Characterization and fine mapping of a semi-rolled leaf mutant srl3 in rice

Moderate leaf rolling can maintain leaf erectness, improve light transmittance in the population, and improve light energy utilization, thereby increasing rice yield. This study used ethyl methanesulfonate (EMS) to treat Yunjing 17 (YJ17) and obtained a semi-rolled leaf mutant that was named semi-rolledleaf3 (srl3). We found that the rolled-leaf phenotype was due to the aberrant development of bulliform cells and the loss of sclerenchymatous cells. In addition, the shoot and root length of srl3 seedlings differed from the wild type. The srl3 mutant had significantly lower plant height and seed-setting rate but notably greater tiller number, panicle length, and primary branch number per panicle than the wild type. Genetic analysis showed that a single recessive nuclear gene defined the srl3 mutant, and it was precisely located in a 144-kb region between two insertion-deletion (InDel) markers, M8 and M19, on chromosome 2. In this region, no leaf-rolling-related genes have been reported previously. Thus, the study indicated that SRL3 is a novel leaf-rolling-related gene, and the results laid the foundation for the cloning and functional analysis of the SRL3 gene.     

基于源分离人尿的资源化利用技术研究进展

人尿中含有丰富的营养物质,随意排放不仅带来环境污染,而且会造成资源的浪费。近几年,源分离人尿的资源化利用在工程领域受到了越来越多的关注。本文综述了以资源化利用为目的的人尿处理技术,包括农田利用技术、氮回收技术、磷回收技术、钾回收技术及生化药品提取技术,旨在为我国人尿高效资源化利用寻求可推广可应用的技术方法。综述结果表明尿液具有巨大的资源回收利用潜力,用于处理源分离尿液的技术有很多,但是除了直接还田技术外,其他技术均还停留在实验室研究阶段,尿液资源化利用技术的实际工程应用还有待进一步研究推广。     

水分胁迫与小麦产量性状及籽粒容重的关联度研究

本研究利用相关性分析及灰色关联度分析法,对10个小麦新品种的产量、容重等7个主要性状进行了分析,结果表明：相关性分析结果显示小麦产量性状及容重受水分的影响不同的性状表现不同幅度的减小,灰色关联度结果表明水旱地条件下各性状对单株产量及容重的关联度大小并不一致,各性状对单株产量及容重的关联度大小不同。在沧州地区选择小麦品种时品种的分蘖力和成穗率是首要考虑的条件,穗粒数也要兼顾考虑,小麦籽粒产量及小麦籽粒容重是比较复杂的综合性状,由许多因素相互结合、互相作用。因此,应用灰色关联度分析方法评价性状间的影响程度是客观可行的,可用于今后的育种实践中。     

长期施肥对不同深度稻田土壤团聚体磷素分配的影响

长期磷肥投入显著增加了耕层土壤各团聚体组分中磷素累积,而作为评判磷素是否向地下水迁移的重要指标,深层土壤团聚体磷素分配对长期磷肥投入的响应仍缺乏系统评估。本研究依托始于1981年红壤稻田长期定位试验,选取不施磷肥（NK）、氮磷钾化肥（NPK）和氮磷钾化肥配施有机肥（NPKM）处理,在长期试验40年后（2020年）,分别采集0~20、20~40、40~60 cm深度的土壤样品,测定了全土和各团聚体组分的总磷和有效磷含量,并探讨了施肥-团聚体质量百分比-团聚体磷素之间的内在关系。结果表明,所有施肥处理均表现为>2 mm团聚体质量百分比随着土壤深度的增加而逐渐降低,与NK处理相比,磷肥施用显著提高了0~20 cm和20~40 cm全土和团聚体组分中有效磷含量,且NPKM处理的增幅最大。与NK处理相比,NPKM处理下0~20、20~40cm和40~60 cm各团聚体总磷含量分别提高了2.14~2.60、1.39~2.80倍和27.03%~180%,各团聚体有效磷含量增幅分别为12.95~18.29、7.57~12.31倍和70.67%~709%。同时,NPKM处理总磷和有效磷的增幅呈现出随着团聚体粒径的增大而逐渐增加的趋势。水稻吸磷量和磷素盈余量也表现为NPKM处理最高,NPK处理次之,NK处理最低。进一步分析发现,团聚体总磷和有效磷含量主要受磷素盈余量的影响,且团聚体中的有效磷含量还受总磷含量的直接调控。研究表明,40年长期有机无机肥配施显著影响红壤稻田表层和深层团聚体磷素分配,且>2 mm团聚体组分中有效磷含量的响应最为敏感,通过调控磷素盈余可以显著影响团聚体中磷分配。     

