我国豇豆蓟马研究进展及综合防控措施

豇豆Vigna unguiculata喜温喜光,是一种适合在我国南方种植的豆科蔬菜。长期以来,豇豆病虫害多发重发,其中,蓟马是豇豆上最主要和最顽固的害虫之一。传统的化学防治方法对蓟马的防治效果常常不理想,并易造成农药残留问题。本文概述了我国豇豆产业的种植情况和以蓟马为主的病虫害问题及豇豆蓟马研究现状,并从农艺措施、理化诱控、生物防治、化学防治和抗性治理角度总结了豇豆蓟马的综合防治技术。最后,从构建豇豆蓟马的有害生物综合治理(integrated pest management,IPM)技术体系、加强基础研究和防控技术产品开发、建立科学用药和农药监管制度3个方面提出建议,以期为我国豇豆产业的绿色可持续发展提供参考。

木薯SDH蛋白的序列分析及其与MeH1.2关系的研究

【目的】山梨糖醇脱氢酶(SDH)在调控蔷薇科植物果糖和山梨醇转化中起重要作用,也参与植物对逆境的应答过程,木薯SDH功能的研究可以为培育优质木薯种质提供理论基础。【方法】以‘SC124’的cDNA为模板克隆木薯SDH基因,并利用实时荧光定量PCR分析木薯SDH基因的组织特异性及其对干旱、低温、PEG和ABA的响应模式。通过筛选木薯干旱和低温混合的酵母cDNA文库,并利用Y2H点对点及其双分子荧光互补(BiFC)实验确认与目标蛋白的关系。【结果】木薯SDH基因CDS全长1092 bp,编码364个氨基酸,与数据库中的序列无差异。MeSDH蛋白含有催化锌结合位点,NADP结合位点,结构锌结合位点,属于MDR超家族。烟草叶片表皮细胞瞬时表达显示MeSDH蛋白定位于细胞核。MeSDH基因的表达量在功能叶、幼嫩叶、须根和茎中依次降低。MeSDH基因受干旱、低温和PEG胁迫诱导在木薯叶片上调表达,在ABA处理后的木薯叶片和根系中都显著上调表达。文库筛选、Y2H点对点和BiFC实验证实MeH1.2与MeSDH互作。【结论】MeSDH基因可以响应多种胁迫上调表达,并可能在蛋白水平和MeH1.2共同作用。

非寄主植物精油对桔小实蝇的驱避效果研究

桔小实蝇Bactrocera dorsalis Hendel幼虫期隐蔽性的取食习性降低了化学防治的效果,而普遍存在的杀虫剂耐药性则加剧了这一问题。利用非寄主植物挥发物驱避害虫是替代化学防治、有效控制虫害的策略之一。为了筛选更有效的植物源产卵驱避剂,本研究选取23种非寄主植物精油作为候选材料,进行4轮试验,首先采用行为趋向反应试验,筛选出8种驱避率较高且选择反应率和驱避反应率差异极显著(P<0.01)的非寄主植物精油:绿花白千层、山鸡椒、广藿香、当归、茶树、茴香、薄荷、艾草;然后通过产卵驱避活性试验,筛选出4种驱避率高且处理组与对照组的产卵量差异极显著(P<0.01)的植物精油:绿花白千层、广藿香、当归、茶树。浓度梯度试验表明,浓度为5000μg/mL时,绿花白千层、广藿香、当归驱避率最高,浓度为3000μg/mL时,茶树精油驱避率最高;在最佳浓度下对桔小实蝇产卵驱避持效性分析,结果表明最佳浓度下4种精油处理过的果实,随着时间延长,桔小实蝇产卵孔和产卵量逐渐增加,驱避率逐渐降低,驱避产卵活性逐渐消失,前3 d降速较快,然后逐渐放缓。本研究通过行为趋向反应试验、产卵驱避活性试验、浓度梯度试验和驱避活性持效试验,从23种非寄主植物精油中,筛选到绿花白千层精油对桔小实蝇有较高的产卵驱避活性,通过剂型改良等措施有望开发成植物源驱避剂。

