燕麦皂苷合成积累的研究进展

燕麦作为唯一同时积累三萜皂苷和甾体皂苷的禾谷类作物,具有多种药用功能和保健功能。本文通过系统概述国内外相关文献,对燕麦皂苷的相关研究进行综述。燕麦皂苷的构型及含量因器官组织和生长发育时期的不同而呈现出多样性,燕麦地下部分以三萜皂苷为主,而地上部分则以甾体皂苷为主。燕麦皂苷的合成和积累受品种基因型调控,同时也受环境因子和栽培措施的影响。通过梳理总结燕麦皂苷生物合成途径中的关键步骤,挖掘参与关键步骤的相关酶(如鲨烯环化酶、法尼基焦磷酸转移酶、糖基转移酶等),以促进燕麦的深度开发及利用。

我国主要麦区土壤有效铁锰铜锌丰缺状况评价及影响因素

明确我国主要麦区土壤有效铁锰铜锌含量分布和影响因素,对了解麦田土壤微量元素供应能力、指导小麦丰产与优质生产至关重要。于2016-2021年连续6年,在我国17个小麦主产省/市采集1314份耕层土壤样品,参考中国土壤有效微量元素分级标准,评价了我国麦田土壤有效铁锰铜锌丰缺状况,并采用随机森林方法定量分析了主要土壤化学性质对铁锰铜锌有效性的贡献。结果表明,我国主要麦区土壤有效铁含量介于1.8~612 mg·kg^(-1),平均为49.1 mg·kg^(-1),8.9%的样本未达到缺铁临界值4.5 mg·kg^(-1),且主要集中在北方、西北麦区的山西、陕西、甘肃等地,西南和长江中下游麦区有效铁较高。土壤有效锰介于0.1~176 mg·kg^(-1),平均为22.1 mg·kg^(-1),低于缺锰临界值5 mg·kg^(-1)的样本占6.9%,缺锰土壤分布在西北、北方麦区的山西、陕西、甘肃、内蒙古等地,西南、长江中下游麦区土壤有效锰含量较高。土壤有效铜介于0.1~10.8 mg·kg^(-1),平均为1.9 mg·kg^(-1),仅1.8%样本未达到缺铜临界值0.5 mg·kg^(-1)。土壤有效锌介于0.1~26.0 mg·kg^(-1),平均为1.4 mg·kg^(-1),14.3%的样本低于缺锌临界值0.5 mg·kg^(-1),主要分布在西北和北方麦区的山西、陕西、甘肃、内蒙古等省份,云南、贵州等西南麦区的有效锌较高。土壤基本化学性质中,pH对有效铁、有效锰含量影响最大,有效铁是铜有效性的重要因素,影响有效锌的主要因素是有效磷和有效铜。我国麦田土壤有效铁锰铜锌含量存在较大的区域变异,铁、锰、锌不足主要发生在北方石灰性土壤,南方麦田供应充足,几乎所有麦田土壤有效铜可满足作物铜需求。

不同供锌水平麦田小麦锌营养对土施锌肥的响应

【目的】明确不同供锌麦田土壤有效锌和小麦籽粒锌含量对土施锌肥的响应,探索基于土壤有效锌实现小麦锌营养强化的调控措施,为优化田间锌肥管理、指导小麦丰产优质生产提供理论依据。【方法】在黄土高原东部的山西太谷(高锌麦田)和万荣(低锌麦田)分别开展两年田间定位试验,设置土施锌肥0、6、12、18、24 kg Zn·hm^(-2),研究不同施锌量的高、低锌麦田小麦籽粒产量和锌含量、地上部锌吸收转移分配和土壤有效锌的变化特征。【结果】高、低锌麦田,土施不同量锌肥的小麦籽粒产量均无显著差异。高锌麦田,随锌肥用量增加,小麦籽粒锌含量增幅较小,第1年各处理间无显著差异。第2年,施锌处理的籽粒锌含量比不施锌增加了2.4%—11.0%;前后两年,无论施锌与否,籽粒锌含量均高于40 mg·kg^(-1);与不施锌相比,锌转运系数秸秆-籽粒、籽粒锌分配指数分别降低了23.9%—37.9%、4.3%—13.1%,地上部20%以上的锌残留在茎叶中。低锌麦田,籽粒锌含量和地上部各器官锌吸收量随锌肥用量增加而增加,锌转运系数秸秆-籽粒则相反;相比不施锌处理,施锌处理的两年平均籽粒锌含量增加了9.4%—23.1%,锌转运系数秸秆-籽粒降低了13.5%—24.5%,但各器官锌分配指数无显著差异。高、低锌麦田,土壤有效锌含量均随锌肥用量的增加而明显提升。回归分析表明,高锌麦田的土壤有效锌含量与籽粒锌含量呈二次曲线关系,低锌麦田为“线性+平台”关系,土壤有效锌含量增至4.12 mg·kg^(-1)时,籽粒锌含量最高,达34.76 mg·kg^(-1)。【结论】黄土高原东部一年一熟的小麦生产中,对于高锌麦田,应充分利用土壤有效锌,即使不施锌肥,也可实现小麦锌营养强化;低锌麦田,仅靠土施锌肥很难提升籽粒锌含量达到推荐值(40 mg·kg^(-1)),改善小麦锌营养可考虑通过土施锌肥使土壤有效锌含量提高至4 mg·kg^(-1)以上,并结合其他农艺措施,如叶面喷锌等。

