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[硕士论文] 乔欣
植物保护 河北农业大学 2018(学位年度)
摘要:为了减少杂草对玉米产量和品质的危害,降低玉米田除草剂的使用量,本研究利用田间试验法评价了玉米田苗前除草剂混用施药减量技术,通过室内试验和田间试验进行了玉米苗后除草剂烟嘧磺隆和硝磺草酮增效助剂的筛选及其增效机理的初探。主要研究结果如下:
  1.苗前除草剂混合施用能够提高对杂草的防效。在不同施药方案中,精异丙甲草胺1152g a.i./hm2+扑草净450g a.i./hm2和异噁唑草酮86.4g a.i./hm2+莠去津450ga.i./hm2+乙草胺562.5g a.i./hm2施药处理对杂草的防效和玉米的增产率效果较好,与对照药剂乙·阿合剂2100g a.i./hm2施药处理相比,28d杂草鲜重防效提高了2.52%~56.13%,增产率提高了3.59%~45.20%。
  2.助剂提高了烟嘧磺隆、硝磺草酮防除杂草的效果。添加松香助剂和椰子油助剂对烟嘧磺隆、硝磺草酮防除马唐和反枝苋的效果优于添加其他助剂,并能显著降低烟嘧磺隆、硝磺草酮对杂草的ED50,降低率为22.48%~51.10%。
  3.不同助剂对烟嘧磺隆、硝磺草酮对杂草防效和玉米产量的增效程度表现不同。大田试验中,不同助剂对烟嘧磺隆增效程度表现为添加椰子油助剂优于添加松香助剂,对硝磺草酮增效程度则相反。其中,在除草剂减量1/4的条件下,添加松香助剂、椰子油助剂的施药处理与无助剂添加的施药处理对杂草28d鲜重防效增长率为1.12%~23.44%,烟嘧磺隆添加椰子油助剂的增产率均在7.70%~11.36%,硝黄草酮添加松香助剂的增产率均0.72%~16.47%。
  4.助剂改善了除草剂药液的物理性状。添加松香助剂和椰子油助剂后均能降低烟嘧磺隆药液和硝磺草酮药液的表面张力,在一定范围内增加了药液的扩展直径和最大持留量。添加松香助剂和椰子油助剂后药液的的表面张力降低了37.96%~47.47%,扩展直径和最大持留量分别增加了46.15%~59.09%和72.72%~132.95%。
[博士论文] 杨娟
植物学 河北农业大学 2018(学位年度)
摘要:玉米耕作制度的改革和单一除草剂品种的高频度大量使用加剧了杂草群落的演替,鸭跖草、狗尾草、苘麻、铁苋菜等杂草已经成为玉米田恶性杂草。目前,玉米田鸭跖草的防除仍以化学除草剂莠去津为主要手段,但随着施用历史的延长,其防效有逐年降低的趋势。施用莠去津10年以上的东北地区玉米田,常规推荐剂量已不能有效控制鸭跖草的蔓延和危害,因而推测东北地区鸭跖草对莠去津产生了耐受性。杂草对莠去津产生抗药性主要是由于编码叶绿体D1蛋白的psbA基因790位碱基由A突变为G,致使D1蛋白的264位氨基酸由丝氨酸(Ser)突变为甘氨酸(Gly),莠去津与杂草结合位点的亲和力降低导致。但是,大部分杂草生物型耐受莠去津的机制缺少相关试验数据。为了明确不同地理种群鸭跖草对莠去津的敏感性水平,探讨部分种群鸭跖草对莠去津的耐受性机制,本研究从黑龙江、吉林、辽宁、河北、江苏、浙江、湖北和贵州等8个省份采集了46个鸭跖草种群,通过开展有关鸭跖草种群生物学特性,不同地理种群鸭跖草对莠去津的耐受性水平测定、靶标基因psbA表达量、解毒代谢酶活性、氧化应激反应与防御酶活性测定和高通量测序技术挖掘耐莠去津相关基因等研究,初步明确了鸭跖草对莠去津的耐受性机制。主要研究结果如下:
  1.明确了鸭跖草种子最适萌发条件:温度20℃~25℃,土壤相对含水量40%,播种土层深度3cm。通过测定46个种群鸭跖草种子长、宽、厚和百粒重4个表观性状指标,结果显示,鸭跖草种子长2.33mm~4.08mm,变异系数12.26%;宽2.08mm~2.82mm,变异系数7.07%;厚1.32mm~1.75mm,变异系数6.28%;百粒重0.45g~1.09g,变异系数17.84%。依据这些表观性状,鸭跖草种群被聚类分成3类。
  2.利用12对SSR荧光标记引物分析了46个种群鸭跖草的遗传多样性,结果发现,鸭跖草种群遗传多样性信息丰富。基于Dice遗传相似系数为0.772的UPGMA聚类、组分概率≥0.6的种群遗传结构模型、第一主成分和第二主成分对遗传变异的总贡献率为83.15%的主成分分析3种分析方法,均将46个种群鸭跖草分为3组:其中,黑龙江的5个种群遗传距离较近,聚为第一组;吉林、辽宁、河北、江苏和浙江5个省份的33个种群遗传距离较近,聚成第二组;湖北和贵州2个省份的8个种群遗传距离较近,聚成第三组。分子方差分析揭示鸭跖草种群间的变异是种群遗传多样性的主要因素,种群内变异较小,说明气候、温度和降雨量等因素对鸭跖草的种群遗传多样性影响较大。
  3.采用莠去津单剂量甄别方法对46个鸭跖草种群进行了对莠去津的耐受性初筛。在此基础上,选择7个不同地理来源的代表性种群JS-10、HB-3、HB-6、JL-13、HLJ-2、JL-7和JL-1,研究其对莠去津的敏感性差异,发现:种群JS-10、HB-3和HB-6对莠去津敏感,GR50分别为122.21g ai/hm2、153.27g ai/hm2和158.13g ai/hm2;种群JL-13、HLJ-2、JL-7和JL-1对莠去津耐受性相对较强,GR50分别为273.98gai/hm2、277.29g ai/hm2、374.68g ai/hm2和379.57g ai/hm2。以上结果表明,不同地理种群鸭跖草对莠去津的耐受水平存在差异,从地理分布上呈由南向北耐受水平增加的趋势。各地理种群鸭跖草对莠去津的耐受性差异与不同地区莠去津的使用年限、使用剂量和使用频度密切相关。因此,选用耐受性相对较高的种群JL-1和耐受性最低的敏感种群JS-10为试验对象进行了鸭跖草对莠去津耐受性机制研究。
  4.利用染色体步移技术结合普通PCR方法,首次克隆得到鸭跖草psbA基因保守区域序列,全长1062bp,编码353个氨基酸;Blast序列比对发现,鸭跖草种群JL-1的D1蛋白264位氨基酸为丝氨酸(Ser),未发生突变,说明其对莠去津的耐受性不是由靶标基因突变引起的;采用实时荧光定量PCR技术对鸭跖草psbA基因进行表达水平分析,结果发现,自然条件下,耐受性较高的种群JL-1的psbA基因表达量比敏感种群JS-10高10.54倍;莠去津处理后,种群JL-1的psbA基因表达相对于种群JS-10上调7.16倍。以上结果表明,鸭跖草对莠去津耐受性与psbA基因表达量呈正相关。
  5.采用酶联免疫(ELISA)法分别测定种群JL-1和JS-10的解毒代谢酶如细胞色素P450氧化酶和谷胱甘肽-S-转移酶的活性,丙二醛含量以及防御酶系如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、抗坏血酸过氧化物酶的活性。结果显示,在莠去津胁迫下,种群JL-1解毒代谢酶活性、丙二醛含量和防御酶活性相对于种群JS-10均有所升高,说明,鸭跖草对莠去津的耐受性与解毒代谢酶和防御酶活性呈正相关。
  6.挖掘到鸭跖草耐莠去津相关基因12个,包括2个GST家族基因(GSTU1、GS TU17)、2个CYP450家族基因(CYP71A9、CYP76C4)、3个UDP-葡糖基转移酶相关基因(UDP-glycosyltransferase73C6、UDP-glycosyltransferase71A16、UDP-glycosyltransferase88F1)、过氧化物酶基因POD、过氧化物肌氨酸钠氧化酶相关基因PSO、查尔合酮酶相关基因CHS1、隐花色素相关基因Cry1、磷脂酶相关基因PL。利用实时定量PCR技术对候选差异基因验证的结果与转录组结果一致,其中GST和CYP450相关基因在鸭跖草对莠去津耐受性机制中发挥重要作用。
  综上所述,本研究初步明确了鸭跖草种群对莠去津的耐受性机制:在高频度使用莠去津的长期选择压力下,鸭跖草sbA基因表达量上调;GST、CYP450相关基因表达上调,谷胱甘肽-S-转移酶和细胞色素P450氧化酶活性增强,从而增强了鸭跖草对莠去津的解毒代谢能力;丙二醛含量升高和防御酶活性增强,鸭跖草通过氧化应激反应增强了自身对莠去津的抵抗能力,对莠去津敏感性降低,产生耐受性。
[硕士论文] 李海粟
作物学 延边大学 2018(学位年度)
摘要:混生于稻田内的杂草稻,具有分蘖强、植株大、抗病、耐旱等一系列优良适应性,其对光照、营养等具有强竞争力。氮素是影响水稻产量的重要营养元素,以往为了增加水稻产量,往往盲目、过量的施用氮肥。现阶段,国家提出“减肥增产”的目标及计划。本文基于此背景,研究杂草稻光合特性及不同施氮水平下杂草稻的光合、生物学性状的差异,以期利用杂草稻优良抗逆性为低氮高效品种筛选提供重要种质资源。
