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  • 2023年, 12卷, 第03期
    刊出日期：2024-06-19
      
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  • 水稻PPR家族蛋白研究进展
    曹近哲, 许敏, 张新颖, 卜庆云, 管清杰, 王臻昱
    2023, 12(03): 235-246.
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    五肽重复序列（Pentatricopeptide repeat, PPR）家族是高等植物最大的基因家族之一，在大多数已测序的植物物种中有超过400个成员。水稻基因组中有491个PPR基因。越来越多的证据表明PPR蛋白参与叶绿体或线粒体基因的转录后调控，包括RNA成熟、编辑、内含子剪接、转录本的稳定性和翻译起始。RNA代谢对叶绿体和线粒体的生物发生和功能有重要作用，因此，对光合作用、呼吸作用和植物的发育及其对环境的响应具有深远的影响。本文综述了水稻PPR蛋白通过对线粒体或叶绿体RNA编辑、剪接等作用调节水稻的多种发育途径，总结了水稻PPR蛋白参与生物和非生物胁迫响应的最新研究进展。
  • 高能重离子束辐射水稻垩白性状的变异分析及突变体筛选
    李祎玮, 温晓婷, 李景鹏, 张鑫, 杨福
    2023, 12(03): 247-255.
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    利用100 Gy、150 Gy和180 Gy剂量的高能重离子束，辐射诱变水稻品种通禾66、绥粳18、中科发5和吉粳809，测定其M_2代突变体的垩白粒率和垩白度，进行变异分析，筛选垩白粒率和垩白度的突变体，为探究高能重离子束辐射北方粳稻垩白性状变异规律和水稻外观品质改良育种工作奠定基础。研究结果表明：不同剂量下各水稻品种M_2代突变体垩白性状发生变异程度不同，垩白粒率的变异范围在0～80.2%，垩白度的变异范围在0～44.7%，总体趋于低垩白的偏态分布；4个粳稻品种中，绥粳18的M_2代突变体的垩白变异表现最为明显，150 Gy下垩白粒率和垩白度的变异系数最大，分别为191%和253%；中科发5和吉粳809的M_2代突变体垩白性状分布的离散程度随剂量的升高而增加，通禾66反之；在所有M_2代突变体中，共筛选出127份高垩白粒率突变体材料（5.1%～80.2%）、63份低垩白粒率突变体材料（0～6.3%）、133份高垩白度突变体材料（1.6%～44.7%）和48份低垩白度突变体材料（0～1.8%）。研究结果为水稻外观品质改良育种提供遗传材料。
  • 利用TurboID邻近蛋白标记技术获得水稻互作蛋白组的实验方法
    刘佳欣, 何明良, 刘颖湘, 卜庆云, 李秀峰, 王臻昱, 刘剑锋, 田晓杰
    2023, 12(03): 256-263.
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    TurboID邻近蛋白标记（TurboID-based proximity labeling, TbPL）技术是将诱饵蛋白融合TurboID生物素连接酶，在该工具酶的作用下将生物素标记到邻近蛋白上，最终通过链酶亲和素偶连磁珠将邻近蛋白富集下来，通过质谱分析的方式获得互作蛋白组。本文主要以水稻重要转录因子OsWRKY53为例，详细描述了利用TbPL技术获得水稻互作蛋白组的方法和注意事项。
  • 有机物料深混还田对棕壤孔隙结构及玉米产量的影响
    陈旭, 韩晓增, 王晓辉, 郭振希, 陆欣春, 严君, 邹文秀
    2023, 12(03): 264-273.
