【目的】探讨一种不仅可以对作物根系进行3D重构的技术手段,而且实现对根系及土壤结构各指标以及二者相互关系的计算方法,从而为根土系统的研究提供一种通用且兼备造型和计算分析功能的技术路径。【方法】运用Pro/E软件的造型功能对实测小麦根系的空间坐标数据进行3D重构,计算表征小麦根系与土壤结构关系的指标,进而使用这些指标分析比较旋耕和免耕两种耕作处理下的根土关系动态变化。【结果】在各监测期内免耕处理的小麦根系总长大于旋耕处理,不过在播后的28d之内免耕处理的根系水平夹角显著高于旋耕处理,这一关系又在播后42—70d消失。免耕的根系主轴扩展土体体积总大于旋耕,而且二者的包络土体体积和单位根系长度有效土...

[目的]以T-FACE(temperature-free air carbon dioxide enrichment)模拟的气候情景下的田间实测数据为参照,对DNDC模型在太湖地区的适用性及拟合效果进行分析,并预测农田土壤中无机氮素的变化趋势。[方法]基于太湖地区稻麦轮作体系的T-FACE田间试验,采用DNDC模型研究了温度升高和CO2含量升高对土壤中硝态氮和铵态氮含量变化的影响。[结果]DNDC模型对试验区耕作层土壤中硝态氮和铵态氮含量的模拟值与田间实测值较为吻合,相关系数分别为0.942 1(P<0.05),具有较高的可信度。年降水量和氮肥使用量的敏感性指数...

以小麦DH群体(旱选10号×鲁麦14)为材料,在水分胁迫及非胁迫两种条件下考察水培幼苗的单株根数、最大根长、根鲜重、根干重、根茎鲜重比及根茎干重比等根系性状。应用基于混合线性模型的复合区间作图法分析幼苗根系性状的QTL,以及基因与环境的互作。共检测到11个加性效应QTL和15对上位性互作QTL,分布在除5A、4B、2D、6D和7D以外的所有染色体上。其中3个加性效应QTL和2对上位性效应QTL控制根数;3个加性效应QTL和3对上位性效应QTL控制最大根长;2个加性效应QTL和2对上位性效应QTL控制根鲜重;2个加性效应QTL和3对上位性效应QTL影响根干重;2对上位性效应QTL控制根茎鲜重比;...

【目的】研究幼苗期大豆根系性状的遗传规律并进行QTL定位,推进大豆品种选育进程。【方法】以栽培大豆晋豆23为母本,半野生大豆灰布支黑豆(ZDD2315)为父本及其所衍生的447个RIL作为供试群体,取亲本及447个家系各30粒种子,用灭菌纸包裹后分别于2013年5月27日、6月28日放置在清水培育,每组试验设置3次重复,环境温度20—28℃,幼苗长到V2期,分别于2013年6月8日、7月8日对幼苗期相关根部性状数据进行测量。采用主基因+多基因混合遗传分离分析法和复合区间作图法,对大豆幼苗期根系性状进行遗传分析和QTL定位。定位所用图谱全长2 047.6 cM,包括27个连锁群,232个标记位点...

以4个小麦品种(兰考矮早8、偃展4110、豫麦49-198、周麦18)为材料,采用室内盆栽方法分析了低温对小麦幼苗根际土壤及非根际土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和淀粉酶活性的影响。结果表明,温度显著影响了根际土壤酶的活性,随处理温度的降低和处理时间的延长,根际土壤脲酶、淀粉酶活性逐渐下降,非根际土壤脲酶、过氧化氢酶和淀粉酶活性变化幅度较小。小麦幼苗根际土壤酶活性高于非根际土壤,二者的差异随温度的降低和处理时间的增加逐渐缩小。T3条件下,小麦幼苗土壤蔗糖酶、过氧化氢酶和淀粉酶的活性较高,表明适当的低温促进了土壤酶活性的增加。方差分析结果表明,供试的4个品种,土壤酶活性之间的差异不显著。