铜绿假单胞菌PaHNHK01的鉴定及其对剑麻烟草疫霉的生防效果研究

H.11648因高产的优点成为我国目前主要的剑麻栽培品种,但极易受到烟草疫霉(Phytophthora nicotianae)的侵染,生产上防治剑麻斑马纹病主要以农业防治措施为主,抗病育种和化学药剂防治相结合的综合防治策略。但农业防治费时费力,长期化学防治可能会使植物产生抗药性,甚至污染环境,抗病育种难度大且周期长,因此开辟新的防治方法非常重要。为防治剑麻斑马纹病,本研究以烟草疫霉为病原靶标菌,成功分离到1株拮抗细菌PaHNHK01,根据形态学、生理生化特征及分子生物学鉴定确定PaHNHK01为假单胞菌属的铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。对该菌株的抑菌活性和离体叶片防效进行测定,研究结果表明,该菌株具有解有机磷能力、解无机磷能力、固氮能力和产铁能力等,对烟草疫霉菌的抑制率为89.79%。该菌能够有效抑制烟草疫霉菌的菌丝生长,使病原菌出现产孢能力下降、菌丝膨大畸形、分支增多的现象;在离体叶片防效试验中PaHNHK01对剑麻斑马纹病的防治效果达到88.62%。该菌株的无菌发酵液对病原菌有明显的抑菌效果,其EC50值为20.3679μL/mL,当PaHNHK01粗提物浓度为80μg/mL时,其抑菌率达89.36%,PaHNHK01粗提物的EC50值为11.9456μg/mL。此外,菌株PaHNHK01对12种不同植物病原菌均有拮抗效果,表明菌株PaHNHK01具有良好的生防潜力,有望开发成为生防产品,为植物病害生物防治提供一定的研究基础。

基因沉默番木瓜环斑病毒复制酶基因(PRSV-Nib)获得抗病毒病番木瓜的研究

番木瓜是重要的热带经济水果。番木瓜环斑病毒(Papaya ringspot virus,PRSV)是番木瓜的重要病毒病,经常导致严重的产量损失和质量恶化。自从1998年第一例转基因番木瓜问世以来,使得基于“致病菌衍生的抗病性(pathogen-derived resistance,PDR)”的抗病育种策略获得成功广泛应用。然而依赖于序列同源性的抗病性与病毒突变导致多样性增加之间的矛盾成为番木瓜育种科学家的新挑战。本研究拟采用RNAi策略针对复制酶(nuclear inclusion b.Nib)获得广谱抗PRSV番木瓜新种质。通过团队已建立的胚性愈伤诱导-农杆菌介导转化-再生苗诱导的番木瓜遗传转化体系,共获得经过抗性筛选的再生苗52株,通过特异性PCR进行筛选共计获得24株转基因阳性植株。通过对T0代田间自然发病试验中,转基因番木瓜株系抗病性明显高于非转基因对照,其中NibB5-2田间抗病性最优。通过hiTAIL-PCR方法确定NibB5-2插入位点位于第2号染色体supercontig_30的1976766的位置。T1代接种试验中,无病毒积累且无发病症状,初步确认具有良好的病毒抗性,为番木瓜抗病育种提供新思路。

木薯MeYippee1基因的克隆、表达及互作蛋白研究

解析木薯淀粉合成相关酶的表达调控机制,有助于高产、高淀粉木薯分子育种。前期研究发现,生长素快速响应基因MeSAUR1正调控淀粉合成关键酶AGPase的小亚基编码基因MeAGPS1a的表达;酵母双杂交筛选发现1个Yippee蛋白成员MeYippee1是MeSAUR1的候选互作蛋白。本研究克隆SC8木薯品种MeYippee1基因的编码区,全长321 bp,无内含子,编码106个氨基酸,编码的蛋白预测具有4个磷酸化位点。MeYippee1基因在不同组织器官中的表达分析发现,MeYippee1在腋芽中的表达量最高,其次为须根、块根和成熟叶,在茎和叶柄中的表达量较低,在顶芽和嫩叶中的表达量最低。MeYippee1在块根发育各时期的表达分析发现,MeYippee1主要在块根形成期表达。酵母双杂交点对点验证发现MeYippee1和MeSAUR1蛋白存在互作关系。本研究结果为MeSAUR1和MeYippee1互作正调控MeAGPS1a表达的分子机理解析提供新的线索。

MeLAZY1c基因调控木薯株型的初步研究

IGT基因家族参与作物株型的调控,LAZY属于IGT的亚家族。以拟南芥6个LAZY成员氨基酸序列为“种子”在木薯基因组中进行比对,在木薯中共鉴定到8个LAZY基因,其中MeLAZY1c与调控分枝角度的AtLAZY1高度同源。基于此,本研究以MeLAZY1c为研究对象,利用qRT-PCR分析发现MeLAZY1c在茎中转录水平最高,GUS染色显示pMeLAZY1c在维管束中染色较深。在MeLAZY1c启动子中发现8个光响应/调节元件,随后发现黑暗能显著抑制其表达水平。同时对MeLAZY1c进行基因编辑,获得纯合编辑株系19个,炼苗移栽后观测表型,发现melazy1c突变体植株与SC8野生型相比,其主茎呈现匍匐生长,并且弯曲部位茎外皮细胞形态扭曲变形且大小不一致,近地侧1 mm处细胞数目约是远地侧细胞数量的1.5倍,表明MeLAZY1c在木薯直立/匍匐生长建成方面发挥着重要作用。