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    土壤孔隙结构在土壤水分和物质运移过程中起着重要作用，开展不同耕作方式和有机物料还田下土壤孔隙结构研究，可为耕地质量评价提供理论依据。本研究于2018年开始，以辽宁南部棕壤为研究对象，以常规耕作（T15）为对照，分析了秸秆浅混还田（0～15 cm）(T15+S)、秸秆深混还田（0～35 cm）(T35+S)和秸秆有机肥配施深混还田（0～35 cm）(T35+SM)对土壤孔隙结构的影响。采集0～15 cm和15～35 cm土层原状土柱，采用CT扫描和图像分析技术，量化土壤孔隙参数，包括孔隙分布特征、>31μm孔隙总数、>31μm孔隙度、成圆率、欧拉数、各向异性和分形维数。结果表明，T35+S和T35+SM处理较T15处理田间持水量显著增加（P<0.05）。与T15处理相比，0～15 cm土层T15+S、T35+S和T35+SM处理>31μm孔隙总数分别显著降低了15.2%、54.4%和60.5%(P<0.05),>31μm孔隙度分别显著降低了26.9%、39.7%和55.1%(P<0.05)，不同孔径孔隙数量也表现出显著降低。而在15～35 cm土层T35+S和T35+SM处理>31μm孔隙总数、孔隙度和不同孔径孔隙数量均较T15处理增加。有机物料深混还田改善了上下土层孔隙连通度，促使孔隙形状趋于规则，表现为与T15+S和T15处理相比，0～15 cm和15～35 cm土层下T35+S和T35+SM处理各向异性和欧拉数均显著降低（P<0.05）。与T15处理相比，不同处理玉米产量均显著增加，其中T35+SM处理最高，增产了10.4%(P<0.05)。0～15 cm土层>31μm孔隙总数、孔隙度和500～1 000μm孔隙数量与产量相关性最大，分别达到了28.0%、32.2%和27.1%;15～35 cm土层500～1 000μm孔隙数量与产量的相关性最大，达到了29.0%。因此，有机物料深混还田可改善土壤孔隙结构，增加土壤保水供水能力，提高了该地区农业生产能力，是较为理想的棕壤地力培育途径。
  • 减氮控释掺混肥对鲜食玉米氮利用效率及产量的影响
    赵凯丽, 刘瑜, 于跃跃, 颜芳, 李萍, 李权辉, 尹心馨, 贾小红
    2023, 12(03): 274-282.
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    通过田间试验探索控释掺混肥代替部分化肥对鲜食玉米产量、氮肥利用效率及土壤硝态氮含量等的影响，为化肥减施增效提供依据。为保证试验结果在北京市范围内的可推广性，选取位于密云和平谷的2块中肥力地块（地块A、地块B）开展试验，探索土温和降雨对肥料氮释放的影响，同时设置不施氮肥（CK），常规施肥（OPT，推荐施肥量），控释掺混肥1(CRU1，施肥量同OPT)，控释掺混肥2(CRU2，较OPT减氮10%)，控释掺混肥3(CRU3，较OPT减氮20%)共五个处理，分析鲜食玉米的产量、氮素累积量、氮肥利用效率、经济效益及土壤硝态氮含量等。结果表明：各处理的鲜穗产量顺序为：CRU1>CRU2、 CRU3、 OPT>CK，其中以CRU1的鲜穗产量最高，比CRU2、 CRU3高750～758 kg·hm~(-2)、1 500～1 667 kg·hm~(-2)；同时与OPT相比，CRU均可提高鲜穗的产量，地块A和地块B分别增产3.15%～17.1%和3.54%～10.1%。各处理的增收顺序为：CRU1>CRU2>CRU3>OPT>CK，其中以CRU1的净收入最高，分别比CRU2、CRU3高3 690～3 762元（地块A）、7 470～8 273元（地块B），同时与OPT相比，CRU均可提高净收入，分别增加5.75%～12.8%（地块A）、5.31%～20.2%（地块B）。与OPT相比，CRU能不同程度提高鲜食玉米的氮肥利用效率，其中氮肥回收率、氮肥偏生产力均以CRU3处理与OPT处理的差值最大，而氮肥农学效率以CRU1与OPT的差值最大。综上说明，与普通尿素分次施用相比，控释掺混肥一次性减氮施用可以提高鲜穗产量，获得种植收益，同时还能提高氮肥利用效率，以等氮[180 kg(N)·hm~(-2)]施用获得的鲜穗产量及收益最高。本研究中0～20 cm土层的硝态氮含量，CRU在24 d出现峰值为83.0～105 mg·kg~(-1)（地块A）> 67.9～79.1 mg·kg~(-1)（地块B），这是由于地块B的更高土温和更强降雨导致控释氮前期释放过多，故地块A的峰值高于地块B;OPT在48 d（追肥期）再次出现峰值，地块B表现为OPT>CRU，地块A在两处理间无显著差异，这表明地块A的土温和降水相对保证了控释氮的缓慢释放，保证了作物后期的供氮量。同时，20～60 cm土层也出现了类似的变化规律，说明硝态氮出现了向深层土壤下渗的淋溶风险。
  • 吉林省东部冷凉区早熟春玉米苞叶脱水性状分析
    刘胜群, 刘升芹, 马悦, 刘禹泽, 李政, 蹇述莲
    2023, 12(03): 283-292.
