基于冠层反射光谱的大豆生物量预测模型研究

生物量与产量密切相关,建立生物量无损预测模型对于大豆产量预测及栽培管理均有重要意义。通过分析大豆生物量积累量与冠层光谱反射率及其衍生的比值植被指数(RVI)、归一化植被指数(NDVI)及差值植被指数(DVI)之间的关系,确立大豆生物量积累量的敏感波段及预测模型。结果表明:冠层光谱反射率在560nm时与大豆地上生物量相关系数最大(R=-0.91,P<0.05),三个可见光波段(485、560和660nm)和两个近红外波段(830和1 650nm)组成的比值植被指数RVI(830和560nm)与大豆生物量积累量的相关系数显著。通过逐步回归分析确立大豆生物量的预测模型,560nm反射率与大豆地上生物量相关关系的决定指数R2高达0.85,RVI 830_560与大豆地上生物量相关关系的决定指数R2为0.77。

不同密度条件下玉米植株光合日变化特征分析

为探究不同密度条件下玉米植株各生育时期净光合速率Pn和叶绿素含量SPAD值的日变化特征,于2016—2017年在河南浚县高产试验田进行了试验.以郑单958和浚单29作为试验材料,设置高(8.25万株/hm^(2))和低(6.75万株/hm^(2))两个密度,三次重复,使用LI-6400型便携式光合仪在玉米5个生长时期(苗期,拔节期,灌浆期,抽雄吐丝期和成熟期)一天内每隔2 h,测定8点到16点之间植株的净光合速率,并用SPAD仪在后四个时期测定SPAD值.结果表明,玉米在苗期的Pn日变化呈单峰线,最高值出现在上午,在拔节期Pn日变化也为单峰线,峰值出现在下午,而SPAD值则呈现下降-上升趋势.抽穗期Pn日变化出现双峰与单峰交叉,不同密度间出现差异,玉米午休现象出现;SPAD值表现下降-上升-下降的现象;不同密度间各品种表现出差异,该生育期SPAD值较其它生育期高.在灌浆期和成熟期,玉米Pn日变化为双峰线,变化幅度因品种和密度而不同,但趋势一致,高峰出现在上午,午休现象较为明显;灌浆期SPAD值呈现下降-上升-下降-上升趋势.成熟期SAPD整体减小,并且SPAD日变化幅度也减小.Pn与SPAD在拔节期和抽穗期的日变化存在显著相关性,可以通过测定SPAD值来推断玉米植株的光合性能,从而为高密度集约化生产中玉米高产栽培提供理论依据.

陆地棉Pht1家族成员的全基因组鉴定及表达分析

【目的】磷是植物三大必需矿质元素之一,对植物的生长发育至关重要。Pht1家族的磷酸盐转运蛋白在植物磷吸收和转运方面具有重要作用,然而关于该基因的系统研究工作尚很少开展。本研究旨在进行Pht1家族成员全基因组鉴定和表达模式分析。【方法】通过生物信息学的方法对陆地棉Pht1家族成员的基因结构、编码蛋白质的结构、染色体定位、基因复制和表达情况等进行全面分析。【结果】(1)在陆地棉的基因组中共鉴定到17个磷酸盐转运蛋白基因(GhPT),其中A亚组包含8个GhPT,D亚组包含9个GhPT;(2)棉花GhPT蛋白之间序列相似性很高,并均具有12个疏水的跨膜区域;(3)进化分析表明这些GhPT蛋白主要聚为2大组(GroupⅠ和GroupⅡ),位于同一组的GhPT的编码基因大部分具有相似的内含子/外显子分布模式;(4)17个GhPT基因不均匀分布在A亚组和D亚组中的5条染色体上,串联复制和片段复制可能导致GhPT基因在陆地棉中的扩增;(5)表达模式分析表明,GhPT6和GhPT14在根中表达量最高,且同时响应低磷和低钾胁迫诱导并上调表达。【结论】这些结果将有助于深入了解Pht1家族基因的功能及离子信号途径相互作用的分子机制。

