小麦水通道蛋白基因家族的全基因组鉴定及其在盐和干旱胁迫响应中的作用

水通道蛋白(AQPs)的功能是选择性地控制水和其他小分子通过细胞膜的流动,它们在植物的许多生理过程中都是至关重要的,包括非生物胁迫反应.小麦(Triticum aestivum L.)是全球重要的粮食作物,但干旱和盐胁迫是小麦生长和产量形成的重要影响因素.共鉴定得到了 127个非冗余的小麦水通道蛋白基因和4个可变剪接体.对TaAQP基因进行了 RNA-seq分析,揭示了小麦AQP基因的特异性表达模式.其中,TaTIPs和TaPIPs的表达高于TaNIPs和TaSIPs.qRT-PCR分析表明,小麦在干旱和盐胁迫条件下,TaNIP4;03_3D,TaTIP2;02b_7B,TaSIP2;02_4A,TaNIP3;03_6D 和 TaNIP2;04a_7D 等 AQPs 受到显著诱导并且有高表达量,表明它们参与了胁迫响应.这些结果为进一步探索TaAQPs基因在植物应对干旱胁迫和盐胁迫中的作用提供了新的思路.     

冬瓜植株邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯分布研究

为探明冬瓜果实、茎、叶柄及叶片能否从大气环境中吸收DEHP。采用气相色谱/质谱联机检测技术测定冬瓜根、茎及叶中DEHP的含量,并分析期果实中DEHP的分布情况。结果表明:叶片中DEHP的含量是根中的6倍,从底部到顶部茎叶中DEHP的含量依次降低。相邻部位DEHP含量为叶柄叶片茎。冬瓜果皮中累积的DEHP高,果肉相对较低,进一步证明了植物吸收DEHP不是来源于地下部分而是来自于地上部分。     

木薯品种西选03快繁体系的建立

[目的]探讨木薯品种西选03快繁技术,为其种苗规模化生产提供技术支持.[方法]以水培幼茎腋芽为外植体,调查MS基本培养基中添加不同用量6-BA和PP333对外植体芽诱导、增殖培养和生根的影响.[结果]外植体采用0.1％ KMNO4预处理10 min后经75％酒精20 s+0.1％ HgCl2(加吐温-80)5 min的灭菌效果较好,污染率为14.0％,成活率达79.3％.采用MS+6-BA 0.05 mg/L培养基进行初代诱导效果较好,外植体培养15d腋芽萌发率达90.0％,且萌发芽生长旺盛,茎秆粗壮.无菌腋芽茎段在MS+6-BA 0.1 mg/L培养基中继代增殖效果最佳,芽增殖倍数为4.6.MS+PP3330.3 mg/L培养基诱导生根效果较好,生根率100.0％,培养30d平均根数为6.9,叶色墨绿,植株健壮.[结论]以幼茎腋芽为外植体的快繁体系可用于西选03种苗规模化生产.     

石砾参数对土壤水流和溶质运移影响研究进展

土壤水流和溶质运移一直是土壤学研究的热点,溶质运移理论主要应用于地下水污染、污染物运移、土壤重金属污染研究等方面。溶质主要通过优先流和基质流进行运移,影响溶质运移因素很多,主要包括土壤结构、质地、水力传导率、体积质量、初始含水量、根系、石砾等。石砾作为土壤质地中的一个分级单位,与溶质运移关系较为复杂。本文综合介绍了石砾基本内涵以及石砾对土壤水流和溶质运移影响研究进展;系统阐述了石砾内部参数(石砾覆盖度、含量、粒径、空间异质性等)和外部参数(根石结构、干湿冻融、耕作等),指出目前研究主要量化土壤表面及土壤表层石砾参数对水文效应、土壤侵蚀、入渗以及径流的影响,然而石砾参数对溶质运移影响研究不够系统,石砾参数与溶质运移关系研究尚处于初步阶段,对土壤深层石砾研究缺乏;归纳了石砾参数研究技术手段及模型;探讨了目前石砾参数对土壤水流和溶质运移影响研究存在的问题以及今后研究趋势。     