  采用光合测定仪和叶绿素荧光测定仪对栽培稻C81(吉粳81),杂草稻WYB、WQ、W854,杂交材料H10、H11、H12的光合特性进行研究,在各供试材料光合速率对光强的响应中,本地杂草稻WYB曲线上升幅度最大,拟合最大光合速率显著高于栽培稻C81;杂交材料H11的Pnmax则显著低于C81。在各供试材料光合速率对叶室二氧化碳浓度响应研究中,杂草稻WQ响应曲线稍低,栽培稻C81和杂交材料H11、H12的Pnmax最大。在各材料气孔导度对光照强度的响应来看,各材料气孔导度随光照强度都表现在弱光强下气孔导度迅速增大,并在一定光照强度下气孔导度维持在一定范围内。在叶片气孔导度对叶室二氧化碳浓度的响应中,气孔导度随叶室二氧化碳浓度的增大而减小。在对叶绿素荧光参数和快速光曲线的研究中,C81、H10、H12、W854、WYB的电子传递速率ETR稍大。杂草稻WYB与杂交材料H10快速光曲线拟合特征值ETRmax显著高于栽培稻C81,WYB与H10光合生理特性表现更优。以上结果表明,不同种类的杂草稻、栽培稻及杂交材料抽穗期光合生理特性存在较大差异,本地区伴生杂草稻与常规栽培品种吉粳81相比在某些光合特性上存在优势。
  对不同施氮水平下,各材料光合、生物学性状的进行研究,在空氮素施用的水平下,杂草稻W25在PSⅡ实际光化学效率Y(Ⅱ)、光化学淬灭系数qP、电子传递速率ETR均显著最大,Pnmax较其它材料显著最大,光合表现最优。在低施氮素水平下,杂草稻W25、WYB和杂交材料H12的Y(Ⅱ)、qP、ETR等荧光参数,杂草稻W25和杂交材料H12的主要光合特征值Pnmax均显著高于其它材料。在中施氮水平下,杂交材料H11各项荧光参数显著最小,栽培稻C511光合特征值Pnmax显著最大。在高施氮水平下,栽培稻C81荧光参数ETR,快速光曲线拟合参数ETRmax,光合参数Pnmax均较高,光合特性表现较好。在对成熟期生物学性状的研究中,在无施氮水平时,杂草稻W25穗数最多,茎叶总氮量最多,每穴产量最高。低施氮水平时,杂交材料H12、杂草稻WYB茎叶总氮量显著高于其它材料,杂草稻W2产量最高,显著高于栽培稻C81、C511。中施氮水平时,各材料间穗数差异较小,栽培种C81穗数最多,杂交材料H12茎叶总氮量最多,C511、H13、WYB、W2产量相对高。高施氮水平时,W2穗数最多,WYB、W2茎叶总氮量最高,WYB、W2产量最高。综上,在无氮素施用及低氮素施用条件下,部分杂草稻或杂交材料较栽培稻各项光合及荧光参数表现更优且产量较高,随着施氮水平的增高,栽培稻与杂草稻或杂交材料的某些光合及荧光参数差距变小,栽培稻某些光合参数较杂草稻或杂交材料更优。
[硕士论文] 蒿琛琛
植物保护 河北工程大学 2018(学位年度)
摘要:牛筋草(Eleusine indica)是农田较为常见的一种恶性杂草,其分布十分广泛,目前利用化学除草剂防除牛筋草是主要的防治措施。然而随着化学除草剂的大量使用,导致环境污染问题日益加重,从而对未来农业的发展造成巨大的障碍,因此开发微生物除草剂成为高效防治杂草并迸一步替代化学除草剂使用的有效途径。因此,本研究针对其生物学特性开展微生物除草剂菌株的初步筛选的研究。主要研究结果如下:
  通过对邯郸周边县、村采集牛筋草发病植株的根、茎、叶及土样,采用培养基分离纯化法得到发病菌株26株;采用菌丝块离体叶片法初筛获得优势菌株两株,经鉴定为Verticillium dahliae,分别定为T-1-3、F-VD。该两株菌株对牛筋草有不同程度的抑制作用:离体叶片被接种3天,发病面积所占叶总面积约5%,病级达3级;离体叶片被接种7天后,叶片腐烂,发病面积所占叶总面积约20%,达5级。说明T-1-3、F-VD两株菌株能有效抑制牛筋草的生长。
  将Verticillium dahliae两株菌株用PDA培养基进行培养,7天后用显微镜观察其形态。T-1-3菌落有褶皱,菌丝颜色为黑褐色,呈念珠状;F-VD菌落形状为圆形,较疏松、易挑起。鉴定以分子生物学鉴定方法为主,形态鉴定方法为辅。最终鉴定为:大丽花黄萎病菌和大丽花轮枝霉菌。
  进一步将大丽花黄萎病菌(T-1-3)和大丽花轮枝霉菌(F-VD)的发酵产物用喷雾法喷至2-3叶期的盆栽牛筋草上,结果表明两菌株均对牛筋草有强致病性,牛筋草的发病程度为6级。同时对河北省三大作物小麦、玉米、棉花进行安全性测试,将发酵产物喷至作物,结果表明两菌株对作物几乎没有影响,作物能正常生长。
[硕士论文] 李科利
农业资源利用 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:入侵植物往往能够靠其强大的繁殖能力和竞争能力,对入侵地的生物多样性造成严重的威胁。目前外来植物黄顶菊(Flaveria bidentis)已大面积入侵我国的华北区域,对我国生态环境造成了严重的危害,对农业生产、经济发展等造成了严重的损失。当入侵植物入侵到一个新的领域,往往能够改变其原有的资源利用策略,进而比本地种有更好的资源竞争优势。氮素养分在促进植物入侵中起着重要的作用,但目前对入侵植物氮素利用策略和其在本地植物竞争模式下的作用和植物-土壤反馈机制仍鲜有研究。那么,入侵植物黄顶菊在与本地植物竞争模式下,不同形态氮源添加会对黄顶菊及本地共生植物(反枝苋、鬼针草)的资源竞争有着怎样的影响?为了回答这一问题,进行同质园试验来探明不同形态氮素添加对入侵植物黄顶菊与本地共生植物竞争的影响,并进一步采用杀菌剂处理和同位示踪方法来探讨黄顶菊与本地植物氮素分配特征的影响。主要所得结果如下:
  不同形态氮素添加试验表明,入侵植物黄顶菊的生长和繁殖状况对氮添加的响应要高于其他两种本地植物,尤其是对铵态氮的响应最强,但是两种本地植物对不同形态氮的响应差异不明显。并且随着黄顶菊种植比例的增加(13、22、31)其单株生物量呈下降趋势,说明黄顶菊的种间竞争要小于种内竞争,其竞争密度决定了黄顶菊对养分的依赖程度。黄顶菊在与两种本地植物共生的情况下,其交互作用指数均大于1,也说明黄顶菊在与本地植物共生的情况下具有较强的竞争能力。但其竞争力却因竞争对象的不同表现出物种特异性,这为选择合适替代物种实现对入侵植物的生态替代提供了理论依据。
  黄顶菊为AM真菌共生植物,灭菌处理促进了黄顶菊生物量的积累,表现出正的反馈作用,暗示特定条件下AM真菌能够对黄顶菊表现出病原菌寄生行为。非灭菌处理下黄顶菊在与鬼针草共生时相对产量大于1,而与反枝苋共生时相对产量小于1,这也印证了黄顶菊竞争能力因竞争对象而变化的物种特异性。该结果还表明特定条件下AM真菌共生降低了黄顶菊的适合度,且这种影响并不因是否存在竞争而变化,但AM真菌对黄顶菊抑制作用强弱却与竞争对象是否为菌根共生种密切相关。同位素标记试验表明,单种条件下所有供试物种均偏好于吸收硝态氮,然而竞争条件下入侵种黄顶菊更倾向于增加吸收铵态氮或有机态氮,显示了其较为灵活的养分利用策略。特别地,阻断AM真菌和黄顶菊共生关系后,后者进一步增加了对铵态氮素的吸收,推测该形态氮素可能与黄顶菊在入侵地具有较强的竞争能力密切相关。总之,该部分研究显示,AM真菌在黄顶菊入侵地可能作为限制性生物因子,而种间竞争促进了物种间养分利用策略的分化,入侵植物黄顶菊能够对氮源的获取策略表现出较高的灵活性。
  以上结果表明,种间竞争条件下黄顶菊对氮源的获取策略因竞争对象和竞争密度而发生改变,可为控制其入侵提供有力的依据。
[硕士论文] 黄成成
农业资源利用 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)是一种严重入侵我国南方地区的多年生恶性苋科杂草,具极强的克隆繁殖能力和环境适生能力。空心莲子草可入侵陆生、湿生及水生生境,并能在新的生境中迅速形成单一优势群落,破坏生态系统的结构和功能。运用转录组学和代谢组学相结合的手段探究空心莲子草于不同生境下的组学差异,是确定空心莲子草具备极强入侵能力及适生能力具体分子机制的可行研究,进一步通过对比不同生境下空心莲子草氮素迁移和利用能力的差异,对揭示空心莲子草入侵的生态学机制、制定科学防控其入侵的有效措施具有理论指导意义。本文选择空心莲子草典型发生区域取样,通过室内的差异培养试验,分析了空心莲子草在不同生境下转录组学的主要差异基因和代谢组学的主要差异产物;同时利用15N同位素技术,以氮素迁移和利用能力评估了空心莲子草对最适生境的选择趋势。结果如下.