新开垦土壤上构建玉米/蚕豆-根瘤菌高效固氮模式

为了在新开垦土壤上构建高效种植模式,本文采用温室盆栽和大田试验相结合的方法,选用4种根瘤菌接种方式(保水剂拌种、清水拌种、三叶期灌根和种子丸衣化)接种4种不同蚕豆根瘤菌(NM353、CCBAU、G254和QH258),分析接菌后新开垦土壤上玉米/蚕豆间作体系的生产潜力、地上部氮素吸收和结瘤特性以及生物固氮等方面的优势,拟为该体系筛选出高效的根瘤菌及其接种技术。结果表明:接种NM353后,玉米/蚕豆间作体系中蚕豆籽粒产量比单作平均增加152.84%,而玉米保持相对稳产;以保水剂拌种的方式接种NM353的间作蚕豆地上部氮素积累量最高,蚕豆结瘤数、瘤重、固氮比例和固氮量均高于本试验中其他3种方式接种的根瘤菌。在盛花期和盛花鼓粒期,接种NM353蚕豆的固氮比例比接种CCBAU的分别高19.1%和11.1%,在各个生育时期两者固氮量之间差异均达显著水平;接种NM353与接种其他菌种间固氮量和固氮比例差异更显著。因此,在新开垦土壤上,用保水剂拌种的方式对间作蚕豆接种NM353根瘤菌,构建玉米/蚕豆-根瘤菌高效固氮体系,为新开垦土壤合理开发利用的可持续发展模式。

不同酸提取对维生素C测定结果的影响

试验以4种酸作为提取剂,研究不同浓度酸提取下维生素C含量的变化,并进一步探讨混酸对测定结果的影响。结果表明,草酸、盐酸和醋酸均以2%浓度提取效果最好,磷酸则以8%浓度最佳,其中2%草酸测定结果最高;2%草酸-8%磷酸测定结果显著高于其他混合酸处理,但低于单酸处理。相关分析结果显示,3种最佳浓度单酸之间相关显著,2%草酸-8%磷酸混合酸与2%草酸和2%盐酸显著相关。

全自动凯氏定氮仪测定大豆蛋白质方法的研究

利用全自动凯氏定氮仪测定大豆蛋白质含量,采用单因素试验及正交设计试验,研究称样量、催化剂比例、浓硫酸量及消化时间对蛋白质含量测定结果的影响。结果表明:称样量对蛋白质含量测定结果的影响差异不显著,催化剂比例、浓硫酸量和消化时间则显著影响测定结果。正交设计结果表明,最佳的样品处理条件为A2B2C2,即当称样量在0.5g时,最佳催化剂比例选择K2SO4/CuSO4=6∶0.2,加9mL浓硫酸,消化时间控制在70min时可获得最佳的测定效果,在此条件下蛋白质测定含量最高可达43.11%。

苜蓿皂苷研究进展

苜蓿是当今世界分布最广泛的栽培牧草,其富含皂苷、叶蛋白、多糖和类黄酮等多种生物活性成分,在生物制药及畜牧业生产中有着广泛的应用,具有重要的研究价值。其中皂苷是苜蓿中重要的生物及药理活性物质,也是苜蓿的主要次生代谢产物之一,具有抑菌、抗氧化、降低胆固醇以及调节脂类代谢等多种功能。介绍了不同地区不同苜蓿品种植株在各部位和不同生长期皂苷含量的变化情况及现阶段苜蓿皂苷的主要提取技术,并对其生物学功能和应用的研究进展作了综述,为苜蓿皂苷的进一步研究、开发和利用提供参考。

玉米籽粒淀粉含量主基因+多基因混合遗传模型分析

以3个玉米组合济533/PH6WC(组合Ⅰ)、济533/H5818(组合Ⅱ)、2394/PH6WC(组合Ⅲ)的P1、P2、F1、F2、B1、B26世代群体为材料,利用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型,对玉米淀粉含量进行6世代联合遗传分析。结果表明,组合Ⅰ和组合Ⅲ淀粉含量均为E-1模型(2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型),2个组合均表现为以主基因遗传为主,均在F2代主基因+多基因遗传率较高;组合Ⅱ淀粉含量为D-2模型(1对加性主基因+加性-显性多基因模型),在B1世代没有检测到多基因,B2和F2代以多基因遗传为主,在F2代主基因+多基因遗传率较高。