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    玉米苞叶性状影响果穗含水率。为了探究吉林省东部冷凉区早熟春玉米苞叶性状及其与果穗柄和果穗含水率的关系，以6个早熟春玉米品种（龙垦5号、北种玉1号、丰垦008、先达203、合玉25和龙垦9号）为材料，分析苞叶层数、厚度、干重、含水率和脱水速率及其与果穗柄、果穗和收获期籽粒含水率的相关关系。研究结果显示：苞叶干重、苞叶层数和苞叶厚度存在品种差异。玉米苞叶、果穗柄、果穗的含水率不同，苞叶、果穗柄和果穗在前期含水率最高，随生育进程的推进苞叶含水率下降。与苞叶相比，果穗柄含水率在吐丝后（DAS）50天之内下降幅度较小，一直维持在79%以上。DAS 51～57天，其含水率降幅较大；果穗含水率从吐丝开始至生育后期呈下降趋势。相关分析显示，玉米苞叶干重和果穗柄干重、果穗柄含水率和果穗含水率、果穗含水率和苞叶含水率、果穗柄含水率和苞叶含水率、收获时籽粒含水率和苞叶DAS 51～57的脱水速率之间均呈显著或极显著正相关关系；果穗干重和苞叶干重、苞叶层数和果穗柄DAS 30～43的脱水速率、穗基部苞叶厚度和果穗柄DAS 30～43的脱水速率之间均呈极显著负相关关系；果穗柄干重和果穗干重之间无显著相关性。
  • 秸秆不同还田方式下线虫添加对土壤活性碳氮的影响
    刘红文, 张士秀, 刘萍, 黄丹丹
    2023, 12(03): 293-305.
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    土壤活性碳氮（C、N）是农田生态系统养分循环中最活跃的部分，其含量受到秸秆还田方式的影响，同时受到土壤微型生物对土壤养分循环影响的调控。然而，秸秆还田和微型生物双重作用下土壤活性C、N会呈现怎样的变化，尚需要深入探究。本研究以5 kGy低剂量γ辐射后微生物群落基本完整的土壤为供试土壤，接种从新鲜土壤中提取的整个线虫群落，在培养期154天内的不同阶段测定土壤活性C、N的含量。试验设置4个处理：（1）秸秆表施（无线虫添加），（2）秸秆表施+线虫，（3）秸秆混施（无线虫添加），（4）秸秆混施+线虫。结果表明：在较短时间内获得了接种率达到定殖标准（70%）、营养类群趋于稳定的土壤线虫群落。土壤活性C、N含量随培养时间的增加呈阶梯式增加或减少的变化趋势，但与无线虫添加的处理相比，线虫添加处理的土壤CO_2释放速率、微生物生物量碳（MBC）、微生物生物量氮（MBN）含量较高，土壤可溶性有机碳（DOC）、可溶性有机氮（DON）、矿质氮（MN）和铵态氮（NH_4~+）含量较低，而硝态氮（NO_3~-）含量在培养7～54 d低于无线虫添加的处理，在培养91～154 d高于无线虫添加的处理。从整个培养期间来看，秸秆混施方式下线虫添加对MBC含量的促进效应显著低于秸秆表施，对NO_3~-的促进效应显著高于秸秆表施。本研究结果有利于厘清土壤线虫在秸秆还田方式下对土壤活性C、N周转的调控作用，为土壤农田生态系统C、N循环研究提供科学依据。
  • 腐熟剂对茭白秸秆堆肥腐熟效果的影响
    邬刚, 俞飞飞, 马超, 陈俊阳, 袁嫚嫚, 王家宝, 孙志立, 葛治欢, 董言香, 孙义祥
    2023, 12(03): 306-313.
