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间套作大豆耐荫抗倒的调控机制与技术研究取得进展

点击数:2020-07-07 08:41:32 来源:

玉米大豆间套作是利用我国有限耕地资源提高大豆播种面积,缓解大豆供需矛盾的有效措施。但该模式下,大豆常受到玉米的荫蔽胁迫导致其净光合速率下降,节间过度伸长,茎秆变细,易倒伏进而影响大豆产量和品质。前人研究表明,硅能增加水稻茎基部的厚度,减少节间长度,提高其抗倒伏能力,但硅对间套作模式下的豆科植物耐荫抗倒影响的研究较少且其具体的调控机理仍然未知。

项目组以荫蔽敏感型大豆南豆032-4作为材料,以正常光照为对照,在模拟的套作荫蔽条件下,用不同浓度的硅溶液(S0:0mg/kg,S1:100mg/kg,S2:200mg/kg,S3:300mg/kg)进行叶面喷施,测定大豆不同部位的硅含量、叶片光合参数、叶绿素含量、茎秆强度、伤流液、木质素生物合成相关酶活性以及关键酶的基因表达。研究结果显示,在苗期荫蔽环境下,适当浓度的硅能提高大豆光合作用,具体表现为抑制大豆叶面积过度扩张,增加叶鲜重和叶片厚度,并提高大豆的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率以及叶绿素含量,同时降低胞间二氧化碳浓度。硅的施用增加了荫蔽环境下大豆茎横截面木质部和韧皮部的厚度,增大了茎基横截面积,提高了木质部和韧皮部的比例。大豆茎秆强度和抗倒伏指数与茎秆中硅含量呈极显著正相关,且在200mg/kg硅处理时大豆茎中木质素含量最高。表明适当地应用硅能提高大豆植株的抗倒伏能力和养分运输能力。通过对木质素生物合成相关基因表达及酶活的测定显示,硅通过促进POD、CAD、4CL和PAL基因的表达和酶活性,以此提高茎中木质素含量,增强茎秆强度和抗倒伏能力。该研究揭示了硅改善荫蔽下大豆生长、增强抗倒伏能力和提高光合作用的潜在机理,为间套作大豆耐荫抗倒栽培技术的研发提供了理论依据。

研究结果发表于《Journal of Hazardous Materials》(2021, 401: 123256;IF=9.038,中科院一区TOP期刊) (https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.123256)。四川农业大学农学院博士研究生Sajad Hussain 和已经毕业硕士研究生李淑贤为论文共同第一作者,杨文钰教授和刘卫国教授为论文通讯作者。该研究得到国家重点研发计划资助。

 

 

 

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