保护性耕作条件下小麦田N_2O排放及影响因素研究

采用静态箱—气相色谱法对保护性耕作和常规耕作小麦田的N_2O排放进行了原位测量,测量了土壤温度、水分、无机氮等相关影响因子。结果表明:(1)保护性耕作及常规耕作麦田N_2O的排放具有明显的季节性变化规律,各处理变化趋势较为一致。(2)N_2O的平均排放通量和季节排放量,除免耕秸秆还田外,保护性耕作与常规耕作差异显著。(3)在小麦生长季内,保护性耕作农田均表现为N_2O的排放源。(4)各处理N_2O季节排放量大小顺序为:耙耕秸秆还田(1.64 kg/hm^2)>旋耕秸秆还田(1.59 kg/hm^2)>常规耕作秸秆还田(1.48 kg/hm^2)>深松秸秆还田(1.42 kg/hm^2)>常规耕作无秸秆还田(1.34 kg/hm^2)>免耕秸秆还田(1.33 kg/hm^2),即,与常规耕作相比,保护性耕作(除免还)N_2O排放量增加。(5)温度是制约N_2O排放的关键因素,随着温度的升高N_2O表现出增加的趋势。(6)N_2O排放与水分、土壤无机氮含量无相关性。

不同灌溉模式对小麦籽粒蛋白质及其组分含量的影响

小麦籽粒的蛋白质含量和组分是影响小麦品质的重要指标之一,通过对不同灌溉模式下小麦籽粒蛋白质及其组分积累的研究,可为小麦高产优质提供理论依据。在田间条件下,以2个小麦品种为供试材料,研究了不同灌溉模式(常规灌溉、节水灌溉、旱作栽培)对小麦籽粒产量、蛋白质组分及谷氨酰胺合成酶(GS)活性的影响。结果表明:与常规灌溉相比较,节水灌溉和旱作栽培均提高了成熟期小麦籽粒蛋白质含量,灌溉模式、品种和灌溉模式×品种对该指标的效应呈极显著水平;籽粒蛋白质产量在节水灌溉条件下显著增加,在旱作栽培条件下有一定下降,年份、灌溉模式、品种和灌溉模式×品种均对蛋白质产量有显著影响。节水灌溉显著提高了清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白的含量以及谷蛋白/醇溶蛋白比值;而旱作栽培虽也能有效提高谷蛋白和醇溶蛋白的含量,但其影响小于节水灌溉。节水灌溉和旱作栽培条件下,2品种籽粒GS活性均表现为灌浆前期升高,而灌浆后期降低。

保护性耕作条件下小麦田甲烷吸收及影响因素

采用静态箱-气相色谱法对保护性耕作和常规耕作小麦田的CH4排放进行了原位测量,同时测量了土壤温度、水分、无机氮等相关影响因子,以研究保护性耕作农田CH4排放通量及相关因素的影响.结果表明:保护性耕作及常规耕作麦田CH4的排放具有明显的季节性变化规律,且变化趋势一致;保护性耕作与常规耕作各处理的CH4平均吸收通量、季节吸收量差异显著(P<0.05).在小麦生长季内,各处理农田均表现为CH4的吸收汇.各处理CH4季节吸收通量表现为:常规耕作无秸秆还田>常规耕作秸秆还田>深松秸秆还田>耙耕秸秆还田>旋耕秸秆还田>免耕秸秆还田,与常规耕作相比,保护性耕作CH4吸收通量减少.保护性耕作CH4吸收通量与温度呈正相关,与水分呈负相关,常规耕作CH4吸收通量与两因子相关不显著;各处理CH4吸收通量与NH4+-N含量呈显著负相关.

腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性对小麦K、V、T型不育系育性及籽粒形成的影响

为进一步探寻小麦不育系的不育机制和籽粒不饱满的生理机制,以冀5418核基因为遗传背景,对同核异质K、V、T型不育系叶片、幼穗和籽粒中的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose pyrophosphorylase,AGPase)活性和淀粉积累量进行了动态观测,并与各自的保持系进行了比较。在雌雄蕊原基分化期,不育系幼穗中AGPase活性较保持系高9.33～27.94μmolg-1FWh-1,差异达极显著水平(F=133.81,P<0.0001);而在四分体期,不育系幼穗中该酶活性极显著低于保持系(F=13.97～75.20,P<0.0001),差异为4.27～7.44μmolg-1FWh-1。雌雄蕊原基分化期至四分体时期,不育系叶片中AGPase活性较保持系高7.39～80.77μmolg-1FWh-1,差异极显著(F=135.76～5454.28,P<0.0001)。不育系强、弱势粒中总淀粉、直链淀粉和支链淀粉积累量、AGPase平均活性、淀粉含量及直/支比均极显著低于保持系,且这些指标均表现为强势粒显著高于弱势粒。Logistic方程显示,不育系籽粒淀粉积累量的减少主要由淀粉积累速率降低引起;籽粒AGPase活性与淀粉积累速率显著或极显著正相关(r=0.4460～0.7150,P=0.0004～0.0487);灌浆期,叶片中AGPase活性与光合速率呈负相关(r=-0.28634,P=0.2823)。因此,雄性不育的可能原因是雌雄蕊原基分化期幼穗和叶片中AGPase活性高,幼穗发育所需能量供应不足;而四分体期幼穗AGPase活性低,影响花粉中淀粉积累。不育系对籽粒AGPase活性具有明显的不良胞质效应,降低ADPG供应水平,影响淀粉的积累,以及旗叶AGPase活性对净光合速率的不良影响,是籽粒不饱满的重要原因之一。

Rht10基因对‘鲁麦15’农艺性状和光合生理特性的影响

利用鲁麦15、Rht10鲁麦15、Ms2鲁麦15及Ms2+Rht10鲁麦15近等基因系为试验材料,研究了Rht10基因对小麦农艺性状、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)等光合生理特性的影响.结果表明,Rht10使小麦的挑旗、抽穗、开花期均推迟了4～5 d;Rht10对鲁麦15和Ms2鲁麦15的降秆强度分别为53.77%和53.00%,穗长显著缩短(P<0.05),千粒重显著减少,但对有效穂数无显著影响(P>0.05).含有Rht10基因的材料与不含此基因的材料之间的光合生理参数普遍存在显著差异,但在不同时期不同参数差异正负不同;在灌浆后期,Rht10对Pn有显著正效应(P<0.05);从开花期到灌浆后期,Pn与气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)总体变化趋势相同,且相关性显著,表明Pn在一定程度上受气孔因素的限制;在灌浆中后期,Rht10对Gs有明显的正效应;在抽穗和开花期,Rht10对Tr有明显的正效应;Rht10对叶片水分利用效率(WUE)在4个生育期有明显的负效应.由此可见,Rht10基因对小麦的生育期、株高、穗长都有明显的不利影响,对各项光合生理参数也有普遍正向或负向的影响,在利用Rht10进行杂交育种时应充分考虑此基因带来的不利效应.

外源青霉素对菜田土壤酶活性与油菜品质的影响

通过向土壤中添加青霉素溶液的方法研究了油菜种植条件下不同浓度的外源青霉素对土壤脲酶、转化酶和蛋白酶等3种重要水解酶活性和油菜品质的影响。结果表明：青霉素加入土壤后,与不施加青霉素的对照相比,各浓度（0.15,0.3,0.45 mg/kg）的青霉素对土壤转化酶、蛋白酶活性的抑制率最高分别为45.67%,63.87%,69.43%和57.96%,63.68%,67.51%,培养14 d以后,各浓度青霉素对转化酶的抑制作用逐渐减弱;16 d以后,对蛋白酶活性的抑制作用才开始减弱,且酶活性的抑制程度及持续时间与处理浓度成正相关（r=0.95＊＊）。外源青霉素对土壤脲酶活性的影响在5 d前表现为激活作用,且激活作用随青霉素浓度的升高而增强,与对照相比,其最高激活率分别为1.03%,18.37%,20.23%;在6.7 d后表现为抑制作用,最高抑制率为62.84%-77.53%。脲酶、转化酶和蛋白酶的抑制时间分别为：28 d,28-49 d,42-56 d。收获期时,油菜叶片中可溶性糖与蛋白质含量分别下降78%-86.2%和5.2%-34.2%,且可溶性糖与蛋白质含量的降低程度与处理浓度成负相关（r=0.95＊＊）。

小麦近等基因系与白粉病菌互作的生理指标研究

小麦品种百农3217感白粉病,它的一个近等基因系（Xbd/百农3217（BC7F6））含抗病基因xbd,具有抗白粉病功能。以这两个品系为试验材料,接种白粉菌,分析了0-6 d两个品系叶片中过氧化氢（H2O2）的含量和7种代谢酶的活性,这些代谢酶包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽还原酶（GR）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）、脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和谷胱甘肽转硫酶（GST）等。目的是探讨在白粉菌和小麦植物的互作过程中,感病、抗病植物生理指标之间的差异。试验结果表明：接种白粉病菌后,H2O2含量在感病品系中显著下降,在抗病品系中显著上升;在白粉菌侵染进程中,CAT酶活性,感病与抗病品系无明显差异;感病品系叶片内SOD、GR、GPX、APX和GST活性在接种后期显著上升,高于抗病品系;DHAR活性变化则无明显规律。在白粉病侵染小麦植株过程中,H2O2具有重要作用,多种代谢机制共同参与,各种酶的总体表现影响了H2O2含量的变化。

