起垄不覆膜栽培模式在青海浅山旱地马铃薯上的应用效果研究

在青海浅山旱地通过研究起垄栽培模式对马铃薯生长、光合及产量的影响,为该区起垄不覆膜栽培模式的推广应用提供科学依据。在为期2年定位试验中,设置起垄不覆膜栽培模式处理,对照为起垄覆膜栽培模式,对不同处理下马铃薯的生长、光合及产量进行分析。结果表明,处理间马铃薯株高、叶片叶绿素含量、叶片光合特性、产量及商品率均无显著差异。起垄不覆膜栽培模式在青海浅山旱地马铃薯生产上可以推广应用,但仍需多点验证以控制风险。

施钾对马铃薯苗期抗旱性的影响

为研究不同施钾水平对马铃薯苗期抗旱性的影响,本研究以马铃薯品种大西洋为材料,对苗期不同干旱胁迫的大西洋增施不同量钾肥,测定其生长指标和生理指标,并探究在不同条件下植株的抗旱性差异。结果表明:干旱胁迫会显著抑制马铃薯株高、茎粗的生长,同时显著降低叶片叶绿素含量、叶片类胡萝卜素含量、光合生理指标及根系活力,会促使马铃薯叶片中丙二醛含量、脯氨酸含量、抗氧化物酶活性增加,进而影响马铃薯块茎的产量及品质。增施一定量的钾肥可有效缓解干旱对上述指标的影响,均在K2(180 kg/hm^(2))水平下效果最佳。在K2施钾水平下,T0、T1和T23种干旱胁迫条件下的马铃薯块茎重量较未施钾肥的分别增加了23.3%、27.8%和36.2%,块茎淀粉含量分别增加了25.2%、25.47%和33.67%,维生素C含量分别增加了34.83%、36.91%和43.05%。综上,施钾量为180 kg/hm 2对马铃薯幼苗抗旱性和生长发育的促进效果最佳。

马铃薯后代材料晚疫病的抗性鉴定

为筛选出农艺性状优良且抗病性较好的后代材料,本试验对60份马铃薯“青薯9号”与“大西洋”杂交后代材料的离体叶片进行4种不同菌株的接种,分析4种菌株接种后的病斑面积及抗性等级,并利用LAMP技术对接种不同天数的离体叶片进行扩增检测。结果表明在60份后代材料中,高抗有6份,抗性有11份,中抗有17份,感病有24份,高感有2份。表现抗病的后代材料一共有34份,均具有广谱性,其中18份后代材料对4种菌株均产生抗病,16份后代材料对3种或2种菌株产生抗病,对4种菌株表现抗性的后代材料的广谱性比对3种或2种菌株表现抗性的后代材料高。利用LAMP技术检测接种1~5 d内及5 d后离体叶片的晚疫病菌,其扩增检测结果一致,均呈蓝色,为阳性。综上,本研究筛选的马铃薯后代材料可为抗病育种提供品种参考,LAMP技术能够对马铃薯晚疫病达到早期鉴定及预警的目的,为马铃薯晚疫病早期防治提供技术支持。

马铃薯响应低温胁迫的蛋白质组学分析

为探究马铃薯在蛋白质组学水平上对低温胁迫的响应机制,对耐低温品种'DR-2'与低温敏感品种'费乌瑞它'组培苗叶片蛋白质组学进行分析.结果表明,鉴定到肽段282790个,唯一性肽段19099个,蛋白质4471个.通过Label-Free技术对叶片差异表达蛋白分析表明,低温胁迫下'DR-2'中有38个显著差异蛋白,'费乌瑞它'中有72个显著差异蛋白.筛选出代谢通路差异蛋白13个,包括代谢相关蛋白5个,光合作用相关蛋白3个,防御相关蛋白2个,运输相关蛋白3个.Pathway富集分析结果表明低温胁迫处理下,分布在光合作用、能量代谢通路中的3-磷酸甘油醛脱氢酶、钙网蛋白、热激蛋白、肌醇-3-磷酸合酶在叶片中差异表达,该结果对研究马铃薯低温响应机制具有一定参考价值.

