不同宿根性甘蔗品种根际土壤微生物学特性分析

分析不同宿根性甘蔗品种根际土壤微生物的群落组成及多样性,了解根际土壤微生态与宿根性的关系,为评价甘蔗宿根潜力及促进我国甘蔗产业的可持续发展提供参考依据。采用盆栽种植甘蔗品种桂热2号(GR2,设为处理1)、柳城05136(LC05136,设为处理2)和新台糖22号(ROC22,设为处理3),于分蘖期采集其根际土壤及未种植甘蔗的盆土(CK),利用传统培养法结合高通量测序等技术,分析其微生物区系及土壤酶活性。结果表明,4个处理间可培养微生物群落结构存在一定差异,在数量方面均表现为细菌>放线菌>真菌,细菌与真菌比表现为处理1>处理3>处理2>CK;UE、SC、ACP活性在4个处理间存在极显著差异,CAT活性在不同甘蔗品种的根际土壤间存在极显著差异;高通量测序结果表明,4个处理的细菌优势菌门相似,主要包括变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、黏球菌门(Myxococcota)、厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria),各处理间优势菌门的丰度存在差异,其中占比最高的变形菌门表现为处理1(43.17%)>处理3(40.66%)>处理2(37.28%)>CK(35.44%);4个处理的真菌优势菌门主要为子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota),此外,丰度排名前10位的其余菌门在不同处理间占比也存在一定差异,如处理1根际土壤的被孢霉门(Mortierellomycota)占比高于其他品种,而蛙粪霉门(Basidiobolomycota)占比低于其他品种。冗余分析结果表明,土壤酶活性与土壤微生物群落有着较强的相关性。综上表明,种植甘蔗改变了原土壤的生态环境,不同宿根性甘蔗品种根际土壤微生物群落结构和酶活性存在一定差异,初步推测宿根性强的甘蔗品种在分蘖期其根际化学反应相对较强,且其根际微生物群落结构较理想。本研究结果可为“甘蔗―根际微生物”的互作在甘蔗宿根性上的研究提供理论依据。

高产高糖强宿根性甘蔗新品种桂热2号的选育

【目的】针对当前甘蔗生产上需要解决的问题,开展选育高产、高糖、抗逆性强等综合性状优良的甘蔗新品种。【方法】以高糖、分蘖强、宿根性好的‘粤糖91-976’为母本,‘新台糖20号’为父本进行常规有性杂交,按照“五圃制”法进行选育,经过各级圃筛选、评比分析,选育出1个优良的甘蔗新品种‘桂热2号’。【结果】‘桂热2号’植株较高,中大茎种,出苗率较高,成茎率高,易脱叶,田间黑穗病自然发病率低,达到高抗水平,抗旱、耐寒能力强,可忍受较长时间干旱或低温天气,宿根性好,比较适合中小型机械化收获。在2015-2017年广西区域试验中3年(1年新植、2年宿根)平均蔗茎产量、蔗糖产量分别为116.14 t/hm^(2)、15.49 t/hm^(2),比对照‘新台糖22号’增产33.22%、增糖32.05%。【结论】该品种于2020年通过中华人民共和国农业农村部非主要农作物品种登记[登记编号:GPD甘蔗(2020)450040],适合在广西、四川等地推广种植。

