Genetic Variability of Astragalus sinicus L. Based on ISSR Markers

Genetic relationships among 22 accessions of Astragalus sinicus L. col ect-ed from different provinces of China were analyzed by inter-simple sequence repeat （ISSR） markers. The results showed that 10 highly reproducible ISSR fragments a-mong 40 primers were screened. Using these primers, a total of 684 ISSR frag-ments from 500 to 3 000 bp were amplified, and 59.2% of them showed polymor-phic by unweighted pair-group method with arithmetic （UPGMA） analysis. It revealed that the 22 accessions had a similarity range from 0.63 to 0.95, and existed biolog-ical diversities. Based on cluster and principal coordinate analyses, al accessions could be divided into four distinct groups.

紫云英长期还田对稻田土壤DOM和Cd形态影响研究

长期种植和翻压紫云英能够显著提高土壤中有机质(SOM)和水溶性有机物(DOM)的含量,影响土壤颗粒对重金属镉(Cd)的吸附行为和Cd在土壤中的形态,了解该条件下Cd在不同土层中的特征对紫云英的进一步推广种植具有重要意义。以余江区(YJ)、南昌县(NC)、丰城市(FC)3地长期种植和翻压紫云英处理(F+M)和化肥处理(F)的定位试验点为研究对象,测试了不同层次土壤中SOM、水溶性有机碳(DOC)含量、Cd总量和形态、DOM三维荧光,以期探明紫云英长期还田模式下不同土层中DOM成分的差异及其对Cd含量和形态影响。结果显示,NC和FC试验点F+M处理耕作层土壤(0-20 cm)中SOM的含量显著高于F处理,分别提高16.8%和10.5%。同一土层中土壤Cd活性呈现F+M处理>F处理的趋势。紫云英DOM主要在耕作层和中层(20-40cm)土壤中迁移,YJ、NC、FC试验点中,F+M处理耕作层土壤中DOC含量比F处理分别提高17.0%、58.1%和33.7%,中层土壤中DOC含量分别提高43.0%、36.7%和11.2%。种植和翻压紫云英降低了DOM中类蛋白质组分的占比,增加了类腐殖质组分的占比,耕作层、中层和深层土壤(40-60 cm)中,3个试验点F处理DOM中类蛋白质的平均占比分别为7.34%、16.7%、23.9%,占比分别是F+M处理的1.26、1.92和1.54倍。类蛋白质组分的深层迁移能力大于类腐殖质组分。逐步回归分析表明,有生物活性的Cd形态占比与土壤SOM、类色氨酸含量存在负相关关系,与类富里酸含量存在正相关关系,其系数分别为-2.170、-0.760和0.239。常年种植和翻压紫云英通过影响土壤SOM总量以及DOM组分对土壤Cd表现出一定的活化潜力。

广西地方紫云英种质资源收集及表型多样性评价

以农业农村部“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”为契机,开展了广西壮族自治区紫云英(Astragalus sinicus L.)种质资源的考察收集与评价鉴定。结果表明,收集到的58份地方资源主要分布在桂东北以及0~400 m的中低海拔地区。12项农艺性状表型分析显示其遗传多样性丰富;主成分分析将12个农艺性状分为3个主成分,分别为种子产量、生物产量及生育期特征,累计贡献率达72.089%;通过加权平均计算得出综合排名前10位的种质资源为GXLF20180011、GXLF2019109、GXLF2019156、GXLF2019118、GXLF2019112、GXLF2019117、GXLF20180006、GXLF2019125、GXLF2019111、GXLF2019136;排名前10位的种质资源全生育期为134~147 d,盛花期茎粗(直径)为2.83~3.66 mm,盛花期株高为41.63~54.73 cm,单株分枝数为2.83~4.19个,每分枝花序数为5.85~6.99个,总花序数为17.55~26.23个/株,结荚花序数为14.33~19.97个/株,鲜草产量为10458.15~48792.75 kg/hm^(2),干草产量为1037.36~5724.34 kg/hm^(2),种子产量为246.75~991.20 kg/hm^(2)。

