烟草青枯病劳尔氏菌与拮抗菌对根系分泌物的竞争作用

[目的]研究青枯病病原菌与拮抗菌的营养特性及其对烟草根系分泌物的响应差异,对提高拮抗菌定殖能力、有效生物防控烟草青枯病具有非常重要的意义。[方法]本研究通过筛选与鉴定贵州烟区青枯病病原菌株及拮抗菌株,通过Biolog表型芯片技术分别检测病原菌与拮抗菌的特征性碳、氮源,利用气质联用(GC-MS)检测烟草主栽品种K326根系分泌物的主要物质,在此基础上进行病原菌与拮抗菌对其利用能力、利用强度以及共培养的研究。[结果]经鉴定,分离、筛选到的病原菌株和拮抗菌株分别为青枯劳尔氏菌(Ralstonia solawacearum)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis);在含量为0.01μg/mL以上的根系分泌物中,12种物质的含量从高到低排序为:果胶>葡萄糖>木糖>阿拉伯糖>半乳糖>核糖>蔗糖>苯甲酸>果糖=D-甘露醇>棕榈酸>富马酸,果胶含量最高且明显高于其他物质;拮抗菌(LX4)对碳源利用能力高于病原菌(Rs)的碳源有阿拉伯糖、木糖和核糖,分别是病原菌利用能力的1.22、1.95和2.17倍;前12 h拮抗菌利用果糖强度高于病原菌,不同碳源共培养24 h后LX4对gfp-Rs(绿色荧光蛋白标记后的青枯病病原菌)抑制率为18.34%(阿拉伯糖)、53.23%(木糖)、63.53%(核糖)和52.09%(果糖)。[结论]拮抗菌对烟草根系分泌物的利用不及病原菌,但在特定碳源条件下拮抗菌能够利用根系分泌物中的某些碳源产生某种拮抗物质抑制病原菌,拮抗菌与病原菌之间同时存在利用性竞争和干扰性竞争关系,研究结果为进一步研究烟草青枯病的生物防控提供了新的理论依据。     

淹水胁迫下江南牡丹生长及光合特性研究

以3年生江南牡丹品种‘凤丹白’为材料,利用盆栽淹水法,设置正常管理、轻度胁迫和重度胁迫3个水平,研究不同淹水胁迫水平对牡丹生长和光合特性的影响。结果表明：经过30 d胁迫后,正常管理、轻度胁迫和重度胁迫下的江南牡丹苗高生长量分别为3.6、1.1和0.73 cm,地径生长量分别为0.21、0.11和0.06 cm,植株总生物量增加量分别为7.0、3.0和2.75 g,淹水胁迫和正常生长差异显著,淹水胁迫严重影响了江南牡丹的生长。同时,在正常管理时,牡丹总叶绿素含量升高,而在淹水胁迫下呈下降趋势。淹水胁迫不同时间根系活力均呈下降趋势且随着胁迫程度的增加下降越大。正常管理下光合速率逐渐增加而胁迫条件下光合速率逐渐降低。同时胁迫条件下,牡丹蒸腾速率、气孔导度均明显下降;轻度淹水胁迫下胞间CO2浓度先升高后降低;而重度胁迫下胞间CO2浓度呈现逐渐升高的变化趋势。淹水胁迫对牡丹根系活力、茎段生长和叶片光合特性影响较大。该研究结果为江南牡丹耐涝胁迫机理研究奠定了理论基础。     

油菜秸秆还田对水稻根系、分蘖和产量的影响

采用田间试验与栽培模拟试验相结合的方法,分析了油菜秸秆还田对水稻根系、分蘖和产量的影响.结果表明: 水稻移栽后0～36 d,与秸秆不还田处理相比,油菜秸秆还田处理下水稻分蘖减少1～2个,根系单株伤流量降低1.0～8.6 mg,根系谷氨酰胺合成酶(GS)、谷丙转氨酶(GPT)和谷草转氨酶(GOT) 活性分别降低0.10～6.11、0.06～0.31和0.52～0.84 μmol·g^-1·h^-1. 水稻移栽后56 d,与秸秆不还田处理相比,油菜秸秆翻埋还田处理下水稻根系单株伤流量增加3.4～11.7 mg,根系GS、GPT和GOT活性分别增加0.34～0.78、0.13～0.45和0.18～0.20 μmol·g^-1·h^-1;油菜秸秆覆盖还田处理下水稻根系单株伤流量降低19～25 mg,根系GS、GPT和GOT活性分别增加0.16～0.34、0.08～0.21和0.06～0.32 μmol·g^-1·h^-1.油菜秸秆还田处理中,全量还田处理下的水稻产量最高,其中,与全量覆盖还田相比,全量翻埋还田处理下的水稻产量增加0.13～0.48 t·hm^-2.可见,油菜秸秆还田会导致水稻生长前期根系活力下降、氮代谢酶活性降低,从而使水稻根系生长缓慢、返青延迟,但在中后期,随着根系活力和氮代谢酶活性的增强,秸秆还田会促进水稻根系生长;油菜秸秆还田对水稻产量的影响是多因素综合作用的结果,全量翻埋还田更适宜于四川油稻两熟轮作系统.     