不同降水年型施氮量对冬小麦水氮资源利用效率的调控

【目的】研究不同降水年型氮肥用量引起的小麦生育期耗水量、植株氮素积累与运转、产量及效率的变化,为黄土高原旱地冬小麦精准施肥提供理论依据。【方法】于2017—2020年在山西农业大学闻喜试验示范基地开展大田试验,种植制度为冬小麦后夏休闲,一年一熟。3个试验年降水量分别属于正常、干旱和湿润年型。试验设施氮量0、120、150、180、210 kg/hm^(2)5个处理,分析了小麦耗水量、氮素吸收与利用、产量形成及不同降水年型间的差异。【结果】不同降水年型旱地小麦生育期总耗水量均以N 180 kg/hm^(2)最高,且丰水年和欠水年耗水变化率以施N 150~180 kg/hm^(2)最高,平水年则以施N 120~150 kg/hm^(2)最高。与其他施氮处理相比,丰水年施N 180 kg/hm^(2)提高了播种—拔节期植株氮素积累量,显著提高了花前叶片和穗轴+颖壳氮素运转量,平水年和欠水年施N 150 kg/hm^(2)提高了播种—拔节期植株氮素积累量及花前叶片和茎秆+叶鞘氮素运转量。不同降水年型花前植株氮素运转量、成熟期的植株氮素积累量变化率均以N 120~150 kg/hm^(2)最高。与其他施氮处理相比,丰水年施N 180 kg/hm^(2)产量显著提高了8.4%~35.6%,平水年施N 150 kg/hm^(2)产量显著提高8.9%~33.7%,欠水年施N 150 kg/hm^(2)产量显著提高13.4%~48.9%;不同降水年型产量变化率以施N 120~150 kg/hm^(2)最高,且施氮量增加到N 180 kg/hm^(2)时在丰水年仍可增产。丰水年施N 150~180 kg/hm^(2)肥效最高,达14.9 kg/kg,平水年和欠水年均施N 120~150 kg/hm^(2)肥效最高,分别达18.0和15.2 kg/kg;丰水年施N 180 kg/hm^(2)、平水年和欠水年施N 150 kg/hm^(2)均可获得较高的水、氮利用效率和氮肥表观利用率。此外,不同降水年型增加施氮量条件下,产量、水分利用效率均与花前植株氮素运转量呈显著相关关系。【结论】综合考虑氮肥用量氮肥变化量对耗水量、氮素运转量及产量等变化率的影响,丰水年施N 180 kg/hm^(2),平水年和欠水年施N 150 kg/hm^(2)可提高产量、水氮利用效率和氮肥表观利用率,该施氮量为该区域的推荐施肥量。

