44份西瓜种质资源苗期耐盐性综合评价

以44份西瓜种质为试验材料,设置0(CK)和150 mmol·L^(-1)NaCl 2个处理水平,测定不同西瓜种质幼苗的15项指标。以15项指标的耐盐系数作为耐盐性评价依据,运用相关性分析、主成分分析、隶属函数值法、聚类分析等多元分析方法进行综合评价。通过主成分分析将15个单项指标转换为4个相互独立的综合指标,累计贡献率为71.10%;以耐盐系数为基础进行聚类分析,筛选出10个高度耐盐、21个中度耐盐、13个弱耐盐西瓜种质资源。采用隶属函数法进行综合评价,排名前5的种质分别是HY-91、DQ-308、W19-15、HY-73、W19-10,归为聚类分析中的第一类,属于强耐盐性品种。

设施西瓜连作土壤生化性质及微生物群落变化

为探索设施连作西瓜土壤微生态环境变化,通过高通量测序对连作组(连作10年设施西瓜土壤)和对照组(连作10年设施西瓜棚外相同土质的露天西瓜土壤)样品进行测序分析,比较2组土壤细菌和真菌的群落结构差异,测定土壤理化性质及酶活性。结果表明,连作组土壤pH、铵态氮、速效钾、微生物量碳、土壤酶活性极显著低于对照,而硝态氮和有效磷极显著高于对照组。连作组土壤中细菌ACE指数和Chaol指数均极显著高于对照组,土壤中真菌ACE指数、Chaol指数、Simpson指数和Shannon指数均低于对照组。土壤微生物优势物种组成改变,连作组土壤细菌变形菌门、芽单胞菌门、绿弯菌门及硝化螺旋菌门相对丰度较对照组分别增加了9.80%、20.83%、21.76%和27.12%(P<0.05),而酸杆菌门和疣微菌门较对照组分别减少了21.7%和26.27%(P<0.05);连作组土壤真菌子囊菌门相对丰度较对照组增加了10.96%(P<0.05),担子菌门和罗兹菌门的相对丰度分别较对照组减少了13.42%和93.77%(P<0.05)。相关性分析显示,优势菌门除Latescibacteria和己科河菌门丰度与所有土壤环境因子相关性均不显著外,其他优势菌群都与所测土壤环境因子(有机质除外)存在密切相关关系,土壤pH、铵态氮、有效磷、速效钾是影响土壤中微生物群落的主要因素,担子菌门和绿弯菌门能够指示土壤微生物量,微生物群落结构的变化对土壤酶活性有较大的影响。综上,设施西瓜连作10年土壤理化性质、酶活性及微生物群落结构皆显著变化,西瓜连作障碍是多种因素综合作用的结果。

西瓜蔗糖转运蛋白SUT家族的鉴定及其在果实发育和逆境响应中的表达分析

蔗糖转运蛋白(SUTs)作为蔗糖主动转运的主要载体,在分配同化物从源到库组织的转运中起着关键作用。尽管SUTs的特性及其生物学功能已在高等植物中得到了深入研究,但该基因家族尚未在西瓜中进行鉴定。本研究在西瓜基因组中共鉴定了4个ClSUT基因,并对其基因和蛋白结构、保守基序、亚细胞定位、染色体分布、进化关系、启动子元件等进行了全面分析。基因结构分析表明,亚族Ⅰ的ClSUT3和ClSUT4基因均只含有一个内含子。所有ClSUT均被预测定位在质膜中,它们均含有一个保守的MFS-2结构域,并且含有与之对应的5个保守基序。系统发育分析发现拟南芥、水稻和西瓜中的SUT分为5个亚族,西瓜ClSUT与拟南芥SUT的亲缘关系更近,被聚类在亚族Ⅰ、亚族Ⅱ和亚族Ⅴ。还在西瓜ClSUT基因的启动子中鉴定到一些与激素和逆境响应相关的作用元件。此外,转录组数据表明,西瓜ClSUT基因的表达对渗透和盐胁迫呈现多样性,很可能参与西瓜对这些逆境的响应。

