黄麻种质资源遗传多样性的SRAP分析

为明确黄麻(Corchorus L.)种质资源的遗传多样性,采用SRAP分子标记方法,对来自13个国家的两个黄麻栽培种及野生种共96份黄麻种质资源进行了分析。研究结果如下:(1)供试黄麻种质资源之间的遗传距离在0.0169至0.9667之间,变幅较大,其中近缘野生种与其他种质的遗传距离最大,基本在0.8以上;圆果栽培黄麻与其他种质的遗传距离最小,平均<0.5。(2)当在聚类图上遗传距离为0.53处划切割线L1时,96份黄麻种质资源被分为两个大类群(Ⅰ、Ⅱ)、一个小类群(Ⅲ)和5个独立个类。(3)当在遗传距离为0.33处作切割线L2时,各大类群被分为不同的亚类群,并表现出按地域聚类的趋势。(4)供试黄麻种质资源基于SRAP分子标记的聚类与形态学上的表现并不完全一致。

烟-稻轮作下减氮配施生物炭对水稻茎鞘同化物转运和产量形成的影响

【目的】在烟-稻复种连作系统中,探讨烟后作水稻茎鞘物质转运及其产量对减氮配施生物炭处理的响应,以期为复种连作土壤改良提供科学依据。【方法】以杂交水稻甬优1540为材料,常规施氮栽培为对照(T0),在烤烟收获后全土层施用30t/hm2生物炭的前提下,设置纯氮不减施(T1)、纯氮减施10%(T2)、纯氮减施20%(T3)和纯氮减施30%(T4)处理,分析了水稻产量变化与茎鞘同化物积累、转运的关系及其调控机制。【结果】结果表明,2年田间试验各处理产量均表现为T1>T2>T3>T0>T4,其中减氮10%~20%处理(T2和T3)与未减氮处理(T1)之间差异不显著,但均显著高于T0和T4,T2与T3处理2年平均实际产量分别比对照提高了13.94%和13.46%。收获指数方面,T2和T3处理均显著高于其他处理,各处理谷草比表现为T3>T2>T4>T1>T0。生物炭处理并适当减氮下抽穗期叶片净光合速率及SPAD值均显著高于对照。T1处理分蘖数峰值最高,但其分蘖成穗率却显著低于T2和T3处理。在茎鞘物质输出率和茎鞘物质转化率上,T3与T2处理差异不显著,但均显著高于其他处理;茎鞘非结构性碳水化合物(Non-StructuralCarbohydrate,NSC)转运量、转运率及籽粒贡献率与茎鞘物质输出率和茎鞘物质转化率表现一致。茎鞘蔗糖相关酶活性分析表明,T3和T2处理水稻灌浆早中期α-淀粉酶、β-淀粉酶、蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性均最高,但抽穗后20d这些酶活性则以T1处理最高。【结论】生物炭可改善水稻灌浆期叶片光合性能,减施10%~20%氮肥有利于提高水稻抽穗期茎鞘蔗糖合成与转运酶活性,促进茎鞘物质的积累与转运,提高水稻收获指数,实现“减氮保产”的栽培目标。

深耕对烤烟产量产值及根际土壤微环境的影响

【目的】探讨深耕栽培对烤烟产量产值及根际土壤特性和微生态系统的影响,以期为福建烟区构建合理耕层及建立烤烟优质高效栽培体系提供科学依据。【方法】以福建烟区自然耕深15 cm+中耕培土为对照(CK),设耕深20 cm+中耕培土(D1)、耕深25 cm+中耕培土(D2)和耕深25 cm+免中耕培土(D3)3个深耕处理,对比分析各处理的烤烟产量产值及土壤理化性质差异,并采用Illumina MiSeq高通量测序技术,系统分析深耕处理下根际细菌结构差异与功能多样性变化,运用Spearman相关系数与随机森林模型评估根际细菌群落与土壤养分及烤烟产量的相关性。【结果】深耕可显著提高烤烟产量产值(P<0.05,下同),以D2处理增产增效效果最好,但与D3处理间差异不显著(P>0.05,下同)。土壤性质方面,各深耕处理均可较CK显著改善土壤总孔隙度和毛管孔隙度;土壤碱解氮含量及脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性随着耕深的加深而提高。适当深耕可显著提高细菌α多样性;深耕处理下绿弯菌门(Chloroflexi)与伯克氏菌属(Burkholderia)相对丰度显著上升,而罗河杆菌属(Rhodanobacter)相对丰度显著下降。Bugbase表型预测结果表明,深耕处理可显著提高根际土壤好氧菌与革兰氏阴性菌丰度,D2和D3处理较CK和D1处理显著提高氧化胁迫耐受菌相对丰度。FAPROTAX功能预测结果显示,各深耕处理均可较CK显著提升固氮作用(Nitrogen fixation)、纤维素分解(Cellulolsis)等养分循环方面功能相对丰度。随机森林模型预测结果显示,固氮作用是影响烤烟产量形成的最主要因素。【结论】在福建烟区耕层普遍变浅现状下,适度深耕(25 cm)对改善烤烟根际微生态环境有积极作用,但适度深耕下烤烟旺长前是否进行中耕培土对烤烟产量产值无显著影响。

