油料作物
ERF转录因子(Ethylene Responsive Factor)属于植物AP2/ERF转录因子超家族,是植物应对生物与非生物胁迫的关键调控因子,其通过AP2/ERF保守结构域与顺式作用元件GCC-box结合,调控靶基因的时空表达。本文综述了植物ERF转录因子的结构特点、分类体系、分布规律及生物学功能:结构上包含DNA结合域、转录调控域等功能区域,其中AP2/ERF结构域第14和19位氨基酸是分类的关键标志;分类上,ERF与DREB亚族各自可进一步划分为6个亚组;分布上,不同植物中该家族成员数量差异显著,且双子叶植物ERF亚族成员通常多于单子叶植物。重点阐述了ERF在生物胁迫响应中的功能机制:一方面通过激活PR、PDF1.2等抗病基因增强植物对病原菌的抗性,另一方面含EAR基序的ERF可作为负调控因子抑制靶基因表达。同时,本文总结了花生ERF的研究现状,包括家族鉴定(本课题组2022年在栽培花生中鉴定完成76个ERF家族成员)、抗逆功能验证(如AhERF008和AhERF019可增强非生物胁迫耐受性)及当前存在的局限(如系统性分析不足、调控机制尚不明确等)。最后展望了未来研究方向,提出需结合多组学与基因编辑技术解析ERF介导的抗逆网络,为花生抗逆分子育种提供理论依据与技术靶点,助力花生抗逆工程研究。
本研究旨在探究东北三省大豆各级生产潜力时空变化规律及其变异系数、距平百分率、实现率等分布情况,提出生产潜力开发利用对策。以东北三省1961—2020年逐日气象数据和研究区大豆作物系数为基础,运用“逐步订正法”计算了东北三省各地大豆的光合、光温和气候生产潜力,在此基础上利用Arcgis进行分析。结果表明,东北三省生产潜力空间分布情况为光合生产潜力、光温生产潜力分布趋势都是由北向南递增,气候生产潜力是辽宁东部最高,吉林中部和黑龙江中南部次之,黑龙江西北部最低。光合生产潜力距平变化率在-18%~11%,变化区间接近30个百分点;光温生产潜力和气候生产潜力距平变化率范围都较大,有70~80个百分点。光合生产潜力变异系数大多在5%以下,光温生产潜力变异系数大多在10%以下,气候生产潜力的变异系数最高达到20%左右,最低也在10%以上,气候生产潜力较光温和光合生产潜力的稳定性较差。东北三省大豆实际产量空间分布情况与生产潜力实现率分布情况比较匹配,均为吉林中部和黑龙江东部较高,可选择在各级生产潜力实现率都较高的区域进行大豆扩种,适当提升高标准农田建设标准,兴建灌溉、排涝设施保证水资源的最优供应,将有效提升光温资源对于大豆产量提升的贡献。
探究施肥对玉米和油菜产量、品质、肥料利用效率以及化肥污染排放量的影响,为赤水河上游地区主要栽培作物的肥料施用提供科学指导。通过田间试验,以‘云油杂15’油菜和‘富华22号’玉米为试验材料,设置对照(CK)、磷钾(PK)、氮钾(NK)、氮磷(NP)和氮磷钾配施(NPK)5个处理,以评估各处理对作物成熟期的品质和产量、肥料利用效率以及化肥污染排放量的具体影响。结果表明,与对照(CK)处理相比,氮磷钾配施(NPK)处理显著提高了油菜的产量,增幅达81.73%,而缺素处理下的增产幅度仅为35.42%~52.86%。在品质方面,施肥处理显著增加了油菜脂肪、蛋白质和油酸、芥酸的含量,但对棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸的含量没有显著影响。同样,与CK处理相比,NPK处理下的玉米产量提高了90.00%,而缺素处理下的增产幅度仅为42.74%~79.24%。在品质上,NPK处理下的玉米淀粉、蛋白质含量最高,分别提高了4.94%、60.47%,而缺素处理下的提高幅度较小。此外,研究还发现,在氮磷钾配施条件下,玉米和油菜的氮、磷、钾肥利用效率达到最高。在全素施肥条件下,玉米和油菜种植地的氮磷污染排放量最低,显著低于缺素处理。综上所述,平衡施肥处理不仅能显著提高作物的产量和品质,提高肥料利用效率,还能有效减少农业面源污染。
