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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

盐碱胁迫对棉花叶片蛋白质组的影响及差异性分析

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作物学报 2024年第1期50卷 219-236页

作者：郭家鑫叶扬郭慧娟闵伟石河子大学农学院新疆石河子832000

盐胁迫和碱胁迫是严重影响农业生产的2种不同非生物胁迫,探讨棉花耐受盐胁迫和碱胁迫的差异,可为不同类型盐碱地的棉花栽培提供一定的理论基础。本试验设置对照(CK)、盐胁迫(NaCl,CS)和碱胁迫(NaHCO3+Na2CO3,AS)3个处理,通过蛋白质组学... 详细信息

盐胁迫和碱胁迫是严重影响农业生产的2种不同非生物胁迫,探讨棉花耐受盐胁迫和碱胁迫的差异,可为不同类型盐碱地的棉花栽培提供一定的理论基础。本试验设置对照(CK)、盐胁迫(NaCl,CS)和碱胁迫(NaHCO3+Na2CO3,AS)3个处理,通过蛋白质组学分析和生理指标进行验证,揭示棉花对盐胁迫和碱胁迫的耐受机制。与CK相比,CS和AS的棉花生物量分别降低51.1%和50.9%,CS棉花叶片的叶绿素含量和净光合速率分别降低53.9%和57.2%,CS棉花叶片中己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶、柠檬酸合酶、谷氨酸脱氢酶和谷草转氨酶活性分别增加13.8%、14.4%、4.7%、4.5%、36.6%和12.9%;AS棉花叶片中己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶、苹果酸脱氢酶、柠檬酸合酶、谷氨酸脱氢酶和谷草转氨酶活性分别增加4.8%、38.8%、15.1%、4.3%、3.4%、15.2%和21.1%。基于TMT蛋白质组学分析,在CS和AS叶片中分别鉴定出458个和140个差异表达蛋白质。这些蛋白参与了光合作用、糖代谢、2-氧羧酸代谢以及氨基酸合成和代谢等生命过程。表明盐胁迫和碱胁迫均抑制棉花生长。盐胁迫下,与光合作用相关的蛋白表达减少,光合作用被显著抑制,同时碳水和能量代谢加强,更多的光合产物用于能量代谢;而碱胁迫对棉花光合作用无显著影响,更多的光合产物可能运往根部分泌有机酸。

关键词：盐胁迫碱胁迫棉花蛋白质组光合作用

亏缺灌溉对新疆不同品种春小麦产量和氮素利用的影响

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植物营养与肥料学报 2024年第5期30卷 886-898页

作者：车子强涂洪铭蔡静怡尹豪杰马熠琳蒋桂英石河子大学农学院新疆石河子832000

【目的】在水肥一体化条件下,研究不同生育期不同亏缺灌溉水平对春小麦产量和氮素利用的影响,为优化新疆春小麦水肥管理、提高小麦生产水肥效益提供技术支撑。【方法】于2022、2023年在石河子大学农学院实验站进行了管栽试验和小区试验... 详细信息