桂热系列甘蔗新品种(系)在广西不同区域适应性评价

为全面了解桂热系列甘蔗品种(系)的丰产性、稳定性及适应性,筛选出适合广西区域种植的优良新品种(系),为进一步优化甘蔗品种布局及推广应用桂热系列提供参考依据。2016~2018年,以桂糖42号和桂柳05136为对照,在5地(柳州、横州、南宁、防城港和北海)布置5个试验点开展不同区域适应性评价,对参试的8个甘蔗品种(系)进行农艺性状、病虫为害、蔗茎产量和产糖量等性状调查,并对其主要性状的丰产性、稳定性和适应性进行分析。结果表明,蔗茎产量、产糖量除地点间、地点×品种间效应未达到显著水平外,其他变异来源均达到显著或极显著水平。桂热系列的甘蔗品种(系)的蔗茎产量均比桂糖42号、桂柳05136增产,其中桂热2号、桂热02-186、桂热03-81与对照差异显著;桂热2号、桂热02-186产糖量均高于桂糖42号、桂柳05136,其中桂热2号与对照差异显著。表现最好的桂热2号比桂糖42号、桂柳05136增产、增糖分别为41.12%、32.76%和29.22%、21.42%,增产增糖明显。综合分析,桂热2号性状表现优异,高产、高糖、抗黑穗病能力强,适应性广,可在广西特别是丘陵坡地蔗区推广种植;桂热02-186丰产性、稳产性较好,适应性较广,可在部分蔗区推广应用;桂热1号具有一定的适应区域,在昌菱、滨海等沿海地区可获得较高的蔗茎产量、产糖量,可在该区域试种推广,继续观察性状表现;桂热03-81、桂热03-23表现不是很理想,不建议推广应用;此外,桂热系列甘蔗品种(系)的蔗糖分比对照低,熟期偏晚,属中晚熟种,建议蔗区可以采取早、中、晚熟期的品种安排种植桂热系列品种,也可以安排种植秋植蔗,在甘蔗生长后期追肥时尽量减少氮肥的施用量等栽培管理措施,提高桂热系列的蔗糖分含量,更好地在蔗区推广应用。

基于灰色关联度及TOPSIS法的甘蔗综合性状评价

为选育高产、高糖、抗逆性强且适应广西蔗区种植的甘蔗(Soccharum officinarum)优良新品种,以甘蔗新品种(系)桂热1号(GR1)和桂热2号(GR2)为试验材料,以新台糖22号(ROC22)为对照,进行多年多点的跟踪种植试验,所得结果运用灰色关联度及TOPSIS法进行分析。灰色关联度分析结果表明,影响产糖量的因素依次为蔗茎产量>有效茎>株高>分蘖率>蔗糖分>茎径。对3个品种甘蔗的TOPSIS综合评价高低排序为GR2>GR1>ROC22。GR2的蔗茎产量最高、有效茎条数多、综合评价最优,是优良的甘蔗品种,适宜进一步推广种植。

3个甘蔗品种响应低温胁迫的转录组分析

为挖掘甘蔗(Saccharum officinarum L.)响应低温的特异基因,揭示甘蔗响应低温的分子调控机理,以3个抗寒能力不同的甘蔗品种作为试验材料,利用转录组测序技术分析不同抗寒能力的甘蔗品种在低温胁迫(4℃)下的基因表达差异。结果表明,利用权重基因共表达网络分析(Weighted Gene Co-expression Network Analysis,WGCNA)鉴定出13个基因共表达模块,通过相关性分析筛选出blue和yellow模块作为甘蔗抗寒机理研究的目标模块。基于blue和yellow模块筛选出可能与甘蔗抗寒能力密切相关的13个响应低温胁迫的基因,为后续选育抗寒性强的优良甘蔗新品种提供重要参考。

