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抗旱节水
我国是一个水资源短缺且水资源利用效率相对较低的国家,水资源短缺严重制约了我国农业的发展。本专题筛选《华北农学报》刊载的抗旱节水相关论文,研究领域涉及农艺节水、生物节水、工程节水等。点击相关论文即可打开该文网页并可下载全文。为方便读者引用及分享,每篇文章都包含完整的中英文引文格式(包含国际DOI号)及专有二维码,长按该文二维码即可打开该文网页,同时可以实现移动端分享。感谢您的下载引用及转发分享。
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  • 王江银, 徐婉宁, 苏洋, 张博

    通过分析不同的紫花苜蓿和黄花苜蓿材料,以期对干旱胁迫下的苜蓿叶片形态和组织解剖结构进行观察,旨在探究自然干旱胁迫下苜蓿幼苗叶片形态及解剖结构的适应性变化。以3个紫花苜蓿和2个黄花苜蓿为研究材料,分别设定4个不同的土壤相对含水量(土壤最大持水量的70%,55%,40%,25%)进行试验,处理30 d后测定叶片的形态结构和解剖结构。通过电镜观察紫花苜蓿和黄花苜蓿幼苗叶片形态和解剖结构,来探究苜蓿实生苗叶片对自然干旱胁迫的响应。结果表明,干旱胁迫会抑制苜蓿叶片的生长,随着干旱胁迫增强土壤水分降低,紫花苜蓿和黄花苜蓿的叶长、叶宽、叶面积降低,叶片厚度、叶肉厚度、下表皮厚度降低,栅栏组织厚度、海绵组织厚度下降,中脉中心厚度下降,栅海比呈现逐渐下降的趋势,叶片组织结构紧密度增加,疏松度减少,叶脉突起度增加。干旱胁迫强度与叶长、叶宽、叶面积、叶片厚度、叶肉厚度、下表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、中脉中心厚度、栅海比、叶片组织结构疏松度呈负相关;与叶片组织结构紧密度、叶脉突起度呈正相关。

  • 李前, 秦裕波, 孙博, 王蒙, 孔丽丽, 尹彩侠, 徐晨, 刘志全

    旨在研究不同磷钾肥施用方法对东北半干旱区滴灌玉米生长发育、磷钾养分吸收和利用及产量的影响,明确滴灌玉米磷钾滴施时期和次数,为东北半干旱区玉米磷钾滴灌施肥技术提供理论依据。2018—2019年在吉林松原,以翔玉998为试验材料,设置P0(不施磷处理)、K0(不施钾处理)、P1(磷肥100%基施、钾肥50%基施,50%钾肥分3次追施)、K1(钾肥100%基施、50%磷肥基施,50%磷肥分4次追施)、P1K1(磷钾肥100%基施处理)和P4K3(50%磷钾肥基施,剩余50%磷肥分4次追施、50%钾肥分3次追施)6个处理。结果表明:磷肥分次滴施(P4K3)处理与P1相比,玉米产量提高4.2%,成熟期干物质积累量提高6.8%(P<0.05),花后磷素积累增加33.3%(P<0.05),显著提高磷肥当季回收率21.6百分点和磷肥农学效率28.5%。钾肥分次滴施(P4K3)处理与钾肥一次基施(K1)处理相比,玉米产量提高3.5%,成熟期干物质积累量提高5.1%(P<0.05),钾肥当季回收率和钾肥农学效率分别显著提高了14.9百分点和53.5%;磷钾分次滴施处理与磷钾一次性基施相比,玉米产量提高5.0%,花后磷素吸收量增加26.3%,磷肥当季回收率和农学效率分别提高19.5百分点和32.6%;钾肥当季回收率和农学效率分别提高15.2百分点和95.5%。在滴灌条件下,磷钾肥分次滴施不仅有利于提高玉米产量,还可以促进花后养分吸收、提高养分利用率。综合考虑,磷钾分次滴施(P4K3)处理是较为适宜大田生产的滴灌施肥技术。

  • 曹丽茹, 马晨晨, 庞芸芸, 叶飞宇, 王振华, 鲁晓民
    摘要 (179) RichHTML (17) PDF全文 (171)

    bZIP转录因子广泛存在于植物中,在调节植物生长发育和非生物胁迫应答中起着重要作用。为探究bZIP转录因子在玉米干旱胁迫响应中的功能,在玉米苗期干旱胁迫处理5 d和复水3 d时,利用转录组测序技术对转录因子基因的表达变化进行分析,筛选到一个响应干旱和复水处理的bZIP转录因子(ZmbZIP26),共表达网络分析发现,ZmbZIP26处于网络调节的核心节点位置。ZmbZIP26基因含有558 bp的开放阅读框,编码185个氨基酸,属于亲水性蛋白。蛋白质进化树及保守序列分析发现,ZmbZIP26蛋白与高粱和芒草同源蛋白的同源性较高,而且在同一氨基酸位置上的保守基序相同。启动子顺式作用元件分析表明,ATG上游2 000 bp区域内含有干旱响应元件、激素响应元件和光响应元件等。qRT-PCR分析发现,ZmbZIP26是组成型表达基因,在幼茎、雌穗和根中高表达,且ZmbZIP26基因积极响应干旱、高温、高盐、氮胁迫及恢复正常的过程,可能在植物的抗逆过程中发挥着重要作用。亚细胞定位分析发现,ZmbZIP26属于核蛋白,定位在细胞核上。蛋白质互作预测发现,ZmbZIP26可能与锌指蛋白、丝氨酸蛋白、钙依赖性蛋白、谷胱甘肽转移蛋白等互作构建了一张调控网络,协同调控玉米生长发育和胁迫应答过程。

  • 摆小蓉, 闵炜芳, 石亚飞, 舍杨梦斐, 田浩天, 罗成科

    为揭示萌发期不同水稻的抗旱性机理,以水稻旱敏感材料(Calrose、京宁10号、山形86)和抗旱性材料(Farry、松粳3号、宁粳36)为研究对象,开展了模拟干旱胁迫(15% PEG-6000)对不同水稻萌发种子生长指标、生理指标及相应基因表达量的影响研究。结果表明:正常条件下,旱敏感和抗旱性材料萌发种子各生长指标、抗逆相关基因表达量之间无显著差异;但生理指标有明显变化,表现为不同材料间超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性、可溶性糖(SS)和过氧化氢(H2O2)含量无显著差异,旱敏感性材料山形86的丙二醛(MDA)、超氧阴离子($\mathrm{O}_{2}^{\bar{.}}$)含量显著高于其他材料;抗旱性材料宁粳36的过氧化氢酶(CAT)活性、脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白(SP)含量显著高于其他材料。干旱胁迫下,相比于旱敏感性材料,抗旱性材料萌发种子的相对发芽势(RGP)、相对芽长(RSL)、萌发期抗旱指数(GDRI)和活力指数(VI)分别增加了0.03~0.07百分点,0.32~0.39百分点,0.12~0.18百分点和92.41%~108.39%;抗旱性材料萌发种子中MDA和活性氧($\mathrm{O}_{2}^{\bar{.}}$、H2O2)含量分别降低了2.54%~61.64%,19.60%~46.30%和35.61%~62.02%;渗透调节物质(Pro、SS、SP)含量分别增加了5.93%~18.29%,1.08%~7.97%和3.47%~6.03%;抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性分别提高17.29%~33.12%,15.24%~76.06%和14.68%~18.61%;脯氨酸合成关键基因OsP5CS、抗氧化酶合成基因(OsALM1、OsPOX1、OsCATC)的相对表达量分别上调了2.66%~182.31%,57.14%~513.27%,0.38%~109.06%和63.39%~184.25%。综合分析表明,干旱胁迫抑制了水稻种子的萌发,影响了萌发期种子中的生理特性及其相应基因的表达。干旱胁迫下,无论是抗旱性材料还是旱敏感性材料,活力指数(VI)、过氧化物酶(POD)以及过氧化物酶合成基因(OsPOX1)是影响水稻种子萌发的关键指标。除以上指标外,可溶性蛋白(SP)、脯氨酸合成基因(OsP5CS)、过氧化氢酶基因(OsCATC)是影响抗旱性材料的其他关键指标,相对芽长(RSL)、过氧化氢(H2O2)、超氧化物歧化酶基因(OsALM1)是影响旱敏感性材料的其他关键指标。

  • 张斌

    为探究大豆转录因子GRAS家族GmGRAS69基因在植物干旱胁迫中的功能和可能的分子机制。通过氨基酸序列比对和构建系统进化树分析大豆GmGRAS69与其他物种GRAS成员的序列保守性和进化关系。利用荧光定量PCR方法检测GmPP2C69基因在PEG处理的大豆根和叶中的表达模式。接着构建GmPP2C69基因过表达载体,进而利用农杆菌介导的浸花法转化野生型拟南芥;在正常培养和干旱处理条件下观察野生型和转基因拟南芥的生长表型,测定单株鲜质量、叶片相对含水量和地上部可溶性糖含量、抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性及对应的抗氧化酶基因表达水平。结果显示,GmGRAS69基因在PEG处理的大豆植株根和叶中都显著上调,并且在根中响应更显著。此外,成功获得GmGRAS69基因过表达的转基因拟南芥株系,且过表达株系的耐旱性相比野生型拟南芥WT明显增强。干旱处理后,过表达植株鲜质量、叶片相对含水量和可溶性糖含量均显著高于WT;抗氧化酶SOD、POD和CAT活性以及对应基因SODPODCAT的表达水平也显著高于WT。结果表明,大豆GmGRAS69基因在干旱胁迫下表达上调,进而通过激活SOD、POD和CAT抗氧化酶编码基因、增强抗氧化酶活性和增加可溶性糖的积累,赋予转基因植株更强的耐旱性。

