Effect of Saline Aquaculture Effluent on Salt-Tolerant Jerusalem Artichoke (Helianthus tuberosus L.) in a Semi-Arid Coastal Area of China

An experiment with six treatments: CK1 (rainfed), CK2 (irrigated with freshwater), and 4 treatments of saline aquaculture effluent blended with brackish groundwater at different ratios of 1:1, 1:2, 1:3, and 1:4 (v/v) was carried out during 2004 to assess the effect of saline aquaculture effluent on plant growth and soil properties in the Laizhou region, Shandong Province, China and to determine an optimal salinity threshold for aquaculture effluent. Cumulative evapotranspiration for the saline aquaculture effluent irrigation and non-irrigation treatments was lower than that for the freshwater irrigation treatment. Soil electrical conductivity was higher with respect to saline aquaculture effluent irrigation treatment compared to that with respect to non-irrigation or freshwater irrigation treatment. For Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.), in comparison to the freshwater treatment, plant height and aboveground biomass for the 1:3 and 1:4 treatments were constrained, whereas stem width and root biomass were enhanced. Concomitantly, higher tuber yield was obtained for the 1:3 and 1:4 treatments compared to that for CK1 and 1:1 treatments. Nitrogen and phosphorus were higher in tubers of the 1:4 treatment. This study demonstrated that saline aquaculture effluent could be used successfully to irrigate Jerusalem artichoke with higher tuber yield and nutrient removal.

不同有机改良剂对盐碱地菊芋产量及土壤理化性质的影响

试验在黄河三角洲典型盐碱地上进行,以菊芋品种南芋1号为供试材料,设置不施肥对照(CK)、常规施肥(F)、商品有机肥(M)、生物炭基调理剂(T1)、抗盐调理剂(T2)共5个处理,研究不同有机改良剂对菊芋苗期生物量、块茎产量及土壤主要理化性质的影响。结果表明:施用有机改良剂对盐碱地菊芋苗期干物质量和成熟期地下块茎产量影响显著,其中T1处理菊芋苗期干物质量和成熟期块茎产量最高,较CK、F处理分别显著提高76.4%、36.2%和38.7%、25.1%。与CK相比,T1处理菊芋苗期0~30 cm土层土壤pH值显著下降;M、T1和T2处理较CK和F处理显著降低菊芋苗期0~20 cm土层土壤水溶性盐含量,降幅达8.3%以上,且T1优于M和T2处理;菊芋收获后,M、T1和T2处理0~10 cm土层土壤有机质含量较CK分别显著提高15.1%、20.7%和21.0%,T1处理显著增加0~20 cm土层土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量,M处理显著增加0~20 cm土层土壤有效磷和速效钾含量。综上,施用生物炭基调理剂对改良土壤盐碱化、促进壮苗培育、提高菊芋产量效果较优。

莱州湾菊芋(Helianthus tuberosus L.)连作对其生长及种植地土壤生物活性影响的研究

为掌握菊芋（Helianthus tuberosus L.）连作年限对菊芋生长及土壤环境的影响程度，促进今后菊芋种植模式合理发展，在大田条件下，利用莱州湾南京农业大学山东莱州“863”中试基地长期菊芋连作定位试验，系统研究了不同菊芋连作年限对菊芋生长、菊芋品质及菊芋种植地土壤生物活性的影响。结果表明：随着连作年限的延长，菊芋生长受到抑制，菊芋块茎产量连作5年后开始下降，连作5a比种植1a降低8％，连作7a降低27％；菊芋块茎蛋白质含量随着连作年限的延长而增加，连作7a蛋白质含量为17．15mg·g^-1，比种植1a高102％，而还原糖与纤维素含量呈先增加而后降低的趋势；菊芋连作严重影响土壤微生物种群结构组成，随着连作年限的延长细菌与放线菌呈先增加而后降低的趋势，而真菌含量在连作年限内一直呈增加态势，连作7a土壤真菌含量比种植1a增加325％；土壤脲酶、脱氢酶、（酸、碱性）磷酸酶、淀粉酶与蛋白酶活性随着菊芋种植地连作年限的延长呈先增加而后降低的趋势，而过氧化氢酶活性则表现为先降低而后上升的态势。菊芋连作4～5a对其生长地及土壤环境已产生了消极影响，连作6～7a连作障碍明显加重。

