代表性春大豆种质资源叶片蔗糖含量全基因组关联分析

蔗糖是植物糖类源库运输的主要形式,是植物生长中重要的能源物质。本研究利用196份已重测序的国内外品种构成的自然群体为试验材料,测定该群体苗期叶片蔗糖含量,结合混合线性模型(Mixed Linear Model)进行全基因组关联分析。结果显示:根据阈值筛选得到5个显著相关SNP位点,分别位于第15和20号染色体上,且在SNP位点上下游各100 kb搜索到27个相关基因。通过GO功能富集分析、KEGG代谢通路富集分析及基因功能注释,筛选得到5个可能与大豆叶片蔗糖含量相关的候选基因,并通过相对表达量分析鉴定得到Glyma.15G023800、Glyma.15G024000、Glyma.15G024600共3个与大豆叶片蔗糖含量相关基因。研究结果为探究大豆叶片蔗糖含量遗传机理提供理论参考。

大豆冠层叶片氮含量检测研究——基于无人机多光谱图像

为快速获取大豆冠层叶片氮素含量(Leaf Nitrogen Content,LNC)信息,采用无人机获取大豆冠层LNC多光谱影像光谱特征,通过分析光谱变量与LNC的相关性,选出对大豆冠层LNC敏感的光谱变量。利用逐步回归分析方法建立黑河43、龙垦310、龙垦3401在3个关键生育时期(R1、R3、R5)大豆LNC估测模型。研究结果表明:①在3个品种的3个生育期,除R5时期龙垦3401品种外,NDVI与LNC具有高度相关性,说明NDVI可以较好地进行大豆冠层LNC的反演。②在建模的过程中发现,在R1时期龙垦3401、黑河43、龙垦310所建模型的R2和RMSE依次为0.857、0.133,0.845、0.156,0.821、0.187;在R3时期龙垦3401、黑河43、龙垦310所建模型的R2和RMSE依次为0.835、0.204,0.881、0.113,0.849、0.162;在R5时期龙垦3401、黑河43、龙垦310所建模型的R2和RMSE依次为0.835、0.208,0.814、0.215,0.836、0.211。由此表明,利用无人机多光谱遥感图像数据可以很好地监测大豆LNC的空间分布情况。

荫蔽对大豆叶片角度及光合特性的影响

【目的】叶片角度直接影响光能的利用,探究荫蔽对大豆叶片角度和光合特性的影响,为揭示荫蔽下叶片如何提高光截获能力、光合效率提供理论支撑。【方法】以耐荫性南夏豆25(ND25)和不耐荫性自贡冬豆(GD)这2个大豆品种为研究对象,设置正常光[600μmol/(m^(2)·s),CK]处理和弱光[300μmol/(m^(2)·s),L] 2个处理,探究植株形态、叶倾角动态变化、叶枕结构以及光合荧光特征等对荫蔽的响应。【结果】与CK相比,L处理下ND25和GD的株高、叶柄长显著增加,日平均叶倾角分别降低337.26%和478.83%。ND25在CK处理与L处理下叶倾角极差分别为49.46°和56.96°;GD分别为33.16°和73.37°。耐荫性ND25在L处理下皮层占叶枕比例和屈肌细胞层数与CK相比分别增加1.12%和15.38%,不耐荫性GD不具有该显著性变化。与CK相比,L处理下ND25和GD的蒸腾速率、叶绿素a含量、叶绿素b含量增加,净光合速率、胞间CO_(2)浓度降低,类胡萝卜素含量分别增加481.25%和降低58.97%。L处理下ND25和GD的光化学猝灭系数与CK相比降低,最大光化学量子产量增加。ND25的PSⅡ有效光化学量子产量、非光化学猝灭系数降低,而GD增加。【结论】荫蔽环境下,大豆叶倾角变化范围增大,日平均叶倾角降低。耐荫性大豆皮层占叶枕比例及屈肌细胞层数的增加有利于叶枕调控叶片角度与入射光趋于垂直以增加光能截获。

