植物磷匮乏下的根系、代谢和分子响应研究进展

磷是植物正常生长发育所必需的大量元素之一.由于多数土壤条件下可获得的有效磷不足,因此土壤中的磷会影响作物产量潜力的表现.了解植物对低磷胁迫或磷匮乏的响应机制是至关重要的,相关研究已经取得一系列的进展.本文回顾了植物磷匮乏条件下根系统的响应,因为外部土壤中磷的供应状态会影响根构型,评述了植物激素和磷酸酶对磷匮乏的响应,并...     

生物有机肥替代部分化肥对旱地胡麻干物质积累及籽粒产量的影响

【目的】探究两种不同生物有机肥(肉蛋白生物有机肥M₁和爸爱我生物有机肥M₂)替代部分化肥对旱地胡麻减肥增产的效果。【方法】以不施肥为对照(CK),研究了常规施肥(CF)、70%CF+30%生物有机肥(30%M₁、30%M₂)、40%CF+60%生物有机肥(60%M₁、60%M₂)和10%CF+90%生物有机肥(90%M₁、90%M₂)对旱地胡麻生长发育特性及籽粒产量的影响。【结果】生物有机肥替代化肥不仅显著提高了胡麻地上干物质最大积累速率和平均积累速率,而且增加了胡麻成熟期的干物质积累量和生殖器官干物质的分配,其中,30%M₁干物质积累量增幅最大,较其他处理显著高出6.42%～41.74%,生殖器官干物质的分配较其他处理高0.23%～7.15%。生物有机肥替代化肥主要通过增加胡麻单株有效蒴果数和果粒数进而提高籽粒产量,30%M₁和30%M₂处理下胡...     

施氮后移对黄土高原旱区胡麻干物质积累和氮素利用的影响

为探讨施氮后移对胡麻同化物、氮素及产量形成的协调机理,在全生育期总施氮量150 kg/hm2的基础上,以全部基施为对照(CK,N1),设置4种施氮后移处理:2/3基肥+1/3现蕾肥(N2)、1/2基肥+1/2现蕾肥(N3)、1/3基肥+2/3现蕾肥(N4)、1/3基肥+1/3分茎肥+1/3现蕾肥(N5),研究其在胡麻关...     

苯肽胺酸对棉花干物质积累、养分吸收和产量的影响

通过叶面喷施不同质量浓度苯肽胺酸,探究叶面喷施苯肽胺酸对棉花干物质积累、养分吸收量和产量的影响,为苯肽胺酸在棉花上的科学应用提供依据。选择棉花品种闫棉67号作为田间试验材料,以清水为对照（CK）,设置叶面喷施133.3 mg/L(P1)、200.0 mg/L(P2)和266.7 mg/L(P3)苯肽胺酸3个用药剂量,于棉花化学打顶前后10 d各进行一次喷雾处理,比较不同质量浓度苯肽胺酸对棉花地上部干物质积累、叶绿素总量和养分吸收的影响。结果表明,喷施不同质量浓度苯肽胺酸能够提高棉花干物质积累量、养分吸收量和叶绿素总量。施药后28 d,P1、P2、P3处理棉花功能叶叶绿素总量较CK分别增加40.48%、61.90%、46.43%;施药后40 d,P1、P2、P3处理生殖器官干质量占比较CK分别提高0.23、12.44、6.66个百分点,P2处理棉花叶片、茎秆、棉铃中全氮积累量较CK分别显著提高23.51%、23.46%、10.35%,P2、P3处理均显著提高棉花各部位对全磷的吸收量,且2个处理棉纤维全钾积累量较CK分别显著提高16.60%、12.53%;P1、P2、P3棉花产量与CK相比...     

铅镉胁迫下蜀葵与油菜混作对油菜重金属积累的影响

【目的】我国耕地土壤的重金属污染问题对油菜存在不良影响,本研究探究铅镉胁迫下蜀葵(Althaea rosea Cavan.)与油菜混作对油菜重金属积累的影响,拟寻找一种减少重金属对油菜污染的农艺技术。【方法】通过将油菜与蜀葵按不同比例混作,再结合生物量、铅镉含量、抗氧化酶活性分析蜀葵、油菜混作与油菜重金属积累的相关性。【结果】混作油菜生物量大于单作,混作蜀葵生物量小于单作;与单作蜀葵和油菜相比,混作蜀葵和油菜的Pb、Cd含量均减小,混作油菜的抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性低于单作,混作蜀葵的抗氧化酶POD活性高于单作,SOD、CAT活性低于单作;在混作比例中,蜀葵数量占比的增加与油菜的Pb、Cd含量存在负相关。【结论】研究表明,蜀葵与油菜混作能够抑制油菜对Pb、Cd的吸收,当混作比例为蜀葵：油菜=3:1时,蜀葵抑制油菜Pb、Cd吸收的效果最佳。     