不同甘蔗品种根际土壤酶活性及微生物群落多样性分析

通过桶栽试验,比较了8个甘蔗品种吸氮效率的差异以及不同品种根际土壤酶活性和微生物群落多样性的差异,以期为甘蔗生产上的选种以及蔗地土壤生产力的维持提供科学支持。在甘蔗大生长期末期收集甘蔗植株和根际土壤,比较不同品种甘蔗植株的吸氮效率和氮肥利用率、测定根际土壤蔗糖酶以及脲酶活性、利用Miseq高通量测序技术对甘蔗根际细菌群落多样性进行分析。研究结果表明,不同甘蔗品种在大生长期末期的吸氮效率存在一定差异,8个品种的植株平均吸氮效率为17.95%~27.57%,氮肥利用率为22.15%~34.02%,其中吸氮效率及氮肥利用率最高的品种是‘桂糖44号’,最低的是‘桂选B9’;8个品种的根际土壤蔗糖酶活性3.51~6.56 mg/(g·d),脲酶活性1.12~1.42 mg/(g·d),不同品种间存在一定差异,土壤酶活性表现较高的品种为‘桂糖48号’和‘新台糖22号’,而‘粤糖93159’的土壤酶活相对较低。高通量测序分析结果显示,8个不同品种甘蔗根际土壤细菌种群结构存在一定差异,不同品种间在优势菌群组成上差异不显著,主要差异表现在优势菌属的丰度上,其中‘桂糖44号’和‘粤糖93159’均以Bacillus为最主要的优势菌属,而其他6个品种的主要优势菌属均为Chryseolinea。冗余分析结果显示,甘蔗氮吸收率、土壤碱解氮含量以及土壤pH对土壤微生物群落结构的影响最大;相关性分析表明,不同甘蔗品种吸氮效率的差异以及部分土壤理化指标均与根际土壤微生物群落中不同优势菌门存在一定的相关性;根系微生物菌群结构的差异可能在一定程度上影响了甘蔗的吸氮效率。本研究结果初步揭示了不同甘蔗品种氮肥利用率与根际微生物群落结构的相关关系,为深入研究甘蔗根际微生物多样性及功能与环境因子之间的关系提供了借鉴。

氮素营养对水稻纹枯病菌致病力的影响

【目的】探讨氮素营养对水稻纹枯病菌致病力的影响,为该病害防治提供理论依据。【方法】将分别在含氮量相同的7种不同氮源培养基及含氮量不同的5种改良察氏培养基上培养的水稻纹枯病菌未成熟菌丝接种至分蘖末期水稻植株倒2叶叶片中部,观察和比较不同培养条件下水稻纹枯病菌对水稻的侵染和致病效果。【结果】在不同氮源条件下培养的水稻纹枯病菌对水稻的致病力存在一定差异,其中以蛋白胨、硫酸铵、硝酸钠、氯化铵、硝酸钾为氮源培养的水稻纹枯病菌均表现出较强的致病力,而以甘氨酸和尿素为氮源培养的水稻纹枯病菌的致病力相对较弱。在Na NO3浓度分别为0、0.5、1.0、2.0和3.0 g/L的改良察氏培养基上培养的水稻纹枯病菌对水稻叶片的侵染效果不同,接种18 h后,在Na NO3浓度为0.5和1.0 g/L条件下培养的水稻纹枯病菌接种的叶片最早出现病斑,其余处理未出现明显的发病症状;接种48 h后,5个不同氮浓度培养的水稻纹枯病菌接种的叶片上均出现典型的纹枯病症状,不同处理间差异不明显。【结论】氮源对水稻纹枯病菌的致病力具有一定的调节作用。

赤红壤条件下宿根甘蔗根际可培养细菌的多样性研究

【目的】探究赤红壤条件下宿根甘蔗根际细菌的多样性,为进一步研究甘蔗根际生态过程的调控提供参考。【方法】利用纯培养法和基于16SrDNA序列的系统发育分析对赤红壤中连续留宿根2年的10个甘蔗品种根际可培养细菌进行研究,以数学生态学方法分析根际细菌的多样性。【结果】从10个不同品种宿根蔗上共获得167株根际细菌;16SrDNA序列分析结果显示这些根际细菌主要包含厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)4大类群的31个菌属,其中芽孢杆菌属(Bacillus sp.)是最主要的优势菌属,占42.51%,其它优势菌属还有金黄杆菌属(Chryseobacterium sp.)(10.18%)、肠杆菌属(Enterobacter sp.)(5.39%)和假单胞菌属(Pseudomonas sp.)(4.79%)等。群落生态学分析显示品种间的根际细菌多样性有一定差异,群落丰富度指数为1.80~3.67,Shannon多样性指数为1.17~2.32,其中甘蔗品种B8和GT43根际细菌群落的丰富度指数和多样性指数均相比较高,具有维持宿根甘蔗根际土壤微生物群落结构稳定性的相对优势。【结论】赤红壤宿根甘蔗根际可培养细菌具有丰富的多样性,其主要种群中包含许多具有潜在应用价值的微生物菌种资源;不同品种宿根甘蔗根际细菌的多样性存在显著差异。