SRAP和ISSR及两种方法结合在分析黄麻属起源与演化上的比较

选用96份黄麻属种质资源,比较了SRAP、ISSR及二者结合的方法在黄麻属起源与演化研究上的可行性。结果表明:(1)SRAP方法的多态性条带比率为100%,高于ISSR方法的98.1%,平均每条引物扩增出的多态性条带亦高于ISSR方法。(2)SRAP方法构建的进化树可大致将各类型种质资源区别开来,可较明确、清晰地展现黄麻属的起源与演化趋势。但无法区分开个别种质;ISSR方法构建的进化树将很多圆果黄麻品种聚在一起,无法区别开来,且分支长度短,无法确定进化时间;(3)SRAP与ISSR结合构建的进化树将不同类型的黄麻种质资源有序排列,可清晰地明确其进化趋势及演化关系。比较而言,SRAP与ISSR分子标记结合的方法优于SRAP方法,而SRAP方法又优于ISSR方法,在进行相关研究时,应优先考虑采用SRAP与ISSR分子标记结合的方法。

红麻叶绿体DNA非编码区扩增及PCR-RFLP多态性分析

为研究红麻叶片叶绿体DNA(cpDNA)非编码区的序列特征,采用改良CTAB方法提取红麻总DNA,以8份红麻光钝感突变体及其4份近缘种基因组DNA为模板,应用8对植物cpDNA通用引物对红麻cpDNA非编码区序列进行PCR扩增,优化cpDNA非编码序列PCR的扩增条件,应用4种限制性内切酶(EcoRⅠ、HindⅢ、TaqⅠ、AulⅠ)酶切扩增片段.结果表明:所筛选的通用引物适用于红麻cpDNA非编码序列扩增,扩增产物经1.5%琼脂糖电泳检测,片段大小为400-2000 bp,共扩增cpDNA片段大小约13000 bp.将PCR扩增产物进行酶切,每个片段均有相同的酶切位点,只有cp4引物对cpDNA的扩增产物经AluⅠ酶切获得多态性片段,红麻光钝感突变体及其对照的cpDNA存在部分变异,该结果可为进一步探讨红麻叶绿体基因组种内的变异情况提供理论依据.

生物炭对植烟土壤氮循环微生物及其功能基因的影响

【目的】探讨土壤氮循环微生物及其功能基因对生物炭改良的响应,阐明土壤理化因子与氮循环微生物之间的互馈机制,为生物炭改良土壤、提高作物氮素利用率及调控土壤氮循环过程提供理论依据。【方法】以烤烟品种云烟87为试验材料,通过全层生物炭改良(T1,30 t/ha)与不施生物炭(T0,对照)的对比,采用宏基因组学与qRT-PCR相结合的方法分析生物炭对烟株氮素积累量及烤烟根际土壤理化性质、氮循环相关微生物相对丰度和功能基因表达量的影响。【结果】与对照T0处理相比,2021和2022年T1处理烤烟氮素积累量显著提高45.75%和29.91%(P<0.05,下同)。土壤碱解氮与硝态氮含量也较T0处理显著提高,而铵态氮含量则显著降低。宏基因组学分析结果表明,在微生物门水平上,T1处理较T0处理显著提高了根际土壤中奇古菌门(Thaumarchaeota)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、绿弯菌门(Chloroflexi)及硝化螺旋菌门(Nitrospirae)相对丰度,其中奇古菌门相对丰度较T0处理提高23.76%;属水平上,与T0处理相比,T1处理亚硝化杆菌属(Candidatus_Nitrosotalea)相对丰度提高20.83%;在氮循环功能亚类上,T1处理较T0处理显著提高土壤氮循环过程中硝化作用nxrA、氨氧化作用amoA及固氮作用nifA的基因相对表达量,分别提高20.08%、250.37%和82.45%,同时反硝化作用的norB基因相对表达量降低39.76%。qRT-PCR验证分析表明施用生物炭对土壤氮循环过程的调控具有一定的持续性。冗余分析结果发现,土壤pH、无机氮含量与容重、孔隙度等理化性质是影响土壤氮循环的重要环境因子。相关分析结果表明,土壤pH、硝态氮含量及容重等理化性质与硝化、氨氧化微生物丰度及基因表达量均呈极显著正相关(P<0.01)。【结论】在烟—稻轮作区采用30 t/ha生物炭进行植烟土壤改良有利于改善土壤理化特性,进而驱动土壤氮循环向氮高效利用途径转化,从而促进烟株氮素吸收。

