科研产出
甘蔗HTD2基因的表达特征及基因多态性分析
《作物学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：分蘖是无性繁殖经济作物-甘蔗最重要的农艺性状之一,挖掘分蘖关键基因用于甘蔗理想株型调控是增加品种产量的重要途径.本研究使用实时荧光定量PCR技术对前期从甘蔗中获得的与水稻分蘖关键基因HTD2高度同源的ScHTD2基因开展表达特征分析,然后探讨其在甘蔗种质资源群体中的基因多态性情况,筛选与分蘖性状相关的变异位点.结果显示,该基因表达具有组织特异性,在叶中表达最高;腋芽萌动发育过程中,在休眠芽中表达量最高,随着蔗芽萌动,开始显著下调表达,负调控蔗芽的萌动发育;植物激动素、生长素和独脚金内酯都能显著诱导该基因在萌动蔗芽和蔗苗分蘖芽中的表达,结合激素处理的表型变化特征,预示生长素和独脚金内酯诱导该基因的高表达会抑制萌动蔗芽的继续发育和延迟蔗苗的分蘖,但植物激动素诱导的高表达并没有这种抑制效应.对从26份甘蔗种质资源中获得的520条HTD2基因组DNA克隆序列开展基因多态性分析表明,在基因组结构上,该基因具有2个外显子和1个内含子,其中内含子区域变异最为丰富.从群体基因多态性看,原始种亲本群体在外显子1和2区域表现出较高的核苷酸多样性,而主栽品种群体在内含子区域表现出较高的核苷酸多样性.从编码区单倍型多样性来看,原始种亲本群体间单倍型多样性最为丰富,其次为主栽品种群体.基因选择性测验中,原始种亲本群体受正向选择,选择压力较大,基因进化速度快,而骨干亲本群体和主栽品种群体受负向选择,向纯化方向发展.编码区单倍型演化分析表明,Hap3和Hap4处于单倍型演化的辐射中心,属于较为原始的类型.基因编码区变异位点与分蘖率相关性检测揭示该基因有23个SNP位点和5个InDel位点不同变异类型剂量与甘蔗种质资源分蘖率呈显著相关,变异类型剂量效应将是未来甘蔗分子辅助育种重要的关注点.研究为进一步深入解析甘蔗分蘖调控关键基因的功能作用和开发功能性标记奠定了重要基础.
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甘蔗亲本与家系宿根黄化评价
《南方农业学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：[目的]分析甘蔗宿根黄化遗传特点与亲本耐宿根黄化差异,为开展甘蔗耐宿根黄化育种及相关研究提供参考.[方法]以383个甘蔗亲本和97个甘蔗家系为试验材料,开展5个宿根作物季的田间宿根黄化试验,并进行性状相关分析、方差分析、遗传力和育种值计算及聚类分析.[结果]甘蔗宿根黄化高峰期出现4月下旬至5月上旬,黄化程度随生长期延长而下降,随宿根年限延长而加重,并受试验地影响.相关分析结果显示,宿根黄化影响甘蔗农艺性状,且发生较重时易与农艺性状呈显著负相关(P<0.05).遗传力计算结果表明宿根黄化属低至中等偏低遗传力性状,亲本试验的广义遗传力为0.22~0.45,家系试验的广义遗传力为0.22,狭义遗传力为0.25.方差分析结果显示,宿根黄化受到亲本、时期、试验地、年度、作物季等多种因素的影响,主要效应中仅亲本显著存在,另外4个因素将通过互作影响甘蔗宿根黄化,其中影响最重要的是试验地×时期、亲本×试验地等互作,亲本位居第五.亲本或家系间宿根黄化差异最大时期为宿根发苗中后期而不是宿根黄化率最高时期.表型预测值聚类分析结果表明,超过63.6%亲本和64.9%家系的耐宿根黄化能力属较好以上;育种值聚类分析结果表明,仅30.3%亲本属耐宿根黄化能力较好以上,不及亲本表型值分类的一半,亲本育种值评价结果与表型值评价结果存在差异.[结论]甘蔗宿根黄化属低至中等偏低遗传力性状,影响因素众多,并以互作影响为主.易受试验地微小环境和田间管理影响,将给甘蔗宿根黄化田间试验研究与耐宿根黄化新品种选育带来不利影响.