广西百色烟区烟草青枯病菌的遗传多样性分析

【目的】分析广西百色烟区烟草青枯病菌的遗传多样性,为了解该烟区青枯病的发生流行规律和该病原菌的致病机制提供参考。【方法】通过致病力测定、生化型鉴定及BOX-PCR对69株来源于广西烟草主产区百色烟区的青枯菌株的遗传多样性进行系统分析。【结果】供试菌株存在明显的致病力分化,强致病力菌株、中等致病力菌株和弱致病力菌株出现频率分别为17.39%、62.32%和20.29%,其中以中等致病力菌群为优势菌群;供试菌株的生化型复杂,其中37株属于生化型Ⅲ或生化亚型Ⅲ-1、Ⅲ-3和Ⅲ-4,23株属于生化型Ⅰ,1株属于生化型Ⅱ,另有8株属于非标准生化型;BOX-PCR分析结果表明百色烟草青枯病菌存在丰富的遗传多样性,聚类分析结果显示菌株的遗传多态性与菌株的地理来源、致病力、生化型具有一定的相关性,但并无明显的地理种群、生化型种群或致病力一致的种群聚在一起。【结论】广西百色烟区烟草青枯病菌具有丰富的遗传多样性和复杂的生化型,可能是该烟区烟草青枯病为害逐年加重的重要原因之一。

甘蔗耐寒相关miRNA的生物信息学分析及其靶基因预测

为了解不同基因型甘蔗(Saccharum officinarum)响应低温胁迫的分子机制,该研究以低温胁迫4℃处理24 h后的3个不同耐寒性甘蔗品种的叶片为材料进行Illumina HiSeqTM 2000高通量测序,构建了18个低温胁迫前后sRNA文库。结果表明:(1)共获得分属于84个家族的322个已知miRNA及预测得到110个新miRNA,并在已知miRNA中筛选出100个差异表达miRNA(61个上调,39个下调),新miRNA中筛选出37个差异表达miRNA(15个上调,22个下调)。(2)利用psRNATarget、TargetFinder、Tapirhybrid软件对所获得的差异表达miRNA进行靶基因预测,得到1844个靶基因并进行GO分析揭示其主要功能类别,即分子功能、细胞组分与生物过程。(3)为验证高通量测序数据的可靠性,筛选14个miRNA及其靶基因进行qRT-PCR验证,结果显示这些miRNA均被检测发现且大多表达结果与测序结果一致。(4)鉴定出部分差异表达miRNA的靶基因,这些基因参与植物生长、发育及低温胁迫反应。综上认为,耐寒型甘蔗体内miRNA直接或间接作用靶基因实现表达调控相关代谢途径,对其重要农艺性状均起着关键的调控作用。

不同品种甘蔗脱叶性和机收含杂率的测定与比较分析

为筛选脱叶性强的甘蔗品种以适应机械化收获需要、降低机械收获的含杂率,以自然脱叶性不同的3种甘蔗品种为试验材料,通过统计成熟期甘蔗的自然脱叶率、测定+8、+9和+10叶位的叶鞘倾角及脱叶力等数值,探究它们与脱叶性强弱及机收含杂率之间的相关性。结果表明:‘ROC22’的脱叶性最强,自然脱叶率最好,叶鞘倾角平均值最大,平均脱叶力最小;‘GL05-136’的脱叶性次之,再次为‘GR2’。这3个品种的脱叶性与机械收获的含杂率变化趋势基本一致,即脱叶性强的甘蔗品种机械收获时的含杂率较低,反之,脱叶性差的甘蔗品种机械化收获时的含杂率则较高。

