马铃薯是中国北方主要的粮食作物之一。然而,降水量少且年际波动大严重威胁着北方雨养马铃薯的高产和稳产。在水分限制条件下,优化水分管理措施可有效提升马铃薯的产量和水分利用效率,从而能保证粮食安全。但当前较少研究定量了不同水分管理措施对中国北方马铃薯产量和水分利用效率的贡献。本文基于多源大田试验数据和作物模型,使用Meta分析方法定量了中国北方大兴安岭区、燕山丘陵区、阴山北麓区和黄土高原区马铃薯的潜在、灌溉和雨养产量及其水分利用效率。结果表明,APSIM-Potato模型模拟的马铃薯潜在干重产量在燕山丘陵最高(12.4 t ha-1),其次为阴山北麓(11.4 t ha-1)、大兴安岭(11.2 t ha-1)、和黄土高原(10.7 t ha-1)。大兴安岭、燕山丘陵、阴山北麓和黄土高原实测的雨养马铃薯干重产量分别占各区潜在产量的61、30、28和24%。潜在条件下燕山丘陵马铃薯的水分利用效率最高,其次为大兴安岭、阴山北麓和黄土高原,对应的水分利用效率分别为2.2、2.1、1.9和1.9 kg m-3。在北方马铃薯种植区,沟垄种植的马铃薯产量和水分利用效率可较平作提升8-49%和2-36%,而沟垄种植搭配覆膜的马铃薯产量和水分利用效率可较平作提升35-89%和7-57%。在水资源有限的马铃薯种植区,通过沟垄种植、覆膜和补灌相结合的水分管理方式能协同提高马铃薯的产量和水分利用效率。
染色质可及性在基因转录调控中起着至关重要作用。然而,染色质可及性的调控机制,及其调控玉米关键基因表达和籽粒发育的机制尚不清楚。本研究中,我们分离了一个玉米籽粒突变体,将其命名为dek219,该突变体表现为粉质胚乳和胚停止发育。Dek219编码DICER-LIKE1 (DCL1)蛋白,是一种miRNA生物发生的必需酶。Dek219功能缺失导致大多数miRNAs和组蛋白基因的表达水平显著降低。进一步研究表明,热激转录因子Hsf17-Zm00001d016571模块可能是影响组蛋白基因表达的因素之一。转座酶可及染色质测序分析(ATAC-seq)表明,与野生型(WT)相比,dek219的染色质可及性发生了改变,这可能调控了籽粒发育中关键基因的表达。通过分析WT和dek219之间的差异表达基因(DEGs)和差异可及染色质区域(ACRs),我们鉴定到119个受染色质可及性调控的候选基因,包括已报道的玉米籽粒发育关键基因。综上所述,这些结果表明Dek219影响染色质可及性和关键基因的表达,是玉米籽粒发育所必需的。
免耕和秸秆还田均影响土壤有机碳含量和组分。然而,免耕和秸秆还田对土壤有机碳库变化的影响有待进一步研究。本研究选择华北平原11年长期定位试验,试验主处理为免耕(NT)和常规耕作(CT),副处理为秸秆不还田(S0)、仅小麦秸秆还田(S1)和小麦玉米秸秆均还田(S2),揭示耕作和秸秆还田对土壤有机碳数量和质量的影响。分析不同管理模式下土壤有机碳及其不稳定性组分(颗粒有机碳、高锰酸钾氧化性有机碳、微生物量碳和可溶性有机碳)含量,利用荧光光谱结合平行因子分析可溶性有机碳组成,采用13C核磁共振技术分析土壤有机碳化学结构。结果表明,秸秆还田显著增加了0-20 cm土层土壤有机碳含量和储量,但免耕对其仅起到层化作用,即与常规耕作相比,免耕增加了0-10 cm土层有机碳含量和储量,却降低了10-20 cm土层有机碳含量和储量,这种现象在小麦玉米秸秆均还田条件下(S2)条件下更加明显。不稳定性有机碳组分变化趋势与土壤有机碳相似,其中颗粒有机碳和高锰酸钾氧化性有机碳对秸秆还田较为敏感,而前者对耕作更为敏感。可溶性有机碳的六个荧光组分主要包括腐殖质类物质和少量的富里酸类物质和色氨酸。秸秆还田显著降低了荧光指数(FI)和自生源指数(BIX),但增加了腐殖化指数(HIX)。在小麦玉米均还田条件下(S2),免耕显著增加了上层HIX和下层BIX及FI。土壤有机碳化学结构表现为氧烷基碳>烷基碳>芳香碳>羧基碳。综上所述,在小麦和玉米秸秆均还田条件下,免耕增加了上层土壤有机碳含量及其不稳定性有机碳组分、可溶性有机碳的腐殖化程度和下层微生物驱动的可溶性有机碳。小麦玉米秸秆均还田是增加耕层土壤有机碳有效管理措施,免耕对上层和下层土壤有机碳层的差异变化可能对碳固持具有长期的影响。
