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褪黑素对干旱胁迫下紫花苜蓿种子萌发及幼苗生理特性的影响

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草地学报 2024年第8期32卷 2575-2583页

作者：黄洁琼翟佳兴王颖岑慧芳朱慧森许涛夏方山山西农业大学草业学院山西太谷030801

为探究褪黑素预处理对紫花苜蓿(Medicago sativa L.)幼苗抗旱性的影响,本试验以‘中苜一号’紫花苜蓿为材料,设置4个聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)浓度和5个褪黑素浓度进行发芽试验,分别筛选出最佳的PEG和褪黑素浓度来处理紫花苜... 详细信息

为探究褪黑素预处理对紫花苜蓿(Medicago sativa L.)幼苗抗旱性的影响,本试验以‘中苜一号’紫花苜蓿为材料,设置4个聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)浓度和5个褪黑素浓度进行发芽试验,分别筛选出最佳的PEG和褪黑素浓度来处理紫花苜蓿幼苗,观测处理前后紫花苜蓿幼苗的表型及生理指标。结果表明,50μmol·L^(-1)和100μmol·L^(-1)褪黑素预处理能有效提高10%PEG模拟干旱胁迫下紫花苜蓿种子的发芽率、幼苗鲜重及根长;50μmol·L^(-1)褪黑素预处理显著提高了干旱胁迫下紫花苜蓿幼苗的叶片含水量、可溶性糖含量和脯氨酸含量,另外,电解质渗透率和丙二醛含量均显著降低,抗氧化酶合成相关基因的表达水平显著上调,抗氧化酶活性增强。本研究验证了适宜浓度的褪黑素处理能有效缓解干旱胁迫对紫花苜蓿幼苗造成的损伤,增强紫花苜蓿幼苗的抗旱性,为褪黑素在紫花苜蓿耐旱栽培中的合理使用提供了一定的参考。

关键词：褪黑素干旱胁迫紫花苜蓿生理响应

紫花苜蓿NAC基因家族鉴定及在非生物胁迫下的表达模式分析

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草地学报 2024年第8期32卷 2440-2458页

作者：邹苇鹏翟佳兴李迪娜黄洁琼郭康杰岑慧芳朱慧森许涛山西农业大学草业学院山西太谷030801

NAC是植物特有转录因子,在调控植物生长发育及响应非生物胁迫等方面发挥作用。为挖掘紫花苜蓿(Medicago sativa)响应干旱等非生物胁迫的NAC转录因子,本研究利用生物信息学方法在‘中苜4号’紫花苜蓿基因组中鉴定出143个NAC家族转录因子... 详细信息

NAC是植物特有转录因子,在调控植物生长发育及响应非生物胁迫等方面发挥作用。为挖掘紫花苜蓿(Medicago sativa)响应干旱等非生物胁迫的NAC转录因子,本研究利用生物信息学方法在‘中苜4号’紫花苜蓿基因组中鉴定出143个NAC家族转录因子。研究表明,紫花苜蓿MsNAC基因在染色体上不均匀分布,MsNAC基因存在片段重复,并与大豆(Glycine max(Linn.)Merr.)、蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)存在共线性关系,基因保守基序及基因结构分析表明MsNAC基因多数含有Motif1,Motif3保守基序及3~6个外显子。大多数MsNAC蛋白定位于细胞核中。系统进化树分析结果表明MsNACs聚类为8个亚家族。顺式作用元件分析表明MsNAC基因含有响应干旱及脱落酸、生长素等顺式作用元件。荧光定量分析结果显示部分MsNAC基因响应干旱、盐胁迫及脱落酸处理,大部分MsNAC候选基因在干旱、盐及ABA处理后上调表达。本研究结果可为紫花苜蓿抗旱、耐盐分子育种提供候选基因。

关键词：紫花苜蓿 NAC 转录因子生物信息学非生物胁迫表达模式

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盐胁迫对白羊草幼苗线粒体抗氧化性能的影响

草地学报 2024年第8期32卷 2498-2504页

作者：李尹琳陈奕霖夏方山钟华岑慧芳山西农业大学草业学院山西太谷030801

为探讨盐胁迫对白羊草(Bothriochloa ischaemum)幼苗线粒体抗氧化性能的影响,以期为培育耐盐白羊草新品种提供理论依据。试验以白羊草种子为材料,在Na^(+)浓度为0(CK),10,30,90 mmol·L^(-1)的盐胁迫下进行萌发试验,分析其幼苗线粒体抗... 详细信息