覆膜对宁夏干旱区苜蓿种子产量及构成因素的影响

【目的】研究覆膜种植对宁夏干旱区苜蓿种子产量及构成因素的影响,为苜蓿种子生产提供适宜的种植方式。【方法】以甘农4号苜蓿品种为材料,采用单因素随机区组设计,以覆黑膜（HM）和覆白膜（BM）为处理,不覆膜为对照,连续2年（2016-2017年）测定不同覆膜处理下种子产量及其构成因素。【结果】2016-2017年平均结果显示,HM和BM处理苜蓿的株高分别为105.75和104.77 cm,与对照相比分别提高了9.38和8.40 cm;HM和BM处理的每株花序数为493.77和501.85个,与对照相比分别提高了82.12和90.20个;BM处理的每花序结荚数与对照相比提高了1.33个,HM处理与对照无显著差异;HM和BM处理的每荚种子数分别为6.12和6.92个,与对照相比分别提高了0.8和1.6个;HM和BM处理苜蓿实际种子产量分别为358.95和494.73 kg/hm²,与对照相比分别提高了57.58和193.33 kg/hm²。由相关分析及通径分析可知,苜蓿单株种子产量与株高、分枝数、每株生殖枝数、每株花序数呈极显著正相关(P<0.01),与结荚率呈显著正相关(P<0.05);每株花序数对单株种子产量的贡献最大,其他因素对单株种子产量的贡献主要通过提高每株花序数间接地实现。【结论】覆白膜是提高苜蓿种子产量的最佳种植方式。     

1-site/2-pKa表面络合模型预测土壤中Cd2+的吸附及生物有效性

土壤中重金属的生物有效性与其在土壤中的吸附行为密切相关,本研究选取我国9个不同类型的非石灰性土壤,探究了Cd²⁺在土壤中的吸附过程。通过电位滴定获得土壤表面酸碱性质（pK_a1和pK_a2）,基于1-site/2-pK_a模型,使用ECOSAT和FIT拟合得到土壤与Cd²⁺的络合常数（lg K _{（SOCd⁺）}）,结果显示该模型能很好地描述Cd²⁺在土壤中的吸附过程。为了进一步探究土壤性质对Cd吸附固定的影响,通过逐步回归分析了pK_a1、pK_a2、lg K _{（SOCd⁺）}与土壤性质间的关系,发现土壤pH和CEC是pK_a1的主控因子,土壤pH同时也是pK_a2、lg K _{（SOCd⁺）}的主控因子。为了验证模型的可靠性,结合历史文献,基于土壤pH和CEC预测了历史文献中土壤表面酸碱性质和lg K _{（SOCd⁺）},利用得到的参数预测了Cd的吸附过程,发现预测值与实测值之间有很好的相关性,该模型能解释86%的变异。此外,利用回归模型得到的结合常数预测了历史文献中土壤溶液中的Cd含量,发现模型预测的Cd含量与蚯蚓体内Cd含量同样具有很好的相关性,能解释83%的变异。本研究基于Cd²⁺在不同性质土壤中的吸附行为,使用广义复合法建立的表面络合模型可以描述Cd²⁺在非石灰性土壤中的吸附与分配过程。     