不同细胞质小麦雄性不育系杂种F1光合生理参数的分析

为了探讨细胞质对杂种小麦光合生理特性的影响,以8个同核异质雄性不育系(K、V、T、CHA型不育系)及其恢复系758461-4的杂种F1为材料,在4个生育时期(抽穗期、开花期、灌浆中期、灌浆后期)测定了其旗叶净光合速率(Pn)及相关生理参数(气孔导度Gs、蒸腾速率Tr、细胞间隙CO2浓度Ci、大气CO2浓度(Ca),并对水分利用率WUE和气孔限制值Ls进行了分析。结果表明,(1)杂种F1的净光合速率及相关生理参数优势普遍存在,其中T型杂种的优势最强,超中亲(MP)20.029%,K、V型杂种分别超MP 10.630%、7.099%;(2)杂种F1及其亲本净光合速率及生理参数4个生育时期的变化趋势相同,从开花期到灌浆期,Pn与Ci、Gs的变化趋势相同,与Ls的相反;(3)K型杂种的Pn较CHA型低0.077μmol CO2.m-2.s-1,V、T型杂种的Pn较CHA型分别高0.419、0.725μmol CO2.m-2.s-1,但其差异不显著;(4)以太911289为母本配制的杂种的Pn比以冀5418为母本配制的杂种高1.052μmol CO2.m-2.s-1,但差异未达显著水平。由此可见,K、V、T型细胞质对杂种F1的净光合速率及生理参数无不良影响;杂种F1的净光合速率在一定程度上受气孔因素的限制;在配制杂种时,通过选择优良的基因型可以改善杂种F1的净光合速率。

少免耕和秸秆还田对冬小麦光合特性的影响

在小麦、玉米一年两熟条件下,设置耕作措施和秸秆两个因素,其中耕作因素分为常规耕作、深松耕、耙耕、旋耕、免耕5种,秸秆因素分为小麦、玉米秸秆全量还田与不还田,共10个处理,研究了少免耕和秸秆还田对冬小麦花后旗叶光合速率、叶绿素荧光动力学参数的效应。结果表明,在秸秆不还田条件下,耕作因素的花后旗叶光合速率、荧光动力学参数的单独效应均有深松耕>常规耕作>耙耕>旋耕>免耕的趋势。在秸秆还田条件下,除免耕的荧光动力学参数的单独效应大于旋耕外,其余的单独效应规律与秸秆不还田的一致。在五种耕作条件下,秸秆因素的光合速率、荧光动力学参数的单独效应表现为秸秆还田>秸秆不还田。试验结果还表明,交互效应也是影响小麦旗叶光合速率、荧光动力学参数的一个重要因素,其中免耕与秸秆还田的交互效应最高。

种植方式与施氮量对冬小麦光合生理特性及光能利用率的影响

以济麦22为供试材料,在相同密度条件下,通过不同的种植方式和三种施氮量组合,探讨种植方式与施氮量对冬小麦光合生理特性及光能利用率的影响。结果表明:冬小麦"20 cm+40 cm"沟播(沟播)能够显著提高小麦旗叶光合速率(Pn)、荧光参数与叶绿素含量指数(CCI),从而维持较好的叶片光合生理功能。沟播光能利用率平均值显著高于平作大小行与等行距。施氮量增加显著提高冬小麦Pn、荧光参数与CCI等生理指标,光能利用率也随之提高。施氮量对冬小麦光合生理指标及光能利用率的影响超过种植方式。

小麦籽粒构型与粒重性状的遗传分析

以小麦6044×01-35杂交后获得的重组自交系群体为试验材料,对其籽粒构型与粒重性状予以遗传分析。结果表明,重组自交系群体籽粒构型性状均呈正态分布,均有不同程度的变异;广义遗传力较高的是粒长/粒厚、粒宽/粒厚、粒长/粒宽、粒长和粒宽;由主成分分析来看,对粒重影响最大的依次是粒长、粒长/粒厚、粒宽/粒厚;千粒重与粒长、粒宽和粒厚均呈极显著正相关性,与粒长/粒宽、粒长/粒厚和粒宽/粒厚呈显著负相关;通过逐步回归和通径分析表明,提高千粒重需协调好粒长、粒宽和粒厚的关系,尤其是粒厚。