蔗叶还田对蔗田土壤生态和甘蔗生长发育影响的研究进展

蔗叶还田作为蔗叶资源化利用中高效且低成本的一种方式,在提升蔗田土壤质量和促进可持续发展方面发挥着重要作用。本文综述了蔗叶还田对土壤理化性质、土壤微生物、蔗田土壤温室气体排放、蔗田病虫草害和甘蔗生长发育等影响的研究进展。在此基础上提出了未来的一些重点研究方向,如系统监测长年开展蔗叶还田对土壤理化性质、生态效应、甘蔗单产和品质等的影响。建立蔗叶还田最优模型,加强蔗叶还田的障碍消减研究等,以期为蔗叶还田技术的深入研发和应用提供参考。

剑麻“3414”肥料效应研究

采用“3414”肥料效应试验方案,研究了剑麻氮磷钾肥推荐用量及养分吸收状况,为剑麻科学精准施肥提供参考。结果表明,N_(2)P_(2)K_(2)处理收获叶片数和鲜叶产量均最高,其N、P_(2)O_(5)、K_(2)O施用量分别为163.9、71.1、310.1 kg/hm^(2),比例为1.0∶0.4∶1.9。试验区土壤N、P含量均处于中等水平,土壤K含量处于低水平;叶片N含量偏高,P含量适宜,而K含量偏低,说明钾素是限制该区域剑麻产量的主要因素。随着叶片收获,不同处理平均N、P、K带走量分别为273.4、29.0、292.8 kg/hm^(2)。本试验条件下,推荐氮磷钾肥用量分别为N 126.2~141.0、P_(2)O_(5)59.0~65.8、K_(2)O 252.7~280.6 kg/hm^(2),折尿素274.3~306.5 kg/hm^(2),过磷酸钙368.8~411.3 kg/hm^(2),氯化钾421.1~467.7 kg/hm^(2),平均分别为N 133.6 kg/hm^(2)、P_(2)O_(5)62.4 kg/hm^(2)、K_(2)O 266.7 kg/hm^(2),N∶P_(2)O_(5)∶K_(2)O=1.0∶0.5∶2.0。

“土壤退化”和“双碳目标”下如何从植物吸收碳元素途径思考农业发展

当前面临着两大世界级问题“土壤退化”和“双碳目标”,而这两大问题均有一个共通点——碳!那植物吸收碳元素途径有哪些呢?人类能否通过农作物及农事操作助力实现“双碳”目标?为深入了解这其中的关联性,为农业可持续发展和助力实现双碳目标,本文从上述2个问题出发,从碳元素生态系统循环切入思考。通过阅读大量文献,跟踪学术前沿,综述植物吸收碳源途径和富碳有机肥料的应用研究。结果发现植物吸收和利用碳元素代表性成果如下:(1)植物的营养物质包括有机质和矿物质。(2)完善了生态系统的碳循环途径:增加植物通过根系直接吸收利用小分子碳水化合物的途径,即生态系统碳循环中碳可以从土壤到植物。(3)富含碳元素的肥料主要包括腐植质、有机肥、微生物有机肥、有机碳肥等。依据植物吸收碳元素途径中植物可以通过根系吸收小分子有机碳,农民可以通过农事操作增加耕地土壤中有机质,改良土壤促进农作物生长的同时助力实现“碳达峰、碳中和”目标。

