Crop photosynthetic capacity in response to climate change likely constrains crop productivity and adaptability to changing environments, which requests the investigation on the dynamics of photosynthetic parameters over growth season among varieties, especially in cold-temperate regions. Three Japonica rice cultivars i.e., Shoubaimao (SH), Hejiang 19 (HJ); Longjing 31, (LJ). were planted under the control, e[CO2] (700 μmol mol-1), warming (2°C above the air temperature) and the co-elevation of [CO2] and temperature in open-top chambers (OTC). The objective of this study is to examine the rice photosynthetic parameters, water use efficiency (WUE) and yield formation in responses to the co-elevation of [CO2] and temperature which is the main predicted features of future climate. e[CO2] significantly increased An of SH, HJ and LJ by 37%, 39% and 23% in comparison to 34%, 34% and 27% under elevated [CO2] plus warming, respectively. However, An had a weak response to warming for three cultivars. [CO2] and temperature co-elevation significantly decreased the stomatal conductance, resulting in a significant increase of the WUE. e[CO2] significantly increased Vc, max, Jmax and Jmax/Vc, max. e[CO2] significantly increased grain yield and grain number of all cultivars. The positive effect of co-elevation of [CO2] and temperature on grain yield was less than e[CO2]. Warming is likely to partially offset the increased photosynthetic rate caused by e[CO2]. The [CO2] and temperature co-elevation may be favorable to rice crop with increasing the photosynthetic ability of rice crop and improving water use efficiency. The present study provided evidence that the rice genotypic difference in photosynthetic potential under [CO2] and temperature co-elevation. Therefore, it is crucial to explore a broader range of phenotypes and cultivars to be applied to climate change response research, advancing the knowledge that climate change impacts rice crop under the cold-temperate climate region.

[目的]为明确枯草芽胞杆菌ZD13-5、地衣芽胞杆菌SD24-3和解淀粉芽胞杆菌ZD21-4对马铃薯疮痂病的防效及促生作用.[方法]采用3株生防菌混配后拌入种薯处理和土壤(基质)处理的方式,通过盆栽和田间试验对生防和促生作用进行验证.[结果]盆栽试验表明,所用生防菌对马铃薯疮痂病有较好的防治效果,各处理病情指数均显著低于对照,其中ZD13-5+SD24-3+ZD21-4防治马铃薯疮痂病效果最佳且较稳定,2018和2019年该处理对马铃薯疮痂病的防治效果分别为80.68％和74.68％,2019年该处理种薯拌种产量增幅达23.81％,基质处理产量增幅达31.65％,2种施用方式间差异不显著.与对照相比,SD24-3+ZD21-4拌种处理马铃薯株高显著增加28.89％,SD24-3+ZD21-4基质处理茎粗显著增长56.76％.田间试验中,ZD13-5+SD24-3+ZD21-4马铃薯种薯拌种病情指数为13.89,土壤处理为23.33,均显著低于对照,其中种薯拌种防治效果达61.60％,显著优于其它处理;土壤处理防治效果仅为35.48％,次于种薯拌种与SD24-3+ZD21-4种薯拌种处理.各处理间促生作用增幅不显著,ZD13-5+SD24-3+ZD21-4马铃薯种薯拌种产量增加26.28％,土壤处理为34.23％.[结论]3个生防菌株对马铃薯疮痂病有较好的防治效果,同时也能促进植株生长、提高产量,在使用方式上种薯拌种比土壤喷施更适合,该研究可为今后马铃薯疮痂病生物防治制剂开发利用提供理论基础.

大气CO2浓度和温度升高是未来气候变化的主要特征之一.为明确大豆(Glycine max)叶片响应大气CO2浓度和温度升高的转录谱特征,本研究利用开顶式气室(open top chamber,OTC)模拟大气CO2浓度和温度升高条件,对大豆鼓粒初期(R5)叶片进行RNA-Seq测序和分析.结果表明,纯净序列经筛选后共获得5646个差异表达基因,对差异基因进行基因本体(Gene Ontology,GO)注释分析,发现注释的基因涉及46个功能组,其中关于细胞过程、细胞以及结合的富集程度较高.通过对KEGG(The Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)代谢途径富集分析发现,大气CO2浓度升高引起14个差异表达基因上调表达,这些差异基因主要参与大豆光合作用相关代谢途径,而大气CO2浓度与温度同时升高导致17个差异表达基因中16个表现为上调,这些差异表达基因主要参与调控脂肪酸代谢途径;单一温度升高并未引起大豆叶片基因表达发生明显变化.本研究可为深入探讨大豆对未来气候变化的分子响应机制提供参考.

