苹果园生草对土壤微生物多样性、酶活性及碳组分的影响

【目的】果园种植生草能够改善土壤肥力与土壤结构。研究种植不同生草对果园土壤微生物多样性和土壤生物学性状的影响,为果园高效绿色管理提供理论依据。【方法】于2017年山东省泰安市马庄试验基地多年生苹果行间进行生草试验,供试草种为白三叶草(Trifolium pratense)、垂穗草(Bouteloua gracilis)、沙画眉草(Eragrostis trichodes)、弯叶画眉草(Eragrostis curvula)和加拿大披碱草(Elymus canadensis),以清耕自然生草为对照(ACK),研究不同生草处理在连续3年内对果园土壤环境的影响。【结果】(1)从6个土壤样品中共得到31459个细菌操作分类单元和5021个真菌操作分类单元,6个土壤样品中共有1019个相同细菌群落(OTUs)和108个相同真菌群落(OTUs)。Alpha多样性分析可知,弯叶画眉草处理后的土壤中细菌的Shannon、Simpson和Chao1指数高于Ack处理,比Ack分别增加了4.61%、7.01%和27.44%,尤其加拿大披碱草处理后土壤真菌的Chao1指数是对照的1.31倍(P<0.05)。在门分类水平变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和疣微菌门(Verrucomicrobia)是优势细菌,这8个细菌门在各自处理中占比超过95%,子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)、接合菌门(Zygomycota)是优势真菌,这4个优势真菌门在各自处理中占比超过80%。弯叶画眉草处理可提高土壤中细菌丰富度和多样性,沙画眉草处理土壤中的细菌芽单胞菌门、浮霉菌门、绿弯菌门相对丰度降低;5个生草处理提高了土壤中真菌群落担子菌门的相对丰度,垂穗草子囊菌门相对丰度降低明显,垂穗草、弯叶画眉草和加拿大披碱草提高了土壤中的球囊菌门相对丰度。(2)果园生草提高了土壤中微生物的数量,且随着生草时间的延长微生物数量增加明显,2020年9月份的弯叶画眉草处理土壤微生物数量高于清耕处理。(3)生草提高了果园土壤总有机碳和可溶性有机碳含量,弯叶画眉草、加拿大披碱草和沙画眉草处理效果显著好于清耕,弯叶画眉草的效果尤为突出,而三叶草的效果不显著。相应地,沙画眉草、弯叶画眉草和加拿大披碱草土壤脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性显著高于清耕处理。(4)相关性分析结果表明,果园生草处理土壤的碳组分(除DOC外)、酶活性与微生物数量之间存在极显著或显著正相关。【结论】种植沙画眉草、弯叶画眉草和加拿大披碱草均可显著增加土壤中总有机碳和可溶性有机碳含量,随着生草年限的增加,提高幅度也在增加,进而显著增加了土壤中微生物数量,并不同程度地改变了细菌和真菌的丰富度和多样性。弯叶画眉草和加拿大披碱草对土壤影响效应优良,极具推广价值。

