NITROGEN USE AND MANAGEMENT IN ORCHARDS AND VEGETABLE FIELDS IN CHINA: CHALLENGES AND SOLUTIONS

● Excessive application of N fertilizers in orchards and vegetable fields (OVFs) in China is particularly common. ● Long-term excessive application of N fertilizers has made OVFs hotspots for N surplus and loss in China. ● Nitrate accumulation in the soil profile is the main fate of N fertilizers in OVF systems. ● Reducing the N surplus is the most effective way to reduce N loss and increase NUE. China is the largest producer and consumer of fruits and vegetables in the world. Although the annual planting areas of orchards and vegetable fields (OVF) account for 20% of total croplands, they consume more than 30% of the mineral nitrogen fertilizers in China and have become hotspots of reactive N emissions. Excess N fertilization has not only reduced the N use efficiency (NUE) and quality of grown fruits and vegetables but has also led to soil acidification, biodiversity loss and climate change. Studies using ¹⁵N labeling analysis showed that the recovery rate of N fertilizer in OVFs was only 16.6%, and a high proportion of fertilizer N resided in soils (48.3%) or was lost to the environment (35.1%). Nitrate accumulation in the soil of OVFs is the main fate of N fertilizer in northern China, which threatens groundwater quality, while leaching and denitrification are the important N fates of N fertilizer in southern China. Therefore, taking different measures to reduce N loss and increase NUE based on the main pathways of N loss in the various regions is urgent, including rational N fertilization, substituting mineral N fertilizers with organic fertilizers, fertigation, and adding mineral N fertilizers with urease inhibitors and nitrification inhibitors.     

NEW INSIGHTS INTO THE PHYLOGENY AND SPECIATION OF KUMQUAT (FORTUNELLA SPP.) BASED ON CHLOROPLAST SNP,NUCLEAR SSR AND WHOLE-GENOME SEQUENCING

● Fortunella genus consists of two populations: cultivated kumquat and wild Hong Kong kumquat. ● Artificial selection might involve in the origin of cultivated Fortunella species. ● A hypothesis for the differentiation and speciation of Fortunella species is proposed. Kumquat (Fortunella spp.) is a fruit and ornamental crop worldwide due to the palatable taste and high ornamental value of its fruit. Although Fortunella is classified into the economically important true citrus fruit tree group together with Citrus and Poncirus, few studies have been focused on its evolutionary scenario. In this study, analysis of five chloroplast loci and 47 nuclear microsatellites (nSSR) loci from 38 kumquat and 10 citrus accessions revealed the independent phylogeny of Fortunella among citrus taxa, and that Fortunella mainly comprises two populations: CUL, cultivated Fortunella spp. (F. margarita, F. crassifolia and F. japonica); and HK, wild Hong Kong kumquat (Fortunella hindsii). Genomic analysis based on whole-genome SNPs indicated that the allele frequency of both pupations deviated from the neutral selection model, suggesting directional selection was a force driving their evolutions. CUL exhibited lower genomic diversity and higher linkage strength than HK, suggesting artificial selection involved in its origin. A high level of genetic differentiation (Fst = 0.364) was detected and obviously asynchronous demographic changes were observed between CUL and HK. Based on these results, a new hypothesis for the speciation of Fortunella is proposed.     

