为探究不同水分条件下施磷肥对冬小麦光合及结实特性的调控效应,明确施磷调控光合生产力促进穗花发育成粒的机制,于2020-2022年设置3种水分处理(W0:重度干旱;W1:中度干旱;W2:正常水分)和2种磷肥处理(P0:不施磷;P1:施磷)的盆栽试验,以大穗型品种周麦16(V1)和多穗型品种豫麦49-198(V2)为试验材料,通过测定不同穗位(基部、中部和顶部)的可孕小花数、结实数以及叶片净光合速率、叶绿素、叶绿素荧光参数、蔗糖含量等,分析不同水分条件下磷素对两类型品种冬小麦光合及结实特性的影响.结果表明,施磷肥可以有效增加冬小麦开花期(W10时期)可孕小花数,尤其对基部穗位的可孕小花数提升效果最显著(13.74％—27.01％),其次是顶部(9.57％—20.19％),再次是中部(6.97％—14.01％).对成熟期的结实粒数而言,施磷肥可以提高干旱胁迫下每穗的小穗数以及各小穗的结实数,进而显著提高每穗的结实粒数.此外,施磷肥可以有效提高两类型品种叶片净光合速率、叶绿素含量、光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)和实际光化学效率(ΦPSⅡ);对蔗糖含量的影响因水分而异,干旱处理下增施磷肥降低了蔗糖含量,正常水分条件下则增加了蔗糖含量.将两类型品种光合指标分别与可孕小花数和穗粒数进行通径分析发现,5个光合指标与可孕小花数和穗粒数均呈正相关,其中净光合速率和蔗糖与可孕小花数的直接通径系数为1.001和0.435,与穗粒数的直接通径系数为0.996和0.626,远高于其他指标.最终,施磷通过增加穗数、穗粒数以及千粒重来显著增加产量,其中穗粒数在不同水分下均达到显著水平,穗数在W1和W2处理下显著,千粒重提升效果不显著.综上所述,在不同水分条件下施磷肥均可以通过调控冬小麦的光合性能提高其光合生产力,以维持正常的生理代谢功能,从而减少可孕小花的退化和败育以促进穗花成粒,最终达到缓解干旱胁迫危害以实现高产稳产的目的.研究结果为小麦生产中合理施用磷肥缓解干旱胁迫提供理论依据和技术支撑.

[目的]通过组学技术研究持续喷水处理对芒果叶片产生的影响,揭示喷水处理影响"午休"的分子机制,进一步优化喷水处理条件,为达到最佳效果提供科学依据,并对提高芒果产量和品质以及响应国家减肥增效政策具有理论意义.[方法]以元江"台农一号"芒果为材料,对坐果期芒果在"午休"时段(12:30-14:10)喷水3次,每次喷水20 min,间隔20 min,以不喷水为对照,并以2组3个不同时期叶片进行Illumina Hi SeqTM 6000高通量转录组测序分析,用GO和KEGG数据库分析"午休"时段喷水和不喷水处理的差异表达基因(DEGs).用差异表达基因分析工具(DESeq)对基因表达进行差异分析,以|log2αFC|＞1,P＜0.05为筛选差异表达基因的条件.[结果]3个时期分别获得3 789,2 885,1 667个差异表达基因.GO分析表明差异基因与细胞组分分类中的膜、膜的固有成分、膜的组成成分等密切相关,KEGG分析差异表达基因主要富集在植物激素信号转导、植物MAPK信号通路、植物昼夜节律、氨基糖和核苷酸糖的代谢、类黄酮生物合成、光合生物碳固定、角质和亚硫酸盐及蜡的生物合成、卟啉和叶绿素的代谢、淀粉和蔗糖代谢以及甘油酯质代谢等途径.根据富集结果筛选8个差异表达基因,经实时荧光定量验证,基因表达趋势与转录组测序结果相符.[结论]CAO和POR基因表达延后,表明喷水处理可延长叶绿素的合成时间;FBP和SBP的基因表达略微降低,表明叶面喷水调控基因的表达量降至缓解芒果"午休"的最适范围内,有利于树体积累碳同化物,从而提高光合效率.

