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芸苔素内酯调控玉米抗旱性研究

芸苔素内酯调控玉米抗旱性研究

作者：孙石昂山东农业大学

学位级别：硕士

玉米作为世界三大农作物之一,是我国第一大粮食作物,也是重要的粮食和能源来源,其产量在确保粮食储备方面发挥重要作用。全球气候变暖引起的季节性和区域性干旱不断增加,使干旱胁迫成为制约农作物生长和生产的重要非生物因素,对全球粮... 详细信息

玉米作为世界三大农作物之一,是我国第一大粮食作物,也是重要的粮食和能源来源,其产量在确保粮食储备方面发挥重要作用。全球气候变暖引起的季节性和区域性干旱不断增加,使干旱胁迫成为制约农作物生长和生产的重要非生物因素,对全球粮食安全构成持续威胁。我国的玉米主要分布于年降雨量不足的干旱和半干旱耕地区域,缺水导致每年玉米大幅度减产。应用植物生长调节物质及其类似物能够有效减轻逆境胁迫对植物的损伤以及提高植物抗逆能力。芸苔素内酯(Brassinosteroids,BRs)是一类广泛存在于植物体内的甾醇类激素,是第六大类植物生长调节剂,在植物细胞分裂和伸长、光形态建成、生殖发育及衰老等过程中发挥重要作用。经过对芸苔素内酯众多化合物的结构特性和生物活性的分析,可大致分为24-表芸苔素内酯、28-表高芸苔素内酯、28-高芸苔素内酯和22,23,24-混表芸苔素内酯。本试验选择了活性高、应用广、具有代表性的三种芸苔素内酯,24-表、28-表高和28-高芸苔素内酯,探究了干旱胁迫下三种结构芸苔素内酯喷雾对玉米幼苗调控的最佳浓度以及对玉米生理生化和转录因子ZmMYB48表达量的影响,以及在田间条件下探究芸苔素内酯对干旱胁迫下玉米产量的影响,比较了三种结构芸苔素内酯对于玉米抗旱性的影响以及在应用上的活性差异。试验结果如下:1、预试验发现芸苔素内酯浸种处理能够提高干旱条件下玉米种子的生命活力。试验发现在0.01、0.03和0.05 mg·kg处理时三种芸苔素内酯可明显增加干旱逆境下玉米幼苗的株高、根长以及地上和地下鲜重,提高根系活力、叶绿素含量和光合作用,增强活性氧的清除能力,增加渗透调节物质含量,减少MDA含量。其中在0.03 mg·kg处理时三种芸苔素内酯对干旱胁迫下苗期玉米的调节效果最明显。2、适度干旱增强了苗期玉米的保护机制,减轻干旱胁迫对玉米带来的损害。但严重干旱胁迫对玉米的伤害超过了本身的调节能力,引起光抑制和光损伤。为了更加充分的证明芸苔素内酯对玉米抗旱性的调控作用,设计了两种水分胁迫下芸苔素内酯对玉米生长影响的试验。试验结果显示三种芸苔素内酯在0.03 mg·kg处理时能改善玉米幼苗在不同程度干旱胁迫下的光合特性,提高光合酶的活性和基因表达量、叶绿素荧光参数和叶绿素含量,增强玉米的光合性能,诱导抗氧化酶活性和脯氨酸含量增加,降低MDA含量和细胞膜通透性,提高膜的稳定性。同时,芸苔素内酯诱导了ZmMYB48表达的增加,增强了MYB转录因子在玉米应对水分胁迫过程中的调节作用,有助于增加玉米的耐旱性。结果表明,28-高芸苔素内酯调节作用要高于24-表和28-表高芸苔素内酯。3、利用干旱棚来模拟田间干旱环境,探究芸苔素内酯对玉米生长以及产量的调控作用。结果显示干旱胁迫下使用芸苔素内酯提高了玉米的果穗长、穗粗、穗粒数、行粒数以及千粒重、单果重和小区产量。中度干旱胁迫下,与对照相比,经过24-表、28-高、28-表高芸苔素内酯处理的小区产量增加15.27%、30.50%和24.11%,重度干旱胁迫下小区产量增加27.67%、42.26%和34.22%。芸苔素内酯的大田应用,可以减轻干旱在玉米生育期的危害,提高苗期玉米抗逆性,进而增加了收获期玉米的产量。本研究在温室和田间条件下模拟干旱胁迫,系统比较了三种结构芸苔素内酯调控玉米抗旱的活性差异、最佳使用浓度及调控机理,为利用芸苔素内酯提高干旱逆境下玉米的抗旱性提供了科学依据。

