谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性与连作大豆的抗逆性

报道了石灰性黑钙土上抗孢囊线虫品种（抗２）和非抗线虫品种（合丰２５）在连作胁迫下大豆体内谷胱甘肽过氧化物酶（ＧＳＨ－Ｐｘ）活性的变化。１９９５～１９９６两年的田间取样分析结果表明，抗２品种随连作年限的增加，大豆叶片中ＧＳＨ－Ｐｘ活性增强，差异达到极显著Ｆ＝１５２４，说明该品种对连作障碍有较强的抵卸能力，连作使大豆产量降低７０６％～２０７５％；而合丰２５随连作年限的增加，大豆叶片中ＧＳＨ－ｐｘ活性降低，品种对连作障碍的抗性较弱，连作使大豆产量降低１６９１％～６８２６％。

大豆谷胱甘肽还原酶基因的扩增及连作胁迫应答

利用数据库Phytozome获得大豆胱甘肽还原酶(Glutathione reductase,GR)基因4个成员的编码序列(Coding sequence,CDS)序列,以大豆叶片和根中RNA为模板,经RT-PCR扩增获得Glyma10g03740和Glyma02g16010基因,二者大小均为1638 bp,基因结构相似;获得Glyma16g27210和Glyma02g08180基因,二者结构相似,基因大小均为1506 bp。系统进化分析显示,Glyma10g03740/Glyma02g16010和Glyma16g27210/Glyma02g08180蛋白聚类于不同分支,但分别都与豇豆、尖叶菜豆和芸豆亲缘关系最近。4个成员的结构域相同,均含有FAD/NAD-binding_dom结构域和Pyr_nucl-dis_OxRdtase_dimer结构域。三级结构显示Glyma16g27210和Glyma02g08180构象相似,Glyma10g03740和Glyma02g16010构象相似,4个蛋白均以二聚体结构存在,互作蛋白完全相同,包括2个硫氧还蛋白还原酶和8个硫氧还蛋白。RT-qPCR方法分析GRs基因对连作逆境的响应,结果显示,在连作胁迫下,敏感品种HF55的GRs基因表达在根中启动较早(出苗后15 d内),而叶片中启动较晚,出苗后45 d时表达仍呈上升趋势;对于抗性品种KX8,根和叶片中GRs基因各成员均在出苗后15~45 d表达量达到最高,30 d时根中GRs基因总表达量增加达19.03倍,叶片中GRs基因总表达量增加2.50倍。

寒地黑土大豆轮作与连作不同年限土壤酶活性及相关肥力因子的变化

以中国科学院海伦农业生态实验站长期定位试验为平台,研究了寒地黑土大豆轮作与连作不同年限土壤酶活性与相关肥力因子的变化及其相关性和土壤C、N和C/N的变化。结果表明:大豆轮作与连作不同年限,土壤酶活性、有效养分(碱解氮、速效磷和速效钾)含量和土壤C、N及C/N均有较大变化,与正茬相比,迎茬、连作土壤酶活性均降低,其中连作二年,脲酶、转化酶和磷酸酶活性降低幅度最大,分别比正茬降低了29.6%、51.0%和41.9%;土壤C、N和碱解氮、速效磷及速效钾也是大豆连作二年降低最多,分别比正茬降低了18.0%、35.3%和40.4%、53.6%、41.3%,随着连作年限的延长,土壤C、N及有效养分含量均有所恢复,但大豆长期连作,上述各种成分又呈下降趋势。土壤酶活性与土壤C、碱解氮、速效磷、速效钾之间均存在一定的相关性,其中,脲酶、转化酶、磷酸酶与各种养分间均呈极显著正相关。因此大豆连作使土壤酶活性降低,有效养分含量下降,是造成大豆连作障碍而导致大豆减产的重要原因之一。

