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非生物逆境锻炼提高作物耐逆性的生理机制研究进展

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中国农业科学 2021年第11期54卷 2287-2301页

作者：王笑蔡剑周琴戴廷波姜东南京农业大学小麦区域创新中心/农业农村部作物生理生态与生产管理重点实验室

非生物逆境(如,高温、低温、干旱、渍水胁迫等)是限制作物产量提升的重要因子,并且非生物逆境发生的频率、程度以及持续时间随着全球气候变化呈显著上升趋势。因此,提高作物对非生物逆境的抗性,或采取缓解措施降低非生物逆境对作物产量... 详细信息

非生物逆境(如,高温、低温、干旱、渍水胁迫等)是限制作物产量提升的重要因子,并且非生物逆境发生的频率、程度以及持续时间随着全球气候变化呈显著上升趋势。因此,提高作物对非生物逆境的抗性,或采取缓解措施降低非生物逆境对作物产量和品质形成的不利影响,对于确保作物稳产及粮食安全有重要意义。逆境锻炼(priming)是指植株经过前期适度的逆境处理后,对再次发生的逆境胁迫表现出较强的抗/耐性,也称为逆境胁迫记忆。与未经过锻炼植株相比,经过锻炼植株的信号调控物质、次级代谢产物、胁迫保护性物质等可以更快、更有效地对再次发生的逆境胁迫产生响应,从而增强植株耐逆性。根据再次逆境发生的类型及时间,逆境锻炼主要包括当代同种逆境锻炼效应(锻炼阶段的逆境和再次发生的逆境是同一种)、当代交叉逆境锻炼效应(锻炼阶段的逆境和再次发生的逆境不是同一种)、跨代同种逆境锻炼效应(经过逆境锻炼的种子在子一代或子几代的同种逆境锻炼效应)、跨代交叉逆境锻炼效应(经过逆境锻炼的种子在子一代或子几代的交叉逆境锻炼效应)四大类型。本文重点围绕高温锻炼、低温锻炼、干旱锻炼及渍水锻炼介导的上述四大类型锻炼效应的生理机制进行了综述,生理机制主要包括植株光合机构响应机制、抗氧化系统在清除活性氧减轻对细胞膜脂过氧化伤害机制、胁迫诱导的信号物质(激素类物质、Ca、过氧化氢、一氧化氮等)在诱导下游基因表达及生理生化过程机制。此外,表观遗传修饰如DNA甲基化、组蛋白修饰为长期甚至传代胁迫记忆提供了潜在机制。对作物逆境锻炼机制的深入解析,可以找到对作物耐逆性获得起关键调控作用的基因和蛋白,这样在作物生产上,我们可以在生育前期,配合外源调控物质诱导起关键作用的基因和蛋白,可通过人为方法提前刺激这种物质在逆境来临之前表达,主动诱导作物对关键时期逆境耐性的形成,从而有效缓解在产量形成关键生育时期发生的胁迫对作物产量的不利影响,因而具有重要的实际生产意义。

关键词：非生物逆境逆境锻炼当代锻炼跨代锻炼生理机制信号调控机制

不同品种夏玉米生长发育和产量形成对播期和密度的响应特征

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华北农学报 2023年第1期38卷 110-116页

作者：肖祖栋陈先敏李斌彬申思邓涛李凤元周顺利中国农业大学农学院北京100193 河北省低平原区农业技术创新中心河北吴桥061802

播期和密度是影响玉米产量的2个关键因素。为明确不同玉米品种在黄淮海地区对夏播播期和密度的响应特征,以中农大788和科河699为试验材料,设置6月10日、17日、24日3个播期,以及67500(A),75000(B),82500(C)株/hm^(2)3个播种密度,调查其... 详细信息

