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外源L-谷氨酸对花后干旱胁迫下小麦干物质积累分配、籽粒灌浆特性及品质形成的调控效应

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植物营养与肥料学报 2024年第5期30卷 848-862页

作者：李刚李超王焱栋付凯勇魏加练曾天云李诚李春艳石河子大学农学院/绿洲生态农业兵团重点实验室新疆石河子832003

【目的】谷氨酸(Glu)具有调节植物生长,提高作物抗逆能力的功效。研究外源L-谷氨酸(L-Glu)对灌浆期干旱胁迫下小麦干物质积累分配及转运、光合参数、灌浆特性、农艺性状及品质特性的影响,为进一步研究谷氨酸提高小麦耐旱性奠定理论基础... 详细信息

【目的】谷氨酸(Glu)具有调节植物生长,提高作物抗逆能力的功效。研究外源L-谷氨酸(L-Glu)对灌浆期干旱胁迫下小麦干物质积累分配及转运、光合参数、灌浆特性、农艺性状及品质特性的影响,为进一步研究谷氨酸提高小麦耐旱性奠定理论基础。【方法】以新疆主栽冬小麦品种新冬18号和新冬22号为试验材料,在抽穗期、开花期分别喷施0、2、4 mmol/L的L-Glu溶液,开花后进行大田干旱胁迫(DT)和适水处理(WT)。在开花初期和花后10、20、30天(即灌浆初期、中期、后期),测定了小麦干物质积累分配及转运、光合特性、灌浆特性、农艺性状及品质等相关指标。【结果】外源喷施L-Glu可以显著增加开花后干旱胁迫下地上部总干物质积累量,其中DT-G2、DT-G4处理显著高于DT-G0处理。与DT-G0处理相比,DT-G2和DT-G4处理有效提高了开花后干旱胁迫下干物质积累对籽粒干物质积累的贡献率,新冬18号小麦分别增加24.65%、24.28%,新冬22号小麦分别增加28.44%、16.03%;与DT-G0处理相比,DT-G2、DT-G4处理提高了灌浆期光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))、蒸腾速率(T_(r))、叶肉瞬时羧化效率(P_(n)/C_(i))及籽粒灌浆平均速率,其中DT-G2、DT-G4处理下新冬18号小麦籽粒灌浆平均速率分别较DT-G0增加15.17%和3.59%,新冬22号小麦分别增加19.92%和14.70%;与DT-G0处理相比,DT-G2处理显著提高了2个小麦品种的千粒重,DT-G4处理显著降低了2个小麦品种的湿面筋含量。【结论】抽穗期、开花期喷施外源L-Glu可以显著增加开花后干旱胁迫下小麦地上部总干物质积累量,降低灌浆后期小麦干物质在营养器官的分配比例,同时提高开花后干旱胁迫下旗叶的光合速率及蒸腾速率,进而促进小麦穗部干物质的分配,提高小麦籽粒的灌浆速率,延长灌浆持续时间,最终在降低干旱胁迫下粒重损失的同时提高籽粒品质。

关键词：小麦花后干旱胁迫 L-谷氨酸干物质积累分配光合效率灌浆持续时间籽粒品质

不同水分条件下磷肥运筹对小麦籽粒淀粉粒理化性状的影响

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植物营养与肥料学报 2022年第2期28卷 216-226页

作者：鲍艺丹付凯勇贾中立李诚李春艳石河子大学农学院/新疆兵团绿洲生态农业重点实验室新疆石河子832000 菏泽市农业科学研究院山东菏泽227400

【目的】小麦淀粉理化性质不仅受品种基因型控制,也受环境生态因素与栽培措施的影响。探究不同水分条件下磷肥运筹对小麦籽粒淀粉粒理化特性的影响,可为科学施用磷肥提供理论依据。【方法】选用‘新冬20号’为试材,分别设置花后干旱胁迫... 详细信息