不同脱叶性甘蔗品种成熟期内源激素含量的研究

为探究甘蔗(Soccharum officinarum)内源激素与其脱叶性之间的相关性,对不同成熟期甘蔗不同叶位的叶鞘基部的脱落酸(ABA)、脱落酸葡萄糖酯(ABA-GE)、1-氨基环丙烷羧酸(ACC)和茉莉酸(JA)及相关衍生物茉莉酸-缬氨酸(JA-val)的含量进行测定。结果表明,LZ02-169品系的ABA、JA-val含量随成熟期的变化趋势与脱叶率一致;而LZ02-169的+8叶叶鞘基部ACC含量的变化趋势与脱叶率相反;成熟后期LZ02-169的+8叶叶鞘基部ABA、ABA-GE及JA-val的含量均显著高于‘GT47’。因此,甘蔗成熟后期ABA含量的升高可能加速了叶片的脱落;经由ACC转化的乙烯和JA-Val也对叶片的脱落具有促进作用。

不同甘蔗品种在来宾地区的表现初探

为筛选适宜来宾市蔗区种植的优良甘蔗新品种,本团队于2020年在来宾市兴宾区引进桂热2号优良甘蔗新品种,并与当地农户自留品种桂糖41号、粤糖00-236等2个品种进行新植比较试验。通过对三个品种进行一个周期的观察测量,结果表明,粤糖00-236表现为早熟品种,其产量及产糖量在三者中表现最低,分别为98.66 t/hm^(2)、15.74 t/hm^(2);桂糖41号的产量及产糖量在三者中表现中等,分别为106.00 t/hm^(2)、16.95 t/hm^(2);桂热2号表现为较晚熟品种,其产量及产糖量在3个品种中表现最高,分别达到129.25 t/hm2、20.21 t/hm^(2)。三者均有其优点,从甘蔗种植区品种结构的合理化、多样化管理上考虑,三者均可作为来宾地区的优良甘蔗新品种的选择。

广西百色烟草青枯病的危害调查与病原菌分离鉴定

2014-2015年对广西百色烟区的烟草青枯病发生危害情况进行了较为全面的调查,并对具有典型青枯病症状的烟株进行病原菌分离及致病性鉴定。结果显示,烟草青枯病在百色市的靖西县、德保县、乐业县和凌云县主要种烟区普遍发生,部分茎下部黑色坏死病株复合感染黑胫病和根黑腐病中的一种或两种病害;隆林县的病害样本没有分离和检测出青枯病菌,推测该县烟草根茎类病害主要为根黑腐病和黑胫病。从百色市各主要烟区采集到疑似烟草青枯病害样本170个,通过特异培养基分离和青枯菌演化型鉴定获得青枯病菌137株,柯赫法则验证共有92株菌株为烟草青枯病致病菌株。选取其中典型菌株D3-12进行病原菌分类学鉴定,通过菌株16S r DNA序列测定和同源性分析,结合菌株的形态学观察、生理生化指标测定,将D3-12菌株鉴定为青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)。

百色市糖料蔗“双高”基地建设助蔗农、糖企增收研究初报

甘蔗良种是提高甘蔗单产、甘蔗蔗糖分的重要基础,良种的推广应用是提高“双高”基地建设效益的最直接、简单的途径。文章阐述了2020年百色市“双高”基地甘蔗品种的推广情况,结合2020年百色市糖料蔗生产情况,初步探讨了百色市糖料蔗“双高”基地建设对蔗农、糖企的增收情况。结果表明:通过建设“双高”基地,每年可为百色市蔗农提高种蔗收入8144万元,提高糖企收入1.26亿元,提高地方政府税收1642万元,每年增加的经济效益可达2.23亿元。

