基于高光谱遥感的小麦叶片糖氮比监测

【目的】碳氮代谢反映植株生理状况和生长活力,是小麦籽粒产量与品质形成的生理基础,因而叶片糖氮比的实时无损监测对小麦生长诊断和氮素管理具有重要意义。本研究的主要目的是通过分析小麦叶片糖氮比与冠层高光谱参数的定量关系,确立小麦叶片糖氮比的定量监测模型。【方法】采用不同蛋白质含量的小麦品种在不同施氮水平下进行了连续3年大田试验,于小麦不同生育期采集田间冠层高光谱数据并测定叶片糖氮比值,进而分析建立冠层高光谱参数与叶片糖氮比的回归模型。【结果】小麦叶片糖氮比随施氮水平的提高而下降,随生育进程呈"高-低-高"动态变化模式。利用高光谱对叶片糖氮比进行监测的适宜时期为拔节期至灌浆中期,其中开花期最好。水分特征参数FWBI和Area980与叶片糖氮比关系密切,指数方程拟合决定系数(R2)分别为0.762和0.768,估计标准误差(SE)分别为1.27和1.28。色素特征参数(R750-800/R695-740)-1和VOG2为变量,指数方程拟合决定系数(R2)分别为0.718和0.712,估计标准误差SE分别为1.87和1.95。经不同年际独立试验数据的检验表明,以参数FWBI、Area1190、(R750-800/R695-740)-1和VOG2参数为变量建立的叶片糖氮比监测模型表现很好,预测精度R2分别为0.627、0.618、0.691和0.795,预测相对误差RE分别为19.2%、18.7%、17.9%和18.3%。【结论】与色素指数和水分指数相关的特征光谱参数可以有效地评价小麦叶片糖氮比的变化状况,利用FWBI、Area1190、(R750-800/R695-740)-1和VOG24个参数可以对生长盛期的小麦叶片糖氮比进行可靠的监测。

用冠层反射光谱预测小麦叶片糖氮量及糖氮比

在不同土壤水氮条件下,研究了小麦中后期叶片碳氮状况及其比例与冠层光谱反射特征的关系。结果表明,叶片可溶性糖含量和积累量均随比值指数R(6 6 0 ,4 6 0 )的增加而降低,呈极显著负指数相关,而与其他植被指数相关不显著;叶片氮含量和氮积累量分别与比值指数R(95 0 ,710 )和R(95 0 ,5 6 0 )呈极显著正直线相关。发现小麦叶片糖氮比与所有比值、归一化和差值形式的植被指数相关均不显著,但与绿度调节植被指数(GSAVI)具有良好的相关性,呈极显著二次抛物线关系,模型的检验误差为0. 11,预测值和实测值的决定系数R2 为0 . 85。因此,绿度调节植被指数可用来评估小麦叶片糖氮比状况。

国内外不同卷烟糖碱比、糖氮比、氮碱比的差异分析

为了探索国内外卷烟中糖碱比、糖氮比、氮碱比的差异,采用流动分析法,测定了国内外112个卷烟样品中水溶性糖、总氮、总植物碱含量,并对糖碱比、糖氮比、氮碱比平均值进行了统计分析。结果表明,国内卷烟糖碱比、糖氮比显著高于国外卷烟,而氮碱比显著低于国外卷烟。不同类型卷烟中,糖碱比、糖氮比、氮碱比存在差异。国内烤烟型的糖碱比、糖氮比显著高于国内混合型、国外烤烟型和国外混合型;国外烤烟型和国外混合型的氮碱比显著高于国内混合型,但后者显著高于国内烤烟型。国内不同价位(分为4类)烤烟型卷烟的糖碱比、糖氮比、氮碱比有一定差异。一类烟的糖碱比、糖氮比显著高于其他3类,四类烟最低。氮碱比顺序则完全相反。