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    为验证不同腐熟剂对茭白秸秆堆肥的腐熟效果，通过分析秸秆外观、秸秆堆肥养分含量变化以及堆肥产物对种子发芽指数的影响，以期筛选出适宜红壤丘陵区气候条件的秸秆腐熟剂。本文将腐熟剂接种到以茭白秸秆、畜禽粪以及尿素为材料的堆肥中，共设5个处理，分别为不添加腐熟剂（CK）、添加谷霖微生物腐秆剂处理（T1）、添加沃宝秸秆腐熟剂处理（T2）、添加低量EM菌剂处理（T3）和添加高量EM菌剂处理（T4）。结果表明：在堆肥过程中添加腐熟剂的堆腐外观的变化程度更明显，微生物菌剂处理的C/N在堆肥的60 d降至7.8～10.8，而对照CK则为12.7。随着腐熟过程的推进，pH总体呈逐渐上升趋势，水溶性铵态氮和硝态氮呈先升后降的趋势。60 d时，添加微生物菌剂处理的种子发芽指数为85.4%～96.5%,CK为84.6%。可见，腐熟剂能提高腐解产物的速效养分，加快茭白秸秆的腐解进程，增加秸秆的腐熟程度，降低秸秆腐熟发酵物植物毒性，其中以低量EM菌剂处理效果最好。
  • 不同调理剂对尾菜低C/N堆肥腐殖化效果的影响
    牛明芬, 刘振民, 马建, 秦美玲, 赵明会
    2023, 12(03): 314-325.
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    针对尾菜碳氮比（C/N）低自身无法堆肥，现有好氧堆肥工艺下尾菜堆肥需要大量调理剂，不同调理剂组分对尾菜堆肥过程的腐殖化进程影响差异不清的问题，本研究以番茄藤蔓尾菜为主要原料，选用小麦秸秆、椰糠和蘑菇渣三种不同的调理剂进行好氧堆肥，明确不同调理剂添加情况下，尾菜低碳氮比（C/N=14）好氧堆肥过程中腐殖质的产生与变化趋势。采用温度、pH、电导率（EC）和发芽指数（GI）进行堆肥腐熟度评判，通过腐殖质组分的变化，明确不同调理剂添加情况下的尾菜堆肥腐殖化效果及变化规律。结果表明，相较于尾菜无法自身堆肥完成腐殖化，添加不同调理剂均能使尾菜发生腐殖化，且不同处理腐殖化程度相似，堆肥结束腐殖质含量均在28%左右，但不同处理堆肥产物的胡敏酸含量差异较大，蘑菇渣处理（T3）含量最高达到11.9%，添加椰糠处理（T2）最少仅为4.8%；对不同处理堆肥产物红外光谱分析表明，相较于其他两个处理，添加椰糠处理的芳香族伸缩振动改变量最少，腐殖化程度较低。堆肥结果表明，小麦秸秆、椰糠和蘑菇渣三种调理剂均能使尾菜在低C/N条件下进行好氧堆肥，温度、pH、EC和GI值都能达到相关有机肥标准。添加小麦秸秆更易促进腐植酸产生，促进腐殖质的形成；添加椰糠处理，腐殖化效果较差。
  • 不同钝化剂组合对土壤——马铃薯系统镉迁移的影响
    赵长春, 徐超, 王昉池, 龙丽, 刘克
    2023, 12(03): 326-335.
