丹参种皮生物学功能研究

目的研究丹参种子吸水后种皮产生的粘液质对种子发芽率的影响。方法以莱芜丹参种子为实验材料,通过用25%PEG-6000、50 mmol·L^(-1)NaCl、0.01%秋水仙素、0.1%EMS溶液等药剂浸种和低温、高温处理,调查正常种子和去粘液质种子的发芽率,探讨丹参种皮粘液质的生物学功能。结果丹参种皮的粘液质具有保护丹参种子功能,具有降低NaCl、EMS、秋水仙素等化学试剂对种子发芽的影响,具有抵御盐害和低温胁迫的功能。结论研究结果为丹参种皮的生物学功能研究及维持种子活力提供参考。

土壤耕作及秸秆还田对夏玉米田杂草生物多样性的影响

于2008年夏玉米(Zea mays)生长期间,在连续5a秸秆全量还田的免耕、旋耕、耙耕、深松和常规耕作试验地中,研究了杂草总密度、优势杂草种类、生物多样性指数、杂草生物量和夏玉米产量。调查共记录杂草种类13种,秸秆全量还田时,免耕显著提高杂草的总密度;无秸秆还田时,常规耕作的杂草密度高于免耕、旋耕、耙耕和深松。秸秆全量还田后,免耕和深松条件下,杂草优势种为马唐和旱稗,旋耕和耙耕条件下为马唐、旱稗和牛筋草;常规耕作条件下,优势杂草为马唐、苘麻、旱稗和香附子。无秸秆还田条件下,免耕和常规耕作增加了杂草优势种的数量。秸秆全量还田后,免耕、耙耕和深松等耕作措施导致杂草群落的物种丰富度及均匀度均较高。无论哪种耕作条件,5a连续秸秆还田能够显著提高夏玉米籽粒产量和生物学产量,其中尤以常规耕作秸秆全量还田处理产量最高,且田间杂草的生物学产量与夏玉米的生物学产量呈显著负相关关系。

耕作模式对土壤生物活性与养分有效性及冬小麦产量的影响

为探讨长期玉米秸秆还田下不同耕作模式对土壤生化性状及冬小麦产量的影响,从2011年10月至2016年6月连续5个冬小麦生长季进行田间定位试验。设4个耕作处理,分别是连续旋耕秸秆不还田(RT)、连续旋耕秸秆还田(RS)、连续深耕秸秆还田(DS)及前2年旋耕秸秆还田第3年深耕秸秆还田(TS)。与RT相比,连续5年秸秆还田显著提高0~10、10~20和20~30 cm土层土壤有机碳、无机氮、速效磷、速效钾含量;土壤脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶和蔗糖酶活性及土壤微生物多样性分别提高23.1%~59.3%、13.2%~40.7%、14.1%~28.8%、10.9%~19.5%和31.9%~42.5%。秸秆还田使各土层变形菌门、硝化螺旋菌门及放线菌门的相对丰度显著提高,而酸杆菌门相对丰度则显著降低。与DS及TS相比,RS显著提高0~10 cm土层土壤养分状况及生物活性,10~30 cm土层则显著降低。连续旋耕至第3年,无论秸秆还田与否,小麦均表现减产;DS与TS处理则表现持续增产,平均年增产3.2%和3.9%。本研究表明在黄淮海东部地区,秸秆还田条件下,2年旋耕后接1年深耕的耕作模式有助于改善耕层土壤质量和提高冬小麦生产力。

棉花秸秆还田对土壤速效养分及微生物特性的影响

连续4年以德农09068为试材,设棉花秸秆还田与未还田2个处理,调查棉花秸秆还田对土壤0-60 cm土层的速效养分含量和微生物特性的影响。结果表明,连续4年棉花秸秆还田显著提高0-20 cm土层土壤有机质、碱解氮、速效钾含量、土壤微生物量碳、土壤活跃微生物量及土壤基础呼吸速率,分别比未还田处理提高8.16%、13.23%、12.30%、13.63%、11.57%和13.14%;在20-40 cm土层中,分别提高6.08%、27.51%、11.47%、14.32%、15.03%和17.44%;在40-60 cm土层中土壤有机质、碱解氮、速效钾含量、土壤微生物量碳及土壤活跃微生物量分别提高6.05%、12.87%、8.08%、10.60%和20.30%,但对土壤基础呼吸速率的提高效果不显著。棉花秸秆还田显著提高了棉花的籽棉、皮棉产量、总铃数及单铃重,分别提高16.86%、15.03%、5.99%和10.25%,而对衣分无显著影响。在长期棉花秸秆还田的棉田中,应关注可能产生的连作障碍,注意磷肥的适量施入,以保证实现棉花稳产高产。