【目的】小麦淀粉理化性质不仅受品种基因型控制,也受环境生态因素与栽培措施的影响。探究不同水分条件下磷肥运筹对小麦籽粒淀粉粒理化特性的影响,可为科学施用磷肥提供理论依据。【方法】选用‘新冬20号’为试材,分别设置花后干旱胁迫(DT,灌水量为5625 m^(3)/hm^(2))和适水灌溉(WT,灌水量为9000m^(3)/hm^(2))两个水分处理,每个水分条件下分别设置3种磷肥(P_(2)O_(5) 10^(5) kg/hm^(2))施用方式:P1 (小麦返青期一次性施用)、P2 (小麦返青和拔节期分别追施50%)、P3 (小麦返青、拔节和灌浆期分别按40%、30%和30%比例追施)。于小麦成熟后收获籽粒,提取淀粉粒并测定平均粒径、直支比、晶体结构、酶解特性、热特性和糊化特性。【结果】DTP1和DTP2处理的淀粉粒平均粒径比WTP1和WTP2处理分别降低5.92%和7.61%,而DTP3处理比WTP3处理则升高13.29%;DT条件下淀粉粒平均粒径表现为P3>P2>P1,而WT条件下表现为P2>P1>P3。DT条件下,不同磷运筹之间直支比差异不显著;WT条件下,直支比表现为P1>P2>P3。不同的水分条件并未明显改变淀粉粒基本形态,DT条件下表面破损淀粉粒数量多于WT,其中DTP3处理下表面破损的淀粉粒数量最多。WTP3处理的淀粉粒具有较多的淀粉微通道。DT条件下P1和P2处理的淀粉粒内部通道蛋白数量低于P3处理;WT条件下,P2处理的淀粉粒内部通道蛋白数量最少,P3处理最多。DT条件下P1、P2和P3处理的结晶度分别比WT条件下相应的处理增加66.50%、0.55%和46.20%。关于淀粉,起始温度各处理间以WTP3最高,WTP1最低;DTP3峰值温度显著低于WTP3;对于终止温度,WT条件下各处理间差异显著,其中P3最高,P1最低;对于热焓值,DTP2和DTP3均高于相应的WT处理。DTP3/WTP3组内的糊化参数有5项达到显著差异,DTP2/WTP2组内糊化参数有3项达到显著差异,DTP1/WTP1组内仅有1项糊化参数达到显著差异。相关分析表明,平均粒径与崩解值呈显著正相关,淀粉总量与结晶度呈极显著正相关,淀粉直/支值仅与终值粘度呈显著正相关,籽粒千粒重与糊化温度呈显著负相关,籽粒磷含量对淀粉糊化特性有显著负效应,结晶度与淀粉低谷粘度、终值粘度均呈显著正相关。【结论】干旱胁迫下磷肥分3次施用(小麦返青、拔节和灌浆期分别按40%、30%和30%比例追施),相对于其他施磷方式可显著提高胚乳淀粉粒平均粒径,增加内部通道蛋白数量,返青期一次施磷相对于其他施磷方式可显著提高胚乳淀粉粒结晶度。正常灌溉时,返青期一次施磷可显著提高胚乳淀粉粒的直支比。籽粒中磷含量与糊化特性存在显著相关性,因此在生产上可通过调节水分和选择在不同生育期按不同比例施磷来生产不同加工品质的小麦。

关键词：小麦磷肥运筹花后干旱淀粉理化性质

小麦花后干旱胁迫下不同磷素运筹对胚乳细胞程序性死亡的调控

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植物营养与肥料学报 2023年第7期29卷 1250-1264页

作者：王银花付凯勇张祥池李超李春艳李诚石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室新疆石河子832000

【目的】探明花后干旱胁迫下不同磷素运筹对小麦胚乳细胞程序性死亡(PCD)的影响,验证不同磷素运筹延缓胚乳PCD进程,减轻花后干旱胁迫危害的效果。【方法】选用冬小麦‘新冬20号’为材料进行裂区试验,主因素为水分,副因素为磷肥施用方法... 详细信息