  • 杨锴, 程小虎, 赵杰, 黄冀楠, 于翠红, 张丽, 胡梦芸, 孙丽静, 李辉, 王清涛, 张颖君

    为了阐明不同抗旱基因对小麦粒质量的影响,以352份黄淮麦区主栽品种(或品系)为试验材料,设置正常灌溉和干旱2个试验处理,从2019-2021年连续3 a进行小麦粒质量数据调查。分别利用1-fehw3TaDreb-B1Cwi-4A 3个抗旱基因的KASP标记对试验材料进行检测,研究不同抗旱基因对小麦粒质量的影响。结果显示,3个基因的KASP标记可以对试验材料进行很好的基因分型,1-fehw3Cwi-4A基因的KASP标记分型效果比TaDreb-B1基因标记更优。1-fehw3TaDreb-B1Cwi-4A 3个基因的优势等位基因型分布频率分别为36.9%,41.1%,35.1%。利用1-fehw3TaDreb-B1Cwi-4A 3个基因进行单独检测时,在不同年份和不同条件下,抗旱基因型与不抗旱基因型品种间千粒质量均未达到显著水平。当以2个基因进行联合检测时,1-fehw3+TaDreb-B1在2019年正常灌溉和2020年干旱2个环境下抗旱基因型较不抗旱基因型千粒质量达到显著水平;1-fehw3+Cwi-4A在2019干旱和2020干旱2个环境下千粒质量达到显著水平;TaDreb-B1+Cwi-4A在2020年干旱环境下千粒质量达到显著水平。当以1-fehw3TaDreb-B1Cwi-4A 3个基因进行联合检测时,除2020年正常灌溉条件之外其余5个环境下抗旱基因型千粒质量均显著高于不抗旱基因型。结果表明,由于抗旱性是由多基因控制的复杂性状,单个抗旱基因对小麦抗旱性的贡献率较小,但通过分子标记辅助选择手段进行多个基因聚合育种,可以显著提高小麦抗旱性。

  • 张文忠, 赵晋锋, 芦明, 王慧慧

    潞玉13是由山西农业大学谷子研究所育成的优良玉米品种。该品种抗旱性好、耐逆性强,社会效益显著。为比较杂交种潞玉13亲本1572和海921抗旱耐逆特性,采用20% PEG模拟干旱对潞玉13杂交种及双亲种子的萌发和幼苗生长相关参数进行了比较,结果表明,在正常条件下,潞玉13、1572和海921发芽参数无显著差别,但干旱条件下的发芽率、发芽势、发芽指数、萌发抗旱指数均受到抑制,而海921受抑制程度显著高于1572和潞玉13,揭示1572种子活力明显高于海921,在干旱胁迫下有较高的发芽率和发芽优势,对干旱有较强的适应能力。随后选取逆境应答关键基因ZmCIPK16ZmSAM1,用荧光实时定量PCR方法研究它们在1572和海921自交系苗期不同非生物逆境胁迫以及不同生育期干旱胁迫下的表达情况,结果显示,ZmCIPK16ZmSAM1广泛参与了1572和海921苗期干旱、盐、低温、高温和ABA以及在不同生育期的干旱应答,相比较在自交系1572中能更积极参与对干旱等逆境的响应。这些结果揭示自交系1572是优良的抗旱耐逆种质,可能在杂交种潞玉13抗旱耐逆方面贡献大于自交系海921。

  • 季香林, 张丽莉, 甘珊, 石瑛

    为探究不同干旱胁迫时间处理下,二倍体马铃薯材料对干旱胁迫响应的分子机制,挖掘抗旱相关基因。以高抗旱二倍体资源A90为试验材料,利用转录组测序技术对PEG-6000胁迫下不同时间的差异表达基因进行分析,通过GO富集、KEGG通路分析与转录因子预测参与马铃薯干旱胁迫响应的差异表达基因,初步挖掘抗旱调控关键基因;并通过RT-qPCR对3个抗旱候选基因进行逆境胁迫表达分析。结果表明:A90在20%PEG-6000胁迫处理3,6,24 h与对照相比,共有2 519个差异表达基因,这些基因主要富集在植物激素信号转导、谷胱甘肽代谢、苯丙烷生物合成、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化等抗旱相关过程中。并且显著富集在通路上的340个共差异表达基因中有53个基因注释到了RLKs、AP2/ERF和Tify等15个转录因子家族中,其中StST/K1StERF1StTify1的表达量较高,有可能是抗旱调控关键基因。基因StST/K1StERF1受到干旱和低温胁迫主要在材料的根和叶中上调表达,基因StERF1在盐胁迫下在材料的根、茎和叶中均上调表达;基因StTify1在受到干旱在材料的茎和叶中上调表达,受到盐胁迫在材料的根、茎和叶中均上调表达,但在低温胁迫下只在材料的茎中下调表达。由此说明,筛选出的3个基因均能够对干旱、盐和低温胁迫产生响应,可为今后马铃薯抗旱分子育种中相关抗旱候选基因研究提供一定的理论基础。

  • 宣立锋, 魏建国, 牛早柱, 赵艳卓, 陈展, 王广海, 牛帅科, 马振伟

    在葡萄生长发育过程中,常常面临干旱、盐、热及冷胁迫等非生物胁迫影响。其中,干旱胁迫是抑制葡萄营养生长与生殖生长最重要的非生物胁迫之一。尽管葡萄属于较为耐旱的果树作物,但我国主要葡萄栽培区域约一半地区属于干旱及半干旱气候,在这些地区干旱胁迫往往威胁到葡萄的正常生长,是制约葡萄产业发展的主要因素之一。为了保障我国葡萄的健康发展,目前,针对干旱胁迫对葡萄影响的研究、合理灌溉制度的制定、抗旱品种的选育已成为近年来的研究热点。介于干旱胁迫对葡萄较为广泛的影响,为了应对干旱胁迫,葡萄进化出了一系列调控机制来平衡干旱胁迫带来的影响,本研究首先从葡萄耗水规律分析了葡萄不同生育期对水分的需求程度,其次,分析干旱胁迫对光合作用、渗透调节、活性氧调节的影响,从生理角度探讨了干旱胁迫对葡萄主要理化指标的影响,且通过对干旱胁迫下对葡萄果实的品质与产量进行分析,综述了干旱胁迫对葡萄果实品质的影响,并对如何合理利用干旱胁迫提升葡萄品质等问题,以及进一步研究葡萄响应干旱胁迫的分子机制进行了展望。

  • 包秀霞, 廉勇, 慕宗杰, 张欢

    为明确内蒙古草原多根葱的抗旱性及抗旱机制。采用盆栽控水法,设置最大田间持水量的75%为对照(CK),25%土壤相对含水量干旱胁迫30 d为处理,在干旱胁迫下对不同来源多根葱根系形态、生理特性及叶片光合特征进行分析。结果表明,四子王旗多根葱在干旱胁迫下与赤峰、鄂尔多斯相比,保持相对较高的根系表面积、根系体积和直径为0~0.5 mm的根长,根系生长受到干旱胁迫的影响相对较小,叶绿体在干旱胁迫下的稳定性相对较好,抗旱性较强;干旱胁迫显著降低了赤峰、鄂尔多斯多根葱地上生物量、地下生物量和总生物量(P<0.05),但对四子王旗多根葱无显著影响(P>0.05)。干旱胁迫处理下多根葱叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度和相对含水量显著下降,叶片细胞质膜相对透性显著上升;干旱胁迫促进了多根葱叶片气孔关闭,降低了蒸腾,减少水分的散失。不同样地多根葱根系特征、相对含水量、叶绿素和光合特性在相同处理下存在一定的差异;四子王旗多根葱受干旱胁迫的影响相对较小,耐旱性较强。

  • 张晓寒, 陈彦良, 马欣, 张珊珊, 韦善君

    为研究结缕草抗逆分子机制,报道了沟叶结缕草一个低温响应基因ZmCOR410的抗逆功能。基于转录组数据克隆获得了ZmCOR410 基因,采用实时定量PCR技术检测了其表达的低温响应模式,将其转化拟南芥中和酵母中鉴定了其抗逆功能。结果表明,ZmCOR410 基因编码区序列长927 bp,编码308个氨基酸,为酸性脱水素。在同源基因的系统进化树中ZmCOR410蛋白与耐旱性强的无芒隐子草和弯叶画眉草的同源基因亲缘关系最近。在基因组中,ZmCOR410基因编码区上游1 700 bp范围内有4个DRE顺式元件核心序列,其mRNA在低温胁迫下显著积累。转化了ZmCOR410基因的拟南芥,叶片抗冻能力增强,植株在干旱和高温胁迫下的存活率提高。转化了ZmCOR410基因的酵母细胞抗高温能力增强。结果说明,ZmCOR410 基因的表达产物在冷冻、高温和干旱胁迫下对细胞起保护作用,将有利于沟叶结缕草度过不良环境。

  • 王泳超, 燕博文, 曹红章, 王山聪, 马梦金, 张俊杰, 郭家萌, 王浩, 邵瑞鑫, 杨青华
    摘要 (117) RichHTML (22) PDF全文 (114)