播期和密度是影响玉米产量的2个关键因素。为明确不同玉米品种在黄淮海地区对夏播播期和密度的响应特征,以中农大788和科河699为试验材料,设置6月10日、17日、24日3个播期,以及67500(A),75000(B),82500(C)株/hm^(2)3个播种密度,调查其生育进程、形态指标、产量及产量构成因素。结果表明,随着播期推迟,玉米吐丝前的生育进程加快,籽粒灌浆期延长,第3播期(6月24日)的籽粒无法正常成熟。晚播(第3播期)相较于早播(第1播期即6月10日),中农大788穗位高和科河699株高、穗位高均显著增加,2个品种茎粗均显著减小;2个品种空秆率和倒伏率均随播期推迟而增加;中农大788主要由于千粒质量降低,导致产量降低21.8%,科河699穗数、穗粒数、千粒质量均显著降低,导致减产41.3%。密度C较密度A,2个品种株高、穗位高、空秆率、倒伏率均显著增加,茎粗则显著减小。中农大788在密度B获得最大产量且显著高于密度A,分别为12450,11097 kg/hm^(2)。随密度增加科河699空秆率增加,导致穗数并未显著增加,穗粒数减少,密度C较密度A产量显著降低,分别为7548,9464 kg/hm^(2)。播期密度互作仅对倒伏率有极显著影响,对植株形态指标、空秆率、产量及产量构成因素影响不显著。综合来看,中农大788平均产量高于科河699,前者在晚播和高密条件下空秆和倒伏率低,产量更稳定。实际生产中,夏玉米应尽量早播,晚播可通过选择适宜的品种减少产量损失,选育耐密品种是增密增产的关键。

关键词：夏玉米品种播期密度产量生长发育特性

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美国硬红冬和硬红春小麦籽粒品质比较及与中国强筋小麦标准对标分析

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麦类作物学报 2024年第5期44卷 594-604页

作者：蒋佳丽刘丰谢凯周琴蔡剑王笑黄梅仲迎鑫戴廷波曹卫星姜东南京农业大学/农业农村部小麦区域技术创新中心/农业部南方作物生理生态重点开放实验室/国家信息农业工程技术中心江苏南京210095 昆山市淀山湖镇农村工作局江苏昆山215300

随着人们消费结构的改变,面包市场发展迅速,但中国优质强筋小麦生产供应不足,质量差异较大,而美国硬麦有良好的加工性能和稳定的品质,制粉和烘焙特性优异。研究美国硬红冬小麦和硬红春小麦籽粒品质年度间变化特点及品质指标间相关性,可... 详细信息

随着人们消费结构的改变,面包市场发展迅速,但中国优质强筋小麦生产供应不足,质量差异较大,而美国硬麦有良好的加工性能和稳定的品质,制粉和烘焙特性优异。研究美国硬红冬小麦和硬红春小麦籽粒品质年度间变化特点及品质指标间相关性,可为中国强筋小麦籽粒品质研究与发展提供参考。本文汇总了美国小麦协会1999—2021年间发布的硬红冬小麦、硬红春小麦品质相关性状数据,分析了两类小麦品质指标间相互关系,并探讨了美国硬麦品质对中国现有强筋小麦标准的适配度。结果表明,与硬红冬小麦相比,硬红春小麦蛋白含量高,筋力强,形成时间、稳定时间等面团品质更高,烘焙品质更优,且籽粒、面粉品质稳定性高。对标中国强筋小麦标准可以发现,硬红春小麦对标中国强筋小麦标准的达标率高于硬红冬小麦,蛋白含量、湿面筋达标率差距尤为明显。综合考虑中国强筋小麦生产现状,并结合美国硬麦对中国强筋小麦标准达标率,中国强筋小麦标准可将蛋白含量调整为>14.5%,湿面筋含量为>32.0%,稳定时间>10 min,容重、硬度分别大于760 g·L^(-1)和65。硬红春小麦品质指标的相关性分析显示,拉伸面积与面包烘焙吸水率显著负相关,与面包体积显著正相关,可用于预测强筋小麦面包品质;中国标准可设置拉伸面积为105 cm^(2)。

关键词：硬红冬小麦硬红春小麦品质性状年度变异达标度

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异色瓢虫十九斑变型对豆黄蓟马成虫的捕食功能反应

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中国油料作物学报 2016年第4期38卷 508-512页

作者：高宇侯向洁徐伟熊晋锋崔娟史树森吉林农业大学农学院/农业部(吉林)大豆区域技术创新中心吉林长春130118 长春生物制品研究所有限责任公司吉林长春130012

异色瓢虫十九斑变型是长春地区大豆田中重要的捕食性天敌昆虫之一,为明确这种天敌昆虫对豆黄蓟马成虫的控制作用,在实验室条件下测定了其捕食作用以及密度和种内干扰对其捕食能力的影响。结果表明:异色瓢虫十九斑变型成虫对豆黄蓟马成... 详细信息