栀子栽培品种与近缘种的ITS2序列分析

[目的]栀子属植物是重要的观赏、药用、色素和油用资源植物,有着悠久的栽培历史.由于生长环境的不同,以及长期的人工栽培和选育,使其习性、叶的形状、花的形态、果实的形状及大小等发生诸多变异,使得栀子栽培群体的变异类型丰富,并形成了一些较为稳定的品种类型.开展栀子栽培品种和近缘种核糖体DNA内部转录间隔区2(nrDNA ITS2)序列变异程度、遗传距离和亲缘关系研究,为栀子属植物品种鉴定、遗传育种及多样性保护提供科学依据.[方法]以保存于江西省林业科学院中药资源圃内的栀子18个栽培品种和3个近缘种共38个样品为试验材料,进行聚合酶链式反应(PCR)直接测序法,对样品进行ITS2片段扩增和双向测序,所得序列用Codon Code Aligner v6.0.1软件拼接后,采用Lasergene Edit Seq 11.1软件进行平均碱基组成百分比统计,用MEGA7.0软件进行分析比对,获得序列长度、GC含量以及变异位点,基于K2P模型分析遗传距离,用UPGMA法构建系统聚类树.[结果]序列变异程度分析显示,狭叶栀子和栀子的ITS2序列长度均为347 bp,GC含量为66.86％,大黄栀子序列长度为355 bp,GC含量为67.61％,栀子栽培品种序列长度除'燃叶'、'金福水栀'为348 bp外,其他品种序列长度和栀子一致,均为347 bp,栀子栽培品种与近缘种间的平均GC含量相差不明显,GC含量为66.28％～67.15％,其中'白蟾'GC含量最低,'雀舌栀子'和'银边雀舌'GC含量最高.所有样本ITS2序列比对共产生12个变异位点,10个碱基插入,其中8个碱基插入是大黄栀子所独有的,且存在5个特异的变异位点,一部分表型特征有共性的品种之间有共同的变异位点,如植株矮小、叶片小而窄长的品种'雀舌栀子'和'银边雀舌'在50 bp处,果实相对较大的品种'分关1号'、'金福水栀'和'金元'在84 bp处等.一些品种具有特异的变异位点,如'白蟾'(133 bp处)、'小白蟾'(229 bp处)等.序列遗传距离分析显示,栀子属种间遗传距离普遍小于近缘种和品种间的遗传距离,大于栀子栽培品种之间的遗传距离,所有样本平均遗传距离为0.0055,大黄栀子和'白蟾'间遗传距离最大,为0.0206.聚类分析结果显示,栀子属乔木树种大黄栀子单独成一支,与栀子属其它种和栀子栽培品种亲缘关系最远,狭叶栀子和野生栀子所有个体总体表现出较近的亲缘关系.[结论]分析结果表明,3种栀子属植物在ITS2序列长度和GC含量上表现出较高的保守性,研究发现的部分品种共同变异位点以及部分品种特异变异位点将对栀子品种鉴定有较大的应用价值.部分聚类结果和以表型数据为基础的数量分类结果类似,但并没有像数量分类结果那样以花重瓣、大果、小果等性状形成明显的系统分枝,研究结果对栀子品种起源、资源保护和种质创新等方面有重要的指导价值.     

黄瓜丝氨酸羧肽酶类蛋白家族鉴定及表达分析

[目的]丝氨酸羧肽酶类(serine carboxypeptidase like,SCPL)蛋白属于SC羧肽酶中的S10家族,在植物生长发育以及逆境反应中发挥重要功能.基于全基因组水平系统鉴定黄瓜SCPL基因家族,并通过分析它们的组织、非生物及生物逆境胁迫表达模式,为深入阐明黄瓜SCPL基因的功能提供理论依据.[方法]运用生物信息学的方法,首次在黄瓜中对丝氨酸羧肽酶类蛋白家族进行了鉴定和全基因组分析.利用HMMER软件和BLAST搜索黄瓜蛋白数据库,并将鉴定出来的成员导入PFAM和SMART等数据库验证是否含有SCPL特征结构域(PF00450).利用ProtParam、MEGA、MEME、GSDS和TBtools等软件对黄瓜SCPL基因序列和蛋白序列进行生物信息学分析.[结果]黄瓜基因组含有27个SCPL基因(CsaSCPL1～CsaSCPL27),它们在7条染色体上的分布并不均匀.理化性质分析结果表明大多数CsaSCPL蛋白是酸性的亲水蛋白,这可能和它们发挥水解酶的功能密切相关.系统进化树分析显示拟南芥和黄瓜SCPL家族成员在系统发育上可以分为3个亚类,分别为SCPL-I、SCPL-II、SCPL-III.基因结构分析结果表明大多数CsaSCPL基因具有3～13个内含子,而且亲缘关系接近的CsaSCPL成员的保守基序分布和基因结构也非常相似.利用转录组测序数据分析了CsaSCPL基因的组织和胁迫表达谱.结果表明CsaSCPL基因的表达具有明显的组织特异性,一些基因的表达量在盐和白粉病胁迫下发生了明显的变化.[结论]研究一共鉴定了27个黄瓜CsaSCPL基因家族成员,其中一些成员可能在不同的非生物及生物逆境胁迫过程中发挥功能,这将为进一步揭示黄瓜SCPL家族基因的功能及后续培育抗逆黄瓜品种提供坚实的基础.     