为探讨盐胁迫对白羊草(Bothriochloa ischaemum)幼苗线粒体抗氧化性能的影响,以期为培育耐盐白羊草新品种提供理论依据。试验以白羊草种子为材料,在Na^(+)浓度为0(CK),10,30,90 mmol·L^(-1)的盐胁迫下进行萌发试验,分析其幼苗线粒体抗氧化酶活性及脂质过氧化含量的变化规律。结果表明:随着Na^(+)浓度的增加,白羊草幼苗胚根和胚芽线粒体超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD),过氧化氢酶(Catalase,CAT),谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GPX)活性均高于CK,谷胱甘肽巯基转移酶,谷胱甘肽还原酶活性逐渐降低,胚根线粒体抗坏血酸过氧化物酶(Ascorbate peroxidase,APX)活性显著降低(P化性能的影响存在差异,胚根线粒体比胚芽更敏感,SOD,CAT,GPX是维持盐胁迫下白羊草幼苗线粒体ROS动态平衡的关键酶。

关键词：白羊草盐胁迫幼苗线粒体抗氧化性能

干旱胁迫下土壤微生物对白羊草生长及生理生化特征的影响

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草地学报 2024年第9期32卷 2816-2823页

作者：韩玲娟范乐马峥李懿璇胡乐乐韩佳校高鹏梁银萍赵祥山西农业大学草业学院山西太谷030801

以‘太行’白羊草(Bothriochloa ischaemum)为材料,通过盆栽试验探究了土壤微生物对干旱胁迫下白羊草幼苗植株生长及生理生化的影响。结果表明:与未灭菌土壤处理相比,干旱和非干旱条件下土壤灭菌处理显著降低了植株的株高、茎粗、地上... 详细信息

以‘太行’白羊草(Bothriochloa ischaemum)为材料,通过盆栽试验探究了土壤微生物对干旱胁迫下白羊草幼苗植株生长及生理生化的影响。结果表明:与未灭菌土壤处理相比,干旱和非干旱条件下土壤灭菌处理显著降低了植株的株高、茎粗、地上部和地下部干鲜重及叶绿素含量,提高了超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性以及丙二醛(Malondialdehyde,MDA)、可溶性蛋白和可溶性糖含量。然而在持续干旱条件下,添加土壤菌悬液处理的白羊草幼苗植株的株高、地上部鲜干重和地下部干重、总叶绿素含量、可溶性糖和可溶性蛋白含量显著提高;SOD,POD活性和MDA含量显著降低。说明土壤微生物能够有效缓解干旱胁迫对白羊草幼苗生长的抑制作用,本研究对进一步认清土壤微生物对白羊草生长和抗旱作用的影响以及对微生物菌种资源的开发利用具有重要意义。

关键词：白羊草干旱胁迫土壤微生物生长生理生化特征

基于改进DeepLabV3+的荞麦苗期无人机遥感图像分割识别方法研究

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农业机械学报 2024年第5期55卷 186-195页

作者：武锦龙吴虹麒李浩雷兴鹏宋海燕山西农业大学农业工程学院太谷030801 山西农业大学信息科学与工程学院太谷030801 旱作农业机械关键技术与装备山西省重点实验室太谷030801

针对DeepLabV3+语义分割模型计算复杂度高、内存消耗大、难以在计算力有限的移动平台上部署等问题,提出一种改进的轻量化DeepLabV3+深度学习语义分割算法,用于实现无人机荞麦苗期图像的分割与识别。该算法采用RepVGG(Re-parameterizatio... 详细信息

针对DeepLabV3+语义分割模型计算复杂度高、内存消耗大、难以在计算力有限的移动平台上部署等问题,提出一种改进的轻量化DeepLabV3+深度学习语义分割算法,用于实现无人机荞麦苗期图像的分割与识别。该算法采用RepVGG(Re-parameterization visual geometry group)与MobileViT(Mobile vision transformer)模块融合的方式建立主干网络实现特征提取;同时,在RepVGG网络结构中引入SENet(Squeeze-and-excitation networks)注意力机制,通过利用通道间的相关性,捕获更多的全局语义信息,保证荞麦分割的性能。实验结果表明,与FCN(Fully convolutional networks)、PSPNet(Pyramid scene parsing network)、DenseASPP(Dense atrous spatial pyramid pooling)、DeepLabV3、DeepLabV3+模型相比,本文提出的改进算法在较大程度上降低了模型参数规模,更适合在移动端部署,自建荞麦苗期分割数据集上的语义分割平均像素准确率(Mean pixel accuracy,mPA)和平均交并比(Mean intersection over union,mIoU)分别为97.02%和91.45%,总体参数量、浮点运算次数(Floating-point operations,FLOPs)和推理速度分别为9.01×10^(6)、8.215×10^(10)、37.83 f/s,综合表现最优。在全尺寸图像分割中,训练模型对不同飞行高度的荞麦苗期分割的mPA和mIoU均能满足要求,也具有较好的分割能力和推理速度,该算法可为后期荞麦补种、施肥养护和长势监测等提供重要技术支持,进而促进小杂粮产业智能化发展。