  1.两种不同生境下的空心莲子草相比,其主要差异表达基因集中在代谢过程类(3574个)、细胞过程类(3230个)和分子连接类(3041个)上,差异表达基因富集最为明显的代谢通路为光合-天线蛋白(37个)、代谢途径(1078个)、光合作用(52个)和植物激素信号传导(216个),所占总差异基因比例分别为092%、2688%、13%、539%,与光合作用和植物激素信号传导相关的代谢途径在富集注释中差异最显著,可能是影响空心莲子草适应不同生境的关键分子机制。
  2.对不同生境下的空心莲子草做代谢产物的差异分析,陆生型相较水生型空心莲子草做离子筛选,负离子模式下差异离子中上调数目占5021%,下调数目有4979%,正离子模式下,差异离子上调数目有4633%,下调数目占5367%。负离子模式下陆生型相较水生型空心莲子草聚类强度最大的物质类型为磷酸酯类物质、赖氨酸亚基物质、亮氨酸亚基物质和亚麻油酸基团类物质;正离子模式下聚类强度最大的物质依次为醇类亚基物质、芳香酯物质、醛基类物质和类酚基团物质;负离子模式下Score鉴定得分在57以上的主要差异代谢产物有次亚麻油酸(575)、含羟乙基赖氨酸(573)和欧鼠李甙A(572)等,正离子模式下在577分以上的主要差异代谢产物有4-香茅醇和4-羟基肉桂醇(579)、环己基丙酸烯丙酯(578)以及4-乙烯基愈创木酚(578)等,其差异代谢产物可能主要参与空心莲子草的苯丙素生物合成、氮素迁移、内源激素调控和嘧啶代谢等途径。
  3.利用15N同位素标定技术评估空心莲子草在陆生、湿生、水生三种生境相互转换中的氮素迁移效率,并对不同生境中的空心莲子草生物量分配和表型可塑性差异进行分析研究。结果表明.在不同生境中空心莲子草氮素迁移量和各构件的生物量存在显著差异。氮素迁移量存在显著差异(P<005),均体现为湿生>水生>陆生,湿生较水生平均增长2332%,较陆生平均增长5449%。空心莲子草总生物量湿生最大,陆生最小。地下生物量所占比与生境含水量呈显著负相关,体现为陆生>湿生>水生,茎生物量所占比平均高于叶1557%。在不同生境中,空心莲子草株高和茎节长度均体现为湿生>水生>陆生,陆生、湿生、水生母株处理下,湿生较水生和陆生株高分别增长39%、189%,52%、116%,56%、127%,茎节长度分别增长36%、150%,63%、117%,57%、94%。
[硕士论文] 王慧敏
植物保护 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:刺萼龙葵(Solanum rostratum Dunal)、银毛龙葵(Solanum elaeagnifolium Cav)是茄科茄属入侵杂草,被列为我国高度危险的检疫性杂草,具有较强的繁殖能力和竞争能力。这两种植物可在侵入地形成优势种群,对侵入地的生态系统造成破坏。目前刺萼龙葵和银毛龙葵的入侵机制尚不明确,本研究选取两种本地植物龙葵和喀西茄为对比对象,分别检测这四种茄属杂草的根际土壤营养元素,并运用Biolog-ECO方法和高通量测序技术检测分析根际土壤微生物群落,探究这两种外来入侵杂草的入侵原因,进一步完善外来入侵杂草的入侵机制。具体研究结果如下:
  1.外来入侵杂草刺萼龙葵和银毛龙葵幼苗期根际土壤中速效氮含量显著提高,刺萼龙葵根际土壤微生物代谢活性、碳源利用率及丰富度等于本地种存在显著差异,而银毛龙葵土壤微生物代谢活性以及碳源利用率差异不显著。
  2.与本地种龙葵相比,刺萼龙葵根际土壤细菌如放线菌、亚硝化单胞菌多样性降低,银毛龙葵幼苗期根际土壤细菌群落整体丰度和多样性无变化,在生长期细菌丰度及多样性降低,其中变形菌、放线菌、根瘤菌、亚硝化单胞菌相对丰度降低。
  3.两种入侵杂草根际土壤中真菌多样性及相对丰度均发生显著变化,其中刺萼龙葵根际土壤主要菌群子囊菌、担子菌等真菌丰度和多样性提升;而银毛龙葵幼苗期根际土壤担子菌、伞菌、粉褶菌等真菌丰度和多样性降低。
[博士论文] 夏向东
农药学 华中农业大学 2017(学位年度)
摘要:稗草(Echinochloa crus-galli)是水稻田危害最严重的杂草之一。长期以来,防治稗草的方法以化学防治为主,随着除草剂的大量、广泛使用,稗草已成为世界上最严重的抗性杂草之一,严重威胁农业生产。噁唑酰草胺(metamifop)是一种新型的乙酰辅酶A羧化酶(acetyl-coenzyme A carboxylase;ACCase)抑制剂,对稗草、千金子等杂草防效好。为明确湖北省稻田稗草种群对噁唑酰草胺的抗性变化动态,探明稗草对噁唑酰草胺的抗性机理,本研究通过监测湖北省水稻田采集的49个稗草田间种群对噁唑酰草胺的抗性水平和研究不同剂量噁唑酰草胺对稗草抗性进化的影响,获得了5个对噁唑酰草胺产生高水平抗性的稗草种群(WX15,XY15,WX14-1,DY14-2,ZS14-2),并以田间种群M0为初始种群筛选出抗噁唑酰草胺稗草种群L3和L4;在研究噁唑酰草胺与稗草ACCase CT功能域的相互作用的基础上,针对田间抗性种群(WX15、XY15;RI=15.80,32.32)和低剂量筛选获得的抗性种群(L3、L4;RI=42.50,49.92),研究了稗草对噁唑酰草胺的抗性机理。研究结果对噁唑酰草胺的科学合理使用及稗草的抗性治理具有重要意义。主要结果如下:
  1.湖北省稻田稗草对噁唑酰草胺的抗性水平
  采用整株水平测定法检测了湖北省水稻田间49个稗草种群对噁唑酰草胺的抗性水平,结果表明:不同稗草种群对噁唑酰草胺的敏感性差异较大,抗性指数(RI)在2.45-32.32之间,其中有5个种群(WX15,XY15,WX14-1,DY14-2,ZS14-2)对噁唑酰草胺产生高水平抗性。2011-2015年采集的稗草种群对噁唑酰草胺的抗性水平呈现逐年上升的趋势。结合田间除草剂使用情况和除草剂对稗草田间种群的毒力相关性分析,表明噁唑酰草胺对稗草种群的毒力与五氟磺草胺、双草醚对稗草的毒力在总体上存在显著的弱相关性(r=0.299,P=0.037;r=0.293,P=0.041),因此,长期使用ACCase抑制剂(氰氟草酯等)、ALS抑制剂(五氟磺草胺、双草醚等)的稻田稗草种群对噁唑酰草胺可能存在一定的抗性风险。
  2.不同剂量噁唑酰草胺对稗草抗性进化的影响
  以稗草种群M0为初始种群,在田间连续4轮分别使用高剂量和低剂量噁唑酰草胺处理,发现连续使用低剂量噁唑酰草胺筛选获得的L2、L3和L4种群与初始种群M0相比,对噁唑酰草胺的剂量反应存在显著差异。连续使用高剂量噁唑酰草胺筛选的稗草种群和不用药剂处理的稗草种群与初始种群M0相比,对噁唑酰草胺的剂量反应无显著差异。表明低剂量噁唑酰草胺会加速稗草对其抗性进化,L2-L4种群对噁唑酰草胺产生抗性的原因可能存在多种因素的影响。
  3.噁唑酰草胺与稗草ACCase CT功能域的相互作用
  噁唑酰草胺是新型ACCase抑制剂,通过透射电镜观察噁唑酰草胺处理的稗草叶绿体,测定噁唑酰草胺对靶标酶的抑制活性,以及运用分子模拟、分子对接和分子动力学的方法,研究了噁唑酰草胺与稗草ACCase CT功能域的相互作用。结果表明:噁唑酰草胺对稗草叶绿体具有明显的破坏作用,可高效的抑制敏感稗草ACCase活性(IC50=41.1nM)。噁唑酰草胺作用于稗草CT功能域二聚体交界面的活性位点,氨基酸Tyr175,Phe391',Gly171,Thr194和Lys201在噁唑酰草胺与稗草CT功能域结合时扮演着重要作用。噁唑环位于Tyr175和Phe391'之间,形成π-π共轭。噁唑酰草胺噁唑环上N原子质子化产生的质子与Gly171形成氢键。当Tyr175和Phe391'发生构象改变时,噁唑酰草胺从CT功能域的结合口袋中移动到结合通道的入口处,噁唑环N原子质子化产生的质子与Thr194形成氢键,酰胺键氧原子与Lys201形成氢键。研究结果为深入理解ACCase抑制剂的靶标抗性和交互抗性奠定基础,有助于此类抑制剂的结构优化,为设计新型ACCase抑制剂提供理论依据。
  4.稗草对噁唑酰草胺的抗性机理
