科研产出
限水灌溉下不同灌溉模式对夏玉米产量和水分利用效率的影响
《中国生态农业学报(中英文) 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：华北平原水资源短缺问题对传统农业灌溉方式提出挑战.限水灌溉条件下调整优化灌水模式是节约灌溉用水、提高水分利用效率(WUE)和作物产量的重要策略.基于此,本试验在2018—2019年两个生长季,在自动防雨棚内(消除自然降雨的影响)设置不同灌水模式,分析其对夏玉米产量和WUE的影响.本试验采用随机区组设计,设置2种灌水方式:畦灌(BI)和微喷灌(SI).根据灌水总额和灌水频次分成2组对比模式.等量不等次组(SI-225和BI-225):灌水总额相同[50% 耗水量(ET)],灌水频次不同,SI-225灌水频次为6次,分别在出苗(VE)、6展叶(V6)、10展叶(V10)、13展叶(V13)、吐丝期(VT)和灌浆期(R3);BI-225灌水频次为3次,分别在VE、V10和VT.等次不等量组(SI-225、SI-280、SI-352和BI-450):灌水频次相同(6次),灌水总额不同(分别为50%、60%、80% 和100%ET),其中SI-225和BI-450为定额灌溉,SI-280和SI-352根据土壤墒情进行测墒补灌.结果表明,与BI-225相比,SI-225产量提高17.7%~20.2%,WUE提高9.2%~12.7%.进一步分析生理指标发现,SI-225通过小定额多次灌溉改善了上层土壤水分状况(0~40 cm),提高光合速率、叶面积指数和干物质积累,进而提高产量和WUE.在相同的灌水频次下,与BI-450相比,SI-225和SI-280产量降低21.2% 和12.0%,但由于SI-225和SI-280降低了叶面积指数和呼吸速率,导致生育期总耗水量降低,进而提高WUE.与BI-450相比,SI-352的产量差异不显著(P>0.05),但SI-352通过优化叶面积指数和呼吸速率,ET降低9.8%,灌水量降低21.8%,进而WUE提高5.1%.因此,在限水灌溉条件下(50%of ET),通过提高灌水频次(小定额多次灌溉)可提高夏玉米的产量和WUE;在适度限水灌溉(80%of ET)下,采用微喷测墒补灌可实现稳产量、高水效.该研究结果可为华北平原缺水地区提高农业用水效率提供理论参考.
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基于文献分析的氮肥用量对小麦玉米轮作体系硝态氮淋溶的影响
《中国生态农业学报(中英文) 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：氮淋溶是氮素损失的主要途径之一,土壤硝态氮通过淋溶进入水体会造成人体中毒和水体富营养化,对人体健康和生态环境产生严重危害.为探明我国冬小麦-夏玉米轮作体系化肥施氮量、作物种类和监测方法等因素对硝态氮淋溶量的影响,利用中国知网期刊全文数据库(CNKI)和Web of Science核心合集英文数据库(WoS),收集1980—2020年冬小麦-夏玉米轮作体系硝态氮淋溶领域的相关文献,采用回归方程和T检验等统计学方法分析不同施氮水平、作物种类和监测方法对冬小麦-夏玉米轮作体系硝态氮淋溶的影响.结果表明,随着化肥施氮量的增加,小麦季和玉米季硝态氮淋溶量均呈指数增长趋势.小麦季和玉米季平均施氮量差异不显著,但小麦季硝态氮淋溶量和淋溶率显著低于玉米季(P<0.01).在施氮量接近的条件下,采用渗漏计法和溶液提取器法测得的硝态氮淋溶量和淋溶率没有显著差异,两种方法均可作为监测硝态氮淋溶的可靠方法在田间应用.回归方程对施氮量和硝态氮淋溶量的拟合在施氮量低于300 kg?hm-2时较好,随着施氮量的增加拟合精确度降低.玉米季硝态氮淋溶风险大于小麦季,冬小麦-夏玉米轮作体系中玉米季的硝态氮淋溶现象需要引起重视.