探究玉米与花生不同行比带状复合种植对两种作物生长的影响,找到适宜的种植行比,以期为大田生产提供理论支持。以‘亚美1号’玉米品种和‘贺油16’花生品种为材料,开展玉米与花生带状复合种植试验,设置6个不同间作行比:2:4、2:6、2:8、4:4、4:6、4:8以及玉米单作、花生单作共8个处理(记为:C2P4、C2P6、C2P8、C4P4、C4P6、C4P8、CK1、CK2),采用随机区组设计,每个重复3次,共24个试验小区,在作物生育期测定叶片SPAD值、植株农艺性状、产量等相关指标。结果显示,玉米与花生复合种植相较于单作,两种作物单位面积产量均有不同程度下降,玉米和花生苗期各处理叶片SPAD值差异不显著,在玉米种植行数固定前提下,生育中后期随着花生种植行数的增加,玉米叶片SPAD值、实际产量以及花生叶片SPAD值、百果重、百仁重、出仁率、实际产量均呈上升趋势,2行玉米种植带SPAD值、穗高、穗粒数、出籽率整体高于4行玉米种植带。花生株高、第一侧枝长、收获青叶数、单仁果数、双仁果数、秕果数等指标C4P4处理最高,玉米穗粗、百粒重各处理比较差异不显著,但4行玉米种植带显著增加秃尖长。综合比较,在玉米与花生不同行比带状复合种植生产中,适宜选用C2P8即2行玉米8行花生的种植模式。
本研究旨在通过综合评估不同花生品种(系)的植株性状、产量、营养成分和抗性性状,为花生品种改良提供科学依据。研究选取了8个不同品种(系)的花生作为材料,对关键性状和抗性表现进行了深入分析,并结合相关性分析,评估了不同品种间的遗传差异及其性状间的关联性。结果显示,油酸与亚油酸比值、亚油酸含量、油酸含量、百果重和单株饱果数的变异系数较大,分别为21.87%、11.08%和10.51%、11.07%和9.95%。相关性分析表明,荚果产量与籽仁产量、主茎高度与侧枝长度之间存在极显著的正相关关系,而总分枝数与结果枝数之间则呈现极显著的负相关关系。此外,分枝数、结果枝数和饱果数是影响产量潜力的关键因素。因此,提高花生产量的改良策略应聚焦于增加分枝数、结果枝数和饱果数。综合分析,‘商花21’品种在产量、抗倒性和抗病性方面表现最为优异,是河南省范围内推广种植的理想选择。本研究的发现为花生品种的遗传改良和产量提升提供了重要的理论依据和实践指导。
在大豆玉米带状复合种植模式中,选择合适的田间配置对提高大豆产量至关重要。本研究旨在探讨大豆玉米带状复合种植模式中不同田间配置对大豆产量的影响。通过设置4种玉米大豆行比配置,分别为2M2S,2M4S,2M6S,3M4S(M代表玉米,S代表大豆)。以单作大豆(SS)、单作玉米(SM)为对照,对间作大豆产量、干物质积累与分配及植株形态等进行了研究,结果表明:各配置玉米产量表现为,SM>2M2S>2M4S>3M4S>2M6S。间作玉米产量较单作玉米降低3.22%~20.23%。间作大豆产量较单作大豆降低40.18%~60.5%。各配置大豆产量由高到低依次为:SS>2M6S>2M4S>3M4S>2M2S。2M6S配置的大豆产量较其他间作配置的大豆增加了18.88%~51.47%。在各间作配置中,随着大豆行数的增加,大豆SPAD、叶面积指数LAI、茎粗均增大,株高降低。2M6S大豆的叶片SPAD含量较其他间作配置的大豆提高了0.55%~7.63%。2M6S配置的大豆叶面积指数LAI较其他间作配置的大豆提高9.02%~69.59%。2M6S配置的大豆茎粗比其他间作配置的大豆提高了4.76%~23.94%。间作大豆相对单作大豆,株高增加17.52%~37.50%,2M2S配置的大豆株高高于其他间作配置。本研究对大豆玉米带状复合种植不同配置下的大豆农艺性状及产量的量化结果,可以为筛选配置提供依据。
为探究不同播期对春播大豆田间农艺性状及产量形成的影响,本研究选用‘南豆50’、‘中黄39’和‘中豆54’作为试验品种,采用两因素裂区试验设计开展田间试验,分析12个播期对3个春播大豆品种的生育进程、农艺性状及产量的影响。研究结果表明:随着播期推迟,春播大豆营养生长期、生殖生长期及全生育期时长均呈缩短趋势,且播期的改变对营养生长期的影响程度明显大于生殖生长期。植株株高呈现出先升高后逐步降低的变化态势;植株底荚高总体呈现出先上升、继而下降、随后再次上升的变化趋势。单株有效荚数、百粒重、单株粒数、单株粒重及产量均表现出先增加后减少的规律。其中,单株粒重和单株粒数对产量的贡献最大,分别达到了30%和28%。在所有的处理中,3月21日与3月28日播种的大豆产量表现最为优异,‘南豆50’产量分别达3244.57 kg/hm²和3087.92 kg/hm²,‘中黄39’产量分别为3270.62 kg/hm²和3330.43 kg/hm²,‘中豆54’产量分别是3199.55 kg/hm²和2983.79 kg/hm²。综合各项表现性状可知,四川丘陵地区春播大豆的最佳播种期为3月下旬,若播期推迟至4月25日以后,产量将显著降低。