氮磷分施和间作对春小麦花期土壤养分和酶活性的影响

为了避免小麦生产过程中过量施肥对资源的浪费,明确春小麦适宜氮、磷肥用量以及种植方式,试验采用完全随机区组设计,分别设置0(N0)、90(N1)、180(N2)、270(N3)kg/hm^(2)共4个施氮水平,0(P0)、45(P1)、90(P2)kg/hm^(2)共3个磷肥水平以及春小麦间作豌豆(JC)、春小麦单作(DC)2种种植模式,研究氮、磷肥分施和间作对春小麦开花期土壤酶活性和土壤养分的影响。结果表明,不同施氮水平下,间作种植土壤脲酶活性、碱性磷酸酶活性、蛋白酶活性和有效磷含量均在N2水平下达到最大值,分别为5.32、16.27、1.68 mg/g和25.37 mg/kg,碱解氮含量在N3水平下达到最大值,为67.83 mg/kg,且土壤脲酶活性、碱性磷酸酶活性、有效磷含量在N2水平下,碱解氮含量在N3水平下均显著高于N0;不同施磷水平下,间作种植土壤脲酶活性、蛋白酶活性、碱解氮和有效磷含量均在P2水平下达到最大值,分别为5.17、1.83 mg/g和69.62、26.05 mg/kg,且在此施磷水平下土壤脲酶活性、碱解氮和有效磷含量均显著高于P0。种植模式×氮水平的交互作用极显著提高了土壤脲酶活性和土壤碱解氮含量,显著提高了土壤蛋白酶活性;种植模式×磷水平的交互作用极显著提高了土壤脲酶活性、过氧化氢酶活性和土壤碱解氮含量。说明施肥和间作种植对土壤酶活性和土壤养分含量的提高均有促进作用;在该试验范围内,间作模式下施氮量为N2(180 kg/hm^(2))、施磷量为P2(90 kg/hm^(2))时,效果最佳。

不同磷肥水平和种植模式对土壤养分含量和酶活性的影响

为了了解磷肥不同施用量对春小麦豌豆不同种植模式土壤特性的影响,探讨麦豆间作、小麦单作、豌豆单作的最佳施磷量,以农家种春小麦和中豌11号为研究对象,设置麦豆间作(SI)、春麦单作(SS)、豌豆单作(PS)3种种植模式和5个施磷水平(0(P0)、45(P1)、90(P2)、135(P3)、180(P4)kg/hm^(2)),于播后85 d测定土壤蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、脲酶、谷氨酰胺酶、碱性磷酸酶活性和土壤全氮、碱解氮、全磷、有效磷、有机质、有机碳6种土壤养分含量。结果表明,与P0水平相比,SI和PS种植模式下P2水平土壤蔗糖酶活性分别显著提高32.48%和89.35%,SS和SI种植模式下P3水平土壤β-葡萄糖苷酶活性分别显著提高35.57%和12.87%;低磷条件下(P0、P1水平),与SS、PS种植模式相比,SI种植模式土壤β-葡萄糖苷酶活性显著提高;磷肥的施用与间作均提高了土壤脲酶活性;P2水平分别较P0水平显著提高了SI和PS种植模式下土壤谷氨酰胺酶活性32.34%和24.09%;施磷提高了3种种植模式土壤碱性磷酸酶活性,且P1、P2水平下SI种植模式显著高于SS与PS种植模式;适宜的施磷量能提高土壤碱解氮以及有机碳含量,SS与SI种植模式下土壤有效磷含量随施磷量的增加而增加。综上,适宜的施磷量(90~135 kg/hm^(2))与间作能提高土壤酶活性与土壤养分含量。

外源钙和铜对黑豆芽苗菜生长及生理活性物质的影响

设置0(CK)、0.01、0.05、0.2、0.5和1.0 g/L的CaCl_(2)和CuSO_(2)溶液,分别对黑豆种子进行浸种处理,并分析黑豆芽苗菜生长和生理活性物质的变化。结果表明,与CK相比,较高质量浓度(0.5~1.0 g/L)Cu SO_(2)溶液处理后黑豆芽苗菜的发芽势显著降低,1.0 g/L质量浓度下发芽率和叶绿素含量显著下降,当Cu SO_(2)质量浓度大于0.2 g/L对黑豆芽苗菜可溶性蛋白的含量有提高作用,当质量浓度大于0.01 g/L会抑制苗长,各Cu SO_(2)溶液对黑豆芽苗菜干鲜质量和发芽率影响较小;当Ca Cl_(2)质量浓度为1.0 g/L时,芽苗菜发芽势较CK显著下降,质量浓度为0.2 g/L时叶绿素含量显著降低,0.01~0.05 g/L处理可以促进芽苗菜生长且提高可溶性蛋白含量,各Ca Cl_(2)溶液对干鲜质量和发芽率影响较小。综合考虑,当Cu^(2+)和Ca^(2+)质量浓度均在0.05 g/L条件下,黑豆芽苗菜生理活性物质较高且生长状况较好。

