光对园艺植物花青素生物合成的调控作用

花青素是植物中一类重要的类黄酮化合物,在植物花朵、果实等器官色泽形成和抗氧化过程中起着重要作用。植物组织中花青素的形成依赖于光信号,但是光信号对花青素生物合成的调控机制及信号网络很大程度上还不清晰。本文简述了花青素生物合成及运转过程的研究进展,简要归纳了MYB、bHLH、WDR三类主要因子对花青素合成的转录调控作用,重点阐释光信号(光强、光质、光照时长)对植物花青素合成的调控作用。研究表明,光环境(光强、光质、光照时长)主要通过不同的光受体(UVR8、CRYs、PHOTs、PHYs)影响光信号通路重要因子COP1的泛素化能力和HY5的稳定性,以及其他光信号转录因子如光敏色素互作因子PIFs的稳定性,进而调控花青素的生物合成过程。这些光信号因子一方面直接结合到调控花青素合成的MYB、bHLH、WDR三大类转录因子上,转录激活或抑制它们的表达进而调控花青素的合成;另一方面,这些光信号因子通过与MYB、bHLH、WDR三大类转录因子蛋白互作,影响它们形成的MBW复合体稳定性,进而调控花青素的合成。此外,这些光信号因子还可以通过不依赖于MBW复合体的通路调控花青素的合成,如HY5通过调控miR...     

NaCl胁迫对番茄叶片光合特性及蔗糖代谢的影响

为了从碳水化合物生产及代谢的角度分析盐胁迫影响番茄产量和果实品质的原因,以番茄品种‘辽园多丽’为试材,研究不同浓度的NaCl胁迫处理对番茄光合特性及叶片中糖代谢的影响。结果表明:盐胁迫导致番茄叶片的净光合速率下降,NaCl浓度越大降低得越多;盐胁迫降低了番茄叶片的气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率,降低了番茄叶片的叶绿素a、b和总叶绿素含量,这种降低与NaCl浓度正相关。NaCl胁迫导致番茄叶片中果糖和葡萄糖大量积累,NaCl浓度越高积累得越多;NaCl胁迫降低了番茄叶片中的蔗糖和淀粉含量;NaCl胁迫后,番茄叶片中的转化酶活性以及蔗糖合成酶活性均有所提高,而且随着盐浓度增加而增大。说明NaCl胁迫破坏了番茄叶片的光合机能,降低了光合作用效率,而且盐浓度越大降低得越多;NaCl改变了番茄叶片中的糖代谢方向,显著增加了淀粉和蔗糖的分解,提高了叶片中的果糖和葡萄糖含量,而且这种影响随着盐浓度增加而增大。     

番茄Dicer-like蛋白基因家族生物信息学与表达分析

Dicer-like蛋白(DCLs)是RNA沉默机制中的重要参与者,通过miRNA进行基因调控和植物的抗病毒保护,并且还与其他生物和非生物胁迫有关。研究番茄中DCLs的蛋白质基本功能以及SlDCLs对环境的响应,可以为DCLs参与抗逆途径及其在逆境中的作用提供理论依据。为深入了解番茄中RNase Ⅲ核酸内切酶Dicer-like蛋白基因家族的特征,利用生物信息学的方法对番茄DCL蛋白基因家族成员进行染色体定位,分析蛋白质基本理化性质、系统发育进化、启动子顺式作用元件、蛋白质结构域等。并通过qRT-PCR方法检测基因在组织中的表达模式和对激素、低温、盐、干旱等胁迫的响应。结果表明:番茄DCL基因有7个,分为4个家族;主要蛋白结构域有5个,启动子区域有响应各类激素、光信号、干旱等逆境的顺式作用元件,包括SlDCL1启动子区域的响应低温作用元件,SlDCL2a的SA、ABA响应元件,SlDCL2b的光响应元件,SlDCL2c的ABA,Me-JA响应元件,SlDCL2d的赤霉素响应元件,SlDCL3的Me-JA、SA响应元件,SlDCL4的干旱响应元件。结果表明:DCL家族基因在不同组织中具有...     

水介质节能日光温室蓄放热性能试验

为了突破传统日光温室蓄放热瓶颈问题,探明水介质蓄放热系统对提高温室内部环境温度的能力,设计了太阳能集热板、循环水管和集热水箱3种水介质蓄放热系统,在同一日光温室内建立5个工况相同的保温箱体,将水介质系统与传统砖墙和空苯板箱进行对比,分析以水作为蓄放热介质的热特性.通过分析典型晴天和典型阴天两种不同条件下的气温、水温、蓄...     