【目的】探明花后干旱胁迫下不同磷素运筹对小麦胚乳细胞程序性死亡(PCD)的影响,验证不同磷素运筹延缓胚乳PCD进程,减轻花后干旱胁迫危害的效果。【方法】选用冬小麦‘新冬20号’为材料进行裂区试验,主因素为水分,副因素为磷肥施用方法。两个水分处理为:干旱胁迫(开花后停止灌水)和适水条件(开花至成熟,每12天进行一次灌水)。在P2O5施用量105 kg/hm2下,设置3种磷肥运筹方式:P1(返青期一次性施用)、P2(返青和拔节期各追施50%)、P3(返青、拔节和灌浆期分别追施40%、30%和30%的磷肥)。花后每7天取小麦穗样一次,共取样5次。观察了穗中部籽粒胚乳细胞超微结构、酸性磷酸酶(ACPase)化学定位、胚乳细胞核数以及胚乳细胞基因组中的DNA片段,分析了胚乳细胞ACPase活性和胚乳PCD相关基因的相对表达量。【结果】1)适水和干旱胁迫条件下,P3处理小麦的核变形和核膜凹陷较P1、P2轻,P3处理细胞核变形较少,TUNEL检测P3处理细胞核被标记数目较少,P3延长了胚乳细胞核变形至解体的进程。2)干旱胁迫下,P3处理DNA片段化出现时期较晚;适水条件下,P3处理DNA片段化出现时期同样较晚,且干旱胁迫下DNA片段化出现的时期较适水条件下提前。3)适水和干旱胁迫下,P3处理细胞核计数显著高于P1、P2处理,核酸酶活性同样显著高于P1、P2处理,P3处理的胚乳细胞ACPase活性较P1、P2处理高。4)dad1和Bcl2基因负向调控PCD进程,干旱胁迫下,dad1基因在花后7天的相对表达量较适水条件下增加,花后14天相对表达量有所下降,P3处理下dad1的相对表达量在花后28天达到峰值,Bcl2基因在花后7天P3处理的相对表达量较适水条件下增加,花后28天P3处理Bcl2的相对表达量达到峰值;适水条件下,dad1基因的表达集中在花后14和28天,Bcl2基因的表达集中在花后21和28天,都表现为P1处理高于P2、P3处理。5)干旱胁迫下,P1处理最大灌浆速率和平均灌浆速率最高;P3处理最大灌浆速率出现时期最晚,籽粒灌浆增重持续时间较长,理论最大千粒重较P1、P2处理高。适水条件下,最大灌浆速率和平均灌浆速率以P2处理最高;P3处理最大灌浆速率出现时期最晚,籽粒灌浆增重持续时间较长,理论最大千粒重较P1、P2处理高。【结论】花后干旱胁迫下,通过3次施磷减少了花后小麦籽粒胚乳细胞DNA的断裂,延缓了细胞核变形、解体的速度,维持了较高的细胞数,有效延缓了胚乳PCD的进程。干旱加剧了胚乳细胞的程序化死亡进程,磷肥分3次追施延缓胚乳细胞程序性死亡的效果较适水条件下更突出,因此,生产上水分亏缺时,磷素运筹可根据小麦生长需要,采取多次施磷方式调控植株营养状况,延缓PCD进程,减轻花后干旱胁迫危害损失程度。

关键词：小麦磷素运筹干旱胁迫细胞程序性死亡基因表达

磷素对小麦(Triticum aestivum L.)淀粉粒微观特性的影响及其形成机理

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中国农业科学 2017年第22期50卷 4235-4246页

作者：张润琪付凯勇李超祖赛超李春艳李诚石河子大学农学院/新疆兵团绿洲生态农业国家重点实验室培育基地

【目的】磷是小麦生长发育必需的三大营养元素之一。小麦淀粉粒表面存在微孔和微通道结构,对淀粉的生物合成和理化特性有重要影响。探索磷素对淀粉粒微观特性的影响及其形成机理,可为研究不同磷素条件下小麦淀粉的生物合成及品质变化机... 详细信息