基于转录组测序金丝草叶片响应铅胁迫的抗氧化酶相关基因

为了深入揭示植物抗氧化酶的相关基因及其响应重金属胁迫的作用机制,以重金属铅（Pb）超富集植物金丝草[Pogonatherum crinitum（Thunb.）Kunth.]为研究对象,设置Pb浓度0、300、500、1 000 mg·L^-1和2 000 mg·L^-1的水培模拟胁迫试验,测定不同Pb浓度下金丝草叶片的抗氧化酶活性,并对Pb胁迫处理的金丝草叶片进行RNA-Seq测序,将转录组测序得到的Unigenes通过GO与KEGG富集注释,筛选出叶片抗氧化酶相关的DEGs,并利用实时荧光定量聚合酶链反应（qRT-PCR）进行验证。结果表明：随Pb胁迫浓度的增加,金丝草叶片过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性呈增加趋势,丙二醛（MDA）含量则呈先增加后降低的趋势;转录组测序得到总碱基数为56.34 Gb,各样品碱基质量达到Q20、Q30水平的均大于90%,测序结果可靠;筛选出的DEGs通过GO与KEGG数据库进行对比注释发现,金丝草叶片DEGs在“过氧化物酶体”“氧化还原酶活性”“氧化还原酶活性,作用于CH-OH供体组”“活性氧代谢过程”和“过氧化氢代谢过程”等与抗氧化相关的GO功能条目上显著富集,在“谷胱甘肽代谢”“抗坏血酸和醛糖代谢”“植物激素信号转导”“黄酮类生物合成”和“MAPK信号通路-植物”等与抗氧化相关的KEGG通路上显著富集; Pb胁迫下金丝草叶片抗氧化酶相关基因PcSOD、PcPOD和PcCAT上调表达,qRT-PCR验证结果与转录组测序结果一致,Pb胁迫下这些基因的相对表达量与抗氧化酶活性的变化趋势一致。研究表明,金丝草可通过提高抗氧化酶活性来适应Pb胁迫,抗氧化酶相关基因PcSOD、PcPOD和PcCAT参与了金丝草应对Pb胁迫的调控过程。     

具毒死蜱降解功能的水稻内生菌降解特性及应用

为挖掘毒死蜱降解内生菌资源、强化功能内生菌在农业生产中的应用,通过微生物梯度驯化技术,从农药池周边生长的水稻根组织中分离纯化获得一株能以毒死蜱为唯一碳源的降解内生菌CP40,研究了该菌株的毒死蜱降解特性及对作物中残留毒死蜱降解的影响。基于16S rRNA和细菌形态学特征,将菌株CP40鉴定为芽孢杆菌（Bacillus sp.CP40）。菌株CP40含有机磷降解酶基因opd,异源表达该基因后毒死蜱的降解率达58.4%。降解条件优化实验表明,毒死蜱初始浓度为10 mg·L^-1、温度为30℃、pH为7时,菌株CP40对毒死蜱的降解效果最佳。此外,发现菌株CP40具有促生能力,接种菌株CP40可显著促进水稻生长,并能将水稻体内毒死蜱含量降低30.9%。研究表明,功能内生菌在调控水稻体内毒死蜱的降解过程中可发挥重要作用。     

呕吐毒素降解菌A4的分离及降解特性研究

为了给呕吐毒素（DON）污染的谷物和饲料脱毒提供菌株资源,本研究从赤霉病污染区域的小麦田采集土壤样品,通过富集培养,分离筛选到一株DON降解菌,通过形态、16S rDNA、gyrB基因序列对降解菌进行菌种鉴定,液相色谱串联质谱和核磁共振鉴定降解产物,明确其降解途径和解毒机制,通过菌株生长特性、降解特性和基因组间差异分析比较DON降解菌A4、A8和A16之间的差异。结果表明：分离筛选获得DON降解菌A4,该菌能在10 h内降解9.7 μg·mLP＞-1P＞ DON,降解率高达97%。经鉴定,A4为德沃斯氏菌（Devosia sp.）。A4通过降解DON为3-keto-DON进行脱毒。A4的最适生长温度为35℃,最适NaCl浓度为2%,其耐热性和耐盐性优于菌株A8和A16。A4的最适降解温度为35℃、最适降解pH为8.0,其降解速率高于菌株A8和A16。通过平均核苷酸相似度（ANI）分析,A4与A8和A16之间的ANI分别为81.54%和77.87%,均低于95%,因此属于不同种的菌株。研究表明,筛选得到的新型DON脱毒菌株A4具有良好的抗逆性,为DON的污染控制提供了新的降解菌资源。