关键词：芸苔素内酯玉米干旱光合特性转录因子

溴氰虫酰胺暴露对赤子爱胜蚓的转录组学的影响

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现代农药 2023年第3期22卷 78-86页

作者：乔治华刘翔姚向峰杜庆志张建业孙石昂张风文姜兴印山东农业大学植物保护学院泰安271018 农药毒理与应用技术省级重点实验室山东泰安271018 中国农业科学院烟草研究所山东青岛266101

农药广泛且长期持续性用于农业生产中,而农药利用率仅有40%左右,60%进入水土环境中,造成农药污染问题。溴氰虫酰胺作为广泛使用的双酰胺类杀虫剂,对土壤非靶标生物具有潜在风险。为研究溴氰虫酰胺对土壤环境生物的影响,本研究选取赤子... 详细信息

农药广泛且长期持续性用于农业生产中,而农药利用率仅有40%左右,60%进入水土环境中,造成农药污染问题。溴氰虫酰胺作为广泛使用的双酰胺类杀虫剂,对土壤非靶标生物具有潜在风险。为研究溴氰虫酰胺对土壤环境生物的影响,本研究选取赤子爱胜蚓为模式生物,通过转录组学的方法,研究0.1、10、100 mg/kg干土溴氰虫酰胺对赤子爱胜蚓的生态毒性。研究发现,随着溴氰虫酰胺的浓度增加,其差异基因数目增多;GO富集分析和KEGG富集分析发现,富集的通路也在增加,溴氰虫酰胺对蚯蚓的转录水平影响增大。在GO富集分析的三大分支中,溴氰虫酰胺主要影响了55个二级功能条目;在KEGG富集分析中,溴氰虫酰胺主要影响6条一级代谢通路。高浓度处理100 mg/kg干土的溴氰虫酰胺主要引起蚯蚓的抗氧化应激反应,进而影响蚯蚓的糖类和脂质的合成和代谢相关基因表达,最终影响消化系统、循环系统和内分泌系统的相关基因的表达。本研究通过转录组学了解了溴氰虫酰胺对蚯蚓的分子毒理学,为溴氰虫酰胺毒理学研究提供参考。

关键词：溴氰虫酰胺转录组蚯蚓环境 GO富集分析 KEGG富集分析

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芸苔素内酯可提高玉米幼苗的抗旱性

植物生理学报 2019年第6期55卷 829-836页

作者：孙石昂何发林姚向峰乔治华于灏泳李向东张吉旺姜兴印山东农业大学植物保护学院山东泰安271018 山东农业大学农药毒理与应用技术省级重点实验室山东泰安271018 山东农业大学农学院山东泰安271018

本文研究了24-表芸苔素内酯、28-高芸苔素内酯、28-表高芸苔素内酯对干旱胁迫下玉米幼苗抗旱性的调控作用。通过3种芸苔素内酯处理喷雾,可以明显缓解干旱胁迫对玉米幼苗的影响,其中28-高芸苔素内酯在0.03 mg·kg-1处理时调节效果最明显... 详细信息