菊芋HtMYB2基因VIGS体系构建与功能验证

颜色作为一种重要的农艺性状,影响作物的价值。紫皮菊芋与白皮菊芋相比,具有较好的外观颜色、营养价值和商品价值。本研究旨在探究菊芋块茎表皮颜色形成的潜在机制。通过前期转录组测序技术对紫皮和白皮菊芋块茎表皮分析,筛选得到与花青素合成代谢相关转录因子HtMYB2。本研究以紫皮菊芋品种为材料,利用VIGS技术将HtMYB2进行基因沉默,对其功能进行验证。结果表明侵染后的菊芋块茎表皮颜色变浅,花青素含量显著下降为15.34 mg/g;同时RT-PCR结果显示HtMYB2基因表达量为2.06,与对照组相比显著降低,沉默效率为73.96%,推测HtMYB2基因的沉默使菊芋块茎中花青素基因的表达受阻,花青素合成功能减弱,导致花青素含量降低,表明HtMYB2基因在花青素合成途径中起正调控作用。本研究为菊芋块茎表皮花青素的生物合成机理提供理论依据,并进一步揭示了该基因在调控块茎颜色和花青素合成途径中的重要性。

不同生境条件对菊芋块茎的热值、C、N和灰分含量的影响

通过对盐碱地、弃耕地与农田三种生境条件下菊芋块茎的热值,C、N和灰分含量的测定,探讨不同生境条件对菊芋块茎热值,C、N和灰分含量的影响及其相互关系。结果表明:(1)生境条件对菊芋块茎的热值和灰分含量具有显著影响,其中农田环境条件下菊芋热值显著高于弃耕地与盐碱地(P<0.05),而盐碱地与弃耕地之间没有显著差异;灰分的含量表现出相反的关系,其盐碱地条件下菊芋块茎灰分含量要显著高于农田和弃耕地(P<0.05),而弃耕地与农田之间没有表现出显著差异。(2)热值与灰分、全N含量之间呈负相关。其中,热值与灰分呈极显著负相关(P<0.01),与全C含量呈显著正相关(P<0.05)。(3)盐碱地和农田两种生境条件下菊芋产量显著高于弃耕地(P<0.05),而农田与盐碱地的块茎产量没有显著差异。

断根对菊芋数量性状和质量性状的影响

菊芋(Helianthus tuberosus L.)块茎作为生物乙醇和菊粉产业的主要原材料,如何提高菊芋块茎生物产量和品质则成为学者们关注的热点问题。本试验以红皮菊芋为研究对象,在大田环境下,通过对营养期和现蕾期菊芋根系进行垂直切割(切割半径:0,20,40,60,80cm)处理,对不同处理条件下菊芋农艺性状进行观测和记录,探讨根系切割对菊芋数量性状和质量性状的影响。结果表明:根系切割显著(P<0.05)降低了块茎数量,切割半径越小块茎数量越少,现蕾期20cm处理条件下块茎数量最低,为81.67;叶片数和小花数在20cm和40cm条件下低于对照,而在60cm和80cm条件下高于对照;现蕾期20cm根系切割条件下块茎生物产量最高,达到447.48g·株-1。

根系切割对菊芋块茎产量及物质分配的影响

以红皮菊芋(Helianthus tuberosus)为研究对象,通过对营养生长期和现蕾期菊芋根系进行垂直切割处理.探时根系切割对菊芋块茎生物产量和物质分配的影响。结果表明:根系切割显著提高了块茎产量(P<0.05),且2个处理时间在20 cm条件下均使块茎产量最高;根系切割提高了菊芋块茎比重和根冠比.降低了茎比重、花比重、叶比重和根比重,有利于增加光合产物在块茎中的分配。