有效微生物(EM)复合菌剂可缓解新疆连年重茬种植与偏施化肥导致的辣椒土壤环境质量恶化、产量下降等问题.本研究以不施EM复合菌剂为对照(CK),研究施用EM复合菌剂对辣椒植株生长、产量、土壤养分含量、土壤酶活性和根际真核生物群落结构的影响.结果表明:与CK相比,施用EM复合菌剂的辣椒株高、茎粗、叶长、叶宽和根长分别增加22.6％、35.3％、33.3％、29.7％和15.1％,果宽、单个果重和产量分别提升5.3％、42.9％和74.7％.施用EM复合菌剂的土壤碱解氮在花期和成熟期分别提高10.2％和5.8％,速效磷分别提高10.4％和13.4％.施用EM复合菌剂的土壤蔗糖酶活性在苗期、花期和成熟期分别提高40.7％、14.6％和9.3％,脲酶活性分别提高7.9％、10.2％和11.5％,过氧化物酶活性在花期和成熟期分别提高16.8％和44.6％.施用EM复合菌剂还显著改变了辣椒根际真核生物群落的β多样性,其中,具有改良土壤、促进土壤养分循环功能的线蚓属和Sminthurides属种群的相对丰度较高,而致病微生物油壶菌属和不动壶菌属种群的相对丰度分别较CK降低了 98.0％和89.3％,轮枝孢属种群的相对丰度降为0.表明EM复合菌剂能够提高新疆地区辣椒土壤养分含量和酶活性,减少土壤致病真菌,从而达到促进辣椒生长、提高果实产量的效果.

[目的]籽粒大小是影响藜麦产量、商品性和加工特性的重要因素,考察灌浆期大小粒型藜麦籽粒表型、灌浆特性和淀粉合成酶活性的差异,可为大粒型藜麦品种的选育提供理论指导.[方法]选择千粒重大于5.0 g和小于3.0 g的藜麦材料各2份,在青海省农林科学院种质资源创新试验基地进行田间试验,比较自灌浆期始7 d、14 d、21 d和28 d籽粒表型、灌浆特性和淀粉合成酶活性等在大小粒型藜麦间的差异.[结果](1)大小粒型藜麦籽粒面积、周长、直径、粒长、粒宽表型性状随着生育时期均极显著增大,且粒型间存在显著差异,并以籽粒面积和周长差异最大,大粒型藜麦分别显著高于小粒型藜麦9.12％～11.54％和21.49～23.92％.(2)灌浆期间大粒型藜麦百粒干质量始终显著高于同期小粒型藜麦,平均增幅在21.23％～31.04％;大小粒型藜麦灌浆速率随生育期均先上升后下降,均符合"慢—快—慢"的变化规律,但达到峰值时间和峰高明显不同,大粒型峰值出现早而高,小粒型则低而迟.(3)淀粉分支酶(SBE)、蔗糖合成酶(SS)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和ADPG焦磷酸化酶(AGP)在大小粒型藜麦籽粒灌浆期呈现不同的变化趋势,SBE和SS活性表现为小粒型藜麦强于大粒型藜麦,而SSS和AGP活性则表现为大粒型藜麦强于小粒型藜麦.[结论]藜麦籽粒灌浆期间4种淀粉合成酶活性的差异,致使淀粉合成积累量和灌浆速率峰值的不同,进而形成籽粒表型性状的差异,而SSS和AGPase是影响藜麦籽粒大小形成的关键酶.

