我国盐碱地面积非常广泛,土壤盐碱化严重限制了作物的生长,筛选耐盐农作物品种是提高盐碱地利用的重要手段。本研究以40份辐射诱变的小偃麦材料、3份常规品种和小麦-中间偃麦草双体异附加系SN6306为试验材料,以中国春(Chinese Spring, CS)为盐敏感对照、山融3号(Shanrong 3, SR3)为抗盐对照,通过水培培养,综合分析小麦在水培条件下的表型,筛选出小麦芽期和苗期最佳盐处理浓度。采用多元统计方法,对44个试验材料进行苗期和芽期耐盐性评价,将试验材料分为4个等级,其中一级抗盐材料5份(A275、A051等),二级抗盐材料31份(A079、A262等),敏感材料7份(A140、A284等),所用的盐敏感对照小麦CS为高度敏感。同时,利用各个材料的抗盐得分与所测生理指标和生物量指标的相对耐盐系数建立了逐步回归方程,D值=0.033-0.050×K+-S+0.002×Na+-R+0.237×K+-R+0.176×GP+0.139×GR-0.005×PC+0.197×SFW+ 0.088×WCS-0.110×RDW+0.242×SL+0.019×MRL (R2=0.999),确定了地上部钾、地下部钠、地下部钾、发芽势、发芽率、脯氨酸、苗鲜重、苗含水量、根干重、苗高、最大根长为筛选小麦抗盐材料的显著影响指标。本研究建立了一个小麦抗盐评价的回归方程,有助于对小麦抗盐能力进行评估,筛选出的抗盐和盐敏感材料为进一步分子机制研究以及培育抗盐品种提供了材料基础。
解析亮氨酸富集重复型类受体激酶(leucine rich repeat receptor-like kinase,LRR-RLK)基因的功能和作用机制有利于揭示大麦发育和胁迫响应的分子机制。本研究以北青7号、Ynbs突变体和Morex等8个大麦品种(或品系)为材料,克隆了HvLRR-RLK-510基因的2904 bp CDS序列。8个材料HvLRR-RLK-510基因的CDS序列和编码蛋白氨基酸序列的相似性分别高于98.00%和99.70%。该蛋白具有亮氨酸富集重复结构域、跨膜结构域和激酶结构域等LRR-RLK的关键结构域,与小麦、水稻和拟南芥等植物LRR-RLK聚为1个亚类。RT-PCR检测和荧光定量检测结果表明,该基因在8个材料拔节期幼穗、叶鞘、叶、根和茎中差异表达,具有器官特异性和基因型依赖性,在幼穗中的表达更高效、基因型依赖性更低;亚细胞定位结果表明,编码蛋白位于本氏烟草叶细胞的细胞膜和液泡膜上。本研究为全面解析大麦HvLRR-RLK-510基因的功能和作用机制提供了基因资源和理论支持。
转录因子WRKY6参与调控植物种子萌发和幼苗生长等过程,但其是否参与调控植物多酚合成未见报道。为探究烟草WRKY6的生物学功能,首先从栽培烟草基因组中鉴定获得一个NtWRKY6基因,序列比对及进化分析发现其编码蛋白具有典型的WRKY家族功能域,属于Group II亚型WRKY类转录因子。表达模式分析显示,NtWRKY6基因在烟草花和蒴果中表达水平较高,且其表达受ABA、BL、JA等激素的显著诱导。过表达NtWRKY6显著增强了烟草幼苗对ABA处理的抗性,且3个独立NtWRKY6-OE株系叶片和根中的多酚含量分别比野生型对照显著增加18.54%~77.15%与39.72%~64.07%;相反地,ntwrky6突变体对ABA处理更加敏感,且2个ntwrky6突变体株系叶片和根的多酚含量分别较野生型对照降低25.05%~30.67%与19.85%~25.06%。与野生型对照相比,NtWRKY6-OE幼苗中多个多酚合成相关基因的表达水平被显著上调,而ntwrky6幼苗中这些基因的表达水平则被显著下调。这些结果表明,NtWRKY6参与调控烟草ABA信号转导及多酚类物质的合成,为烟草品质改良提供了新的靶标基因。