基于ISSR分子标记的紫云英种质资源遗传多样性及结构分析

紫云英(Astragalus sinicus L.)是我国重要的稻田绿肥作物,为揭示不同地区种质资源遗传特征,本研究利用ISSR分子标记对77份紫云英种质资源进行了遗传多样性及结构分析。研究发现,77份供试紫云英种质资源遗传相似性系数为0.5677~0.8686,可划分为6个聚类。不同地区群体间分化系数为0.1363,达到极显著水平(P<0.001),其中种群间变异占比13.9%,种群内变异占比86.1%。不同ISSR引物扩增信息鉴别紫云英资源的能力存在差异,构建了以P809第3,8,9,10,12,15扩增位点以及P886第1,3,5,9,10,11扩增位点为特征的指纹图谱,能有效区分77份供试紫云英资源。以资源所在省份为单元进行群体分析,供试紫云英资源遗传结构呈现分化特征,河南-安徽-江苏-上海资源遗传结构相似,构成北方亚群;四川-广西-湖南-江西资源相似,构成西南方亚群;福建种质资源则呈现混合型特征。本研究结果可为我国紫云英种质资源的科学利用及新品种选育提供依据。

紫云英植物新品种特异性、一致性和稳定性(DUS)测试指南的研制

本指南遵循国际植物新品种保护联盟及我国对植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南制定标准的相关规定,以国内外164份紫云英种质资源为材料,进行多年多点种植试验,最终确定了33个测试性状,包括生长习性、开花期等30个必测性状和越冬性等3个选测性状作为紫云英DUS测试性状;同时规定了测试性状的分级代码和判定标准;筛选了23个品种作为测试指南的标准品种,最终形成了紫云英新品种的DUS测试指南。

水淹胁迫对3种紫云英生长及生理代谢的影响

为了解南方稻田绿肥紫云英对涝害的响应机制,以余干种、闽紫2号和弋江籽3个紫云英品种为试验材料,采用盆栽试验模拟水淹胁迫,研究涝害对3个品种紫云英生长及生理代谢的影响。结果表明:水淹胁迫显著降低了3个紫云英品种生物量和株高,其中弋江籽总生物量降低幅度最大,达38.1%,地上部生物量降低34.8%,地下部生物量降低40.1%。水淹胁迫下3个紫云英品种的最大光化学效率、电子传递效率、光化学猝灭系数分别降低23.2%~29.3%、8.3%~14.8%和31.5%~34.8%,非光化学猝灭系数上升41.8%~70.8%,叶片的光合活性受到抑制。水淹胁迫导致3个紫云英品种的保护酶系统活性显著升高,丙二醛地上部和地下部含量分别增加63.6%~72.0%和52.4%~63.1%。余干种、闽紫2号和弋江籽幼苗地上部的过氧化氢酶活性较对照分别提高164.0%、127.1%和121.0%,过氧化物酶分别提高30.4%、46.7%和30.7%,超氧化物歧化酶分别提高12.5%、10.2%和15.0%。通过隶属函数法对3个紫云英品种的耐涝性排序为闽紫2号>余干种>弋江籽。

稻茬紫云英田阔叶草防治药剂筛选及安全性评价

为解决固氮绿肥紫云英种植过程中阔叶杂草防除难题,进行了7种除草剂对稻茬紫云英杂草防除效果及作物安全性评价田间药效试验。结果表明,紫云英返青起身期,采用80%唑嘧磺草胺水分散粒剂(WG) 75 g/hm^(2)、56%2甲4氯钠盐可溶粉剂(SP)2 145 g/hm^(2)、480 g/L灭草松水剂(AS)3 000 mL/hm^(2)进行茎叶喷雾,能有效防除多种阔叶草,且对紫云英安全。30%草除灵悬浮剂(SC)975 mL/hm^(2)对紫云英安全,对繁缕、猪殃殃防效优异;对碎米荠株防效一般,生长抑制作用显著;对野老鹳草基本无效。288 g/L氯氟吡氧乙酸异辛酯乳油(EC)1 050 mL/hm^(2)可有效防除繁缕、猪殃殃、野老鹳草,对碎米荠防效不佳,该处理药后早期对紫云英有一定药害,后期可恢复,不影响紫云英地上部分鲜草产量。250 g/L氟磺胺草醚AS 1 200 mL/hm^(2)、10%乙羧氟草醚EC 900 mL/hm^(2)安全性很差,严禁使用。为实现一次用药就能有效防除多种阔叶杂草,可选取本试验筛选出对紫云英安全的除草剂复配使用。