异色瓢虫十九斑变型是长春地区大豆田中重要的捕食性天敌昆虫之一,为明确这种天敌昆虫对豆黄蓟马成虫的控制作用,在实验室条件下测定了其捕食作用以及密度和种内干扰对其捕食能力的影响。结果表明:异色瓢虫十九斑变型成虫对豆黄蓟马成虫的捕食功能反应符合HollingⅡ方程,回归模型为Na=0.934 6N/(1+0.0339N);异色瓢虫捕食作用受自身密度制约,平均捕食量随自身密度增大而减少,回归模型为A=13.534P^(-0.702 9);异色瓢虫成虫间存在种内干扰,干扰反应回归模型为E=57.218P^(-1.246)。异色瓢虫十九斑变型对豆黄蓟马成虫有较好的捕食作用和控制潜能。

关键词：异色瓢虫豆黄蓟马捕食功能反应寻找效应种内干扰

施氮量对夏玉米籽粒灌浆特性和内源激素作用的影响

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作物学报 2022年第9期48卷 2366-2376页

作者：张振博屈馨月于宁宁任佰朝刘鹏赵斌张吉旺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 山东省玉米技术创新中心山东莱州261400

为探究施氮量对夏玉米籽粒灌浆特性和内源激素含量与平衡的影响,试验以登海518(Denghai 518,DH518)为供试材料,于2018—2019年大田条件下设置不施氮处理(N0)、少量施氮(N1:N 129 kg hm^(-2))、适量施氮(N2:N 184.50 kg hm^(-2))和过量施... 详细信息

为探究施氮量对夏玉米籽粒灌浆特性和内源激素含量与平衡的影响,试验以登海518(Denghai 518,DH518)为供试材料,于2018—2019年大田条件下设置不施氮处理(N0)、少量施氮(N1:N 129 kg hm^(-2))、适量施氮(N2:N 184.50 kg hm^(-2))和过量施氮(N3:N 300 kg hm^(-2))4个施氮量处理。结果表明:随着施氮量增加,籽粒达到最大灌浆速率的天数(T_(max))逐渐缩短,灌浆速率最大时的生长量(W_(max))、最大灌浆速率(G_(max))增加,籽粒灌浆活跃期(P:the active grain filling stage)延长,同时脱水速率增快,籽粒灌浆特性改善,最终籽粒干重增加,产量显著提高,但过量施氮,籽粒灌浆受到不良影响,产量降低。在籽粒内源激素含量达到峰值时,N2处理的吲哚-3-乙酸(IAA)含量较N0处理2年分别显著增加66.35%、88.99%,玉米素核苷(ZR)含量2年分别显著增加7.45%、14.60%,赤霉素(GA_(3))含量2年分别显著增加24.73%、32.26%,但脱落酸(Abscisic acid,ABA)含量2年分别显著降低15.57%、10.95%;而N3较N2处理IAA、ZR、GA_(3)含量有所降低,但ABA含量有所增加。结合籽粒灌浆特性和内源激素含量相关性分析可知,W_(max)与ZR/ABA呈现显著正相关,与ABA呈现显著负相关;P与IAA/ABA、GA_(3)/ABA呈现显著正相关。可见,适量施氮(N2:N 184.50 kg hm^(-2))可协调籽粒内源激素含量与平衡,进而促进籽粒灌浆,提高产量。

关键词：夏玉米施氮量籽粒灌浆特性内源激素

邻苯二甲酸二甲酯对小鼠生长性能、免疫性能及小肠组织形态的影响

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动物营养学报 2023年第3期35卷 2030-2040页

作者：李晗星房晓欢齐雅天田凯石霖静郑文静李琳陈家弟李俊杰河北农业大学动物科技学院保定071000 河北省牛羊胚胎技术创新中心保定071000

本试验旨在探究小鼠生长发育时期接触邻苯二甲酸二甲酯(DMP)对其生长性能、免疫性能及小肠组织形态的影响及孕鼠妊娠期接触DMP对仔鼠生长发育和免疫性能的影响。试验一:选取3周龄的雌性青年ICR小鼠30只,随机分为3组,每组10只。在饲喂相... 详细信息