甘蓝型油菜BnWRKY41的理化性质分析及BnWRKY41-2在花青素合成中的功能解析

甘蓝型油菜BnWRKY41-1通过负调控花青素合成相关基因的表达而显著抑制拟南芥叶片花青素的积累。为深入了解同源拷贝BnWRKY41-2在花青素合成过程中的作用,对BnWRKY41-1和BnWRKY41-2进行生物信息学分析,并从甘蓝型油菜品种‘中双11’中成功克隆BnWRKY41-2的全长编码序列,分别转化烟草和拟南芥 wrky41-2突变体,对其亚细胞定位和在花青素合成中的调控作用进行分析。结果表明,BnWRKY41两个拷贝均具有典型WRKY结构域,N端不含跨膜结构和信号肽,二级结构主要由无规则卷曲组成,蛋白质修饰以磷酸化为主。BnWRKY41-2定位在细胞核中,在拟南芥 wrky41-2突变体背景下异源表达 BnWRKY41-2 基因使突变体叶片中的花青素含量恢复到野生型水平,而且可显著调控花青素积累相关基因的表达。这些结果表明BnWRKY41-2与BnWRKY41-1在蛋白质结构及理化性质方面相似,并且在调控拟南芥叶片花青素积累方面发挥类似的生物学功能,起负调控作用。     

水稻质体磷酸盐转运体OsPPT家族成员的功能分析

磷酸烯醇式丙酮酸/磷酸盐转运体(PPT)是植物质体磷酸盐转运蛋白家族(pPTs)成员之一,介导细胞质中的磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)进入质体基质的同时,将磷交换到细胞质中。为对水稻OsPPT基因家族进行综合分析,探索其在水稻中的潜在功能。利用水稻原生质体瞬时转化分析OsPPT的亚细胞定位,通过酵母异源表达实验分析OsPPT的磷酸盐转运能力。设置正常供磷和缺磷等非生物胁迫水培实验处理,阐明OsPPT家族成员的组织特异性表达模式,以及对非生物胁迫逆境的响应。结果表明,OsPPT基因家族4个成员均定位于叶绿体膜,而且OsPPT可以在酵母中介导磷酸盐的跨膜转运。此外,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)展示了OsPPT基因家族在应对环境胁迫时表达模式上的动态变化,比如磷饥饿,以及脱落酸(abscisic acid, ABA)、水杨酸(salicylic acid, SA)、氯化钠等非生物胁迫环境。OsPPT基因家族可能参与磷酸盐在细胞质和叶绿体之间的运输,同时也可能参与植物对逆境胁迫的响应。     

侵蚀地貌中土壤团聚体碳、氮、磷含量变化及其环境风险

为明确侵蚀环境中长期施用化肥条件下农田土壤养分积累特征及其对流域面源污染的潜在威胁。在高塬沟壑区,分别采集塬面—坡地—沟道和川地—河漫滩—河道中土壤及泥沙样品,分析不同侵蚀地貌单元中团聚体粒级分布特征和不同团聚体中C、N、P含量变化及其潜在环境风险。结果表明:(1)沟道和河道等低洼地带＜63 μm粒级团聚体占比最高,川地—河漫滩—河道系统中＜63 μm粒径含量显著高于塬面—坡地—沟道系统;(2)塬面有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、有效磷(Olsen—P)含量分别为8.49,1.19,1.23 g/kg和51.80 mg/kg,是80年代初的1.39,1.49,1.76,16.27倍;川地分别为6.80,1.00,1.07 g/kg和27.40 mg/kg,是80年代初的1.12,1.25,1.52,8.13倍,磷素积累最为明显。各粒级团聚体中SOC、TN、TP、Olsen—P含量由高到低依次为＞250 μm粒级,63~250 μm粒级,＜63 μm粒级;(3)无论是从塬面到沟道,还是从川地到河道,不同粒级团聚体中SOC、TN、TP、Olsen—P都呈现了显著降低趋势,但沟道和河道＜63 μm粒级团聚体中有效磷素含量已升高到塬面上世纪80年代初水平。易侵蚀迁移的团聚体(＜250 μm)分布特征和CaCl₂—P的突变点问题突出,成为塬面和川地农田土壤养分积累影响水体环境的潜在风险源。因此,防治水土流失和改善施肥措施是确保黄河流域高质量发展的基础。     