PEG胁迫下15份紫云英种质材料萌发期的抗旱性鉴定

以不同渗透势的PEG-6000溶液模拟干旱胁迫条件,对15份不同来源的紫云英(Astragalus sinicus)种质材料的萌发特性和抗旱能力进行了研究。结果表明:(1)低浓度的PEG胁迫对部分紫云英种质的种子萌发有一定的促进作用;(2)PEG胁迫加剧会导致紫云英种子的发芽率、萌发抗旱指数、活力指数下降,而胚根/胚芽比值上升;(3)PEG浓度达到20%时所有紫云英种质的种子均不能萌发;(4)运用模糊数学隶属函数法对15份紫云英种质材料进行综合评价,发现其抗旱性强弱顺序为,萍宁3号>湘肥2号>南京芦庄紫云英>浙紫62-18>常山紫云英>兵库紫云英>金沙紫云英>南充紫云英>78-7>青浦紫云英>73-129>72-24>清江紫云英>78-18>78-1-1。

紫云英还田对土壤肥力、水稻产量及其经济效益的影响

为研究紫云英还田与配施不同量化肥对土壤肥力、水稻产量、产量构成要素以及经济效益的影响,采用田间小区试验,设置了不施肥(CK)、仅施当地常规化肥施用量(G0N225P135K135)、紫云英还田与当地常规化肥施用量的100%、80%、60%、40%配施(GN225P135K135、GN180P108K108、GN135P81K81、G90P54K54)6个处理。结果表明,紫云英与不同量化肥配施,均能明显提高耕层土壤有效氮、有效磷、有效钾和有机质的含量。且紫云英与当地常规施肥量100%、80%、60%、40%配施,稻谷产量比仅施化肥处理分别增产4.5%、5.2%、2.8%、0.5%,其中,80%化肥量与紫云英配施的产量显著高于仅施化肥处理(P<0.05)。同时紫云英和80%、60%当地常规施肥量配施,其总净收益均高于仅施化肥的处理。从稻谷产量、净收益和产投比及环境友好性综合来看,紫云英还田与当地化肥施用量的80%和60%配施是最优组合。

翻压等量紫云英条件下不同化肥用量对土壤养分有效性及水稻产量的影响

在翻压等量紫云英条件下,研究了不同化肥用量对土壤养分有效性及水稻产量的影响。结果表明,早稻田翻压紫云英22 500 kg/hm2后配施化肥,与施用100%化肥(MF100)相比,施用60%～80%化肥,土壤中碱解N、速效钾含量均有增加,增幅为10%～59%;施用40%化肥,土壤中有效磷含量显著增加25%～80%。翻压紫云英后适当减少(20%左右)化肥施用量,有利于早稻有效穗数、穗粒数及实粒数等经济学性状的形成,提高早稻产量,但是过量减少(40%～60%)化肥用量,水稻产量显著降低,降幅达10%～24%。

氮磷钾肥对紫云英产量及养分积累的影响

通过田间试验,研究了NPK肥对紫云英生长、产量及养分积累的影响。结果表明,NPK配施能促进紫云英生长,显著提高产量和养分积累量。NPK处理(施N 75 kg/hm2、P2O560 kg/hm2和K2O 60 kg/hm2)的紫云英茎数、株高和每茎复叶数分别是不施肥处理的3.77、1.81和1.60倍,是施PK处理的2.19、1.23和1.16倍,是施NK处理的2.11、1.16和1.11倍,是施NP处理的1.44、1.19和1.16倍。NPK配施的鲜草产量分别比不施肥、PK配施、NK配施及NP配施处理增加26.47、14.22、7.18和10.74 t/hm2。不同施肥处理都能使紫云英的养分积累量显著提高,其中NPK配施处理的紫云英地上部N、P2O5、K2O和C的积累量最大,分别是不施肥处理的3.66、3.27、2.85和2.80倍。试验结果说明,合理施用N、P、K肥能明显促进紫云英的生长,提高产量和养分积累量,有利于提高紫云英种植效益。