【目的】在水肥一体化条件下,研究不同生育期不同亏缺灌溉水平对春小麦产量和氮素利用的影响,为优化新疆春小麦水肥管理、提高小麦生产水肥效益提供技术支撑。【方法】于2022、2023年在石河子大学农学院实验站进行了管栽试验和小区试验,灌溉方式为滴灌。采用裂区设计,主区为干旱敏感品种新春22号(XC22)和耐旱品种新春6号(XC6);副区为灌溉处理,设置全生育期充分灌溉对照[CK,土壤湿度为田间持水量(FC)的75%~80%];分蘖期轻度亏缺(T1,60%~65%FC)、中度亏缺(T2,45%~50%FC);拔节期轻度亏缺(J1,60%~65%FC)、中度亏缺(J2,45%~50%FC)5个处理。调查了开花前后春小麦茎鞘、叶、穗及籽粒干物重、氮素含量,及成熟期小麦产量和产量构成因素;计算了花前氮素积累与转运、花后氮素吸收量及氮素利用率。【结果】两品种小麦成熟期植株氮素积累量(166.15~238.87 kg/hm^(2))、成熟期营养器官氮素分配率、各器官花前氮素转运量(21.76~57.66 kg/hm^(2))及其贡献率(14.15%~31.66%)、植株花前氮素转运量(78.67~147.66kg/hm^(2))及贡献率(51.58%~81.11%)均表现为T2、J2处理低于T1、J1,而T2、J2处理下籽粒氮素分配率、植株花后氮素吸收量及贡献率则高于T1、J1。亏缺灌溉处理下,品种XC6各器官氮素积累与分配、各器官花前氮素转运量及贡献率、产量及产量构成因素总体上高于干旱敏感品种XC22。与CK处理相比,T1处理下耐旱品种(XC6)成熟期植株氮素积累量显著提高了9.98%,茎鞘花前氮素转运量及贡献率分别提高了24.06%、18.91%,植株花前氮素转运量及贡献率分别显著提高了19.21%、12.53%,产量显著提高了12.17%,氮素利用率提高了2.25%,氮肥生产效率显著提高了12.16%,氮素收获指数提高了3.71%。而干旱敏感品种XC22的各项指标在4个亏缺灌溉处理下均低于CK。【结论】在新疆灌溉绿洲农业区,分蘖期轻度亏缺灌溉(60%~65%FC)可显著提高耐旱型春小麦花前氮素的积累量和向籽粒的转运,提高氮素利用率和氮素收获指数,并有效提高产量,进而达到节水高产的效果;而干旱敏感型品种不适宜于任何时期的亏缺灌溉。

关键词：春小麦亏缺灌溉氮素积累与转运产量形成氮素利用率

高温干旱跨代效应对小麦芽期耐旱性和耐盐性的影响

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干旱地区农业研究 2024年第2期42卷 163-176页

作者：李刚王博涵张学智李诚李春艳石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室新疆石河子832003

选用生长于新疆吐鲁番地区高温胁迫(HT)、石河子地区花后干旱胁迫(DT)以及正常灌溉(NW)环境下收获的‘SDWW-7’、‘津农6号’和‘金石农1号’小麦种子,分别用不同浓度的PEG-6000和NaCl溶液模拟干旱胁迫和盐胁迫,研究来自3种环境条件下... 详细信息

选用生长于新疆吐鲁番地区高温胁迫(HT)、石河子地区花后干旱胁迫(DT)以及正常灌溉(NW)环境下收获的‘SDWW-7’、‘津农6号’和‘金石农1号’小麦种子,分别用不同浓度的PEG-6000和NaCl溶液模拟干旱胁迫和盐胁迫,研究来自3种环境条件下收获种子的耐旱性和耐盐性。结果表明:(1)高温干旱胁迫导致父代小麦籽粒千粒重降低,下降幅度为23.55%~46.15%;高温干旱胁迫对‘SDWW-7’和‘金石农1号’的淀粉含量影响存在显著差异(P子代小麦材料在遭受干旱胁迫时,经过高温锻炼后的‘SDWW-7’、‘津农6号’及经过干旱锻炼后的‘金石农1号’长势更好,其相对盐害率的均值仅为1.24%~2.72%。(3)子代小麦材料在遭受盐胁迫时,通过发芽势、发芽率、相对盐害率等筛选指标发现‘SDWW-7’、‘津农6号’、‘金石农1号’在经历高温锻炼后的子代表现最优;两种锻炼方式对子代小麦耐盐性的影响程度表现为‘SDWW-7’>‘津农6号’>‘金石农1号’。(4)子代小麦抗旱性综合评价表明在15%PEG-6000(D1)、20%PEG-6000(D2)干旱胁迫处理下,均为DT环境收获的‘津农6号’、‘金石农1号’子代材料耐旱性最好,位次分别为第1和第7。(5)子代小麦抗盐性综合评价表明在50 mmol·L^(-1)(S1)、100 mmol·L^(-1)(S2)、200 mmol·L^(-1)(S3)盐胁迫处理下,均为HT环境收获的‘SDWW-7’、‘津农6号’、‘SDWW-7’子代小麦耐盐性最好,位次分别为第1、5、11。综上所述,父代经过高温和干旱胁迫锻炼,子代小麦在遭受逆境胁迫时具有更大的发芽优势,表现为父代进行干旱胁迫锻炼可增强子代抗旱性,进行高温胁迫锻炼可增强子代耐盐性,说明该效应能够传递给下一代并且可以增强子代小麦对逆境胁迫的抗性。