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    通过田间随机区组试验研究钝化剂组合对土壤Cd的钝化效果及马铃薯对Cd的吸收累积影响，以期筛选钝化效果好的钝化剂材料，指导马铃薯安全生产。结果显示:（1）五种钝化剂组合处理下土壤pH值和有机质含量皆有所上升，对土壤Cd均有一定的钝化效果，其中赤泥+生物炭+海泡石（T4）的组合效果较为明显，该组合下土壤pH值提升25.5%，有机质含量增加了34.6%，土壤有效Cd含量降低了46.8%;(2)五种钝化剂组合处理都能有效降低马铃薯根、茎、叶和块茎中Cd含量，且马铃薯各部位转运系数也有所降低，T4处理下马铃薯根-块茎、根-茎、茎-叶的转运系数分别降低了91.7%、33.8%和33.3%;(3)马铃薯块茎氮磷钾及钙镁含量在不同组合处理下有所变化，其中氮、磷、钾含量降低，整体降幅为4.86%～16.0%、10.9%～32.6%和2.08%～10.0%；钙、镁含量均有所上升，其中T4处理较为明显，与CK相比分别增加了150%和40.9%。可见，五种组合下赤泥+生物炭+海泡石（T4）的组合钝化效果较好。
  • 腐烂茎线虫分子鉴定及在不同寄主上繁殖力分析
    毛彦芝, 朱梓绮, 王文重, 李庆全, 董学志, 魏琪, 郭梅, 闵凡祥, 杨帅
    2023, 12(03): 336-342.
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    腐烂茎线虫危害马铃薯在我国多地已有发生，为了明确腐烂茎线虫的生物型及在不同寄主上的繁殖能力，本研究采用贝曼漏斗法对线虫进行分离，根据国标GB/T 29577-2013描述方法对分离到线虫群体进行分子鉴定。从NCBI选取马铃薯和甘薯的腐烂茎线虫ITS序列，进行系统发育分析，利用胡萝卜愈伤组织进行培养，用玉米、马铃薯、高粱、大豆和小麦测定腐烂茎线虫在不同寄主上的繁殖能力。结果显示：分离到的线虫为腐烂茎线虫B型，来自甘薯和马铃薯寄主腐烂茎线虫明显分为2支，推断腐烂茎线虫的进化受寄主的影响。该线虫群体在参试寄主上都能生长，在小麦上繁殖系数最低，其次为大豆。种植小麦和大豆可能对腐烂茎线虫有抑制作用。
  • 陇中旱作区胡麻膜侧宽幅匀播技术土壤水温效应研究
    彭莉洁, 马彦, 许德蓉, 刘广才, 顿小明, 于涛, 李松
    2023, 12(03): 343-352.
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    采用田间小区试验研究了陇中旱作区胡麻膜侧宽幅匀播栽培技术的土壤水温效应。结果表明：膜侧宽幅匀播技术能显著提高胡麻土壤水分含量、降水利用率、水分利用效率和土壤温度。从出苗期到成熟期，膜侧宽幅匀播0～60 cm土层土壤含水量较膜侧沟播提高0.2～2.4个百分点，较传统条播提高0.6～4.6个百分点。膜侧宽幅匀播胡麻农田降水利用率为70.1%，较膜侧沟播提高3.2个百分点，较传统条播显著提高9.4个百分点。膜侧宽幅匀播胡麻水分利用效率为4.43 kg·hm~(-2)·mm~(-1)，分别较膜侧沟播和传统条播显著提高19.1%和34.7%(P<0.05)。从出苗到成熟期，膜侧宽幅匀播0～25 cm土壤温度较膜侧沟播提高0～1.1℃；较传统条播提高0.1℃～2.2℃。膜侧宽幅匀播技术胡麻籽粒产量为1 740 kg·hm~(-2)，较膜侧沟播技术和传统条播技术分别显著增产24.5%和55.4%(P<0.05)。研究表明，胡麻膜侧宽幅匀播技术与其它两种栽培模式相比，增产效果显著。