基于冠层尺度的花生叶片糖氮比高光谱监测

通过分析花生叶片糖氮比与冠层高光谱参数的定量关系,确立花生叶片糖氮比的定量监测模型。选用丰花1号花生品种作为研究对象,在不同施氮水平下进行了田间试验,于花生不同生育时期采集田间冠层高光谱数据并测定叶片糖氮比,进而分析建立冠层高光谱参数与叶片糖氮比的回归模型。结果表明,花生叶片糖氮比随生育进程呈"高-低-高-低"的动态变化模式;从出苗到结荚之前,均是施氮处理低于对照,在花生收获期,施氮处理高于对照。利用高光谱参数对叶片糖氮比进行监测的适宜时期是出苗期到饱果成熟期,开花下针期冠层植被指数与糖氮比相关性均达显著水平,且利用DVI建立的回归方程更为可靠,R^2为0.866~0.993,SE为0.026~0.083。花生结荚期以后,利用EVI建立的回归方程更可靠,R^2为0.893~0.927,SE为0.054~0.082。通过模拟值与实测值的拟合,发现DVI和EVI两个特征光谱参数表现良好,可分别对生长前期和后期的花生叶片糖氮比进行可靠监测。

应用近红外光谱法估测小麦叶片糖氮比

糖氮比能够反映作物碳氮代谢的协调程度,及时、准确地监测糖氮比对于作物氮素营养诊断和调控具有重要意义.本研究以不同年份、品种、施氮水平的小麦大田试验为基础,获取鲜叶和粉末状干叶近红外（NIR）光谱及糖氮比信息,分别运用偏最小二乘法（partial least squares,PLS）、BP神经网络（back-propagation neural network,BPNN）和小波神经网络（wavelet neural network,WNN）3种方法建立了小麦叶片糖氮比预测模型,并利用随机选择的样品集对所建模型进行测试和检验.结果表明：小麦鲜叶光谱模型预测性能不佳;而干叶片预测模型表现了较好的准确性,在1655-2378 nm谱区范围内基于3种方法构建的干叶粉末糖氮比估算模型,其预测均方根误差均低于0.3%,决定系数均高于0.9.比较而言,WNN法表现最佳.总体显示,近红外光谱法可以准确预测小麦叶片糖氮比状况,为科学诊断糖氮比提供了理论基础和技术途径.

外源糖和氮对春小麦花后物质生产的影响

为了解花后养分供应对春小麦产量形成的调控效应,以春小麦品种龙麦33为试验材料,分析了叶面喷施糖、氮物质(5%蔗糖和2%尿素)后小麦花后干物质积累、齐穗后群体生长率(CGR)、旗叶SPAD值、净光合速率、可溶性糖含量和全氮含量的变化。结果表明,与对照相比,叶面喷施糖、氮后小麦穗粒数和千粒重均增加,并分别增产6.86%和15.82%。外源糖、氮使小麦花后光合物质积累量及其对籽粒产量的贡献率提高,其中外源糖的效果更明显;外源糖、氮对CGR有显著的促进作用;外源氮显著提高收获指数(增幅11.76%),而外源糖使收获指数略有下降(降幅0.085%);外源糖、氮分别降低和增加旗叶SPAD值,但均提高旗叶净光合速率和全氮含量,降低旗叶可溶性糖含量和糖氮比值(C/N)。可见外源糖、氮对春小麦花后碳、氮代谢和物质生产有一定的调节作用,可促进小麦高产。

净、套作下大豆茎秆和籽粒糖氮动态规律研究

碳氮代谢是影响作物产量和品质的主要因素之一,在糖氮运输和储存过程中茎秆起着重要作用。以南豆12和南豆20为供试材料,在净、套作下分析不同生育时期大豆茎秆及籽粒中可溶性糖、氮含量变化规律,明确种植模式对大豆茎秆和籽粒碳氮的影响。结果表明,随着生育时期的推进,南豆12和南豆20茎秆可溶性糖和氮含量在净、套作条件下均呈现"低-高-低"的趋势,糖氮比呈现"低-高"的趋势。大豆从苗期至盛花期,茎秆可溶性糖、氮及糖氮比在净套作条件下差异显著(P<0.05),但从盛荚期至完熟期差异不显著(P>0.05)。净、套作模式下大豆籽粒可溶性糖、氮含量及糖氮比差异极显著(P<0.01),但品种间差异不显著。通过相关性分析,大豆盛花期到鼓粒期茎秆可溶性糖、氮含量及糖氮比与籽粒可溶性糖、氮含量及糖氮比相关性达到显著水平(P<0.05),特别是氮和糖氮比,相关系数最大值达到0.85。这些结果为明确糖氮由茎秆到籽粒的运输规律和套作大豆合理种植栽培参数提供理论支撑。