本文研究了24-表芸苔素内酯、28-高芸苔素内酯、28-表高芸苔素内酯对干旱胁迫下玉米幼苗抗旱性的调控作用。通过3种芸苔素内酯处理喷雾,可以明显缓解干旱胁迫对玉米幼苗的影响,其中28-高芸苔素内酯在0.03 mg·kg-1处理时调节效果最明显。研究表明,外施芸苔素内酯可以促进干旱胁迫下玉米幼苗生物量的增长,增强玉米幼苗的根系活力,提高光合色素含量和光合性能,提高抗氧化酶活性和脯氨酸含量,降低MDA含量,从而提高玉米幼苗的抗旱性。

关键词：玉米芸苔素内酯光合性能酶活性抗旱性

氯虫苯甲酰胺与联苯菊酯混配对铜绿丽金龟的增效作用及田间药效

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农药 2019年第11期58卷 844-848页

作者：何发林孙石昂尚佃龙姚晨涛谭海丽孙晓姜兴印山东农业大学植物保护学院农药毒理与应用技术省级重点实验室

[目的]筛选防治铜绿丽金龟幼虫的增效配比及评价其田间应用效果。[方法]采用浸虫法测定氯虫苯甲酰胺与联苯菊酯不同配比对铜绿丽金龟2龄幼虫的联合毒力,并进行田间防效试验。[结果]氯虫苯甲酰胺与联苯菊酯以7∶3复配时增效作用最显著,... 详细信息

[目的]筛选防治铜绿丽金龟幼虫的增效配比及评价其田间应用效果。[方法]采用浸虫法测定氯虫苯甲酰胺与联苯菊酯不同配比对铜绿丽金龟2龄幼虫的联合毒力,并进行田间防效试验。[结果]氯虫苯甲酰胺与联苯菊酯以7∶3复配时增效作用最显著,按此比例加工成悬浮种衣剂,有效含量200~250g a.i./100kg处理在玉米出苗后21d的防治效果仍高于65%,且对玉米安全。[结论]氯虫苯甲酰胺与联苯菊酯复配对铜绿丽金龟幼虫增效作用明显,有较高的推广价值。

关键词：氯虫苯甲酰胺联苯菊酯铜绿丽金龟复配共毒系数防治效果

氯虫苯甲酰胺拌种对3种玉米地下害虫的防治效果

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植物保护 2020年第1期46卷 253-261页

作者：何发林孙石昂于灏泳乔治华姚向峰李向东张吉旺姜兴印山东农业大学植物保护学院泰安271018 山东省农药毒理与应用技术重点实验室泰安271018 山东农业大学农学院泰安271018

为明确氯虫苯甲酰胺种子处理对玉米田地下害虫的防治效果,筛选出合适的田间用药剂量,通过室内盆栽接虫与田间接虫相结合综合评价了氯虫苯甲酰胺对玉米地下害虫沟金针虫、铜绿丽金龟以及小地老虎的综合防治效果。结果表明,盆栽播种后20 d... 详细信息

为明确氯虫苯甲酰胺种子处理对玉米田地下害虫的防治效果,筛选出合适的田间用药剂量,通过室内盆栽接虫与田间接虫相结合综合评价了氯虫苯甲酰胺对玉米地下害虫沟金针虫、铜绿丽金龟以及小地老虎的综合防治效果。结果表明,盆栽播种后20 d,氯虫苯甲酰胺4 g/kg拌种处理对沟金针虫、铜绿丽金龟和小地老虎的盆栽防效分别为78.15%、80.26%和81.05%;田间播种后20 d,氯虫苯甲酰胺4 g/kg拌种对沟金针虫、铜绿丽金龟和小地老虎的田间接虫防效分别为83.87%、86.27%和88.37%;高剂量的氯虫苯甲酰胺对玉米田地下害虫的田间综合防效优于对照药剂吡虫啉和氟虫腈。氯虫苯甲酰胺拌种处理对玉米种子无不良影响,对出苗和生长有一定的促进作用,有明显的防虫增产作用,可推广应用于防治玉米田地下害虫。

关键词：氯虫苯甲酰胺沟金针虫铜绿丽金龟小地老虎种子处理

不同杀虫剂对铜绿丽金龟的室内毒力测定及混配增效药剂筛选

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植物保护 2020年第4期46卷 228-233,257页