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甘蔗黑穗病的防治药剂筛选及产量评价
《热带作物学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：由甘蔗鞭黑粉菌引起的甘蔗黑穗病是我国甘蔗生产中危害最大的病害,给甘蔗产业造成严重的产量和经济损失.化学防治是作物病害综合防治的重要措施之一,开展甘蔗黑穗病高效、低毒、低残留防治药剂的筛选,进行田间防治试验,对甘蔗黑穗病的有效防治和提高甘蔗产量具有重要意义.为筛选适合大田防治甘蔗黑穗病的推荐化学药剂,通过测定11种杀菌剂对甘蔗鞭黑粉菌的抑菌试验,采用扫描电镜解析有效杀菌剂的抑菌机理,通过新植蔗和宿根蔗的甘蔗黑穗病大田防治试验,评价杀菌剂的防治效果和对产量、株高、茎径、公顷有效茎数、锤度、单茎重等甘蔗主要农艺性状的影响.结果表明,经室内生物活性测定,获得4种杀菌剂对甘蔗鞭黑粉菌单倍体生长、有性配合、冬孢子萌发有抑制作用,分别是42.4%唑醚·氟酰胺悬浮剂、75%肟菌·戊唑醇水分散粒剂、250 g/L吡唑醚菌酯乳油和325 g/L苯甲·嘧菌酯悬浮剂.扫描电镜显示,这4种杀菌剂均对甘蔗鞭黑粉菌冬孢子和单倍体孢子细胞组织造成不同程度的破坏,使甘蔗鞭黑粉菌失活.在大田新植蔗的甘蔗黑穗病防治试验中,42.4%唑醚·氟酰胺悬浮剂、75%肟菌·戊唑醇水分散粒剂、250 g/L吡唑醚菌酯乳油和325 g/L苯甲·嘧菌酯悬浮剂的防治效果分别为91.81%、82.84%、81.76%、70.92%,各药剂防治区产量分别比对照增产20.84%、17.13%、15.92%、13.35%.在宿根蔗的甘蔗黑穗病防治试验中,以上杀菌剂防治效果分别为89.35%、82.21%、81.51%、70.18%,其产量分别比对照增产30.15%、24.05%、20.33%、16.58%.新植蔗和宿根蔗药剂防治区的甘蔗其他农艺性状均优于对照区.这4种杀菌剂对甘蔗黑穗病均有良好的防治效果和增产作用,可作为大田防治甘蔗黑穗病的推荐杀菌剂.
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无人机精准监测甘蔗长势技术研究与应用
《国土资源信息化 》 2021
摘要：及时准确的甘蔗长势信息对于科学种植指导和产量预估极其重要。为满足产业发展需求,本文研究无人机精准监测甘蔗长势技术,选取广西壮族自治区糖料蔗"双高"基地扶绥"甜蜜之光"开展应用。首先,通过无人机遥感平台采集2019—2020年同期高清影像,经过处理后生成可见光影像和甘蔗田块信息;其次,计算无人机植被指数NGRDI、EGRBDI、RGBVI、NGBDI、ExG、GLI,分别与同期卫星影像NDVI进行相关性分析;最后,选取相关性最高的植被指数与上年同期植被指数开展长势监测。结果表明,NGBDI与NDVI正相关性最高,其相关系数为0.805,试验区2020年8月甘蔗长势比上年优、与上年持平、比上年差的比例分别为27.04%、52.79%、20.17%,甘蔗产量有望增产。
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粉垄耕作提高土壤养分有效性并促进甘蔗维管组织发育和养分吸收