铜绿假单胞菌对镉胁迫苗期水稻根系活力及叶片生理特性的影响

为揭示耐镉铜绿假单胞菌缓解镉胁迫水稻的生理效应,以无镉处理为对照,通过添加菌液、空载体、菌剂及20μmol·L^-1 Cd进行水培试验,分析了菌株对苗期水稻根系活力及叶片生理特性的影响.结果表明:镉胁迫显著抑制了水稻的根系活力,降低了叶片光合效率、抗氧化酶活性及可溶性蛋白、类黄酮与总酚含量,提高了叶片丙二醛(MDA)和超氧阴离子(O2-)含量.与镉处理相比,添加菌液、菌剂处理的水稻根系活力分别提高了36.1%~42.5%、49.4%~53.0%;叶片净光合速率提高了118.5%~147.1%、137.6%~156.9%;可溶性蛋白含量提高了37.0%~49.3%、37.7%~72.6%.菌剂处理的水稻叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性分别比Cd处理提高了36.9%~42.6%、82.7%~92.6%、43.3%~52.2%,菌液处理的SOD、POD、CAT则分别比Cd处理提高了25.8%~36.6%、40.9%~55.9%、24.0%~29.2%,菌剂对水稻叶片抗氧化酶的促进效应显著高于菌液;菌剂、菌液处理的水稻叶片MDA含量分别比Cd处理降低了44.8%~54.7%、29.4%~41.9%;O2-含量减少了9.9%~10.2%、3.0%~7.1%;菌剂处理后类黄酮、总酚含量分别比Cd处理提高了125.4%~135.7%、100.8%~119.4%;菌液处理后则分别提高了139.4%~146.7%、115.0%~134.7%.可见,铜绿假单胞菌及其菌剂通过提高苗期水稻根系活力、光合作用促进了苗期水稻的生长.铜绿假单胞菌通过增强水稻抗氧化酶活性、提高类黄酮和总酚等抗氧化物质含量,表现出显著的缓解镉胁迫效应.     

樟树(Cinnamomum camphora)幼苗细根形态对氮磷添加和幼苗密度的响应

全球氮沉降对森林生态系统结构和功能的影响已成为现代生态学研究热点之一,我国华南地区氮沉降的增长引起了土壤酸化和磷限制加剧等一系列生态问题。密度制约着植物个体对环境资源的吸收利用,是自然界中十分重要的选择压力之一。因此研究樟树(Cinnamomum camphora)幼苗的细根形态对氮磷添加和密度的响应,有利于了解亚热带树木根系对氮沉降和磷添加与林分密度的响应过程和机制,并为全球变化背景下樟树林生态系统的管理提供依据。本研究以1年生樟树幼苗为试验材料,选择氯化铵(NH_4Cl)作为氮肥以模拟大气氮沉降,并且以二水合磷酸二氢钠(NaH_2PO_4·2H_2O)模拟磷添加,氮磷处理设置4个水平,即对照、施N、施P和施N+P;种植密度设置10、20、40和80株/m~2 4个水平。测定各处理樟树幼苗细根的根长、表面积、体积和根尖数,分析氮磷添加、密度和两者交互作用对樟树幼苗细根的影响。研究结果表明,与对照处理相比,N、P和N+P处理促进了幼苗细根长度、表面积、体积以及根尖数的增加。低密度条件下的N添加对幼苗根系形态的促进效果强于P添加。N+P处理对10、20、40株/m~2幼苗根系形态的促进效果最佳,而各处理对80株/m~2幼苗根系形态的促进效果均无显著性差异。随着种植密度的增大,幼苗细根长度、表面积、体积和根尖数均减少。樟树幼苗的细根长度、表面积、体积和根尖数在各密度间和不同氮磷添加处理间均有显著性差异,密度和氮磷处理间的交互作用对根系形态各指标均无显著影响。     

