基于SOLANUM模型的甘肃中东部马铃薯潜在产量研究

为探究马铃薯专用生长模拟模型SOLANUM对甘肃省中东部马铃薯产量预测的适用性,并分析该地区主要气候因子对马铃薯产能差的影响。本试验以3个马铃薯基因型为参试材料,利用SOLANUM模型计算并校准甘肃省天水市和定西市马铃薯模型参数,并对SOLANUM模型进行统计学的模型评价。结果表明,SOLANUM模型在甘肃省适用性评价中,产量和冠层覆盖度模拟结果相对均方根误差(RRMSE)均在16%~76.2%之间,模型效应系数(EF)在0.068~0.805之间。相关性分析表明,产能差变化与太阳辐射变化相关系数为0.8,与年降雨量变化相关系数为0.71;潜在产量与年降雨量相关系数为0.92,与太阳辐射相关系数为0.78;实际产量与年降雨量相关系数为0.89,与太阳辐射相关系数为0.68。综上,SOLANUM模型对甘肃省中东部地区马铃薯潜在产量和冠层覆盖度模拟具有适用性,但还需对马铃薯生长发育和生育期长短的估算进行深入研究,从而提高模型模拟精度和适用性。为缩小产能差,甘肃省应选择晚熟抗旱马铃薯品种种植。本研究结果为补充SOLANUM模型模拟精度和提高甘肃省马铃薯潜在产量提供了决策依据。

嘧菌酯提高马铃薯耐旱性的生理基础研究

采用盆栽法,以抗旱性不同的3个马铃薯栽培种为研究对象,于播种前以25%嘧菌酯悬浮剂为沟施药剂处理(A),正常浇水为对照(CK,土壤体积含水量θw:60%~70%),干旱为水分处理(D,θw:30%~40%),以及干旱与药剂共同处理(A-D)。通过测定叶片光合参数、抗氧化酶活性、丙二醛(MDA)和脯氨酸含量及马铃薯单株产量与品质等指标,探讨施用嘧菌酯对改善马铃薯干旱胁迫耐受性的生理基础。结果表明:嘧菌酯可有效增强马铃薯叶片净光合速率和气孔导度;在正常水分条件下,施用嘧菌酯可引起叶片过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的增强,具有延缓植株衰老的作用;在干旱胁迫条件下施用嘧菌酯可降低叶片MDA和脯氨酸含量,提高植株耐旱性。A较CK处理青薯9号、陇薯6号和大西洋单株产量分别增加30.74%、59.87%和5.90%,A-D较D处理分别增产15.17%、43.43%和16.49%;A处理青薯9号、陇薯6号和大西洋综合品质得分分别为1.184、2.856和0.621,A-D处理分别为-1.112、-0.240和-0.349。可见,嘧菌酯有利于干旱胁迫条件下马铃薯块茎品质的提高。

植物根系成像技术研究进展及马铃薯根系研究应用前景

根系是植物从土壤中吸收营养物质和水分并支撑植物地上部分的重要器官,是植物研究的热点之一。然而,由于植物根系生长环境的复杂性和不透明性,导致植物根系研究发展相对缓慢。近年来,根系成像技术的出现和快速发展为植物根系的研究提供了更直观、有效的研究方法。马铃薯是收获地下块茎的主粮作物,地下根系成像技术在马铃薯研究中的应用尤为重要。本文通过系统整理和对比传统成像技术(玻璃板法和玻璃管法)和现代成像技术(中子成像技术、X射线扫描技术、核磁共振成像技术、探地雷达、荧光成像技术、激光共聚焦成像技术、多光谱成像技术、高光谱成像技术和计算机断层扫描成像技术等)的优缺点和应用范围。根据马铃薯的生长特性以及生长环境的综合评价,筛选出能够原位监测马铃薯根系发育且不破坏其生长的成像技术和高效的图像分析系统,以期为今后成像技术在块根块茎类植物根系研究中广泛应用提供理论依据。