【目的】磷是小麦生长发育必需的三大营养元素之一。小麦淀粉粒表面存在微孔和微通道结构,对淀粉的生物合成和理化特性有重要影响。探索磷素对淀粉粒微观特性的影响及其形成机理,可为研究不同磷素条件下小麦淀粉的生物合成及品质变化机理提供新途径。【方法】采用新疆冬小麦主栽品种新冬23号为参试材料,设置3种施磷水平,不施磷(CK:PO0 kg·hm)、常规施磷(CP:PO105 kg·hm)和高量施磷(HP:PO210 kg·hm),所用肥料为重过磷酸钙,于小麦播种后160 d(大约5%的植株已返青)开沟条施,并于花后7、14、21、28和35 d取样。通过扫描电镜观察不同磷素水平成熟期淀粉粒微观结构以及淀粉粒在内源(种子萌发)和外源淀粉酶(淀粉葡萄糖苷酶)酶解条件下的形态变化,同时测定淀粉粒经淀粉葡萄糖苷酶水解后产生的还原糖浓度;通过激光共焦显微镜观察淀粉粒微通道结构的变化;通过实时荧光定量PCR研究籽粒发育过程中淀粉合成酶与降解酶基因表达量,并通过原位杂交技术对淀粉降解酶关键基因进行定位。【结果】不同磷素条件下小麦胚乳淀粉粒形态未发生明显改变,但CP处理条件下更容易观察到淀粉粒的微孔结构,且其内部显示出较多荧光;另外,籽粒发芽6 d时,CP处理条件下淀粉粒表面的孔洞最多。经外源淀粉葡萄糖苷酶处理后,HP和CP处理条件下更容易观察到被水解成两半的A型淀粉粒,同时其产生的还原糖浓度也显著提高,这说明不同磷素条件下淀粉粒表面和高部微观结构发生了变化。常规施磷条件下,小麦胚乳淀粉合成与降解相关酶基因的表达量显著高于不施磷和高量施磷。施磷条件下胚乳外缘amy4、bam1和bam5转录水平提高,且常规施磷条件下转录水平更高。【结论】常规施磷条件下胚乳边缘淀粉酶基因转录水平的提高可能影响了淀粉合成酶和降解酶之间的平衡,进而影响淀粉粒的合成和微观特性变化。

关键词：普通小麦淀粉粒磷素微观结构基因表达原位杂交

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优质高产强筋冬小麦新品种—金石农1号

麦类作物学报 2022年第3期42卷 390-390页

作者：李诚付凯勇刘翔宇李春艳石河子大学农学院/石河子大学麦类作物研究所/新疆兵团绿洲生态农业重点实验室新疆石河子832003 新疆农业科学院吐鲁番农业科学研究所新疆吐鲁番838000

金石农1号是由石河子大学麦类作物研究所冬小麦育种团队于2008年5月以农大二瓦3号为母本、新冬18号为父本配置杂交组合,采用系谱法选育而成的优质高产强筋冬小麦新品种。该品种于2021年6月通过新疆维吾尔自治区主要农作物新品种审定委... 详细信息

金石农1号是由石河子大学麦类作物研究所冬小麦育种团队于2008年5月以农大二瓦3号为母本、新冬18号为父本配置杂交组合,采用系谱法选育而成的优质高产强筋冬小麦新品种。该品种于2021年6月通过新疆维吾尔自治区主要农作物新品种审定委员会审定并命名为金石农1号(审定编号:新审麦2021年11号)。

关键词：冬小麦新品种配置杂交组合系谱法选育麦类作物优质高产强筋石河子大学新疆维吾尔自治区

花后干旱对小麦胚乳淀粉粒发育和理化特性的影响

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麦类作物学报 2015年第9期35卷 1284-1290页

