植物空间诱变育种及其在牧草上的应用

近年来,空间诱变育种已成为空间生命科学研究方面的重要内容之一,即经过卫星搭载,生物在高真空、微重力、强辐射及其他因素的综合作用下产生变异,经过地面选育、筛选和固定变异,培育新品种.在植物方面,国内外已利用该技术培育了粮食作物、经济作物、花卉及菌类等高产、优质新品种(系).空间诱变育种技术开创了育种的又一新途径,其在牧草育种的应用还不多,但前景广阔.     

应用聚合酶链式反应(PCR)技术检测野猪的氟烷基因

猪应激综合征(Procine Stress Syndrome,PSS)是指猪在应激因子的作用下发生恶性高热综合症(Malignant Hyperthermia Syndrome，MHS)。试验随机选取18头纯种野猪提取基因组DNA进行聚合酶链式反应，扩增得到RYR。基因特异片段，经过HhaⅠ酶切阳性鉴定可断定这18头猪的RYR1基因都没有发生突变，因此不存在猪应激综合征问题。     

内毒素介导动物急性肾功能衰竭机理的试验研究

为了阐明内毒素介导急性肾功能衰竭的机理,观察了内毒素性肾功能衰竭家兔血液凝固性变化和肾脏的病理形态学变化。与对照组家兔比较,模型组家兔血小板计数和血浆纤维蛋白原含量极显著降低(P<0 01),出血时间、凝血时间、凝血酶原时间和白陶土部分凝血活酶生成时间显著或极显著延长(P<0 05,P<0 01)。另一方面,内毒素注射在全部模型组家兔导致了弥漫性血管内凝血,71.4%的肾小球中发现了微血栓,肾小球纤维素密度指数达60 6%。此外,96.2%的肾小管上皮细胞变性坏死,84.1%的肾小管中有管型形成。对照组家兔均未发现这些病理变化。上述试验结果揭示,内毒素引发了弥漫性血管内凝血,而肾小球毛细血管内广泛形成的微血栓阻断了肾小球毛细血管血流,从而导致肾小球滤过率降低,这是内毒素介导急性肾功能衰竭的首要机理。此外,肾小管上皮细胞的变性、坏死可损害其重吸收和分泌功能,管型形成可阻塞肾小管管腔并增大肾球囊内的压力,这些也都是在内毒素介导急性肾功能衰竭发生发展过程中起重要作用的因素。     

高寒草甸草原净初级生产力对气候变化响应的模拟

利用1957-2014年气象数据和1998-2014年实测数据驱动CENTURY模型模拟海北高寒草甸草原生态系统地上净初级生产力(ANPP)的动态变化,并利用典型浓度路径RCP4.5和RCP8.5情景下5个大气环流模型的气候情景数据来模拟未来气候变化和CO₂浓度变化对草地生态系统ANPP的影响。结果表明:1)研究地点1998-2014年的ANPP观测值与模拟值变化趋势吻合度较高,Pearson相关性系数为0.67,均方根误差为19.62 g·m^-2,CENTURY模型适用于模拟气候变化对高寒草甸草原影响的研究。2)过去50多年,高寒草甸草原的年平均最低气温、最高气温和年平均气温都呈极显著的波动上升趋势(P<0.01),年降水量年际波动特征比较明显,降水主要集中在植被的生长季。过去50多年,高寒草甸草原ANPP平均值达到271 g·m^-2,总体变化趋势为增加,但变化趋势不显著(P>0.05)。3)与基准时段(2001-2014年)相比,高寒草甸草原未来2030s(2015-2040年)、2050s(2041-2070年)、2080s(2071-2099年)时段多模型年平均降水量、年平均温度、年平均最低和最高温度变化率均为正值。不考虑CO₂肥效作用下,高寒草甸草原多模型平均ANPP在RCP4.5和RCP8.5情景下分别增加2.21%,11.53%,17.78%和8.34%,21.68%,40.32%;考虑CO₂肥效作用下,高寒草甸草原多模型平均ANPP在RCP4.5和RCP8.5情景下分别增加2.89%,14.29%,24.28%和11.57%,31.74%,57.29%。考虑和不考虑CO₂肥效的情况下,5个大气环流模型引起的模拟结果的不确定性都在合理范围之内,多大气环流模型与CENTURY耦合模拟的ANPP结果较为一致。     

