旱地冬小麦宽幅匀播光合效应研究

宽幅匀播技术优化了作物群体结构,使小麦显著增产。为了给大面积推广宽幅匀播技术提供理论支撑,以常规条播为对照,采用田间试验研究了旱地冬小麦宽幅匀播的光合效应。结果表明,从拔节期到灌浆期,旱地宽幅匀播冬小麦旗叶叶绿素SPAD值较常规条播高3.1~6.3;盛花期较常规条播小麦旗叶净光合速率(Pn)提高13.4%、气孔导度(Gs)增加34.84%、胞间CO_(2)浓度(Ci)降低16.05%、蒸腾速率(Tr)提高8.47%。宽幅匀播能显著提高小麦叶片叶绿素含量,改善冬小麦光合特性,使小麦叶片能更有效利用胞间CO_(2),提高光合和运输能力,从而显著增加产量。

陇东旱作区玉米-柴胡套作栽培技术效应研究

旱地玉米-柴胡套种是一种高产高效种植模式,本研究探索该种植模式的增产增收效果,为该模式在陇东地区大面积推广应用提供理论依据。采用田间小区试验,研究探索了陇东旱地玉米-柴胡套种、单种柴胡和单种玉米3种不同种植模式的产量效应和经济效益。结果表明:玉米-柴胡套种,柴胡较单种增产166.7 kg/hm^(2),增产率9.8%,差异显著(P<0.05);套种对玉米产量影响不明显(P>0.05);玉米-柴胡套种平均年纯收入62312.9元/hm^(2),较单种柴胡年纯收入增加22656.9元/hm^(2),较单种玉米年纯收入增加29491.0元/hm^(2);玉米-柴胡套种产投比为6.7,单种柴胡产投比为6.0,单种玉米产投比为4.7。以上结果显示,较单种柴胡和单种玉米2种模式,玉米-柴胡套种模式增产效应和增收效益显著,是陇东地区应大面积推广应用的高产高效种植模式。

旱地冬小麦膜侧宽幅匀播增产效应研究

小麦膜侧宽幅匀播技术是密植作物高产栽培新技术,其抗旱增产效果显著。为了给该技术在旱地小麦生产上的推广应用提供理论支持,以冬小麦普冰151为指示品种,采用田间小区试验,比较了冬小麦旱地膜侧宽幅匀播、膜侧沟播、常规条播三种不同种植模式的增产效应。结果表明,旱地膜侧宽幅匀播冬小麦产量极显著高于膜侧沟播和常规条播,折合产量为5902.8 kg/hm2较对照的增产率为24.54%。表明冬小麦膜侧宽幅匀播集雨保墒效果好、抗旱作用显著,又利于密植和高产。

陇中旱作区胡麻膜侧宽幅匀播技术土壤水温效应研究

采用田间小区试验研究了陇中旱作区胡麻膜侧宽幅匀播栽培技术的土壤水温效应。结果表明:膜侧宽幅匀播技术能显著提高胡麻土壤水分含量、降水利用率、水分利用效率和土壤温度。从出苗期到成熟期,膜侧宽幅匀播0~60 cm土层土壤含水量较膜侧沟播提高0.2~2.4个百分点,较传统条播提高0.6~4.6个百分点。膜侧宽幅匀播胡麻农田降水利用率为70.1%,较膜侧沟播提高3.2个百分点,较传统条播显著提高9.4个百分点。膜侧宽幅匀播胡麻水分利用效率为4.43 kg·hm^(−2)·mm^(−1),分别较膜侧沟播和传统条播显著提高19.1%和34.7%(P<0.05)。从出苗到成熟期,膜侧宽幅匀播0~25 cm土壤温度较膜侧沟播提高0~1.1℃;较传统条播提高0.1℃~2.2℃。膜侧宽幅匀播技术胡麻籽粒产量为1740 kg·hm^(−2),较膜侧沟播技术和传统条播技术分别显著增产24.5%和55.4%(P<0.05)。研究表明,胡麻膜侧宽幅匀播技术与其它两种栽培模式相比,增产效果显著。