    提高种植密度目前仍是玉米增产的主要途径,但增加密度会影响群体光照,易导致叶片早衰,研究胺鲜酯(DA-6)与矮壮素(CCC)复配对密植下玉米叶片光合作用强度及时间的调控效应对玉米密植增产具有重要意义。2018-2019年,选用郑单958为大田试验材料,设置2个种植密度(6.75万,9.00万株/hm2)、2个复配剂喷施浓度(0 mg/L DA-6+0 g/L CCC和15 mg/L DA-6+2 g/L CCC),于玉米7片展叶期全株喷施,研究复配剂调控后不同种植密度下玉米群体的叶面积指数(LAI)、比叶质量(SLW)、叶片光合性能、抗氧化能力及产量差异,以期为化学调控剂在玉米密植增产中应用提供理论依据。结果表明,玉米密度由6.75万株/hm2升高到9.00万株/hm2后,玉米LAI升高,在吐丝后期SLW提高。喷施复配剂的低密度群体LAI降低,而高密度群体无明显变化,与喷施清水相比,复配剂处理提高叶片SLW,但差异不显著;密植后,穗位叶SPAD值和光合作用强度明显下降,叶绿素荧光参数受到负面影响;复配剂处理的密植群体穗位叶SPAD值提高,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度总体上显著升高,最大荧光、可变荧光和最大光量子效率增加,而初始荧光下降。密植后,叶片相对衰老速率增加,抗氧化酶活性降低,而活性氧和丙二醛过量积累,可溶性蛋白含量下降。复配剂处理的密植群体叶片相对衰老速率下降,超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性总体上显著升高,活性氧和丙二醛含量总体上显著降低,可溶性蛋白含量升高。密植对玉米雌穗农艺性状产生负面影响,但由于种植群体量升高,所以产量未受到显著影响,喷施复配剂后,玉米穗位叶的光合能力及时间得到提升,因此穗部性状得到改善,产量明显增加,2018,2019年复配剂处理的高密度群体比未处理群体产量分别提高14.61%和6.64%。综上,复配剂通过提高玉米群体光合能力和延长光合作用时间来提高物质积累量,从而增加玉米籽粒产量。

  • 冯素伟, 刘朝阳, 胡铁柱, 丁位华, 王光涛, 茹振钢

    为明确畦灌条件下不同灌水时期和灌水次数对冬小麦产量形成及水分利用的调控效应,于2018-2019年,2019-2020年开展大田试验,设置4个补灌处理:出苗后整个生育期间不灌水(W0)、拔节水(W1)、拔节水+开花水(W2)、返青水+拔节水+开花水(W3)。结果表明,在播种期水分管理一致的条件下,2个年度冬小麦单位面积穗数、穗粒数均随着补灌次数的增加而增加,处理间差异达到了显著水平;千粒质量年度间差异较大,且与花前同化物输入籽粒量呈显著正相关。2018-2019年,W3处理的籽粒产量达到了10 100.05 kg/hm2,与W2处理之间差异不显著,但均显著高于其他处理;2019-2020年,W3处理的籽粒产量为9 604.00 kg/hm2,显著高于其他补灌处理,水分利用效率和灌溉水效益则显著低于其他补灌处理。W1与W2处理水分利用效率差异不显著,但均高于其他处理。相关分析表明,籽粒产量与花后同化物输入籽粒量及花后同化物对籽粒的贡献率均呈显著正相关。综上所述,小麦生育期灌水时期和次数应结合播种期的土壤墒情和关键生育时期的降水量综合考虑,在播种期足墒条件下,补灌拔节水和开花水可实现产量与水分利用效率的协同提高。

  • 石爱龙, 王礼煌, 李文秀, 王学华

    为明确湖南双季稻区水稻生产适宜的施氮水平和灌溉方式,采用随机区组设计,以陵两优942和领优华占分别为早晚稻材料,设置N1~N3共3个施氮水平(早晚稻均分别为150,120,0 kg/hm2)和W1~W3共3个灌溉方式(早晚稻均分别为水层灌溉W1、湿润灌溉W2、干湿交替灌溉W3),研究不同水肥协同处理对双季杂交稻农艺性状及产量的影响。结果表明:增施氮肥能显著提高水稻SPAD值,但在早晚稻上整体呈N1和N2的SPAD值相近,而灌溉方式呈W3既能使早晚稻保持较高SPAD,也能避免后期贪青晚熟;水稻叶面积指数(LAI)在一定程度上同施氮量呈正比,在早稻(全生育期)和晚稻(生育前期)N1和N2之间的LAI值相近,但在晚稻(生育后期)N1高于N2,而灌溉方式对早晚稻LAI值影响较小,主要以W3略高;增施氮肥能显著促进水稻干物质量的积累,除早稻(乳熟期)单株干物质量呈N2高于N1和晚稻(齐穗期)呈N1高于N2外,早晚稻其余时期的单株干物质量呈N1和N2相近,整体上说明减氮并不会显著降低水稻单株干物质量,灌溉方式对早稻影响较小,对晚稻影响较大,整体早晚稻单株干物质量以W3增长效果较好,W2其次;增施氮肥能显著提高水稻理论、实际产量和有效穗数,但其在N1和N2表现效果相近,早晚稻N1、N2的实际产量相较对照组N3,增幅分别为53.21%~59.64%,21.65%~32.68%,说明早稻减氮增产效果明显,晚稻减氮效果增产不佳主要是因为高氮并非常规晚稻施氮水平,而灌溉方式对产量及产量构成因素均不存在显著性差异。水肥协同下N2W2、N2W3处理能使早晚稻获得较高的叶片SPAD和LAI,干物质积累和产量及产量构成因素下早稻以N2W3处理表现效果俱佳,晚稻以N1W3处理效果较好。综上,早稻以N2W3处理既能满足高产,也能起到节肥节水的作用;晚稻N2W3处理虽然在SPAD和LAI表现较好,但其干物质积累、产量表现不及N1W3处理,所以晚稻以N1W3处理增产效果明显。因此,从经济和生态效益来看,在干湿交替方式下,早稻以施氮量为120 kg/hm2、晚稻以150 kg/hm2、能充分发挥水肥互作效应,它们增产潜力俱佳,更利于水稻生长发育和提高产量。

  • 景凡丽, 张沛沛, 苗永平, 陈涛, 刘媛, 杨德龙
    摘要 (257) RichHTML (28) PDF全文 (224)

    为明确磷酸蔗糖磷酸酶基因(SPP)的表达特征和生物学功能,进一步了解SPP参与蔗糖生物合成的调控机制。以小麦抗旱品种晋麦47的cDNA为模板克隆出3个位于第5同源群上的TaSPP同源基因,分别命名为TaSPP-5ATaSPP-5BTaSPP-5D。并利用生物信息学对小麦TaSPP的理化性质、基因结构、顺式作用元件、系统进化树和蛋白保守结构域等进行分析,通过qRT-PCR分析基因TaSPP的表达模式。结果表明,TaSPP-5ATaSPP-5BTaSPP-5D都包含8个外显子和7个内含子,TaSPP-5ATaSPP-5D编码422个氨基酸,TaSPP-5B编码413个氨基酸。系统进化分析显示,小麦TaSPP基因与小麦的近缘物种在进化上处于同一分支,相似度较高。qRT-PCR表达分析结果显示,TaSPP基因在根、茎秆、旗叶、叶鞘、颖花、种子中均表达,其中在旗叶和茎秆中表达量较高;ABA、PEG-6000、NaCl和IAA胁迫均能诱导TaSPP基因的表达,表明小麦TaSPP基因可能在逆境胁迫过程中发挥重要作用。

  • 张振旺, 吴金芝, 黄明, 李友军, 赵凯男, 侯园泉, 赵志明, 杨中帅
    摘要 (717) RichHTML (31) PDF全文 (157)

    为了明确干旱胁迫对不同抗旱性冬小麦灌浆期下午旗叶光合荧光特性和产量的影响,2018—2019年度和2019—2020年度,在防雨棚池栽条件下,以强抗旱性冬小麦品种晋麦47(JM47)和弱抗旱性冬小麦品种偃展4110(YZ4110)为材料,采取测墒补灌的方法,设置重度干旱(W1:播前65% MFC(最大田间持水量)+拔节后45%~55% MFC)、中度干旱(W2:播前75% MFC +拔节后55%~65% MFC)、轻度干旱(W3:播前75% MFC +拔节后65%~75% MFC)、适宜供水(W4:播前75% MFC +拔节后75%~85% MFC)4个处理,测定了灌浆前期、中期和中后期14:00—16:00的旗叶净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、瞬时水分利用效率(IWUE)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)以及成熟期的产量及其构成因素。结果表明,水分和品种对小麦灌浆期下午的旗叶光合、荧光特性和成熟期的产量均有显著影响。从2 a均值来看,与W4相比,干旱胁迫处理(W1、W2和W3)灌浆期下午的旗叶Pn、Gs和ΦPSⅡ,JM47分别降低2.07%~68.92%,-3.23%~50.00%和-1.89%~30.19%;YZ4110分别降低7.71%~80.19%,11.11%~59.26%和0~73.47%;JM47和YZ4110灌浆中期下午的旗叶Tr分别降低6.30%~32.87%和6.49%~41.74%,灌浆中后期下午旗叶Fv/Fm分别降低1.20%~18.52%和2.50%~30.00%,且上述指标的降幅基本表现为JM47<YZ4110。与YZ4110相比,干旱胁迫处理(W1、W2和W3)JM47灌浆期下午的旗叶Pn、Gs、ΦPSⅡ和Fv/Fm分别提高0.86%~64.89%,8.33%~36.36%,1.96%~184.62%和1.25%~17.86%,JM47的产量分别提高28.91%,8.06%和5.40%。除IWUE外,灌浆期下午旗叶光合荧光参数与产量均显著或极显著相关,但相关系数因品种和灌浆时期而异,JM47以灌浆前期旗叶Tr,灌浆中期旗叶ΦPSⅡ,灌浆中后期Pn、Gs和Fv/Fm的相关系数最大;YZ4110以灌浆前期旗叶Pn、Gs和Tr,灌浆中期旗叶ΦPSⅡ,灌浆中后期旗叶Fv/Fm的相关系数最大。综上,干旱会导致灌浆期下午旗叶光合能力和籽粒产量降低,强抗旱性品种JM47在灌浆期下午能保持较好的旗叶光合荧光特性,可在干旱胁迫下显著提高灌浆中期下午的旗叶ΦPSⅡ和灌浆中后期下午的旗叶Pn、Gs和Fv/Fm,从而提高籽粒产量。

