根系分泌物对植物生长和土壤养分吸收的影响研究进展

根系分泌物是植物和土壤的桥梁,在植物与环境互作中有着至关重要的作用,其分类主要受植物种类及环境的影响。另外,根系分泌物对植物生长和土壤养分吸收具有促进和抑制作用,并且对科学搭配混播组合及提高连作作物、牧草产量和质量有重要意义。在养分和重金属胁迫下,根系分泌物以不同方式(螯合、酸化、还原)调节土壤养分有效性及减缓土壤中重金属对植物的伤害。通过对根系分泌物的定义、分类、产生因素及其所含化感物质对植物及土壤养分的影响进行综述,提出了植物根系分泌物研究中存在的问题以及未来研究方向。

紫花苜蓿9个盐响应相关基因 表达模式

紫花苜蓿(Medicago sativa)是世界上种植面积最大、应用最广泛的豆科牧草。由于其耐盐性中等,其在我国北方地区的产量和种植受到土壤盐渍化的限制。因此提高紫花苜蓿的耐盐性具有重要的科学和生产意义。为此,以龙牧801紫花苜蓿(M.sativa‘Longmu 801’)为试验材料,采用实时荧光定量PCR技术分析了不同浓度NaCl胁迫下9个盐胁迫蛋白质组筛选出的盐响应相关基因的表达模式。结果显示,处理时间和处理浓度对9个基因的相对表达量均有显著性影响,表明这9个基因均在紫花苜蓿盐胁迫应答中发挥着一定作用。处理1h时,G6PI、ABP19a、Trx-h1、PR bet 1、FBPA、6PGDH和ALDH这7个基因的相对表达量在不同NaCl胁迫浓度处理的紫花苜蓿中均显著上调,RRM和GDPD在NaCl处理2h后开始上调。除G6PI基因,其他8个基因在0.4%NaCl处理下相对表达量显著高于0.2%和0.8%NaCl处理。这些基因参与糖代谢、信号转导和胁迫响应。以上结果表明,紫花苜蓿的耐盐性极其复杂,涉及到多基因的表达和代谢通路的调控。研究结果有助于全面研究并了解紫花苜蓿的盐响应相关基因的表达模式,促进紫花苜蓿耐盐分子育种。

寒地黑土农区紫花苜蓿生产与品质对施肥和刈割频次的响应及效益分析

【背景】东北寒地黑土区气候寒冷生长期较短,以往在退化草地或低产田种植紫花苜蓿,为保证安全越冬,一般每年只能刈割三茬;在“粮改饲”背景下,寒地黑土农区耕地土质相对较肥沃,田间管理较规范。【目的】通过探究东北寒地黑土农区在合理施肥条件下紫花苜蓿年刈割4茬的可行性,为寒地黑土农区苜蓿种植提供技术支持。【方法】以种植第二年“东农1号”紫花苜蓿(Medicago sativa L.‘Dongnong No.1’)为试验材料,在苜蓿春季返青前一次性土壤施肥525 kg·hm^-2基础上,再于每次刈割前15 d喷施自主研制的寒地黑土农区紫花苜蓿专用叶面肥,进行年刈割4茬和3茬的比较试验,以不施任何肥为对照,观测施肥条件下紫花苜蓿年刈割4茬比传统年刈割3茬在产草量、营养品质及越冬率的变化,并进行经济效益分析,探讨在东北寒地黑土农区合理施肥条件下苜蓿年刈割4茬的可行性。【结果】施肥可以有效提高苜蓿产草量和质量,在施肥(土壤底肥+叶面肥)条件下,苜蓿年刈割4茬和3茬的总干草产量分别为13544.44 kg·hm^-2、11935.26 kg·hm^-2,比对照(不施肥)分别提高了11.45%、10.77%,平均粗蛋白质含量分别达22.11%、21.68%,比对照分别提高了8.17%、7.59%。施肥(土壤肥+叶面肥)条件下,苜蓿年刈割4茬比年刈割3茬的干草产量提高13.48%,平均粗蛋白质含量提高2%,并对越冬率影响不大,仅降低2个百分点,从96.70%降低为94.84%。苜蓿施肥并年刈割4茬的产值和产投比分别达24380.01元/hm^2和2.05,比不施肥年刈割3茬纯增收4851.68元/hm^2,经济效益明显。【结论】在东北寒地黑土农区种植紫花苜蓿,在合理施肥条件下年刈割4茬,不但可以获得较高的产草量、牧草质量和经济效益,而且不影响安全越冬。

不同生长时期碱蓬对根际土壤细菌群落结构的影响

土壤微生物是表征土壤质量的重要指标,且对盐碱土壤修复具有重要作用。采用Illumina NovaSeq技术分析松嫩平原盐碱土壤中不同生长时期碱蓬对根际土壤微生物群落结构的影响,以期从微生物的角度评价不同生长时期碱蓬对根际土壤的影响。研究结果表明:随着碱蓬生长时期变化,根际土壤有机质(SOM)和总磷(TP)含量逐渐上升。变形菌门、酸杆菌门和放线菌门为碱蓬根际土壤细菌群落优势菌门。不同生长时期碱蓬土壤有效磷(AP)、有机质(SOM)和pH是影响土壤细菌群落结构的主要环境因子。碱蓬根际土壤细菌的多样性和丰富度高于非根际土壤,并随着碱蓬生长时期增加土壤细菌群落结构和多样性发生改变。总的来说,种植碱蓬能够有效改变盐碱土壤细菌多样性和丰富度,对盐碱土壤进行修复。

补播和施肥对退化草甸土壤化学性质及酶活性的影响

以东北黑土区退化草甸为研究对象,评估了2017~2019年补播、施肥及其组合处理对土壤化学性质和酶活性的影响,并使用灰色关联度分析法进行综合评价,探究最佳的退化草甸修复措施。结果表明,补播羊草显著降低了土壤pH值,2019年较2017年土壤pH值降低0.25;补播与施肥对土壤电导率、养分和酶活性的影响存在显著的交互作用(P<0.05),补播与施肥组合处理降低了土壤盐分含量,提高了土壤脲酶、碱性磷酸酶活性和速效养分含量。综合分析可知,补播野大麦与施农家肥的组合处理对东北黑土区退化草甸整体修复效果最佳。

野生野大麦和‘萨尔图’野大麦转录组比较分析

野大麦具有耐盐碱、抗旱、耐寒的特点,是中国东北松嫩盐碱草地种植的主要牧草,对改良盐碱草地土壤质量具有重要作用。本研究对野生野大麦和‘萨尔图’野大麦进行了高通量转录组测序,共获得214676个Unigene序列,同时也建立了转录组数据库。转录组数据对比发现,共有的差异表达基因有78505个,‘萨尔图’野大麦中显著上调基因为光系统Ⅱ多肽,显著下调基因为半胱氨酸受体激酶。在KEGG通路富集133条代谢途径,本研究找到了野大麦增产和抗性相关基因,为野大麦及其近缘物种育种提供理论支持,并对东北草地盐碱化的修复及发展畜牧业经济有着重要指导意义。