不同授粉组合对‘富士’和‘新红星’苹果品质的影响

【目的】探讨不同授粉品种对苹果品质和香气物质成分差异的影响,为高效授粉树的选育和苹果品质的提高提供依据。【方法】采用自育高效授粉树‘红菱’‘红锦’‘红雾’的花粉,在‘富士’(Malus domestica‘Fuji’)、‘新红星’(M.domestica‘Starkrimson’)铃铛花期进行授粉,以授‘嘎拉’(M.domestica‘Gala’)花粉的果实为对照,对果实发育期间总类黄酮含量的变化进行研究,并在果实成熟时测定可溶性固形物、花色苷含量等品质指标及香气物质成分。【结果】不同的授粉品种条件下,‘富士’和‘新红星’苹果除可滴定酸外的各项品质指标均高于对照。‘富士’苹果经‘红菱’授粉后,其果形指数、硬度、花色苷、可溶性糖含量显著提高,分别为对照的1.12、1.15、1.28、1.12倍。‘新红星’苹果经‘红雾’授粉后,其单果重、果形指数、花色苷、可溶性固形物、可溶性糖含量均显著提高,分别为对照的1.22、1.12、2.48、1.10、1.11倍,其可滴定酸含量显著降低,仅为对照的75%。在果实发育的整个生长期内,不同授粉品种处理的‘富士’和‘新红星’苹果总类黄酮含量均高于对照,且不同品种间存在显著差异。在花后160 d,‘富士’经‘红菱’‘红锦’‘红雾’花粉授粉后,果实内总类黄酮含量与对照相比分别增长19.63%、28.72%、13.97%,‘新红星’在花后120 d分别增长14.18%、15.26%、4.24%,差异显著。‘红菱’‘红雾’‘红锦’和对照授粉处理的‘富士’和‘新红星’苹果总酯类挥发性物质的相对含量分别为50.20%、52.03%、42.68%、45.10%和71.08%、68.85%、71.83%、66.03%,‘红菱’授粉后‘富士’‘新红星’果实总酯类挥发性物质含量明显增加,其中2-甲基丁酸乙酯的含量分别为对照的1.14和203.91倍。‘富士’苹果中,‘红菱’‘红雾’‘红锦’授粉处理的果实乙酸-2-甲基丁酯的含量分别为对照的1.73、1.07、1.36倍;其己酸乙酯和乙酸丁酯的含量分别为对照的1.09、1.12、1.29倍和1.50、0.77、1.30倍。而在‘新红星’苹果中,经‘红菱’‘红雾’‘红锦’授粉后,乙酸-2-甲基丁酯和己酸乙酯的含量分别为对照的1.82、1.27、0.93倍和2.57、1.15、0.27倍;乙酸丁酯的含量分别为对照的7.83、3.48、3.30倍。此外,‘富士’和‘新红星’苹果经‘红菱’授粉后,其烃类物质含量明显高于对照,主要表现为法呢烯的增多。【结论】高效授粉树能显著提高‘富士’和‘新红星’苹果的外观和内在品质,并且与对照存在显著差异。不同授粉组合对‘富士’和‘新红星’苹果品质影响差异较大,经‘红菱’授粉,‘富士’和‘新红星’苹果品质有显著提高。

生草改善果园土壤肥力和苹果树体营养的效果

【目的】果园生草在促进树体生长发育、改善土壤理化环境和土壤肥力等方面起着重要作用,本研究旨在解决我国果园普遍存在的立地条件差和土壤改良困难、有机质含量少且缺乏补充途径等问题,为果业可持续发展提供重要的技术支撑。【方法】以美国引进的格兰马草(Bouteloua gracilis)、粗燕麦草(Sporobolus asper)、小须芒草(Schizachyrium scoparium)、宠禾草(Eragrostis trichodes)、弯叶画眉草(Eragrostis curvula)、柳枝稷(Panicum virgatum)和加拿大滨麦(Elymus canadensis)为试验材料,以清耕和白三叶草(Trifolium pratense)为对照,于2017年春季在山东省泰安市马庄镇实验基地一年生苹果幼树行间进行生草试验,研究不同生草处理在连续两年内对果树生长发育和果园土壤环境的影响。【结果】1)8种处理草的生物学性状各不相同,其中弯叶画眉草的高度和叶片宽度、密度、盖度、地上和地下生物量表现最佳。2)7个生草处理对改善土壤环境都具有显著效果,6、7月份,弯叶画眉草处理的土壤温度下降幅度最大,生草一年较清耕分别下降了23.62%和27.45%;6、7、8月份,小须芒草处理两年的土壤pH最低,较同月清耕处理分别降低了6.83%、7.07%、7.19%;弯叶画眉草处理两年的土壤孔隙度增幅最大,较清耕处理分别增加了6.76%、8.35%、9.09%;3)果园生草提高了土壤中微生物的数量,且随着生草时间的延长提高效果越明显。生草两年的弯叶画眉草处理土壤中的真菌和放线菌数量最多;生草两年的粗燕麦草处理土壤中的细菌数量最多;宠禾草处理两年的细菌OTU数量最大,为5323个,比清耕处理高7.93%。4)不同生草处理均显著改善了果园的土壤养分。弯叶画眉草处理的土壤有机质含量最高,且生草两年比生草当年的有机质含量提高了23.53%;不同生草处理后土壤中的有效铁、有效锰、有效铜、有效锌的含量较清耕处理均有显著提高。5)不同生草处理的果树叶片矿质元素含量较清耕有显著差异,显著降低了叶片氮元素的含量,显著提高了叶片磷、钾、镁、铁、铜、锌等元素的含量。【结论】果园内不同生草处理对苹果幼树树体、土壤环境和土壤养分产生重要影响,可不同程度地改善幼树的叶片矿质元素含量,降低土壤温度和pH,提高土壤孔隙度、土壤有机质和土壤微生物数量,果园生草处理是有利于改良果园园土和树体的方法,可推动我国果业可持续发展。