香蕉抗性淀粉研究进展

抗性淀粉(Resistant starch,RS)是指在120 min内不能被健康人体小肠消化和吸收、但在大肠中能够被发酵的淀粉及其淀粉降解物的总称,具有预防糖尿病、改善肠道微环境、降血糖、降血脂和减肥等多种保健作用,引起农业、食品和医药等领域学者的极大兴趣,已成为作物营养品质改良、健康食品研发的热点内容之一。依据其化学结构、来源和性质不同,RS共分为RS_(1)、RS_(2)、RS_(3)、RS_(4)和RS_(5)等5种类型。香蕉是世界贸易量最大水果和世界第四大粮食作物,为全球20亿人口碳水化合物来源。香蕉RS属于RS_(2)类型,是唯一被美国食品和药物管理局确定为膳食纤维的RS。青香蕉果实富含RS(>40%),远高于水稻(<3%)、小麦(<3.5%)和高直链淀粉玉米(<22.4%)等作物,是功能性食物的直接来源。自1982年英国生理学家Englyst首次发现并命名RS以来,香蕉在RS颗粒形态特征、加工处理条件与络合反应对RS颗粒形态特征变化影响、积累和降解特点与果实品质形成关系、制备方法及食品加工中的应用等方面均取得了较大进展。但与水稻等作物相比,在涉及香蕉RS合成核心基因挖掘、转录因子调控核心基因表达影响RS合成分子机制、功能鉴定及分子育种等方面的研究明显滞后。本文对1982年以来香蕉RS在细胞学、生理生化、食品加工、分子生物学等方面工作进展进行了回顾和展望。

红皮红肉火龙果组培快繁技术研究

为建立火龙果的组培快繁体系,以红皮红肉火龙果(Hylocereu polyrhizus)的幼嫩茎段为外植体进行组培快繁研究。结果表明:最适合的外植体消毒的方法为75%酒精消毒20 s+2%次氯酸钠5 min+0.1%升汞10 min,其污染率为11.11%,成活率达73.33%。诱导不定芽效果最好的培养基为MS+6-BA 3.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L,诱导率为83.33%。添加6-BA 6.0 mg/L和NAA 0.1 mg/L有利于芽的增殖和分化,增殖系数可达5.9。最佳的壮苗培养基为MS+6-BA 2.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L,虽然繁殖系数不高,但其不定芽生长粗壮。最适宜的生根培养基为:MS+IBA 0.6 mg/L+NAA 0.2 mg/L,生根率达到100%,平均每株生根数6.83条。

中国剑麻产业发展现状存在问题及对策

剑麻是热区重要的纤维作物,用途广泛,综合利用价值高,发展前景广阔,然而近年来面积和产量均呈下降趋势。本文在阐述产业现状基础上,分析产业存在的问题和面临的机遇,展望发展趋势,探讨发展对策,从而为热区剑麻产业的发展提供思路,促进热区剑麻产业健康持续发展。

咖啡叶枯病病原菌的鉴定及生物学特性研究

咖啡叶枯病是制约咖啡产业发展的重要因素之一,对病原菌的分离鉴定和生物学特性进行研究,旨在为咖啡叶枯病的防治提供参考。采集具有咖啡叶枯病典型症状的咖啡叶片,通过对病原菌培养特性、形态特征、rDNA-ITS、β-tublin、EF1-α基因的序列比对,采用菌丝生长法和镜检孢子量测定温度、pH、光照、碳源和氮源对病原菌的影响。结果表明,引起咖啡叶枯病的病原菌为橡胶生拟茎点霉菌Phomopsis heveicola(有性态为Diaporthe tulliensis)和2种类型的分生孢子(α和ß分生孢子),α分生孢子为单细胞,长4~6μm,宽2~3μm,呈卵形至椭圆形,内含1~2个油滴;ß分生孢子呈线性一端呈钩状,长20~30μm。菌株生长最适温度范围为25~30℃,致死温度为55℃,最适pH为6,黑暗条件对菌丝生长更为有利,最佳碳源为麦芽糖,最佳氮源为硝酸钾。

热带作物组织器官超低温保存及解冻复苏研究进展

植物种质资源是遗传育种的基础,种质资源保存技术研究与应用对维持物种多样性具有重要意义。超低温保存具有保存时间长、节约空间等优点,是一种重要的植物离体保存技术。对热带作物组织器官超低温保存技术的意义、原理、方法以及复苏检测等进行了归纳总结,可为热带作物种质资源离体保存以及生物育种的拓展应用提供参考。

Literature Review文献综述基于CRISPR/Cas系统的热带作物基因编辑研究进展

种质创新对于促进热带作物种业发展和乡村振兴具有重要意义。传统杂交育种具有周期长、效率低等局限性,基于CRISPR/Cas系统的基因编辑生物育种技术具有广阔的应用前景。介绍了CRISPR/Cas系统及其在香蕉、木薯、番木瓜、橡胶、油棕等主要热带作物中的相关研究进展及应用,为热带作物种质创新提供了重要的参考依据。