马铃薯不同耐旱品系管栽苗及其根尖显微结构对干旱胁迫的响应

从国际马铃薯中心(International Potato Center,CIP)引进的资源中选取了两个生育期相同,耐旱性存在差异的马铃薯耐旱品种(C16:CIP397077.16和C119:CIP398098.119)为材料,采用不限制根系生长的管栽模式,系统分析了不同水分胁迫下,这两个品种从外部形态特征,抗逆生化指标到根尖显微和超微结构的变化。结果表明:干旱胁迫会导致两个品种的根长、根活力、过氧化氢酶活力、可溶性糖和脯氨酸含量的显著升高,株高、叶片与茎杆夹角、根系相对含水量的显著降低,根尖中柱结构和细胞壁完整性发生显著改变,说明管栽模式对马铃薯根系响应干旱胁迫的研究较为理想。与C16相比,C119的绝大部分上述指标在正常浇水和不同水分处理下均表现出显著的优势,对干旱胁迫表现出了更好的适应性。此外,在干旱胁迫下,两个马铃薯品种的木质部导管直径变小、数量减少,且抗旱性更强的C119的木质部导管数量明显少于C16,这说明马铃薯也可能通过改变水分运输组织结构的策略来抵御干旱胁迫。

DNA甲基化对马铃薯试管苗生长及干旱胁迫的响应

干旱胁迫是导致马铃薯产量减少的重要因素之一,目前在4倍体马铃薯栽培种中,关于干旱胁迫的表观遗传学调控途径研究较少,尤其是DNA甲基化是否参与这个调控过程中仍不太清楚。本研究通过利用甘露醇模拟干旱胁迫和DNA甲基化抑制剂(5-aza-2'-deoxycytidine)处理,分析6个不同基因型马铃薯试管苗表型指标的差异,拟探究DNA甲基化与马铃薯干旱胁迫响应之间的关系。本研究以马铃薯品种大西洋(Atl)、青薯9号(QS9)、C18(CIP 398098.119)、C127(CIP397077.16)、费乌瑞它(FAR)和陇薯6号(LS6)为实验材料,以MS培养基上正常生长的材料作为对照,处理组分别加入60μM甲基化抑制剂(5-aza-2'-deoxycytidine)、200 mM甘露醇以及60μM甲基化抑制剂与200 mM甘露醇,处理24 d,对试管苗形态指标进行分析。结果表明:干旱与去甲基化处理全部造成试管苗发育迟缓,与去甲基化处理和干旱胁迫处理相比,共同处理下的LS6、Atl和C18株高显著降低,FAR的叶片数和总根长显著减少,且表现出叠加效应,说明干旱胁迫与去甲基化可能通过不同调控途径影响植株的这些表型;而Atl、C18除株高、FAR除叶片数和总根长、C127除平均根粗的其他表型和QS9的所有表型均无差异,且无叠加效应,说明干旱胁迫与去甲基化可能通过相同的途径调控这些表型。本研究结果为进一步分析马铃薯干旱胁迫响应的表观遗传学调控机理提供了初步的证据。

植物SnRKs基因家族的研究进展

蔗糖非酵解蛋白激酶(SnRKs)是植物胁迫响应过程中的一类蛋白激酶。近年来研究表明,植物SnRKs基因家族成员在不同植物中参与调控ABA依赖和非ABA依赖的信号转导、生物及非生物胁迫响应、离子平衡、激素信号转导、糖代谢、种子萌发、气孔开闭、幼苗发育、根系伸长等过程,但全面完整的SnRKs基因家族的功能还少见报道。本综述对已经报道的不同植物中SnRKs基因三个亚家族进行进化分析、归纳阐述其研究进展,并对SnRKs基因三个亚家族在不同植物中的功能进行分类,为进一步研究SnRKs基因家族在植物抗逆中的作用机制提供参考和帮助。