陕西省延川县孙家塬经济林土壤水分和水分平衡

对陕西省延川县孙家塬枣树林和苹果林4m深度土层水分的变化进行了研究,并对土壤水分有效性、土壤干层及其水循环等方面进行了分析。结果表明,枣树林地含水量平均为10.6%,还有4.5%的土壤水资源可以利用。苹果林地4m深度范围内平均含水量为7.4%,2.0—4.0m深度范围内土壤水资源基本耗尽。苹果林地土壤含水量自上向下呈现高—低—高分层变化特点,枣树林地土壤水分剖面垂向分层不明显。枣树林地和苹果林地土壤水分基本都呈难效水状态,但枣树林土壤水分接近中效水,土壤水分对苹果林生长具有严重的抑制作用,对枣树林的生长基本没有抑制作用。枣树林地2.0—4.0m深度范围仅有轻度干层发育,苹果林地土层2.0—4.0m深度范围有轻度干层、中度干层和重度干层发育。苹果林地和枣树林地土壤干层切断了深层水分与上层的联系。水循环主要表现为地表水循环,基本不存在地下水循环,形成了土壤—植物—大气的水分循环模式,属于异常水分循环类型。干层长期发展会导致该区地下水位的持续下降和地下水资源减少。该区土壤水分条件更适于发展枣树经济林。     

中国退耕还林生态效益监测网络构建方法

为了对退耕还林工程的生态效益进行全面、系统、科学地定量化评估,首先综合中国森林区划,退耕还林区、森林生态站和DEM数据,并与GIS空间分析相耦合构建了中国退耕还林生态效益监测网络。该网络包含130个退耕还林生态效益监测区,共布设157个监测站,其中已经建设79个,计划建设78个;其次利用全国退耕还林县级单位数据对网络规划布局结果进行了精度评价,总精度达到96.2%;最后指出了不同退耕还林区生态效益监测的主要侧重点。该网络可以实现对中国退耕还林工程区内生态要素的连续观测与清查,为退耕还林工程的生态效益评估提供数据支撑,并为辅助决策分析提供依据。     

黄土丘陵区沙棘混交林叶片、凋落物、土壤碳氮磷化学计量特征

以黄土丘陵区沙棘(Hippophae rhamnoides)+油松(Pinus tabuliformis)、沙棘(H.rhamnoides)+刺槐(Robinia pseudoacacia)混交林(H_rP_t、H_rR_p)及油松(P_t)和刺槐(R_p)纯林为对象,测定叶片、凋落物和0—100 cm土壤C、N、P含量及其化学计量比,探究混交造林对不同组分间养分协同变化规律的影响。结果表明:(1)相比P_t,H_rP_t中油松叶片C、N、P含量(p0.05)及N∶P(p0.05)增加,C∶N和C∶P降低(p0.05),表明H_rP_t有助于缓解N限制,加快其生长速率;相比R_p,H_rR_p中刺槐叶片C、N含量及C∶P和N∶P降低,P含量及C∶N增加(p0.05),表明H_rR_p增强刺槐对P的吸收,但降低其对C和N的固存;(2)相比P_t,H_rP_t凋落物C、N、P含量及N∶P增加,C∶N和C∶P降低(p0.05),表明H_rP_t有助于加快凋落物分解,促进养分归还;相比R_p,H_rR_p凋落物C、N、P含量及其计量比均有所增加(p0.05),表明H_rR_p对凋落物分解无显著作用;(3)相比P_t和R_p,H_rP_t和H_rR_p土壤C、N、P含量增加,但C∶N和C∶P降低(p0.05),表明H_rP_t和H_rR_p均有助于提高N和P利用效率,改善土壤养分状况;(4)叶片、凋落物化学计量指标间具有较强协同效应,且N、P相比C在不同组分间的相关性更明显。综上,相比H_rR_p,H_rP_t更有助于改善养分限制因子供给,加快组分间养分转化。研究结果对于揭示黄土高原地区人工混交林生态系统养分供应潜力及合理制定营林规划具有重要意义。     