不同林龄麻栎林地下部分生物量与碳储量研究

探讨不同林龄麻栎林地下部分根系的生物量与碳储量,为麻栎林的经营管理及碳汇管理等提供科学依据。以江苏省句容市不同林龄(幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林)的麻栎林为研究对象,采用全根挖掘法获取麻栎各级根系及灌草层根系,并测定其生物量、碳含量,构建麻栎根系生物量模型,估算麻栎林地下部分根系碳储量及麻栎林群落碳储量。通过11种数学回归模型的比较,构建麻栎各级根系生物量幂回归模型,计算得到幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林麻栎根系生物量分别为14.81t/hm~2、41.15t/hm~2、50.36t/hm~2、53.75t/hm~2,各级根系生物量大小顺序是:根桩粗根大根细根;灌木与草本植物根系生物量分别为0.48—1.71t/hm~2、0.13—0.60t/hm~2;不同林龄麻栎林群落根系生物量为15.42—56.06t/hm~2,且随林龄的增大而增大。麻栎根系碳含量大小顺序为:根桩粗根大根细根,且碳含量差异显著;灌木与草本植物根系碳含量分别为41.84%—43.79%、34.03%—38.48%,随林龄变化均无明显变化规律。麻栎林乔木根系碳储量随林龄增大而增大,幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林根系碳储量分别为6.01t/hm~2、17.41t/hm~2、21.79t/hm~2、21.99t/hm~2;灌木与草本植物根系碳储量均随林龄增大而增大;幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林群落根系碳储量分别为6.26t/hm~2、17.74t/hm~2、22.37t/hm~2、22.94t/hm~2,且乔木层灌木层草本层。麻栎林地下部分根系生物量与碳储量随林龄的增大而增大,幼龄林到近熟林生长过程中生物量与碳储量增加快速,近熟林后生物量与碳素积累缓慢,且与成熟林接近。     

3种荒漠盐生植物根系及根毛形态特征的比较研究

在水培条件下,针对梭梭、囊果碱蓬和钠猪毛菜3种荒漠盐生植物,研究它们苗期在不同盐浓度条件下根系和根毛形态的差异。结果表明：一定浓度的盐分可以促进3种盐生植物生长,但较高浓度的盐抑制其生长,特别是对根系生长的抑制作用更大。在同样盐浓度下,钠猪毛菜的生长最快,生物量也最大。在盐分浓度较低时,3种盐生植物的主根长和总根长都有所增加,与对照相比,囊果碱蓬增加的幅度较大,但高浓度的盐会抑制根系总长度的增加,其中囊果碱蓬较梭梭和钠猪毛菜抑制的程度轻。盐分对3种植物的根系平均直径没有显著的影响,但有减小的趋势。在水培条件下,梭梭和囊果碱蓬的根系上、中、下部分布的较均匀,而钠猪毛菜的根系中部比上部和下部有显著的增加,盐分对每种植物的根系的分布没有显著的影响。3种植物的根毛与根系生长环境中的盐浓度没有明显相关性;3种植物之间,根毛的长度和密度有显著差异。从根系和根毛的形态特征可以推断：囊果碱蓬比梭梭和钠猪毛菜具有较强的抗旱性和耐极薄能力;梭梭的耐盐能力较其它2种植物差,囊果碱蓬的耐盐性最强。     