陆地棉蔗糖磷酸合成酶基因家族的鉴定及表达分析

【目的】蔗糖磷酸合成酶(Sucrose phosphate synthase,SPS)是调控植物蔗糖代谢合成途径的关键酶,在植物光合产物的积累与分配方面发挥着重要作用,然而棉花中SPS基因的系统研究尚很少开展。本研究旨在对陆地棉SPS基因进行全基因组鉴定,并对它们的表达特性进行系统分析。【方法】基于已公布的陆地棉基因组序列,利用生物信息学和荧光定量聚合酶链式反应(Quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)等方法对陆地棉SPS家族基因的蛋白结构、进化关系、基因结构特征、染色体定位、基因复制和表达特性进行分析。【结果】(1)在陆地棉基因组中,共鉴定到10个Gh SPS基因(Gh SPS1-Gh SPS10);(2)Gh SPS蛋白具有植物SPS家族特有的两个保守的蛋白结构域和3个相对保守的蛋白磷酸化位点;(3)进化分析表明,Gh SPS蛋白可聚为A、B和C共3个亚族,其中A亚族成员最多,包含6个GhSPS蛋白;(4)位于同一亚族的GhSPS基因具有相似的外显子-内含子分布模式,但是外显子/内含子数目在不同亚族间差异很大;(5)GhSPS基因均匀地分布在陆地棉A亚组和D亚组的5条染色体上,片段复制可能导致了GhSPS基因在陆地棉基因组中的扩增;(6)转录组分析表明,不同亚族GhSPS基因具有不同的组织表达模式,A亚族Gh SPS基因在被检测的各个组织均有较高的表达,B亚族GhSPS基因主要在叶片中高表达,C亚族Gh SPS基因主要在纤维、叶片和花瓣中高表达;(7)进一步荧光定量PCR分析表明,GhSPS4在叶片中表达量很高,GhSPS1在叶片和花瓣中表达量较高,Gh SPS7和Gh SPS10在被检测的各个组织均有较高的表达,该结果与转录组分析结果相对一致。【结论】陆地棉SPS基因家族包含10个成员,分布在5条染色体上,可分为3个亚族,不同亚族成员呈现出不同的表达模式,为后续深入解析陆地棉SPS家族基因的功能奠定理论基础。

水氮互作对百农207种子发芽特性及贮藏物质转运的影响

为了研究不同水氮处理下收获的百农207种子发芽特性和贮藏物质转运的差异,以百农207为材料,结合当地冬小麦灌溉施肥制度设置水氮两因素裂区试验,水分为主区,氮素为副区,设置W0(返青后不灌水)、W1(返青后灌拔节水)、W2(返青后灌拔节水和开花水)、W3(返青后灌拔节水、开花水和灌浆水)4个灌溉水平以及N0(不施氮)、N1(120kg·hm-2)、N2(180kg·hm-2)、N3(240kg·hm-2)4个施氮水平。在百农207收获后进行标准发芽实验,测定种子的发芽指数、活力指数、生长特性和贮藏物质转运等相关指标。结果表明,灌水和施氮对收获后的百农207种子活力指数、幼苗根冠比、贮藏物质转运率和转化效率的影响呈正向耦合效应。水分是决定收获后小麦种子活力指数、种子贮藏物质转运率和转化效率的主要因子;氮素是决定收获后种子发芽阶段根冠比的主要因子。高水肥处理(N3W3)的种子发芽指数和活力指数最高,水分和养分胁迫(N0W0和N1W0)下发芽阶段的根芽长比值较高。在一定施氮量范围内,增加灌水并不能促进收获种子在发芽阶段幼苗根冠比的增加。在W2和W3水平下,不同施氮处理的百农207种子贮藏物质转运率和贮藏物质转化效率均高于60%。种子发芽阶段幼苗生长相对最优的水氮处理为N2W2。这说明一定水分和氮素营养供应范围内降低氮肥用量,不会降低收获后百农207种子的贮藏物质转运率和转运效率,符合当前的减肥增效原则。