二斑叶螨抗性木薯木质素合成途径基因表达特性研究

木质素是作物防御有害生物的重要理化屏障,但其在木薯抗虫性中的作用机制尚不明确。为了探讨木质素合成途径基因在木薯抗二斑叶螨中的作用,以抗螨木薯品种C1115、缅甸(Myanmar)、SC9和感螨木薯品种SC205、面包(Bread)、BRA900为材料,采用实时荧光定量PCR分析二斑叶螨取食上述木薯品种不同时间后(0、1、4 d)木质素合成途径基因(PAL、4CL、C4H、HCT、CSE、COMT、CCoAOMT、F5H、CCR、CAD)在不同品种间的表达量差异。结果表明,与螨害前相比,抗、感螨木薯品种中C4H、HCT、CSE、F5H、CAD的表达量虽总体上有所提高,但并不是都能够达到显著差异水平,并且相同螨害时间内,这5个基因的表达量在抗、感木薯品种间整体上也未表现出显著差异。与之相反,PAL、4CL、CCoAOMT、CCR这4个基因的表达量在抗螨木薯品种中显著提高,在感螨木薯品种中显著降低或无显著差异,并且在相同的螨害时间内,抗螨木薯品种中这4个基因的表达量普遍高于感螨木薯品种,尤其以螨害4 d后表达量表现出显著差异,进一步相关性分析发现,这4个基因表达量的提高与木薯抗螨性显著正相关。根据上述结果可以推测,螨害后木质素合成途径基因PAL、4CL、CCoAOMT、CCR表达量的高低可能与木薯品种的抗螨性水平有关。

槟榔体胚发生途径的组织培养技术研究

以槟榔品种热研1号为研究对象,分别以成熟合子胚、一年生种苗茎尖和无菌苗幼根为外植体,研究了不同浓度的植物激素对愈伤诱导、体胚诱导、再生芽萌发及生根的影响,最终获得槟榔组培苗。结果表明:在愈伤诱导阶段,2,4-D为120 mg/L时,茎尖、合子胚、幼根的愈伤诱导率均最高,分别为83.34%,53.34%和10.00%;在体胚诱导阶段,6-BA为50 mg/L时,体胚萌发率最高,为73.33%;在再生芽萌发及生根阶段,NAA为1 mg/L时,体胚萌发率和成苗率最高,分别为83.33%和73.33%。本研究初步建立了槟榔组织培养技术体系,为后续槟榔的组培快繁和遗传转化提供技术支持。

海南稻田水生昆虫生物多样性研究

水稻田间不仅在水面上部水稻植株中有丰富的节肢动物群落,水体中也有很多水生昆虫。弄清海南稻田水生昆虫群落组成和种群发展动态,可以为海南稻田环境监测提供研究基础。本研究于2021年在海南省南繁区和非南繁区10个地市进行了稻田水生昆虫种类调查,共捕捉到水生昆虫4目10科29种。在南繁区的三亚和非南繁区的文昌稻田进行了整个生长季水生昆虫群落动态研究,结果显示水生昆虫群落在三亚和文昌稻田不同生长期都可以存在,每生长期种类为15~19种,数量为每百丛12.7±0.7~33.3±1.00头,种类和数量最多的时期为分蘖期。水生昆虫群落多样性指数为2.100~2.581,均匀性指数为0.726~0.924,优势集中性指数为0.092~0.137。三亚和文昌群落物种相似度为0.947,优势种相似度为1.000。截斑脉蜻Neurothemis tullia稚虫,真龙虱Cybister sp.可能是稻田水体环境变化的敏感种类。稻田环境变化和污染可能影响水生昆虫种类,对海南稻田水生昆虫群落的监测和变化机理有待进一步的研究。

桔小实蝇试验种群饲养技术研究

桔小实蝇(Bactrocera dorsalis Herdel)是重要的检疫性果蔬害虫,采用实验室内饲养技术提供龄期一致的试虫是研究其生物学特性、综合防治,以及抗药性机制的重要前提。为提高桔小实蝇室内饲养效率与规范性,以天然寄主果实与人工饲料饲喂桔小实蝇,观察记录桔小实蝇的孵化、羽化、取食、产卵等行为,摸索出卵、幼虫、蛹、成虫各个虫期的饲养流程及其技术要点。在室内可控条件下,对桔小实蝇的生长发育进行研究并构建种群生命表。结果表明:人工饲料饲养和寄主果实饲养2种模式下,桔小实蝇的净增殖率R_(0)分别为262.29、278.30,平均世代历期T分别为59.37、53.18,内禀增长率r_(m)分别为0.12、0.13,周限增长率λ分别为1.02、1.21,种群倍增时间DT分别为8.33、9.21。因此,寄主果实和人工饲料对桔小实蝇的饲养效果接近,且均有利于桔小实蝇的种群增长。