大豆叶片形貌特征对农药雾滴润湿影响性能研究

大豆叶面的多毛状复合界面会导致雾滴的润湿性较差,使得农药在叶片上的吸收率降低,从而影响药效。依据雾滴润湿植物叶片过程理论,利用SZ-230型工业相机分析农药液滴在大豆不同时期叶片形貌特征、铺展直径和润湿规律。结果表明,V3时期该毛状结构的平均长度L=560.25μm,茸毛平均间距H=420μm,茸毛直径D=24.63μm。可以通过改进农药的配方,增强其润湿性,或者通过叶面处理改变叶片表面的形貌,提高雾滴在叶片上的粘附力。这些措施有望对提高药效和减少农药使用量等方面产生积极影响,为大豆生产提供科学依据。该研究揭示了大豆叶片表面形貌对农药雾滴润湿性能的重要影响,具有较光滑表面的大豆叶片表现出更好的润湿性能和渗透效果,而较大表面粗糙度的叶片则具有较高的农药滞留特性。研究结果为改善大豆农药喷洒技术提供了理论依据,可进一步提升大豆的农产品质量和产量。

荫蔽及复光对大豆叶片光合性能和碳代谢的影响

[目的]研究遮荫和复光下的大豆叶片性状、光合特性和碳代谢关键酶活性,明晰不同光环境和生长阶段大豆光合特性变化及其与碳代谢间的相互关系,为筛选和培育适宜套作的大豆品种提供依据。[方法]以强耐荫大豆品种南夏豆38和荫蔽敏感型大豆品种华夏5号为材料,在大田试验条件下采用绿色遮阳网进行模拟荫蔽的遮光处理,对荫蔽期和复光后的大豆叶片比叶重、单株叶面积、光合色素含量、光合特性参数、干物质分配以及叶片糖含量和碳代谢关键酶活性进行测定和分析。[结果]荫蔽期遮荫处理下大豆叶片比叶重、单株叶面积、光合色素含量和光合速率均显著下降,华夏5号降幅较南夏豆38更为明显;大豆干物质分配呈“茎增叶减”的变化趋势,南夏豆38的叶分配比例均显著高于华夏5号;叶片可溶性糖和蔗糖含量均显著下降,重度遮荫下蔗糖含量显著低于轻度遮荫,且华夏5号的降幅较南夏豆38更为明显;淀粉含量显著上升,华夏5号增幅大于南夏豆38,相同处理下华夏5号均显著高于南夏豆38;蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖转化酶(Inv)均极显著下降,且重度遮荫下SS和Inv显著低于轻度遮荫,品种间相同遮荫处理下无显著差异。复光后,处理间叶片性状差异逐渐减小,干物质“茎增叶减”分配趋势的变化程度减弱;遮荫处理下淀粉含量均显著高于正常光照,南夏豆38的明显高于华夏5号;南夏豆38的SPS和Inv均显著高于华夏5号,重度遮荫处理下南夏豆38的SS显著高于华夏5号,且南夏豆38的恢复能力均好于华夏5号。[结论]遮荫降低大豆叶片比叶重和光合色素含量,光合速率和碳代谢关键酶活性下降,淀粉含量和茎干物质分配比例增加;复光后,叶片光合性能和酶活性快速恢复,干物质向叶分配增多。华夏5号对遮荫处理反应敏感,光合性能和酶活性降幅较大,南夏豆38在遮荫处理下能保持较好的光合性能,干物质分配相对合理,复光后光合性能及其碳代谢恢复性能力更强。

基于局部特征和视觉词袋模型的大豆叶片病害识别

病害检测对提高大豆作物产量至关重要。针对传统视觉法诊断大豆作物病害而导致病害识别效率和分类准确率不高的问题,提出一种基于局部描述符和视觉词袋技术以数据表征大豆叶片图像的分类算法,同时保留有关潜在疾病的视觉信息。采用SIFT、DSIFT、PHOW和SURF 4种算法对大豆叶片的霜霉病、锈病TAN和锈病RB进行分类识别。结果表明,局部描述符PHOW表现出最佳的分类识别结果,其正确分类率为96.25%。进一步研究PHOW在不同颜色空间下的大豆病害识别效果。结果表明,与灰度图像相比,使用HSV、Opponent颜色空间可有效提升对大豆叶片病害检测的正确分类率,其正确分类率分别可达99.83%和99.58%,验证采用局部描述符和视觉词袋技术识别大豆叶片病害方法的可行性和高效性,并为其他作物的病害识别提供一种通用的分类识别方法。