玉米自交系的配合力及相关性分析

以课题组新培育的19个玉米自交系为材料,采用不完全双列杂交设计组配杂交组合,进行配合力测定与分析、遗传参数估计和相关性分析。结果表明,自交系003、006、009、055、097、117、120、167、566、567、572各性状的一般配合力表现优良;杂交组合133×579、012×566、053×567、117×566、006×565、012×579、097×565、167×576、188×572表现优良,可进一步进行试验;株高和雄穗分枝数适合进行早代选择,穗位高和穗粗等其他8个性状宜进行晚代选择;雄穗大小和雌穗大小呈正相关关系。评估了所选自交系在玉米育种中的应用价值,为自交系选育和杂交种组配提供了依据。

小麦BNS雄性不育系晚霜冻抗性和低温不育特性观察

BNS是一个低温敏感型小麦雄性不育系,穗分化期间8℃以下低温可诱导其花粉败育。为了持续观察BNS的不育特性,于2017年秋季分期播种了BNS及其保持系郑麦366。2018年4月5日至6日该地区发生晚霜冻,草面温度-1.7℃,许多小麦品种受到冻害。抽穗后,观察BNS和郑麦366两个材料的冻害特征、穗分化进程和自交结实率,结果发现,10月9日正季播种的郑麦366冻害严重,受冻株率超过75%,11月18日播种的郑麦366未受冻;10月1日和11月17日播种的BNS未受冻,期间的5个播期均出现轻度冻害,受冻株率3.7%~5.4%;郑麦366和BNS两个品种冻害发生的温度敏感期均为药隔期至减数分裂期,并且冻害组织单位是整小穗,而非小花;10月1日和9日播种的BNS自交结实率分别为5.08%和10.41%,高于过去年份的结实率水平,分析发现是霜冻发生前12 d连续15℃以上高温所诱导;BNS对低温敏感始于雌雄蕊分化始期,1周左右即可完成不育诱导,此后高温仅转换少部分小花为可育,后来的霜冻强低温也未能恢复BNS为完全不育。

陆地棉种质资源的表型及SSR遗传多样性分析

目的:了解实验室保存的300份棉花种质资源的遗传背景,为棉花育种提供理论基础。方法:从372对简单重复序列(SSR)引物中筛选出38对稳定且扩增效果好的引物,从表型性状和分子标记两方面研究300份种质资源的遗传多样性。结果:共检测出126个片段,平均每对引物为3.66个,其中多态性片段为90个,每对引物的多态性条带数为1~6,平均2.42,多态性比较低。遗传相似系数变化范围为0.175~0.905,平均值为0.533,46%品种对的遗传相似系数较小。在遗传系数为0.400时,300个品种被聚为两大类,各包含150个品种。表型性状分析结果表明,7个表型性状都有极显著差异,8个性状变异系数大小水平依次为发病指数>皮棉产量>铃数>单铃重>株高>衣分>子棉产量>生育期;多样性水平依次为生育期>衣分>株高>单铃重>铃数>子棉产量>皮棉产量>发病指数。表型性状聚类分析表明,2个树状聚类图基本吻合,300个品种被分为两大类。结论:表型和SSR多样性分析表明,300份棉花种质资源之间的遗传多样性比较丰富,为进一步的育种工作提供了理论依据。