华中地区稻纵卷叶螟对7种杀虫剂的敏感性监测

采用叶片浸渍法测定了2015-2019年湖北赤壁、武穴、武汉、孝感、黄冈,湖南长沙,江西南昌、萍乡,安徽合肥和河南信阳共10个地区稻纵卷叶螟田间种群对毒死蜱、茚虫威、乙基多杀菌素、阿维菌素、氯虫苯甲酰胺、溴氰虫酰胺和氟苯虫酰胺7种杀虫剂的敏感性,并对数据进行聚类分析和回归分析。结果显示,(1)稻纵卷叶螟田间种群对7种杀虫剂敏感性差异明显,杀虫剂的毒力次序为氟苯虫酰胺≥阿维菌素≥乙基多杀菌素氯虫苯甲酰胺≥茚虫威溴氰虫酰胺毒死蜱;(2)不同地区稻纵卷叶螟种群对杀虫剂的敏感性差异不明显;(3)不同年份之间差异显著。一些种群对毒死蜱、氯虫苯甲酰胺、茚虫威和溴氰虫酰胺的敏感性年度间存在明显差异。如赤壁和长沙种群对毒死蜱的敏感性从2015年至2016年下降了2.3～4.1倍;赤壁、孝感、长沙和合肥种群对毒死蜱的敏感性从2016年至2019年上升了2.1～4.9倍;赤壁、武穴和孝感种群对氯虫苯甲酰胺的敏感性从2015年至2019年下降了2.6～7.3倍;武穴种群对茚虫威的敏感性从2015年至2018年下降了4.2～4.7倍;武穴和长沙种群对溴氰虫酰胺的敏感性从2015年至2018年抗性下降了2.2～6.7倍。以上结果表明,目前华中地区稻纵卷叶螟田间种群对氯虫苯甲酰胺等的敏感性下降趋势很明显,因此对氯虫苯甲酰胺等的抗性治理显得非常重要,目前田间稻纵卷叶螟防治优先推荐阿维菌素、乙基多杀菌素和溴氰虫酰胺等交替轮换使用。     

猪圆环病毒3型微滴式数字PCR检测方法的建立与应用

为建立能灵敏、高效、准确诊断猪圆环病毒3型(PCV3)的检测方法,并运用该方法研究PCV3传播特性及组织嗜性,根据GenBank中PCV3 ORF2基因(MF631813.1)的核苷酸序列,设计合成PCV3的引物和探针,通过退火温度以及引物、探针用量和特异性等优化,建立了PCV3微滴式数字PCR检测方法.试验结果表明建立的猪圆环病毒3型微滴式数字PCR检测方法具有较好高的灵敏性、重复性和特异性,最低能检测到1μl 16.35拷贝的质粒标准品,可用于猪圆环病毒3型的早期诊断.     