合理的豆‖禾间作种植模式具有明显的增产优势,然而,在不同生态位分离间作体系中,补偿效应和选择效应对不同间作体系的产量优势影响机理仍需进一步研究。本试验于2021—2022年以青贮玉米和拉巴豆为研究对象,以单作青贮玉米(SM)、单作拉巴豆(SL)为对照,设置青贮玉米与每穴1粒拉巴豆间作(ML1)、青贮玉米与每穴2粒拉巴豆间作(ML2)、青贮玉米与每穴3粒拉巴豆间作(ML3)、青贮玉米与每穴4粒拉巴豆间作(ML4) 4个处理。研究分析了不同间作模式下饲草生产力、土地当量比(land equivalent ratio, LER)、增产率、相对种间竞争力(relative interspecific competitiveness, RC)和净效应(net effect, NE),以明确补偿效应(complementarity effect, CE) 和选择效应(selection effect, SE)在间作体系产量优势发挥中的角色。结果表明,青贮玉米与拉巴豆间作促进了系统饲草产量的形成,系统生产力均高于单作,其中ML2处理的总干草产量(35.19 t hm?2)和粗蛋白产量(3.24 t hm?2)达到最高,较SM分别提高了28.48%和65.10%。所有间作模式的LER均大于1,且LER与补偿效应呈显著正相关,与选择效应呈显著负相关;同时青贮玉米增产率与补偿效应呈显著正相关(P < 0.001),与选择效应呈显著负相关。此外,拉巴豆播种比例较低的2个处理(ML1和ML2)主要通过补偿效应提升系统生产力,而ML3和ML4处理的增产则主要依赖于选择效应。因此,间作系统中的产量优势随拉巴豆播种比例的增加由补偿效应主导逐渐转变为选择效应主导。
褐变是影响鲜切果蔬品质的重要因素,硒作为谷胱甘肽过氧化物酶的组成成分,在植物抗逆胁迫中发挥着重要作用,对采后果蔬保鲜具有较好的效果。为研究硒肥对甘薯采后褐变的影响及其机理,本研究在甘薯块根膨大期进行叶面施硒,设置不施硒肥(CK)、施用硒肥30 (Se1)、60 (Se2)、120 (Se3) g hm?2共4个处理。研究发现,硒肥处理可显著延缓鲜切甘薯的褐变进程,且抑制效果随施硒浓度增加而增强。在鲜切甘薯的贮藏期间,硒肥处理降低了与褐变相关的多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性,减少了酚类物质的含量,抑制酶促褐变的发生。同时,硒肥处理能够降低切割引起的活性氧(ROS)积累和膜脂过氧化程度,从而维持细胞膜完整性。此外,硒肥处理提高了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性,增强了自由基清除能力,能够通过维持细胞氧化还原稳态来抑制鲜切甘薯的褐变。对相关基因的研究发现,硒肥可以下调酚类物质合成途径相关基因(IbPAL、Ib4CL、IbC4H)、酚酶基因(IbPPO、IbPOD)和脂氧合酶基因(IbLOX)的表达。本研究为鲜切果蔬的褐变防控提供了一种安全有效的方法,并为硒调控采后甘薯褐变的机理提供了理论依据。
新疆作为中国最重要的棉花生产基地,其生产安全对保障国家农业经济具有重要意义。为定量评估气候变化对新疆棉花生长的影响,本研究基于新疆14个农业气象观测站和65个气象观测站点1990—2020年的逐日气象资料和棉花生长观测数据,对DSSAT作物模型进行调参和验证;利用模型分析新疆棉花物候期和潜在产量的时空演变特征;并通过Mann-Kendall检验和去趋势分析方法解析了关键气候因子的贡献率。结果表明:(1) 新疆棉花播种—开花期天数、播种—成熟期天数和产量模拟值与观测值调参(验证)的绝对相对误差分别为1.80% (1.51%)、0.85% (1.18%)、5.38% (5.44%),归一化均方根误差分别为9.56% (14.06%)、9.71% (11.50%)、11.30% (11.34%),DSSAT模型表现出良好的模拟性能。