两种工程堆积体坡面细沟形态与产沙关系对比研究

为探究不同土壤类型工程堆积体坡面细沟形态与水动力学参数及侵蚀产沙间的关系,选取沟宽、沟深、宽深比等作为细沟形态参数,在放水流量8、12、16、20 L·min^-1和坡度32°条件下,对红土和塿土工程堆积体进行冲刷试验。结果表明:(1)两种堆积体坡面细沟沟宽、沟深在前24 min均发育迅速;随放水流量增大,沟宽和沟深均呈增大趋势,红土沟宽均值(较8 L·min^–1)分别增加0.8%、19.3%、27.2%,沟深均值分别增加24.5%,126.2%,95.1%,而塿土则为3.7%、62.4%、108.2%和18.2%、87.9%、95.5%;红土沟宽、沟深与冲刷历时均呈极显著线性函数关系(R2>0.858,P<0.01),而塿土则为极显著对数函数关系(R2>0.689,P<0.01);(2)两种堆积体坡面细沟宽深比呈先波动(0~24 min)后(25~45 min)平稳的变化趋势;放水流量增至16 L·min^-1,两种堆积体宽深比均值减幅最大(较8 L·min^-1),红土最大减少了1.15,塿土最大减少了0.20;(3)两种堆积体坡面细沟水流剪切力、水流功率与沟宽、沟深均呈现幂函数关系(R2>0.602,P<0.01);径流剪切力更适合描述红土沟深的发育状况,而径流功率更能体现塿土沟宽的发育过程;(4)两种堆积体坡面累计产沙量与沟宽和沟深均呈极显著线性函数关系(R2>0.897,P<0.01);沟宽、沟深对红土坡面累计产沙量的贡献率分别为84.9%、15.1%,对塿土则为22.5%和77.5%;该研究可为不同土壤类型工程堆积体坡面水土保持措施合理配置提供理论依据。     

基于实时含水率数据的土壤墒情动态建模及预测

实时准确地预测墒情是进行灌溉预报,实现农田水分精准化管理,提高水分利用效率的重要措施。基于根区（0−60cm土层）水量平衡原理,利用泰勒级数对根区下界面水分通量和作物蒸腾量进行了线性化处理,并以实时根区平均土壤含水率为自变量构建了动态的土壤墒情预测模型。采用天津市武清区西吕村无线土壤墒情监测系统（包含3个监测点）实时监测数据（地表下30cm和60cm处的土壤含水率）,分别选取5d、10d、15d和20d作为建模系列长度进行回归分析,确定模型参数,对10d和15d两种预见期进行了土壤墒情预测精度分析。结果表明：（1）实时预测模型拟合程度较好,三种建模系列长度条件下的确定性系数均达到0.80以上（样本数均大于550）;（2）15d建模系列长度下相对误差最小;（3）15d建模系列长度、15d预见期、10%相对误差界限值条件下,3个监测点的墒情预测合格率分别达到98%、100%和89%。由此可见,研究提出的实时墒情预测模型预测精度较高,便于建模分析,为土壤墒情的预测提供了新方法。     

小麦NPR1基因家族鉴定及其表达分析

【目的】对小麦NPR1基因家族成员进行鉴定及表达分析,为探究该家族基因的作用机制及小麦遗传改良提供理论参考。【方法】以拟南芥NPR1家族蛋白序列为参考序列,从小麦基因组中鉴定出小麦NPR1基因家族成员,利用生物信息学软件对其序列特征进行分析,并分别利用RNA-Seq原始数据和实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析小麦NPR1家族基因在不同组织及不同胁迫下的表达水平。通过STRING在线网站构建TaNPR1s蛋白的互作网络。【结果】共鉴定获得20个小麦NPR1基因家族成员,其编码蛋白的不稳定指数均大于40,为不稳定蛋白;平均总亲水性值（GRAVY）均为负值（除TaNPR5-D为正值外）,为亲水蛋白;主要分布于细胞核内,在叶绿体、线粒体、内质网和细胞质等部位也有分布;二级结构均由α-螺旋、延伸链、β-转角和无规卷曲组成,以α-螺旋和无规则卷曲为主;对应的三级结构模型有10种。20个TaNPR1s蛋白均可与转录因子HBP-1b及未知蛋白A、B、C、D发生相互作用,这5种蛋白均含有bZIP结构域（含TGACG基序）和种子休眠特异基因结构域（DOG1）。TaNPR1s基因在不同组织中的表达模式不同,可分为在多个组织中表达、在特定的组织或发育阶段表达和在不同组织发育阶段均低表达或不表达,共三大类。随机挑选的8个TaNPR1s基因中,有3个基因在禾谷镰刀菌胁迫下表达量降低,但在白粉病菌胁迫下表达量升高;有2个基因在这两种菌胁迫下表达量均升高,有2个基因在两种菌胁迫下表达量均下降。TaNPR1s基因对6种非生物胁迫处理均有响应,但表达模式存在差异。【结论】小麦NPR1基因家族成员在不同组织生长发育过程和生物和非生物胁迫响应中发挥重要调控作用,且基因的可变剪接体也表现出不同组织表达特性,丰富了NPR1s蛋白功能。TaNPR1s蛋白可能通过与bZIP和DOG1结构域结合发挥其生物学功能。