BSA联合转录组分析发掘西瓜叶片黄化候选基因

叶片是植物重要的功能器官之一,不仅是植株进行光合作用的主要场所,也可作为重要的形态标记,应用于育种中。叶片颜色作为形态标记,不仅可用于苗期杂种的清除,亦可用于种子纯度的测定。以西瓜全生育期叶片黄化突变体纯合自交系ly104为母本(P_(1))、绿叶自交系w3为父本(P_(2)),通过杂交创制F_(1)代、F_(2)代、BC_(1)代群体。遗传分析结果表明,该突变体的叶片黄化由单隐性基因控制。采用混合分组分析(BSA)进行初定位,通过简化基因组测序(RAD)开发全基因组单核苷酸多态性(SNP)标记构建西瓜高密度遗传图谱,将西瓜叶片黄化基因定位于2号染色体13950306~15517591 bp(大小约为1.57 Mb)。以西瓜97103v2为参考基因组,该区间包含24个注释基因。对P_(1)(P1Y)、P_(2)(P2G)和F 2代群体中黄叶(F2Y)、绿叶(F2G)株系进行转录组水平分析,结果表明,目标区间内基因Cla97C02G035950、Cla97C02G036010、Cla97C02G036020、Cla97C02G036060在黄化叶片与正常绿叶材料中的表达量差异显著,可能是西瓜叶片的黄化候选基因。研究结果可为进一步解析西瓜叶片黄化基因功能和生物学特性奠定重要基础。

“一带一路”背景下老挝西瓜产业现状及发展对策

老挝西瓜产业依托中国生产技术和中国市场而发展,是“一带一路”背景下,中国与东盟农业合作的代表。老挝气候利于早春西瓜栽培,能较好填补中国早春西瓜供应缺口;老挝西瓜生产总成本较中国类似气候地区如海南低1200~2600元·(667 m^(2))^(-1),中老铁路的通车也为老挝西瓜运输降低了成本,缩短运输时间;老挝西瓜生产同时也存在栽培技术落后、西甜瓜产业园区较少等问题,随着中国包括人才、良种良法、资金等资源的涌入,以及“一带一路”通道建设不断向中下寮平原区发展,将建立起完善的西瓜产业链,推动老挝西瓜产业。

北京地区小型西瓜长季节栽培技术

小型西瓜具有适应性强、生育期短、持续结果能力强的特性,而长季节栽培规避了生产成本高、恶劣天气等因素的影响。笔者从园区的建立、品种选择、田间管理、应用现状4方面总结了北京地区小型西瓜长季节栽培技术要点,供种植者参考。

西瓜果实网条突变体的转录组分析

以条纹自交系西瓜(TD)和网条突变体西瓜(WT)为材料,通过分离群体的条纹性状比例探索西瓜的条性状遗传基础;以转录组测序及表达差异分析为基础,探索网条突变体西瓜在不同发育阶段的表达谱变化,筛选出条纹自交系与网条突变体西瓜之间表达差异显著的基因57个,主要富集于光合作用天线蛋白通路、生物碱生物合成通路、氨基酸代谢通路等7种代谢途径;通过加权基因共表达网络对核心基因的进一步分析,初步挖掘出部分网条突变体西瓜中有关生物胁迫抗性的基因变化情况,进一步筛选确定西瓜深绿条纹基因(ClGS,watermelon dark-green stripe)、类半胱氨酸蛋白酶抑制剂5编码基因、UDP-葡萄糖基转移酶编码基因、类长春碱合成酶编码基因、叶绿素a-b结合蛋白编码基因可能是决定西瓜网条果皮性状的核心基因;qRT-PCR验证结果表明,条纹自交系西瓜与网条突变体西瓜在基因表达上存在明显差异。本研究为西瓜不同果皮条纹育种提供了新的种质资源,也为阐明西瓜不同果皮条纹性状形成的分子调控机制提供了一定的理论依据。