夏玉米产量与光温生产效率差异分析——以山东省为例

【目的】研究夏玉米各产量层次之间的物质生产及资源利用能力,量化山东省夏玉米籽粒产量与光、温资源利用效率的差异,明确农业生产条件和栽培措施对产量差及效率差的贡献率,探讨产量差、效率差协同缩减的可能性,为缩小夏玉米产量差距、提升资源利用效率提供理论依据。【方法】本试验于2017—2018年在山东省泰安、淄博和烟台3市进行,针对山东夏玉米生产调研出的问题,在同一地块采用综合管理模式,从合理密植、优化肥水、增产增效的角度设计了4种管理模式,模拟超高产水平(SH)、高产高效水平(HH)、农户水平(FP)和基础产量水平(CK)4个产量层次,定量分析不同产量层次之间的产量差及光温资源生产效率差。结合光温生产潜力分析和作物产量性能分析,探究产量差和效率差的影响因素及缩差增效途径。【结果】当前山东省夏玉米光温潜力与超高产水平、超高产水平与高产高效水平、高产高效水平与农户生产水平、农户生产水平与基础产量水平之间的产量差分别为5.85、0.82、1.90、1.35 t·hm^(-2),光能生产效率差分别为1.74、0.15、0.28、0.45 g·MJ^(-1),温度生产效率差分别为1.09、0.10、0.17、0.28 kg·hm^(-2)·℃^(-1);当前不可控因素对产量差和光、温生产效率差的贡献率分别为58.49%和66.09%,可控因素对产量差和光、温生产效率差的贡献率分别为41.51%和33.91%,地域差异因素对产量差、光能生产效率差和温度生产效率差的贡献率分别为1.98%、2.49%和3.24%;产量差与光温资源生产效率差之间有显著相关性;SH和HH处理较FP处理和CK有较高的地上部生物量、生育期平均叶面积指数(MLAI)和冠层光能截获率。【结论】当前山东省夏玉米农户生产水平与光温潜力水平之间的产量差、光能生产效率差、温度生产效率差分别为8.56 t·hm^(-2)、2.17 g·MJ^(-1)、1.35 kg·hm^(-2)·℃^(-1),产量与光、温资源利用效率仍有较大的提升空间。玉米籽粒产量差和光、温资源利用效率差显著相关,在现有农户管理措施的基础上,应用高产高效管理模式(种植密度增加1.5×10~4株·hm^(-2),适当增加施肥量,将一次性施肥改为于播种期、大喇叭口期、开花期和乳熟期采用水肥一体化方式分次施肥)能够缩小产量差距1.90 t·hm^(-2),提高光、温资源生产效率14.74%和14.41%,是协同缩差增效的有效技术途径。

不同生物降解地膜对花生光合特性和产量的影响

为探讨生物降解地膜的控温控水效应及对花生生长发育和产量的影响,进行了4种全生物降解地膜、普通地膜与不覆盖地膜的对比试验。结果表明:地膜覆盖均优于不覆膜处理。生物降解地膜Q2降解速度过快,其他生物降解地膜降解期适宜。生物降解地膜Q3更利于花生的光合特性和产量的形成,效果优于普通地膜;Q4与普通地膜相近,效果略差于普通地膜;Q1、Q2 2种地膜效果差于普通地膜。生物降解地膜降解期适中,能达到与普通地膜相似的保温保墒效果,在提高叶绿素含量,叶片净光合速率,延缓叶片衰老方面优于普通地膜处理。Q3、Q4 2种生物降解地膜能满足花生不同生育期对土壤温度、水分的需要,前期增温保水,后期降温增渗,促进光合作用,并且可以减少白色污染,减轻对土壤性质的破坏,生态效益和经济效益良好,具有广阔的应用前景。