镉胁迫对绢毛委陵菜-丛枝菌根真菌共生体根系结构和生理的影响

为从生理水平上揭示绢毛委陵菜（Potentilla sericea L.）-丛枝菌根真菌共生体对镉胁迫的应答机制,以绢毛委陵菜多年生植株为试验材料,分别接种根内根生囊霉（Rhizophagus intraradices）和摩西球囊霉（Funneliformis mosseae）,80 d后以不同浓度的镉胁迫处理并测定菌根侵染率,研究侵染率较高菌种的共生体植株的生理指标变化和结构变化。结果表明：摩西球囊霉较根内根生囊霉对绢毛委陵菜菌根侵染率高,达100%,而根内根生囊霉侵染率为89.33%;接种摩西球囊霉真菌的植物,当镉质量浓度达10 mg?L^-1时,细胞壁小范围破裂、液泡出现变小的趋势,高浓度镉（20 mg?L^-1）处理时,根系细胞壁破裂,细胞无法维持原有形态;镉胁迫下,Cd（5 mg?L^-1）~ Cd（10 mg?L^-1）MDA含量显著上升（P<0.05）,Cd（0 mg?L^-1）~Cd（5 mg?L^-1）SOD活性和脯氨酸含量变化显著（P<0.05）,可溶性蛋白含量和叶绿素含量显著减少（P<0.05）,Cd（10 mg?L^-1）~Cd（15 mg?L^-1）可溶性蛋白含量和叶绿素含量变化不显著（P>0.05）,植物可以抵抗一定浓度范围的镉胁迫。综合来看,接种摩西球囊菌可以增强绢毛委陵菜耐镉胁迫能力,为利用绢毛委陵菜修复镉污染土壤提供了理论依据。     

小麦TabHLH123-6A基因克隆与功能标记开发北大核心CSCD

根系是植物吸收水分与养分的重要器官,挖掘利用小麦根系相关调控基因对于粮食生产具有重要意义。b HLH(basic Helix-Loop-Helix)是植物中广泛存在的一类转录因子,参与调节植物的生长发育。本研究克隆了小麦基因Tab HLH123-6A,其开放阅读框1386 bp,编码461个氨基酸,含有保守的HLH结构域,具有典型的b HLH家族成员特性。对其互作蛋白预测分析发现,Tab HLH123-6A与HLH家族的其他蛋白以及锌指蛋白存在相互作用。组织表达模式分析表明,Tab HLH123-6A在小麦不同生育时期的各个组织中均有表达,在根和根基中表达量较高。启动子序列分析显示Tab HLH123-6A启动子区含有多种顺式作用元件,包括生长素、脱落酸和茉莉酸甲酯等激素应答元件。q RT-PCR检测结果表明在生长素、脱落酸和茉莉酸甲酯的处理下Tab HLH123-6A表达均上调,但是在PEG模拟的干旱处理下其表达受到抑制。利用小麦多态性群体材料检测到Tab HLH123-6A基因25 bp处有1个核苷酸变异位点(C/T),表示为Tab HLH123,根据该位点开发了功能标记d CAPS-Kpn I。关联分析发现Tab HLH123与小麦深根比显著相关,且等位变异类型为Tab HLH123的小麦深根比高于Tab HLH12325-T,Tab HLH123在小麦育种历史中受到了正向选择。本研究结果为小麦根系构型改良提供了理论依据和基因资源。     

黄瓜贴接苗砧木子叶淀粉代谢的动态变化特征

该研究以黄瓜品种‘中农18号’、南瓜砧木品种‘京欣砧5号’为试验材料,以南瓜自根苗(P)和去除1片子叶及生长点的南瓜苗( /P)为对照,采用单子叶贴接法进行黄瓜/南瓜异体嫁接(C/P)和南瓜/南瓜自体嫁接(P/P),测定嫁接后砧木子叶形态指标和淀粉代谢的动态变化,分析嫁接后去除砧木子叶对嫁接苗生长发育的影响,以揭示砧木子叶淀粉代谢在黄瓜嫁接苗生长中的作用,为黄瓜嫁接苗的壮苗培育提供理论依据。结果显示：(1)贴接后,C/P、P/P和 /P砧木子叶鲜质量和面积显著增大,且增加量依次递减,表现为 /P > C/P > P/P > P。(2)贴接后,C/P和P/P砧木子叶中淀粉含量在嫁接后0~3 d时降低,之后迅速升高,至嫁接后13 d再次逐渐降低,且C/P砧木子叶淀粉含量及其淀粉分支酶(SBE)和水解酶(β AL)活性均显著高于P/P。(3)在嫁接后0~10 d 去除砧木子叶可显著抑制C/P嫁接苗接穗和根系生长,减弱根系活力,同时降低根系可溶性糖含量及其CWIN、HXK基因表达水平,并以嫁接后0 d 去除砧木子叶的抑制效果最显著。研究表明,黄瓜C/P单子叶贴接苗中,砧木子叶作为贮存器官,在幼苗生长早期以淀粉形式储存光合产物,之后淀粉水解成单糖为嫁接苗接穗和根系快速生长提供物质和能量。