关键词： 冬小麦-夏玉米轮作;硝态氮淋溶;施氮量;渗漏计;溶液提取器
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海岛棉病程相关蛋白GbPR10基因的克隆及其在干旱胁迫下的功能分析
《农业生物技术学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：病程相关蛋白10 (pathogensis related protein 10, PR10)基因在植物抵御生物胁迫和非生物胁迫过程中起到重要作用。基于本课题组前期干旱胁迫转录组数据,本研究从海岛棉(Gossypium barbadense)'比马90-53'('Pima90-53')中克隆得到1个干旱胁迫相关PR10基因,命名为GbPR10 (GenBank No.MT612460);利用qPCR揭示GbPR10基因的组织表达特异性和外源激素诱导、不同逆境诱导条件下的表达特征;同时克隆并分析GbPR10基因启动子序列特征;构建GbPR10基因的过表达载体PCAMBIA1301-GbPR10转化拟南芥(Arabidopsis thaliana),分析过表达GbPR10基因拟南芥在干旱胁迫条件下的耐受能力。结果显示GbPR10基因开放阅读框为486 bp,编码161个氨基酸,包含1个Bet_v1-like结构域,具有Ploop保守结构域,属于病程相关蛋白Bet_v1家族;组织特异性表达结果表明,GbPR10基因在海岛棉苗期和花铃期的根中优势表达,并受外源脱落酸(abscisic acid, ABA)、乙烯(ethylene, ET)、茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, MeJA)和水杨酸(salicylic acid, SA)激素的响应上调表达,在20%聚乙二醇6000 (polyethylene glycol 6000, PEG6000)和200 mmol/L NaCl非生物胁迫下上调表达;通过启动子序列分析克隆并获得了2 176 bp的启动子片段,该序列存在ET和ABA等激素响应元件及多个干旱相关调控元件;过表达GbPR10基因拟南芥在干旱胁迫下根长显著高于野生型(P<0.05),并且抽薹后植株在自然干旱处理下转GbPR10基因植株的耐旱性显著高于野生型(P<0.05)。由此可见,海岛棉GbPR10基因在棉花应答干旱过程中具有重要作用。本研究为深入研究棉花抗干旱基因的功能机制提供了理论参考。
关键词： 棉花 病程相关蛋白 海岛棉病程相关蛋白10 (GbPR10)基因 干旱胁迫
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小麦TaPR1基因启动子的克隆及启动活性分析
《河北农业大学学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：PR1是植物病程相关(Pathogenesis related,PR)蛋白家族成员之一,参与植物抗病防御反应.研究前期明确了小麦TaPR1基因受叶锈菌及信号分子水杨酸(Salicylic acid,SA)、脱落酸(Abscisic acid,ABA)的诱导表达.本研究基于中国春小麦数据库,克隆获得了小麦TaPR1基因上游2200 bp启动子序列,对启动子区域所包含的顺式作用元件进行分析预测,利用β-葡萄糖苷酸酶(β-Glucuronidase,GUS)组织化学染色、绿色荧光蛋白(Green fluorescent protein,GFP)观察对不同长度启动子区段进行启动活性验证,结果表明TaPR1基因启动子-2200~-290 bp区段具有启动活性,为进一步解析TaPR1基因转录调控机制提供了理论依据.
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小麦Ta4CL1基因的克隆及其在促进转基因拟南芥生长和木质素沉积中的功能
《作物学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL;EC 6.2.1.12)位于苯丙烷途径分支点的上游,是苯丙烷代谢途径的核心酶,可产生木质素、黄酮类等化合物,这些化合物对植物的生长发育及环境适应性均具有重要作用.在双子叶植物中,有关4CL的研究较多,而在单子叶植物尤其是作物中的研究相对较少.本研究利用RACE技术从普通小麦中克隆了一个4CL基因Ta4CL1.系统发育分析表明,Ta4CL1与水稻、玉米和高粱等植物中在木质素合成中具有重要作用的4CLs聚成一类;利用Ta4CL1过表达、拟南芥4CLs突变体at4cl1、at4cl3和at4cl14cl3及其功能回复株系进行的分析表明,Ta4CL1与At4CL1功能相似,在植物木质素合成中具有重要作用,但未参与黄酮类化合物生物合成的调控过程;Ta4CL1是转基因拟南芥中4CL酶活性的主要贡献者.过表达Ta4CL1的转基因拟南芥叶片增大、茎更粗;Ta4CL1的表达还受茉莉酸甲酯(Methyl jasmonic acid,MeJA)、赤霉素(Gibberellin,GA)和生长素(Indoleacetic acid,IAA)等激素处理的影响.本研究为利用基因工程将Ta4CL1应用于改善小麦秸秆的利用效率提供了理论依据.