秸秆还田对棉田土壤微生物和土壤呼吸速率的影响

通过基质诱导呼吸法和CO2释放量法研究了棉花秸秆还田对棉田土壤微生物生物量碳、土壤微生物活性和土壤呼吸速率的影响。结果表明,棉花秸秆还田提高了土壤微生物生物量碳含量,不同年份和土层土壤微生物生物量碳含量的变化趋势有所不同,两年试验结果0~20 cm土层除2012年8月和9月份外其它时期和20~40 cm土层除2013年8月份外其余时期土壤微生物生物量碳的含量均是秸秆还田显著高于秸秆未还田,而40~60 cm土层差异均未达显著水平。土壤微生物活性在不同年份和不同土层,除20~40 cm2013年4月和9月份以及40~60 cm土层的2013年5月和8月份差异未达显著水平外,其它时期秸秆还田均显著高于未还田处理。秸秆还田提高了土壤呼吸速率,不同年份和不同土层,除20~40 cm的2012年9月份和2013年6月份以及40~60 cm土层的2012年6月份、2013年5月份差异未达显著水平外,其它时期秸秆还田均显著高于未还田处理。

1985-2019年山东省玉米品种的演变与遗传组成分析

本研究对1985-2019年间山东省生产用主要玉米品种进行种质资源遗传组成、杂种优势模式等方面的系统分析,结果表明,品种演变分为5个阶段,各阶段代表品种依次为烟单14、鲁玉2号、掖单13、农大108和郑单958;有5种代表性杂种优势模式,即Lancaster×塘四平头、国外杂交种选系×塘四平头、Reid×旅大红骨、PB×Reid和Reid×塘四平头。

蒜棉麦棉套作对棉田土壤微生物生物量碳及活性的影响

在大田条件下研究蒜棉、麦棉套作对棉田土壤微生物生物量碳及活性的影响。结果显示,棉花生育期和套作方式均显著影响土壤微生物生物量碳及活性,从苗期到花铃期,土壤微生物生物量碳、土壤呼吸速率和土壤微生物活性均呈上升趋势,到花铃期达到最大值,花铃期到吐絮期呈下降趋势。相对于棉花单作,蒜棉、麦棉套作提高了棉田各生育期土壤微生物生物量碳含量、土壤呼吸速率和土壤微生物活性,有利于土壤养分的转化吸收,其中蒜棉套作效果更显著。

山东省玉米种质基础及杂优模式分析

对山东省1983～2006年主要种植玉米品种种质基础及杂优模式进行了分析，结果表明：山东省玉米中应用的种质主要有Reid、塘四平头、旅大红骨、温热、M017、自330和其它群共7个杂种优势群，Reid×塘四平头杂优模式占主导地位。山东省玉米仍存在遗传基础狭窄问题。因此，需加强与国内外的交流合作，不断引进外来种质，拓宽种质资源，同时不断更新观念，明确今后的育种目标，采用先进的育种技术与传统育种方法相结合，创造新的种质，不断提高玉米育种水平，以适应玉米生产发展的需要。

不同作物FAD2基因密码子偏好性分析

本研究运用多种软件对12种作物的FAD2基因进行密码子偏好性分析。结果表明:FAD2基因在12种作物中密码子使用偏好性差异很大,禾本科作物玉米、水稻、高粱的FAD2基因有效密码子数(Effec-tive Number of Codons,ENC)在30左右,为偏好性很强的基因;油料作物油菜和亚麻的FAD2基因的ENC值分别为45.49和48.58,为一般偏好性基因;另外6种油料作物和模式植物拟南芥的FAD2基因ENC值都大于50,偏好性较弱。玉米、水稻、高粱、油菜、亚麻、花生和拟南芥的FAD2基因偏好以G或C碱基结尾的密码子,其余5种油料作物的FAD2基因偏好使用以A或T结尾的密码子。在12种作物中,密码子CTC的RSCU值都大于1,属于高频使用的密码子;而CTA、ATA、GTA、AGT、CCC属于低频密码子。在聚类分析中,12种作物基于FAD2基因密码子用法与基于CDS序列的聚类结果大体一致。