  稗草种群WX15、XY15、L3、L4的ACCase CT功能域基因中,已报道的引起靶标抗性的7个位点(Ile1781,Trp1999,Trp2027,Ile2041,Asp2078,Cys2088,Gly2096)均没有发生突变,表明WX15、XY15、L3、L4种群对噁唑酰草胺产生抗性的原因与靶标中已报道的7个与抗性相关的突变无关,可能由非靶标抗性机理引起。代谢酶活性和代谢酶抑制剂逆转抗性研究结果表明:L3和L4种群对噁唑酰草胺产生抗性与GSTs、P450s表达量增加或活性增强有关,GSTs对抗药性的贡献比P450s更大,L3和L4种群对噁唑酰草胺产生抗性与代谢相关。抗性候选基因的表达模式和噁唑酰草胺在稗草体内可能的代谢途径研究表明,抗性稗草与未用药处理的敏感稗草相比,在噁唑酰草胺代谢的3个阶段中,代谢酶基因P450s、GSTs、GTs、ABC transporters的表达量存在显著差异。第1阶段:噁唑酰草胺在Cytochrome P450s的作用下,分解成6-CB和HPPFMA,HPPFMA可进一步降解为HPFMA和对羟基苯酚(hydroquinone)。抗性稗草与未用药处理的敏感稗草相比,显著上调表达的P450s基因为CYP2A6,CYP2C9,CYP71A1,CYP1A1,CYP1B1,CYP1A2,CYP71C1,CYP71C4,CYP87A3,显著下调表达的基因有CYP6A,CYP7126,CYP97B2,CYP93A2。第2阶段,在GSTs作用下6-CB与谷胱甘肽结合后水解生成代谢物,并在GTs的作用下,与糖基结合。对羟基苯酚和HPFMA在GTs的作用下与糖基结合。相对未用药处理的敏感稗草,抗性稗草的GSTs基因(GSTF1,GST23,GSTU6)、GTs基因(UDP-glucuronosyltransferase2B15,UDP-glucuronosyltransferase1-1,UDP-glucuronosyltransferase1-8)显著上调表达,显著下调表达的基因为GST3,GSTU20。第3阶段,在ABC transporters的作用下,将第2阶段的代谢物转运到液泡或胞外。抗性稗草与未用药处理的敏感稗草相比,ABC transporters基因(ABCC6,AB CB1)显著上调表达。这些显著上调表达的代谢酶基因很可能在稗草对噁唑酰草胺的代谢抗性机理中起着重要的作用。
[博士论文] 潘东进
作物环境及生态 广西大学 2017(学位年度)
摘要:氯吡嘧磺隆(halosulfuron-methyl,HSM)是一种超高效、高选择性、对哺乳动物低毒的磺酰脲类除草剂,对甘蔗(Saccharum officinarum L.)和玉米(Zea mays L.)等作物安全性好,被长期广泛应用于防除香附子(Cyperus rotundus L.)等恶性杂草。该类除草剂用量少,在土壤中残留期长,对敏感作物活性极高,即使少量的土壤残留量也会对敏感作物造成严重的药害,引起减产甚至绝产等。广西各地区甘蔗种植往往间套种大豆[Glycine max(L.)Merr.]、花生(Arachis hypogaea L.)、玉米等经济作物,因此开展HSM对甘蔗及其间套种作物的安全性评价和药害机理研究具有重要的理论和实践指导意义。本研究从植株、组织、亚细胞超微结构和生理生化不同水平比较分析广西7个甘蔗主栽品种、套种作物花生、C3敏感作物大豆和C4耐受作物玉米的药害差异及其剂量效应关系,深入解析HSM引起作物生长抑制、黄化和枯死的药害机理,主要研究结果如下:
  1.建立了HSM的残留检测方法,并研究了HSM在土壤、甘蔗植株/茎秆中的残留消解动态、最终残留和土壤淋溶特性。土壤、甘蔗植株/茎秆中的残留消解动态和最终残留检测结果表明,HSM以推荐剂量进行土壤封闭/茎叶处理后,采收期甘蔗中的最终残留均低于最大残留限量(Maximum residue limit,MRL)值,即农药残留不超标。
  2.完成了HSM对广西7个甘蔗主栽品种的安全性评价。在甘蔗3~5叶期以茎叶处理方式施药,HSM对7个甘蔗品种的生长没有影响;但以土壤封闭处理方式施药HSM均不同程度抑制了甘蔗的生长,不同甘蔗品种对HSM的敏感性表现出差异(敏感性:粤糖60>桂糖29>桂糖31>桂糖42>桂糖40>台优>新台糖22号);新台糖22号甘蔗对HSM的耐受性最好;采收期测产,HSM对新台糖22号甘蔗的株高和产量均无显著抑制作用。
  3.完成了HSM对甘蔗田套种作物大豆和花生的安全性评价。(1)HSM对大豆和花生的种子萌发没有影响,但显著抑制花生和大豆的生长和产量,安全性较差。(2)当土壤中HSM残留浓度达1mg/kg,HSM100%抑制花生的生长,在该浓度下,大豆的株高抑制率为30%,花生对HSM的敏感性高于大豆。
  4.研究了HSM胁迫下引起作物生长抑制和黄化等药害现象的生理生化过程,建立了HSM药害的形态诊断和酶学诊断方法。(1)HSM抑制玉米叶片中支链氨基酸合成的第一个关键酶乙酰乳酸合成酶(Acetolactate synthase,ALS)的活性,引起支链氨基酸(branched chain amino acids,BCAAs)缺乏,降低游离氨基酸含量,最终引起玉米生长抑制;但HSM并不导致大豆叶片中BCAAs含量的缺乏,相反,大豆叶片中BCAAs和游离氨基酸含量均显著高于对照水平,与HSM的浓度呈正相关;(2)HSM引起玉米的脉间失绿现象可以在药后14天恢复至对照水平,而大豆一旦发生叶片黄化和叶脉变红的现象,药后14天将枯萎死亡;大豆的叶绿素含量与HSM浓度呈负相关,大豆叶脉变红的药害程度与HSM呈正相关;(3)玉米和大豆叶片都出现H2O2积累,引起了大豆叶片脂质过氧化损伤,而玉米叶片中MDA含量显著低于对照水平;(4)HSM都引起玉米和大豆叶片中淀粉粒积累,降低可溶性蛋白含量;(5)HSM不影响玉米叶片的SOD活性,促进POD活性增加;低浓度HSM促进玉米CAT和GST活性,高浓度则抑制其活性;HSM促进大豆叶片SOD、POD、GST活性增加,抑制CAT活性;研究结果表明HSM诱导H2O2积累引起敏感作物大豆乙烯释放增加、水杨酸积累和过氧化损伤,而玉米叶片中即使少量H2O2积累、但并未引起过氧化损伤,耐受作物玉米叶片中H2O2诱导了谷胱甘肽-S-转移酶等解毒酶和抗氧化酶的活性,提高了玉米的抗性。
  5、阐明了HSM引起作物生长抑制和黄化的药害机理。研究发现在HSM胁迫下,BCAAs缺乏、过氧化损伤及乙烯释放增加,是HSM导致甘蔗生长抑制和黄化等药害症状的主要原因。HSM诱导的BCAAs缺乏引起玉米生长抑制,而过氧化损伤及乙烯释放增加是HSM引起大豆生长抑制和黄化的直接原因。
  6、阐明了HSM引起大豆枯萎死亡的药害机理。在HSM胁迫下,大豆光呼吸作用提高,光呼吸来源的活性氧增多,引起H2O2和水杨酸积累,进一步诱导剂量SOD活性增加并抑制CAT活性,使大豆发生不可逆转的H2O2积累、过氧化损伤和乙烯释放增加,最终枯死。
  由以上结果可知,HSM引起的C3敏感作物药害现象涉及了一系列复杂的生理生化反应过程。本研究为深入探讨HSM的药害机理奠定了基础。
[博士论文] 宋伟丰
作物学;作物栽培学与耕作学 东北农业大学 2017(学位年度)
摘要:水稻是中国最重要的粮食作物,它的丰产和丰收对中国粮食的增产有着决定性作用。稗草是中国水稻生产中普遍发生和危害严重的杂草之一,严重影响中国的水稻产量。由于中国水稻产区大部分长期连作,单一的除草剂品种连续使用,导致稗草对常用除草剂的抗药性增强,杂草抗药性的发生已经成为制约中国水稻生产的主要因素。二氯喹啉酸是目前水稻田最常用的除草剂,然而由于连续使用,使得稗草对其抗性越来越强。
  本论文采用生物测定方法研究了不同种群稗草对二氯喹啉酸的抗药性程度,并结合化学分析和分子生物学方法,系统的研究了稗草对二氯喹啉酸的抗性机制。利用化学合成的方法,合成了一系列新型二氯喹啉酸同系物,确定了其生物活性,并通过对不同抗性水稻田稗草的防除效果的研究,为水稻田抗性稗草的合理防除提供理论和实践依据。主要研究结果如下:
  1、不同种群水稻田稗草对二氯喹啉酸的抗药性存在明显差异,其中双鸭山福利、海青、抚远通江等四个地区稗草对二氯喹啉酸最为敏感,抗性指数小于5;齐齐哈尔、桦川、绥棱等四个地区稗草处于低水平抗性阶段,抗性指数5~10;富锦、汤原、延寿等五个地区处于中等抗性水平,抗性指数10~20;而通河、桦南、建三江三个地区稗草达到高水平抗性,抗性指数大于20;不同地区二氯喹啉酸使用的年限不同,稗草的抗性存在明显差异,其中使用二氯喹啉酸四年以下的水稻田的稗草对二氯喹啉酸比较敏感,使用二氯喹啉酸七年以上的水稻田稗草达到中等抗性水平,而抗性水平最高的是使用二氯喹啉酸十年以上的建三江和通河地区的稗草。而且随着使用年限的延长,稗草对二氯喹啉酸的抗性也在逐渐增强。
  2、不同抗性稗草在二氯喹啉酸胁迫下,植株体内SOD和POD两种保护酶的活性存在明显差异,在二氯喹啉酸胁迫下,稗草体内SOD和POD酶活性会先有短暂的降低,但随后活性会逐渐升高,第五天时达到最高,高抗型稗草种群升高幅度明显大于敏感型稗草种群,随后两种酶活性开始降低,但高抗型稗草种群降低幅度明显低于敏感型稗草种群,说明稗草对二氯喹啉酸的抗性机制与这两种保护酶的活性变化有关,活性越高稗草的抗性越强。
  3、稗草在二氯喹啉酸胁迫下,植株体内CAT酶活性出现先升高后降低的趋势,第五天达到最高,随后逐渐降低。高抗型稗草种群CAT酶的活性升高幅度明显高于敏感型稗草种群,而下降的速度也明显低于敏感型稗草种群,说明CAT酶活性越强,稗草对二氯喹啉酸的抗性越强。
  4、稗草植株体内的MDA含量在二氯喹啉酸胁迫下前三天逐渐升高,三天后逐渐降低。抗性稗草MDA含量升高幅度明显低于敏感型稗草,说明MDA含量越低,稗草对二氯喹啉酸的抗性越强。
  5、稗草植株体内GSH含量和GST酶活性在二氯喹啉酸胁迫下出现先降低后升高的趋势,高抗型稗草GSH含量降低的幅度明显小于敏感型稗草。稗草种群受到二氯喹啉酸的胁迫后,GST活性开始降低,但高抗型的稗草种群GST活性降低幅度明显低于敏感型稗草。说明代谢酶GST的活性是水稻田稗草在植物生化方面对二氯喹啉酸产生抗药性的原因之一,GST酶活性越高,稗草的抗性越强。