全面分析‘菏豆’系列大豆品种的亲本系谱组成,为大豆育种研究提供亲本选择指导。以20个‘菏豆’系列大豆品种为材料,利用系谱图和遗传贡献值统计等方法,探明其亲本类型、杂交组配规律、细胞核和细胞质祖先亲本遗传贡献。结果表明,‘菏豆’系列大豆品种均由杂交方式选育而成,以“育成品种×育成品种”和“育成品种×高代品系”2种组配模式为主。‘菏豆’系列大豆品种的直接亲本共22个,主要来自山东、河南和北京。‘菏豆’系列大豆品种的细胞核祖先亲本有42个,平均每个品种拥有2.1个细胞核遗传祖先亲本,细胞核祖先亲本遗传贡献率最大的是‘滨海大白花’。‘菏豆’系列大豆品种的细胞质祖先亲本有4个,其中‘滨海大白花’的遗传贡献率最大。‘菏豆’系列大豆品种的骨干亲本主要有‘中黄13’、‘菏84-5’、‘菏豆12号’和‘菏豆20号’,‘中黄13’作为直接亲本的衍生品种有5个。‘菏豆’系列大豆品种的细胞核遗传基础丰富,但细胞质遗传基础较窄,今后育种工作需优化亲本选择,加强种质创新。‘中黄13’、‘菏豆12号’等是大豆品种选育的重要骨干亲本,可被重点引用。
土壤肥力是影响土壤呼吸速率和农田生态系统碳排放的重要因素。本试验以4个不同肥力水平的旱坡地土壤为处理因素,将其从低到高分别命名为F1、F2、F3、F4。研究不同肥力水平下油菜在4个生育期内土壤呼吸速率(微生物呼吸速率、根系呼吸速率、总呼吸速率)的变化规律及其与土壤水分、温度的关系,明确各肥力水平下不同生育期油菜农田土壤呼吸特征。相关分析表明,土壤呼吸速率与土壤水分、温度均呈显著正相关关系。其中微生物呼吸速率、总呼吸速率与土壤水分、温度极显著相关。土壤呼吸指标测定结果表明,在油菜生育期内,土壤水分、温度、土壤呼吸速率总体均呈上升趋势,具体表现为苗期(蕾苔期)<开花期(角果期)。F4的土壤水分、温度和土壤呼吸速率高于其他3个肥力水平,其中土壤呼吸速率达显著水平;F4的碳排放总量最高,与F1、F2、F3相比,F4分别显著高出71.83%、43.35%、25.98%;F4的产量较F1、F2、F3分别显著高出147.35%、59.50%、19.98%。在碳排放效率方面,F3较其他3个肥力水平显著高出5.13%~57.70%,且F3的碳排放总量与F4相比显著降低了25.98%。综上,F4拥有较高的产量水平,但其碳排放总量较高;F3同时具有较高的生产力水平和相对较低的碳排放总量,但其产量也相对较低。本研究结果有助于正确识别油菜农田碳排放行为以及土壤呼吸速率对土壤水分、温度的敏感程度。
为明确间作大豆抗倒伏的有效途径,于2023年夏大豆生长季,在山东淄博开展大豆玉米带状复合种植喷施植物生长调节剂田间试验,大豆品种选用‘齐黄34’,玉米品种选用‘登海710’,采用裂区设计,主区为2个种植模式,M1模式(大豆玉米6:4模式)和M2模式(大豆玉米6:3模式),副区为生长调节剂处理,设R1(硅肥)、R2(硅肥+27.5%胺鲜·甲哌鎓)、R3(27.5%胺鲜·甲哌鎓)和R4(清水对照)4个处理,共计8个处理。通过系统分析不同处理间大豆顶三叶SPAD值、冠层营养指标、抗倒伏性状指标和产量指标的差异,明确硅肥和胺鲜·甲哌鎓对间作大豆生长发育及抗倒的影响。结果表明:在夏大豆鼓粒期,各处理植株冠层营养指标参数均高于对照,植株茎秆抗折力、茎秆干重和茎秆充实度均以R2处理最高,R2和R3处理的主茎长均低于R1和R4处理,但处理间差异不显著;各处理产量和产量构成因素(单株荚数、单株粒数、百粒重)均高于对照R4处理,产量均以R2处理最高,且M1R2处理的产量要高于M2R2处理;抗倒伏指数与茎秆抗折力和茎粗呈显著正相关,与主茎长呈负相关。说明硅肥和胺鲜·甲哌鎓喷施均可提高夏大豆鼓粒期冠层营养指标,同时,通过提高大豆植株茎秆抗折力和茎秆充实度、降低株高,提高大豆抗倒伏指数,抑制植株倒伏。综上所述,硅肥和胺鲜·甲哌鎓可通过提高植株抗性、降低株高、改善植株空间结构,促进植株光合生产和产量形成。研究以期为间作大豆抗倒增产和提质增效提供一定的技术参考。