冬种紫云英与稻草还田对双季水稻产量和土壤性状的互作效应

通过2年田间试验,旨在明确冬种紫云英和稻草还田对双季水稻产量和土壤性状的互作效应。结果表明:稻草还田和冬种紫云英对2013年早晚稻产量均无显著影响,二者亦无显著的互作效应。稻草还田对2014年早晚稻产量无显著影响。稻草还田和冬种紫云英对2014年早稻产量的互作效应接近达到显著水平(P=0.090)。冬种紫云英显著提高了2014年早稻的产量和生物量,但是对晚稻影响不显著。冬种紫云英显著增加了2014年早稻的有效穗数和每穗粒数,对2014年晚稻有效穗数的影响接近达到显著水平(P=0.055)。试验进行2年后,冬种紫云英显著降低了土壤容重,提高了土壤总孔隙度。稻草还田显著提高了土壤pH,而冬种紫云英降低了稻草还田对土壤pH的提升效应。冬种紫云英和稻草还田对土壤有机碳、总氮和碱解氮含量均无显著影响。稻草还田显著增加了土壤速效磷和速效钾的含量,提高了土壤纤维素酶、蔗糖酶、蛋白酶和酸性磷酸酶的活性,但冬种紫云英无显著影响。冬种紫云英和稻草还田对土壤速效磷含量和纤维素酶活性具有显著的协同促进效应。

紫云英地方种质资源品种比较试验

对10个紫云英地方品种之间的经济性状、物侯期及抗性进行研究,以期正确评价各地方品种的特性,筛选适宜福建地区栽培的紫云英地方品种,为今后新品种选育做基础。结果表明:‘信阳种’、‘大悟种’、‘湘乡种’和‘光泽种’在福建表现为早熟,早熟品种盛花期鲜草产量平均为44 225.59 kg/hm^2,低于中、迟熟品种。‘大悟种’鲜草产量和种子产量均较高,分别达48 015.75、342.04 kg/hm^2,且抗寒性和抗病性强,可作为优良的早熟品种。此外,中、迟熟品种地上鲜草产量平均达52 600.43 kg/hm^2,从高到低依次为:‘余江大叶’>‘南桥种’>‘升钟种’>‘金沙种’>‘常德种’>‘弋江籽’。鲜草产量高的品种其株高、茎粗、叶面积、叶周长等参数值一般比较大;叶面积和叶周长呈显著正相关(P<0.05),但SPAD值(叶绿素)与叶面积、叶周长未有明显的相关性。中、迟熟品种中‘升钟种’、‘余江大叶’和‘金沙种’植株的抗寒抗病能力较高,氮、磷、钾含量较高,氮2.85%~3.00%,磷0.31%~0.34%,钾3.11%~3.85%,成熟期时每荚粒数、千粒重、种子产量也都较高,分别达7.34~7.85粒、3.35~3.42 g、333.01~346.52kg/hm^2。以高产、优质、抗性强等综合良性状为选育目标,‘升钟种’、‘余江大叶’和‘金沙种’这3个中、迟熟品种在福建的适应性较好,可作为今后扩繁品种或新品种选育的材料。

紫云英ISSR引物的筛选及PCR反应体系的优化

以紫云英为研究材料,用哥伦比亚大学(UBC)公布的100条ISSR引物和11种株系紫云英品种的DNA为模板进行PCR扩增,筛选出33条扩增条带较好的ISSR引物,对其中的ISSR引物进行梯度PCR,筛选出最佳的退火温度。再采用正交试验和单因素试验相结合的方法对紫云英ISSR-PCR反应体系的5种因素(模板、Mg2+、TaqDNA聚合酶、dNTP及引物)进行优化浓度。确立了适合紫云英的ISSR分析的反应体系。在25μl反应体系中,其反应浓度为:DNA模版50.00ng,Mg2+2.00mol/L,Taq聚合酶1.0 U,dNTP 0.25mmol/L,引物0.20μmol/L,2.5μl 10×buffer。本试验为以后利用ISSR技术进行紫云英遗传多样性分析和物种保护奠定了技术基础。