  6、不同抗性稗草在二氯喹啉酸胁迫下,植株体内CAT酶和GST酶的基因表达量存在明显差异。其中,CAT的表达量出现先升高后降低的趋势,第五天时达到最高,高抗型稗草CAT表达量升高幅度明显大于敏感型稗草,说明CAT酶基因表达量越高,稗草的抗性越强。在二氯喹啉酸胁迫下,GST酶表达量出现先降低后升高的趋势,高抗型稗草GST酶表达量变化的幅度明显小于敏感型稗草,说明GST酶的表达量越高,稗草的抗性越强。
  7、在二氯喹啉酸胁迫下,高抗型稗草和敏感型稗草植株体内的生长素(IAA)和脱落酸(ABA)的含量变化存在明显差异,其中高抗型稗草植株体内的生长素(IAA)含量下降,而敏感型稗草的IAA含量升高。在二氯喹啉酸胁迫下,稗草植株体内脱落酸(ABA)的含量出现先升高后降低的趋势,其中第五天达到最高,高抗型稗草ABA含量升高幅度明显小于敏感型稗草。高抗型稗草两种激素变化比敏感型稗草激素变化相对平稳。
  8、不同抗性稗草在二氯喹啉酸胁迫下,植株体内的玉米素核苷(ZR)含量和茉莉酸(JA)的含量存在明显差异,其中植株体内的玉米素核苷(ZR)的含量出现先降低后升高的趋势,第五天含量降到最低,高抗型稗草ZR含量下降的幅度明显小于敏感型稗草。在二氯喹啉酸胁迫下,稗草植株体内茉莉酸(JA)的含量出现先升高后降低的趋势,高抗型稗草JA含量升高的幅度明显低于敏感型稗草。
  9、以二氯喹啉酸作为底物,与甲醇、乙醇和异丙醇在氯化亚砜催化下,进行充分反应,可以得到最高产率为77.2%的3,7-二氯喹啉酸甲酯、最高产率为89.4%的3,7-二氯喹啉酸乙酯和最高产率为64.8%的3,7-二氯喹啉酸异丙酯。三种化合物活性顺序为:二氯喹啉酸异丙酯>二氯喹啉酸乙酯>二氯喹啉酸甲酯,二氯喹啉酸异丙酯对抗性稗草的防效明显高于二氯喹啉酸,二氯喹啉酸异丙酯与氰氟草酯复配处理能够对抗性稗草达到很好的防效,株防效和鲜重防效均超过90%。
  本文的创新点:
  1.利用分子生物学方法研究了不同抗性稗草的CAT酶和GST酶的基因表达,阐明了不同抗性水平稗草两种酶的表达量存在明显差异,在二氯喹啉酸胁迫下,CAT的表达量先升高后降低,高抗型稗草CAT表达量升高幅度明显大于敏感型稗草。在二氯喹啉酸胁迫下,GST表达量先降低后升高,高抗型稗草GST酶表达量变化的幅度明显小于敏感型稗草。
  2.通过ELISA方法研究了在二氯喹啉酸胁迫下,稗草植株体内生长素(IAA)、脱落酸(ABA)、玉米素核苷(ZR)和茉莉酸类(JA)的含量变化规律,在二氯喹啉酸胁迫下,高抗型稗草几种激素的变化幅度明显小于敏感型稗草,说明二氯喹啉酸能够通过扰乱激素变化,从而导致稗草的死亡。
  3.利用化学合成的方法,合成了一系列二氯喹啉酸同系物,并确定了二氯喹啉酸异丙酯的生物活性最高,对抗性稗草的防效明显高于二氯喹啉酸,二氯喹啉酸异丙酯与氰氟草酯复配处理能够对抗性稗草达到很好的防效。
[硕士论文] 吴飞
农药学 扬州大学 2017(学位年度)
摘要:炔草酯是一种乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)抑制类除草剂,用于防除小麦田常见禾本科杂草。在生产中发现炔草酯制剂使用后,部分小麦出现药害症状,严重时可造成减产。因此,本文以从12个品种中筛选出的对炔草酯制剂耐性最强的品种淮麦23和耐性最弱的品种宁麦16为研究对象,通过炔草酯、安全剂分别处理后测定小麦体内氧化酶、代谢酶和靶标酶的表达水平,比较靶标酶乙酰辅酶A羧化酶CT区域的碱基序列,以明确炔草酯在小麦品种上耐药性差异的原因,为其安全应用提供理论依据。
  氧化酶活性研究结果表明,淮麦23叶片中过氧化物酶(POD)的活性水平高于宁麦16,但药剂处理后增加的幅度低于宁麦16。炔草酯72g a.i.·ha-1和144g a.i.·ha-1单用以及与解草酯混用处理5天后,淮麦23叶片中的POD酶活性开始显著提高,而高剂量(144g a.i.·ha-1)的处理使宁麦16叶片中POD的活性从第3天就开始增加。安全剂解草酯单用对两种小麦叶片内的POD酶活性无显著影响。淮麦23叶片中超氧化物歧化酶(SOD)的活性水平低于宁麦16,炔草酯单用以及与解草酯混用处理后两个品种小麦叶片中SOD酶的活性都快速增加,至第7天到达最大值,而淮麦23增加的幅度没有宁麦16明显。用聚丙烯胺凝胶电泳对这两种酶进行同工酶分析,发现两种小麦的POD和SOD的同工酶谱本身存在差异,炔草酯和解草酯处理没有诱导新的同工酶带。
  代谢酶基因表达量的研究结果表明,炔草酯与解草酯会影响两种小麦体内细胞色素P450基因(CYP71C6V1)和谷胱甘肽-S-转移酶(GST)基因的表达量,且剂量越高,变化的幅度越大。低剂量(72g a.i.·ha-1)的炔草酯与解草酯混用处理对淮麦23叶片中P450基因的表达量无显著影响,但能提高宁麦16叶片内的P450基因表达量。高剂量(144ga.i.·ha-1)的炔草酯处理始终使淮麦23叶片中P450基因在实验周期内保持较高表达水平,宁麦16在处理第3天后达到最高值,然后逐渐降低,但始终高于对照。炔草酯与解草酯处理后,淮麦23和宁麦16叶片内的GST基因表达水平都呈先增加后降低的趋势,且两种小麦变化的趋势与增加的幅度大体一致。总体而言,淮麦23叶片内P450和GST基因对高剂量的炔草酯(炔草酯+解草酯)活性均强于宁麦16。
  靶标酶基因表达量的研究结果表明,炔草酯会抑制两种小麦叶片内ACCase基因的表达量,剂量越高,基因表达量越低;宁麦16叶片内ACCase基因对炔草酯比淮麦23敏感。安全剂解草酯对其表达量无显著影响。随着小麦的生长,炔草酯对两种小麦叶片内ACCase基因的抑制作用会逐渐减轻,其表达量慢慢上升,但144g a.i.·ha-1炔草酯处理的宁麦16叶片内ACCase基因表达量始终低于淮麦23。
  靶标酶基因序列分析表明,实验所测得的淮麦23叶片内ACCase酶CT功能域的基因序列比宁麦16的序列多130个bp长度。通过Vector NIT软件,将序列翻译成氨基酸残基组成的多肽链,淮麦23的ACCase酶CT域基因的开放阅读框(ORF)长度为1737bp,多肽链由579个氨基酸残基组成,宁麦16ACCase酶CT域基因的开放阅读框(ORF)长度为1707bp,多肽链由569个氨基酸组成。经比对,两种小麦的氨基酸从552位点处开始出现不同,而宁麦16的氨基酸序列与对炔草酯敏感的禾本科杂草,如黑麦草、野燕麦、大穗看麦娘等同源性高。
  综上所述,两种小麦叶片内POD和SOD活性的差异不是其对炔草酯耐药性不同的主要原因;而P450和GST基因表达水平的差异是造成淮麦23比宁麦16耐炔草酯性强的原因之一;安全剂解草酯处理后,两种小麦叶片内POD和SOD活性及ACCase基因表达量都没有显著变化,但P450和GST基因的表达量得到了提高,这也是影响其耐药性差异的因素。ACCase基因表达量和CT域基因序列的差异可能是淮麦23对炔草酯具有较强耐药性的基础。
[硕士论文] 刘志鹏
生物化学与分子生物学 兰州理工大学 2017(学位年度)
摘要:钝裂银莲花(Anemone obtusiloba)是一种青藏高原东缘高寒草甸中比较常见的毒杂草,花色从白色过渡到黄色,为牲畜不食。本文采用RAPD基因组DNA分子标记技术对甘南州不同花色的11个居群进行遗传多样分析,并将遗传多样性与样地的生态因子进行相关性分析。实验结果表明:
  1.合作、碌曲、玛曲和阿孜4个样地的土壤水分含量有显著性差异(P<0.05),大小顺序如下:玛曲>碌曲>阿孜>合作;4个样地的土壤皆呈现中性偏酸性,但碌曲样地土壤的pH显著低于其他三个样地(P<0.05);土壤速效磷含量极高,之间没有显著性差异;全磷含量极高,玛曲和阿孜样地土壤全磷含量显著高于合作和碌曲的(P<0.05);有效氮含量极高,但样地之间存在显著性差异(P<0.05),大小顺序为:阿孜>玛曲,碌曲>合作;4个样地的速效钾含量水平均较高,阿孜、玛曲和碌曲的样地土壤速效钾含量之间有显著性差异(P<0.05),合作的和碌曲的之间也有显著性差异(P<0.05),合作的与阿孜、玛曲的之间没有显著性差异,大小顺序如下:阿孜>玛曲>碌曲,合作>碌曲。
  2.采用正交试验和单因素试验相结合的方法确定了RAPD-PCR最优反应体系和扩增程序:总体系20μL,DNA模板30ng,primer0.4mmol/L,Taq DNA聚合酶0.5U,dNTPs0.4mmol/L,10×Buffer2μL,Mg2+2.5mmol/L,ddH2O14μL;预变性96℃5min30sec,变性94℃1min10sec,退火37℃1min40sec延伸72℃1min10sec,续补72℃6min30sec,循环数40。
  3.玛曲黄色(MQY)居群的多态位点百分率最高,相对地,玛曲白色(MQW)居群的最低,各地域白色居群多态位点均低于黄色和浅色居群的。总体多态位点百分率高于各亚居群(MQY除外)。各亚居群Shannon信息指数和 Nei’s指数估计的基因多样性大小顺序和多态位点百分率的顺序基本一致。钝裂银莲花的遗传变异主要发生在种群内,但亚居群间已发生一定的遗传分化。钝裂银莲花11个亚居群可以归为3大支,第一支是合作钝裂银莲花;第二支是碌曲黄、浅和白色居群,玛曲黄色和浅色居群;第三支是阿孜黄、浅色居群和玛曲白色居群。