为探究干旱锻炼对小麦幼苗期抗氧化特性的影响,设置对照处理和干旱锻炼处理,在一心一叶时用PEG6000营养液进行干旱锻炼,之后恢复霍格兰氏全营养液,在三叶一心时分别进行干旱胁迫处理,观测幼叶中与抗氧化特性相关物质的动态变化。研究发现,随干旱程度及胁迫时间的增加,叶片SOD、POD活性、可溶性蛋白不同程度的减小,MDA、可溶性糖含量显著升高;与对照相比,干旱锻炼后叶片SOD、POD活性、可溶性蛋白及降低程度较小,可溶性糖含量升高程度较大,MDA升高程度较小;不同干旱程度下,25%PEG6000胁迫下干旱锻炼小麦的抗氧化能力较35%PEG6000胁迫下较高。由此说明,小麦经过一定浓度的干旱锻炼能够明显增强其对干旱环境的适应能力,有利于幼苗期的生长,也为小麦的抗逆性研究提供理论支持。

小麦幼苗长至二叶一心时,以200g/L PEG-6000胁迫处理72h,测定幼苗最大根长、根冠比、叶片相对含水量、相对电导率、SOD和POD活性以及MDA含量;采用模糊隶属函数与抗旱系数相结合的方法对各品种苗期的抗旱性进行综合分析;利用灰色关联度分析各个形态、生理指标与抗旱性的关系。结果表明:1)PEG胁迫下,9个小麦品种的最大根长、根冠比、相对电导率、SOD和POD活性及MDA含量均比对照高,而叶片相对含水量较对照低,而且差异均达到显著或极显著水平。2)利用隶属函数和抗旱系数相结合的方法对品种苗期抗旱性进行综合分析,各品种苗期的抗旱性表现依次为:白和尚头>晋麦47>竹杆青>小红麦>四月黄>红...

研究了缺磷条件下不同基因型小麦苗期根系形态学及生理学适应特征 ,结果表明 :在缺磷环境中 ,小麦根轴数量和侧根长度明显减小 ,同化物向根部的分配比例增加 ,根轴长度、侧根数量和根系长度等均是显著提高。供试基因型小麦的根轴数量及其长度的差异在每个供磷水平及不同供磷水平之间均是显著的 ,说明这两种性状的差异是由基因型和环境因素共同决定的 ;而侧根特征的差异只在不同供磷水平之间是显著的 ,表明侧根性状主要是受环境因素控制的。对 6种基因型小麦的研究表明 ,高磷水平的小麦种子根的生长角度明显低于低磷处理的小麦 ,根角之间存在着显著的基因型差异。在缺磷条件下 ,6种基因型小麦完整根系分泌的酸性磷酸酶活性...