夜间温度对薄皮甜瓜果实膨大及多胺含量的影响

 为探讨果实内源多胺对温度胁迫的响应及其与果实膨大之间的关系,以薄皮甜瓜(Cucumis melo L.)'玉美人'为试材,研究了不同夜间温度对果实膨大及内源多胺含量的影响。结果表明,12 ℃处理的单果质量、果实横径、纵径最大,其次是15 ℃处理,18 ℃处理的单果质量、果实横径、纵径显著低于15 ℃处理,而9 ℃处理又显著低于18 ℃处理。从果实多胺含量变化情况看,除精胺外,果实总多胺、亚精胺、腐胺均随着果实的发育而减少,但不同夜温处理间存在差异,在夜温处理6 d内的果实快速膨大期,腐胺、亚精胺、精胺和总多胺含量均是9 ℃夜温处理显著低于12 ℃、15 ℃和18 ℃处理,18 ℃处理又显著低于12 ℃和15 ℃处理,而15 ℃和12 ℃处理间无显著差异。腐胺、亚精胺、总多胺含量与单果质量增长率呈显著或极显著正相关。这些结果说明夜间温度对薄皮甜瓜果实膨大的影响可能与多胺含量的变化有关。     

专题导读：作物连作障碍的克服——难解的问题

作物连作是近代商品化生产不得已而为之的生产方式,它会劣化土壤而导致作物生长发育障碍。在土地复种指数高、作物连作严重条件下,作物连作障碍已成为农业可持续发展的重大问题之一^[1-3]。 作物连作障碍是指同一作物或近缘作物连作以后,即使在正常栽培管理的情况下,也会产生产量降低、品质变劣、生育状况变差的现象。其主要是由土壤劣变导致的,具体可归纳为5个方面：①土壤养分失衡;②土壤有害生物积聚;③土壤理化性状恶化;④来自植物的对土壤有害物质的积累;⑤土壤微生物区系劣变^[4]等。 可发生连作障碍的作物种类较多,玉米、小麦、水稻、大豆、棉花、甘蔗、烟草以及中草药、蔬菜、瓜果、花卉等均会发生连作病害。目前,中国危害程度高的连作地块面积大于10%,其中规模化种植区发生面积一般超过20%;连作障碍导致当季作物损失巨大,占20%—80%,严重的几乎绝产,每年造成的经济损失可达数百亿元;同时还降低了农产品的安全性。因此,克服作物连作障碍是农业可持续发展的当务之急。虽然,目前尚未找到根治方法,但研究表明,可以通过以下措施使作物连作障碍得以缓解^[5-9]：（1）选用抗病品种或砧木。目前国内外已育成一批可供选用的不同作物抗病品种;同时也选育出一些抗病嫁接砧木,通过嫁接技术来克服作物土传病害,应用效果显著。（2）改善栽培制度。主要采用轮作,如粮-菜轮作、不同科间的粮-粮轮作和菜-菜轮作等,也包括作物同对抗植物（即具有通过释放抗菌物质来抑制病原菌功能的植物）和净化植物（即能够吸附土壤中过剩盐分的植物）等的轮作。（3）生物防治。其目的主要是调节土壤中的微生物,如通过增施蚓粪等生物有机肥或接种有益微生物等,增加土壤中有益微生物数量,以竞争营养和空间等途径抑制其他有害菌的繁殖^[10]。（4）土壤消毒。即采用物理、化学等方法实施土壤消毒处理,可快速、高效杀灭土壤中的真菌、细菌、线虫、杂草等。（5）调节土壤pH。对于酸化土壤,采用增施消石灰或石灰氮等方法调节土壤酸度,从而可调节土壤营养有效性和土壤微生物区系,防止土壤劣变。（6）增施有机肥或有机物料。目的是为了保持较好的土壤团粒结构,维持均衡的土壤营养的有效性和微生物区系,以保持土壤健康。 不同作物连作障碍的主导原因不同,因此,不同作物连作障碍研究的侧重点也不同。目前作物连作障碍研究尽管较多,但对连作障碍机理的研究仍是重点之一。研究的技术手段和研究方法也在不断进步,从传统的土壤理化性质测定、稀释平板法测定微生物数量^[11]、应用同位素技术^[12]检测根系分泌物等,到微生物区系的定性PCR-DGGE^[13-14]技术、高效液相色谱^[15]和核磁共振波谱法^[16]对根系分泌物的测定、定量PCR法^[17]对特定微生物定量分析、高通量测序技术^[18]进行微生物分类及多样性分析等,使研究从定性向定量发展。 目前,土壤理化性状和土壤微生物环境的相互作用,根系分泌物与植物营养自调,根系分泌物与土壤微生物的关系,特别是利用高通量测序等技术研究连作土壤微生物群落结构,仍然是研究的热点。而根系分泌物与环境污染的关系,根系分泌物在土壤中的去向,以及根系分泌物的种类与病原菌增殖的关系等问题将是今后研究的新热点。根际自生细菌的应用已经成为一个新的研究方向,目前,正在采用转基因技术,改造根际自生细菌,以改变土壤微生物结构,消除连作造成的微生物结构的破坏,以便有效防治土传病虫害^[19]。 随着现代科学技术的发展和农业栽培管理体系的不断完善,作物连作障碍必将得到进一步缓解,作物生产定能达到经济效益、生态效益和社会效益的和谐统一,但许多作物彻底根治连作障碍仍是难题。另外应该指出的是,目前通常所说的作物连作障碍,不仅单纯是连作障碍,而且也包含不科学施肥导致土壤劣变引起的作物障碍,也就是说,即便轮作,随着种植年限的延长,也会不同程度地引发作物生育障碍。目前,尚未分清作物连作障碍和施肥不良障碍各自所占份额,尚需进一步解决,只有这样,才能更好地针对原因采取防控措施。本专题将从不同作物连作对土壤微生物的影响及差异蛋白表达分析等方面探索连作障碍产生机理,并提出相应的防治措施,旨在为连作障碍的研究提供一些参考。     