作者：何发林乔治华姚向峰于灏泳孙石昂李向东张吉旺姜兴印山东农业大学植物保护学院农药毒理与应用技术省级重点实验室泰安271018

为了筛选出对蛴螬具有增效作用的复配药剂组合,室内采用浸虫法测定了多个复配剂对铜绿丽金龟2龄幼虫的联合毒力,并用共毒因子法与共毒系数法相结合评价了复配组合的联合作用。结果表明,氯虫苯甲酰胺与硫双威、毒死蜱、噻虫胺、氟虫腈、... 详细信息

为了筛选出对蛴螬具有增效作用的复配药剂组合,室内采用浸虫法测定了多个复配剂对铜绿丽金龟2龄幼虫的联合毒力,并用共毒因子法与共毒系数法相结合评价了复配组合的联合作用。结果表明,氯虫苯甲酰胺与硫双威、毒死蜱、噻虫胺、氟虫腈、联苯菊酯、吡虫啉、高效氯氟氰菊酯分别按9∶2、5∶1、3∶4、9∶25、18∶5、1∶3、18∶23复配时增效作用最显著,其共毒系数分别为169、248、335、144、195、185、184;高效氯氟氰菊酯与噻虫胺按15∶2复配时增效作用最明显,共毒系数为166;联苯菊酯与硫双威、吡虫啉分别按5∶2、5∶9复配时增效作用最显著,共毒系数分别为216、244。

关键词：铜绿丽金龟复配共毒因子共毒系数

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噻虫啉对斑马鱼仔鱼及成鱼的安全性评价

农药 2020年第8期59卷 586-589页

作者：于灏泳姚向峰乔治华孙石昂李向东张吉旺姜兴印山东农业大学植物保护学院山东泰安271018 山东农业大学山东省农药毒理与应用技术重点实验室山东泰安271018 山东农业大学农学院山东泰安271018

[目的]为了进一步探索噻虫啉对水生生物的毒性作用,为噻虫啉的推广使用提供理论依据。[方法]通过半静态法测定了噻虫啉对模式生物斑马鱼的仔鱼及成鱼的急性(96 h)毒性以及慢性(28 d)毒性。[结果]通过急性试验测定噻虫啉对斑马鱼仔鱼及... 详细信息

[目的]为了进一步探索噻虫啉对水生生物的毒性作用,为噻虫啉的推广使用提供理论依据。[方法]通过半静态法测定了噻虫啉对模式生物斑马鱼的仔鱼及成鱼的急性(96 h)毒性以及慢性(28 d)毒性。[结果]通过急性试验测定噻虫啉对斑马鱼仔鱼及成鱼的96 h致死中浓度成鱼(57.80 mg/L)>仔鱼(28.01 mg/L);在慢性毒性试验中通过斑马鱼肝脏的酶活性试验,在噻虫啉质量浓度达到9 mg/L(环境最终残留质量浓度)时,结果显示成鱼肝脏中丙二醛(MDA)含量、谷胱甘肽S-转移酶(GST)和超氧化物歧化酶(SOD)活性与对照组相比均具有显著差异。[结论]噻虫啉对斑马鱼仔鱼及成鱼均表现为低等毒性,但长期使用对其成鱼肝脏的发育有一定毒性作用,推广使用中需要注意科学用药。

关键词：噻虫啉斑马鱼仔鱼成鱼毒性

低致死剂量氯虫苯甲酰胺对沟金针虫食物利用和相关生理生化指标的剂量和时间效应

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昆虫学报 2019年第8期62卷 948-959页

作者：何发林乔治华姚向峰于灏泳孙石昂李向东张吉旺姜兴印山东农业大学植物保护学院农药毒理与应用技术省级重点实验室山东泰安271018 山东农业大学农学院作物生物学国家重点实验室山东泰安271018

【目的】明确氯虫苯甲酰胺对沟金针虫Pleonomus canaliculatus亚致死效应的生理生化机制,阐明氯虫苯甲酰胺低致死剂量对沟金针虫食物利用、能量物质含量以及体内消化酶、保护酶和解毒酶活力的影响。【方法】室内采用土壤混药法测定氯虫... 详细信息