叶喷有机硒对黑糯玉米硒吸收及籽粒花青素和铁锰铜锌的影响

探索黑糯玉米硒吸收利用和籽粒营养品质对叶面喷施有机硒肥的响应,对生产中合理施用硒肥,进而支撑山西“特”“优”农业高质量发展具有重要意义。本研究以品种晋鲜糯8号为试验材料,于2020—2021年连续2年在山西晋中黑糯玉米典型种植区开展田间试验,设置一次喷施不同用量有机硒0、6和12 g Se hm^(-2),以及喷施量12 g Se hm^(-2)条件下分2次喷施,共4个处理,研究叶喷有机硒对黑糯玉米产量、硒吸收利用、籽粒花青素和铁锰铜锌含量的影响。结果表明,喷硒量和喷硒次数对黑糯玉米鲜食期籽粒产量和成熟期地上部各器官干物质量无影响。相比不喷硒,喷硒可提高鲜食期籽粒和成熟期地上部各器官硒含量、硒积累。喷硒12 g Se hm^(-2)时,籽粒硒含量达到满足人体硒营养需求的最低目标值100μg kg^(–1),增幅最大,介于110~181μg kg^(–1)。成熟期,植株各器官硒积累从高到低依次为叶片、籽粒、茎秆、苞叶、穗轴。喷硒12 g Se hm^(-2),分2次喷施的平均籽粒硒强化指数和籽粒硒回收率分别为6.95(μg kg^(–1))(g hm^(-2))^(–1)和2.4%,优于1次喷施。同时,鲜食期籽粒花青素和铁锰锌含量也最高, 2年平均值分别为209、27.9、15.9和22.8 mg kg^(–1),但各处理间籽粒铜含量无差异。因此,兼顾硒吸收利用和籽粒营养品质同步提升,该区黑糯玉米生产中叶喷有机硒肥用量至少应不低于12 g Se hm^(-2),且分2次喷施效果较优。

玉米杂交种及其亲本苗期性状对低氮胁迫的动态响应

以玉米杂交种先玉335及其亲本(PH6WC、PH4CV)和豫玉22及其亲本(综3、87-1)为试验材料,通过水培方法,设置低氮(0.04mmol/L,LN)和正常氮素(2mmol/L,CK)水平2个处理,分别在培养3、7和14d后,对其幼苗生物量积累、叶片和根系表型、叶绿素及氮素含量等进行分析,探究低氮胁迫下玉米杂交种及其亲本幼苗性状的动态变化。结果表明,玉米苗期根系对低氮的响应要早于地上部,且杂交种对低氮的响应比亲本更为迅速。在CK和LN处理下,杂交种幼苗的多个性状均存在中亲和超亲优势,豫玉22的根尖数、根系氮积累量占比和先玉335的总根长、根表面积及根尖数的杂种优势在3个时间点与CK处理相比均有较大幅度提高。通过耐低氮指数分析发现,杂交种的耐低氮能力介于2个亲本之间或与其中1个亲本接近。

硒氮配施对燕麦植株硒氮积累及根际土壤微生物群落与代谢物的影响

为探明硒氮配施对燕麦硒农艺强化和氮积累同步提升的可行性及其对根际土壤微生物群落的改善作用,采用田间试验结合盆栽生土试验,研究黄土高原缺硒区土壤基施不同用量硒氮肥对花后燕麦地上部植株硒、氮积累与籽粒产量和根际土壤微生物群落特征及代谢物的影响.试验采用二因素裂区设计,主区为基施氮肥,3个水平(N0:0 kg/hm^(2);N1:120 kg/hm^(2);N2:240 kg/hm^(2));副区为配施硒肥,4个水平(Se0:0 g/hm^(2);Se1:75 g/hm^(2);Se2:150 g/hm^(2);Se3:375 g/hm^(2)).结果表明:单施硒肥、氮肥及硒氮配施对花后燕麦植株硒氮积累影响显著;从扬花期到成熟期,茎叶硒氮积累明显向穗部及籽粒转移.在低氮高硒或低硒高氮处理中,硒、氮积累呈协同促进关系;而在高氮高硒处理中,硒、氮积累存在竞争性抑制关系.整体而言,以N2Se2(240 kg/hm^(2)+150 g/hm^(2))处理下燕麦各器官硒、氮含量和籽粒产量达最高(分别为136.52-193.29μg/kg,29.33-32.02 g/kg,1263.8-1970.9 kg/hm^(2)).硒氮合理配施(N2Se2)明显促进了土壤微生物功能菌群代谢;功能菌群主要代谢物与植株各器官硒氮含量亦呈正相关关系.综上所述,在黄土高原缺硒地区,土壤基施适宜用量的氮肥和硒肥,有利于协同提升燕麦地上部各器官硒氮积累及籽粒产量,改善土壤微生物优势菌门和优势菌属,促进功能菌群代谢,以N2Se2(240 kg/hm^(2)+150 g/hm^(2))为最优施肥处理.