关键词： 4-香豆酸辅酶A连接酶;Ta4CL1;木质素沉积;促进生长;小麦;拟南芥
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‘玫瑰香’葡萄果实成熟过程中质地与解剖结构的变化
《中国农业大学学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为阐明葡萄果实成熟过程中质地与解剖结构的变化特征及二者之间关系,本研究利用质地多面分析法(TPA)和石蜡切片法,对‘玫瑰香’葡萄果实成熟过程中的质地参数(硬度、内聚性、弹性和咀嚼性)和细胞的显微结构进行了研究,并对果实基本性状进行了分析。结果表明:葡萄果实成熟过程中,果皮(表皮和亚表皮)厚度减少、面积增加,果肉细胞面积、周长和纵径增大,且均在幼果期至转色期变化幅度最大,幼果期到转色期,果实硬度和咀嚼性呈显著下降趋势、内聚性和弹性呈显著上升趋势;进一步相关分析表明,果实硬度和咀嚼性与果皮厚度呈极显著正相关,与果皮细胞面积及果肉细胞面积、周长、纵径、横径和纵横比呈极显著负相关;果实内聚性和弹性与果实解剖形态相关性同硬度和咀嚼性变化规律相反;表皮细胞厚度和果实细胞纵径与果实质地相关系数较高。综上,本研究可为解析葡萄果实成熟过程中质地变化的细胞学基础提供一定参考。
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施用有机肥对咸水灌溉农田耕层土壤有机质及水稳性团聚体的影响
《水土保持学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为探索施用有机肥对咸水灌溉农田耕层土壤水稳性团聚体的调控效应,在麦玉两熟制农田咸水灌溉(1,2,4,6 g/L)配施有机肥(OF)和未施有机肥(NOF)长期定位试验的基础上,研究了 2018-2019年不同处理对农田耕层0-20 cm 土壤盐度(EC1∶5)、土壤有机质(SOM)含量和水稳性团聚体稳定性的影响.结果表明:咸水灌溉有增加耕层土壤盐度,降低SOM含量和水稳性团聚体稳定性的趋势,随灌溉水矿化度的升高,SOM含量、>0.25 mm水稳性大团聚体质量分数(WR0.25)、团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)逐渐减小,土壤EC1∶5和分形维数(Dm)逐渐增大,其中4,6g/L与1 g/L灌水处理间的差异达显著水平.增施有机肥可降低咸水灌溉农田0-20 cm 土壤EC1∶ 5,当灌溉水矿化度≥2 g/L时,OF处理的耕层土壤EC1∶5较 NOF处理降低4.64%~48.29%;施用有机肥显著提高农田SOM含量、WR0.25、MWD和GMD,各灌水处理的提高幅度分别为80.75%~127.32%,10.36%~90.44%,12.90%~129.11%和11.88%~81.57%.在该研究条件下,≥4 g/L咸水灌溉会显著增加土壤盐度,降低有机质含量,破坏土壤团粒结构,应谨慎使用;施用有机肥能促进耕层土壤盐分淋洗,降低盐分对土壤环境的负面影响,有助于实现咸水资源安全高效利用.