疮痂病是目前国内危害马铃薯生产重要病害之一,为研究疮痂病菌胁迫条件下马铃薯块茎相关基因的表达差异,探究参与调控疮痂病抗性的基因,本研究采用RNA-seq技术,对不同处理时间的马铃薯块茎的进行转录组分析.结果 表明:各样品获得5.95 Gb以上高质量碱基,且Q30碱基百分比均在94.14％以上,筛选到差异表达基因8 081个,其中4 384个上调表达基因,3 647个下调表达基因,显著富集到植物与病原物互作、苯丙烷生物合成以及植物激素信号转导等代谢途径,挖掘到抗性候选基因15个.研究结果在一定程度上解析了马铃薯与疮痂病菌互作的分子机制并为后续深入研究提供基础数据.

马铃薯的种植密度对马铃薯产量和经济效益具有重要影响.为明确不同种植密度对马铃薯产量、品质及经济效益的影响,以马铃薯加工品种'大西洋'为试验材料,设5个密度处理,试图找出合适的种植密度.5100株/667m2处理马铃薯地上部与地下部生物量最高为106.57和156.58 kg/36m2,此时地下部与地上部生物量比达到最小,为1.47.5100株/667m2处理块茎产量显著高于其他处理,为2710 kg/667m2,此时经济效益为3504元/667m2.5400和4800株/667m2处理产量分别为第二与第三,分别为2418和2277 kg/667m2,此时经济效益分别为3033与2888元/667m2.5100株/667m2处理干物质与淀粉含量显著高于其他处理,分别为20.41％和14.61％.研究表明,当地'大西洋'的种植密度以5100株/667m2为宜.

全球气候变化下,大气CO2浓度升高产生的"肥料效应"因温度的升高对作物产量的影响产生了不确定性,关键在于相关光合生理和分子机制对两因子互作的响应程度.本文综述了不同作物的光合速率、气孔导度、Rubisco酶活性等关键生理指标及产量对大气CO2浓度和温度升高的响应,并从代谢组角度总结了大气CO2浓度和温度升高对作物光合相关基因表达的影响.提出了从转录组、代谢组及蛋白组学角度探讨不同农业生态区作物对气候变化的响应,展望了作物关键光合基因表达与其区域气候变化的未来研究方向,以期为不同生态区作物对气候变化适应性及调控途径提供理论参考.

马铃薯疮痂病已成为当前马铃薯逐年大面积生产的重要土传病害之一,为明确马铃薯疮痂病病菌与块茎表型性状的关系,通过盆栽接菌方法,对113份马铃薯种质资源进行抗性鉴定,并对其块茎表型性状进行了统计分析.结果表明,马铃薯疮痂病抗性与块茎表皮皮孔密度具有显著负相关关系,疮痂病抗性与块茎表皮光滑度具有正相关关系,疮痂病抗性与马铃薯薯型、块茎的芽眼类型不存在显著的相关关系,块茎肉色和皮色对种质资源疮痂病的抗性水平影响差异显著,其中紫色肉质的种质资源疮痂指数显著高于白色、红色和黄色肉质的种质资源.块茎皮孔密度和表皮光滑度可以作为田间育种中,快速评价筛选抗疮痂病后代的辅助指标之一.