冬种紫云英和稻草还田下氮钾肥减量施用对双季水稻产量和养分吸收的影响

大量研究表明有机培肥对提高作物产量、土壤肥力以及农田生产力的可持续性具有重要作用,但对有机肥在化肥减量方面的研究相对较少。本研究利用豆科绿肥生物固氮和稻草富含钾素的特点,以明确双季稻系统冬种紫云英和稻草联合还田在减少化学氮钾肥用量上的效果。于2013—2014年开展田间试验,设置无肥对照、单施化肥(NPK)、在NPK的基础上,冬种紫云英联合双季稻草还田(GM+RS)、冬种紫云英联合稻草还田下,NK肥在NPK的基础上减少20%,P不变(G+S-20%)、冬种紫云英联合稻草还田下,NK肥在NPK的基础上减少40%,P不变(G+S-40%)等5个处理,以明确冬种紫云英和稻草还田下NK肥减量施用对双季水稻产量和养分吸收的影响。结果表明,与NPK处理相比,GM+RS处理的早晚稻产量均有增加的趋势,但仅在2014年的早稻季存在显著差异。NPK与G+S-20%处理的水稻产量无显著差异,G+S-20%处理甚至显著提高了2014年的早稻产量。与NPK处理相比,除2014年的早稻外,G+S-40%处理有降低水稻产量的趋势,但差异均不显著。有机肥处理主要是通过有效穗数影响水稻产量。NPK和G+S-20%处理的N素吸收量无显著差异。与NPK相比,G+S-40%处理降低了2013年早晚稻的N素吸收,但差异不显著。但是,2014年G+S-40%处理早晚稻的N素吸收均显著低于NPK处理。与NPK处理相比,G+S-20%和G+S-40%处理均显著提高了早稻地上部的PK吸收量,晚稻季差异不显著或者有降低趋势。因此,冬种紫云英和双季稻草还田具有显著的节肥效果,而且冬种紫云英和双季稻草还田下有进一步降低早稻化学P肥和K肥用量的潜力。

不同播期对紫云英生长及物质养分积累的影响

在大田试验条件下,设置了自2009年9月25日—11月6日共7个播种时期,研究不同播期对紫云英生长、产量及养分吸收的影响。试验结果表明,紫云英的密度、株高、单株复叶数、表观叶面积和单株重均随播期推迟而下降。鲜草产量随播期推迟显著降低,9月25日播种的鲜草产量最高,达31833 kg/hm2,种子产量则以10月2日播种的最高,为227 kg/hm2。地上部N、P、K、Cu含量均随播期推迟呈下降趋势,10月30日之后播种处理的Fe、Mn含量则显著增加,而不同播期对Ca、Mg、Zn含量无影响。各养分积累量均随播期推迟而下降。研究表明,播期显著影响紫云英生长及物质养分积累,本试验条件下宜在9月下旬至10月上旬期间播种。

紫云英不同枝位荚果的时空特征及其与籽粒产量的关系

为明确紫云英成熟过程中荚果性状与籽粒产量的关系,通过分期并按特定枝位收获,研究信紫1号紫云英群体不同时期和结荚枝位的荚果性状及籽粒生产力。结果表明,第1~2枝位花序结荚数显著低于第5~6^+枝位,但花序中最大和最小荚果的长度和宽度、荚果内粒数、籽粒千粒重均显著高于第5~6^+枝位。随收获期延后,花序结荚数逐渐降低,最大和最小荚果的长度和宽度、籽粒千粒重逐渐升高。盛花期19d后花序结荚数和荚果内粒数在枝位间无显著差异。最小荚果宽度与籽粒千粒重、最大荚果长度与荚果内粒数极显著正相关(r=0.9530、r=0.7397)。单枝籽粒生产力随枝位升高显著降低,第1~2枝位于盛花期后26d达最高值(92.4~98.6mg/枝),其他枝位则在第33d达最高值(55.7~82.1mg/枝),枝位籽粒生产力对籽粒实际产量具有较高的线性拟合度(R^2=0.9426,P<0.0001)。综上,信紫1号最小荚果宽度和最大荚果长度可作为其荚果内籽粒性状的表征,下层枝位是种子生产的重点枝位。