稻茬小麦公顷产量9000kg群体糖氮代谢特征

【目的】探讨稻茬小麦籽粒产量9 000 kg·hm-2群体糖氮代谢特征及关键生育期糖氮营养诊断指标。【方法】2010—2012年,在稻麦两熟条件下,以中筋小麦扬麦20为材料,采用三因素裂区设计,以施氮量(纯N)为主区,设210 kg·hm-2、262.5 kg·hm-2两个水平;以施氮比例为副区,设基肥﹕壮蘖肥﹕拔节肥﹕穗肥分别为3﹕1﹕3﹕3、5﹕1﹕2﹕2两个水平;以穗肥追氮时期为裂区,设剑叶露尖、孕穗期、抽穗期和开花期4个水平。通过试验构建稻茬小麦不同产量群体,分析不同产量群体植株可溶性糖、氮含量及糖氮比动态特征及其与产量的关系,提出籽粒产量9 000 kg·hm-2左右稻茬小麦关键生育期糖氮代谢诊断指标。【结果】随小麦生育进程推移,不同产量群体植株可溶性糖含量及糖氮比在越冬始期和孕穗至开花期出现峰值,返青期出现低谷,花后下降直至成熟;植株氮含量逐渐下降,其中越冬始期至拔节期迅速降低,拔节至孕穗期降幅减慢,孕穗期至成熟期缓慢下降。籽粒产量9 000 kg·hm-2以上群体孕穗期植株可溶性糖、氮含量及开花期植株氮含量显著高于籽粒产量9 000 kg·hm-2以下群体;成熟期植株可溶性糖含量低于籽粒产量9 000 kg·hm-2以下群体,2010—2011年度差异达显著水平,2010—2011年度差异未达显著水平;成熟期植株糖氮比显著低于籽粒产量9 000 kg·hm-2以下群体;其他生育期植株可溶性糖、氮含量及糖氮比群体间差异均未达显著水平。孕穗期植株可溶性糖、氮含量及开花期植株氮含量与产量呈线性正相关,乳熟期植株可溶性糖及氮含量与产量呈抛物线关系,成熟期植株可溶性糖含量与产量呈线性负相关。籽粒产量9 000 kg·hm-2左右群体孕穗期、开花期、乳熟期及成熟期植株可溶性糖含量分别为14.56%—16.78%、14.52%—16.82%、10.59%—11.23%、1.62%—1.76%,氮含量分别为1.55%—1.64%、1.47%—1.57%、1.28%—1.30%、1.15%—1.20%,糖氮比分别为9.37—10.25、9.80—10.69、8.29—8.77、1.41—1.48。【结论】稻茬小麦实现籽粒产量9 000 kg·hm-2需要在越冬始期至拔节期具有较高的糖、氮营养和协调的糖氮比,关键在于孕穗期至开花期具有高可溶性糖及氮含量,开花后具有高碳素积累量及向籽粒的转化率。

氮素形态对甜菜氮糖代谢关键酶活性及相关产物的影响

用营养液培养的方法 ,以甜研 7号为试验材料 ,研究了同一氮素水平不同氮素形态比例对甜菜氮、糖代谢关键酶 :硝酸还原酶 (NR)、谷氨酰胺合成酶 (GS)和蔗糖合成酶 (SS)活性及相关产物的影响。结果表明叶片中 NR活性随NO-3比例增加而增加 ;根和叶片中 GS活性 ,当 NH+4小于 NO-3时 ,随 NH+4比例增大而增加 ,当 NO-3∶ NH+4为 1∶ 1时活性最大 ,当 NH+ 4大于 NO- 3时活性下降 ;根中 α-氨基态氮和蛋白质含量的变化与 GS活性的变化基本一致 ;生育后期 NH+ 4和 NO- 3混合培养的甜菜根中 SS合成方向的活性明显高于单一氮营养的 ,蔗糖的变化与之相对应 ;而葡萄糖和果糖则随 NH+4浓度增加而降低。块根中含糖率随 NH+4浓度增加而增加 ,块根产量和产糖量以 NO-3∶ NH+4为1∶