关键词：小麦逆境锻炼跨代效应耐旱性耐盐性

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基于水泵负压输送的切膜排杂装置设计与试验

吉林大学学报（工学版） 2024年第1期54卷 268-280页

作者：胡斌袁成林解彦宇郭孟宇罗昕潘峰李俊伟石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832000 现代农业机械兵团重点实验室新疆石河子832003

针对机收膜杂混料因相互缠绕难以分离回收的技术问题,依据机收膜杂混料主成分悬浮特性、形体尺寸和剪切特性的差异,提出在水泵负压输送作用下,旋流沉降和切膜过滤排杂新方法,创新设计切膜排杂装置,理论分析切膜排杂机构的力学特性,搭建... 详细信息

针对机收膜杂混料因相互缠绕难以分离回收的技术问题,依据机收膜杂混料主成分悬浮特性、形体尺寸和剪切特性的差异,提出在水泵负压输送作用下,旋流沉降和切膜过滤排杂新方法,创新设计切膜排杂装置,理论分析切膜排杂机构的力学特性,搭建机收膜杂混料切膜排杂试验装置,开展三因素三水平二次回归正交试验,建立了多目标响应面回归模型,并进行优化与试验验证。结果表明:碎膜合格率影响的主次因素顺序为:动刀转速、定刀缝隙宽度、动刀壁半径;碎膜含杂率影响的主次因素顺序为:动刀转速、动刀壁半径、定刀缝隙宽度。当动刀转速为954 r/min、定刀缝隙宽度为2.8 mm、动刀壁半径为80 mm时,碎膜合格率为88.80%,碎膜含杂率为7.51%,优化试验结果与模型预测值相对误差小于5%。本文研究可为机收膜杂混料的切碎分离方法及装备研究提供参考。

关键词：农业机械机收膜杂混料切碎分离负压输送过滤排杂

基于种群胁迫的有限齿侧空间高速充种理论与试验

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吉林大学学报（工学版） 2024年第2期54卷 574-588页

作者：胡斌蔡一全罗昕毛自斌李俊伟郭孟宇王剑石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832003 石河子大学农业农村部西北农业装备重点实验室新疆石河子832003

针对型孔式穴播器在高速作业(大于4 km/h)时的起拱、漏充问题,提出基于种群胁迫的有限齿侧空间(也称持种空间)引导的排列、调姿高速充种新方法并设计了相应的取种盘。通过建立有限齿侧空间内棉种充填过程的运动学模型对排列、调姿的棉... 详细信息

针对型孔式穴播器在高速作业(大于4 km/h)时的起拱、漏充问题,提出基于种群胁迫的有限齿侧空间(也称持种空间)引导的排列、调姿高速充种新方法并设计了相应的取种盘。通过建立有限齿侧空间内棉种充填过程的运动学模型对排列、调姿的棉种进行力学分析,阐述了本方法如何通过半精量充种、自适应调姿排列迁移、旋转定量充填3个阶段一步步定量分离种子,从而避免种子在充种过程中起拱、漏充问题。采用Box-Behnken中心组合方法进行了三因素三水平回归正交试验,分别建立单粒率、空穴率和多粒率多的元回归模型,以单粒率、空穴率和多粒率为目标,对各影响因素参数进行了优化,最优参数组合为:摩擦因数为0.46,种群高度为0.4 kg(本文采用种子在穴播器内的总用质量代替其在穴播器内的种群高度),转速为1.8 r/s(线速度为9.36 km/s),此时单粒率为98.03%,空穴率为0.40%,多粒率为1.57%,在此条件下,台架试验单粒率为92.86%、空穴率为6.43%,多粒率为0.71%,与仿真结果误差较小。