黑麦草EST-SSR分子标记开发及生物信息学分析

为加速分子标记在黑麦草中的应用,利用黑麦草EST数据库(Gen Bank/db EST)开展了黑麦草EST-SSR信息分析、标记开发和EST功能分析研究。在25 752条黑麦草EST序列中,共发现346条SSR序列,占整个EST总数的1.344%。其中,三核苷酸基序最多(39.60%),次之为二核苷酸基序(31.79%)。三核苷酸基序以GGC/CCG出现频率最高,为8.38%,其次是CGC/GCG(7.51%)、GCC/CGG(4.05%)和ATG/TAC(2.02%),二核苷酸基序以CT/GA出现频率最高(14.45%),其次是GA/CT(10.98%)。根据这些含有SSR的EST序列,利用Primer Premier 5.0软件,对346条EST-SSR序列进行引物设计,共设计引物193对,其中分值在90分以上的有113对(32.66%)。利用Gen Bank的Blast N和Blast X程序对相应113条EST进行功能分析,72条EST序列与51种具有生物学功能的蛋白质同源。

山东省近期育成小麦品种(系)的遗传多样性及其与产量性状的关联分析

为了解山东省近年来育成品种(系)的遗传多样性,并筛选出与产量性状相关的分子标记及其等位变异,选用58对分布于小麦21条染色体上的SSR标记,对109个山东省近年来育成的品种(系)进行遗传多样性和关联分析。SSR标记多态性分析表明,本研究共检测到176个等位位点,各标记等位位点变化范围为2~6个,平均为3.034个;SSR标记多态性信息量(PIC)变化范围为0.111~0.829,平均为0.552。聚类分析显示,同一育种单位育成的或具有共同亲本的品种往往聚为一类。关联分析表明,与产量性状显著关联(P<0.01)的标记有18对。对相对稳定的等位变异作进一步分析,发掘了一批与产量性状相关的优异等位变异,如增加产量的等位变异barc187-A240和cfd11-A270,降低株高的等位变异barc21-A110、cfd53-A240和Xwmc765-A190,增加穗粒数的等位变异barc181-A190,增加总茎数的等位变异cfd27-A220和swes247-A200,提高越冬率的等位变异barc177-A110。

UV-B辐射增强影响作物生长发育的研究进展

UV-B辐射增强对作物生长发育的影响是目前科学研究的热点之一,本文综述了国内外有关UV-B辐射增强对作物生长发育影响的研究现状与动态,讨论了UV-B辐射增强对作物形态结构、光合生理代谢、抗氧化系统、细胞膜和DNA损伤等方面的影响,同时还探讨了UV-B辐射影响作物生长发育的分子机制,并展望了UV-B辐射增强影响作物生长发育研究领域中值得深入探讨的问题。

播期对麦套花生物候期、农艺性状及产量的影响

以济麦22、山花108为试材,在大田条件下设置4个套种时期,系统研究了播期对麦套花生物候期、农艺性状和产量的影响。结果表明:随播期推迟,花生各生育阶段延迟、全生育期明显缩短,不同播期处理的荚果产量和籽仁产量均以5月25日播期处理最高,与其他播期处理相比,荚果产量提高了7.9%~28.7%;不同播期处理对小麦产量无显著影响。综合效益分析,本试验条件下花生的最佳套种时期为5月25日。

山东省近年育成小麦品种(系)的遗传多样性分析

为了揭示山东省近年来育成小麦品种（系）的遗传多样性,选用53个SSR引物对96个小麦品种（系）进行了遗传多样性分析。结果共检测到147个等位位点,每个引物检测位点变化范围为2-6个,平均为2.77个。位点多态性信息量（PIC）变化范围0.117-0.763,平均0.489。基因组的平均等位变异丰富度（Ri）为B（2.84）〉D（2.63）〉A（2.41）,遗传多样性指数（Ht）为D（0.49）〉B（0.48）〉A（0.43）。聚类分析将96个品种（系）分成6类,各类分别包括30、9、17、2、10、28个品种（系）,类别划分与地域分布和亲缘关系有一定联系。