果生炭疽菌转录因子CfHac1的BRLZ结构域生物学功能研究

  目的  炭疽病是油茶的主要病害,导致巨大的经济损失。果生炭疽菌是油茶炭疽病优势致病菌。对果生炭疽菌的转录因子CfHac1的结构域进行分析,为进一步解析转录因子CfHac1调控病菌致病的分子机制奠定基础,对挖掘油茶炭疽病防控新途径具有重要的理论意义。  方法  采用点突变技术构建转录因子CfHac1结构域缺失载体,通过PEG介导法将该回补载体转化至CfHAC1基因完全缺失突变体的原生质体中,通过博来霉素抗性和荧光筛选获得结构域缺失回补菌株,进一步研究BRLZ结构域在果生炭疽菌中的生物学功能。  结果  结果发现转录因子CfHac1含有一个碱性亮氨酸拉链结构域（BRLZ）,该结构域包含58个氨基酸残基;与野生型菌株和完全互补菌株相比,BRLZ结构域缺失突变株ΔCfhac1ΔBRLZ生长速率显著降低,分生孢子产量显著减少,不能形成附着胞,对内质网压力胁迫更敏感,丧失对油茶叶的致病力,其表型与ΔCfhac1突变体一致。  结论  上述结果表明,BRLZ是转录因子CfHac1重要的结构域,对CfHac1在果生炭疽菌中行使正常的生物学功能具有重要的调控作用。      

油气田管道HDPE内衬技术的应用

随着国内外油气田的深度开发,介质工况愈发复杂苛刻,高密度聚乙烯(High Density Polyethylene,HDPE)内衬技术是控制油气田地面集输系统及注水系统腐蚀泄漏、延长管道服役寿命的重要措施之一。基于等径压缩HDPE管的内衬原理,结合国内外标准规范,从设计、施工、经济性3方面进行对比分析,提出了HDPE内衬管的材料性能要求、HDPE内衬技术的适用工况、内衬管与基管的结合形式、放空口设计原则,以及基于安装和存储最小壁厚、内衬层稳定性和抗塌陷强度三个方面确定的HDPE内衬管壁厚。对比了不同HDPE内衬管技术的接头形式,提出优先考虑法兰连接方式。介绍了HDPE内衬技术的施工安装工序和热煨弯头内衬的形式,并对施工质量控制关键点和要求进行总结。对比不同油气田管道选材方案的经济性,以期推动HDPE内衬管在油气田管道的应用,从而更好地解决管道腐蚀泄漏问题。     

河西地区赤霞珠葡萄果实发育期糖代谢及相关酶活性的变化

以采自甘肃紫轩葡萄酒业葡萄园的酿酒葡萄赤霞珠为试验材料,对果实中葡萄糖、果糖、蔗糖含量及糖代谢相关酶活性进行测定。结果表明,随着赤霞珠葡萄果实的生长,蔗糖、葡萄糖、果糖含量显著上升。不同生长发育阶段,赤霞珠果实中酸性转化酶、中性转化酶、蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶活力不同。相关性分析表明,整个发育期的葡萄糖、果糖、蔗糖与酸性转化酶活性存在显著正相关,R值分别为0.789、0.726、0.719;葡萄糖、果糖、蔗糖与中性转化酶活性、蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶活性均表现为极显著正相关。     

新疆牛羊产业链中金黄色葡萄球菌的污染调查与毒力基因检测

【目的】 分析乌鲁木齐及周边地区牛羊源金黄色葡萄球菌及耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的污染状况及常见毒力基因检测。【方法】 采集乌鲁木齐及周边地区牛养殖场和牛羊屠宰场752份样品(粪样、挤奶厅工具拭子、胴体拭子、屠宰工具拭子等),采用国家标准方法进行金黄色葡萄球菌分离和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的鉴定,检测10种常见毒力基因(sea、seb、sec、fnbA、fnbB、hla、hlb、clfa、pvl、tst)的编码情况。【结果】 共分离出26株金黄色葡萄球菌,分离率为3.46%,其中奶牛养殖场、牛屠宰场和羊屠宰场的分离率分别是4.39%、1.13%、3.72%、。其中有8株是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌,占检出率的30.77%。毒力基因sea、seb、sec、fnbA、fnbB、hla、hlb、clfa、pvl、tst的检测率分别是11.54%、19.23%、3.85%、3.85%、23.08%、100%、53.85%、100%、0、15.38%,其中clfa和hla的检出率最高。 【结论】 新疆奶牛养殖场和牛羊屠宰场中均存在金黄色葡萄球菌,其中奶牛养殖场中MRSA的污染较严重,金黄色葡萄球菌主要编码hla和clfa 2种毒力基因。