基于BSA-seq和RNA-seq挖掘西瓜果皮硬度候选基因

为了挖掘西瓜果皮硬度关键调控基因,选育耐裂高硬度果皮西瓜品种。以西瓜果皮硬度差异显著的高硬度材料901和低硬度材料BSH为亲本,构建F 2分离群体,采用极端性状混池重测序接合BSA(BSA-seq)方法进行定位,并结合转录组测序(RNA-seq)数据进行关联分析,挖掘果皮硬度关键调控基因。BSA-seq结果表明,SNPs和InDels关联区域交集位于10号染色体1620000—3760000 bp区间内共2.14 Mb的区段,包含150个候选基因,其中2个非同义突变基因和1个移码突变基因。将BSA-seq测序结果与RNA-seq测序结果进行联合分析发现,共有Cla97C10G187120、Cla97C10G187020、Cla97C10G187430、Cla97C10G187510、Cla97C10G187280和Cla97C10G1865406个基因相关联,经生物信息学分析,确定Cla97C10G187120基因为西瓜果皮硬度候选基因。实时荧光定量(qRT-PCR)试验结果表明,转录组试验数据可靠,并且候选基因Cla97C10G187120在901中表达较BSH明显降低。本研究为进一步精细定位西瓜果皮硬度调控基因奠定了基础。

西瓜雄性不育系花蕾不同发育时期生理特性的变化

比较西瓜雄性不育株和可育株雄花蕾不同发育时期抗氧化酶活性、代谢物质及内源激素含量的变化,以探究西瓜雄性不育生理生化机制。以西瓜雄性不育系GMS4为试材,测定分析雄花蕾不同发育时期的生理生化指标。结果表明,在整个花蕾发育时期,不育株SOD活性和CAT活性整体下降,POD活性整体上升。不育株雄花蕾整个时期可溶性蛋白含量均低于可育株,脯氨酸含量不育株呈下降趋势,而可育株与其相反。不育株和可育株雄花花蕾中的IAA、ABA、ZR、GA3和JA等内源激素含量差异明显,且变化趋势不同。结果表明,抗氧化酶活性、代谢物质和内源激素含量的变化可能与西瓜花药败育有关。

西瓜雄性不育类型的遗传学鉴定与胚胎学观察

为了明确西瓜雄性不育材料的不育类型和花药败育时期,以西瓜雄性不育系GMS4为材料,对花蕾不育性状进行田间观察统计,利用石蜡切片法观察西瓜花药发育过程。结果表明,该材料不育性状由1对隐性基因控制,为细胞核雄性不育类型。可育株雄蕊发育正常,不育株雄蕊较小,花药干瘪无花粉,可育株和不育株雌蕊发育无明显差异,均可正常结瓜。从花药发育的整个过程来看,在花药发育早期,可育株和不育株花药结构形态差别不大,在小孢子母细胞减数分裂期,不育株异常绒毡层细胞过度增殖,体积小,排列不整齐,挤压药室,无二分体和四分体形成,在花药发育后期,无花粉粒形成,最终导致西瓜雄性不育发生。据此认为,花药败育发生时期在小孢子母细胞减数分裂期。

西瓜叶斑病病原菌的鉴定及室内药剂筛选

2022年在上海市浦东新区西瓜上发生一种深褐色、不规则至近圆形斑的叶部病害。采用组织分离法对病害样本进行分离,分离物SHCCC01经柯赫氏法则验证具有较强致病性。根据分离物的菌落特征、分生孢子形态、生物学特征以及基于核糖体内部转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)、组蛋白基因(histone,His)、真核翻译延伸因子1α(translation elongation factor 1α,TEF 1-α)和肌动蛋白(actin,Act)基因联合系统发育分析等,将病原菌鉴定为瓜类尾孢Cercospora citrullina。10种杀菌剂对该病原菌的毒力测定试验结果表明:氟啶胺、己唑醇、氟环唑、戊唑醇等4种药剂对病原菌的抑菌活性较高,其EC_(50)分别为0.3752、0.5754、1.4723、1.8902μg/mL。这些结果为西瓜尾孢叶斑病的防控和杀菌剂登记提供了重要依据。

低温胁迫下西瓜嫁接苗的蛋白质组学分析

为了研究西瓜嫁接苗遭遇到低温胁迫后,蛋白表达丰度的变化,深入了解西瓜苗期耐冷响应过程中所涉及的代谢途径,探讨相关的分子调控机理。本研究对西瓜嫁接苗和自根苗进行低温处理,采用iTRAQ技术对其进行蛋白质组学的鉴定和定量分析,然后利用数据库进行比对,并采用GO及KEGG注释其功能和代谢通路,最终获得了差异蛋白985个,其中上调蛋白545个,下调蛋白440个,涉及以下4种主要类别的蛋白质:碳水化合物代谢(26.52%)、遗传信息翻译(19.78%)、能量代谢(17.83%)和氨基酸代谢(13.70%)。蛋白质组学分析显示,与自根苗相比,嫁接苗低温耐受性的增加与甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)和核酮糖二磷酸羧化酶(Rubisco)的积累有关。