马铃薯StDRO1基因的多态性鉴定及其与根系性状的关联分析

为鉴定与马铃薯根系性状相关联的StDRO1基因单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)位点,本研究对110份同源四倍体马铃薯材料StDRO1基因的编码区进行了克隆和测序,筛选其SNP,并对StDRO1的SNP位点与马铃薯总根表面积、总根体积和平均根系直径等主要根系性状参数进行了关联分析。结果显示,StDRO1第2外显子上检测到1个SNP位点,命名为G64C;第3外显子上检测到10个SNP位点,分别命名为G152A、A214G、A297G、C314T、A337T、T353C、T560A、C577A、C620A和C625A;在第4外显子上检测到1个SNP位点,命名为T793A。关联分析结果表明,StDRO1基因G152A位点在总根体积表现为GA类基因型>GG类基因型(P<0.05);C314T位点在平均根系直径表现为CC类基因型>CT类基因型(P<0.05);A337T位点在总根表面积、鲜重和干重均表现为AT类基因型>AA类基因型(P<0.05),而在平均根系直径则表现为AA类基因型>AT类基因型(P<0.05);T353C位点在总根表面积、总根体积和鲜重均表现为TC类基因型>TT类基因型(P<0.05);C620A位点在总根体积表现为CA类基因型>CC类基因型(P<0.05);T793A位点在总根表面积、总根体积和鲜重均表现为AT类基因型>TT类基因型(P<0.05)。综上,StDRO1基因的上述6个SNP对马铃薯根系性状有显著影响,其中A337T、T353C和T793A位点尤为重要。研究结果为后续马铃薯根系构型研究和遗传改良提供了理论参考,但能否作为马铃薯根系性状遗传标记还需扩大群体样本进一步验证。

马铃薯StIgt基因家族的鉴定及其对干旱胁迫的响应分析

干旱胁迫是影响马铃薯产量和品质的主要非生物胁迫因素之一。马铃薯在抵御干旱胁迫的过程中,根系的生长发育和构型分布发挥着重要作用。Igt基因家族是普遍存在于植物中的一类功能基因,在调控植物根系构型和提高植株抗逆性等方面效果显著。本研究以马铃薯双单倍体‘DM-v4.03’高质量基因组为参考,在全基因组范围内分析鉴定了StIgt基因家族的成员,并采用多种生物信息学软件对其进行了系统进化树构建、染色体定位、保守蛋白结构域、基因结构和顺式元件预测。同时,利用本课题组前期对马铃薯四倍体品系在不同干旱条件下的转录组测序结果,分析了StIgts响应干旱胁迫的表达谱。结果表明,在马铃薯中共鉴定获得10个StIgt家族成员,其中StIgt1由本课题组前期克隆获得。除StIgt1位置信息不明外,其余基因不均匀地分布在1、2、5、7、10和11号染色体上。StIgt家族蛋白长度为110~283个氨基酸,分子量介于13.136~32.542 kD之间,预测等电点为3.82~9.86。系统进化树分析发现,该基因家族可分为3个亚族,亚族间的基因结构、蛋白保守域和顺式作用元件差别明显。干旱胁迫下的表达谱分析表明,StIgt6、StIgt7、StIgt9和StIgt10响应早期干旱胁迫,在干旱2 h时即迅速上调表达。这些结果为阐明StIgt基因家族的进化关系和进一步研究其成员的功能特性提供了理论基础。