砂质脱潮土区不同冬小麦品种(系)抗倒伏特性研究

【目的】研究河南省砂质脱潮土区冬小麦的抗倒伏性能。【方法】以河南省砂质脱潮土区种植的13个不同冬小麦品种(系)为研究对象,分析灌浆中期冬小麦农艺性状、茎秆物质特性和力学特性与抗倒性能的关系,并对与小麦抗倒指数相关的9个性状进行相关、聚类和主成分分析。【结果】灌浆中期的株高和重心高度不是冬小麦品种(系)倒伏的决定因素。不同冬小麦品种(系)的基部第二节间的机械强度和抗倒指数与第二节间长度在一定范围内负相关,但相关性不显著;与株高构成指数和基二/株高极显著和显著负相关;与茎粗、茎壁厚度和厚径比显著和极显著正相关。聚类分析中类群Ⅰ通过降低株高和优化基部第二节间来改善抗倒性能。类群Ⅱ通过基部第二节间特性优化来改善抗倒性能,类群Ⅲ通过降低株高和提高茎秆机械强度来降低倒伏。主成分分析得到的3个主成分因子对抗倒性状变异累计贡献率为83.72%。主成分因子Y1反映茎秆指标变异的48.11%,其中茎壁厚度、厚径比、机械强度是决定Y1的主要因素。【结论】抗倒指数是由多因素决定的综合性状,基二/株高、茎壁厚度、茎粗和厚径比可以作为评价抗倒伏指数的指标选项。就砂质脱潮土区提高小麦抗倒育种对策而言,除茎秆的机械强度外,注重基部第二节间长度占株高的比例和茎壁厚度与茎粗的比例同样重要。

玉米杂种优势类群划分高多态SSR引物筛选

【目的】研究玉米杂种优势类群划分高多态SSR引物筛选。【方法】遴选均匀分布在玉米10个连锁群上160对SSR引物,在104份玉米自交系DNA中扩增,根据引物的染色体分布和PIC值,分别取40、30、20和10对高多态引物建立4套新引物体系,检测104份自交系的分类效果。【结果】(1)160对引物中的63对引物带型稳定,多态性高,最高PIC值0.7623,高于过去常用核心SSR引物,63对引物中过去常用核心SSR引物仅保留40%左右;(2)4套引物体系中,40和30对引物体系的分类结果与已知自交系类群高度吻合,20对体系与40对体系比较具90.5%一致性,10对体系与40对体系比较的一致性81.0%;(3)40对体系分类104份材料为5大类群,分别是瑞德、改良瑞德、兰卡斯特、黄改和和旅大红骨,与目前国内利用的优势群划分结果一致,也能鉴别出每个群中亲缘关系最远的亚群是相近群间二环系来源的混合基因型;(4)各群的代表自交系是单一遗传结构成分,亚群是多遗传结构成分。【结论】部分SSR引物的多态性在新自交系中会出现下降,建立的新的40对引物体系有精确的分类功能,可应用于类群划分,20对体系的分类精确性稍低,但检测工作量减半,在批量材料分类中有利用价值。

小麦锰超氧化物歧化酶基因的克隆与原核表达

为了深入研究小麦Mn超氧化物歧化酶基因(MnSOD)的功能,采用逆转录PCR(RT-PCR)技术扩增Ta MnSOD的开放阅读框(ORF)全长c DNA,对其进行生物信息学分析。结果表明,该基因开放阅读框长度为675 bp,编码224个氨基酸,蛋白相对分子量为24. 56 ku,等电点为6. 83。构建原核表达载体p ET32a-Ta MnSOD,对Ta MnSOD基因进行原核表达,十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)结果表明,所表达蛋白与预测蛋白大小一致。研究结果为进一步研究该蛋白的功能奠定了基础。

越南紫薯胚性愈伤组织诱导及体细胞胚胎形成

【目的】越南紫薯[Ipomoea batatas(L.)Lam]品质优良,薯块均匀,商品性好,但产量偏低,产量性状亟待遗传改良,体细胞胚胎发生是快速繁殖和保持种性稳定的基础,对紫薯的遗传改良有重要意义。采用激素处理越南小紫薯外植体,研究越南紫薯的体细胞胚胎再生途径,为通过体细胞无性系变异筛选紫薯高产优质新材料提供新方法。【方法】以市场销售的越南紫薯为材料,以叶片和茎段作外植体,探讨植物生长调节物质种类(6-BA、NAA、2,4-D、ABA)及配比对越南紫薯培养的影响,建立越南紫薯体细胞胚胎发生及再生植株体系。【结果】叶片和茎段诱导愈伤组织培养基相同,难易程度一致,诱导配方为MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L;在普通愈伤组织诱导形成胚性愈伤组织过程中,2,4-D起重要作用,其他激素起辅助作用,较好的诱导配方为MS+6-BA 0.1 mg/L+2,4-D 2.0 mg/L;在胚性愈伤组织诱导产生体细胞胚过程中,ABA起着重要作用,并进一步发育和分化的适宜的培养基为MS+6-BA 0.1 mg/L+NAA 0.2 mg/L+ABA 0.5 mg/L。【结论】叶片和茎段愈伤组织诱导最佳培养基为MS+6-BA 1.0 mg/L+0.2 mg/L NAA,愈伤组织转化为胚性愈伤最佳培养基为MS+6-BA0.1 mg/L+2,4-D 2.0 mg/L;胚性愈伤形成体细胞胚胎最佳培养基为MS+6-BA 0.1 mg/L+NAA 0.2 mg/L+ABA 0.5mg/L。

