为宜。     

稻草覆盖对土壤理化性状和烤烟产量及品质的影响

在湖南永州对稻草翻压、稻草覆盖、地膜覆盖、不还田不覆盖进行了连续3年定位试验。结果表明，两种稻草还田方式均能改善土壤结构，稻草覆盖比稻草翻压的改土效果更为明显；稻草覆盖在烤烟生根期的保温作用不如地膜覆盖，烤烟进入旺长期以后，稻草覆盖土壤温、湿度变幅较小，能够维持相对适宜的温、湿度状况，而地膜覆盖及裸栽处理的烤烟整个生育期土壤温、湿度变幅较大，不利于烤烟生长。稻草覆盖比稻草翻压及地膜覆盖更有利于烤烟产量及品质的提高。     

大豆根内胞囊线虫的时空动态研究

于2006-2007年田间自然生长条件下,研究大豆苗期(7~37 d)胞囊线虫(4号生理小种)在根系的时空分布动态。结果表明,大豆胞囊线虫分布与根系生长状况有密切关系。出苗后7 d已有线虫侵入根内,随着根系生长发育,单位根长线虫数以及线虫总数增多,单位根长内线虫数量呈S型曲线变化。随着出苗后天数的增加,主根和侧根内线虫数量变化呈相反趋势,其中主根内线虫密度减少,侧根内线虫密度增加至相对稳定值。随着土层的加深,主根和侧根内线虫密度差异减小;5~15 cm土层根系内线虫数量及其所占比例均最大。说明苗期大豆胞囊线虫主要分布在5~15 cm土层。     

小麦及大麦幼苗对供锌及添加CaCO3/HCO3-的反应

石灰性土壤含有大量CaCO3所产生的高含量HCO3-及CaCO3对Zn的吸附作用被认为是造成作物缺锌的重要原因.该研究在营养液中添加CaCO3或HCO3-,探讨了两者在不同供Zn条件下对2种小麦(小偃22、郑麦9023)与1种大麦(西引2号)幼苗生长及Zn吸收的影响.结果表明,不供Zn条件下,添加HCO3-时3种供试作物均出现明显失绿症状,供Zn时症状减轻;同时HCO3-明显抑制小麦和大麦生长,供Zn抑制作用减轻.供Zn显著增加幼苗的Zn吸收,且地上部增加幅度高于根系;3种供试作物均对缺锌较为敏感;HCO3-通过抑制幼苗生长及Zn从根系向地上部转运而影响Zn吸收,大麦的锌转运率高于小麦.HCO3-还显著提高了营养液pH,但介质中有作物时pH值增加幅度较小;与HCO3-相比,高量CaCO3对作物生长及Zn吸收影响较小,但能明显提高营养液pH值.