西瓜新品种农科大14号的选育

农科大14号是以自交系Y2M为母本,以1526为父本配制而成的早熟中果型西瓜一代杂种。全生育期约90 d(天),果实发育期约30 d(天);果实圆形,果皮绿色覆墨绿色齿条纹,果肉大红色,中心可溶性固形物含量12.4%;中抗枯萎病,果皮厚1.1 cm,较耐贮运,平均单瓜质量6.5 kg,每667 m2产量4 200 kg左右,适宜陕西省设施栽培。

西瓜新品种农科大15号的选育

农科大15号是以自交系M08为母本、自交系1207为父本选育而成的杂交1代西瓜新品种。该品种在陕西关中地区早春塑料大棚种植全生育期100 d,果实发育期36 d;易坐果,果实椭圆形,果形指数1.44;果皮浅绿色上覆深绿色中细齿条,果皮厚度1.2 cm,果皮硬韧、耐贮运;瓜瓤红色,瓤质脆,口感佳,中心可溶性固形物含量(w,后同)11.7%;抗病、抗逆性强;单瓜质量8.7 kg,平均667 m^(2)产量4584.7 kg。适宜在西北生态区陕西省关中和陕北地区春季保护地和露地种植。2021年通过农业农村部非主要农作物品种登记。

栽培措施对西瓜果实大小的影响

为研究栽培措施对西瓜果实大小的影响,以“苏蜜518”为试材,“8424”为对照,采用不同整蔓方式结合不同坐瓜数以及不同整蔓方式结合不同种植密度2种处理方式,调查不同处理下果实重量、纵横径、果皮厚度、心糖、边糖等性状。结果发现,采用4蔓留不同坐瓜数试验无法获得预期结果,每株只能坐瓜2个,且果实重量差异显著。“苏蜜518”的小瓜重量为2.09~2.54 kg,“8424”的小瓜重量为2.24~2.54 kg。采用高密度栽培可以有效控制西瓜果重;高密度栽培结合整蔓留2个瓜,大小瓜差异显著,小瓜与大瓜相比,皮薄,中心糖略低,边糖差异不大。3蔓2瓜,株距30 cm,可以把小瓜重控制在2 kg以内。该研究探索了通过栽培措施调控西瓜果实大小的可行性,对生产中调控西瓜果实大小和产量有一定的应用价值。

我国西瓜田草害发生及综合防控技术

杂草是西瓜田重要的有害生物之一,近年来西瓜田杂草危害呈加重趋势。初步调查发现我国西瓜田杂草137种,隶属34个科,在样方中出现频率5%以上的杂草87种,隶属26个科。西瓜移栽后20~30 d为杂草防治关键期。西瓜田登记的除草剂有效成分有7个,其中,土壤处理剂精异丙甲草胺、异丙甲草胺、敌草胺、仲丁灵等对禾本科杂草防治效果较好,对大部分阔叶杂草防效差;茎叶处理剂精喹禾灵、高效氟吡甲禾灵、噁草酸等对禾本科杂草有效。西瓜田杂草防控应遵循良好种植规范下的综合治理策略(IPM),利用植物检疫、农作方法、生态调控等除草措施辅助除草剂科学使用,同时注重选育耐除草剂西瓜材料,保证西瓜高产、优质和安全生产。

大棚西瓜-羊肚菌高效栽培技术

大棚秋西瓜-越冬羊肚菌高效栽培模式由江苏省农业科学院宿迁农科所科研人员在近5年栽培实践基础上总结而来。该模式通过瓜菌轮作显著提高土地复种指数及利用率,尤其夏季高温季节种植西瓜,填补了秋西瓜空缺,提高了大棚经济效益。同时利用冬闲时间种植羊肚菌,不仅可以充分利用冬闲大棚,改善大棚理化性质,调理土壤微生态,提高土壤肥力,同时也增加了大棚收益。该模式时间短、效益高、流程操作简单,是该区域一种值得推广的有效种植方式。