研究丛枝菌根真菌(AMF)接种与磷添加对干旱胁迫燕麦根系AMF侵染率、土壤微生物生物量和酶活性的影响,探讨其与燕麦产量的关系,为旱作区燕麦磷肥合理施用的菌根调控技术提供依据.试验采用盆栽控水,设置2个水分水平(正常供水,75％土壤相对含水量,W1;干旱胁迫,55％土壤相对含水量,W2)、3个施磷水平(0、20、40 mg·kg-1,P0、P1、P2)、2个AMF水平(接种,AMF;不接种,NAMF),共12个处理.于燕麦拔节期、灌浆期、成熟期采集根系和土样,检测根系AMF侵染率,测定土壤MBC、MBN、MBP,土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性,及成熟期燕麦产量.结果表明:水分处理、磷处理和AMF处理均对各指标有显著影响,三因子在土壤MBN和土壤蔗糖酶活性上存在显著交互作用.干旱胁迫下,与未接种处理相比,接种AMF后,各指标均显著提高.P1下,燕麦生育期内AMF侵染率,土壤MBC、MBN、MBP,土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性及产量较P0显著提高的最大幅度分别达13.21％、52.26％、47.07％、88.94％、23.15％、15.44％、11.15％、17.16％,P2下各指标呈降低趋势.因此,接种AMF和适量增施磷肥是提高干旱胁迫燕麦土壤MBC、MBN、MBP,改善土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性,增加燕麦产量的有效途径,但产量尚达不到正常供水不接种水平.

目的:探究施用生防菌剂对浙贝母产量、质量、蛴螬防治效果及根际土壤的影响.方法:以江苏浙贝母鳞茎为实验材料,在大田条件下设置不同浓度的金龟子绿僵菌孢子粉+三菌合剂"宁盾"(S1、S2、S3)、常规化学药剂(40%辛硫磷乳油,CG)四个组,以不施药作为空白对照(CK),进行试验.结果:菌剂处理的三个组(S1、S2、S3)的浙贝母植株各外观性状指标大多比CK、CG组高,且CG组略高于CK组.S1、S2、S3 三个组的鳞茎受蛴螬的危害较CK、CG组明显降低,且产量均有显著提高.同时S1、S2、S3 三个组的生物碱含量及土壤中的速效钾、有效磷和电导率明显高于CK组,但与CG组差异不大.S2 组的土壤脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性均较CK组显著提高,与CG组无显著差异.S1、S2、S3 三组土壤细菌中的厚壁菌门相对丰度较CK、CG组有所提高.S1、S2、S3 三组土壤真菌中的子囊菌门相对丰度较CK组有所提高,较CG组有所降低.结论:施用生防菌剂能够防治蛴螬、促进浙贝母的生长和改善其品质,并能提高土壤营养和改善微生物群落结构.本研究为在浙贝母生产中合理应用生防菌剂提供理论依据.

聚合度 2?6 的可溶性纤维寡糖是一种具有多种生物功能的低聚糖,它能够促进双歧杆菌(Bifidobacteria)、副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracei)等肠道益生菌的增殖,因此对人体肠道微生态具有调节作用.本研究通过在大肠杆菌中表达纤维寡糖磷酸化酶(cellodextrin phosphorylase,CDP),构建Cc 01 菌株,并与之前构建的COS 01 菌株联合使用,建立了基于COS 01、Cc 01 的三酶级联反应催化底物葡萄糖和蔗糖合成纤维寡糖反应体系.经过优化后,最终可溶性纤维寡糖的产量达到97 g/L,纯度约为 97%,其中含有纤维二糖(16.8 wt%)、纤维三糖(49.8 wt%)、纤维四糖(16.4 wt%)、纤维五糖(11.5 wt%)和纤维六糖(5.5 wt%).在纤维寡糖对益生菌株生长促进作用的测试中,以菊粉、低聚木糖、低聚果糖为基准,干酪乳杆菌(WSH 004)、副干酪乳杆菌(WSH 005)以及嗜酸乳杆菌(WSH 006)利用纤维寡糖(聚合度2?6)为碳源进行生长后,益生菌的生物量(OD600)相比对照增加约 2 倍.该研究证明了三酶级联反应能够高效合成纤维寡糖,并表明聚合度 2?6 的纤维寡糖是一类具有促进肠道微生物增殖的功能性碳水化合物.