关键词：机械设计及理论穴播器齿侧空间高速排列调姿

外源CO和H_(2)S对NaCl胁迫下加工番茄幼苗光合及叶绿素荧光动力学的影响

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植物营养与肥料学报 2024年第3期30卷 538-549页

作者：骆霞滕元旭崔辉梅石河子大学农学院/特色果蔬栽培生理与种质资源利用兵团重点实验室新疆石河子832003

[目的]研究一氧化碳(CO)和硫化氢(H_(2)S)调控作物幼苗抗盐能力的机理,为缓解盐渍土中NaCl对作物的胁迫提供理论和技术。[方法]以加工番茄品系KT-7为试验材料,采用无土栽培方法进行CO和H_(2)S叶面喷施试验。CO供体为氯化血红素溶液(hemi... 详细信息

[目的]研究一氧化碳(CO)和硫化氢(H_(2)S)调控作物幼苗抗盐能力的机理,为缓解盐渍土中NaCl对作物的胁迫提供理论和技术。[方法]以加工番茄品系KT-7为试验材料,采用无土栽培方法进行CO和H_(2)S叶面喷施试验。CO供体为氯化血红素溶液(hemin 15μmol/L),H_(2)S供体为硫氢化钠溶液(NaHS,50μmol/L),并因处理需要使用了H_(2)S清除剂次牛磺酸溶液(HT,100μmol/L)和血红素加氧酶抑制剂锌原卟啉溶液(ZnPPⅨ,25μmol/L)。试验共设6个处理,除对照根部浇灌营养液,叶面喷施清水外(CK_(0)),其余5个处理均根部浇灌200 mmol/L NaCl溶液,叶面分别喷施清水(CK_(1))、CO、H_(2)S、CO+HT、H_(2)S+ZnPPⅨ。幼苗长至四叶一心时,连续6天进行NaCl浇灌和叶面喷施处理,然后测定幼苗形态学指标,用Li-6800便携式光合测定仪测定光合参数,用Imaging-PAM荧光成像系统测定叶绿素荧光系数,植物效率仪测定叶绿素荧光动力学曲线(OJIP曲线)。[结果]胁迫6天后,加工番茄幼苗的各项形态学参数、净光合速率(P_(n))、实际光化学效率[Y(Ⅱ)]和光系统Ⅱ(PSⅡ)性能指标[PI_(ABS)和PI_((CSM))]显著下降,OJIP曲线产生形变,并出现K点。CO和H_(2)S处理均有效提高了加工番茄幼苗的光合色素含量、光合参数、PSⅡ的综合性能和受体侧的电子传递效率;提升了OJIP曲线中的J点、I点、P点,降低了ΔK,从而缓解了OJIP曲线的形变;CO处理的P_(n)、表观CO^(2)利用率(CUEapp)、Y(Ⅱ)和电子传递速率(ETR)分别较CK_(1)上升了75.63%、100%、60.00%和57.72%,H_(2)S处理分别上升了65.95%、100%、55.00%和52.68%,CO和H_(2)S处理均降低了非光化学淬灭和热耗散的比例,减少了PSⅡ供体侧放氧复合体(OEC)的损伤。CO+HT处理缓解NaCl胁迫的效果和CO处理相似,而H_(2)S+ZnPPⅨ处理则不能缓解NaCl胁迫,其光合色素含量、P_(n)、F_(v)/F_(m)、Y(Ⅱ)、qL、ETR、PI_(ABS)和PI_((CSM))较H_(2)S处理显著下降,热耗散比率则较H_(2)S处理显著升高。[结论]外源施用CO和H_(2)S均可通过提高光合效率,优化PSⅡ能量分配比率,保护光合电子传递链免受盐害损伤,显著提高番茄幼苗的抗盐能力。CO的作用位点可能在H_(2)S下游,具有协同H_(2)S提高加工番茄耐盐性的作用。