化学杂交剂对灌浆期小麦源流库的影响

以大穗小麦品种SN05-3和多穗小麦SN02-3为试验材料,研究了化学杂交剂BAU-9403对灌浆期小麦库、源、流的影响.结果表明,BAU-9403诱导的小麦雄性不育率大于95%,异交结实率高于92.5%;BAU-9403能够显著降低旗叶叶绿素含量和提高其净光合速率;喷药处理的干物质日生产量,茎、叶、鞘的干物质转移量及其输出率和转换率均下降;喷药处理籽粒饱满度平均减少0.222,平均灌浆速率降低0.306g/1000 grains·d-1,灌浆持续期平均缩短6.03d.BAU-9403处理的SN05-3净光合速率增加幅度、叶绿素含量及茎中干物质转移量、输出率和转换率下降幅度均高于SN02-3,而叶中干物质转移量下降幅度和鞘中的干物质输出率却低于SN02-3;SN05-3的灌浆持续期缩短幅度明显大于SN02-3,而其灌浆速率下降的程度小于SN02-3.综合分析表明,BAU-9403能够影响灌浆期小麦的光合生理特性,破坏库、源之间的平衡关系,使干物质积累和转运不畅,导致粒重下降,且品种间的反应存在差异.

不同耕作方式与施氮量对麦玉两熟产量的影响

少耕免耕及秸秆覆盖在改善生态环境、培肥地力、提高作物产量和提高资源利用效率等方面有重要作用。试验设置4个耕作处理,分别为常规耕作、旋耕、耙耕和免耕;施氮量设置3个水平,分别为常规施氮量的100%、75%和50%,以研究耕作方式和施氮量对小麦、玉米产量及产值的影响。结果表明,随着施氮水平的递减小麦公顷穗数降低,小麦、玉米产量降低,总产量下降;旋耕、耙耕和免耕处理的小麦穗粒数随施氮水平的递减而降低,而千粒重随施氮水平的递减而有增加趋势,玉米的千粒重与施氮水平变化趋势基本一致;常100、耙100和免100处理的产量最高,旋100、常75和免75次之,而耙100和免100处理的净产值最高,高于常100。因此,耙100和免100的经济效益最高,具有较高的推广价值。

中国干面条品质性状的QTL分析

【目的】分析影响面条品质性状的QTL,了解面条品质的遗传控制。【方法】利用RIL群体和QTL分析软件进行QTL分析。面条感官品质按商业部行业标准(SB/T10137-93)测定,面条质构特性采用英国TA.XTplus型质构仪测定。【结果】检测到8个面条品质和质构特性的10个加性QTL,分别位于1A、1D、3D、4A和6D等5条染色体,单个QTL贡献率变化范围为4.07%～75.67%。在1D染色体Glu-D1附近检测到一个QTL簇,包括适口性、粘性和光滑性等3个性状各1个QTL,贡献率较高,增加效应均来自川35050,QTL间是正相关关系。在4A染色体上Xwmc420-Xswes620-Xswes615之间存在粘性和总分的QTL,贡献率较高,其增加效应来自亲本山农483,是正相关关系。在4A染色体Xswes624c-Xissr25b间食味QTL(QStas.sdau-4A.1)贡献率高达75.67%,是一个主效基因位点,其增加效应来自亲本山农483。【结论】检测到8个影响面条品质和质构特性的10个加性QTL,分析了其在染色体上的位置和效应。

白粉菌侵染Pm21近等基因系的早期蛋白组差异研究

分析接种小麦白粉菌E09后Pm21近等基因系及其亲本叶片的总蛋白质差异,从蛋白质组调控角度揭示Pm21基因抗白粉病的抗病机理。以Pm21近等基因系及其亲本百农3217为试材,显微观察接种后5 d内的叶片表面细胞与白粉菌孢子表型差异;采用非离子去污剂提取总蛋白质,运用双向电泳、质谱分析与数据库检索技术,比较Pm21近等基因系及其亲本接菌第4天后的叶片总蛋白质差异。超显微和显微观察结果表明,12 h后百农3217叶细胞表面与Pm21近等基因系相比褶皱明显;在接菌第2天后,在Pm21近等基因系白粉菌孢子生长明显慢于其亲本表面孢子,且孢子侵入个数较少,不萌发现象较多;在第4天后Pm21近等基因系被侵染叶片细胞出现过敏性反应;通过MALDI-TOF-MS/MS质谱测序和MASCOT软件序列分析,注释了15个表达上调蛋白点;功能分类表明,差异蛋白质分别参与叶绿体光合呼吸作用(40%)、放氧作用(13%)、代谢物合成(20%)、抗病、动力蛋白、运输等生理功能。蛋白质组水平发现,光合呼吸蛋白和叶谷氨酰胺合成酶在Pm21近等基因系感病3～4 h后就大量表达,可能是导致叶片明显变绿原因;叶谷氨酰胺合成酶的增加与光合呼吸蛋白的增加密不可分;光合呼吸蛋白和抗坏血酸过氧化物酶的上调表达为植物体在高H2O2浓度下正常生长提供了保障。另外,β-1,3-葡聚糖苷酶的过量表达也是Pm21基因前期抵御白粉菌侵染有效物质。钾离子通道蛋白可能在抗病防御过程中起到了信号转导的作用。