甜菜氮糖代谢酶活力与蔗糖代谢的关系

初步探讨了甜菜生育期间叶片和根体中氮糖代谢关键酶 NR、GS、Ru SPase、SS活力的协调关系以及蔗糖的积累转化。结果表明 (1)氮糖代谢酶活力及其相关性主要在叶丛形成期和块根增长期达到显著 ,这两个时期是通过氮素协调氮代谢酶活力 ,实现以正常氮代谢促进蔗糖积累和转化的关键时期。 (2 )在叶丛形成期 ,随施氮量增加 ,NR、 GS、 Ru BPase和 SS分解方向活力提高 ,蔗糖和单糖含量下降 ;生育中后期 ,随施氮量增加 ,NR和 SS分解方向活力增强 ,GS和 SS合成方向活力减弱 ,蔗糖含量下降 ,单糖含量上升 ,总糖量降低。 (3)氮素对糖分含量的影响是通过氮素对氮糖代谢谢酶之间的协调作用的结果。根体中 GS与 SS活力的矛盾贯穿整个生育期 ,GS对 SS催化方向的改变可能起很关键的作用。

内生真菌对甜菜主要农艺性状及氮糖代谢关键酶活性的影响

采用内生真菌F11液浸种、喷叶及灌根处理方法,调查其对甜菜栽培品种KWS2409的主要农艺性状及对甜菜氮、糖代谢关键酶即硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、蔗糖合酶(SS)和蔗糖磷酸合酶(SPS)活性的影响。结果表明,内生真菌F11菌株对甜菜的含糖量有明显的提高作用,其中以灌根处理效果最好,其叶鲜重、叶绿素含量、单根重、含糖率和产糖量的平均值分别提高了66.67%、47.42%、6.96%、17.46%和25.63%。在整个生育期,内生真菌F11显著提高了氮糖代谢酶活性,其中NR和GS活力分别呈"M"型双峰曲线和抛物线型变化,而SS和GS活力呈单峰曲线变化,后期根部SS合成活力明显高于分解方向活力,生育前期SPS活力高于后期。叶丛形成期达到最高峰,说明NR、GS、SS和SPS活性的增强是甜菜含糖量升高的主要生理原因。

五元氮杂糖衍生物的实用有效合成方法

以D-葡萄糖为原料,经具有降冰片烷结构的双环缩醛中间体,合成了部分羟基保护的1-脱氧-D-氮杂阿拉伯糖衍生物,提供了一种合成五元氮杂糖衍生物的简便有效方法.

微波促进1,3-偶极环加成反应合成氮杂糖苷衍生物

利用微波促进氮杂糖硝酮(2)与丙烯酸类衍生物(3)发生1,3-偶极环加成反应,立体选择性地得到了一系列新的含异噁唑烷的氮杂糖衍生物(4),反应效率显著提高,反应时间由95h缩短为5～15min,收率由67%提高到78%～88%.利用NMR和HRMS等方法结合化合物(4d-1)的单晶结构确定了产物的结构和相对构型.