桃GRAS家族全基因组鉴定与响应UV-B的表达模式分析

【目的】GRAS基因家族成员在调节植物生长发育中发挥着关键作用。通过生物信息学分析GRAS在桃基因组中的分布、结构及进化,研究家族成员在不同组织中的表达特异性及其对UV-B的响应,解析GRAS基因家族的生物学功能。【方法】对设施油桃‘中油5号’(Prunus persica var.nectarina cv.Zhongyou5)补充适量UV-B(Ultraviolet-B)剂量,利用Plant TFDB数据库鉴定桃GRAS基因家族成员。采用Clustal W、MEGA6.0、ProtParam tool、MCScanX、Circos、SMART、NCBI-CDD、ExPASy、GSDS和MEME等软件构建系统进化树,绘制染色体定位图,预测蛋白的相对分子质量与等电点等理化性质等,分析GRAS基因家族成员在不同组织中的表达模式,利用qRT-PCR技术检测桃GRAS在UV-B处理下的表达情况。【结果】从桃全基因组中鉴定出48个GRAS转录因子家族基因,构建系统进化树将这48个成员分为9个亚家族,PpGRAS在桃的8条染色体上呈不均匀分布。对GRAS基因家族进行理化性质分析发现,其蛋白平均长度为590.52 aa,等电点在4.36—7.56。GRAS家族基因结构分析表明,有40个基因不含内含子,8个基因含有1个内含子。保守元件分析显示,GRAS家族包含20个保守元件,其中Motif 2和4在GRAS的家族中高度保守,同一个亚家族成员含有相同的保守元件,其可能具备相似的功能。然而,有些亚家族成员的表达模式不同,这可能与其保守基序之外的序列有关。PpGRAS在不同组织中具有不同的表达模式。叶片中PpGRAS5经UV-B处理后上调表达最显著,而有多达15个基因表达量呈现下调。果实中PpGRAS13经UV-B处理后上调表达,但有9个基因表达下调。韧皮部中,UV-B处理后有14个基因上调表达,而PpGRAS16经处理后在韧皮部中表达下调最明显。【结论】从桃基因组中共鉴定出48个GRAS基因家族成员,分布于8条染色体上;多数PpGRAS能响应UV-B处理,但在不同组织中的表达不尽相同。

不同比例红蓝光对番茄幼苗生长发育及光合特性的影响

以番茄品种Micro Tom为试材,采用发光二极管(LED)为精量调制光源,配置光强为300μmol/(m^2·s),红蓝光比例分别为1:1、3:1、5:1、7:1的光源照射番茄幼苗,以白光照射为对照,测定其株高、茎粗、壮苗指数、光合色素含量、光合参数等.结果表明,红蓝光比例为7:1时番茄叶片的比叶面积相对最大;红蓝光比例为1:1时番茄叶片叶绿素含量相对最高,净光合速率相对最低;红蓝光比例为3:1时番茄壮苗指数、净光合速率相对最高,最有利于培育壮苗.

果园生草优良草种的初步筛选

为筛选出表现优良的果园生草草种,本研究以白三叶草(Trifolium repens)和引自美国的21种草为材料进行盆栽生草试验,调查并测定了22种草的种子性状和生物学性状,并参照评分标准和指标权重对不同草种性状进行综合评价。结果表明,垂穗草(Bouteloua curtipendula)、弯叶画眉草(Eragrostis curvula)、加拿大披碱草(Elymus canadensis)的出苗天数最少;弯叶画眉草的绿期最长、直立株数最多、叶片宽度最窄、平均高度最突出且越冬率最高;弯叶画眉草、镰刀草(Agrostis scabra)的平均样方密度较高;沙画眉草(Eragrostis trichodes)和弯叶画眉草的盖度较大;垂穗草的地上生物量最大;21种草的发病指数均小于5%,表现出良好的抗病性。本试验筛选出垂穗草、粗燕麦草(Sporobolus asper)、帚状裂稃草(Schizachyrium scoparium)、沙画眉草、弯叶画眉草、柳枝稷(Panicum virgatum)、加拿大披碱草、三齿稃草(Tridens flavus)共8个综合质量优良的草种。