【目的】明确小麦和豌豆填闲对白菜幼苗生长和土壤微生物群落结构的影响，为麦、豆填闲减轻十字花科蔬菜的连作障碍提供理论依据和技术支撑。【方法】分别以白菜和白菜连作土为供试材料和供试土壤，设置小麦填闲（W）、箭筈豌豆填闲（P）及小麦和豌豆混合填闲（WP）3个填闲处理，以不填闲作物为对照（CK），分析不同填闲处理对白菜幼苗生长的影响，并利用实时荧光定量PCR(qPCR)和Illumina MiSeq技术，探究小麦和豌豆填闲对白菜根际土壤微生物群落的影响，通过Spearman相关性分析，找出与白菜幼苗生长相关的关键微生物类群，再通过环境因子关联性分析，探明土壤化学性质的变化对土壤微生物群落结构的影响。【结果】与对照相比，3种填闲处理均促进了白菜的生长，降低了土壤EC值，混合填闲处理显著降低了土壤速效钾含量，小麦填闲处理提高了土壤pH。qPCR结果表明，填闲处理对土壤总细菌丰度没有产生显著影响，但显著增加了土壤总真菌的丰度，豌豆填闲处理及小麦和豌豆混合填闲处理显著降低了芽孢杆菌和假单胞菌的丰度。Illumina MiSeq结果发现，在属水平上，填闲处理均显著增加了TM7a的相对丰度，但降低了Leptolyngbya＿EcFYyyy-00、瓶毛壳属（Lophotrichus）、无茎真菌属（Acaulium）、Sodiomyces的相对丰度；小麦和豌豆混合填闲处理显著增加了鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）和马赛菌属（Massilia）的相对丰度，显著降低了镰刀菌属（Fusarium）的相对丰度。基于Spearman的相关性分析表明，鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、TM7a、马赛菌属（Massilia）和芽单胞菌属（Gemmatimonas）与白菜生长呈显著正相关，Leptolyngbya＿EcFYyyy-00、无茎真菌属（Acaulium）、瓶毛壳属（Lophotrichus）、Sodiomyces和镰刀菌属（Fusarium）与白菜生长呈显著负相关。填闲也改变了细菌和真菌的多样性指数，豌豆填闲处理降低了土壤细菌香农指数和逆辛普森指数，降低了真菌香农指数，增加了逆辛普森指数；小麦填闲处理和混合填闲处理增加了真菌香农指数，降低了逆辛普森指数。PCoA分析表明土壤微生物群落结构差异显著。土壤EC值是显著影响土壤微生物群落结构的土壤环境因子。【结论】填闲处理均能促进白菜幼苗生长，其中以小麦和豌豆混合填闲对白菜幼苗的促生效果最好。填闲处理增加了潜在促生菌鞘氨醇单胞菌属、TM7a、马赛菌等属的相对丰度，混合填闲处理显著降低了Leptolyngbya＿EcFYyyy-00和镰刀菌属的相对丰度，增加了潜在生防菌毛壳菌的相对丰度。

【目的】构建小麦根系的三维动态模拟模型,并对模型进行初步的评估。【方法】采用GREENLAB植物功能-结构模型的原理,在根系生长发育基本单元基础上,模拟了根系的拓扑结构;通过模拟不同根个体(库)对植株分配给根系的生物量(源)的竞争,实现了生物量在根系中的分配;根据异速生长规则实现了根个体几何结构计算。通过温室土柱栽培试验对小麦苗期根系结构与生物量进行了测定,获取了模型参数,进行了小麦苗期根系结构与生物量分配的模拟与分析,并以三维可视化的方式给出根系的形态结构空间分布。【结果】通过模拟根系生物量在各类根个体中的分配并依据根个体生物量与形态的关系,该模型可以定量化地模拟根系结构生长的动态变化过程;...

【目的】植物根系对水分及营养的获取、作物的生长发育和产量的形成至关重要。挖掘小麦苗期根系性状显著关联的SNP位点，预测相关候选基因，为解析小麦根系建成遗传机制及选育具有优良根系构型的小麦品种奠定基础。【方法】以189份小麦品种组成的自然群体为供试材料，调查2种培养条件（霍格兰营养液和去离子水）下培育21 d的苗期根系总长度（TRL）、根系总表面积（TRA）、根系总体积（TRV）、根系平均直径（ARD）及根系干重（RDW）等5个根系性状，试验进行2次重复，同时结合小麦660K SNP芯片的分型结果进行全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）。此外，通过序列比对、结构域分析和注释信息预测候选基因，并采用竞争性等位基因特异性PCR(kompetitive allele specific PCR,KASP)技术开发根系性状的分子标记。【结果】霍格兰营养液培养条件下的根系性状变异范围较大，根系整体粗短；而去离子水条件下的根系细长、侧根较多。选用贝叶斯信息与连锁不平衡迭代嵌套式模型（BLINK）、压缩式混合线性模型（CMLM）、固定随机循环概率模型（FarmCPU）以及混合线性模型（MLM）4个模型，结合2种培养条件下的根系性状进行全基因关联分析，共检测到95个与小麦苗期根系性状显著关联的QTL位点（P<10-3），其中，有18个QTL在2个条件下同时被检测到，分布在7A、1B、2B、3B、7B、1D、2D及3D染色体，可解释8.68%—14.07%的表型变异。筛选获得的显著性位点中，有4个与前人的研究相近或一致，其余为新发现QTL位点。对共定位的SNP进行单倍型分析，有10个SNP能够将供试材料分为2种单倍型，且单倍型间的根系性状具有显著差异，同时，基于这些SNP开发KASP标记，筛选到与根系总体积及根系干重相关的2个KASP标记（XNR7143和XNR3707）。进一步挖掘共定位SNP位点上下游区间内的基因，筛选到12个可能与根系发育相关的候选基因，其中，TraesCS7A02G160600编码酰基载体蛋白合成酶，参与根系脂肪酸的合成；TraesCS1B02G401800编码突触融合蛋白，对植物重力向性具有重要作用；TraesCS7B02G417900编码醛脱氢酶，参与脱落酸的合成，从而调控作物根系发育。【结论】小麦根系性状在不同基因型间差异显著，在2个条件下同时检测到18个显著QTL位点，开发了2个根系分子标记（XNR7143和XNR3707），并筛选出12个与根系性状相关的候选基因。