《植物营养与肥料学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：[目的]研究粉垄耕作对宿根蔗和新植蔗生长过程中土壤养分含量、甘蔗对养分吸收以及植株解剖形态的影响,为粉垄耕作技术推广提供理论依据。[方法]以桂糖42号为供试材料进行田间试验,以常规耕作为对照（CK,耕作深度25 cm）,粉垄耕作（垂直旋深40 cm）为处理,甘蔗种植采用新植甘蔗和宿根两种方法。在甘蔗主要生育期,采集植株和土壤样品,测定土壤中速效氮磷钾含量以及甘蔗对养分的吸收和积累量,同时测定叶中氮代谢酶活性和根系活力,观测根系维管束形态结构,并测定根系活力。[结果]与常规耕作相比,粉垄耕作条件下,土壤容重降低了8.6%～16.9%,土壤速效氮、有效磷含量分别提高了8.7%～77.6%和8.2%～25.6%,差异显著;甘蔗叶片氮磷含量提高,增幅分别为11.4%～19.4%和5.3%～34.8%;显著提高了甘蔗出苗率、分蘖率、株高、茎径、有效茎数、产量。粉垄耕作下,甘蔗茎维管束更大,分布更密集,蔗茎维管束数量、维管束面积、后生木质部导管直径、韧皮部面积显著增加,新植蔗和宿根蔗茎维管束面积分别增加了15.2%和16.7%,维管束数量分别增加28.0%和17.8%;后生木质部导管直径分别提高7.8%和7.9%;韧皮部面积分别增加29.7%和30.8%;在苗期、伸长期和成熟期,粉垄耕作的甘蔗根系活力分别比传统耕作处理增加了1.29、1.39和1.25倍,新植蔗叶谷氨酰胺合成酶（GS）活性分别增加了149.6%、36.5%和65.6%,宿根蔗叶GS活性分别增加了65.9%、36.0%和93.3%（P<0.05）;在苗期和伸长期,新植蔗叶片谷氨酸合成酶（GOGAT）分别显著提高了40.3%和69.1%,宿根蔗分别增加37.9%和42.4%;苗期粉垄耕作宿根蔗亚硝酸还原酶（NR）活性显著高于常规耕作甘蔗9.5%。[结论]粉垄耕作可改善土壤理化性状,提高速效氮磷含量,改善甘蔗维管组织,提高甘蔗体内氮磷含量,提高根系活力和氮代谢相关酶活性,有利于甘蔗吸收和转运氮素,促进了氮代谢和氨基酸的合成,为蛋白质的合成提供了物质基础,促进甘蔗生长发育,实现甘蔗增产增收。
关键词： 粉垄耕作 甘蔗 土壤速效养分含量 土壤容重 氮代谢酶活性 维管组织 产量
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粉垄耕作对甘蔗光合生理特性及产量品质的影响
《热带作物学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：为了探明粉垄耕作下甘蔗光合生理特性与甘蔗高质高产的相关性,阐明粉垄条件下甘蔗光合生理特性的响应,以‘桂糖42号’为供试品种,设常规耕作（CK）和粉垄耕作（粉垄）共2个处理,采用田间随机区组设计,每个处理设3次重复。结果表明:甘蔗伸长期,粉垄甘蔗的叶绿素含量、苹果酸脱氢酶（NADP-MDH）活性、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）活性、核酮糖1,5-二磷酸羧化酶（RuBPC）活性分别比常规耕作甘蔗提高5.4%、18.6%、23.5%和30.9%,差异均达显著。此外,粉垄甘蔗的净光合速率（Pn）、气孔导度（Cond）、蒸腾速率（Tr）在伸长期和成熟期也显著大于对照。粉垄耕作下甘蔗单茎重、茎长、茎径、有效茎与理论产量等农艺性状均达到显著差异,单茎重提高32.7%,茎长增加13.1%,茎径增加17.6%,有效茎数量提高5.3%,理论产量增加20741 kg/hm2;纯度、锤度、蔗汁糖分和甘蔗糖分等工艺品质也均达显著差异,分别提高5.2%、9.0%、14.5%和13.4%。粉垄耕作能提高甘蔗伸长期光合作用相关的酶活性、叶绿素含量和净光合速率等生理指标,提高了光合作用,促进甘蔗生长,提高甘蔗产量与品质。
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种茎直接补种宿根蔗延长年限新技术降本增效分析与展望
