目的:研究栽培措施对全缘叶绿绒蒿种子产量和质量的影响,为制定其生产规程提供依据.方法:设置不同栽培密度、遮阴度、施肥方案进行小区对比试验,分别测定叶面积指数、株高、茎基粗度、果长、果径、单株结果数、结果总数、种子千粒质量、单株种子产量和单位面积种子产量,研究农艺性状、品质和产量的变化规律,分析不同栽培措施下全缘叶绿绒蒿的农艺性状变化与种子产量、质量的关系.结果:不同栽培措施对全缘叶绿绒蒿种子的农艺性状、千粒质量及产量影响较大;遮阴是全缘叶绿绒蒿大田栽培、种子生产的必要条件;有机复合肥+有效微生物群菌肥可显著提高种子千粒质量和产量.结论:筛选出的最佳栽培密度、遮阴度和施肥方案适用于全缘叶绿绒蒿的人工栽培和种子生产.

目的:研究喷施不同叶面肥对柔毛淫羊藿开花结实及黄酮醇苷类成分含量的影响.方法:以柔毛淫羊藿 2 年生苗为供试材料,采用 0.1%磷酸二氢钾(T1)、0.06%硼酸(T2)、0.1%磷酸二氢钾+0.03%硼酸(T3)、5%氨基酸水溶肥(T4)及清水对照(CK)5 个处理,分别于抽薹前、花蕾期、盛花期喷施,分析各处理对植株光合作用、开花结实和叶中黄酮醇苷成分含量的影响.结果:与CK比较,T1 处理能够显著增加花枝数、种子产量和总黄酮醇苷含量;T2 处理能够增加花枝数、花枝长度、种子产量、种子千粒质量及叶片中朝藿定A、朝藿定B含量;T3 处理能够增加花枝数和种子产量,但不利于黄酮醇苷类成分的积累;T4 处理能够增加花枝数、种子产量和总黄酮醇苷含量.结论:合理施用叶面肥可促进柔毛淫羊藿开花结实、提高黄酮醇苷类成分含量,其中硼酸促进结实效果最佳,磷酸二氢钾和氨基酸水溶肥对柔毛淫羊藿生长和黄酮醇苷类成分积累有积极作用.研究结果可为柔毛淫羊藿种子生产和药材定向培育施肥方案的制定提供参考.

棉花是全球重要的经济作物和纺织工业原料,选育优良新品种是提高棉花产量、品质和植棉效益的主要途径.然而,传统育种方法在改良作物遗传特性方面存在很大的局限性,而基因编辑技术为加快棉花种质创新和遗传改良提供了契机.基因编辑技术是一种利用人工设计的核苷酸酶,对生物体特定DNA序列的基因组片段进行删除、修改、插入或替换单个或多个核苷酸,从而实现对目标基因精确编辑的技术方法.本文首先综述了ZFNs、TALENs和CRISPR三种主要基因编辑系统的原理,以更好地理解如何利用基因编辑技术改良棉花的生长发育、抗逆性等性状;其次,重点评述了当前备受关注的CRISPR基因编辑系统在改良棉花抗逆性、纤维与种子品质性状等方面的应用;最后分析了基因编辑技术在应用过程中存在的不足和局限,并指出未来应进一步优化开发有知识产权的基因编辑系统,提高其精确性、安全性,促进其在棉花种质创新和遗传改良中的应用.

为探究棕鞭金藻生产岩藻黄素的综合性能,以期建立高效合成岩藻黄素的发酵工艺,研究首先对金藻发酵培养基中的碳氮比、维生素添加量进行优化.结果表明,当碳氮比为24、维生素添加量为3.75 mg/L维生素B1和1.25 mg/L维生素B12时,有利于金藻细胞内的岩藻黄素高效合成.此外,通过调控金藻光/暗培养模式,对其在不同条件下的细胞生长、最大光合效率和岩藻黄素积累情况进行比较研究,结果显示从种子培养到上罐发酵全过程进行光诱导后,胞内岩藻黄素含量显著提升.通过系统优化,金藻发酵后的胞内岩藻黄素含量和产量分别达到1.79 mg/g和33.6 mg/L,比优化前的发酵水平提高33.6%和31.2%.研究利用发酵优化技术强化了棕鞭金藻的岩藻黄素积累,为后续进一步进行大规模过程放大奠定了前期基础,也为其他微藻生产岩藻黄素提供了借鉴和参考.