LED不同光质对观赏海棠组培苗生长及生理特性的影响

为了探索LED不同光质对观赏海棠组培苗生长及生理特性的影响,寻找最有利于海棠组培苗生长的光质条件,为其高效生产提供参考,本研究以海棠组培苗为试材,以白光为对照,分别进行红、蓝LED光照射,通过测定组培苗株高、干重、分化量等形态指标及SOD、POD活性等生理生化参数,并对其进行综合分析,研究LED不同光质对海棠组培苗生长及生理特性的影响。结果表明:(1)蓝光LED下植株生长旺盛,愈伤组织形成最好,株高、鲜重、干重与白光处理的差异显著,分别为白光的1.28、1.53、1.33倍;红光LED环境中组培苗增殖系数、鲜重、干重分别为对照的69.59%、76.04%、88.10%,与白光下无显著差异。(2)红、蓝LED单色光环境下,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量与白光相比都有所降低,但无显著性差异。(3)红光对海棠组培苗叶片SOD、POD、CAT活性及MDA含量有显著影响,分别为白光的26.07%、17.36%、200.15%和73.55%;蓝光下,SOD、POD活性显著降低,为对照的37.25%和53.38%,CAT活性与对照比差异不显著,MDA含量显著高于白光处理,为白光的1.42倍。综合来看,蓝光处理的海棠组培苗生长健壮、茎秆粗壮,其株高、干鲜重等显著高于白光处理,蓝光可以缩短培育周期,增大繁殖系数,培育优质壮苗。

添加不同助剂棚膜对日光温室光环境及番茄生长发育的影响

文章以番茄品种‘金棚荣耀’为试验材料,在日光温室内栽培,研究了加入转光剂或防尘剂后涂覆型消雾无滴EVA棚膜下的光环境及对番茄植株生长、果实产量和品质的影响。结果表明:与对照的普通涂覆型消雾无滴EVA膜相比,添加转光剂或防尘剂后棚膜的透光性明显改善,能够显著促进番茄植株生长,有利于提高果实产量与品质。且转光膜对温室光环境及番茄植株的影响优于防尘膜,其中,46号转光膜在改善温室光环境、促进番茄植株生长和提高果实产量与品质方面的效果尤为显著。

桃WRKY转录因子PpWRKY18克隆及表达分析

为了探究WRKY转录因子在植物抵抗逆境胁迫方面的重要作用,本研究从桃中克隆PpWRKY18基因,通过生物信息学分析PpWRKY18蛋白含有典型WRKY功能结构域。系统进化树分析表明,桃PpWRKY18与蔷薇科物种的亲缘关系最为相近。生物信息学预测PpWRKY18蛋白定位细胞核,并通过农杆菌瞬时注射烟草叶片证实PpWRKY18定位于细胞核。对PGEX-PpWRKY18融合蛋白进行诱导表达,发现PpWRKY18融合蛋白主要在包涵体中表达。荧光定量PCR结果表明,PpWRKY18受干旱诱导表达量上升,复水后PpWRKY18表达量下降。生物信息学预测显示,蛋白磷酸酶蛋白家族(Protein Phosphatase 2C)、C2H2蛋白家族(PpZAT5)、ERF蛋白家族(PpERF9)、BHLH蛋白家族(PpBHLH92)可能与PpWRKY18蛋白互作,推测PpWRKY18蛋白通过与这些蛋白互作协同响应干旱胁迫。本研究为探索PpWRKY18响应干旱的分子机制提供了理论依据。