新疆干旱区与青海寒区菊芋品种比较与优化栽培技术

进行了南芋1号、青芋2号、青芋1号和能芋1号在青海及新疆非耕地品种比较和低成本优质栽培技术研究。结果如下:南芋1号和青芋2号在青海大通县产量较高,南芋1号、青芋2号、青芋1号和能芋1号在新疆表现与在青海大通县表现完全不同,南芋1号块茎及生物产量显著高于其他3个品种。在新疆,南芋1号在E处理下产量最高,在C处理下最低,不同处理下单株块茎个数也不同,同样,青芋2号在E处理下产量最高,而在C处理下最低,不同处理下单株块茎个数也不同,说明不同试验处理对南芋1号和青芋2号块茎影响显著。在青海,南芋1号在E处理下产量最高,而在B处理下最低,不同处理下单株块茎个数也不同,说明在青海不同试验处理对南芋1号块茎影响显著。而青芋2号产量较南芋1号高,在B处理下产量最高,而在E处理下较低,不同处理下单株块茎个数也不同,说明不同试验处理对青芋2号块茎影响也显著。在新疆和青海不同耕作措施对菊芋块茎产量和块茎个数影响较显著。试验结果表明不同区域根据不同品种采取适当栽培措施能达到理想产量。

断根对菊芋生长速率和物质积累速率的影响

菊芋(Helianthus tuberosus)块茎作为生物乙醇和菊粉产业的主要原材料,研究提高菊芋块茎生物产量和品质成为学者们关注的热点问题。通过营养期对菊芋进行断根处理,探讨生长速率和各器官物质积累速率对断根的响应情况,以期为菊芋块茎高产栽培提供理论依据。结果表明:断根有效地提高了块茎膨胀高峰期(9月21日至10月20日)的物质积累速率,能够有效地提高块茎产量;叶片、茎秆和花的物质积累速率随着断根时间的延长呈现先增加后降低的变化趋势,其中叶片物质积累速率的升高,也是断根提高菊芋块茎产量的主要原因;重度断根处理(20cm)条件下菊芋生长速率呈现先增加后降低的变化趋势,其它各断根处理对菊芋生长速率没有显著改变。

去花对菊芋数量学性状的影响

以白皮菊芋为试材,通过对现蕾期菊芋去除1/4花、1/3花、1/2花、全部去除和不去花等5个处理,测定叶片、小花、分枝和块茎数量等相关指标,探讨了去花对菊芋数量学性状的影响规律,为提高菊芋块茎生物产量提供理论依据。结果表明:去花1/3、1/2和全株去花提高了单株菊芋块茎数量,降低单株块茎质量,1/4去花对菊芋单株块茎数量和单个块茎质量影响不显著;去花处理降低了二级分枝和一级分枝的数量;去花处理增加了单株叶片的数量和单片叶片的质量;随着去花数量的增加,单株小花数量呈现"降-升-降"的变化规律,单个小花质量呈现"降-升"的变化趋势。

我国菊芋资源开发利用现状

发展菊芋产业市场空间巨大,概述了我国菊芋资源分布、品种选育、繁殖方法和企业发展状况及其在食品加工业、农业种植、工业能源、医药保健、生态保护等方面的应用,对提高其综合开发利用具有重要意义。

菊芋的生物学特性与开发潜力研究进展

菊芋是当今一种新型多功能的能源植物,具有抗旱、抗寒以及耐盐碱等优良特性。对菊芋的生态学特征、菊芋的开发潜力进行了综述,以期为菊芋研究者提供参考。

菊芋的功能营养价值开发及应用前景

菊芋是一种非粮能源作物,被称为"21世纪人畜共用作物",在医疗保健、生态环境改善以及功能食品开发等方面有着重要作用。为全面了解菊芋的应用价值和应用前景,主要从菊芋所含的菊糖、氨基酸、绿原酸、黄酮等成分介绍了菊芋的营养价值和医疗保健功能,从防风固沙、植物修复、生物防治等方面综述了菊芋的生态应用价值,从食品、饲料、能源、园林观赏等角度总结了菊芋的开发利用前景,以期为菊芋的生产应用提供参考。

菊芋块茎发育过程中解剖结构研究

为明晰菊芋块茎发育过程中的细胞结构变化规律,以早熟菊芋品种青芋1号、晚熟菊芋品种青芋3号为试验材料进行了石蜡切片分析,结果表明:在成熟期,青芋1号和青芋3号平均皮层厚度占直径的比例分别为8.1%和8.3%,髓部分别占块茎直径的89.6%和92.8%;两个品种间髓部和皮层内细胞相对大小的差异不明显;菊芋块茎的膨大主要是由于形成层的不断活动,随之次生组织不断生长而形成的,与此同时维管形成层的细胞也随着块茎的发育不断进行切向分裂,增加了细胞的层数。本研究为今后从细胞学层面研究并提升菊芋产量奠定了理论基础。