关键词：荞麦苗期无人机遥感图像语义分割 DeepLabV3+ 轻量化

基于非靶向代谢组学的沙枣花、叶片和幼枝的挥发性成分分析

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植物生理学报 2024年第2期60卷 363-376页

作者：解庆刘志红山西农业大学林学院山西晋中030801

本文运用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)研究了不同发育阶段沙枣花(花蕾、全开和凋谢)、叶片和幼枝的挥发性成分,并采用主成分分析(PCA)、正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)等方法筛选出差异代谢物。结果表明,... 详细信息

本文运用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)研究了不同发育阶段沙枣花(花蕾、全开和凋谢)、叶片和幼枝的挥发性成分,并采用主成分分析(PCA)、正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)等方法筛选出差异代谢物。结果表明,沙枣挥发油以酯类、烃类、醇类和醛类物质为主,主要成分为肉桂酸乙酯、β-罗勒烯和4-己烯-1-醇乙酸酯等。代谢组学分析共筛选出17种差异代谢物。其中沙枣花蕾中的特征成分为α-橙花叔醇、反式-2-己烯醇、十一醛和β-罗勒烯;沙枣花全开时的特征成分为肉桂酸乙酯和安息香酸乙酯;凋谢后沙枣花的特征成分为癸醛、庚醛、植酮和2-甲基丁酸乙酯;沙枣叶片的特征成分为4-己烯-1-醇乙酸酯和叶醇而沙枣幼枝的特征成分为壬醛、顺式-3-己烯基异戊酸酯、苯乙醇和3-己烯-1-醇。沙枣花、叶片和幼枝挥发性成分的代谢组学分析,可为沙枣精油的综合开发利用提供一定理论依据。

关键词：沙枣挥发性成分顶空固相微萃取气相色谱-质谱联用非靶向代谢组学

外源谷胱甘肽对白粉菌胁迫下草地早熟禾抗氧化系统的影响

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草地学报 2024年第10期32卷 3080-3090页

作者：吴凡赵宇民张艺凝许志宇高鹏赵祥朱慧森梁银萍山西农业大学草业学院山西太谷030801

草地早熟禾(Poa pratensis L.)白粉病的发生严重影响其观赏价值和使用年限。谷胱甘肽(Glutathione,GSH)作为植物体内关键的抗氧化剂在植物抵御病原菌侵染过程中起重要作用。为探讨外源GSH调控下植物抗氧化系统在草地早熟禾抗白粉病中的... 详细信息

草地早熟禾(Poa pratensis L.)白粉病的发生严重影响其观赏价值和使用年限。谷胱甘肽(Glutathione,GSH)作为植物体内关键的抗氧化剂在植物抵御病原菌侵染过程中起重要作用。为探讨外源GSH调控下植物抗氧化系统在草地早熟禾抗白粉病中的角色,本研究以草地早熟禾中抗品种‘太行’和极感品种‘探险家’为材料,通过喷施0.1 mmol·L^(-1)和1.6 mmol·L^(-1)外源GSH,测定接种白粉菌后3 d和7 d植物抗氧化系统相关指标。结果表明在白粉菌侵染早期施用0.1 mmol·L^(-1) GSH后草地早熟禾的超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性与抗病性呈负相关关系,过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性与抗病性呈正相关关系;谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GPX)和谷胱甘肽巯基转移酶(Glutathione S-transferase,GST)活性显著提高(P化系统增强白粉病抗性的生理生化机制,为防治草地早熟禾白粉病提供了理论依据。

关键词：草地早熟禾白粉病谷胱甘肽抗氧化系统

长期玉米秸秆还田对褐土细菌群落和酶活性的影响

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植物营养与肥料学报 2024年第5期30卷 996-1007页

作者：赵宇航殷浩凯解文艳刘志平周怀平杨振兴山西农业大学资源环境学院山西太原030031

【目的】探讨不同秸秆还田模式对褐土农田养分的影响,解析土壤胞外酶活性和菌群功能的变化特征,为高效提升褐土农田土壤肥力提供理论依据。【方法】本研究基于1992—2022年位于山西寿阳的长期定位试验,包括4种玉米秸秆还田方式处理:秸... 详细信息