  • 崔蓉, 王天野, 王呈玉, 李锦秀, 张欣宇, 刘淑霞
    旨在探究不同干旱胁迫程度对东北半干旱地区玉米生长性状及产量的影响,为深入研究玉米抗旱的生理机制奠定理论基础。采用抗旱棚微区试验,选用3种不同耐旱程度的玉米品种,于玉米拔节期、抽雄期及灌浆期分别设置正常供水(CK)、轻旱(LS)、中旱(MS)、重旱(SS)及持续干旱处理(S)5个水分梯度,综合性分析不同干旱胁迫程度对3个玉米品种生长性状及产量相关指标的影响。随干旱程度的不断加重,玉米株高、穗位及干物质量逐渐降低,茎粗随干旱程度的增加无明显差异,其中金庆707玉米品种株高、穗位及干物质积累量最高,嫩单19及富单16次之。玉米于抽雄期干旱胁迫时果穗性状变化最明显,且重旱下玉米产量最低,持续干旱无产量。同一干旱程度下玉米品种耐旱性越差,减产越大,玉米品种产量大小具体表现为金庆707>嫩单19>富单16。采用多个指标进行综合性分析得出,玉米抽雄期为玉米需水关键期,较易受到干旱胁迫的影响,同时指出抽雄期干旱胁迫亦或干旱胁迫程度严重是最终导致玉米产量降低的主要因素。
  • 郭双双, 姚艳荣, 张敏, 李清瑶, 付陈陈, 徐东娜, 史金平, 蔡瑞国
    为探究春季灌水次数对冀东平原强筋小麦籽粒淀粉含量及其理化特性的影响,选用中麦998和津农7号2个强筋小麦品种,分析了3个灌水次数(W0春季不灌水;W1拔节水;W2拔节水+开花水)对强筋小麦籽粒淀粉含量及其组分含量、热力学特性、糊化特性和晶体特性的影响,并对淀粉组分与淀粉理化特性进行了相关性分析。结果表明:春灌拔节水(W1)显著提高了2品种的支链淀粉和总淀粉含量,中麦998提高了9.88%,8.45%,津农7号提高了9.35%,6.34%;且春灌拔节水(W1)时产量较高,仅次于W2处理。随灌水次数增加,2个品种的高峰温度、糊化焓先上升后下降;但峰值粘度和稀懈值以W0处理最高,糊化时间先上升后下降,最终粘度和糊化温度存在品种间差异,中麦998先上升后下降,而津农7号呈上升趋势;晶体强度和相对结晶度先上升后下降。相关分析表明,直链淀粉含量与谷值粘度呈显著正相关;支链淀粉含量与高峰温度、终止温度、糊化焓、糊化温度、糊化时间、相对结晶度呈显著或极显著正相关,与峰值粘度、稀懈值呈极显著负相关。综上所述,本试验条件下,春灌拔节水可以有效提高强筋小麦支链淀粉含量、总淀粉含量及籽粒产量,进而影响淀粉理化特性;与直链淀粉相比,支链淀粉含量与淀粉理化特性更密切相关。
  • 万雪洁, 张艳, 师长海, 周宣材, 孙新灵, 李松坚, 张守福, 刘义国
    为探究干旱锻炼对小麦幼苗期抗氧化特性的影响,设置对照处理和干旱锻炼处理,在一心一叶时用PEG6000营养液进行干旱锻炼,之后恢复霍格兰氏全营养液,在三叶一心时分别进行干旱胁迫处理,观测幼叶中与抗氧化特性相关物质的动态变化。研究发现,随干旱程度及胁迫时间的增加,叶片SOD、POD活性、可溶性蛋白不同程度的减小,MDA、可溶性糖含量显著升高;与对照相比,干旱锻炼后叶片SOD、POD活性、可溶性蛋白及降低程度较小,可溶性糖含量升高程度较大,MDA升高程度较小;不同干旱程度下,25% PEG6000胁迫下干旱锻炼小麦的抗氧化能力较35% PEG6000胁迫下较高。由此说明,小麦经过一定浓度的干旱锻炼能够明显增强其对干旱环境的适应能力,有利于幼苗期的生长,也为小麦的抗逆性研究提供理论支持。
  • 陈翔宇, 李彦华, 刘志科
    研究TSINGKE保水剂对室内绿化植物绿萝的生理生化特性以及植物形态的影响,为保水剂在室内绿化植物抗旱方面的应用提供参考。使用绿萝作为试验对象,在自然干旱胁迫条件下,采用控水盆栽的方法,使添加的保水剂用量和盆土质量比分别为0(对照),0.05%,0.10%,0.15%,0.20%,检测绿萝外部形态指标和内部生理指标的变化。结果表明,施加不同浓度的保水剂后,绿萝在不同时期表现不同,初期各项指标差距较小,后期差异较大,对照组指标变化的时间早于试验组,总体表现为0.10%处理>0.15%处理>0.20%处理>0.05%处理>0处理,可知一定浓度的保水剂可以延缓绿萝衰败和提高保水抗旱能力,浓度为0.10%的保水剂表现最佳。在自然干旱胁迫的条件下,绿萝的生长和生物量都会受到不同情况的抑制,在添加保水剂的试验组中可以看到其所受到的抑制作用明显小于对照。添加TSINGKE保水剂对绿萝的外部形态和生理指标都会有一定作用。施加不同浓度的保水剂之后,绿萝的生长和生理指标会表现出不同程度的变化。施加保水剂可以提高吸水保水能力,减缓绿萝的衰老进程,提高绿萝对干旱胁迫的抗性。因此,在后期将保水剂投入到实际应用过程中,需要在结合不同植物研究制定不同的保水剂施加方案,以充分发挥保水剂的保水抗旱能力。
  • 赵雅杰, 赵轩微, 田振东, 胡树平, 包海柱
    为了解油用向日葵应对干旱胁迫的脱落酸代谢差异基因挖掘及分子调控机理,对正常供水(CK)和干旱胁迫(T)处理下的油用向日葵进行了高通量转录组测序及生理特性测定。结果表明,脱落酸(ABA)含量在干旱胁迫8 d最高,为23.55 ng/mL,在受到干旱胁迫4,8 d时的脱落酸含量均高于0 d。对差异表达基因进行筛选,在干旱胁迫8,16 d,通过与CK比较,处理组较CK显著上调表达的差异基因数分别为940,1 743个,显著下调表达的基因数分别为1 752,3 037个。由KEGG、GO功能注释可知,在干旱胁迫16 d较8 d的基因种类更丰富,其中参与生物过程的最多,参与细胞组分的次之,参与分子功能的最少,KEGG注释到的主要代谢通路有植物MAPK信号传导途径、植物激素信号转导、甘油磷脂代谢等。对干旱胁迫8 d条件下与激素相关的基因进行分析,共找到差异表达基因39个,并有7个基因与脱落酸代谢相关;参与脱落酸代谢的转录因子为ABF2、SAPK2、PP2C、AHG1、PYL2、SAPK3均呈上调表达,并表现出受到干旱胁迫的表达量高于CK。本研究挖掘到油用向日葵干旱胁迫下的ABA代谢相关上调差异基因7个,脱落酸代谢过程(PYR/PYL→PP2C→SnRK2→ABF)中涉及的转录因子均表现为上调,说明植物在遭受干旱胁迫时,会通过脱落酸等激素的积累以抵御干旱胁迫。
  • 腾海艳, 徐丹
    OsSP1基因是水稻叶绿体定位基因,并且具有明显的干旱响应性。为确定OsSP1基因对水稻生长和干旱胁迫抗性的影响,分别采用CRISPR/Cas9基因编辑技术和基因过表达技术创建了水稻品种中花11 OsSP1基因编辑株系和过表达株系,并通过对靶序列进行片段扩增和测序确定基因编辑植株中OsSP1基因的突变方式,通过hpt序列扩增和潮霉素筛选获得单拷贝插入的纯合过表达植株。表型对比、叶绿素含量测定、过氧化氢测定和干旱抗性分析的结果表明,过表达OsSP1基因对水稻的生长和干旱胁迫抗性均无明显影响,但通过基因编辑引起OsSP1基因突变后,水稻的生长和结实受到了严重影响,在正常生长条件下,T0和T1双等位杂合突变和纯合突变的基因编辑植株均出现矮小、黄化、早衰、不分蘖等生长抑制表型。T0植株结实数很低,T1植株均未抽穗结实,叶片的叶绿素含量也显著或极显著低于野生型和过表达植株,上述结果显示了OsSP1基因在维持水稻正常生长和产量中的关键性作用,为进一步揭示OsSP1基因的作用机制提供了理论和材料基础。
  • 严婷, 李霞, 曹悦, 吴博晗, 王净, 张嫚嫚
    为了揭示DNA甲基化在高表达转C4-PEPC基因水稻植株对干旱耐性的作用,以高表达转玉米C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)基因(C4-PEPC)水稻(PC)和受体Kitaake(WT)为材料,通过发芽、水培和盆栽试验,研究了施用不同浓度的DNA甲基化抑制剂5-氮杂胞苷(5-azaC)联合干旱处理下,水稻芽期、苗期和生育后期,种子发芽率,苗期叶片的相对含水量、丙二醛、脯氨酸、总可溶性糖及其组分及总可溶性蛋白含量、PEPC酶活性以及C4-PEPC、与蔗糖非发酵1(SNF1)相关蛋白激酶(SNF1-related protein kinase 1s ,SnRK1s)基因以及甲基转移酶基因表达的变化、剑叶的光合参数,并最后考察产量构成因子的变化,结果表明: 5-azaC对水稻芽期和苗期干旱胁迫作用浓度呈现剂量效应,即低浓度促进,而高浓度抑制,其中作用浓度:芽期<苗期;而对芽期和苗期有促进和抑制的2个浓度外施于水稻生育后期的水稻植株后,则出现恶化的效应,表现为矮化、剑叶的净光合速率和单株产量下降。在缓解干旱抑制的浓度下,PC苗期的缓解效果好于WT,这种差异的表现与其内源蔗糖、SnRK1s基因以及OsMET1b的表达差异同步,而且PC叶片C4-PEPC表达对不同浓度的5-azaC处理也呈现剂量效应。综上,DNA甲基化参与了水稻干旱响应,但不同生育期表现不同,其中糖信号在调节DNA甲基化增强PC干旱耐性起重要作用。