空心莲子草浸提液对苜蓿、菊苣和燕麦的潜在化感效应

空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)是全球难以根除的恶性杂草,遍布我国20多个省(市)的陆地和水域,造成巨大的生态灾难和经济损失,研究它对牧草的化感作用可为有效防除和选种牧草提供科学依据。本研究以苜蓿(Medicago sativa)、菊苣(Cichorium intybus)和燕麦(Avena sativa)为受体植物材料,采用培养和盆栽试验,研究了空心莲子草地上部(ESA)和根系浸提液(ERA)对牧草种子发芽和幼苗生长的影响。结果表明,用ESA和ERA浸种,抑制牧草胚乳蛋白质、淀粉和肌醇磷酸盐水解,降低种子游离氨基酸、可溶性糖和水溶性无机磷含量,破坏种子细胞膜结构,从而抑制牧草种子萌发,其发芽率、发芽指数和活力指数的最大降幅依次为95.66%、96.15%和98.63%。用ESA和ERA浇灌幼苗,会降低牧草根系活力、硝酸还原酶活性和叶绿素含量,减少植株氮、磷、钾吸收,抑制幼苗生长,生物量的最大降幅分别为52.27%(ESA)和63.74%(ERA)。此外,ESA和ERA对3种牧草的化感指数和化感综合效应均为负值,其绝对值随浸提液浓度增加而增大,且表现为ERA大于ESA,燕麦大于苜蓿和菊苣。因此,空心莲子草浸提液对3种牧草均有化感抑制作用,ERA的化感效应大于ESA,燕麦种子发芽和幼苗生长受到的抑制程度大于苜蓿和菊苣。在牧草栽培中,选种较不敏感的菊苣和苜蓿有益于减轻危害和减少损失。     

干热河谷印楝树干液流密度动态变化特征研究

采用TDP技术对金沙江干热河谷元谋段主要造林树种印楝的树干液流密度动态变化进行了观测,得到3点主要结论:①无论干热季节或湿润季节,印楝树干液流密度昼夜变化的规律性较强,呈明显的单峰曲线;②由干热季节转向湿润季节时,印楝树干液流密度呈下降趋势,5年生印楝在5月、7月及10月的典型晴天里的树干液流密度日变化平均值分别为12.11、7.48及6.90cm3·cm-2·h-1;③在干热季节里印楝蒸腾耗水具有相当的被动性,而在湿润季节时其蒸腾耗水则表现出主动性和平氨性,反映了印楝在不同季节里的耗水机制差异.     

响应面法优化纳豆混合发酵工艺的研究

为了改善纳豆的风味和口感,提高其可食用性,通过优化纳豆芽孢杆菌与酿酒酵母混合发酵工艺,降低纳豆的氨腥味;在此基础上,利用单因素试验和响应面法对纳豆固态发酵条件进行优化。确定纳豆固态发酵的最优条件为:混合菌种比例为3∶1,大豆含水量为60%,大豆的铺层厚度为3 cm,高温蒸煮30 min,接种量6%,发酵温度35℃,发酵时间28 h,后熟1 d,此条件下,挥发性盐基氮含量降低了40.1%,纳豆激酶活力提高了39.1%,纳豆的风味和口感均得到提升,更适合我国居民食用。     

京津冀潮白河区域土地利用变化对生态系统服务的影响

为探讨京津冀潮白河区域不同时期内的土地利用变化和生态系统服务（ES）的动态演变情况，采用土地利用动态度模型、当量因子法、敏感性指数法，分析该区域2001、2005、2009、2013年和2017年近20年来的土地利用数据。结果表明：在2001-2017年期间该区域耕地和农村居民点面积明显减少，城镇用地和水域面积明显增加；该区域的主要土地利用类型为耕地、农村居民点和城镇用地，且耕地和农村居民点的比例逐渐减少，城镇用地比例逐渐增大；城镇用地、工矿用地和水域的动态度呈现大幅增加趋势，农村居民点、耕地、草地和林地的动态度呈现较大幅的减少趋势。近20年来该区域的生态系统服务价值（ESV）整体上呈现增加的趋势，水域的生态系统服务价值增加对该流域生态系统服务价值变化起决定性作用。2001-2017年该区域内各地类的敏感性指数（CS）均小于1，敏感性指数从大到小依次为耕地 > 水域 > 林地 > 草地。综上，应根据该区域内土地利用变化对生态系统服务产生的影响，制定合理化政策、构建合理的土地利用格局，从而提升生态系统服务。     