本试验旨在探究小鼠生长发育时期接触邻苯二甲酸二甲酯(DMP)对其生长性能、免疫性能及小肠组织形态的影响及孕鼠妊娠期接触DMP对仔鼠生长发育和免疫性能的影响。试验一:选取3周龄的雌性青年ICR小鼠30只,随机分为3组,每组10只。在饲喂相同基础饲粮条件下,2个试验组分别灌胃1000和2000 mg/(kg·d)DMP(以玉米油按照1 mL/kg的给药量稀释),对照组灌胃等量玉米油,试验期21 d。试验二:选取2月龄雌性ICR小鼠20只,随机分为2组,每组10只。2组小鼠饲喂相同的基础饲粮,DMP组灌胃1000 mg/(kg·d)DMP(以玉米油按照1 mL/kg的给药量稀释),对照组灌胃等量玉米油,从配种成功后第1天开始,直至分娩。试验一结果表明:1)与对照组相比,灌胃2000 mg/(kg·d)DMP使青年小鼠末重和平均日增重(ADG)显著降低(P0.05)。2)各组之间肝脏、脾脏、胸腺指数没有显著差异(P>0.05);与对照组相比,灌胃1000和2000 mg/(kg·d)DMP均显著降低了血清免疫球蛋白G(IgG)水平(P0.05)。3)与对照组相比,灌胃1000和2000 mg/(kg·d)DMP对十二指肠、回肠绒毛高度、隐窝深度及十二指肠绒隐比均无显著影响(P>0.05),但显著降低了空肠绒毛高度(P0.05),断奶重和8周龄体重显著降低(P0.05),空肠和回肠绒隐比显著降低(P<0.05)。综上所述,DMP对小鼠的正常生长发育有一定的影响,会降低小鼠免疫能力,且对小肠组织形态有一定的损伤。

关键词：邻苯二甲酸二甲酯小鼠生长性能免疫性能小肠组织形态

玉米机械粒收品种籽粒灌浆特性及对种植密度和施氮量的响应

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中国农业大学学报 2023年第5期28卷 12-24页

作者：赵雪胡晗李芳林珊陈先敏吴巩李斌彬周顺利中国农业大学农学院河北省低平原区农业技术创新中心

为探究黄淮海地区玉米机械粒收品种籽粒灌浆特性及对种植密度和施氮量的响应，2017—2019年采用裂区设计，以机械粒收品种‘京农科728’(‘JNK 728’)和普通品种‘郑单958’(‘ZD 958’)为主区，施氮量(120、180、240 kg/hm2)为裂区，... 详细信息

为探究黄淮海地区玉米机械粒收品种籽粒灌浆特性及对种植密度和施氮量的响应，2017—2019年采用裂区设计，以机械粒收品种‘京农科728’(‘JNK 728’)和普通品种‘郑单958’(‘ZD 958’)为主区，施氮量(120、180、240 kg/hm2)为裂区，种植密度(45 000、60 000、75 000、90 000株/hm2)为裂裂区，测定并分析不同密度和施氮量下机械粒收品种和普通品种籽粒干物质积累动态与灌浆特性。结果表明，‘JNK 728’活跃灌浆期比‘ZD 958’少2.9 d,有效灌浆期比‘ZD 958’少4.7 d,平均灌浆速率比‘ZD 958’高1.0 mg/(粒·d),单粒干重比‘ZD 958’高12.0%。随密度增加，两品种的活跃灌浆期和有效灌浆期变化不大，平均灌浆速率、最大灌浆速率和最大灌浆速率时的粒重均呈降低趋势，单粒干重减小；相对于45 000株/hm2,‘JNK 728’和‘ZD 958’在90 000株/hm2下平均灌浆速率分别减少6.6%和11.5%,单粒干重分别减少3.7%和10.4%。本研究条件下，不同施氮量下的灌浆参数差异不大，施氮量对粒重无显著影响。综上，黄淮海地区机械粒收品种‘JNK 728’灌浆期比普通品种短，但灌浆速率大，粒重高，适宜夏播；随密度增加，灌浆期变化不大，灌浆速率和粒重减小。‘JNK 728’的灌浆速率及粒重对密度变化较‘ZD 958’不敏感。试验因素对粒重的效应表现为品种>密度>施氮量。

关键词：玉米机械粒收品种种值密度施氮量灌浆特性

灌浆阶段干旱对玉米强、弱势位胚乳干物质积累的影响

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中国农业大学学报 2023年第5期28卷 1-11页

作者：陈先敏周亚宁李斌彬肖祖栋申思周顺利中国农业大学农学院河北省低平原区农业技术创新中心

为探究灌浆阶段干旱胁迫对玉米果穗不同位势胚乳干物质积累的影响，选用杂交种‘郑单958’为试验材料，基于盆栽试验设置正常浇水(CK)以及灌浆前期(ED、授粉后第16—25天)、中期(MD、授粉后第26—35天)和后期(LD、授粉后第36—45天)干... 详细信息