[目的]研究不同抗性马铃薯品种接种疮痂病菌后生理特性的变化,为辅助培育马铃薯抗病品种提供理论依据.[方法]通过对马铃薯抗病品种垦薯1号和感病品种荷兰15号感染疮痂病后生理生化指标的测定,分析不同抗性马铃薯品种块茎感病后过氧化物酶(POD)、超氧化物岐化酶(SOD)、多酚氧化酶(PPO)、丙二醛的变化规律.[结果]马铃薯块茎接种疮痂病菌后,POD、PPO、SOD、丙二醛含量均有所提高.其中,接种后抗病品种POD、PPO活性均显著高于感病品种.疮痂病菌侵染马铃薯块茎后SOD活性处于先降低后升高再降低的趋势,且感病品种酶含量高于抗病品种.接种疮痂病菌促进了抗、感品种中MDA含量的升高,且感病品种中MDA的含量始终高于抗病品种.[结论]不同抗性马铃薯块茎接种疮痂病菌后,块茎中POD、SOD、PPO均有不同程度的升高,抗病品种块茎内POD活性和PPO活性在接种前后均维持在一个较高的水平,而感病品种在块茎内POD活性、PPO活性相对较低,说明块茎中POD活性和PPO活性在马铃薯品种抵抗疮痂病侵染的过程中起着积极的作用;感病品种接种前后的SOD活性均明显高于抗病品种,接种后抗、感品种均呈现先降低后升高的趋势,疮痂病菌可诱导感病品种中SOD活性增加的效应更为明显.不同抗性马铃薯块茎接种疮痂病菌后,抗、感品种中MDA含量有所升高,感病品种高于抗病品种,表明感病品种细胞和生物膜被破坏的更严重.综上所述,接种疮痂病菌后,POD活性、PPO活性、SOD活性、MDA含量可作为筛选马铃薯抗疮痂病品种的辅助指标.

为探索马铃薯生产中使用肥料增效剂替代部分化肥施用量,且不降低马铃薯产量和品质,采用随机区组试验设计,以马铃薯品种'垦薯1号'为材料,以减少10％化肥、添加相同量增效剂的不同施肥量为处理,生产上常规施化肥40 kg/667m2为对照,研究使用肥料增效剂替代10％化肥施用量对马铃薯株高、茎粗、主茎数、单株结薯数、大中薯率、产量、淀粉和干物质含量及淀粉粘度和糊化温度的影响.结果表明,45 kg/667m2掺混肥与5 kg/667m2增效剂和36 kg/667m2掺混肥与4 kg/667m2增效剂在株高、主茎数、产量、糊化温度、峰值粘度和经济性状方面均高于掺混肥40 kg/667m2,且存在显著差异.其中45 kg/667m2掺混肥与5 kg/667m2肥料增效剂混施后较施用掺混肥40 kg/667m2提高马铃薯产量467 kg/667m2,经济效益增加428元/667m2.可见,45 kg/667m2掺混肥与5 kg/667m2增效剂能够取得较好的产量和经济效益.

为引进和筛选适于黑龙江省大庆地区栽培的蓖麻优良品种,在常规栽培和覆膜栽培条件下,开展了蓖麻不同品种的适应性研究.结果表明,在大庆地区供试蓖麻品种分别表现为中晚(淄蓖麻6号)及晚熟(淄蓖麻5号和淄蓖麻8号)特性,3个品种均可正常生长发育、开花结实,且具良好的抗倒伏、抗病虫能力.覆膜栽培可提早出苗,加快生育进程,改善茎秆生长、分枝能力、穗部性状和结果能力等生长发育性状,显著提高蓖麻产量31.58％～42.81％,其中淄蓖麻5号和6号产量分别为3 048.70 kg·hm-2和2 849.61 kg·hm-2,显著高于淄蓖麻8号(2 431.33 kg·hm-2).中晚熟品种淄蓖麻6号可通过研究与应用密植技术,进一步提升其主穗和一级穗的数量,充分发挥产量潜力;针对晚熟品种淄蓖麻5号和8号,可研究应用适时早播和促熟技术,延长生长周期,提高籽粒成熟度与产量.

采用二次回归正交旋转组合设计,以垦粳1号、空育131为试验材料,在大田条件下建立不同硅、镁、锌施用量处理的水稻群体,调查并模拟其品质性状及与产量的相关性.试验结果表明,食味评分、蛋白质含量都与硅镁锌施用量呈二次曲线趋势,食味评分达到最大值时,需硅、硫酸镁240 kg/hm2,而锌肥需求量不同,空育131需要较多的锌肥.施硅318.75 kg/hm2、硫酸镁240 kg/hm2、硫酸锌44.55 kg/hm2时,蛋白质含量达到最小值.在三种肥料中,硅肥对直链淀粉含量的影响最大,其次是镁肥.垦粳1号的食味评分与每穗粒数呈显著负相关,而与结实率呈显著正相关;蛋白质与结实率呈显著负相关,而与产量呈显著正相关.