中国农科院刘斌研究团队 揭示弱蓝光诱导大豆叶片衰老的分子机制

近日,中国农业科学院作物科学研究所刘斌团队在国际知名学术期刊Nature Communications在线发表了题为"The mechanism of low blue light-induced leaf senescence mediated by GmCRY1s in soybean的研究论文,揭示了弱蓝光遮荫信号诱导大豆叶片衰老的分子机理。该研究首先探讨了两种遮荫信号——低红光:远红光比值(LR:FR)和弱蓝光(LBL)对大豆叶片衰老过程的影响。实验结果显示,LR:FR和LBL均能促使叶片提前衰老,而两者叠加更会加速这一衰老进程,揭示了两种遮荫信号通过不同途径调控大豆叶片衰老。

吉林省82年来育成大豆品种的产量和叶片部分生理特性变化及其相互关系

对吉林省1923—2005年间育成的42个大豆品种叶片部分生理特性及其与产量关系的研究表明,大豆产量随育成年代的推进呈线性增加,82年增加了95.94%,平均每年增加1.17%;与此同时,叶片硝酸还原酶活性、可溶性糖含量、比叶重、叶绿素含量、可溶性蛋白含量均随年代推进而增加,且与产量呈正相关;在V4期(第4节期,主茎第3个复叶全展),R2期(盛花期),R4期(结荚盛期),R6期(鼓粒盛期)等不同生育时期的生理指标变化不同,把它们作为选择高产品种的参考指标具有一定的应用价值;硝酸还原酶活性在V4期、R2期、R6期与产量呈极显著正相关,在所有指标中表现最稳定,作为高产品种的选育指标最具可行性。

SHK-6对干旱胁迫下大豆叶片生理功能的作用

以“垦农5号”为材料,在盆栽条件下,比较研究了植物生长调节剂SHK-6在干旱胁迫和正常水分条件下对大豆叶片光合作用、同化物运输、抗氧化酶系统以及渗透物质的影响。结果表明(1)SHK-6显著提高干旱条件下叶片水势、Fv/Fm、叶绿素含量和光合速率;同时也显著提高在正常水分条件下叶片光合速率,但对叶片水势、Fv/Fm和叶绿素含量的影响较小。还显著提高了不同水分条件下叶片RuBP羧化酶、PEP羧化酶的活性和SPS的活性。(2)显著提高干旱条件下叶片POD、SOD酶活性,促进叶片游离脯氨酸和可溶性糖积累,降低MDA的含量和减小叶片相对电导率。(3)提高14C同化产物的向外运输,显著增加了同化物在根、根瘤和荚中的积累及同化产物的输出速率。(4)显著提高籽粒、根和根瘤重,而不提高茎和叶的干重。

大豆叶片氮素含量与大豆蚜(Aphis glycines Mutsumura)发生量的关系

本文测试了不同品种大豆叶片内氮素含量在大豆蚜(Aphis glycines Mutsumura)发生期间的变化趋势,找出了大豆蚜发生量与叶片氮素含量的相关关系。建议把豆株叶片内氮素含量作为大豆蚜发生量预测预报的生态因子之一。

大豆开花后叶片衰老规律的研究

大豆开花后叶片光合速率和气孔导度呈单峰曲线变化 ,光合速率在叶片展开后 2 1 d达到高峰 ,气孔导度在展开后 8d达到高峰 ( 1 998年 )。CAT活性、SOD活性和 POX活性的变化类似于光合速率 ,也呈单峰曲线变化 ,叶片展开后 8d内和 33d后其含量都比较低 ,一般在2 5d达到高峰。叶片可溶性蛋白质含量呈双峰曲线变化 ,分别在叶片展开后 8d和 2 5d达到高峰 ,只是前一高峰的峰值比较低。叶绿素 a、叶绿素 b和类胡萝卜素含量也呈单峰曲线变化 ,在叶片展开后 1 5d达到高峰 ,以后保持较高值 ,33d迅速下降。可见 ,大豆开花后叶片展开 8d至 33d是其功能最强的时期。