  • 肖振雷, 李慧, 刘连涛, 张永江, 白志英, 张科, 孙红春, 李存东
    为探讨水分和种植密度对棉花氮素利用效率的影响,于2019-2020年河北农业大学清苑试验站进行大田试验,以农大棉601为试验材料,采取两因素裂区设计,主区为水分处理:W1(土壤相对含水量60%~70%)和W2(土壤相对含水量40%~50%),副区为种植密度:D6(6万株/hm2)、D9(9万株/hm2)和D12(12万株/hm2),对不同水分和种植密度下棉株各器官氮素积累分配及产量进行测定。结果表明:不同水分处理下,D12植株氮素总积累量和生殖器官氮素积累量最高,年际间趋势一致,与W2相比,W1生殖器官氮素积累量和氮素积累总量显著升高,但不同水分处理间生殖器官氮素分配比例无显著差异。随种植密度增加,籽棉产量随之升高,同一密度处理下,2019年W2籽棉产量相较于W1降低了13.74%,2020年W2籽棉产量仅降低了2.54%。通过相关性分析得出,棉株氮素积累分配与棉花籽棉产量和单位面积铃数呈显著正相关。因此表明,减少灌水量配合适当增加种植密度(9~12万株/hm2)是当地节水高产及提高棉花氮素吸收量的有效途径。
  • 罗建, 许春苗, 张国斌, 郁继华
    为了解辣椒中NHX基因家族生物信息学功能,探究其在非生物胁迫下基因表达特性,进而为辣椒CaNHX基因的功能开发以及辣椒耐盐抗旱育种基因提供基础。通过生物信息学方法对辣椒NHX基因家族进行鉴定,并对基因结构、结构域、系统进化关系、基因表达模式和非生物胁迫表达情况进行分析。结果表明,在辣椒中有7个GME家族成员,可分为3个亚组,同时均包含Na+/H+ exchange保守结构域;主要分布在5条染色体上,其基因大小之间差异明显,氨基酸数目维持在198~952个,外显子含量在7~21个。除CaNHX5外其余蛋白均不具有信号肽,为疏水性蛋白,定位在液泡的可能性最高,都属于跨膜蛋白;Motif分析发现,N端含有CXC24XC的锌指结构,C端含有Trp (W)-24和TrKA-N,在序列中高度保守,二级结构主要以不规则卷曲和α-螺旋为主。进化树分析表明,该基因编码的氨基酸序列与番茄亲缘关系最近。qRT-PCR分析结果表明,在渗透和盐胁迫下,CaNHX6的基因表达量显著增加,分别是0 h时的13.5,13.6倍;在茉莉酸甲酯和赤霉素处理后,CaNHX5CaNHX6在辣椒叶片中表达量均呈显著上调趋势,其余则相反。不同的表达情况表明其在非生物胁迫中发挥作用。
  • 吴晓军, 胡喜贵, 陈向东, 姜小苓, 张雪宁, 王玉泉, 董娜, 胡铁柱, 李笑慧, 茹振钢
    为了有效利用外引小麦种质资源和评价小麦抗旱性相关分子标记的有效性,以48份小麦外引种质为材料,测定干旱条件下种子的相对发芽率,并利用4个小麦抗旱性相关分子标记进行抗旱基因(1-feh-w3Dreb-B1NRX-B1FerA1)的分布检测。结果表明,外引种质材料的平均相对发芽率为70.0%,变异范围为34.9%~94.5%,中等及以上抗旱性等级种质材料占85.4%。外引小麦种质中4个抗旱性相关基因存在8种单倍型,Dreb-B1FerA1基因各自的2种单倍型间平均相对发芽率差异均达到显著水平,而1-feh-w3基因的Westonia type单倍型与Kauz type单倍型,NRX-B1基因的TaNRX-B1a单倍型与TaNRX-B1b单倍型间平均相对发芽率无显著差异;TaDreb-B1aTaFer-A1(H)单倍型与平均相对发芽率均呈显著正相关,1-feh-w3NRX-B1基因与平均相对发芽率相关性不显著。平均相对发芽率以单倍型组合Westonia type/TaDreb-B1a/TaFer-A1(H)/TaNRX-B1a最高,达到77.35%。验证了抗旱性基因Dreb-B1分子标记的有效性,而1-feh-w3基因2种单倍型对抗旱性选择无效。
  • 黄慧娴, 沈天花, 钟蕾, 杜杰, 傅军如, 周大虎, 贺浩华, 陈小荣
    为探究干旱条件下氮素运筹对双季超级稻晚稻的影响。选用超级杂交晚稻品种五丰优T025,于幼穗分化期正常和干旱条件下,进行氮素蘖肥(干旱前)与氮素穗肥(干旱后)重施处理,考查产量及有关生理生态指标,结果表明:干旱将导致水稻产量显著下降,幼穗分化期是晚稻水分亏缺敏感期;2种水分条件下,氮素蘖肥重施产量均显著高于穗肥重施处理,分蘖期是晚稻需氮关键期;干旱条件下氮素蘖肥重施处理的单株有效穗数和结实率高于穗肥重施处理,差异均达显著水平;干旱条件下相对于氮素蘖肥重施处理,氮素穗肥重施处理抽穗期和开花期的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)等光合指标不同程度提高,但茎、叶部位氮素及干物质转运率低,滞留严重,转运至穗部的氮素相对较低,叶片渗透调节物质含量下降,丙二醛(MDA)含量生育后期提高,同时硝酸还原酶(NR)与谷丙转氨酶(GPT)等氮代谢酶活性在旱后短期内呈现增高趋势。因此,水稻上存在一定的“以氮调水”效应,适当提高氮素蘖肥可在一定程度上减轻晚稻穗分化期干旱胁迫造成的产量损失。
  • 贾利强, 赵秋芳, 陈曙
    为了研究玉米转录因子Dof(DNA-binding with one zinc finger)锌指蛋白在玉米生长发育及非生物逆境胁迫响应途径中的作用与生物学功能。利用qRT-PCR技术系统研究了10个ZmDOF基因在玉米不同组织中以及应答不同非生物逆境胁迫下响应表达模式。进化树以及基因结构分析结果表明,这10个ZmDOF基因分布在3个不同的亚家族。qRT-PCR分析结果显示,这10个基因具有组织表达特异性。7个基因主要在雄花中表达,2个基因主要在授粉15 d后的小穗中表达,1个基因主要在根中表达,表明这10个基因可能参与这些组织的生长发育进程。在盐或干旱胁迫处理下,大部分基因的表达模式都发生了明显的改变,预示着这些基因参与玉米幼苗应答盐或干旱胁迫响应信号途径。在铵态氮缺乏胁迫下,ZmDOF3的表达上调了5倍以上。在硝态氮缺乏胁迫下,ZmDOF23ZmDOF46的表达量下降了90%以上,表明这些基因可能参与调控玉米幼苗氮代谢平衡或者信号转导途径。
  • 耿鑫鑫, 于丽杰, 陈超, 金晓霞
    非生物胁迫环境严重制约了番茄的生产,因此挖掘番茄耐非生物胁迫相关基因尤为重要。前期通过高通量测序筛选获得的UDP-糖基转移酶基因能够参与番茄镉胁迫应答反应,以番茄为试材,进一步研究该基因参与番茄抗逆的功能。首先,利用同源克隆法获得UDP全长的cDNA序列,对该序列进行生物信息学分析,再利用系统进化树分析该蛋白与其他植物的亲缘关系。其次,采用实时荧光定量PCR分析该基因的组织表达特性及其在3种不同非生物胁迫条件下(Cd、PEG-6000、NaCl)的表达模式。进一步利用转基因酵母分析胁迫表型。测序结果显示,该基因的cDNA全长为1 486 bp,包含一个1 452 bp的开放阅读框(ORF),编码483个氨基酸,将其命名为SlUDP。系统进化树分析结果显示该蛋白与马铃薯的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析结果表明,该基因在番茄不同组织中存在表达差异,在叶中表达量最高,各部位的表达量为叶片 > 果实 > 根部 > 侧茎 > 主茎 > 花。转SlUDP基因酵母胁迫表型分析结果显示,该基因提高了酵母对Cd及干旱的耐受性。根据以上结果推测SlUDP可能在番茄响应重金属镉和干旱胁迫中起到了一定的作用。
  • 吕亮杰, 刘少兴, 陈希勇, 赵爱菊, 孙丽静, 李辉
    为了解干旱对不同类型小麦籽粒灌浆期糖类、淀粉、蛋白质和微量元素的动态规律,明确干旱对营养物质在高产小麦、优质小麦和节水小麦灌浆过程中的差异,以黄淮北片麦区的小麦品种冀麦325、冀麦418、冀麦323为试验材料。选取同一天抽穗、开花的植株进行标记,于花后7~31 d每6 d取各品种籽粒样本,研究了灌浆期间干旱对籽粒中可溶性总糖、蔗糖、葡萄糖、果糖、蛋白质、Fe、Zn、Mn、Cu含量、直链和支链淀粉积累量、淀粉积累速率及淀粉合成关键酶活性的影响。结果表明,在灌浆过程中,干旱胁迫显著降低了小麦籽粒蔗糖和葡萄糖的含量,对果糖含量的影响相对较小,高产品种冀麦325的蔗糖和果糖受干旱影响较小。干旱胁迫降低了小麦籽粒支链淀粉和总淀粉含量,对直链淀粉含量的影响相对较小。干旱胁迫对高产品种和优质品种淀粉含量的影响明显大于耐旱品种冀麦418。干旱胁迫在灌浆初期和中期提高了淀粉合成酶的活性,中后期活性较灌溉对照迅速下降。随籽粒灌浆的进行,4种微量矿质元素的含量呈下降趋势,在小麦籽粒中的表现为Mg > Fe > Zn > Mn。冀麦325籽粒的Fe、Zn和Mg积累量较高。研究干旱条件下不同类型小麦籽粒灌浆过程中营养物质积累差异,为优化栽培措施,实现专用小麦优质、高产、节水提供理论数据和参考依据。