重茬胁迫下硒对大豆叶绿体超微结构和叶片中微量元素含量的影响

采用盆栽试验和田间小区试验方法 ,研究了低浓度施Se对重茬胁迫下大豆叶绿体超微结构及大豆叶片中Mg、Fe、Mn含量的影响 .结果表明 ,当盆栽试验施Se量小于 0 .5 0mg·kg-1,田间小区试验施Se量小于 30 0 g·hm-2 时 ,施Se都不同程度地提高了大豆叶片的Mg、Fe和Mn含量 .在盆栽试验中 ,施Se量与大豆叶片中Mg、Fe的含量呈正比 ,而施Se量与大豆叶片中Mn含量之间的关系很难确定 .同时 ,透射电镜照片显示 ,盆栽试验中重茬胁迫下 ,施Se可使大豆叶绿体膜结构保持完好 ,而不施Se对照的叶绿体发生膨胀 ,基粒消失 ,甚至转化成了黄化体 .可以认为 ,低浓度施Se能缓解大豆重茬胁迫所造成的过氧化损伤 ,使大豆生长较为正常 .

大豆连作土壤pH与土壤酶活性

本文对大豆连作条件下土壤ｐＨ变化对土壤酶活性的影响进行了初步研究，研究结果指出，大豆连作土壤ｐＨ变化与土壤脲酶、转化酶、过氧化氢酶、磷酸酶的酶活性之间存在着显著的正相关，表明大豆连作土壤ｐＨ的变化是影响土壤酶活性的主要因素。

大豆轮作与连作对黑钙土酶活性和动力学特性的影响

大豆连作减产是制约大豆单产提高的重要因素,拟通过对大豆连作、大豆-玉米轮作和大豆-高粱轮作制度下土壤酶活性及酶动力学特性的研究,阐明大豆轮作与连作对土壤生物学质量的影响。测定了与土壤碳、氮、磷、硫转化有关的9种酶的酶活性(α-半乳糖苷酶、β-半乳糖苷酶、α-葡糖苷酶、β-葡糖苷酶、脲酶、蛋白酶、磷酸单酯酶、磷酸二酯酶、芳基硫酸酯酶),以及β-葡糖苷酶、脲酶、蛋白酶、磷酸单酯酶、磷酸二酯酶和芳基硫酸酯酶的动力学参数。结果发现:大豆-玉米轮作全硫量降低幅度最大;大豆-玉米轮作制度下土壤β-半乳糖苷酶、β-葡糖苷酶和蛋白酶的活性与大豆连作相比有显著提高。大豆-高粱轮作制度下除β-半乳糖苷酶活性显著低于大豆连作外,其它均与连作方式无显著差异。大豆-玉米轮作制度显著降低了β-葡糖苷酶和磷酸二酯酶的Km值,显著提高蛋白酶、磷酸单酯酶和芳基硫酸酯酶的Vmax值,以及磷酸单酯酶和磷酸二酯酶的Vmax/Km值。大豆-高粱轮作制度可以显著降低土壤脲酶的Km值,显著提高脲酶和芳基硫酸酯酶的Vmax/Km值。3种种植制度下,大豆-玉米轮作制度对酶活性的提高作用较大。

连作对大豆生理生化特性的影响

本文探讨了连作对大豆的生理生化及产量的影响。试验结果表明，连作导致大豆生长发育受阻，在生理上表现净光合生产率（ＮＡＲ）、群体生长率（ＣＧＲ）降低；连作胁迫使叶片光合色素（Ｃｈｌａ、Ｃｈｌｂ、Ｃｈｌａ／ｂ、以及类胡萝卜素）含量减少；超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）和过氧化氢酶（ＣＡＴ）活性降低；组织外渗电导率提高；膜质过氧化作用增强，丙二醛（ＭＤＡ）和脯氨酸含量（％）增加。