作者：李诚张润琪付凯勇李春艳石河子大学农学院/新疆兵团绿洲生态农业重点实验室新疆石河子832000

我国小麦主产区在籽粒灌浆期往往频发干旱,常导致小麦产量下降和品质变劣。为了解花后干旱对小麦籽粒淀粉粒发育及淀粉理化特性的影响,以中强筋小麦新冬20号和新冬23号为供试材料,在花后干旱胁迫下对小麦籽粒灌浆过程中淀粉粒形态、粒... 详细信息

我国小麦主产区在籽粒灌浆期往往频发干旱,常导致小麦产量下降和品质变劣。为了解花后干旱对小麦籽粒淀粉粒发育及淀粉理化特性的影响,以中强筋小麦新冬20号和新冬23号为供试材料,在花后干旱胁迫下对小麦籽粒灌浆过程中淀粉粒形态、粒径、淀粉降解酶活性以及淀粉相对结晶度、持水力、膨胀势、溶解度和破损淀粉粒含量进行了研究。结果表明,花后干旱处理下两个参试小麦品种的淀粉粒基本形态未发生明显变化。对比新冬20号,花后干旱对新冬23号淀粉粒的形成、发育影响更大。花后干旱处理下,新冬20号和新冬23号胚乳中的淀粉降解酶活性均在灌浆后期达到峰值,花后35d时,籽粒淀粉降解酶活性均明显高于同时期的对照。花后干旱未改变参试小麦品种淀粉粒的结晶类型,但降低了其相对结晶度。花后干旱处理的新冬23号籽粒中淀粉粒的持水力和破损淀粉含量显著低于对照。试验说明花后干旱胁迫影响了小麦籽粒灌浆过程中淀粉降解酶活性,进而作用于淀粉粒的表观结构,最终对淀粉粒的理化特性产生影响,影响程度与参试小麦品种的遗传特性有关,干旱敏感型品种受其影响更为明显。

关键词：干旱小麦淀粉粒理化特性

“信创”背景下信息技术课程目标与内容的优化与创新

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现代教育与应用

现代教育与应用 2024年第1期2卷 1-3页

作者：付凯喀什职业技术学院新疆喀什844000

随着信息技术的发展越来越迅速、应用越来越广泛,“信创”成为了当今社会经济发展的重要动力。信息技术教育在“信创”前提下,信息技术教育有教导提升学生实践能力、发掘学生创新精神和解决问题能力的重要任务。但是,因为信息技术知识... 详细信息

随着信息技术的发展越来越迅速、应用越来越广泛,“信创”成为了当今社会经济发展的重要动力。信息技术教育在“信创”前提下,信息技术教育有教导提升学生实践能力、发掘学生创新精神和解决问题能力的重要任务。但是,因为信息技术知识的更新迅速,还有教育模式的传统化,有关的机构需要优化和创新信息技术课程目标与内容,以满足时代的需求。本文的目标是提出一些优化和创新信息技术课程目标与内容的建议,更好的激发学生的学习兴趣,培养他们的专业能力和发散思维。

关键词：信息技术课程目标内容优化

小麦淀粉合成关键酶基因和相关蛋白表达对不同施磷量的响应

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麦类作物学报 2018年第4期38卷 401-409页

作者：李春艳张润琪付凯勇李超朱长安李诚石河子大学农学院/新疆兵团绿洲生态农业重点实验室新疆石河子832000 新疆盛源种业有限责任公司新疆五家渠831300

为深入研究磷素在小麦淀粉产量和品质形成过程中的作用,以新疆冬小麦主栽品种新冬20号为试验材料,研究0kg·hm^(-2)(CK)、105kg·hm^(-2)(LP)和210kg·hm^(-2)(HP)3种施磷(P_2O_5)量对小麦籽粒灌浆特性、淀粉合成关键酶(AGPase和GBSS)... 详细信息