DNA甲基化参与调控马铃薯响应干旱胁迫的关键基因挖掘

植物受到干旱胁迫时,会通过DNA甲基化做出快速反应以帮助其应对胁迫。为探究在干旱胁迫下,DNA甲基化是如何影响基因转录表达,本研究对甘露醇模拟干旱和5-azadC(去甲基化)处理下,抗旱性不同的2个马铃薯品种(抗旱型,青薯9号;干旱敏感型,大西洋)进行转录组学分析,以Fold-change>2和校正后P<0.01进行差异表达基因(DEG)的筛选。GO富集分析发现,2种处理都共同显著富集到氧化应激和碳水化合物代谢过程相关的GO term。说明不同耐旱性马铃薯在响应干旱胁迫时,与这些GO term相关的基因也受DNA去甲基化调控。对既响应干旱又响应DNA去甲基化的1345个DEG进行KEGG功能富集发现,与植物抗旱相关的通路有植物MAPK信号途径、植物激素信号转导途径、植物谷胱甘肽代谢通路、糖酵解与糖异生和磷酸肌醇代谢通路。说明这些通路相关基因在大西洋和青薯9号2个抗旱性不同的马铃薯品种中,响应干旱的敏感性受DNA甲基化调控。接着对DEG上游1500 bp启动子区域进行顺式作用原件和甲基化CpG岛分析发现,干旱胁迫下参与植物谷胱甘肽代谢的GST基因通过DNA去甲基化来降低启动子区ABRE和CAAT-box作用元件的甲基化水平,进而激活该基因的表达以应对干旱胁迫。因此,利用比较转录组学分析干旱和DNA去甲基化处理下的差异基因,可挖掘到DNA甲基化参与调控马铃薯响应干旱胁迫的相关基因,为研究马铃薯干旱胁迫响应的表观遗传学机理提供新的研究思路。

北方白菜型冬油菜花器特性及农艺性状与含油量的相关性

为研究北方白菜型冬油菜花冠直径与千粒重及含油量之间的相关性,以20份不同的白菜型冬油菜为材料,测定花器大小、农艺性状、种子含油量及蛋白质含量,并对控制花器特征基因mf 6、apetala和myb进行实时荧光定量PCR分析。结果表明:花冠直径受雌蕊直径影响较大,主成分分析提取的3个主成分可综合为花器各性状长度、雌蕊直径和花器各性状宽度;以花冠直径为指示性状,将20份白菜型冬油菜花冠划分为3类群;相关性分析表明,花冠直径与千粒重呈极显著正相关,相关系数0.663;千粒重与含油量呈极显著正相关,与蛋白质含量呈显著负相关。相较于小花,mf 6在大花中相对表达量上调了151.63%,而apetala和myb分别下调了83.80%和72.70%。北方白菜型冬油菜品种间花器大小存在显著差异;在育种中可通过增加花冠直径来提高千粒重,进而增加油菜产油量,培育高含油量白菜型冬油菜品种。mf 6、apetala和myb基因对白菜型冬油菜花器生长发育均具有一定调控作用。

马铃薯StSnRK2基因家族的鉴定与表达分析

研究利用最新报道(2020年)的杂合二倍体马铃薯‘RH89-039-16’基因组信息鉴定出23个马铃薯StSnRK2家族成员,分别被命名为StSnRK2.1~StSnRK2.23。通过生物信息学方法,分析了其基因结构、保守基序、理化性质、共线性关系,研究了其与水稻、玉米和拟南芥的SnRK2的系统进化关系,并利用转录组测序技术探究了家族成员在不同逆境胁迫下的基因表达规律。结果表明,马铃薯StSnRK2家族成员不均匀地分布在12条染色体上,家族成员蛋白长度为298~491 aa,分子量为32.6~55.4 kD,等电点4.51~9.47。系统进化树分析发现该基因家族可分为3个亚族,分别含有13、8和2个StSnRK2基因,在这些成员中共找到10个保守基序,其中保守基序1~9均包含于3个亚组中,而保守基序10则特异性分布于亚组Ⅰ。23个StSnRK2成员的表达模式表明,有15个基因在ABA胁迫24 h时表达量发生显著上调,证明这部分基因对马铃薯响应ABA胁迫具有重要的作用。这些结果为阐明StSnRK2基因家族的进化关系和进一步研究StSnRK2基因的功能特性提供了有价值的信息。