  4.通过钝裂银莲花居群遗传多样性与生态因子相关性分析发现,海拔越低,土壤营养成分含量越低,钝裂银莲花居群遗传多样性越高;土壤含水量、速效氮(AN)含量在钝裂银莲花的地理分布中可能起着一定的作用。
[硕士论文] 胡盈盈
农业信息化 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:除草剂的过量喷洒,给土壤和生态造成了一系列严重的问题,因此田间杂草精准控制技术变的尤为重要。在田间杂草精准控制技术中,怎样快速、准确实时地获取农田杂草信息,成为了田间杂草精准控制技术所面临的首要问题。田间杂草识别方法就是通过获取杂草信息来区分杂草和作物的一项重要手段,所以杂草的识别在农业可持续发展中有着不可替代的作用。目前,基于普通的相机设备的杂草识别技术的识别存在一些弊端,有着精度低、耗时严重等问题,近地遥感技术可获取可见光、紫外线、红外线等多波段信息,具有蕴含信息量足、探测手段多、无损探测性好、实时性强等特点,是田间杂草识别技术中一项重要方法。因此,本文结合高光谱和多光谱两种近地光谱数据,分别对夏玉米田间杂草进行模式识别。
  本文选取山东农业大学南校区玉米实验田为研究区,利用ASD便携式地物光谱仪采集室内玉米和杂草光谱数据,通过高光谱数据对田间杂草和作物建立光谱数据集,筛选特征波段,建立逐步判别模型以期达到初步识别玉米田间杂草。实验选取7月份杂草生长旺盛季节的4-7叶期玉米田间杂草为研究对象,此时是玉米田间杂草管理的重要阶段。实验选取三种典型杂草马齿苋、野苋菜和香附。对玉米作物和杂草每种植被均采集30组数据,每组数据设为10个样本,共有1200个光谱数据,通过对光谱数据的预处理和分析,筛选出了734nm、954nm、1324nm、1869nm四个敏感波段,对选取的敏感波段进行判别模型的建立,实验结果得到模型精度为85.8%,在一定程度上实现了杂草和玉米作物的区分。其中,玉米的识别精度达到90%,杂草野苋菜和香附出现了混合度较高的状态,野苋菜分类精度最低仅有63.3%,其中30%的野苋菜被错分到香附中。
  在室内高光谱数据获取的同时,利用ADC便携式多光谱相机拍摄室外原始生长形态的作物和杂草,获取多光谱图像。基于图像的计算机视觉方法,从多光谱图像中提取作物和杂草的形状、纹理等特征信息,并对特征参数进行PCA降维,建立支持向量机(SVM)模型,完成基于多光谱图像的作物间杂草识别。多光谱数据对每种植被均采集25组照片,对多光谱数据进行一系列预处理去除背景值,提取其形态和纹理特征,通过主成分(PCA)分析得到三个主成分,用SVM算法进行杂草识别,最终分类精度达到88%。多光谱图像识别结果表明,玉米识别精度达到88%,其中野苋菜识别率最低72%,其中有24%与香附混合,4%与玉米混合。SVM算法在兼顾了用时短,识别精度高的同时,也为田间杂草的识别提供了一种可行的算法。
  以上两种方法对照,结果表明,两种研究方法的精度均较高。第一种研究方法精度高的原因有两方面:一方面是由于室内实验,减少了外界环境的影响,对减少误差有一定的作用。另一方面是植物本身的区别,马齿苋和野苋菜均为双子叶植物、玉米和香附为单子叶植物,双子叶和单子叶植物的叶片结构具有差异性,所以基于光谱特征较容易区分。第二种方法的精度高是由于:玉米和三种杂草形态及纹理存在明显的区别,可以很好的从图像技术实现对玉米和杂草的区分。杂草识别方法最终目的就是精准快速的用于田间除草。在此次的研究方法上,证明了高光谱及多光谱在杂草的识别方向具有一定的应用价值。对比二者识别过程和效果,认为基于图像的杂草识别方法,具有光学传感器反应敏捷、结构简单、操作方便,在实时性和经济性方面存在一定优势,是一种可行的手段,相比高光谱特征识别更具优势。
[硕士论文] 夏文娜
草业 华南农业大学 2017(学位年度)
摘要:薇甘菊(Mikania micrantha H.B.K)是入侵我国华南地区的主要外来有害植物之一。目前,控制薇甘菊生物入侵的方法主要有人工清除、化学防治和生物防治。但这些方法成本高且使用范围小、将其真正应用到实践中仍需做大量深入的研究工作;随着近年来新一代高通量测序技术的发展,利用转录组测序技术研究不同条件或不同细胞类型样品中基因表达情况正成为重要的实验手段。本研究以外来入侵杂草薇甘菊为研究对象,通过摩擦接种薇甘菊萎蔫病毒(Mikania micrantha wilt virus, MMWV)侵染薇甘菊叶片不同时间的转录组测序分析,阐明薇甘菊对MMW V侵染的分子响应机制,揭示与MMWV致病相关的功能基因,为更深入地了解、利用和控制MMWV奠定基础,同时为利用MMW V研发防控薇甘菊入侵的新方法提供重要的理论依据。本研究主要研究结果如下:
  1. MMWV侵染薇甘菊不同时间测序文库构建及高通量测序和组装
  本研究将MMWV侵染薇甘菊分别15天、30天、正常对照(不侵染)处理后,以Illumina HiSeq2000为测序平台进行转录组测序分析,最终得到的Clean Reads约有1.39×108 bp,再通过Trinity软件进行序列3个样品的Clean Reads从头拼接组装,总共得到总的组转出来的潜在转录本为169497条,总的组装出来的潜在基因为121379个。有10960个基因可以同时得到Uniprot、NR、NT数据库的注释。Unigene功能分类研究中,使用GO分类,在生物过程分类中,薇甘菊unige ne所参与的GO分类主要是细胞过程和代谢过程,在细胞组分的分类中,参与细胞部分的unige ne所占的比例最高,在分子功能分类中,具有结合和催化活性功能的基因所占的比例最高。将所有Unigene和COG数据库进行比对,其中种类全面,数量最多的是整体功能类的基因,有2425条;其次为复制、重组和修复和翻译、核糖体结构和生物转化、翻译后修饰、蛋白代谢等类别。
  2. MMWV侵染薇甘菊不同时间段差异表达基因特征分析
  两两比较感染不同时间段下的基因表达情况,与正常对照组相比,侵染15天和30天条件下差异表达的基因数目分别为356和18272个,这其中有87个分布在两两对比中的交叉区域,即侵染15天和30天都出现差异表达的基因,有56个上调表达,13个下调表达。在此基础上,重点讨论了响应 MMW V侵染的相关参与基因的适应机制,侵染15天后,不饱和脂肪酸生物合成的5个基因上调表达,细胞周期的4个基因出现下调表达;侵染30天后,转运蛋白的164个基因出现上调表达,1个基因出现下调表达;植物-病原互作的67个基因上调表达,17个基因下调表达。这些活动可能与植物的生长发育、抗性、调控防御反应有关。
  3.实时荧光定量PCR分析
  利用实时荧光定量 PCR对侵染 MMWV5天、10天、15天、20天、25天和30天处理前后的差异表达基因表达变化进行分析,选取了4个与植物次生代谢相关的基因即多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)、查尔酮合成酶(chalcone synthase, CHS)、抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase, APX)和二氢黄酮醇4-还原酶(d ihydro fla vo no l4-red ucta se,DF R),由荧光定量结果可以看出,M MW V侵染显著诱导薇甘菊防御反应、抗性相关的基因表达量增加了。实时荧光定量分析结果与转录组分析结果基因的表达趋势基本一致,验证了MMW V侵染对薇甘菊的抑制作用。
  综上,通过对转录组测序结果的差异分析,本研究得到了薇甘菊 MMW V感染条件下差异显著性表达的基因87个,有56个上调表达,13个下调表达;差异显著性表达的富集通路48条,主要富集在与植物防御反应、次生代谢等相关的通路;并经实时荧光定量验证表明转录组测序结果完全可信。该项研究为揭示薇甘菊响应MMWV胁迫的分子机制提供了一定的依据。
[硕士论文] 李少泽
作物遗传育种 华南农业大学 2017(学位年度)
摘要:本文以课题组选育的化感稻不育系化57S为材料,以美国强化感稻PI312777及通过广东省品种审定的化感稻3号为对照,采用田间小区试验方法,对化57S及其所配5个化感杂交稻组合的抑草化感特性进行评价,并从育性光温反应特性、配组产量表现、稻瘟病抗性和米质等方面对化感稻不育系化57S进行研究,主要结论如下:
  1、化57S在两年6个播期中均表现出良好的抑草化感特性,其对伴生稗草平均株高的抑制效果在2016年7月10日播期显著优于对照化感稻3号,6个播期的平均抑制效果与2个对照差异均不显著;其灌浆期抑草率6个播期平均值与2个对照差异均不显著,封行前抑草率、竞争抑草率和伴生稗草单株干物重在6个播期也均与2个对照差异不显著。化57S伴生稗草平均株高和稗草单株干物重的稳定性均优于对照PI312777和化感稻3号;灌浆期抑草率稳定性优于对照化感稻3号,且其变异系数仅为12.14%,在5个抑草性状中稳定性最好。
  2、化57S所配5个化感杂交稻组合均表现出良好的平均抑草效果(两年6个播期),其中化57S/华恢521的5个抑草性状表现均优于对照PI312777,整体抑草效果最好。化57S所配化感杂交稻组合的灌浆期抑草率、封行前抑草率、竞争抑草率、稗草平均株高及稗草单株干物重6个播期的平均超亲优势分别为11.45%、7.51%、74.80%、5.21%和10.94%,6个播期的平均超对照优势分别为1.22%、2.05%、13.21%、1.46%和1.70%,全部表现为抑草正优势,表明利用化57S可以选配出具有化感杂种优势的化感杂交稻组合。