【目的】探讨不同秸秆还田模式对褐土农田养分的影响,解析土壤胞外酶活性和菌群功能的变化特征,为高效提升褐土农田土壤肥力提供理论依据。【方法】本研究基于1992—2022年位于山西寿阳的长期定位试验,包括4种玉米秸秆还田方式处理:秸秆不还田(CK)、秸秆过腹还田(CM)、秸秆粉碎直接还田(SC)和秸秆覆盖还田(SM)。取样分析土壤养分含量和胞外酶活性;利用高通量测序技术、FAPROTAX功能预测和生态网络方法,分析细菌群落结构,预测菌群功能。【结果】1)长期不同秸秆还田方式(SM、SC和CM)均可显著提高土壤肥力、玉米产量和胞外酶活性。与CK相比,3个秸秆还田处理的土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)含量分别提升了17.0%~42.9%、3.0%~50.0%、2.3%~27.9%、4.4%~11.5%、11.2%~71.0%、14.1%~320.8%、17.1%~153.6%;土壤葡萄糖苷酶(β-GC)、纤维二糖水解酶(CBH)和脱氢酶(DHA)含量分别提升了35.6%~190.7%、41.9%~58.6%和28.8%~773.8%;玉米累计产量提高了6.4%~23.0%。2)SM、SC和CM处理提高了土壤细菌Chao 1指数、Peilou’s evenness指数和Shannon指数,提高了拟杆菌门、变形菌门、厚壁菌门和放线菌门的相对丰度,降低绿弯菌门和酸杆菌门的相对丰度。土壤pH和土壤有机碳是影响细菌群落组成的重要影响因素。3)网络分析结果表明,长期秸秆还田处理指示种归属于不同模块,与土壤养分含量和酶活性呈显著相关关系,其中CM处理中富集的Chryseolinea通过强烈共生关系形成特定功能微生物集群。4)基于FAPROTAX的功能预测,发现长期不同秸秆还田提高了土壤菌群对有机物质的分解潜力和氮组分转化潜力。【结论】长期不同秸秆还田均显著提升土壤肥力和玉米产量,增加土壤酶活性,提高细菌多样性,改变细菌群落结构和组成,提高土壤碳氮循环功能,从而促进褐土形成适合作物和细菌生长的环境。

关键词：秸秆还田方式细菌群落酶活性土壤养分高通量测序网络分析

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不同性型蓖麻花粉的生活力及形态特征研究

中国油料作物学报 2024年第5期46卷 1040-1047页

作者：杨俊芳王宏伟王宙赵宜婷王亚张宏斌张晋龙黄晋玲曹越山西农业大学农学院山西太原030031 山西农业大学经济作物研究所山西太原030031 山西农业大学财务资产部山西太原030031

研究不同性型蓖麻(Ricinus communis L.)花粉的育性,尤其是雌性系的花粉育性,对于蓖麻杂交育种工作意义重大。本研究首先利用TTC染色法和花粉萌发法分别检测了镶嵌型雌性系、两性系共6种蓖麻种质材料花粉的生活力,随后通过扫描电子显微... 详细信息

研究不同性型蓖麻(Ricinus communis L.)花粉的育性,尤其是雌性系的花粉育性,对于蓖麻杂交育种工作意义重大。本研究首先利用TTC染色法和花粉萌发法分别检测了镶嵌型雌性系、两性系共6种蓖麻种质材料花粉的生活力,随后通过扫描电子显微镜观察了他们的花粉形态,并利用SPSS软件分析了其形态特征值。结果显示:TTC染色和花粉萌发结果基本一致,不同材料间花粉生活力差异显著,蓖麻镶嵌型雌性系HCH3花粉生活力最大(96.97%)、镶嵌型雌性系HCH1花粉生活力次之。两种性型的花粉均呈现为单粒,长球形,赤道面观为长球形,极面观为三裂近圆形,中等大小(花粉极轴长为30.17~42.07μm),属于N_(3)P_(4)C_(3)型花粉。花粉外壁为网状纹饰,脊顶部具有密集的瘤状突起。然而,不同材料间花粉的极轴长、网眼直径、网脊宽度、单位面积网眼数形态值上差异显著。主成分析和聚类分析将6份蓖麻材料按花粉大小分为两类。本研究为蓖麻的花粉可育性和杂交选育提供了新的数据支撑。

关键词：雌性系花粉生活力扫描电子显微镜形态特征