以PCR为目的的大豆叶片DNA提取方法的比较研究

模板DNA的质量直接影响PCR扩增的结果,而不同提取方法及其缓冲液的成份与浓度对提取DNA的质量有重要影响。本文以5个栽培大豆品种的叶片为材料,比较分析了SDS与CTAB两种提取方法以及不同浓度CTAB提取缓冲液对所提取的DNA质量的影响,并通过PCR进行检验。实验结果表明:用1%(W/V)、2%(W/V)浓度的CTAB提取缓冲液和1.25%(W/V)SDS提取缓冲液所提取的大豆叶片DNA的质量较好,均能满足PCR扩增模板的需求,其中以1.25%(W/V)SDS提取得到的大豆叶片DNA质量最好,以其为模板扩增的效果最佳,而4%浓度的CTAB不适宜提取大豆叶片DNA。

大豆叶片净光合速率、转化酶活性与籽粒产量的关系

本文研究不同大豆品系（种）鼓粒期冠层叶片的净光合速率、转化酶活性与单株籽粒产量的关系。结果表明，不同大豆品系（种）的净光合速率、转化酶活性和籽粒产量均存在明显差异。大豆籽粒产量与叶片净光合速率之间里显著正相关（ｒ＝０．５６６８＊），而与叶片转化酶活性之间表现负相关，但不显著（ｒ＝０．１７３３）。本研究筛选出两个高光效高产大豆品系 ９７０２和 ９２０８—５，它们的净光合速率比早熟１８号高光效对照品种分别提高几２９％和１９．２％，籽粒产量分别提高３３．４９％和２６．２５％。

大豆叶片性状QTL的定位及Meta分析

利用Charleston×东农594重组自交系构建SSR遗传图谱,采用WinQTLCartographer Ver.2.5软件的CIM和MIM分析方法对2006—2010年(F2:14～F2:18)连续5年的大豆叶长、叶宽以及叶柄长数据进行QTL定位。检测到8个与叶长有关的QTL,位于染色体Gm01、02、05、11和18上;9个与叶宽有关的QTL,位于染色体Gm01、03、05、06、11、12和16上;8个与有关叶柄长的QTL,位于染色体Gm01、03、05、06、11、17和18上。2年以上均检测到的叶长QTL为qLL5a、qLL5b、qLL1a和qLL18;叶宽QTL为qLW5a、qLW11a、qLW11b和qLW12;叶柄长QTL为qLSL11b。另外,利用BioMercator2.1的映射功能将国内外常用的大豆图谱上的叶长、叶宽QTL通过公共标记映射整合到大豆公共遗传连锁图谱Soymap2上,将搜集到的35个叶长QTL、37个叶宽QTL和本研究得到的QTL整合分析,最终得到5个大豆叶长的"通用"QTL,位于Gm09、18和19,其置信区间最小可达5.66cM;4个大豆叶宽的"通用"QTL,位于Gm07、Gm18和Gm19上,其置信区间最小可达5.67cM,为今后对大豆叶片性状QTL精细定位提供了信息。

植物生长调节剂对大豆叶片碳代谢相关生理指标的影响

在大田栽培条件下,以垦农4号大豆为材料,通过叶面喷施植物生长调节剂,比较叶片中蔗糖、转化酶、淀粉、可溶性糖、还原糖和总糖含量及转化酶活性,研究6-苄基腺嘌呤（6-BA）、脱落酸（ABA）对大豆叶片碳代谢相关生理指标的影响。结果表明：6-BA、ABA两处理在喷药后40天均提高了大豆叶片中蔗糖含量,除喷药后40d的取样期内均提高了总糖含量,并且6-BA处理的作用效果为最佳,ABA处理次之。主要表现为,喷药后10~50d,6-BA处理在不同程度上提高了转化酶活性,增加了淀粉含量和还原糖含量;而ABA处理则是在喷药后20~30d提高了转化酶活性,喷药后30~50 d提高还原糖含量。综合分析表明,R1期叶面喷施植物生长调节剂6-BA、ABA调控了大豆叶片中糖分含量和转化酶活性,改善了大豆叶片中碳代谢相关生理指标。