【目的】明确氯虫苯甲酰胺对沟金针虫Pleonomus canaliculatus亚致死效应的生理生化机制,阐明氯虫苯甲酰胺低致死剂量对沟金针虫食物利用、能量物质含量以及体内消化酶、保护酶和解毒酶活力的影响。【方法】室内采用土壤混药法测定氯虫苯甲酰胺对沟金针虫3龄幼虫毒力,并测定了氯虫苯甲酰胺LC10,LC25和LC40低致死剂量对沟金针虫3龄幼虫营养指标和体内能量物质含量的影响;采用酶动力学法检测了氯虫苯甲酰胺低致死剂量处理1,6,12,24,48和72h后沟金针虫3龄幼虫体内消化酶(蛋白酶、α-淀粉酶、脂肪酶、海藻糖酶)、保护酶(CAT,POD和SOD)以及解毒酶(CarE,MFO和GST)活力的动态变化。【结果】氯虫苯甲酰胺对沟金针虫3龄幼虫有较高毒力,其LC50值为1.2397mg/kg。LC10和LC40剂量氯虫苯甲酰胺处理沟金针虫3龄幼虫后,平均相对生长率(MRGR)和近似消化率(AD)显著降低,严重干扰其对食物的利用;LC10,LC25和LC40剂量处理后沟金针虫3龄幼虫体内主要的能量物质(蛋白质、脂质、碳水化合物、海藻糖)含量和消化酶活力均明显降低,而解毒酶和保护酶活力显著增加,最终延缓其生长发育。【结论】氯虫苯甲酰胺对沟金针虫幼虫具有很高的杀虫活性,低致死剂量氯虫苯甲酰胺处理沟金针虫幼虫后,通过抑制消化酶活性,使其对食物的利用能力降低和生长发育延缓,以及诱导解毒酶和保护酶活性来阻止外界毒物侵害。研究结果为阐明氯虫苯甲酰胺对沟金针虫的亚致死效应机制及作用机理提供了一定的理论基础。

关键词：沟金针虫氯虫苯甲酰胺毒力亚致死效应消化酶保护酶解毒酶酶活力

S-诱抗素处理对’巨峰’葡萄果实花青素含量及品质的影响

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中国果树 2019年第5期 41-45页

作者：姚晨涛孙晓张风文孙石昂乔治华姚向峰于灏泳姜兴印山东农业大学植物保护学院山东省农药毒理与应用技术重点实验室泰安271018

为研究S-诱抗素对’巨峰’葡萄果实生长、果实着色效果、果实品质、花青素含量及相关酶活性变化的影响,指导S-诱抗素在’巨峰’葡萄生产上合理使用,采用不同质量浓度(0、100、200、300、400 mg/L)的S-诱抗素在葡萄果实转色初期进行茎叶... 详细信息

为研究S-诱抗素对’巨峰’葡萄果实生长、果实着色效果、果实品质、花青素含量及相关酶活性变化的影响,指导S-诱抗素在’巨峰’葡萄生产上合理使用,采用不同质量浓度(0、100、200、300、400 mg/L)的S-诱抗素在葡萄果实转色初期进行茎叶喷雾处理。结果表明:S-诱抗素处理后外观色泽得到有效改善,葡萄果皮着色指数(CIRG)、花青素、叶绿素含量显著提高;随着时间推移,果实可溶性固形物、维生素C含量有不同程度的提高,可滴定酸含量明显下降;花青素合成相关酶PAL、CHI活性提高。葡萄果实转色初期(第2次膨大期,转色面积为50%~10%)不同浓度S-诱抗素处理对葡萄着色存在低促高抑的影响,其中用300mg/LS-诱抗素茎叶喷雾处理1次作用效果最好。

关键词：葡萄 ’巨峰’ S-诱抗素花青素果实品质 CIRG 着色指数