乙烯利对苹果矮化砧T337幼苗硝态氮吸收、分配和利用的影响

【目的】本试验探究叶片喷施乙烯利对苹果矮化砧T337幼苗15N-NO3-吸收利用和分配的影响,为苹果生产中氮肥的合理施用提供科学依据。【方法】供试材料为T337幼苗,进行水培试验。幼苗先在NO3-浓度为10mmol/L的改良Hoagland营养液中预处理32天,然后饥饿培养7天,进行乙烯利处理试验。试验设叶面喷施乙烯利200μL/L (E1)和400μL/L (E2) 2个浓度,以喷清水为对照(CK)。分别于喷施后第0、4、8、12、16、20天取样测定幼苗的根系活力,根部和叶片中硝酸还原酶活性及谷氨酰胺合成酶活性;于第20天(试验结束),取样分析幼苗15N吸收、分配及利用率。【结果】各处理苹果矮化砧T337幼苗根系活力随处理时间延长呈现先升后降的趋势,在第8天均达到最大值,不同处理间差异显著。6次取样检测结果,E1、E2处理的幼苗根系活力均明显高于CK,E2处理又高于E1。不同处理幼苗根和叶片中硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性均在处理后第8天达到高峰。E1、E2处理的两种酶活性在处理后12天内高于对照,16~20天低于对照。对照和E1处理的幼苗叶片中硝酸还原酶活性在20天内一直高于同时期的根系,而E2处理只在12天内叶片硝酸还原酶活性高于根系,16天后根系高于叶片。E1处理叶片干重明显高于对照,E2处理根系和叶片干重分别比对照增加87.0%和28.8%,幼苗根冠比也显著高于对照。乙烯利能够明显提高幼苗氮肥利用率,促进氮素向幼苗根系部位分配。E1和E2处理15N利用率分别比对照高出3.44个百分点和15.32个百分点,根系15N分配率比对照分别高33.32%、67.40%。【结论】叶面喷施乙烯利可以影响幼苗根系及叶片中硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性,增加T337幼苗的生物量,提高根冠比;并且可显著提高幼苗对硝态氮的利用率,增大15N在幼苗根系中的分配率,其中以400μL/L乙烯利的处理效果最好。

芳樟醇对灰葡萄孢生长的影响及对番茄灰霉病的防控效果

通过平板抑菌试验和孢子萌发试验研究了芳樟醇对灰葡萄孢的生长抑制作用,并通过盆栽试验进一步验证了芳樟醇对番茄灰霉病的防控效果。结果表明:芳樟醇能够显著抑制灰葡萄孢菌丝的生长,半最大效应浓度(EC_(50))值为0.581 mL·L^(-1)。孢子萌发试验中,芳樟醇能够有效抑制灰葡萄孢孢子的萌发,并表现出浓度依赖性。芳樟醇处理提高了灰葡萄孢菌菌丝体的相对电导率和丙二醛(MDA)含量,说明芳樟醇可引起氧化损伤效应导致灰葡萄孢菌的膜系统被破坏;芳樟醇处理后灰葡萄孢菌中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性较对照组分别下降了27.4%、68.9%和26.0%,说明芳樟醇抑制了灰葡萄孢菌体内的抗氧化系统。盆栽试验结果显示,芳樟醇处理的病斑直径较对照组显著降低;番茄叶片中的SOD、CAT、POD、多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶活性均显著高于对照组;而MDA含量下降了41.5%,说明芳樟醇可减轻灰葡萄孢菌对番茄植株造成的氧化损伤以提高植物抗病性。综上,芳樟醇对灰葡萄孢的生长有显著抑制作用并对番茄灰霉病有较好的防治效果,研究结果可为开发新型植物源抑菌剂防控番茄灰霉病提供理论依据。

UV-B对设施桃叶片光合功能及叶绿体超微结构的影响

对温室栽培的油桃中油5号(Prunus persica var. nectarina cv.‘Zhongyou5’)适量补充UV-B,分析其对桃叶片光合功能及叶绿体超微结构的影响。结果表明,UV-B处理下各色素含量均有不同程度的增加,其中叶绿素b的含量和净光合速率(P)提升幅度较大。相较于未补充UV-B的桃树(对照), UV-B处理的F/F无显著变化, F’/F’比值、光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(qN)以及PSII实际光化学量子效率(Φ)均有显著或极显著升高。透射电镜结果显示,UV-B处理下叶绿体基质片层空隙小,堆叠紧密,叶绿体外膜边缘清晰。可见,温室内适量补充UV-B可快速改善叶片叶绿体的超微结构,提升叶绿素分子捕获光能及向PSII传递的能力,增大PSII反应中心的开放程度,提高实际光能转化效率和PSII电子传递量子效率,提高叶片的光合功能。该研究为设施果树光合性能改善和UV-B合理利用提供了理论依据。