  3、化57S在广州自然条件下,早季平均播始历期约95天,晚季约76天;周年育性具有“可育-不育-可育”的转换特性,不育期约160天,不育期较长。人工气候箱育性检测显示,化57S育性的变化主要受温度影响,表现为在高温条件下不育、低温条件下可育,属温敏型核不育系,不育起点温度约23℃,不育起点温度低,制种比较安全。
  4、连续两年4季对化57S所配杂交稻组合进行比产试验显示:化57S所配的组合中,有85.29%的组合在产量上表现出较好的竞争优势,增幅在0.47%~22.62%,其中化57S/华恢535增产最为明显,达到22.62%。化57S所配组合的晚季米质优于早季,其中组合化57S/华恢55晚季米质达到国家优质稻米3级标准,表明利用化57S可以在晚季选配出优质组合;部分组合的垩白度和直链淀粉含量偏高,可通过使化57S 与低垩白度和低直链淀粉含量的恢复系杂交选配优质组合。在阳江市农科所做的稻瘟病田间诱发抗性鉴定试验表明,化57S所配组合对稻瘟病表现为抗病、中抗和中感水平,抗病和中抗组合比率较高,可通过对杂交稻组合的鉴定选配出抗稻瘟病的组合。
  综上所述,化感稻不育系化57S具有良好的化感抑草特性,其所配化感杂交稻组合也表现出抑草化感特性及化感杂种优势;化57S不育期较长,不育性稳定,容易配出产量高、稻瘟病抗性和米质较好的杂交稻组合,说明化57S是一个具有较好利用前景的化感稻不育系,可以利用其与恢复系配组来选配具有较强化感抑草特性且高产、优质及稻瘟病抗性好的化感杂交稻组合。
[硕士论文] 古春凤
生态学 杭州师范大学 2017(学位年度)
摘要:加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)是一种世界性的入侵植物,严重威胁入侵地的生物多样性,干扰原有生态系统的群落结构,甚至引起生态系统服务功能退化,造成重大的经济损失。人们采取了多种方法对该入侵物种进行防除,化学防除是广泛被采用的方法,其中草甘膦因具有高效、低毒等优点,是目前被大量使用于防治加拿大一枝黄花的除草剂。自然群落中,植物个体之间普遍存在着相互联系,广泛使用化学除草剂防除外来入侵植物,抑制入侵植物生长的同时,必然也干扰了邻近植物的生长,直接或间接改变植物之间的相互联系,由此可能会对植物群落的自然演替造成干扰,破坏当地生态系统的动态平衡。
  目前对草甘膦影响入侵植物的研究多集中在草甘膦对目标对象的防治效果、草甘膦对植物生理的影响以及抗性或非抗性植物对草甘膦处理的敏感性等方面,对于喷施草甘膦是否影响入侵植物与土著植物种间关系仍需要进一步研究。为了解草甘膦处理后植物种间相互作用的变化规律,本研究以杭州湾湿地公园内自然入侵的加拿大一枝黄花和其常见伴生禾本科植物白茅(Imperata cylindrica)为研究对象,设置了控制条件实验,研究不同浓度草甘膦处理后加拿大一枝黄花和白茅的邻体效应指数与相对产量指数的变化情况,以分析草甘膦处理下加拿大一枝黄花和白茅种间相互作用的变化规律。为探讨草甘膦对植物种间相互作用的影响机理,同样进行控制条件实验,研究喷施不同浓度草甘膦后加拿大一枝黄花和白茅的水解氨基酸含量、形态特征、光合作用、叶绿素荧光参数的变化情况,以及加拿大一枝黄花植株水浸提液化感活性和根际分泌化感物质含量的变化情况,初步分析草甘膦对植物种间相互作用的过程机理。旨在为进一步研究草甘膦的生态效应提供理论依据,为优化农药使用提供数据支持。本研究得到以下结果:
  (1)草甘膦对两个物种生长的影响
  草甘膦处理显著抑制了入侵植物加拿大一枝黄花和土著植物白茅的生长,白茅先于加拿大一枝黄花出现失绿现象。随着草甘膦浓度升高,加拿大一枝黄花地上、地下部分积累的生物量明显不断减少,相应的,其体内所含水解氨基酸的总量也在减少。0~0.9mL/L浓度处理后加拿大一枝黄花株高仍有增长,而在1.2~1.8mL/L下植株株高基本停止增长;0~1.5mL/L处理后加拿大一枝黄花茎上的绿叶数随时间推移呈递增趋势,1.8 mL/L浓度处理后加拿大一枝黄花基本枯萎死亡。白茅的分蘖死亡数和枯萎叶片长均随着草甘膦处理浓度递增而增加,植株地上、地下积累的生物量不断减少,水解氨基酸含量也不断减少。0~0.6mL/L浓度下白茅的分蘖数和绿叶长度随时间延长呈上升趋势。相同浓度处理下,草甘膦对白茅生长的抑制作用远高于对加拿大一枝黄花的抑制。
  (2)草甘膦对两个物种光合作用与叶绿素荧光的影响
  草甘膦处理显著影响了加拿大一祓黄花和白茅的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(C)。与生长状态相符合,相同浓度草甘膦处理对白茅光合特性与叶绿素荧光参数的抑制作用要大于对加拿大一技黄花的抑制。与加拿大一枝黄花相比,随着处理浓度递增,白茅Pnmax和LSP的下降幅度、LCP的上升幅度更大;两个物种暗呼吸速率(Rd)以及表观量子效率(AQY)受草甘膦的影响较小。在不同种植方式下,草甘膦作用后加拿大一枝黄花和白茅的光合作用呈现出不同的变化趋势,0.6mL/L浓度的草甘膦处理对混种加拿大一枝黄花和白茅光合作用的影响大于两种植物的单种种群,随着处理浓度增加,草甘膦对不同种植方式下两种植物光合作用的影响趋近。草甘膦处理显著影响了加拿大一枝黄花和白茅的NPQ与Fv/Fo;白茅Yield、ETR和Fv/Fm等荧光参数所受的影响高于加拿大一枝黄花所受的影响。
  (3)草甘膦对加拿大一枝黄花化感活性的影响
  革甘膦处理后,加拿大一枝黄花植株水浸提液对自茅生长的抑制作用呈减弱趋势。随处理浓度升高,对应的加拿大一枝黄花植株水浸提液作用后白茅的分蘖数、绿叶片长以及积累的生物量均呈逐渐增加的趋势。草甘膦处理减少了加拿大一枝黄花根部组织向土壤环境中释放的总黄酮、总多酚的含量,但总皂苷的含量基本保持不变。总体而言,随草甘膦浓度递增,加拿大一技黄花对邻近自茅植株生长的化感抑制作用逐渐减弱,使得白茅种内竞争强度相对大于其种间竞争强度,因而与加拿大一枝黄花混合种植时,白茅有生长较好的趋势。
  (4)草甘膦对加拿大一枝黄花与白茅种间相互作用的影响
  自然条件下,RⅡ为负值,加拿大一枝黄花和自茅种间净相互作用表现为竞争。随草甘膦浓度递增,RⅡ负值不断减小,混种加拿大一枝黄花和白茅之间的竞争强度逐渐减弱。一方面,草甘膦处理抑制了加拿大一技黄花、白茅地上茎叶和地下根与根茎正常的生长发育,降低了两个物种地上部分竞争光照资源、地下部分从土壤环境吸收养分、水分的能力,由此减弱了两个物种种间竞争效应。另一方面,草甘膦影响了加拿大一枝黄花植株体内某些次生代谢物质的合成和分泌,减弱了其对邻近白茅生长的化感抑制作用。草甘膦处理后白茅的RY增大,其种内竞争强度相对大于种间竞争强度,因而与单种植株相比,混种白茅有生长较好的趋势。
  与本土植物白茅相比,入侵并成功定居、往外扩散的加拿大一枝黄花对草甘膦的耐受性更强。基于试验得出的结果,建议在外来植物加拿大一枝黄花入侵前期,与土著植物相伴生长时,应避免采用除草剂草甘膦进行防除,以减小对土著白茅群落的影响。下一步的研究将建立在本研究结论的基础上,进一步研究除草剂草甘膦减弱入侵植物与土著植物种间竞争关系的过程中何种因素在其中起主导作用。
[硕士论文] 张启尧
生态学 广西大学 2017(学位年度)
摘要:菟丝子是我国林业危险性有害生物,主要采用物理、化学和生物方法对其进行防治。其中,生物防治由于具有不污染环境、对寄主安全、能有效地保护天敌、发挥持续控制作用等优点而得到广泛应用。植物源防治物质的研究有望为菟丝子的生物防治开辟新的途径。本文选取苦楝树(树皮和果实)乙醇提取物和菟丝子防治特效药剂菟丝特对菟丝子及其寄主黄素梅进行喷洒处理,通过测定菟丝子及其寄主黄素梅的生长和生理指标评价药剂的防治效果和作用机制。结果如下:
  1、苦楝树皮醇提取物和菟丝特能较为有效防治菟丝子侵染宿主黄素梅。药剂处理后初期菟丝子表现为生长点失水下垂、缠绕圈数减少的症状;后期菟丝子大面积萎蔫死亡。苦楝树皮醇提物和菟丝特混合处理能显著抑制菟丝子的生长,表现出一定的浓度-剂量效应。苦楝皮醇提物40 g/L和菟丝特混合药剂的药效最好,处理15d后菟丝子表现出部分萎蔫干枯的症状,药后30d,绝大多数菟丝子死亡。
  2、低中浓度苦楝醇提物处理下的黄素梅能在15d内恢复生长,对宿主相对安全;菟丝特处理下黄素梅均能在30d内恢复正常生长。苦楝树皮醇提物和菟丝特混合处理对寄主黄素梅有着较高的安全性,不仅能有效抑制菟丝子生长,同时对宿主黄素梅的影响能在短时间内消除。
  3、高浓度苦楝皮醇提物和不同浓度菟丝特处理后菟丝子内可溶性糖含量明显升高。而可溶性蛋白的含量随处理浓度的升高呈下降的趋势。而中高浓度的苦楝皮醇提物和菟丝特处理下黄素梅叶片的可用性糖含量降低,且可溶性蛋白含量显著高于对照组黄素梅。
  4、随着苦楝皮醇提物和菟丝特浓度的增加,菟丝子内MDA含量逐渐升高。而寄主植物黄素梅叶片内MDA的含量随苦楝皮醇提物和菟丝特浓度的增加呈逐渐降低的趋势。