  • 黄向月, 熊显荣, 海卓, 穆松银, 李键
    旨在克隆牦牛水通道蛋白2基因(Aquaporin 2,AQP2),并检测其在牦牛不同组织及其雄性生殖道发育过程中的表达模式,为探索AQP2在牦牛雄性生殖中的作用机制提供可靠数据。以牦牛为研究对象,利用RT-PCR技术获取牦牛AQP2 cDNA序列,使用生物信息学软件分析其功能和结构。利用实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,qRT-PCR)检测AQP2在牦牛肾、睾丸、附睾、脾脏、脑、肺脏、心脏和肝脏组织中的表达模式以及不同发育时期雄性生殖道中的表达规律。结果显示,得到AQP2基因CDS序列,长816 bp,共编码271个氨基酸,并发现牦牛AQP2基因与黄牛、水牛和山羊的同源性较高,AQP2在睾丸和肾中高表达,显著高于其他组织(P<0.05)。免疫组化结果发现,AQP2仅在曲细精管的圆形精子细胞中表达,而精原细胞、精母细胞、长形精子细胞、间质细胞及支持细胞均未见其表达。qRT-PCR结果显示,在牦牛雄性生殖道中,输精管中的AQP2表达量最高(P<0.05),且AQP2 mRNA在睾丸和输精管中的表达水平随年龄增长逐渐升高(P<0.05),而在前列腺中其表达水平随年龄增加稍有降低,但差异不显著(P>0.05)。以上结果表明,AQP2在遗传进化上高度保守,在睾丸和肾组织中高表达,参与精子成熟及运输过程,可能是通过调节水重吸收和液体形成来完成。
  • 宫思宇, 陈海燕, 郭冬雪, 于越, 武涛
    干旱胁迫是黄瓜质量和产量最严重威胁之一。为了更好地了解黄瓜响应水分胁迫的分子机理,从前期工作中得到一个与干旱有关且显著上调表达的差异表达基因CsaV3_3G039670(log2FC=1.10),其在拟南芥中同源基因AtMYB94通过调节植株表皮蜡质的含量来提高抗旱性,因此命名为CsMYB94CsMYB94基因CDS序列全长为885 bp,编码294个氨基酸。通过对蛋白结构域分析,CDS序列中含有2个DNA-结合结构域,属于R2R3类型的MYB转录因子。蛋白分析发现,CsMYB94蛋白分子式为C1426H2242N404O454S11;预期分子量为3.27 ku;理论等电点为6.53;为疏水性蛋白质,且为不稳定蛋白。通过亚细胞定位软件分析发现,CsMYB94蛋白被定位在细胞核。通过构建系统进化树分析表明,黄瓜CsMYB94与白藻中MYB94亲缘关系最近,与南瓜、苦瓜和甜瓜中的MYB94亲缘关系较近。通过qRT-PCR分析结果表明,CsMYB94在黄瓜叶片中表达量最高,而在雄花、卷须和茎中的表达量相对较低。因此,推测CsMYB94也是通过调节黄瓜蜡质含量来响应干旱胁迫,具体调控路径还需进一步研究。
  • 吕亮杰, 陈希勇, 张文英, 赵爱菊, 孙丽静, 张颖君, 刘玉平, 王莉梅, 李子千, 李辉
    为获得研究小麦基因功能和遗传改良的特异遗传材料,利用甲基磺酸乙酯(Ethyl methane sulfonate,EMS)化学诱变剂处理抗旱、高产、广适小麦品种冀麦418。对M2全生育期田间表型进行观察鉴定,从6 961个M2穗系中筛选出416个突变体穗系,突变率为5.98%。其中,幼苗习性突变体11株,突变频率约为0.16%;分蘖突变体12株,突变频率为0.17%;叶部突变体34株,突变频率为0.48%;株高突变体68株,突变频率为0.97%;穗部突变体62株,突变频率为0.89%;雄性不育突变体132株,突变频率为1.90%;根部突变体15株,突变频率为0.26%;其他类型突变体82株。经过生物学性状和农艺性状验证,M3得到遗传稳定的株系84个,其中,茎秆突变体43个,穗形突变体23个,叶片突变体7个,早熟突变体4个,晚熟突变体2个,芒型突变体2个,根部突变体2个,不育突变体1个。农艺性状分析表明,在构建的突变体库中变异类型丰富,株高、生育期和千粒质量突变频率比较高。这些新突变株系为研究小麦基因功能和遗传改良优异性状提供了新的材料。
  • 李盛有, 曹永强, 王昌陵, 张立军, 武丽石, 张丽, 陈艳秋, 王文斌, 宋书宏
    利用嫁接技术创造的试验平台评价不同大豆品种根系对地上部籽粒产量的贡献能力,并明确其与根系性状的关系,为大豆根系改良提供理论依据。采用22份辽宁省育成大豆品种作为砧木,分别与辽豆21接穗进行嫁接,分别在不同土壤水分条件下测定根系性状以及籽粒产量,并以辽豆21自身嫁接作为对照,将各嫁接植株的增产比定义为根系贡献值。结果表明,不同嫁接植株的籽粒产量存在极显著差异。正常供水条件下22份大豆品种的根系贡献值为-33.61%~26.77%,而水分胁迫下根系贡献值为-29.26%~62.80%。在正常供水下,大豆根系贡献值与根长、根系表面积、根系体积、根系组织密度的相关性不显著,但与根系干质量和根冠比呈极显著负相关。水分胁迫下,大豆根系贡献值与根长、根系表面积、根系体积、根系干质量、根冠比和根系组织密度呈极显著负相关。由此说明,能够以较少的干物质投入形成发达的根系的大豆种质资源对于大豆高产、抗旱育种具有重要的利用价值。
  • 黄梓源, 王天野, 王呈玉, 白义晨, 吴阳生, 刘淑霞
    为了探究不同施肥处理对改善东北半干旱地区土壤水分状况及玉米保产机理,为东北半干旱地区玉米抗旱增产技术措施的提出提供理论依据。采用大田试验,设置农民习惯(CK)、单施秸秆(S)、化肥有机肥配施(NPK+M)和化肥秸秆配施(NPK+S)4个处理,研究对比了不同施肥处理对土壤理化性状、玉米生理指标和产量指标的影响。结果表明,施肥可以提高土壤中N、P、K含量和有机质含量,降低土壤pH,以有机无机肥料配合施用效果最佳。土壤中不同土层的水分含量受施肥处理的影响很小,但从试验所得的数据来看,在0~20 cm土层中,有机无机肥料配合施用处理下的土壤含水量、田间持水量、饱和含水量均在数值上达到最大。有机无机肥料的合理配施能够促进植物更加均衡的吸收营养元素,提高玉米叶片的净光合速率、气孔导度、叶绿素含量,降低蒸发所损失的水分,进而促进植物鲜干质量的增加。有机无机肥配施达到了增加玉米穗长、行粒数、千粒质量的效果,实现玉米产量的增加。与农民习惯相比,通过对东北半干旱地区土壤上配合施用有机肥料与无机肥料,能够有效改善土壤养分状况,提高土壤不同土层土壤含水量,增加土壤的蓄水量,同时提高玉米光合性状指标,促进玉米生长发育,改善产量指标,进而实现玉米增产。有机无机配施是适合干旱区玉米抗旱保产的技术措施。
  • 胡景辉, 雷雅坤, 刘宁, 宋向飞, 孙丽敏
    《华北农学报》为华北六省市区联合主办的综合性农业核心期刊,为明确《华北农学报》2010-2019年刊文特征、研究热点及发展趋势,基于中国知网(CNKI)中《华北农学报》刊文数据,运用中国知网文献计量工具和CiteSpace可视化分析软件,对2010-2019年《华北农学报》刊文数量、基金项目、作者、机构、研究热点与研究前沿等数据进行可视化定量分析。结果表明,2010-2019年《华北农学报》刊发3 178篇论文,从年度变化趋势看,2010年以来学报内文页码保持238页,刊文数量呈下降趋势,由2010年418篇降至2019年的239篇;篇均页码逐年提高,由2010年的篇均4.81页提升至2019年的篇均7.72页,提高60.29%。《华北农学报》基金论文比2010年以来均高于0.98,2019年达到1,且以国家级基金为主。根据普莱斯定律,《华北农学报》2010-2019年有148位核心作者;作者合作网络整体结构松散,以同一机构内部合作研究为主,机构间合作偏低;运用Citespace Burst检测功能,共有42位突现作者。发文机构以农业大学为主,农业科研机构投稿偏弱,机构合作网络呈整体松散、相对集中分布状态。刊文热点重点围绕产量、基因克隆、表达分析、遗传多样性、品质性状、生理特性、干旱胁迫、土壤养分等。综上,作为综合性农业期刊,未来应该进一步稳定核心作者及核心机构,打造特色专栏,突出区域农业特色,提升学报影响力。
  • 代小冬, 朱灿灿, 王春义, 秦娜, 宋迎辉, 代书桃, 李君霞
    为解析谷子抗旱遗传基础和指导抗旱育种,进行谷子萌芽期抗旱基因定位,以山西2010和K359×M4-1为亲本构建的F2群体为研究对象,结合利用2b-RAD测序技术构建的遗传连锁图谱对谷子萌芽期抗旱性QTL进行定位。谷子萌芽期抗旱性为多基因控制的数量性状。经两亲本及F2群体简化基因组测序,构建了包含583个SNP标记的连锁图谱。该图覆盖谷子基因组9条染色体,各染色体标记数平均64.8,标记间平均间隔为0.97 cM。在第5和第6染色体上共检测到3个谷子萌芽期抗旱性相关QTL,分别为qSIDR-5a、qSIDR-6aqSIDR-6b,可解释12.4%~14.3%的表型变异,其中第5染色体上qSIDR-5a的表型贡献率最高,达到14.3%。经过比较发现,这3个QTL与前人的研究结果不在一个区间内,是新的QTL。qSIDR-5a、qSIDR-6aqSIDR-6b可用于后续萌芽期抗旱性调控基因的精细定位及克隆研究,也可用于谷子萌芽期抗旱性的分子调控机理研究与抗旱育种。