头季稻氮肥运筹对再生稻根际机能及产量的影响

【目的】再生稻是头季稻生长的延续。本研究尝试从根际微生态系统的变化来阐明机械化栽培下头季稻氮肥管理对头季-再生季水稻产量形成的影响,为再生稻高产高效栽培提供参考。【方法】以“甬优1540”为材料,通过2年的田间试验,在头季总施氮量(225.00kg/hm^(2))不变的前提下,设置头季不同氮肥运筹处理,分析了机械化栽培下再生稻产量、根系伤流强度、根际土壤酶活性及其微生物多样性的变化特点。【结果】头季前氮后移施肥处理(N1、N2)有助于根系保持较高活力,尤其在头季生长中后期N1处理(基肥∶一次分蘖肥∶二次分蘖肥∶孕穗肥=3∶1∶2∶4)根系伤流强度比对照(N0)和当地常规施肥处理(N4)显著提高;N1处理两季总产量最高,2年平均达17351.23 kg/hm^(2),比当地常规施肥处理(N4)提高了23.00%。土壤酶活性分析表明,蔗糖酶活性在头季齐穗期表现为N2>N1>N3>N4>N0,之后则表现为N1>N2>N3>N4>N0;过氧化氢酶与硝酸还原酶活性在头季生长期均表现为N1>N2>N3>N4>N0;脲酶活性从头季齐穗期至再生季齐穗始终表现为N1>N2>N3>N4>N0;各生育时期土壤酶活性与根系伤流强度间均呈显著或极显著正相关。细菌16S rDNA测序表明,施肥与不施肥处理细菌群落结构多样性差异显著,N1处理细菌Chao1指数和香农指数显著高于其他处理。菌群结构分析表明,施肥处理增加了与土壤碳氮循环、有机质含量及抗逆性密切相关的细菌数量,尤其是N1、N2处理硝化螺旋菌属相对丰度较高,有利土壤氮素循环。【结论】机械化栽培下,头季氮肥适当后移有利于再生稻根际微生态系统的改善,从而提高根系活力,促进水稻生长,获得两季水稻的高产。

草地贪夜蛾幼虫日龄及取食的食物对淡足侧沟茧蜂寄生效果的影响

为评估淡足侧沟茧蜂对草地贪夜蛾的防控效果,在室内环境条件下,研究了草地贪夜蛾幼虫寄主日龄和所取食食物对淡足侧沟茧蜂寄生效果的影响。结果表明,无论草地贪夜蛾幼虫取食人工饲料或玉米叶片,淡足侧沟茧蜂对3日龄和5日龄寄主幼虫的寄生率、结茧率、出蜂率及对寄主致死率均显著高于8日龄寄主。另外,在同日龄情况下,淡足侧沟茧蜂对取食玉米寄主的寄生率、结茧率以及子代出蜂率均高于寄生于取食人工饲料的幼虫上的相关指标。寄主取食不同食物会影响淡足侧沟茧蜂的寄生效果,且淡足侧沟茧蜂对5日龄草地贪夜蛾幼虫寄生效果较好。本结果可为室内条件下利用草地贪夜蛾幼虫扩繁淡足侧沟茧蜂,以及应用淡足侧沟茧蜂对草地贪夜蛾进行田间防控提供理论依据。