基于BSA-seq技术对西瓜抗枯萎病生理小种1的基因定位

西瓜枯萎病是由尖孢镰刀菌西瓜专化型(Fusarium oxysporum f.sp.niveum)引起的土传真菌病害,是西瓜生产的限制因子。本研究以西瓜抗病种质“V13-9-3”和感病种质“W16-1”为亲本,构建了“W16-1”דV13-9-3”的F1、F2群体。苗期人工接种结果显示:F1植株表现抗病,F2群体的抗病∶感病分离比为3∶1,表明西瓜枯萎病生理小种1的抗性遗传受显性单基因控制。利用BSA技术,采用SNP指数和InDel指数法,将西瓜抗枯萎病基因Fon-1定位在1号染色体上2.20 Mb和2.32 Mb区域内,将这2种方法的定位结果取交集,最终将目标抗病基因区域缩小在2.20 Mb之内,该区域包含8个非同义突变基因和1个移码突变基因。利用荧光定量PCR检测这9个突变基因在接种枯萎病菌5 d和10 d后的表达量变化,发现抗病亲本“V13-9-3”中有7个基因的表达量显著高于感病亲本“W16-1”。研究通过结合SNP指数和InDel指数分析可以快速进行基因初定位,为西瓜抗枯萎病的分子机理研究提供理论依据。

基于Self-Attention-BiLSTM网络的西瓜种苗叶片氮磷钾含量高光谱检测方法

元素含量无损检测技术可以为植物生长发育的环境精准调控提供关键实时数据。以西瓜苗为例,提出了一种基于图谱特征融合的氮磷钾含量深度学习检测方法。首先,使用高光谱仪拍摄西瓜苗叶片的高光谱图像,使用连续流动化学分析仪测定叶片的3种元素含量。然后,采用基线偏移校正(BOC)叠加高斯平滑滤波(GF)的光谱预处理方法和随机森林算法(RF)建立预测模型,基于竞争性自适应重加权采样(CARS)和连续投影算法(SPA)2种算法初步筛选出特征波长,再综合考虑波长数和建模精度设计了一种最优波长评价方法,将波长数进一步减少到3~4个。最后,提取使用U-Net网络分割的彩色图像颜色和纹理特征,和光谱反射率特征一起作为输入,基于自注意力机制-双向长短时记忆(Self-Attention-BiLSTM)网络构建了3种元素含量的预测模型。实验结果表明,氮磷钾含量预测的R2分别为0.961、0.954、0.958,RMSE分别为0.294%、0.262%、0.196%,实现了很好的建模效果。使用该模型对另2个品种西瓜进行测试,R2超过0.899、RMSE小于0.498%,表明该模型具有很好的泛化性。该高光谱建模方法使用少量波长光谱即实现了高精度检测,在精度和效率上达成了很好的平衡,为后续便携式高光谱检测装备开发奠定了理论基础。

灌水量和灌水频率对设施小果型西瓜产量和品质的影响

以20 cm蒸发皿水面蒸发量为灌水依据,结合西瓜不同生育阶段需水规律,研究灌水量和灌水频率对设施小果型西瓜生长、产量和品质的影响。结果表明,西瓜植株的茎粗、叶片叶绿素含量、果实产量、品质和灌溉水分利用效率与灌水量、灌水频率存在密切的相关性,其中W_(2)F_(2)(灌水量75%Ep,灌溉频率6 d)处理综合表现最佳,该处理西瓜果实的可溶性固形物、葡萄糖、蔗糖、果糖和番茄红素含量等品质指标均最高,硝酸盐含量较低,产量达41247 kg/hm^(2),与产量最高的W_(3)F_(1)(灌水量90%Ep,灌溉频率3 d)没有显著差异,灌溉水分利用效率为53.4 kg/m^(3),与最高的W_(1)F_(1)(灌水量60%Ep,灌溉频率3 d)没有显著差异,其他指标均处于中间水平,为最优灌水技术方案。研究结果可为设施小果型西瓜绿色优质生产提供理论和技术支持。