以耐湿大麦品种泰兴9425与湿害敏感品种Franklin构建的DH系及亲本为材料,在湿害胁迫条件下,考察了大麦苗期与耐湿性相关的根长、根鲜质量、根干质量、茎叶鲜质量和茎叶干质量,各性状均表现为连续分布,且都存在一定数量的双向超亲遗传类型,为多基因控制的数量性状。结合已构建的分子连锁图谱,采用Windows QTL Cartographer 2.5软件中的复合区间作图法进行QTL定位分析。5个根系及茎叶性状共检测到13个QTL,除第2、5染色体外,其他染色体上均有分布,LOD值为2.59~3.83,对表型变异的解释率为10.99%~20.7%。其中最大根长检测到2个QTL,控制根系鲜质量和干质量...

为了探讨酸雨和凋落物对柳杉Cryptomeria fortunei林地土壤酶活性的影响,以柳杉幼苗根际土壤为材料,采用酸雨(pH 4.0),凋落物(500 g·m-2)和酸雨与凋落物复合等3种处理,测定了短时间(30 d)和长时间(90 d)处理后土壤氧化还原酶和水解酶活性的变化。结果表明:酸雨和凋落物处理对土壤氧化还原酶活性具有不同的影响,酸雨对土壤硝酸还原酶活性无显著影响,凋落物极显著地提高其酶活性,复合处理极显著地降低其酶活性(P<0.01);3种处理均显著提高了土壤多酚氧化酶活性(P<0.05);复合处理对土壤过氧化物酶活性无显著影响,短时间酸雨和凋落物处理均对其具有抑制作用,长时间处...

【目的】通过评价AquaCrop模型对覆膜条件下冬小麦的生长发育、土壤水分、产量以及水分利用效率的模拟效果,为AquaCrop模型在覆膜条件下的校准和应用提供科学的方法和理论依据。【方法】试验设臵不覆盖(CK)和白色地膜覆盖(PM)两个处理,于2013年10月至2016年6月年在陕西杨凌进行田间试验,利用2014—2015年度试验数据对AquaCrop模型进行参数校准,利用2013—2014年度和2015—2016年度的冬小麦观测数据对AquaCrop模型进行验证。【结果】AquaCrop模型较好地模拟了

【目的】研究不同稀释度黑曲霉发酵液对石灰性土壤中苗期小麦生长的影响。【方法】采用盆栽试验,以小偃22号为供试小麦品种,设置种植和不种植小麦2个试验组,待盆栽小麦生长3周后,2个试验组均依次浇灌3种不同稀释度(分别稀释50,100,200倍)黑曲霉发酵液,以浇灌清水作为对照,分别测定不同稀释度黑曲霉发酵液对小麦叶绿素含量、叶片及根系硝酸还原酶活性、小麦组织磷含量和生物量等的影响,并测定种植小麦和不种植小麦条件下不同稀释度黑曲霉发酵液对土壤pH、磷酸酶(酸性磷酸酶(ACP)、中性磷酸酶(NeP)、碱性磷酸酶(ALP))活性及无机磷形态和含量的影响。【结果】在种植小麦的条件下,与对照相比,稀释100...