(2) 在棉花播期和品种保持不变条件下,1990—2020年新疆棉花播种—开花期天数和播种—成熟期天数分别以1.26 d 10a?1和2.54 d 10a?1的速率显著缩短(P < 0.05),而潜在产量则以159.61 kg hm?2 10a?1的速率显著增加;(3) 空间分析显示,各站点棉花物候期及产量变化均达到显著水平(P < 0.05),其中播种—开花期、播种—成熟期和潜在产量达到显著/极显著水平的站点分别占33.8% (55.4%)、24.76 (64.6%)和29.2% (50.8%);各气象因子对棉花潜在产量的影响效应从大到小表现为每日太阳辐射>日最高气温>降雨>日最低温度。DSSAT模型可较好地模拟新疆棉花生长发育和产量,气候变化明显影响新疆棉花物候期和棉花潜在产量。本研究可为新疆乃至其他地区棉花作物模型研究、产量预报和气候变化评估提供数据支撑和理论依据。
为明确氮、磷减施对强筋小麦品种产量、品质及其土壤生物学特性的影响,本研究在大田条件下,以科兴3302、豫州118和新麦26为试验材料,于2021—2024年冬小麦生长季在河南开展氮、磷肥减施试验,分别设置常规施肥(N/P2O5/K2O:240/135/135 kg hm-2)、减施氮肥(2021—2022年度为不施N,P2O5/K2O按常规;2022—2024年度为常规施N处理下减施30%,P2O5/K2O按常规)、减施磷肥(2021—2022年度为不施P2O5,N/K2O按常规;2022—2024年度常规施P2O5处理下减施30%,N/K2O按常规)。结果表明,(1) 土壤特性方面:第1年度减施氮、磷肥对土壤全氮、全磷和有机质含量没有显著影响,而第2年度减氮处理下成熟期根际土壤全氮、全磷含量均显著低于常规施肥。减施氮、磷肥处理下土壤硝态氮和铵态氮含量、脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性均表现下降,其中减氮处理较常规施肥显著下降。(2) 产量及其构成:在减施磷肥处理下3个强筋小麦产量与常规施肥相比差异不显著,但减氮处理第1年度产量与常规施肥之间无显著差异,第2~3年度则较常规施肥显著下降。减施氮、磷肥主要通过穗数的降低影响产量,其中减氮对产量的影响效应大于减磷,且随着年际的增加,影响效应加大。(3) 加工品质:减施磷肥处理下,多数小麦品种加工品质仍符合强筋或中强筋小麦标准,而减施氮肥处理下各品种蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值多呈显著下降趋势,其中蛋白质含量平均下降0.85个百分点,沉降值降低4.49 mL,减施氮肥的影响效应大于减施磷肥。综上,在本试验生态环境和土壤肥力条件下,从保障产量、品质和提升肥料生产效率的层面而言,第1年度不施氮肥、第2年度减氮30%可以在稳定产量、品质的基础上,氮肥偏生产力平均提高26.24%;第1年度不施磷肥、第2~3年度减磷30%,则相应磷肥偏生产力平均提高34.45%。
为明确长江中下游流域冬油菜产区薹油兼用模式生产潜力及其区域应用效果,本文于2024—2025年在江苏苏州开展大田试验,以常规单一油用模式为对照,系统比较2种模式下油菜菜籽产量构成及农艺性状特征差异;结合2001—2025年中国知网收录的27篇文献中265组长江中下游地区产量数据整合分析,通过方差分析与相关性分析,解析不同地区油菜摘薹后对菜籽产量的影响。田间试验结果表明,与常规模式相比,摘薹后油菜总分枝数增加26.95%,全生育期延长3.5 d,株高、分枝高度、千粒重和花期持续时间分别显著降低6.35%、54.56%、4.70%和12.19% (P < 0.05);2种模式下菜籽产量总体差异不显著(P > 0.05),但摘薹且不追施氮肥下菜籽产量显著下降36.26% (P < 0.05),一次分枝数、单株角果数、分枝高度和千粒重均显著降低(P < 0.05)。不同区域对比表现,湖北、江西等长江中游地区摘薹后产量稳定,而江浙皖地区补偿能力相对较弱、减产敏感。因此,薹油兼用油菜种植应结合区域条件与品种、施肥等配套技术,优化氮肥运筹与摘薹标准,增强分枝补偿与花期持续性,协同提高种植效益与菜籽产量。