菊芋的化学成分、生物活性及其利用研究进展

菊芋是一种极具开发潜力的农产品,研究表明菊芋具有多种化学成分和生物活性。该文结合国内外相关文献,对菊芋中菊糖、萜类、黄酮类等化学成分及菊芋的主要生理活性和应用现状等方面进行总结,以期为菊芋进一步开发提供科学依据。

菊芋块茎贮藏过程中内源激素水平的变化

【目的】探究菊芋块茎贮藏过程中内源激素变化,为生产和科研利用激素调控菊芋块茎贮藏休眠提供理论依据。【方法】将土默川菊芋块茎收获晾干后置于浅窖覆沙土贮藏0、30、60、90、120 d,利用ELISA方法测定不同贮藏时间块茎的脱落酸(ABA)、赤霉素(GA_(3))、吲哚乙酸(IAA)含量。【结果】在自然休眠过程中,与贮藏0 d相比,菊芋块茎3种内源激素含量变化极显著(P<0.01),整体ABA含量最高,其次为GA_(3),IAA含量最低;随着休眠时间的延长,ABA呈上升-下降-快速下降趋势,GA_(3)和IAA含量变化均呈上升-下降-上升的趋势;GA_(3)/ABA和IAA/ABA变化趋势均呈先降后升趋势,在块茎休眠解除至萌发过程中显著上升(P<0.01)。【结论】自然休眠前期菊芋块茎ABA含量较高,当块茎休眠解除萌发时,GA_(3)和IAA含量显著升高,表明生长促进类激素含量高可促进芽的萌发;沙藏可保持菊芋块茎完整饱满,但后期气温升高需及时转移至其他低温环境继续贮藏。

风沙地菊芋的主要生态学特性

菊芋(Helianthus tuberosus L.)根系发达,抗旱性强,具有重要的防风固沙功能。为了揭示菊芋防风固沙机理及生长适应性,对科尔沁沙地生长的菊芋主要生态学特性进行了研究。结果表明:菊芋的生长发育可分为出苗期、快速生长期和块茎膨大期3个时期;菊芋地上部器官生长与干物质积累8周之内增长缓慢,之后生长迅速,第18周块茎开始进入速生期,块茎干物质积累在第23周达到最大值,平均单株为298.15 g;菊芋的光合性能指标与干物质积累存在密切关系,其中菊芋叶面积指数、光合势均在地上部分生长速生期第9周起开始呈对数式增长,到地下块茎膨大速生期第18周达到最大值,分别为6.55、401016m2.d-1.hm-2;叶片叶绿素相对含量在地上干物质开始向块茎转移时最高,峰值为38.4。

菊芋块茎发育期凝集素基因的鉴定和表达分析

凝集素是生物中普遍存在的一类糖结合蛋白,通过特异识别不同糖基而介导多种生物过程。本研究以‘南菊芋1号’为研究材料,克隆并鉴定了12个凝集素基因。利用生物信息学分析这些基因编码蛋白的性质表明:等电点为4.96~5.23,偏酸性;依据其特异性糖基结合域归为三类:8个属于木菠萝家族(JRL),2个属于雪花莲家族(GNA),2个属于卫欧矛家族(EUL);其二级结构主要为无规则卷曲,三级结构主要构象成分为β片层。基于转录组数据分析表明,根中HtJRL4/HtGNA2、茎中HtJRL3、叶中HtJRL1、初始块茎中HtEUL1/HtEUL2/HtGNA2和成熟块茎中HtJRL6的表达更为丰富。RT-qPCR分析显示,多数菊芋凝集素基因在块茎发育的中期和/或后期表达丰度显著高于前期,但各自又呈现较大的变化差异,推测其可能作为块茎的贮藏蛋白或参与信号转导和胁迫感知。本研究结果将为后续深入研究凝集素功能和选育优良菊芋品种提供科学基础。