目的:探索旱作区调节蒙古黄芪土壤水热、促进蒙古黄芪冠层发育和抗旱增收的栽培模式.方法:采用裂区设计,设置立旋耕和普旋耕2种旋耕方式,黑膜、玉米秸秆和露地栽培3种覆盖方式,研究立旋耕和地表覆盖对蒙古黄芪土壤水热、冠层发育及产量的影响.结果:因种子成熟期蒙古黄芪耗水量较大,其0～100 cm 土壤贮水量低于苗期和花期,但立旋耕覆黑膜和普旋耕覆黑膜两个覆膜处理在苗期至种子成熟期0～100 cm 土壤贮水量均显著高于普旋耕+露地栽培(CK);不同处理苗期至种子成熟期8:00、14:00和18:00不同深度土层温度均呈先增加后降低的趋势,其中立旋耕覆黑膜处理与CK的土壤温差在花期最高(5.5℃);不同处理苗期至种子成熟期蒙古黄芪冠层温度均表现为CK最高,立旋耕覆黑膜处理最低;蒙古黄芪各生育期叶片叶绿素含量相对值(SPAD值)、叶面积指数(LAI)、单根鲜重、产量和经济收益均以立旋耕覆黑膜处理最高,立旋耕露地栽培、立旋耕覆黑膜和立旋耕覆秸秆处理各指标均显著高于CK.结论:立旋耕结合地表覆盖可使蒙古黄芪处于相对稳定的土壤水热环境中,尤其立旋耕覆黑膜是促进旱作区蒙古黄芪冠层发育、提高土壤水热和产量的重要栽培模式.考虑到覆黑膜会对环境造成污染,立旋耕露地和覆秸秆栽培模式可代替覆黑膜应用于蒙古黄芪的栽培生产中.

大别山五针松(Pinus dabeshanensis)是大别山地区特有树种,对研究松属(Pinus)植物分类、系统发育关系和区系分布具有重要科研价值.当前大别山五针松野生种群自然更新受到严重限制,处于极度濒危状态.为探究大别山五针松野生种群更新受限机制,本研究以大别山五针松及其3种同域分布物种茅栗(Castanea seguinii)、袍栎(Quercus serrata)和华山松(Pinus armandii)为研究对象,通过开展野外调查和种子释放实验,探讨了大别山五针松种子产量以及动物对种子的捕食压力和散布限制对大别山五针松自然更新的影响.结果表明:(1)大别山五针松种子产量较低,在所调查的88株成年母树中,仅有21株产成熟球果(共计312个),且种子败育率高达51.89％±0.07％(平均值±标准误);(2)针对146个球果的鸟类啄食情况调查表明,被鸟类啄食的球果数量为90个,显著高于未被鸟啄食的球果数量(56个),平均啄食强度为8.94％±0.55％;(3)种子掉落地表后,小型啮齿动物和地栖鸟类(主要为松鸦Garrulus glandarius)为主要动物拜访者,其拜访频率在不同物种之间差异显著;其中鸟类对大别山五针松种子的拜访次数(n=77)高于啮齿动物(n=46);(4)种子释放实验结果表明,茅栗种子被收获速率最快,显著高于袍栎和大别山五针松,华山松种子的被收获速率最慢;(5)在释放的2,000粒种子中,共计157粒被成功散布,其中华山松和大别山五针松分别为96粒和57粒,显著多于茅栗(3粒)和枹栎(1粒);(6)茅栗的散布距离最远(13.9±4.0 m),其次是大别山五针松(7.3±0.8 m)、华山松(3.8±0.4 m)和枹栎(1.5 m,仅有1粒被成功散布).综上所述,啮齿动物和鸟类均为大别山五针松种子的潜在散布者,与同域分布的其他植物物种相比,动物并未表现出更高的捕食强度和更低的散布效率,表明种子的被捕食压力和散布限制并非影响大别山五针松自然更新的主要因素.此外,本研究发现,大别山五针松种子产量较低且种子败育率较高,可能是导致其自然更新受阻的重要原因之一.