  • 吴姗姗, 徐学欣, 张霞, 盖红梅, 赵长星, 王维华, 石岩, 战园
    为了探寻快速高效筛选冬小麦抗旱品种的方法,给冬小麦抗旱品种筛选提供参考依据,以烟农999、泰麦1918、济麦22号、济麦23号、泰山27和师栾02-1 6个冬小麦品种为供试材料,设置正常水分处理(土壤相对含水量75%)、轻微干旱处理(土壤相对含水量55%)和中度干旱处理(土壤相对含水量40%),研究了苗期叶绿素荧光参数、生物量、根冠比、SPAD、超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量及其之间相关关系。结果表明:与其他冬小麦品种相比,干旱胁迫下,泰麦1918的抗旱系数(DTC)最大,根冠比降低程度最小,SPAD值、光系统Ⅱ最大光合效率(Fv/Fm)、光系统Ⅱ实际光合效率(φPSⅡ)和相对电子传递速率(ETR)的降低程度最小,SOD活性的降低程度最小,非光化学淬灭(NPQ)升高程度最大,丙二醛含量升高程度最小。6个供试冬小麦品种的抗旱性强弱依次为泰麦1918 > 烟农999 > 济麦22号 > 济麦23号 > 泰山27 > 师栾02-1。通过相关性分析发现,叶绿素荧光参数与抗旱系数、SOD活性以及MDA含量的相关性均达到极显著水平。综上,供试材料中泰麦1918的抗旱性最强,叶绿素荧光参数可作为在苗期筛选冬小麦抗旱性品种的重要依据。
  • 高翠民, 杨永辉, 何方, 韩伟峰, 王小非, 武继承
    为了探索不同灌溉技术和水氮耦合下小麦最佳节水增效模式,采用普通灌溉、喷灌(PG)和滴灌(DG)3种灌溉技术,以小麦品种郑麦103为研究对象,设置4个灌水量(B1、B2、B3和B4)和2个施氮量(C1和C2)。3种灌溉技术设置共同不灌水对照(B1C1和B1C2),共20个处理。结果表明:灌水显著提高了小麦SPAD值、净光合速率、蒸腾速率和产量,其中,均以灌水量为B2时最高。普通灌溉、PG灌溉技术下均以B2C2处理的小麦SPAD值最高,分别为51.1,52.1;而DG灌溉技术下以B2C1处理的最高,为51.8。普通灌溉、PG、DG均以B2C1处理的小麦净光合速率和产量最高,净光合速率分别达到了13.84,14.44,14.22 μmol/(m2 · s);产量分别达到了10 802,10 559,10 641 kg/hm2。灌水利用效率和灌水效益则随着灌水量的减少而增加(除普通灌溉下灌水效益外)。普通灌溉、PG、DG均以B4C1处理的灌水利用效率最高,分别达到了227.8,247.4,249.7 kg/m3。节水灌溉技术下(PG和DG)小麦灌水效益均以B4C2处理的最高,分别为66.3,69.0 kg/m3,而普通灌溉技术下以B3C2处理最高,为47.5 kg/m3。结果还表明,灌水量相对充足(B2和B3)条件下,3种灌溉技术下小麦光合特性、灌水利用特性及产量均没有显著差异,但是在低灌水量(B4)条件下,节水灌溉技术下(PG和DG)小麦净光合速率、蒸腾速率、灌水利用效率、灌水效益和产量均显著高于对应普通灌溉处理。综合考虑小麦产量和灌水利用特性,节水灌溉技术下(PG和DG)+B4C1为最佳节水增效模式。
  • 刘守银, 唐尧, 韩佳良, 常缨
    为了探究拟南芥转录因子AtOFP8(At5g19650)的功能以及明确其作用机制,以Col、Atofp8-1突变体和35S:HA-AtOFP8过表达拟南芥为试验材料,采用盆栽模拟自然界干旱的方法,连续控水15 d,通过对试验材料进行表型观察分析,同时测定试验材料在干旱胁迫下的相关生理指标以及植株体内干旱应答基因做出的反应。结果表明:随着干旱胁迫的加剧,35S:HA-AtOFP8植株的种子萌发率和绿叶率均最高,Atofp8-1突变体则最低;干旱胁迫15 d时,Atofp8-1突变体、Col和35S:HA-AtOFP8拟南芥叶片中MDA的含量分别较对照升高了229.8%,130.4%和71.1%;随着干旱胁迫时间的增加,Col、Atofp8-1突变体和35S:HA-AtOFP8植株叶片中抗氧化酶活性、脯氨酸和可溶性蛋白含量均有不同程度的增加,但35S:HA-AtOFP8植株叶片中抗氧化酶活性、脯氨酸和可溶性蛋白含量始终高于Col和Atofp8-1突变体;实时定量PCR的分析结果显示,35S:HA-AtOFP8植株体内干旱应答基因(AtADH1AtRD26AtRDUF2AtERD7 )的表达量均高于Atofp8-1突变体。综合说明拟南芥转录因子AtOFP8赋予了拟南芥更高的耐旱性。
  • 龙素霞, 赵颖佳, 李芳芳, 张双, 肖凯
    为阐明节水栽培下小麦群体内个体水平分布对植株水分、养分吸收及冠层光截获特征的影响,设置不同种植形式(15 cm等行距和7.5 cm缩行)处理,采用常规小麦群个体测试方法测定不同种植形式处理下供试小麦品种的群个体性状,采用养分测定技术测定植株氮磷钾养分吸收积累特性,采用光合参数测定系统测试叶片光合参数,采用常规产量分析技术测定产量性状。结果表明,等密度条件下,与15 cm等行对照相比,缩行处理显著增加了群体总茎数、叶面积指数和单株成穗数,增大了植株各生育时期的群个体干质量;提高了植株的氮、磷和钾吸收能力和累积数量;同时使小麦各重要生育时期的植株上位叶叶绿素含量增加,光合碳同化能力增强;最终使小麦产量性状得到改善。综上,适当缩小小麦行距,能有效改善节水栽培小麦的植株养分吸收特性和植株上位叶光合碳同化能力,增加群体干质量生产数量和单位面积穗数,显著提高小麦的产量形成能力。
  • 王长龙, 张力, 罗立新, 王慧, 郭涛, 刘永柱, 周继勇, 陈志强, 肖武名
    为了探究NAL11基因在水稻苗期对非生物逆境的响应机制及功能,对含NAL11基因的粳稻品种02428及其近等基因系NIL-8进行高温、低温、盐胁迫和模拟干旱胁迫处理,以正常处理的植株作为对照,观察植株表型、测定各处理下叶片的多种生理指标,并比较NAL11基因在不同逆境处理下的表达量情况。研究结果发现,高温、低温、盐胁迫处理导致02428与NIL-8均表现出一定程度的萎蔫、干枯症状,但两者差异并不明显;15% PEG-6000模拟干旱处理均导致二者叶片萎蔫、叶尖枯黄卷曲,但NIL-8植株的症状相对较轻,且与02428相比NIL-8的相对电导率降低、SPAD值增高;其次,与02428相比,NIL-8的SOD含量差异不显著;然而在低温和干旱胁迫下,NIL-8的CAT含量显著高于02428。表明NIL-8比02428具有更好的抗旱能力。实时定量PCR结果表明,高温、低温、盐害及模拟干旱胁迫下,NAL11表达量均迅速升高,随着处理时间的延长,其表达量表现出不同的动态变化。NAL11基因的表达受高温、低温、盐及模拟干旱胁迫的诱导,但表达模式各异;推测NAL11基因对水稻幼苗的抗旱能力起到一定的调节作用。
  • 蔡肖, 甄军波, 刘琳琳, 刘迪, 唐丽媛, 张素君, 李兴河, 王海涛, 刘存敬, 张香云, 张建宏, 迟吉娜
    PP2C是一大类重要的蛋白磷酸酶,广泛参与不同的逆境胁迫响应。为了解PP2C基因在干旱响应中的功能,以亚洲棉石系亚1号为材料,利用RT-PCR方法从中克隆了GaPP2C24基因,并对该基因进行了生物信息学分析,荧光定量PCR研究了其在亚洲棉不同组织和干旱胁迫下的表达情况。结果表明,GaPP2C24基因CDS序列全长为1 251 bp,编码416个氨基酸。序列同源比对发现,GaPP2C24与其他植物的PP2C氨基酸序列有较高的相似性,其中与可可树(EOY33930.1)、黄麻(OMO91132.1)的相似性分别为85%,84%。进化分析表明,GaPP2C24与同属锦葵目的黄麻聚在一支,亲缘关系最近,与可可树的亲缘关系次之。实时荧光定量PCR结果表明,GaPP2C24基因在子叶、下胚轴、胚根、叶、茎和根均有表达,且在茎中的表达量最高,根中次之。GaPP2C24受干旱胁迫的诱导表达,其在根和叶片中的相对表达量在处理1 h后最高,分别达到对照的53.9,6.9倍,推测该基因在棉花干旱响应中有重要作用。
  • 杜艳伟, 王高鸿, 李颜方, 赵根有, 阎晓光, 王振华, 王玉文, 余爱丽, 赵晋锋
