转录组与代谢组联合分析揭示遮阴胁迫下甘薯的代谢响应途径

甘薯是喜光作物,但其在套种栽培模式中一般处于低位被遮阴,大田生长中后期也时常面临阴雨寡照天气而影响块根干物质积累,因此,解析甘薯在遮阴胁迫下的代谢响应途径可为其耐荫性品种改良提供理论依据。本研究对甘薯品种郑红23号进行透光率50%的遮阴胁迫15 d后发现,遮阴胁迫下郑红23号的叶绿素b以及总叶绿素含量较自然光照下均显著提高;叶绿素光系统PSII最大光化学效率(Fv/Fm)、PSII潜在活性(Fv/Fo)和光合性能综合指数(PIABS)在遮阴胁迫下均显著下降;净光合速率和水分利用率显著降低,SOD酶和POD酶活性则显著提高;此外,遮阴胁迫显著提高了郑红23号的蔓长和比叶面积,根鲜重则显著降低。对遮阴胁迫和自然光照条件下的叶片组织进行转录组和代谢组联合分析发现,差异基因和差异代谢物主要共同富集于苯丙素合成途径、糖代谢相关途径、鞘脂代谢途径和精氨酸合成途径。苯丙素合成途径富集到的上调差异表达基因多数为POD酶家族基因,说明遮阴胁迫触发了甘薯的ROS活性氧清除系统。同时,遮阴胁迫降低了甘薯植株的糖代谢水平,叶片可溶性糖含量下降,淀粉合成与降解均受到抑制,块根膨大受阻。而鞘脂及精氨酸代谢途径则可能通过提高生物膜的稳定性以及增加多胺类抗逆因子的合成底物来使植株更好地适应遮阴胁迫。以上结果为理解遮阴胁迫下甘薯的代谢响应途径提供了新的理论依据。

施钾对我国甘薯产量和土壤钾素平衡影响的Meta分析

【目的】甘薯是喜钾作物,合理施用钾肥对甘薯生产至关重要。本研究整合已有的研究结果,定量分析施钾对我国甘薯产量和土壤钾素平衡的影响,为钾肥合理施用提供理论指导。【方法】数据来自2000—2020年公开发表的有关我国甘薯钾肥田间试验的论文,共采集到548组数据。利用Meta分析方法,定量分析我国甘薯施钾产量效应以及对不同因素的响应,并探究不同施钾量对甘薯钾素平衡的影响。【结果】与不施钾相比,施钾使我国甘薯产量显著增加18.0%。对照组产量水平显著影响甘薯施钾增产效果,随对照组产量的提高,施钾的增产效应逐渐降低;在低和中对照组产量水平(≤25 t/hm^(2)和25~35 t/hm^(2))下,最优施钾量分别为225~300和300~375 kg/hm^(2),而在高对照组产量水平(>35 t/hm^(2))下,不同施钾量之间的增产效应没有明显差异。土壤条件是影响甘薯施钾增产效应的重要因素,土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾对施钾增产效应具有极显著影响,其中,在土壤有机质含量>20 g/kg、全氮含量>1 g/kg、有效磷含量10~20 mg/kg和速效钾含量≤50 mg/kg时,施钾的增产效应最明显;在不同土壤速效钾(AK)含量下,施钾的增产效应随着施钾量的增加均呈先增加后降低的趋势,当AK≤50 mg/kg时,施钾量为225~300 kg/hm^(2)增产效应最好,当AK在50~100 mg/kg时,施钾量为300~375 kg/hm^(2)有更好的增产效应,当AK>100 mg/kg,施钾效果不稳定。对于钾素平衡来说,甘薯秸秆不还田时,施钾量>225 kg/hm^(2)可以维持土壤钾素平衡;当秸秆还田时,施钾量>75 kg/hm^(2)能更好维持土壤钾素平衡。【结论】施钾对提升我国甘薯产量有重要作用,施钾效果与土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量密切相关,而施钾水平也影响土壤钾素平衡。因此,在甘薯生产中,应综合考虑土壤肥力因素,确定适宜的施钾方案,以促进甘薯增产并改善土壤钾素平衡。

甘薯郑红23号高效脱毒技术探讨

为进一步提高甘薯植株再生及脱毒效率,获得适宜甘薯的高效脱毒技术,为甘薯健康种薯种苗的培育及产量、品质提升奠定基础,以兼用型甘薯品种郑红23号为试验材料,以其茎尖分生组织为外植体,培养基设置7个处理,即MS(空白对照)、MS+0.1 mg/L NAA+1~6 mg/L 6-BA培养获得再生植株,依次对SPLCV、SPCSV、SPFMV、SPLV和SPVG等5种主要病毒病进行PCR检测,通过比较各处理的植株再生率和脱毒率,分析2种激素不同浓度配比对郑红23号茎尖植株再生及脱毒效率的影响。结果表明,在含有NAA和6-BA激素处理下,郑红23号茎尖分生组织再生率均高于90%,且极显著高于空白对照,其中在MS+0.1 mg/L NAA+4 mg/L 6-BA培养基上再生率最高,为97.78%,此时再生植株5种病毒脱毒率最高,为13.60%。在MS+0.1 mg/L NAA+1 mg/L 6-BA上培养的再生植株生长速度最快,且随着6-BA浓度的升高,再生苗生长速度逐渐变慢。值得注意的是,MS+0.1 mg/L NAA+6 mg/L 6-BA的愈伤诱导率高达100%,该处理下甘薯再生率和脱毒率分别为91.11%和11.79%,但整体而言,郑红23号茎尖再生的脱毒率较低。