小麦Ven型胞质雄性不育植株与可育植株花药蛋白质组差异研究

普通小麦具有偏凸山羊草（Ae.ventricosa）细胞质的不育系为Ven型胞质雄性不育系（Ven-cytoplasmic male sterility,Ven-CMS）,是粘类小麦CMS的一种类型。该研究对小麦Ven型雄性不育系冀5418A及其同型保持系冀5419B的单核期和二核期的花药进行差异蛋白质组学分析,探讨小麦质核互作雄性不育的分子机制。通过双向电泳分离花药蛋白,基质辅助激光解析飞行时间串联质谱（MALDI-TOF-TOF）对差异表达蛋白进行质谱鉴定,利用生物信息学进行差异表达蛋白鉴定和功能注释分析。结果表明,在分子量19.0～100.0kD、等电点4～7线性范围内,共检测到约2 000个蛋白点。2个时期共检测到差异蛋白98个,其中两个时期差异表达变化一致的蛋白点56个;数据库搜索获得鉴定的蛋白点41个,其中18个蛋白的表达量在冀5418A中显著下调,23个在冀5418B中明显下调。在不育系和可育系中均有参与能量代谢、活性氧代谢、核糖体合成、花粉物质合成的差异蛋白。GO分析预测差异蛋白生物学过程多涉及电子传递和能量代谢、核糖体代谢、活性氧代谢等,细胞组成主要是在膜区域和线粒体,分子功能主要是DNA和RNA结合功能和水解酶等。KEGG分析表明,较多蛋白分布于碳水化合物代谢、活性氧代谢和蛋白组装和折叠途径。推测不育系冀5418A的雄性不育性除了涉及能量代谢、活性氧清除过程,核糖体蛋白、伴侣蛋白等也有重要作用,雄性不育性可能还与蛋白质加工、物质合成过程的紊乱有关。

小麦抗白粉病基因Pm21抗病差异的蛋白质组学研究

【目的】对小麦白粉菌侵染后的叶片进行差异蛋白质组学研究,以期发现抗白粉病基因Pm21转入后,对抗病机制起重要作用的蛋白。【方法】以对小麦白粉病敏感(百农3217)和对小麦白粉病免疫(W2132-6,携带抗病基因Pm21)的2个小麦近等基因系为材料,分别提取2个材料拔节期接种48h后的叶片蛋白,应用双向电泳联合质谱(MALDI-TOF-MS)技术分析Pm21基因转入后差异蛋白表达。【结果】双向电泳后,CBB染色,用ImageMasterTM 2D Platinum软件分析检测出12个差异蛋白点,经过质谱(MALDI-TOF-MS)分析和数据库检索,鉴定出9个蛋白质,其中7个分别与能量代谢、基因调控、防卫和稳定蛋白质相关,参与了增强能量代谢、基因调控、抗氧化、细胞壁加厚和木质化等抗病生理反应。【结论】抗白粉病基因Pm21转入后,材料对白粉菌侵染响应发生变化,脯氨酸富集蛋白等胁迫反应蛋白得到增量表达,这些蛋白可能与小麦抗白粉病有一定相关性。

基于玉米自交系E28的农杆菌介导与基因枪转化体系的建立及比较

以玉米自交系E28的胚性愈伤组织为受体,分别利用农杆菌介导法和基因枪轰击法对携带有GUS基因和Bar基因的质粒进行转化,借助GUS基因的瞬时表达率和抗性愈伤组织比例建立体系,并对两种方法进行比较。农杆菌介导法以OD6000.6、浸染30 min、25℃共培养3 d、加入0.01%的silwet L-77为最佳参数;基因枪轰击法为4.5 MPa、11 cm轰击距离最佳参数。农杆菌介导法与基因枪轰击法的GUS瞬时表达率没有显著差异,基因枪法的抗性愈伤组织比例显著高于农杆菌介导法,基因枪轰击法较农杆菌介导法更有利于获得转基因后代。