营养元素对连作大豆减产的控制功能

通过实验室和田间微区试验方法 ,连续三年研究结果表明 :连作大豆在受到有害生物危害和大豆残茬腐解物中间产物的毒害抑制时 ,其根系的吸收和运输营养物质及固氮能力均减弱或部分丧失。此时 ,增加营养元素在土壤中浓度 ,可达到胁迫吸收的功效 ,弥补损失。连作大豆增施氮肥 ,可比不施氮最高增产 97.7% ;施磷比不施磷最高可增产 89% ;施钾与不施钾比 ,最高增产可达 2 6 %。施用微量元素 ,亦能提高产量 ,与对照相比 ,施锌增产16 .9% ,施锰增产 13.2 % ,施硼增产 1.4 % ,施钼增产 4 .6 % ,施镁增产 14 .6 %。

大豆专用肥对轮作、连作大豆土壤酶活性和有效养分的影响

采用盆栽、田间小区控制试验及室内分析相结合的方法 ,研究了施用大豆专用肥对连作、轮作大豆土壤酶活性和有效养分的影响。结果显示施用大豆专用肥后 ,土壤酶活性和有效养分总体均能达到或高于轮作土壤常规施肥水平 ,这表明大豆专用肥能调控大豆连作所引起的土壤酶活性和养分恶化 。

大豆DNA脱甲基化酶相关基因的克隆及连作胁迫应答

利用大豆基因组数据库Phytozome v12.1.6获得大豆DNA脱甲基化相关基因Glyma03g34860和Glyma10g07601的CDS序列,以大豆叶片RNA为模板,RT-PCR克隆获得Glyma03g34860基因大小为5226 bp,Glyma10g07601基因大小为6045 bp。利用STRING在线软件预测这两个转录本的互作蛋白质完全一致,主要互作蛋白8个,包括一个AP位点裂解酶和2个RNA聚合酶亚基;采用qRT-PCR分析他们对大豆连作综合逆境胁迫的响应。结果表明:连作综合逆境胁迫使Glyma03g34860和Glyma10g07601的表达均不同程度上调,其中,Glyma10g07601基因在大豆品种安达农家、黑大豆、绥农14和黑农40达显著水平(P<0.05),分别增加1.37、1.22、1.98倍和1.67倍;Glyma03g34860基因在大豆品种垦丰16、绥农14达显著水平(P<0.05),分别增加1.62倍和1.65倍,因此推测他们可能通过使基因组DNA脱甲基化而参与大豆连作综合逆境胁迫的响应。

马铃薯连作障碍与土壤环境因子变化相关研究

取不同连作年限(连作0、3、5、7年)的土壤测定其生物和非生物环境因子,并采用盆栽的方法获取不同连作年限的马铃薯幼苗,测定其生长发育指标及抗性生理指标,以探究马铃薯不同连作年限土壤生物和非生物环境因子的变化。结果表明:随着连作年限的增加,土壤含盐量、碱解氮含量和土壤容重逐年上升,在连作7年时分别比对照高348.31%、228.57%和5.39%;在连作5年和7年时,速效磷、速效钾和有机质含量显著下降,连作7年时比对照下降27.43%、31.27%和38.30%;土壤中酚酸类化感物质含量(除对羟基苯甲酸外)显著增加;在连作5年和7年时,香草酸分别高于对照24.87%、19.82%;阿魏酸和总酚酸含量在连作7年分别达到对照的270.2%、374.9%;土壤中脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶和转化酶活性显著下降,其中转化酶活性在连作3、5、7年时其活性分别下降为对照的78.6%、70.8%和48.1%;细菌和放线菌数量显著减少,连作7年时分别比对照下降26.67%和10.85%;马铃薯幼苗叶片叶绿素含量、抗氧化酶活性、根系活力和净光合速率显著下降,MDA含量和活性氧产生速率显著升高。从整体上看马铃薯连作5年和7年幼苗生长发育受到显著抑制,说明连作障碍达到显著水平,这与上述土壤各环境因子的变化是相对应的,这可能就是连作障碍的直接原因。马铃薯连作5年和7年时,由于土壤菌类组成、关键酶活和理化性状的改变及酚酸类化感物质含量的显著增加,造成了一系列生物和非生物环境胁迫,从而导致连作障碍的发生。