为深入研究磷素在小麦淀粉产量和品质形成过程中的作用,以新疆冬小麦主栽品种新冬20号为试验材料,研究0kg·hm^(-2)(CK)、105kg·hm^(-2)(LP)和210kg·hm^(-2)(HP)3种施磷(P_2O_5)量对小麦籽粒灌浆特性、淀粉合成关键酶(AGPase和GBSS)活性和基因表达、胚乳可溶性蛋白和淀粉粒结合蛋白含量及谱带特征、胚乳微观特性等的影响。结果表明,籽粒灌浆后期磷肥对粒重的促进作用逐渐增强;低磷(LP)条件下,agp1、agp2、gbss1、gbss2基因表达量显著提高;3个处理下AGPase活性的变化趋势基本一致;籽粒灌浆中期(14~21d),低磷处理的GBSS活性显著高于CK;不同磷处理对淀粉粒结合蛋白和胚乳可溶性蛋白含量的影响显著,但对蛋白谱带特征的影响较弱。扫描电镜结果显示,不同磷处理的胚乳淀粉粒形态未发生明显变化;与CK和高磷(HP)处理相比,低磷处理下籽粒胚乳横断面蛋白基质较少,淀粉粒与蛋白质结合较疏松。说明常规施磷(低磷)条件下,淀粉合成关键酶基因(agp和gbss)相对表达量提高或酶活性变化可影响籽粒淀粉合成及胚乳中蛋白与淀粉粒的嵌合度,并最终造成粒重的增加和淀粉特性的变化。

关键词：小麦磷素蛋白淀粉

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糠醛渣增强粗甘油基聚氨酯泡沫性能的研究

林产化学与工业 2024年第1期44卷 65-73页

作者：付凯阎振丽李梦雨陈玮张琳达常春郑州大学化工学院河南郑州450001 车用生物燃料技术国家重点实验室河南南阳473000 河南省生物基化学品绿色制造重点实验室河南濮阳457000 河南省杰出外籍科学家工作室河南郑州450001

采用一锅法将生物柴油副产物粗甘油(CG)转化为生物基多元醇(CG-polyol),并以糠醛渣(FR)为增强填料,共混发泡制备出一种FR增强生物基聚氨酯(PU/FR)泡沫复合材料。通过对PU/FR泡沫的结构形貌、热稳定性、发泡时间、密度和压缩强度进行表征... 详细信息

采用一锅法将生物柴油副产物粗甘油(CG)转化为生物基多元醇(CG-polyol),并以糠醛渣(FR)为增强填料,共混发泡制备出一种FR增强生物基聚氨酯(PU/FR)泡沫复合材料。通过对PU/FR泡沫的结构形貌、热稳定性、发泡时间、密度和压缩强度进行表征,探究了糠醛渣粒径(0.25 mm、 0.09 mm样品分别标记为FR60和FR180)和添加量对PU/FR泡沫性能的影响。结果表明:通过热转化法合成的CG-polyol酸值为1.9 mg/g、羟值为406 mg/g、黏度为1 092 mPa·s,该多元醇适合用于制备PU泡沫。FR的加入延长了发泡时间,最大上升时间和不粘时间分别由未添加时的29和31 s提高到37和39 s,泡孔结构更加完整,泡孔尺寸减少,破碎现象明显减少。FR添加量≤5%时,可有效提高泡沫的密度和压缩强度;当添加量相同时,FR180填料对泡沫的性能提升更显著;当FR180添加量为5%时制备的PU/FR180-5泡沫复合材料的压缩强度达到最大为0.153 3 MPa,相比未添加FR的泡沫提高了28.1%,此时密度为0.051 0 g/cm~3,导热系数为0.032 8 W/(m·K),复合材料的综合性能较好。同时FR的添加可适当提高PU泡沫材料的热稳定性,相比未添加FR的泡沫的最大热解速率温度(T_(max))453℃,PU/FR180-5泡沫的T_(max)达到463℃。

关键词：糠醛渣粗甘油高值化聚氨酯泡沫