为解决花生芽苗菜品种缺乏的问题,以15个花生品种为材料,利用沙培法进行萌发培养,暗培养5 d后收获花生芽苗菜,并对其生物量指标、营养指标、口感指标等进行检测,将各项指标作为芽苗菜生产评判标准的指标要素,利用隶属函数法和层次分析法构建判断矩阵,通过数学方法分析各因素影响权重,计算适宜芽苗菜生产的综合评价值D值。通过对D值进行聚类分析,从15个供试花生品种中筛选出‘宇花33号’、‘宇花30号’、‘宇花18号’3个适于芽苗菜生产的品种,‘宇花12号’等3个比较适用于芽苗菜生产的品种,‘宇花32号’等9个不适用于芽苗菜生产的品种。
以漳州水仙为试验材料,纯水(CK)为对照,设置50%和100%浓度的富氢水(hydrogen-rich water,HRW)2个处理,通过测定不同浓度HRW处理水仙的花期、叶片长度、各时期花朵数量等指标,初步揭示HRW对水仙花生长的影响。结果表明,不同浓度HRW均可显著延长水仙花期,100%HRW的延长时间显著大于50%HRW;不同浓度HRW均可提升水仙后期叶片长度和花葶高度,100%HRW显著提高了开花后14 d水仙叶片的SPAD,延长水仙叶片绿叶期;100%HRW处理下,水仙开花后14 d时其叶片仍能维持较高水平的氮含量;HRW可显著提高水仙开花后14 d的盛花期花朵数量和比例,降低开花后7、14 d的衰老期花朵数量和比例。对水仙各项生长指标的相关性分析结果表明,维持较高水平的叶片氮含量是延长水仙花期的关键。综上,HRW能通过维持较高水平的叶片氮含量,显著延长水仙的观赏时间,提高水仙的观赏价值。
为选育产量和含油量双高、抗逆性强和适应性广的双低油菜品种,以自育的细胞质雄性不育系‘汉3A’为母本,与自育的恢复系‘475R’进行杂交,经过筛选鉴定,获得了高油高产多抗的甘蓝型油菜新品种‘汉油23’。在2020—2022年度连续2 a的长江流域(上游、中游、下游)油菜新品种区域试验中,2 a试验平均产量为3167.8 kg/hm2,芥酸平均含量为0.105%,硫苷平均含量为17.48 μmol/g,平均含油量为47.57%,能够抗菌核病和病毒病,抗寒性和抗倒性强。于2024年通过农业农村部登记,登记编号GPD油菜(2024)610234,该品种还具有高产优质、抗逆性强、适应性广、适宜机械化的特点。本研究介绍了该品种的选育过程、特征特性和高产栽培技术,为其推广应用提供理论依据和技术支撑。
为了研究气象条件对河套灌区向日葵籽仁内在品质和籽粒外观品质的影响,本研究采用分期播种试验,记录向日葵发育期,并化验向日葵籽仁亚油酸、油酸等物质的含量。同时,统计向日葵籽粒锈斑发病率、病情指数和葵螟蛀食率,利用Excel分析向日葵籽粒内在品质和籽粒外观品质与气象条件的数值关系。研究表明,开花—成熟期水汽压、相对湿度、日均气温、日照时数、日均最高气温、日均最低气温、降水量各气候因子与向日葵亚油酸、油酸含量密切相关。对亚油酸的影响多数呈开口向下的抛物线特征;对油酸和葵螟啃食率的影响多数呈开口向上的抛物线特征,对籽粒锈斑病发病率的影响多数呈指数曲线下降趋势。播种期早晚对向日葵内在品质和外观均有明显影响,兼顾2种都高的播期,应该选在5月25日—6月2日为最佳播期;开花—成熟期日照时数为393.3~396.4.8 h时,可大幅提升向日葵亚油酸含量,降低油酸含量;开花—成熟期平均相对湿度为58%~59%时,向日葵的品质能够明显提升;开花—成熟期平均气温为19.0~20.8℃时,向日葵内在品质和外观均有明显提升;开花—成熟期降水量对向日葵品质有明显影响,当降水量为42~44 mm时,可大幅提升向日葵的亚油酸含量;当降水量为46.9 mm时,葵螟啃食率最低;开花—成熟期降水量、相对湿度、水汽压均与向日葵锈斑病发生指数呈负相关关系,随着水分和湿度的增多,喜旱害虫蓟马数量锐减,因而,锈斑病发病指数随之减少。此项研究在指导向日葵种植优化产品满足市场需求以及促进健康方面将发挥重要作用。