  5、苦楝皮醇提物和菟丝特能显著抑制菟丝子的生长发育,并促进黄素梅恢复正常生长。药剂胁迫使菟丝子使菟丝子SOD活性降低,POD和CAT的活性逐渐升高。药剂处理能显著增强黄素梅抗氧化酶的活性,提高寄主抵御菟丝子侵袭的能力,干扰菟丝子对黄素梅寄主的识别,从而达到生物防治的效果。
  6、6%菟丝特和苦楝皮醇提物对黄素梅叶片的光合活性和叶绿素荧光参数的影响表现出一定的剂量效应。随药剂浓度的加大,对黄素梅光合活性和叶绿素荧光参数的影响就越显著。其中混合药剂处理9(苦楝皮醇提物40 g/L+菟丝特14 mg/L)的防效最好。
[硕士论文] 周倩兰
植物保护 湖南人文科技学院 2017(学位年度)
摘要:我国是葡萄种植的大国,在历经两千多年的发展后,葡萄的栽培技术也在不断更新,日渐成熟,葡萄园中杂草的处理一直是广大农户较头痛的问题之一。湘中地区种植鲜食葡萄仅有20多年的历史,但由于种植葡萄的投资回收期短,因而葡萄种植面积增加较快,以及多雨的气候条件,使得杂草肆掠的情况日益严重,亟待解决。本研究通过在苗期覆草、覆膜以及施用除草剂,意在研究不同的杂草防控效果以及其对植物本身的影响,帮农户解决杂草多,除不尽的难题,为其除草提高理论依据。本研究主要结果如下:
  1.在苗期,覆盖秸秆和膜都能减少杂草的数量,对于杂草的防控有明显的效果,其中效果最为明显的是覆盖黑膜,能使杂草株数和杂草鲜重减少49.6%和82.4%,其次是覆盖秸秆,能使杂草株数和杂草鲜重减少40.31%和68.9%,覆盖透明膜的处理杂草株数和杂草鲜重比对照组低19.33%和39.98%。且秸秆和膜的施用对葡萄苗期的农艺性状和生理生化指标都无明显的毒害作用,反而能在一定程度上促进葡萄的生长。
  2.在苗期,喷施烯禾啶、草铵膦、草甘膦等除草剂对于苗期的杂草有一定的控制作用,其中效果最明显的是草甘膦,覆盖基质的条件下,喷洒草甘膦的杂草株数防控比喷洒烯禾啶和草铵膦高11.02%和2.22%;喷洒草甘膦的杂草鲜重防控比喷洒烯禾啶和草铵膦高12.08%和4.95%;草铵膦紧随其后,防控杂草的效果也十分明显;且从生理生化指标来看,喷施草铵膦比喷施草甘膦对植株伤害更小。
  3.不同除草剂对葡萄田中杂草防控效果十分明显,只要按时按量对葡萄进行除草剂的喷洒,能控制百分之九十以上的杂草,但不同除草剂针对不同种类的杂草效果不一,在本地区的葡萄田中,草铵膦的除草效果最好,在浆果成熟期,草甘膦的株数防效比草铵膦和烯禾啶分别高19.42%和33.05%,鲜重防效比草铵膦和烯禾啶分别高17.85%和35.34%。但三种除草剂对于植株的生理生化系统都产生了一定的影响,随着葡萄生长过程对除草剂的慢慢吸收,其叶片中的SOD、CAT和POD含量慢慢低于对照组,MDA含量则高于对照组,在浆果成熟期,这三种处理(依次为草铵膦、草甘膦、烯禾啶)的SOD含量分别比对照组低1.99%、4.23%和5.44%,CAT含量分别比对照组低0.38%、1.82%和2.44%,POD含量分别比对照组低0.48%、1.48%、3.46%,MDA含量分别比对照组高41.59%、35.40%、23.89%。
  综上所述,覆草、覆膜有利于葡萄苗期杂草的防除,且覆黑膜的效果更好。同时,这三种覆盖方式对葡萄苗期叶片的生长都有一定的促进作用。在葡萄苗期向其喷洒除草剂后,葡萄田中的杂草有了明显的减少,且其中草甘膦的防效最明显,草铵膦其次,但从葡萄的生长指标来看,施用草铵膦对葡萄的生长最为有利,因此,两者权衡下,选用草铵膦能取得较好的效果。
[硕士论文] 夏雨
计算机科学与技术 哈尔滨工业大学 2017(学位年度)
摘要:随着计算机技术的飞速发展,在计算机视觉领域内的图像处理和模式识别等技术也逐渐变得更加完善,其中检测问题也是图像处理等领域大多数学者研究的主要问题之一,并且在实际生活中,检测问题也有着十分广泛的实际应用。在农业生产领域中,谷类作物是我国粮食十分重要的来源之一,而玉米作为主要的谷类作物,玉米早期的幼苗能够健康大量的生长对我国粮食安全以及工业生产都起到非常不可小视的作用。所以能在玉米生长的初期准确高效的去除杂草是非常必要的。
  目前为止人们普遍使用传统的除草方式,例如人工除草和除草剂除草等等。这些传统的方法虽然可能会有很高的准确率,但是会消耗很大的人力,这就无形中提高了人工成本。并且如果大量喷洒化学除草剂,不仅会对食用该谷物的人的健康造成威胁,也会对环境产生严重的污染。同时如果长时间的利用除草剂进行除草,也逐渐会使土壤对于除草剂有较强的依赖性,因此除草剂也不是持续性的除草方案。所以找到一种快速便捷的除草方法是十分必要的。
  基于上述提出的问题,本文从计算机视觉以及深度学习中领域出发,以能够快速有效的辨识玉米幼苗与杂草为目标。旨在分析和探索能够运用计算机视觉领域内的知识来解决自动辨识玉米的方法。本文运用了计算机视觉领域中处理检测问题的相关知识,提出了能够快速辨识玉米幼苗与杂草的方法,并通过在自己的数据集中进行了大量实验,对提出的算法是否可行进行论证。
  本文首先分析了传统除草方法存在的一些缺点,以及智能除草对于精确度以及处理速度有着较高的要求,之后通过在温室中拍摄大量的玉米幼苗与杂草的图片来构成数据集。通过观察玉米幼苗与杂草的主要区别以及联想计算机视觉领域检测问题的一些处理方法,首先通过对所采集到的数据集进行预处理工作,去除光照以及噪声的影响,之后分别采用两种方向来实现早期玉米苗与杂草的自动辨识。首先本文采取传统的人工手动选取特征的方法,通过观察早期玉米幼苗与杂草的主要区别来相应的选择特征。并且根据不同的特征的特点选取两种特征分别对样本进行特征提取,之后将两种特征点进行融合,提取特征向量并且使用分类器训练提取到的特征向量,最终得到可以区分玉米幼苗与杂草的分类模型。第二种方法借助深度学习中卷积神经网络可以分类的特点,基于目前比较流行的Faster R-CNN检测模型,借助区域建议网络RPN以及用于分类的Fast R-CNN检测器,通过对自己采集的数据集进行人工标注,调整网络的结构和参数,训练自己的数据集,最终得到可以用于分类的模型,实现早期幼苗与杂草的分类。
  整个过程我们从实际问题需要出发。利用计算机视觉领域的知识为依据,提出了解决问题的方法,实现了早期幼苗与杂草的自动辨识。最后,我们对所有的论文的内容进行了概括,提出目前所做工作需要改进的地方与此同时指出将来需要研究的内容。
[硕士论文] 胡芳
作物栽培学与耕作学 华南农业大学 2017(学位年度)
摘要:牛筋草(Eleusine indica L.)作为单子叶禾本科杂草,具有较强的繁殖力和环境适应力,根系发达,被列为世界十大恶性杂草之一。百草枯属于联吡啶类灭生性除草剂,主要用于防除田间和果园杂草。而草铵膦作为一种新型有机磷类灭生性除草剂,由于其具有吸收好、活性高、低毒、杀草谱广等优点,逐渐被用于防除果园和田间杂草。本研究以采集于广东省不同地区的牛筋草种群为材料,通过整株生物测定法和培养皿种子检测法对牛筋草种群进行百草枯和草铵膦的抗药性监测,根据抗性指数筛选出了抗性水平最高的和最低的牛筋草种群,并对抗百草枯水平最高和最低的种群进行内源多胺含量和酶含量的测定、对抗草铵膦水平最高的和最低的牛筋草种群进行铵积累量和gdhA基因相对表达量的测定。本研究的主要结果如下:
  (1)待牛筋草穗部籽粒成熟前期对穗部形态指标进行调查发现百草枯抗性水平最高的牛筋草种群每株穗分枝数比抗性水平低的种群多,但每分枝籽粒数相对抗性水平低的种群较少。
  (2)通过对牛筋草种群喷施不同剂量的百草枯后发现,采集的样品中梅州市梅县程江镇牛筋草种群(MZ04)对百草枯抗药性水平最低,其GR50值仅为24.29g a.i.ha-1;清远市江口镇牛筋草种群(QY05)对百草枯的抗药性水平最高,GR50值为314.43g a.i.ha-1,是MZ04牛筋草种群的12.94倍。
  (3)通过对牛筋草种群喷施不同剂量的草铵膦后发现,采集的样品中广州市宁西镇牛筋草种群(NX)对草铵膦抗药性水平最低,其GR50值仅为6.37g a.i.ha-1;潮州市沙溪镇牛筋草种群(CS02)对草铵膦的抗性水平最高,GR50值为41.08g a.i.ha-1,是NX牛筋草种群的6.45倍。
  (4)根据不同地区牛筋草对百草枯和草铵膦的抗药性指数筛选出了同时对两种灭生性除草剂产生抗药性的牛筋草种群分别为澳大利亚牛筋草种群(AUS)、CS02、广州市番禺区牛筋草种群(PY06)和肇庆市德庆县牛筋草种群(ZQ02)。
  (5)当百草枯剂量为600g a.i.ha-1,处理时间为90min时多胺含量变化最为显著,在以上处理条件下,0~1.2mmol·L-1亚精胺预处理时,SOD和POD活性逐渐降低,在1.2mmol·L-1时达到最低值,高浓度亚精胺处理后体内SOD和POD活性均快速增加并且高于其他处理组。
  (6)400g a.i.ha-1草铵膦处理后不同时间段内AUS、CS02、NX植株体内铵含量和gdhA基因表达量均存在明显的差异,敏感型种群NX体内铵积累量和gdhA基因表达量要显著大于抗性对照种群AUS和抗性型种群CS02。
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