土壤水分胁迫对马铃薯块茎淀粉合成关键酶基因表达及酶活性的影响

为探讨马铃薯块茎淀粉合成对土壤水分胁迫的响应机制,以马铃薯品种‘青薯9号’和‘闽薯1号’为材料,采用盆栽试验,设置3个水分胁迫处理:正常供水(保持土壤田间持水量的75%)、中度水分胁迫(保持土壤田间持水量的50%)、重度水分胁迫(保持土壤田间持水量的25%),研究了土壤水分胁迫对马铃薯块茎淀粉合成关键酶基因表达及酶活性的影响。结果表明:在块茎形成过程中,土壤水分胁迫显著提高了马铃薯块茎AGPase、GBSSI、SBEI、SBEII、SSII、SSIII基因表达量,随土壤水分胁迫程度的提高,马铃薯块茎SBEI、SBEII、SSII基因表达量上调;土壤水分胁迫显著降低了马铃薯块茎AGPase、GBSS、SBE、SSS酶活性,其中GBSS、SBE酶活性下调;而AGPase、GBSSI、SSIII基因表达量及AGPase、SSS酶活性在马铃薯青薯9号、闽薯1号品种间表现出相反的上、下调趋势。

土壤水分胁迫对马铃薯生长发育光合特性和产量的影响

为了深入了解马铃薯对水分胁迫的响应机制,以马铃薯品种青薯9号(中晚熟品种)和闽薯1号(中熟品种)为试材,采用盆栽试验,土壤水分管理设正常供水(保持土壤田间持水量的75%,CK)、中度水分胁迫(保持土壤田间持水量的50%)和重度水分胁迫(保持土壤田间持水量的25%)3个处理,研究了土壤水分胁迫对马铃薯生长发育、光合特性和产量的影响。结果表明:在马铃薯块茎发育过程中,土壤水分胁迫会明显降低2个马铃薯品种的株高、块茎长度和宽度、叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、胞间CO_(2)浓度、蒸腾速率和产量,且胁迫程度越大,马铃薯株高越矮、块茎越小,叶片光合能力越差,产量越低。

马铃薯miR397的克隆及靶基因筛选

miR397广泛参与植物逆境胁迫响应。本研究从马铃薯叶片中分离出miR397的前体序列,克隆得到StmiR397基因,对潜在靶基因进行预测,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法对低温不同表现型材料进行表达模式分析。结果表明:马铃薯miR397前体序列为81 bp,能形成稳定的茎环结构,成熟序列位于5′端,上游调控区含有温度响应等多种逆境应答作用元件。低温处理下,StmiR397在耐低温材料DR-2叶中上调表达,根中表达无差异,而在低温敏感材料费乌瑞它叶中表达无差异,根中上调表达。通过对预测的10个靶基因进行表达模式分析,初步筛选出反向抑制靶基因氧化还原酶结构域蛋白、锌指家族蛋白和正向激活靶基因磷酸果糖激酶家族蛋白、生长素诱导的β-葡萄糖苷酶,为进一步研究StmiR397与靶基因的调控网络提供了一定参考。

芽孢杆菌复合菌群的构建及其对野燕麦除草活性研究

【目的】构建芽孢杆菌复合菌群,优化菌群组合并研究其杀草谱、作物安全性及对野燕麦的除草活性,为开发新型生物除草菌剂提供新思路和理论依据。【方法】以课题组前期筛选到的芽孢杆菌D30202、JZ1-1-9、JZ2-4-15和JZ2-2-1为材料,采用皿内对峙试验测定菌株间的相容性,并结合分光光度法测定菌株生长曲线,确定构建复合菌群的菌株和组合时期;通过种子萌发袋法测定复合菌群对杂草种子萌发的根长、芽长抑制率和干重、鲜重抑制率以优化菌株组合类型;采用盆栽试验对最优组合菌群进行杀草谱及作物安全性评价,测定作物叶片丙二醛(MDA)含量,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)3种防御酶活性作为对野燕麦除草活性反应的指标。【结果】待选菌株两两之间无拮抗关系且生长周期一致,由菌株D30202、JZ1-1-9和JZ2-4-15构建的复合菌群2-9-15为最优组合。菌群2-9-15抑制野燕麦种子萌发和幼苗生长的综合效果最明显,根长和芽长抑制率分别为39.17%和73.49%,幼苗鲜重和干重抑制率分别为25.11%和21.26%。盆栽试验结果显示,菌群2-9-15的除草广谱性及作物安全性均优于精喹禾灵,除禾本科作物青稞外,菌群2-9-15对玉米、藜麦、小麦、蚕豆、豌豆和马铃薯等当地主栽作物安全性高。3叶期野燕麦分别经精喹禾灵和菌群2-9-15喷施处理3 d后,叶片MDA含量、SOD和CAT活性下降趋势一致。【结论】复合菌群2-9-15具有较高的抑草活性及广谱性,具有开发为防治野燕麦等禾本科杂草生防制剂的潜力。