为探究灌浆阶段干旱胁迫对玉米果穗不同位势胚乳干物质积累的影响，选用杂交种‘郑单958’为试验材料，基于盆栽试验设置正常浇水(CK)以及灌浆前期(ED、授粉后第16—25天)、中期(MD、授粉后第26—35天)和后期(LD、授粉后第36—45天)干旱胁迫处理，分析果穗中部(强势位)和顶部(弱势位)胚乳干物质积累动态变化。结果表明：3个灌浆阶段干旱处理不同程度地降低了强、弱势位籽粒胚乳的最大灌浆速率，降低幅度为3.83%～16.75%,缩短灌浆持续期1.17%～13.70%,成熟期粒重、胚乳干重及淀粉含量降低幅度由高到低表现为ED>MD>LD,但蛋白质含量均升高，幅度表现为LD>MD>ED。其中，与CK相比，ED和MD处理强势位籽粒胚乳干重分别降低12.8%和8.7%,弱势位籽粒胚乳干重分别降低23.0%和14.8%;LD处理轻微降低胚乳干重，但未达显著水平。此外，ED对胚乳可溶性糖和淀粉含量影响最大，可溶性糖含量在授粉后20 d显著升高，而淀粉含量在收获期显著降低(强、弱势位胚乳分别降低16.1%和19.4%);LD对胚乳蛋白质含量影响最大，强、弱势位籽粒胚乳分别比CK提高14.7%和38.0%。综上，籽粒灌浆阶段干旱发生越早，对胚乳干重及粒重抑制越严重；灌浆后期干旱胁迫可以在维持胚乳重量的同时提升蛋白质含量；干旱对弱势位籽粒胚乳物质积累的影响显著大于强势位。

关键词：玉米胚乳灌浆期干旱强、弱势籽粒物质积累

玉米赤霉烯酮对青年母猪子宫发育、生长激素分泌及其受体分布与表达的影响

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动物营养学报 2021年第1期33卷 217-226页

作者：吴峰洋崔嘉杨新宇陈宝江河北农业大学动物科技学院保定071000 河北省牛羊胚胎技术创新中心保定071000

本试验旨在研究玉米赤霉烯酮(ZEA)对青年母猪子宫发育、生长激素(GH)分泌及其受体(GHR)分布与表达的影响。选择胎次和体重[(23.20±0.68)kg]相近的长×大二元青年母猪48头,将其随机分为4组,每组12个重复,每个重复1头。对照组(CON组)饲... 详细信息

本试验旨在研究玉米赤霉烯酮(ZEA)对青年母猪子宫发育、生长激素(GH)分泌及其受体(GHR)分布与表达的影响。选择胎次和体重[(23.20±0.68)kg]相近的长×大二元青年母猪48头,将其随机分为4组,每组12个重复,每个重复1头。对照组(CON组)饲喂基础饲粮,试验组(T1、T2、T3组)饲喂在基础饲粮中分别添加200、800、1600μg/kg ZEA的试验饲粮。预试期7 d,正试期40 d。结果表明:1)各组间血清及子宫组织中GH含量均无显著差异(P>0.05)。2)各组间子宫组织中ZEA含量均无显著差异(P>0.05)。3)各组间始重、末重、平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)及料重比(F/G)均无显著差异(P>0.05);但与CON组相比,T2组子宫指数显著升高(P0.05)。6)ZEA对GHR在青年母猪子宫中的分布与定位无明显影响,但与CON组相比,试验组GHR免疫阳性物质分布增多,免疫阳性强度增大。7)各组间子宫GHR蛋白表达量没有显著差异(P>0.05);但与CON组相比,T2组灰度值有升高的趋势(P=0.09)。综上所述,ZEA对青年母猪的生长性能以及血液和子宫中GH和ZEA的含量均无显著影响,但可通过升高GHR、JAK2和STAT3的mRNA相对表达量、增强GHR免疫阳性及升高蛋白表达量来增强GH的生物效应,使子宫发育异常,导致子宫指数出现极显著升高,子宫肌层和内膜增厚,子宫腺和毛细血管数量增多。

关键词：玉米赤霉烯酮青年母猪子宫生长发育生长激素生长激素受体