水稻孕穗期阶段性低温对结实及植株糖、氮含量的影响

在水稻孕穗中期 (小孢子期 )进行阶段性低温度 (12、14、16℃ )处理4 -7d。结果表明 ,阶段性强低温明显地延迟水稻抽穗、开花及成熟期 ,增加叶片及穗中的可溶性糖含量 ,降低小穗的结实率。在低温条件下 ,结实率可下降20 % -40 %。

简洁合成有潜在糖苷酶抑制活性的氧桥双环氮杂糖和硫杂糖

目的发展一种简洁合成具有新型骨架的双环氮杂糖和硫杂糖的新方法。方法化合物1的两个伯羟基先在吡啶中用对甲苯磺酰氯保护, 接下来用硫化钠和伯胺关环高收率地生成氧桥双环分子。结果经几步反应成功地从L-山梨糖合成了三种双环氮杂糖和硫杂糖。结论本方法提供了一种合成具有潜在糖苷酶抑制活性的氧桥双环氮杂糖和硫杂糖的有效途径。

衍生合成七种氮杂糖成分及其抑制α-葡萄糖苷酶构效关系分析

以白树(Suregada glomerulata)中分离得到的五个氮杂糖成分为底物,在其N上衍生合成,分析N上衍生基团对α-葡萄糖苷酶抑制活性的影响。分别合成了N-甲基化、N,N-二甲基化、N-丁基化和N-氧化衍生物,体外测试化合物的α-葡萄糖苷酶抑制活性。合成了7个未见文献报道的目标化合物,结构经1HNMR、13CNMR和MS确证。初步药理结果显示,所有衍生物均未见增强α-葡萄糖苷酶抑制活性。N-取代基对活性的影响较大;化合物5属于N,N-二取代衍生物,仍具有一定的α-葡萄糖苷酶抑制活性,值得进一步研究。

氮饥饿补糖分批培养小克银汉霉产γ-亚麻酸的研究

对小克银汉霉C_2(Cunninghamella sp.C_2)发酵生产γ—亚麻酸工艺进行研究。发现氮饥饿补糖能有效地积累γ—亚麻酸,在第5、6、7 d每天补糖15 g/L,培养10 d后生物量、油脂和γ—亚麻酸的产量分别达到47.4 g/L、19.74 g/L和1.86 g/L,为分批培养的2.85、2.08和2.07倍。

一个多用途吡咯烷类氮杂糖中间体的不对称合成

报道了多用途的吡咯烷类氮杂糖中间体6的不对称合成.起始原料(2R,3R,4S)-2-苄氧甲基-3,4-二苄氧基-5-氧代吡咯烷-1-羧酸叔丁酯(8)由手性合成砌块酒石酸酰亚胺7按照先前本实验室报道的方法经4步得到.活化的酰胺8经乙烯基加成、立体选择性还原、环化、氧化断裂双键成醛以及还原醛成醇等步骤得到了氮杂糖中间体(2R,3R,4R,5R)-2-羟甲基-3,4-二苄氧基-5-苄氧甲基吡咯烷-1-羧酸叔丁酯(6).从活化的酰胺8出发,经过5步反应,立体选择性地合成了氮杂糖中间体6,总产率46%.中间体6可用于多个吡咯烷类氮杂糖的合成.

喷施草甘膦对抗草甘膦油菜糖氮积累的影响

[目的]探讨喷施草甘膦对抗草甘膦油菜糖氮代谢的影响,为抗除草剂油菜品种的选育和生产提供理论依据。[方法]通过小区试验研究喷施草甘膦对抗草甘膦油菜各器官糖氮含量的影响。[结果]抽薹期喷施草甘膦,抗草甘膦油菜初花期、终花期和成熟期各器官的可溶性糖含量和可溶性糖总量均明显增加;各器官的氮素含量和氮素总量明显减少;各器官的糖氮比明显提高。施N、施P、施K和不施肥条件下,喷施草甘膦上述各指标均有相似的变化趋势。[结论]各器官中呈现出糖增氮降的变化可能主要是由于含氮物质合成能力的下降所致。

并有唑环的双环氮杂糖的生物活性研究进展

双环氮杂糖是一类重要的氮杂糖,是氮杂糖环与其它杂环共用一个氮原子而形成并环结构的化合物,代表性的天然双环氮杂糖生物碱如苦马豆素(Swainsonine)、基夫碱(Kifunensine)等,具有糖苷酶抑制活性以及抗肿瘤、抗病毒和免疫调节作用。此类化合物的生物活性研究对于寻找新的糖类药物有重要意义。