关键词：一氧化碳硫化氢加工番茄 NaCl胁迫叶绿素荧光

紫叶风箱果叶绿体基因组特征及绣线菊亚科系统发育分析

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草业学报 2024年第3期33卷 161-173页

作者：黄祥何梦瑶王子煊楚光明江萍石河子大学农学院新疆石河子832003 新疆生产建设兵团特色果蔬栽培生理与种质资源利用兵团重点实验室新疆石河子832003

紫叶风箱果是我国近年来从北美引入的观赏性花灌木。为了明确紫叶风箱果叶绿体基因组结构特征,阐明紫叶风箱果在绣线菊亚科中的分类地位,使用Illumina NovaSeq 6000测序平台对其叶绿体基因组进行测序,并组装、注释到了其完整叶绿体基因... 详细信息

紫叶风箱果是我国近年来从北美引入的观赏性花灌木。为了明确紫叶风箱果叶绿体基因组结构特征,阐明紫叶风箱果在绣线菊亚科中的分类地位,使用Illumina NovaSeq 6000测序平台对其叶绿体基因组进行测序,并组装、注释到了其完整叶绿体基因组。结果表明:紫叶风箱果叶绿体基因组呈典型的双链环状四分体结构,全长为159131 bp,大单拷贝区(large single copy,LSC)长87582 bp、小单拷贝区(small single copy,SSC)长18829 bp、反向重复区a(inverted repeats a,IRa)和反向重复区b(inverted repeats b,IRb)长26360 bp;共注释到130个基因,包含83个蛋白编码基因,8个核糖体RNA(ribosomal RNA,rRNA)基因,37个转运RNA(transfer RNA,tRNA)基因和2个假基因。共确定12个最优密码子(UUG、AUU、GUU、GUA、UAA、AAA、UCU、UCC、CCU、ACU、GCU、GGU);密码子使用偏好性主要受自然选择影响,突变等因素对其影响较弱。共有27对长序列重复,87个简单重复序列标记(simple sequence repeat,SSR)位点;psbZ、trnG(UCC)、trnfM(CAU)、trnH(GUG)、psbA、rbcL、rpl20、rps12是紫叶风箱果叶绿体基因组中高核苷酸多态性的基因。系统发育结果表明,风箱果属和绣线梅属的物种亲缘关系较近。

关键词：紫叶风箱果叶绿体基因组密码子使用偏好系统发育

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玉米株高和穗位高的全基因组关联分析

玉米科学 2024年第1期32卷 65-73,81页

作者：钱甫张占琴陈树宾桑志勤李卫华石河子大学农学院/绿洲生态农业兵团重点实验室新疆石河子832000 新疆农垦科学院新疆石河子832000

以580份遗传多样性丰富的玉米自交系为关联群体,利用分布于全基因组的31826个单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphisms,SNPs)分别对株高和穗位高性状3年表型值及BLUE(Best Linear Unbiased Esti⁃mate)值进行全基因组关联分析。... 详细信息

以580份遗传多样性丰富的玉米自交系为关联群体,利用分布于全基因组的31826个单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphisms,SNPs)分别对株高和穗位高性状3年表型值及BLUE(Best Linear Unbiased Esti⁃mate)值进行全基因组关联分析。结果表明,4个环境下共检测到58个显著性SNPs,共定位的SNPs有6个,其中3个与株高显著关联,4个与穗位高显著关联。在共定位显著标记440 kb范围内,共检测到76个关联基因,其中66个有基因描述,53个基因在GO(Gene Ontology)富集分析中得到分类,可归类到20类生物过程、10类分子功能以及8类细胞组成。综合基因功能注释和GO富集分析结果,预测了7个可能与株高和穗位高性状有关的候选基因。

关键词：玉米株高穗位高全基因组关联分析