钙对紫云英铜害的解毒作用

以南方广泛栽种的绿肥紫云英(Astragalus sinicus L.)为研究对象,尝试研究常用化学肥料中钙离子对铜离子毒害的缓解作用,为此,设计水培实验,研究了不同钙浓度(CK、2000、3000、5000、7000μmol·L-1)对紫云英在铜胁迫下(50μmol·L-1)生长发育的影响。考察指标为生物量、根干质量、地上部干质量、株高、根长、结瘤情况、根色、叶色、地上部及根的铜和钙含量、根和叶中MDA含量等,以探讨钙对铜胁迫下紫云英的植株长势、对铜的吸收和转运以及膜脂过氧化作用的影响。结果表明:钙对遭受铜害的紫云英长势有促进作用,主要表现为根色转淡和生物量、株高、根长增加,而且这种作用随着培养时间的延长和钙浓度的提高愈来愈明显。进一步的分析发现,紫云英根中铜浓度和叶片MDA含量均随着钙浓度提高而显著减少,这说明钙对紫云英铜害的缓解主要是因为钙抑制了紫云英根对铜的吸收和减轻了叶片膜脂过氧化作用所致。该研究结果可为农业上治理土壤铜污染,减轻农作物铜害的影响提供思路和科学依据。

不同紫云英品种与根瘤菌匹配对结瘤固氮的影响

研究不同紫云英品种与根瘤菌匹配后对紫云英的结瘤固氮影响。结果表明:M10根瘤菌种可分别显著提高8410441、闽紫6号、弋江籽的固氮酶活性、紫云英根瘤数、紫云英根瘤鲜重;ZLH2根瘤菌显著提高8410441紫云英地上部鲜重,ZK7根瘤菌提高闽紫1号紫云英全氮含量。从总固氮量来看,M10、XZ、ZLH2、ZK7、M3根瘤菌分别对提高闽紫6号、8324411、8410441、余江大叶、弋江籽品种的总固氮量效果最佳,其中以ZLH2对8410441的总固氮量最高。固氮酶活性与根瘤数呈极显著负相关,根瘤数与根瘤重呈极显著正相关,产量、全氮含量与总固氮量呈极显著正相关。通过多指标综合评价发现,ZLH2对闽紫6号、8410441的促生效果较好;M10对8324411和弋江籽的促生效果较好;ZK7对余江大叶的促生效果较好。

不同施肥量对绿肥产量和养分积累的影响

大田试验条件下研究不同氮、磷、钾肥用量对绿肥[豆科绿肥紫云英（Astragalus sinicus L.）和禾本科绿肥看麦娘（Alopecurus aequalis Sobol.）]产量及养分积累量的影响。试验结果表明,施肥能显著增加绿肥产量,绿肥鲜草产量较不施肥处理增加42.8%~311.1%,与缺素处理相比,氮、磷、钾肥的增产率分别为57.1%~177.5%、27.8%~178.7%、14.2%~32.4%。两种绿肥的鲜草产量均随氮、磷、钾肥施用量的增加而增加,中、高水平的氮、磷肥用量下看麦娘的产量均高于紫云英,所有钾肥处理的看麦娘产量均高于紫云英。绿肥的养分积累量均随施肥量的增加而增加,中高水平的氮、磷肥用量下看麦娘的氮、磷积累量高于紫云英,不同钾水平下的看麦娘钾积累量均高于紫云英。氮、磷、钾肥用量分别为112.5 kg（N）.hm？2、19.7 kg（P）.hm？2、37.5 kg（K）.hm？2时,两种绿肥总产量及碳、氮、磷、钾积累量最高,分别为49 424 kg.hm？2和3 212 kg（C）.hm？2、151 kg（N）.hm？2、19.8 kg（P）.hm？2、156 kg（K）.hm？2。此时看麦娘产量、碳、氮、磷、钾积累量分别占总量的59.0%、65.7%、66.3%和64.4%。紫云英田间自然洒种的看麦娘无成本投入且养分积累量高,不失为一种优质绿肥。