昆虫捕食种子是种子死亡的一个主要原因,会影响植物种群更新和群落物种组成.传播前种子昆虫捕食的研究较为稀少,且大多为针对个别优势种的短期研究,限制了对于群落水平上传播前种子捕食的理解.本研究分析长白山阔叶红松林25 hm2样地中2020-2021年的种子雨,研究种子昆虫捕食率及其影响因素.所分析的5种乔木种子均遭到昆虫捕食,昆虫捕食率在物种和采集批次间差异较大(0～33.33%),年均昆虫捕食率为8.76%～14.39%.肉质果种子的昆虫捕食率显著低于干果(df=1,χ2=20.76,P<0.001),种子产量的年际变异系数与昆虫捕食率呈显著负相关(df=1,χ2=13.01,P<0.001),重量越轻的种子的昆虫捕食率越高(df=1,χ2=10.54,P=0.001).本研究表明,传播前种子昆虫捕食在长白山阔叶红松林群落中普遍存在,并且揭示了影响因素、讨论了潜在的影响机制.本研究有助于增进对于传播前种子昆虫捕食及其生态和演化意义的理解.

光敏色素(PHY)作为植物体内重要的红光(R)和远红光(FR)受体,在调节植物花期、提高作物产量以及调控植物抗逆性方面均具有重要作用.鉴定棉花PHY基因,探究其驯化和改良的遗传调控网络,发掘棉花光敏色素关键基因,为早熟棉花品种的从头驯化和育种提供新见解.以5个拟南芥(Arabidopsis thaliana)光敏色素基因作为种子序列,利用生物信息学方法,对不同棉种中的PHY基因进行全基因组系统鉴定.系统发育分析表明,锦葵科植物中的PHY基因包括PHYA、PHYB、PHYC与PHYE四个亚家族.PHY基因在陆地棉(Gossypium hirsutum)不同群体间的驯化选择分析结果表明,PHY基因的驯化过程可分为早期驯化和后期遗传改良2个阶段.对陆地棉野生种和栽培品种在长、短日照下的转录组分析显示,GhPHYA1Dt和GhPHYB1Dt在长、短日照下的表达差异显著;在长日照处理14小时后,栽培品种GhPHYC1At和GHPHYE1At的表达量显著低于野生种.研究结果为进一步揭示棉花PHY基因的驯化选择和功能机制奠定了基础,为棉花早熟新品种选育和从头驯化提供了理论依据.

桔梗科党参属Codonopsis植物全球约40种,《中国药典》2020年版仅收录党参、素花党参和川党参.党参属野生药用植物资源稀少,药材以栽培品为主.因党参需求量大,连作重茬较为普遍,种子种苗流通及全球气候变暖交融因素加速了党参种质资源性状多元化,种性混杂退化使党参根部病害加重、产量和质量降低,严重制约党参大健康产业的可持续化发展.通过文献查阅,在资源调查和田间试验基础上,对党参属植物分布、多样性、种质提纯及创新现状进行系统概述,旨在引导党参资源利用和加快新品种选育进程.

芒是麦类作物穗部器官的重要组成部分,在提高籽粒产量、促进种子传播和防御虫害等方面具有重要作用.大麦具有丰富的芒型突变体,加之其二倍体的特性,成为麦类作物芒器官形态建成研究的理想作物.本研究报道了一个大麦芒型突变体材料calcaroides,表现为外稃顶端或是稃芒基部异形凸起,形成呈钩状不完全花器结构,属基部钩芒类型.突变体芒较短并伴随抽穗期推迟,株高、穗长和穗粒数显著降低等表型.遗传分析表明,突变体的芒型突变性状受单隐性基因cal-d控制.前期利用cal-d导入系BW106 × Bowman的F2群体,结合简化基因组测序(GBS,genotyping by sequencing)分析,将cal-d基因初步定位于3H染色体.进一步利用来自F2的杂合单株,包括13000株单株的F2∶3群体进行精细定位,最终将cal-d基因定位于3H染色体153～329Mb区间的近着丝粒区域.通过转录组混池测序分析结合大麦基因组和表达谱资源数据库,初步筛选了 9个候选基因.本研究结果为大麦芒型突变基因cal-d的克隆与功能验证奠定了基础,对于解析麦类作物芒的遗传发育机制具有重要的意义.