    谷子是具有抗旱、耐瘠、抗逆性强、适应性广等特点的C4禾本科作物,发掘谷子高光效、逆境相关基因,旨在揭示谷子在光照和逆境胁迫下的基因表达特征。采用生物信息学方法,在谷子中鉴定出一个PPDK基因,命名为SiPPDK2;该基因位于谷子3号染色体,含有18个内含子,有3个转录本,原始转录本编码945个氨基酸。亚细胞定位预测结果显示,该基因位于叶绿体中。功能域分析和多序列比对发现,SiPPDK2蛋白与玉米、高粱和水稻PPDK蛋白的亲缘关系较近。Real-time PCR分析表明,PEG、ABA、盐和低温胁迫对苗期SiPPDK2基因表达有不同程度的诱导。进一步研究表明,SiPPDK2基因在拔节期、抽穗期和灌浆期均参与了对干旱和光照的胁迫响应,其中抽穗期和灌浆期在干旱条件下及拔节期和灌浆期在弱光条件下其表达量显著上调。顺式元件分析结果表明,在SiPPDK2启动子区域主要包括激素类应答、逆境应答、光应答以及其他类生长调控相关的顺式元件。结果推测,SiPPDK2基因可能参与了谷子对非生物逆境胁迫的响应。
  • 徐鹏飞, 杜雄, 孙小诺, 高震, 边大红, 崔彦宏
    针对河北省地下水压采区水资源严重亏缺和区域春玉米如何高效用水的问题,研究了秋季实施不同覆盖方式对春玉米产量及周年水分利用的影响,以先玉335为材料,在大口期灌水75 mm(W)和雨养旱作(R)2种条件下,设置土下无孔地膜覆盖(PM)、有孔土下地膜覆盖(P0M)、玉米秸秆覆盖(SM)、常规露地(NP)等处理,对春玉米生长发育状况、土壤耗水及产量形成进行了研究。结果表明:雨养旱作条件下,土下地膜覆盖产量较NP提高18.0%~24.9%,SM产量和NP差异不显著。在雨养旱作条件下,PM、P0M和SM生育期水分利用效率分别比NP提高了50.5%,41.0%,12.0%,而周年水分利用效率提高了63.2%,54.6%,19.1%;PM和P0M的节水效果显著好于SM,灌水条件下的结果与雨养旱作条件下相同。灌水增加产量的同时也相应增加了耗水量,覆盖下耗水增加的幅度大于增产的幅度。农田周年土下地膜覆盖可有效降低土壤水分蒸发,非生长季对土壤水分的蓄存,达到了"秋水春用"和提高水分利用效率的目的。
  • 刘斌祥, 程秋博, 周芳, 杜伦静, 李小龙, 孔凡磊, 袁继超
    为了探明玉米种子大小和播种深度的萌芽出苗与苗期生理效应,为全苗、齐苗和壮苗措施的制定提供理论依据,通过盆栽和大田试验,研究种子大小(大、中、小粒)与播种深度(2,6,10 cm)对玉米萌芽出苗、苗期光合特性与保护酶活性的影响。结果表明:大、中粒种较小粒种出苗率高而整齐;播种深度增加,种子破土、出苗时间延迟,出苗率降低,尤其是小粒种,且播种深度对田间出苗率影响更为显著。大、中粒种与小粒种相比,苗期的叶绿素(叶绿素a、b)含量较高,表观量子效率和(最大)净光合速率更大,SOD、POD和CAT活性更高,MDA含量更低,光合能力和抗旱性更强。播种深度增加,三叶期的叶绿素含量降低,但五、七叶期后的叶绿素含量则增加,说明出苗初期浅播处理生长较好,叶绿素含量较高,之后深播处理则表现出一定优势,至七叶期时叶绿素含量均较大幅度超过浅播处理,且相应的表观量子效率和(最大)净光合速率增大,SOD、POD和CAT活性和MDA含量降低,光合能力和抗旱性增强。因此,川中丘区玉米生产上应选用大中粒种适当深播,促全苗、齐苗和壮苗,增强其苗后期的抗逆性和光合性能。
  • 董伟欣, 韩立杰, 张月辰
    为明确春季不同水肥处理对小麦形态、旗叶生理参数和产量的影响,以抗旱品种石农086为供试材料,按施氮水平(150,225,300,375 kg/hm2)和灌溉次数(1水和2水)组合设置N1(1)、N2(1)、N3(1)、N4(1)、N1(2)、N2(2)、N3(2)和N4(2) 8个处理,以N0(不施氮不浇水)作为对照,研究不同水肥处理对小麦形态、旗叶生理参数和产量的差异。研究表明,株高、叶片数、叶面积、干物质积累和叶绿素含量随施氮量增加而逐渐升高,但1水和2水的规律性不明显,麦穗数在N2(2)处理下最多;绿叶质量和茎秆质量的各个处理均高于N0处理且2水大于1水,而麦穗质量在1水和2水条件下相差不大;可溶性蛋白含量在花后7,21 d变化相差不大,在花后35 d迅速降低,可溶性糖含量却呈现出随着生育进程的推进而逐渐升高的趋势,且2个指标总体呈现出N4 > N3 > N2 > N1 > N0的变化趋势;净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)随着生育进程的推进逐渐降低,且总体表现出N4 > N3 > N2 > N1 > N0的趋势,但1水和2水条件下的变化在不同的时期表现不一致;SOD和POD酶活性表现出相似的变化,但在2水条件下的酶活性更强;产量构成因素及产量在N2处理下较高且2水大于1水,施氮量 > N2时,随着施氮量的增多,产量不再增加,反而呈现降低趋势。综上,本试验在春季灌2水条件下,225 kg/hm2是兼顾高产和高效的最佳施氮量,可为生产提供实践参考。
  • 何江峰, 王力伟, 房永雨, 王蕴华, 王朝, 刘红葵
    为了探明梭梭应对干旱胁迫和水分刺激的分子调控机理,利用高通量测序技术对正常浇水(对照,CK)、干旱胁迫组(轻度干旱胁迫组,LWS;中度干旱胁迫组,MWS;重度干旱胁迫组,SWS)和复水组(RSWS)梭梭的转录组和转录因子表达谱进行分析。结果表明:数据经de novo拼接共获得74 641条非冗余Unigene,N50长度1 537 bp,对转录组数据比对、注释后共检测到56个转录因子家族、1 307个转录因子编码基因。与对照组相比,干旱胁迫组和复水组中的差异表达基因均以下调表达方式为主,其中,AP2-EREBP、MYB、bHLH、WRKY、NAC、ABI3VP1家族基因在各胁迫组中均表达且表达数较多。复水组中偏向通过增加AP2-EREBP、WRKY和NAC家族上调编码基因数量来实现梭梭幼苗对水分刺激的应答调节;而干旱组更偏向下调AP2-EREBP和bHLH的编码基因数量来实现幼苗对干旱胁迫的响应。干旱组和复水组测序结果的表达量(FPKM)与用荧光定量PCR法得到的基因表达量之间的相关性分别为0.947 8(P<0.01),0.967 2(P<0.01),结果证实了2种处理产生的差异表达基因数据的有效性。综合而言,AP2-EREBP、MYB和bHLH转录因子家族成员对梭梭干旱胁迫具有正负调控的作用。
  • 刘松涛, 曹雯梅, 郑贝贝, 赵威
    为了进一步了解玉米ZmERD基因,基于旱胁迫转录组数据,筛选出5个ZmERD基因。将这些基因编码的蛋白质与拟南芥16个ERD蛋白进行进化分析发现, GRMZM2G181206GRMZM2G128641基因编码的蛋白质分别与AT4G02900AT1G32090基因编码的蛋白质同源性较高。时空表达分析发现, GRMZM2G109201GRMZM2G181206GRMZM2G12864基因属于组成型表达, GRMZM2G134192基因属于特异型表达,只在花药中高表达。属于ERD6亚家族的GRMZM2G109201基因在旱敏感型(B73)和抗旱型(郑58)自交系中均表达,且郑58中表达量显著高于B73;随着旱胁迫时间的延长, GRMZM2G109201基因在B73中表达量差异不显著,但在郑58中表达量升高幅度达到显著水平。亚细胞定位显示, GRMZM2G109201基因编码的ZmERD6蛋白定位于质膜。推测GRMZM2G109201基因参与旱胁迫,且被正向诱导。
  • 吴阳生, 王天野, 王呈玉, 李桥, 黄梓源, 刘淑霞
    为了探究保水剂对玉米生长发育的影响,以吉林省西部半干旱地区盐渍化土壤为研究对象,通过设计不施用保水剂(CK)与施用保水剂(SAP)2种处理,采用田间试验的方法,对玉米出苗率、土壤含水量、地上地下干物质质量、产量性状、光合性状和籽粒品质进行了研究,旨在为半干旱地区抗旱增产提供理论依据。结果表明,与CK相比,SAP处理可使玉米提前出苗2 d,提高玉米出苗率4.6%;SAP处理能显著提高玉米不同生育期不同土层含水量,其中抽雄期提高效果最为显著,不同土层增幅为9.67%~16.06%;抽雄期玉米叶片叶绿素含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率相较于CK分别提高了13.68%,19.53%,22.56%,12.94%。灌浆期玉米叶片叶绿素含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率相较于CK分别提高了11.09%,33.31%,15.27%,23.65%;SAP处理能显著提高玉米不同生育期地上和地下干物质质量,其中对玉米拔节期增幅最为明显,地上和地下干物质质量增幅分别为32.52%,30.14%;SAP处理能够改善产量构成因素,进而提高玉米产量和籽粒品质,其中玉米株高、单穗质量、千粒质量和产量相较于CK分别提高了29.72 cm、16.04 g、7.52 g和8.14%;蛋白、脂肪和淀粉干基分别提高了10.65%,3.97%,0.99%。说明施用保水剂有利于玉米生长发育和增产,其可以作为半干旱地区盐渍化土壤抗旱增产重要措施之一。