连翘FsUGT83A1基因的克隆、生物信息学和表达分析

目的:克隆连翘糖基转移酶基因FsUGT83A1,并对其进行生物信息学和组织表达分析,了解其与连翘苷合成的相关性。方法:基于连翘基因组和转录组数据,利用RT-PCR扩增FsUGT83A1全长cDNA并进行生物信息学分析;运用实时荧光定量PCR检测基因在不同组织中的表达;采用HPLC测定成分在不同组织中的含量。结果:FsUGT83A1基因的蛋白质编码区(CDS)全长为1 365 bp,编码一个由454个氨基酸组成的蛋白,该蛋白为亲水性非跨膜蛋白,亚细胞定位主要在细胞质中。多序列比对分析表明,该基因具有UGT特有的保守序列PSPG-box;系统进化分析表明,FsUGT83A1与拟南芥UGT83A1聚在一个亚家族,与同科植物油橄榄UGT83A1的同源性最高。该基因在叶中的表达显著高于花、果等组织。HPLC定量分析表明,连翘苷在叶中的含量显著高于其他组织。FsUGT83A1的组织表达与连翘苷的组织分布具有显著相关性,推测该基因可能是调控连翘苷糖基化合成过程的功能基因。结论:FsUGT83A1为首次从连翘中克隆得到的UGT基因,为进一步研究该基因的功能及调控机制提供了研究基础。

山东省及部分外省育成小麦品种(系)遗传多样性和重要农艺性状的关联分析

利用52个SSR分子标记对山东省及部分外省近年审定品种和区试品系进行了遗传多样性检测,并分析了其与主要农艺性状的关联性。结果表明,共检测到150个等位位点,平均每对引物检测到2.9个等位位点;SSR标记多态性信息量(PIC)范围为0.11~1.00,平均为0.51。聚类分析结果显示,供试品种(系)共聚成3个类群,具有相同亲本或同一育种单位的品种往往聚在一起。通过SSR标记与区试品系主要农艺性状的关联分析,得到与部分农艺性状极显著相关(P<0.01)的标记8个,发掘到一批与农艺性状相关的优异等位变异,如与千粒重相关的等位变异wmc657-A50、增加容重的wmc322-A195和gwm292-A190,降低株高的等位变异cfd168-A105和gpw294-A80。

12个紫花苜蓿品种(系)在山东泰安的生产性能和品质评价

为探明12个紫花苜蓿品种(系)在山东泰安的生产适应性,为该地区高产优质品种的选择提供参考,试验对株高、茎粗、节数、叶长、叶宽、叶片数、1 m枝条数、鲜草产量等8个生产性能性状和粗蛋白、干物质、粗灰分、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维等5个品质性状进行分析,并运用灰色关联度法以鲜草产量和5个品质性状对12个紫花苜蓿品种进行综合评价。结果表明,不同紫花苜蓿品种在生产性能和品质性状间均存在差异,通过加权关联度进行评价,综合表现较好的紫花苜蓿品种(系)有WL656HQ、WL525、WL440HQ、巨能995、WL712、WL358、中苜6号和中原804。

中间偃麦草TiAP1基因的克隆及生物信息学分析

本研究从烟农15和中间偃麦草杂交所得的小偃麦异附加系SN6306中克隆得到TiAP1基因的全长序列,该序列全长1 272 bp,预测编码423个氨基酸。通过Blast P分析,发现其属于天冬氨酸蛋白酶家族。生物信息学分析发现,TiAP1蛋白含有信号肽且位于第16和17个氨基酸之间,同时含有两个木聚糖酶抑制剂结构域,分别位于该蛋白的N端和C端。此外,通过TMHMM预测,发现该蛋白无跨膜螺旋结构,因此是胞外蛋白。为了检测基因的亲缘关系,构建系统进化树,发现TiAP1基因与乌拉尔图小麦以及粗山羊草相应基因有较近的亲缘关系。上述结果为研究TiAP1基因的功能奠定了基础。