《甘蔗糖业 》 2021
摘要：2015～2017年,基于当时广西蔗区主栽品种ROC22宿根蔗缺株断垄严重而开展了种茎直接补种宿根蔗延长年限研究,利用桂辐98-296种茎直接补种ROC22、桂糖42号、桂柳05-136宿根蔗的田间试验。根据3年的试验结果表明,桂辐98-296种茎直接补种处理蔗茎产量比对照平均增产19.3920t/hm2,增幅33.51%,种茎补种处理蔗茎蔗糖分比对照高0.04%。经济效益分析结果表明:宿根蔗因年限延长2年而年节约种植成本平均为1234.2元/hm2,种植者纯增收平均为4898.8元/hm2,制糖企业新增工业产值平均为14838.0元/hm2。综合部分制糖企业多点及其它甘蔗品种的示范表征结果,完善与提炼出具有创新性和实用性的"种茎直接补种宿根蔗延长年限栽培技术体系"。对该技术在广西蔗区生产未来大面积推广应用,对蔗糖产业提质和降本增效,以及利用机械化作业以提高补种作业劳动生产率进行了展望,并提出了一定的推广建议。
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基于甘蔗产量与土壤磷素平衡的磷肥施用量研究
《中国农业科学 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：【目的】探讨南方赤红壤蔗区基于甘蔗产量与土壤磷素平衡的磷肥施用量,为该地区农田磷素高效利用与科学施磷提供参考依据。【方法】于2014—2016年在广西甘蔗主产区（南宁市武鸣区）布置田间定位试验,共设5个磷肥施用量水平,分别是0（P0）、75 kg P2O5·hm-2（P1）、150 kg P2O5·hm-2（P2）、300 kg P2O5·hm-2（P3）和600 kg P2O5·hm-2（P4）,连续3年测定甘蔗蔗茎、蔗叶产量和土壤Olsen-P含量,采用Mitscherlich模型拟合蔗茎产量对Olsen-P的响应曲线,计算土壤Olsen-P农学阈值,并分析植株磷含量,计算甘蔗吸磷量,磷肥利用率和磷素表观平衡状况。【结果】与P1处理相比,P2处理蔗茎产量显著提高8.3%（2014年）、18.0%（2015年）和15.5%（2016年）。蔗叶和地上部产量均以P2或P3处理最高,但不同施磷量间蔗茎、蔗叶和地上部产量整体无显著差异。P2—P4处理蔗茎磷累积量、蔗叶磷累积量和地上部磷累积量也相当。土壤Olsen-P含量、磷素表观平衡量和磷素盈余率均随施磷量的增加而显著增加,而磷素表观回收率和磷素偏生产力随施磷量的增加逐渐下降,以P1处理最高,显著高于P3和P4处理。Mitscherlich方程拟合获得Olsen-P农学阈值为13.4 mg·kg-1。相关分析表明,施磷量与磷素盈余率、磷素盈余率与土壤Olsen-P含量呈极显著的线性正相关关系（P<0.01）;磷素盈余率与甘蔗蔗茎产量呈极显著二次相关（P<0.01）,与磷素表观回收利用率、磷素偏生产力呈极显著指数相关（P<0.01）。当施磷量为40.9 kg·hm-2时,磷素盈余率为0,土壤Olsen-P含量为15.87 mg·kg-1,甘蔗蔗茎产量为94.2 t·hm-2。线性加平台拟合下的优化施磷量,土壤磷素盈余率为216.2%—232.7%,土壤Olsen-P含量为24.7—25.4 mg·kg-1,甘蔗蔗茎产量为99.7—100 t·hm-2。【结论】在Olsen-P含量较高的蔗区,40.9 kgP2O5·hm-2施用量能维持土壤磷素平衡,保持土壤适宜的Olsen-P含量,获得较高的产量与磷肥利用率,可以作为推荐的适宜施磷量。
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