多年宿根甘蔗的转录组分析及差异基因挖掘

甘蔗(Saccharum hybirds)宿根性直接关系到甘蔗生产成本和种植效益,品种、环境和栽培措施均会影响甘蔗宿根能力,但品种的种性是影响宿根性最关键因素。国内外从分子生物学层面解释甘蔗宿根性差异的文献鲜见报道,从转录水平分析不同宿根年限GR2号和ROC22号基因表达的差异。结果表明:转录组测序共得到100558条转录本和25582条Unigene。获得53790条Unigene的注释结果,分别在NR、Swiss-Prot、KEGG、COG、KOG、GO和Pfam数据库进行比对。GO功能注释共分成三大类,51小类,6年宿根蔗注释到1029个差异基因,3年宿根蔗注释到3391个差异基因。主要KEGG代谢通路有8条,分别涉及植物激素信号转导,淀粉和蔗糖代谢,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢,苯丙素生物合成,同源重组,DNA复制,错配修复及植物病原体相互作用。筛选出脱落酸(ABA)相关差异基因6个,分别为脱落酸不敏感蛋白2基因(ABI2)、bZIP转录因子超家族蛋白、碱性亮氨酸拉链型转录因子基因(ABI5)、aba响应元件结合因子1基因(ABF1)、G-box结合因子基因(GBFs)、aba响应元件结合因子基因(ABF)。以上差异基因将作为后期进行基因表达和功能分析的参考基因,并联合蛋白质组学深入分析影响甘蔗宿根性的分子机制。

一株高效甘蔗内生固氮菌NN08200的鉴定及其对甘蔗的促生长作用

【背景】生产上过高的氮肥投入是我国农业可持续发展的重要限制因子之一。利用生物固氮是减少氮肥施用量最为有效的途径,植物内生固氮菌资源的挖掘和利用对我国农业可持续发展具有重要实践意义。【目的】筛选高效甘蔗内生固氮菌,并对其联合固氮效率及促生长功能进行评价。【方法】从广西甘蔗茎基部组织分离筛选到一株内生固氮菌株NN08200,利用乙炔还原法测定固氮酶活性,通过菌落PCR扩增nif H基因确定菌株为固氮菌;通过菌株培养性状和菌体形态观察、Biolog细菌鉴定系统和16SrRNA基因序列分析确定该菌株的分类;采用盆栽接种测定菌株对甘蔗的实际促生长作用,并利用15N同位素稀释法测定其相对固氮效率。【结果】菌株NN08200的固氮酶活性达到2445nmolC2H4/(h·m L),菌株的nif H基因长度为339bp,与甘蔗内生固氮醋酸杆菌Gluconacetobacter diazotrophicus PAL5菌株的nif H相似性达99%;根据菌株培养性状和菌体形态观察、Biolog细菌鉴定系统和16SrRNA基因序列分析结果,菌株NN08200属于泛菌属(Pantoeasp.)细菌;盆栽接种菌株NN08200能显著提高甘蔗幼苗的株高和干重,15N同位素分析结果表明接种该菌株甘蔗植株的根、茎和叶从空气中获得氮素的百分率分别为7.49%、15.02%和10.79%,其联合固氮效率显著优于甘蔗内生固氮模式菌株G. diazotrophicus PAL5,利用后者接种的甘蔗根、茎和叶从空气中获得氮的百分率分别为3.53%、9.44%和4.87%。【结论】菌株Pantoea sp. NN08200是高效甘蔗内生固氮菌,其固氮促生长效果明显高于G. diazotrophicus PAL5菌株,可望研发成为优良固氮微生物肥料生产菌种,并可进一步用于甘蔗联合固氮菌作用机理的相关研究。

干旱胁迫对甘蔗新品种桂热2号生理指标的影响

为探讨甘蔗桂热2号(GR2)对干旱胁迫及外源脱落酸(ABA)的响应机制,以ROC22(抗旱性强)为对照(CK),采用自然干旱的方式,分析GR2在干旱胁迫不同天数时生理指标的变化特点。结果表明,GR2在干旱胁迫下叶片内源激素含量、抗氧化酶活性及渗透调节物质含量显著提高。与CK相比,GR2在胁迫前期(0~5d)可溶性蛋白和可溶性糖含量增幅相对较大,丙二醛含量相对稳定,胁迫中期(7~9d)ABA、超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性增幅相对较大。外源ABA处理能增强GR2内源激素含量的积累能力,提高其抗氧化酶SOD、APX及过氧化物酶活性,有效缓解渗透物质的积累,使其含量处于较低水平。综合表明,GR2是一个抗旱性较强的品种,外源ABA能提高其抗旱能力。