为了促进蛇足石杉中石杉碱甲增量富集,本文利用内生真菌与蛇足石杉的共生进化关系,以共培养体系(co-culture system,CCS)为基础,提出了增加石杉碱甲产率的新方法.以蛇足石杉植株存活率为指标,确定共培养体系最佳培养条件;以细胞存活率、愈伤组织诱导率和增殖率为指标,确定最佳培养基条件;以石杉碱甲和麦角甾醇为指标性成分,控制植物细胞和内生真菌比例关系,维持培养体系内植物细胞和内生真菌之间的生长平衡,获得最佳的继代时间.结果表明:CCS的最佳培养条件为光照强度100 Lux,湿度95％,MS液体培养基,蔗糖20.0 g/L,2,4-二氯苯氧基乙酸5.0mg/L和激动素1.0mg/L;4 d为最佳继代时间,其石杉碱甲的浓度最高,与1 d时相比增加了 49.34％,并且石杉碱甲与麦角甾醇的浓度比值控制在1.5～2.2之间时,内生真菌生长对石杉碱甲的富集有良性促进作用.该研究为高效、低成本增加石杉碱甲产量提供新的探索路径,亦可以有效解决药源不足问题,具有很好的应用前景.

目前,绝大多数酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)菌株利用菊糖生产乙醇的能力有限,而蔗糖转化酶Suc2 是酿酒酵母水解菊糖的关键酶,其分泌水平直接影响酿酒酵母转化菊糖为乙醇的性能.为提高酿酒酵母中蔗糖转化酶Suc2 的分泌表达水平,利用生物信息学的分析方法选择出 11 种不同的分泌信号肽,包括酿酒酵母内源性、其他菌株来源以及已报道序列优化改造的信号肽,将它们融合至Suc2 并构建了相应的酿酒酵母BY4741 重组菌.其中,酿酒酵母内源分泌信号肽AGA2 能使蔗糖转化酶Suc2 更有效的分泌,含有信号肽AGA2 的重组菌BY-AG的蔗糖酶酶活和菊糖酶酶活相对于含有天然信号肽的原始菌BY-S分别提高 42%和26%,其利用菊糖产乙醇能力较原始菌提高了32%,乙醇产量达到78.11 g/L.在使用毕赤酵母(Pichia pasto-ris)分泌信号肽MSB2 时,蔗糖转化酶Suc2 的分泌水平也有提高,含有信号肽MSB2 的重组菌BY-MS较原始菌BY-S的蔗糖酶酶活和菊糖酶酶活分别提高了80%和74%,同时,利用菊糖产乙醇能力也提高了56%,产量达到86.31 g/L.最后,对重组菌BY-MS摇瓶发酵过程中的生物量、蔗糖酶酶活、残糖总量和乙醇产量进行了监测,结果表明,重组菌BY-MS的发酵性能较原始菌BY-S有显著提高.本研究为提高蔗糖转化酶Suc2 的分泌水平、构建高效菊糖基乙醇生产菌株提供参考.

[背景]大麻素是植物的天然活性产物,是一种重要的临床药物.目前药学相关大麻素的生产仍然依赖植物,但植物生产效率低、周期长并且受安全等因素限制.利用生物方法合成大麻素及其类似物具有重要意义.[目的]在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)BJ5464-npgA中重构大麻素前体物 2,4-二羟基-6-正庚基苯甲酸(sphaerophorolcarboxylic acid,SA)的生物合成途径,优化发酵培养基组分,利用生物合成途径高效生产SA.[方法]从罗伯茨绿僵菌(Matarhizium robertsii)ARSEF 23 基因组扩增Mr_OvaA、Mr_OvaB、Mr_OvaC基因,分别构建到不同酵母-大肠杆菌穿梭质粒中,共同转化酿酒酵母 BJ5464-npgA 表达,获得酵母工程菌株 CLB2.通过单因素试验及Plackett-Burman、最陡爬坡试验和响应面法设计优化发酵培养基,使用Design Expert 8.0 对试验数据进行分析.[结果]酵母工程菌株CLB2 可以合成 63.75 mg/L SA.培养基各成分中影响SA产量的 3 个主要因素为:蔗糖、KH2PO4 和维生素溶液,其最佳浓度分别为蔗糖 7.26 g/L、KH2PO4·7H2O 6.08 g/L、维生素溶液 5.67 mL/L,预测产量最大值为 93.15 mg/L,实际产量为 93.75 mg/L,较优化前提高了 47%.[结论]大麻素前体物 SA 可以在酿酒酵母中高效合成.试验获得的高产发酵培养基配方为后续SA及大麻素的研究提供了可靠的支持.