本文研究不同采收时间(间隔1-2周)对赣南脐橙果汁的化学成分及其抗氧化能力的影响。研究结果表明,随着果实逐渐成熟,果汁中可溶性固形物 (TSS)、总酚 (TPC)、总黄酮(TFC)、蔗糖以及橙皮苷含量均逐渐增加,在成熟后期阶段略有下降。可滴定酸 (TA)、维生素C (VC) 和柠檬苦素的含量在整个成熟期均呈下降趋势。果糖、葡萄糖以及芸香柚皮苷含量在整个采收期均有波动,没有明确的上升或下降趋势。运用三种体外抗氧化筛选平台(DPPH, FRAP, ABTS)对果汁的抗氧化活性进行评价,结果表明采收时间对赣南脐橙果汁体外抗氧化能力无显著性影响 (p>0.01)。在此基础上,本文运用主成分分析和皮尔逊相关性分析对不同采收期赣南脐橙果汁的化学成分及抗氧化能力进行了归类和相关性分析。本文首次深入系统的研究了采收时间对赣南脐橙果汁的化学成分及抗氧化能力的影响,研究成果有望为赣南脐橙品质评价提供重要科学依据。同时,我们的研究结果表明,在成熟后期采摘的赣南脐橙果汁不仅柠檬苦素含量低,而且具有很好的抗氧化能力和很高的黄酮类化合物含量,非常适合用于果汁加工。
试验研究了温度和太阳辐射对水稻产量的影响,旨在明确淮河下游水稻高产形成对温度和太阳辐射的需求。试验于2017-2018年以2个中熟中粳和4个迟熟中粳为材料,设置5月10日、5月17日、5月24日、5月31日、6月7日、6月14日和6月21日7个播种期。随着播期的推迟,水稻全生育期天数呈缩短的趋势,主要表现为播种至抽穗期天数的缩短。水稻全生育期有效积温、日平均温度、累积辐射和日均辐射均随播期推迟而减少。与T1播期相比,T2,T3,T4,T5,T6和T7播期分别减产0.12-0.35,0.45-0.89,0.74-1.56,1.41-2.24,2.16-2.90和2.69-3.64 t hm-2。水稻产量与不同生育阶段有效积温呈极显著正相关。温度是影响优质食味水稻在沿淮下游地区形成高产的主要气象因子,当中熟中粳和迟熟中粳获得相对高产时,播种至抽穗期平均温度范围分别为25.8-27.0°C和26.6-27.1°C,抽穗至成熟期分别为20.3-23.3°C和20.3-22.1°C。中熟中粳和迟熟中粳在沿淮下游地区的最佳播期分别为5月15-31日和5月15-18日。
Azospirillum brasilense与Pseudomonas fluorescens是应用广泛的植物根际促生菌。目前Azospirillum brasilense与Pseudomonas fluorescens对稻田土壤氮循环和水稻生长发育的影响尚不清楚。本研究通过两年田间试验(2016-2017)解析了Azospirillum brasilense与Pseudomonas fluorescens对水稻根际土壤氮素转化和供氮能力的影响,明确了Azospirillum brasilense与Pseudomonas fluorescens在稻田肥料减施增效中的作用。微生物接种包括4个处理,分别为生理盐水接种(对照,M0),水稻幼苗接种Azospirillum brasilense(Mb),水稻幼苗接种Pseudomonas fluorescens(Mp),水稻幼苗接种Azospirillum brasilense与Pseudomonas fluorescens的混合物(Mbp)。氮肥施用水平包括4个处理,分别为0 kg N hm-2(N0)),90 kg N hm-2(N90),180 kg N hm-2(N180),270 kg N hm-2 (N270)。结果表明,与M0相比,Mbp与Mp处理显著增强了水稻根际土壤氨化作用强度,高氮条件下提升作用更显著。与M0相比,Mbp与Mb处理显著增强了水稻根际土壤固氮酶活性,低氮条件下提升作用更显著。接种用的Azospirillum brasilense与Pseudomonas fluorescens不参与水稻根际土壤的硝化和反硝化过程。根际促生菌与氮肥的交互作用对土壤呼吸速率与微生物量氮有显著影响。在Mbp处理中,N90、N180、N270处理的土壤供氮能力与水稻产量无显著差异。水稻幼苗接种Azospirillum brasilense与Pseudomonas fluorescens的混合物,可将该地区氮肥施用量降至90 kg N hm-2。