复杂背景下的大豆叶片识别

利用计算机视觉和图像处理技术对叶片进行识别在农业领域逐步得到应用,但是,将叶片从具有复杂背景的图像中准确识别出来还是很难。本文提出了一种能有效地从具有复杂背景的图像中识别大豆叶片的算法。该方法首先利用基于HSI空间的三次标记分水岭算法提取出目标叶片,而后计算出目标叶片的形态参数,最后利用训练好的概率神经网络分类器对大豆叶片进行识别。对大豆叶片120幅样本图像能达到85.37%的识别成功率,证明了此方法的有效性。

大豆叶片全长cDNA文库的构建与鉴定

以大豆绥农14第一个三出复叶幼叶为材料提取mRNA，利用SMART技术合成了全长cDNA，经限制性内切酶SfiA和靳日消化后的cDNA克隆到质粒载体pDNR—LIB中，建成大豆叶片全长cDNA文库。文库容量1．2×10^6，重组率接近100％。对随机挑取的克隆进行菌液PCR鉴定，插入片断大小范围为0．25～2．0kb，主要集中在0．5～1．5kb，插入片断平均大小为0．9kb，这说明文库质量可保证大规模全长cDNA的获得。

大豆光合生理生态的研究——第13报 大豆叶片的光合速率和水分利用效率

大豆叶片的水分利用效率明显随生育期进程而变化。大体上从幼苗期到结荚期较低,而初生叶及鼓粒期、黄叶期叶片较高。光合速率随生育期进程呈单峰曲线变化,以鼓粒期最高。生殖生长期间水分利用效率的日变化是早晚较高,9:00～15:00较低且变化平缓。不同层次叶片水分利用效率,在结荚鼓粒期自而下依次增高,开花期无明显差异。

大豆豆荚与叶片形态和生理特性比较研究

以东农42、东农163二个大豆品种为试材,对不同生育期、不同节位大豆叶片和豆荚的面积、长度和宽度进行了形态学的比较.结果表明,豆荚平均长度占其功能叶片平均长度的34.3%～46.5%,东农42的豆荚面积约占其叶片面积的18.05%.以东农42为例,对结荚期大豆植株不同节位叶片及其豆荚的叶绿素含量、蛋白质含量及碳水化合物含量等生理指标进行比较.结果表明,豆荚叶绿素总含量占叶片叶绿素总含量的3.5%,豆荚的淀粉的和还原糖含量都较叶片高,豆荚的蛋白质含量较叶片少,约占叶片含量的41.5%.

光周期对大豆叶片内源激素含量及其平衡的影响

选用生育期不同的3个品种,采用酶联免疫检测技术(ELISA),研究了开花前和开花后光周期处理对大豆叶片内源激素含量及其平衡状况的影响。结果表明,短日照与长日处理相比,脱落酸(ABA)含量显著上升,赤霉素(GA_(1-3))含量及GA/ABA比例明显下降,细胞分裂素(DHZR,二氢玉米素核苷)有下降趋势,生长素(IAA)的变化不大。短日下GA和IAA含量负相关,GA与ABA正相关,长日下IAA与DHZR负相关;DHZR与ABA在长日和短日下均呈极显著正相关。不同品种及开花前和开花后激素的变化趋势基本一致。作者提出,在大豆光周期反应过程中,促进激素间通过此消彼长的变化,保持总量的相对稳定;促进激素与抑制激素含量的同趋势消长维持体内激素水平的相对平衡,两类激素,特别是GA和ABA的平衡状况在大豆光周期反应中起重要作用。