陇中沿黄灌区胡麻宽幅匀播条件下肥料适宜用量研究

采用田间试验研究了陇中沿黄灌区胡麻宽幅匀播条件下的肥料适宜用量。结果表明:氮磷钾配施可使宽幅匀播胡麻显著增产,增产的原因主要是增加胡麻单株分枝数和单株果数,提高单株产量。随着氮、磷、钾施用量分别由75.0 kg·hm^(-2)、37.5 kg·hm^(-2)和22.5 kg·hm^(-2)增加到225.0 kg·hm^(-2)、112.5 kg·hm^(-2)和67.5 kg·hm^(-2),宽幅匀播胡麻氮、磷、钾肥料利用率分别由35.3%、26.6%和21.4%降低到15.8%、11.1%和9.5%;氮、磷、钾肥料农学效率分别由9.4 kg·kg^(-1)、21.3 kg·kg^(-1)、7.9 kg·kg^(-1)降低到4.1 kg·kg^(-1)、9.0 kg·kg^(-1)、3.6 kg·kg^(-1)。在N 150、P_(2)O_(5)75和K_(2)O 45 kg·hm^(-2)施肥水平下,有利于实现胡麻高产(3003 kg·hm^(-2)),氮、磷、钾肥料利用率分别为:28.3%、17.0%和16.5%,氮、磷、钾肥料农学效率分别为7.5 kg·kg^(-1)、13.5 kg·kg^(-1)和5.9 kg·kg^(-1)。宽幅匀播胡麻氮、磷、钾缺素区相对产量分别为62.0%、66.2%和91.1%,氮、磷、钾施肥依从度分别为38.0%、33.8%和8.9%,表明该区域缺氮、少磷、钾丰富,磷、氮养分是限制宽幅匀播胡麻生产的最主要因子。该区域宽幅匀播胡麻氮(N)、磷(P_(2)O_(5))、钾(K_(2)O)最佳施肥量分别158.8 kg·hm^(-2)、85.0 kg·hm^(-2)和44.4 kg·hm^(-2),N∶P_(2)O_(5)∶K_(2)O=1∶0.54∶0.28。

陇东地区旱地玉米套种柴胡高效栽培技术规程

玉米套种柴胡是陇东地区近年来试验研究推出的高效新技术,经济效益显著,为了使该技术的推广应用能发挥出最大效益。从范围、规范性引用文件、术语和定义、播前准备、播种、田间管理、病虫害防治、收获、残膜回收等方面规范了陇东地区旱地玉米套种柴胡高效栽培技术。

陇东地区玉米—柴胡套种模式推广应用调研

陇东地区是甘肃省中药材优势产区之一,独特的自然条件特别适合柴胡生长。近年来,陇东地区试验示范推广的玉米—柴胡套种模式土地利用率高、操作简单、经济效益显著,本文分析了推广该套种模式的必要性、现状、效益及典型事例,并针对存在的主要问题提出了发展建议。

作物根构型相关基因研究进展及其在马铃薯抗旱种质创新中的应用展望

根构型决定了植物根系在土壤中的分布情况,影响着根系吸收土壤水分和养分的能力,对提高作物产量具有重要意义。本文整理并分析了近年来已经公开发表的233个调控植物根构型的基因,首先根据根构型的五大要素(主根、侧根、不定根、冠根和根毛)进行了划分和整理,然后通过聚类分析归为11类转录因子和5类功能基因并详述了其基因功能,旨在进一步挖掘出通过调控根构型进而提高作物抗旱性的基因,以期在马铃薯中研究其具体的抗旱作用机理,为马铃薯抗旱种质创新提供理论基础。

北方白菜型冬油菜经济性状与含油量等品质性状的相关性

为研究北方白菜型冬油菜经济性状与含油量和蛋白质含量的相关性。本研究采用20个白菜型冬油菜品种(系)检测经济性状和种子品质性状,对经济性状改良潜力、经济性状间、经济性状与品质性状间相关性进行分析。结果表明:北方白菜型冬油菜经济性状改良潜力大,其中千粒重改良潜力38.07%,全株结角数126.39%;千粒重与含油量呈极显著正相关,与蛋白质含量呈显著负相关(R=0.321,-0.232);全株结角数与蛋白质含量呈显著正相关,相关系数0.280。北方白菜型冬油菜品种(系)经济性状差异显著,改良潜力大;含油量受千粒重影响较大,蛋白质含量受全株结角数影响较大。本研究结论初步表明通过改良千粒重和全株结角数对北方白菜型冬油菜含油量和蛋白质含量分别进行改良是可行的。