玉米RIL群体株型性状的灰色关联度和通径分析

本文以郑58和PH6WC构建的194个玉米RIL家系为研究材料,对玉米的株高、穗位高、穗上高、雄穗长、穗上节间数、穗上平均节间长6个株型性状进行灰色关联度分析和通径分析,以期为玉米新品种的选育提供理论依据。结果表明,玉米RIL群体的6个株型性状的变异系数相对较大,多数大于10%,该群体6个株型性状具有较高的改良性。灰色关联度分析表明,穗上高对株高的影响最大,其关联度为0.8361;5个株型性状间穗上高与穗上平均节间长关联度最大,为0.8095。相关性分析表明,大多数性状之间存在显著正相关,其中株高与穗上高相关性最大,为0.885。通径分析表明,穗上高对株高的直接作用最大,其直接通径系数为0.596,穗上平均节间长通过穗上高对株高的间接作用最大,其间接通径系数为0.479。本研究利用灰色关联度分析法与通径分析所得结果一致,证明该方法具有较强的可行性,相关数据可为玉米株型育种提供理论基础。

PBL教学模式在土壤肥料学教学中的应用分析

本文基于问题导向性(Problem-Based Learning, PBL)教学模式在土壤肥料学中的应用展开研究。以2015~2016学年第二学期农学和种科专业对口班级共113人作为研究对象进行试验。农学专业对口班级使用PBL教学方法,种科专业对口班级使用传统教学方法。在学期中、学期末对学生进行调查问卷和考试的方式测评,比较PBL教学模式与传统教学模式的效果,并结合土壤肥料学教学特点,分析了PBL教学模式在土壤肥料学教学中的应用效果。结果表明,PBL教学模式在土壤肥料学教学中的应用,很受学生欢迎,满意率很高;学生对知识点理解更透彻,并能学以致用;老师备课更加充分,提前准备多样化教学案例和素材,提升了土壤肥料学教学质量;师生互动频繁,学生学习主动性明显增加,同时也有利于增进师生感情。

几种新型尿素对玉米植株氮素利用和土壤氮残留的影响

为明确控释、聚能网、腐植酸、含锌尿素对玉米植株氮素利用和土壤氮残留的影响,本试验以郑单958为试验对象,以不施氮为对照,设置常规尿素、控释尿素、聚能网尿素、腐植酸尿素、含锌尿素、常规尿素加锌6个施肥处理。结果表明,施用控释尿素玉米籽粒产量达9411 kg/hm^(2),比对照增产54.4%;其次是聚能网尿素处理;腐植酸尿素和含锌尿素与常规尿素相比也具有增产作用。从玉米植株地上部生物量累积来看,控释尿素处理下玉米植株生物量最高,为25433 kg/hm^(2)。成熟期,控释尿素处理玉米植株氮素养分累积量达277.5 kg/hm^(2),比对照增加39.7%;氮肥利用率为55.3%,农学利用率为14.8 kg/kg,显著高于常规尿素处理。通过施用4种新型尿素,对比分析收获期土壤剖面无机氮残留,发现腐植酸处理下土壤中铵态氮和硝态氮的累积量都要高于其他处理,而控释尿素和聚能网尿素的累积量都较小,这与地上部植株氮肥利用率相对应。通过综合对比分析可知,控释尿素处理无论是在植株性状、增产潜力,还是氮素养分利用效率及对土壤环境影响方面,均表现优异,推荐在玉米生产中大面积应用该新型肥料。