大豆连作障碍机理的研究简述

本文回顾了大豆连作障碍的发生与发展,简述了其连作障碍机理长期的研究历程及其各阶段的研究内容,以期为以后的科研工作提供启示。

前茬作物土壤遗留效应对野生大豆(Glycine soja)和栽培大豆(Glycine max)生长的影响

前茬作物影响后茬大豆的产量,尤其是大豆重茬会导致土传病害和自毒作用的发生,抑制大豆生长,造成大豆的减产,生产上亟待寻找耐重茬的种质资源培育新品种。传统育种方法已进入瓶颈期,而野生近缘种资源在为作物改良提供有益等位基因方面具有巨大潜力。野生大豆(Glycine soja)作为栽培大豆(Glycine max)的近缘种,对拓宽大豆育种遗传基础、培育耐重茬大豆品种具有重要价值。本研究通过温室控制试验,探究不同前茬作物(玉米和大豆)土壤遗留效应对野生大豆和栽培大豆生长的影响,对比栽培大豆和野生大豆在抗重茬能力方面的差异。结果表明:大豆重茬土壤能够显著抑制后茬野生大豆和栽培大豆的生长,这主要由土壤病原微生物所导致。与灭菌土壤对比,非灭菌土壤能够显著降低了栽培大豆的生物量,而对野生大豆生物量影响不大,说明土壤病原菌微生物在大豆重茬危害中发挥重要作用。土壤病原微生物会增加根质量分数,使植物生物量倾向于地下分配,降低植株光合作用和干物质量积累速率。而与栽培大豆相比,野生大豆能迅速调整生物量分配以及叶片性状响应前茬作物引起的胁迫。本研究为将来从野生大豆获得耐重茬优良性状和培育栽培大豆耐重茬新品种提供了理论依据。

连作对地黄生长的障碍效应及机制研究

目的:通过研究连作地黄的生理生化效应,探讨地黄的连作障碍机制。方法:测定分析地黄的生长指标、块根ATP酶活性、根系活力及营养吸收等生理生化指标的变化。结果:连作地黄的生长速度降低,叶片面积下降,造成源能力不足,光合产物减少;抑制了块根ATP酶活性及地黄的根系活力,抑制了对钾和氮的吸收,造成植株钾和氮素营养胁迫。结论:连作地黄源能力的不足是限制地黄块根膨大的重要因素;连作地黄根系活力、三磷酸腺苷酶(ATP酶)活性的下降及地黄植株的钾和氮素营养胁迫是影响连作地黄生长及块根膨大的原因之一。

活体大蒜及离体蒜苗对连作当归胁迫的影响

目的:通过活体大蒜(garlic)及离体蒜苗(garlic sprout)挥发物对当归(Angelica sinensis)的化感效应,探索大蒜挥发性物质对连作当归存在的化感效应,为当归大蒜间作模式缓解连作当归胁迫提供一定的理论依据。方法:试验通过对当归各生长指标及叶片保护酶系统的测定分析,讨论当归在活体大蒜及离体蒜苗挥发物的影响作用下对连作胁迫、无连作胁迫环境的适应性及抗性生长发育机制。结果:整体分析,连作胁迫条件下离体蒜苗对当归幼苗化感效应处理(DC2)下的当归生长指标、叶片保护酶活性较当归单作(CK1)整体提高17. 51%,48. 34%;连作茬口种植活体蒜苗与当归间作处理(LC2)下的当归生长指标、叶片保护酶活性较当归单作(CK2)整体提高16. 63%,36. 65%;即离体蒜苗挥发物较活体大蒜缓解当归连作胁迫作用更显著。结论:无论有无连作障碍胁迫,适当浓度的活体大蒜及离体蒜苗挥发物对当归生长指标及叶片保护酶活性均表现为明显的化感促进作用,其化感促进作用在有连作胁迫条件下表现更显著,因而间作大蒜对当归连作障碍胁迫有一定的缓解作用。