田间烤烟叶片缺钾症状与钾积累及土壤供钾水平关系

基于田间正常施肥烟株生长中期中、上部叶通常出现缺钾症状的现象,以烤烟品种K326为材料在砂质壤土上进行了田间试验,定期观察无钾(即K0,仅按常规施用氮磷肥,K_2O用量为0 kg·hm~(–2))、常规施肥但中后期出现缺钾症状(即CF,按常规施用氮磷钾肥,K_2O用量为364 kg·hm~(–2)但中后期仍有缺钾症状)、常规施肥且正常生长(即CK,按常规施用氮磷钾肥,K_2O用量为364 kg·hm~(–2)但中后期无缺钾症状)3处理烟株移栽后生长情况(特别是叶片缺钾症状的出现情况),并及时采集和测定了相应烟株的干物质、钾含量及根区土壤速效钾含量,以阐明正常施肥烤烟中、上部叶出现缺钾症状的可能原因。结果表明:(1)CF和K0烟株在移栽后33 d前叶片均未出现缺钾症状;但根区土壤速效钾含量移栽后42 d低于99.86 mg·kg~(–1)时,K0烟株第8～第15叶陆续表现缺钾;CF烟株根区土壤速效钾含量移栽后57 d低于131.1mg·kg~(–1)时,第12～第16叶也相继缺钾,而其他叶位叶片正常。(2)从移栽至42 d,CK和K0烟株干物质和钾素累积量虽皆明显增加,但K0烟株总量偏低趋势愈发显著;至移栽后57 d期间,CK和K0烟株前述两个指标继续增加,但此期CF干物质累积有相似的增加趋势,而钾素累积与出现缺钾症状前相比(即移栽后42 d时CK)则略有减少;(3)移栽后42 d至57 d,CF烟株上、中部叶和K0烟株上部叶钾净输出明显,而茎中净输入显著,其他器官或部位总体持平或略有增加;CK烟株上部叶钾素输入、输出维持平衡,其他器官有净增加。(4)生长期间,CK烟叶钾含量皆表现出随叶位上升而呈总体下降,K0烟叶前期有相似规律,但移栽后42 d、57 d呈"上升-下降-上升",CF于移栽后57 d为"下降-上升"趋势。上述结果说明,K0烟株移栽后42 d中部叶开始缺钾是钾整体吸收不足所致,后期则兼有上部叶钾净输出原因;CF烟株出现中、上部叶缺钾而下部叶正常则有3个原因,一是后期体内干物质累积持续增加导致的稀释;二是此期整株钾累积不仅未增加,且有下降;三是CF烟株中、上部叶钾净输出增加。     

盐碱地玉米产量及土壤硝态氮对深松耕作和秸秆还田的响应

【目的】盐碱地是我国重要的土地资源,研究合理可行的耕作技术和培肥措施,为提高产量和实现盐碱地农业可持续发展提供理论依据。【方法】2014-2017年,在山东省滨州市无棣县的盐碱土上,以玉米为供试作物,连续进行了4年田间试验。试验采用裂区设计,以耕作方式为主区,分别设夏季旋耕15 cm (R)和旋耕后再深松35 cm处理(S);副区为冬季秸秆还田量,设秸秆半量还田(3350 kg/hm^2,B)和秸秆全量还田(6700kg/hm^2,Q)两个用量,以无秸秆还田为对照。所有处理的养分总量保持一致。开花后每隔10天取样1次,直到收获期,测定植株干物质和穗位叶硝酸还原酶活性。在玉米小口期、开花期及收获期,取0-100 cm土层样品,每10 cm为一层,测定了土壤硝态氮含量及累积量。【结果】各生育期玉米干物质积累量和产量在两个耕作方式间的差异不显著,与秸秆半量还田相比,秸秆全量还田处理开花期前干物质量较少,但在开花期时,已经开始赶超秸秆半量还田的处理。在收获期,秸秆全量还田处理的干物质量显著高于秸秆半量还田处理的干物质量,4年中的提高幅度为8.6%~9.7%,秸秆全量还田处理的籽粒产量显著优于秸秆半量还田处理(P <0.05)。4年干物质积累量,SQ处理平均比SB、RQ和RB分别提高2.5%~7.3%、1.6%~4.2%和7.6%~20.3%。深松与秸秆全量还田有明显的正耦合作用,秸秆全量还田与深松耕作相结合有利于籽粒产量的提高,与其他处理差异显著(P <0.05)。相同耕作方式下,4年中秸秆全量还田处理的平均硝态氮含量在小口期低于秸秆半量还田,在开花期显著高于秸秆半量还田,但在收获期又显著低于秸秆半量还田的处理,硝态氮累积量平均降低17.9%(P <0.05)。在4年中深松耕作处理的0-100 cm平均硝态氮累积量比旋耕处理的显著降低8.9%。【结论】在供试盐碱地土壤条件下,秸秆全量还田结合浅旋耕后再深松的效果最好,可提高玉米产量,减少土壤中硝态氮的累积。