四倍体马铃薯PLATZ基因家族鉴定及其在逆境中的表达分析

PLATZ是植物中特有的锌指类转录因子,在调节植物生长发育和非生物胁迫方面发挥着重要的作用。本研究以四倍体马铃薯基因组为参考,对马铃薯PLATZ家族成员进行鉴定和分析,同时解析了在模拟高温、低温、干旱及盐胁迫下马铃薯根和叶在不同时间的表达模式。结果表明,四倍体马铃薯基因组范围内共鉴定到17个PLATZ成员,分布在4条染色体上,其中16个基因以等位基因的形式分别分布在第6、8、10号染色体的4个单倍型上;系统进化分析发现PLATZ基因家族分为5个亚族,其中第5亚族只包含1个基因;通过共线性分析,推断马铃薯StPLATZ基因在进化过程中发生了一定规模的复制事件,各个亚族成员的基因结构较为相似,motif组成相对保守;顺式作用元件分析发现该基因家族的启动子区包含35个作用元件,按功能分为生长发育、光响应、激素响应、胁迫响应及其他相关作用元件。由转录组分析结果推断基因StPLATZ4、StPLATZ5、StPLATZ9、StPLATZ11可能在干旱与盐胁迫中起重要的作用,其中基因StPLATZ9、StPLATZ11可能参与低温胁迫。本研究结果为开展马铃薯PLATZ基因功能研究提供一定的理论基础。

马铃薯StWRKY15在转基因烟草的耐寒性分析

WRKY转录因子在植物的正常生长发育以及逆境生长过程中起着重要作用。本研究以4℃作为低温胁迫水平,对‘青薯9号’马铃薯组培苗进行胁迫处理。通过RT-qPCR技术对马铃薯的5个WRKY转录因子基因进行表达分析,筛选出对低温响应的基因,构建表达载体遗传转化烟草,初步分析基因的功能。结果显示,4℃低温胁迫下,马铃薯中的StWRKY15基因上调显著(P<0.05);STRING预测分析StWRKY15编码蛋白的互作蛋白,主要包括StWRKY72编码蛋白、StGRAS6编码蛋白、c2结构域QUIRKY蛋白;通过双酶切方法成功获得重组质粒PRI101-StWRKY15;冻融法介导转化烟草,过表达StWRKY15基因显著提高了转基因烟草的耐寒性。4℃低温胁迫下,StWRKY15基因的过表达明显增加了脯氨酸、可溶性糖及总蛋白含量,降低了丙二醛含量;胁迫10 d时,转基因烟草的长势优于野生型烟草。综上所述,可推断出StWRKY15对低温胁迫有响应,在逆境胁迫下可减轻植株受到的损伤,在一定范围内增强转基因烟草的耐寒性。本研究为进一步了解马铃薯WRKY转录因子的功能提供了理论依据。

StSRK2E-like基因的序列分析及表达载体构建

SnRK2作为脱落酸(abscisic acid,ABA)信号转导途径的关键因子,对应答非生物胁迫防御机制的形成具有重要作用。为验证马铃薯SnRK2s的功能,本试验以‘青薯9号’为材料,利用RT-PCR对SnRK2家族中的StSRK2E-like基因进行克隆。序列分析显示,该基因CDS序列为1089 bp,编码蛋白全长为362 aa,相对分子质量为41.06 kD,脂溶指数为89.67,亲水指数为-0.321,为亲水性蛋白;进化分析显示该基因与番茄中同源基因的亲缘关系最近,相似性高达98.44%;该基因上游2000 bp启动子序列中除了含有TATA-box和CAAT-box核心元件,还含有干旱相关元件(MBS)及激素响应元件(TCA-element,ABRE,TGA-element),推测该基因参与干旱和激素胁迫应答。用RT-qPCR定量检测不同干旱胁迫时间下马铃薯根、茎和叶中StSRK2E-like基因表达水平。结果显示:StSRK2E-like基因在胁迫处理下的表达量显著低于对照,该结果表示该基因对干旱胁迫敏感;且随胁迫时间增加,对照组茎和叶中StSRK2E-like基因的表达量下调显著,胁迫组叶中下调显著(P<0.05),推测该基因在马铃薯抵御干旱胁迫过程中扮演着重要角色。StSRK2E-like基因的具体功能需要进一步研究。本试验成功构建pJAM1502-StSRK2E-like表达载体,为后续进行StSRK2E-like基因的功能验证提供试验基础。