冷诱导下毛百合甘油-3-磷酸酰基转移酶活性变化及其基因保守区的克隆

探讨了野生毛百合甘油-3-磷酸酰基转移酶活性在冷胁迫下的变化,用简并引物扩增了甘油-3-磷酸酰基转移酶基因保守区序列的结果表明,该保守区段长744 bp,推测编码247个氨基酸.在GPAT氨基酸序列中存在1个高度保守的区域(WIAPSGGRDRP),在NCBI上经过BLASTp比对分析,发现这段保守区序列为LPLAT基...     

不同氮水平下钾营养对大棚番茄产量及品质的影响

在不同氨水平下钾营养对大棚无土栽培番茄产量及品质的影响结果表明适当提高钾肥浓度,可提高番茄坐果率、产量．以及果实中Vc含量、可溶性糖和有机酸含量,并且果实硝酸盐含量和筋腐果发生率明显降低。但钾肥浓度过高,会使番茄产量、品质降低。氮钾配施十分重要,本试验以N     

日光温室吊蔓作物行间自动喷药机的设计与试验

日光温室番茄、黄瓜等吊蔓栽培作物植株高密度大,现有的植保机械很难进入作物行间施药,雾滴沉积分布均匀性差,且日光温室空间狭小,自走式植保机械自动换行转弯难。为解决上述问题,设计了一种适用于我国日光温室的吊蔓作物行间自动喷药机,喷药机由底盘轨道车和伸缩喷药臂组成,底盘轨道车行驶在日光温室北侧通道铺设的轨道上,利用激光传感器识别到垄间标志物后,固定在喷药车上的伸缩喷药臂以剪叉机构带动竖直喷杆进入作物行间施药,作业完成后喷药臂收回到轨道车上,继续行驶至下一垄进行施药作业,该机具实现了温室无人自主施药作业,提高了雾滴分布均匀性,解决了自走式植保机械换行转弯问题,另外喷药臂快速拆卸后轨道车也可作为运输平台使用。另外,对轨道车、喷药臂等关键部件进行了详细设计计算,完成了基于CAN总线的控制系统设计,设计竖直喷杆雾滴收集装置,进行了喷药机的喷药量分布均匀性的室内试验研究,结果表明竖直方向上雾滴分布变异系数为17.5%,并对喷药机性能进行了田间试验研究,试验结果表明水平方向上的上中下3层雾滴分布变异系数分别为7%、12%,13%,不同作业行两侧作物的竖直方向上雾滴分布变异系数从2%～20.8%,该机具能...     

硝酸钙对网纹甜瓜果实软化及其相关生理因素的影响

研究硝酸钙对网纹甜瓜果实软化及其相关生理因素的影响,探讨延长网纹甜瓜货架期的调控措施,为生产上利用钙来延长网纹甜瓜的最佳食用期和货架寿命提供理论依据,并为进一步探明钙减缓果实成熟衰老的机制奠定基础.以网纹甜瓜果实圆片为材料,研究了不同浓度硝酸钙(1,3,5mmol·L-1)处理4,8,12,16,20,24h情况下,甜瓜果实软化及其相关生理指标的变化.结果表明:硝酸钙可明显降低甜瓜果实软化速度,具有提高果实硬度,降低果肉乙烯释放量、呼吸速率以及多聚半乳糖醛酸酶(PG)、果胶甲酯酶(PE)、羧甲基纤维索钠酶(CMC-Na)活性的作用.与对照(6.09～6.81kg·cm-2)相比.钙处理果肉硬度提高0.22～1.24kg·cm-2,但不同处理浓度和处理时间对果实软化的作用效果存在一定差异.5mmol·L-1的硝酸钙处理较1mmol·L--1和3mmol·L-1处理具有更明显地抑制甜瓜果肉呼吸速率、乙烯释放量以及PG、PE和CMC-Na活性的作用,从而对果肉软化的抑制效果更显著,前者的硬度比后者高0.02～0.34kg·cm-2.硝酸钙处理4h可明显提高果实硬度,降低果肉乙烯释放量、呼吸速率并抑制PG、PE和CMC-Na的活性;处理12h对以上各软化相关生理指标的抑制效果最强,当处理24h时果肉的乙烯释放量、PE和CMC-Na活性均有所升高,但是仍与对照存在较大差异.5mmol·L-1硝酸钙处理12h具有较好地减缓网纹甜瓜果实软化的作用.