贵州省辣椒炭疽病病原鉴定及协同增效药剂筛选

以采自贵州省贵阳市和遵义市的辣椒炭疽病病样为试材,采用组织分离法分离病原菌,依照柯赫氏法则确定病原菌的致病性,根据菌株形态特征及rDNA-ITS序列分析鉴定,研究引起贵州省辣椒炭疽病的病原;采用菌丝生长抑制法,研究了致病菌株对甲基硫茼灵等11种原药和10％苯醚甲环唑等6种成品药的敏感性,从而在此基础上选择不同作用机理的药剂组合复配,测定抑制活性.结果 表明:结合形态学及分子生物学确定其为辣椒炭疽病菌,分别为尖孢炭疽菌(Colletotrichum acutatum)、斯高维尔炭疽菌(Colletotrichum scovillei)和疑似新种(Colletotrichum sp.);经敏感性测定,所选药剂对菌株均有一定程度的抑制作用;咪鲜胺、双苯菌胺、唑胺菌酯、戊唑醇等4种原药对3株辣椒炭疽病菌药效比较稳定,抑制效果较好;辣椒炭疽病菌对22.50％啶氧菌酯和10％苯醚甲环唑2种成品药剂的敏感性较高,EC50值分别为1.60 mg·L-1和2.12 mg·L-1;戊唑醇与吡唑醚菌酯3∶1和1∶1复配时,SR分别为1.7453和2.0611,1∶1时增效效果最好.啶氧菌酯与咪鲜胺1∶3、1∶1和1∶5复配时,SR分别为1.7234,1.6611和1.6585,1∶3增效效果最好.综上所述,引起贵州省辣椒炭疽病的病原菌有GY-1尖孢炭疽菌(C.acutatum);ZY-1斯高维尔炭疽菌(C.scovillei);ZY-2疑似新种(Colletotrichum sp.).     

氮添加对天山高寒草原土壤酶活性和酶化学计量特征的影响

为探究氮添加对高寒草原生态系统土壤酶活性的影响,于2018年在中国科学院巴音布鲁克草原生态系统研究站,选择4个氮添加水平(对照,N0,0 kg·hm^-2·a^-1;低氮,N1,10 kg·hm^-2·a^-1;中氮,N3,30 kg·hm^-2·a^-1;高氮,N9,90 kg·hm^-2·a^-1),开展土壤酶活性对氮添加响应的研究,分析土壤酶活性对氮添加的响应特点,土壤酶化学计量比以及土壤酶活性与土壤环境因子的关系。结果表明:与对照相比,氮添加在N3水平显著增加β-1,4葡萄糖苷酶(βG)、β-D-纤维二糖水解酶(CBH)和β-1,4木糖苷酶(βX)酶活性(P<0.05),N1和N3水平显著增加碱性磷酸酶(AKP)活性(P<0.05),N3水平显著降低多酚氧化酶(PPO)活性(P<0.05),氮添加对亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性影响不显著,N3水平下显著增加N-乙酰-β-D氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性(P<0.05)。相关分析表明,8种土壤酶活性均与土壤有机碳(SOC、NAG除外)和总磷(TP)显著相关,与土壤总氮(TN)不相关。研究区土壤酶活性C∶N∶P化学计量比为1∶1∶1.2,与全球生态系统的土壤酶活性C∶N∶P的比值1∶1∶1相偏离,表明该研究区土壤微生物生长受磷素限制。冗余分析(RDA)进一步揭示出土壤有机碳和土壤全磷含量是影响土壤酶活性的主要因子。