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海陆棉遗传重组技术和应用研究进展
《华北农学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：海岛棉纤维品质优良，并具有抗逆性强、抗黄萎病等优点。将海岛棉的优异基因用于陆地棉的遗传改良，实现海陆棉遗传重组，一直是棉花种质资源创新和利用研究的重要课题之一。本研究对海陆棉基因组水平上的常规遗传重组杂交技术、外源海岛棉DNA导入的基因枪法和花粉管通道法、利用染色体水平上的置换系技术的方法、特点和应用进行了综述。回顾了在应对种间遗传障碍时，遗传学家及育种家进行的多种遗传重组技术策略上的尝试。通过育种家们建立的携带有海岛棉染色体基因的陆地棉背景的染色体置换系，可望筛选出能被育种家直接利用的、稳定的、综合性状好的、或具有优异特性的种质材料，以期对今后海陆棉优异种质创制和利用研究起到促进作用，进而加快棉花育种进程。
关键词： 海陆棉遗传重组 常规杂交技术 基因枪法 花粉管通道法 染色体置换系
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棉花色素腺体发育相关基因GhERF105-like的克隆与表达分析
《华北农学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为了探析GhERF105-like在棉花色素腺体发育或棉酚代谢中的功能，利用RT-PCR技术克隆了中棉所12的GhERF105-like基因，并进行了生物信息学分析及表达模式分析。结果显示，GhERF105-like编码区为711 bp,编码236个氨基酸。GhERF105-like蛋白分子质量为26.3 ku,理论等电点pI为7.72;二级结构预测存在22.88%的α-螺旋、13.14%的延伸链、3.81%的β-转角和60.17%的无规则卷曲。GhERF105-like在第91—155位氨基酸处存在1个AP2结构域，预测有2个苏氨酸、1个酪氨酸和1个丝氨酸磷酸化位点位于AP2结构域内。系统进化分析表明，GhERF105-like及其同源蛋白基序组成在不同物种中保守程度较高，GhERF105-like与黄褐棉、达尔文氏棉、雷蒙德氏棉、海岛棉中同源蛋白的基序组成一致。GhERF105-like在有腺体棉中棉所12各个组织中的表达均显著或极显著高于无腺体棉中棉所12显性无腺体；GhERF105-like在不同有腺体棉品种/系叶片中的表达量不同，且均显著高于显性或隐性无腺体棉品种/系。GhERF105-like受ABA、BR诱导显著上调表达，但在MeJA、Eth、NaCl和PEG处理下显著或极显著下调表达。综上所述，GhERF105-like与棉花色素腺体发育密切相关，可能通过ABA、BR、Eth和JA通路调控腺体发育或棉酚代谢。
关键词： 棉花 AP2/ERF转录因子 序列分析 表达分析
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溴氰虫酰胺对棉蚜和麦长管蚜生物活性的温度效应
《应用昆虫学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：【目的】不同温度下，杀虫剂对昆虫的生物活性因杀虫剂品种及昆虫种类的不同而表现出较大的差异。研究杀虫剂的温度效应及其影响机制，为杀虫剂的田间合理使用提供技术支持。【方法】本研究采用浸渍法测定不同温度下双酰胺类杀虫剂溴氰虫酰胺对棉蚜Aphis gossypii Glover和麦长管蚜Sitobion avenae Fabricius的生物活性，并进一步研究亚致死剂量溴氰虫酰胺处理后，棉蚜和麦长管蚜体内重要解毒酶羧酸酯酶（Car E）、谷胱甘肽S-转移酶（GST）、多功能氧化酶（MFO）和UDP-葡萄糖醛酸转移酶（UGT）比活力随温度变化的趋势。【结果】溴氰虫酰胺对棉蚜和麦长管蚜均表现为正温度效应，温度系数最高分别可达+9.44和+8.24。亚致死剂量溴氰虫酰胺作用下，两种蚜虫体内主要解毒酶的比活力测定表明，15℃下，棉蚜体内GST比活力值为211.27 nmol·mg-1·min-1，显著高于对照，30℃下，比活力值为203.29 nmol·mg-1·min-1，显著低于对照。与对照相比，棉蚜GST比活力随温度升高逐渐降低，这一趋势与溴氰虫酰胺对棉蚜的正温度效应的变化一致。同样，麦长管蚜体内GST和UGT比活力较对照的变化趋势也与溴氰虫酰胺对麦长管蚜温度效应的变化相符。【结论】溴氰虫酰胺是对棉蚜和麦长管蚜具有明显的正温度系数药剂，棉蚜体内的GST和麦长管蚜体内的GST和UGT可能参与溴氰虫酰胺对两种蚜虫的温度效应变化过程。
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