浒苔多糖及多糖铁对水稻育苗生长的影响

通过水稻育苗实验,对比分析了浒苔多糖（EP）和多糖铁（EPI）对水稻育苗生长的影响。研究发现,浒苔多糖和多糖铁对水稻具有显著的促生长作用。水稻的氮含量、叶绿素及可溶性糖含量,相对于空白组,浒苔多糖处理组分别提高了42.2%、45.9%、2.7%,多糖铁组相对提高了48.2%、52.8%、4.3%,而多糖铁相对于多糖组提高了4.2%、4.7%、1.6%。另一方面,浒苔多糖和多糖铁显著提高了水稻的生长势,相对于空白组,多糖及多糖铁处理组的水稻的根长、株高、干重等指标显著增加,浒苔多糖处理组分别提高了9.2%、25.4%、27.0%,多糖铁组相对提高了48.0%、49.6%、39.8%,而多糖铁相对于多糖组分别提高了35.5%、19.3%、10.0%。因此,浒苔多糖和多糖铁可促进水稻体内氮元素的积累,促进叶绿素的合成,提高光合作用,增加可溶性糖的含量,从而提高水稻的生长势,表现在根长、株高和株重等指标显著增加,其中多糖铁对水稻的促生长作用更为显著,可为浒苔在农业中的高值化开发提供研究方向。     

铁氧化物-硅酸盐复合物的形成、性质及其对砷的固定

铁氧化物与硅酸盐矿物是土壤中最重要、最活跃的固相组分,它们之间的交互作用直接影响土壤物理化学特性,可有效地调控土壤(类)重金属的迁移、转化。本文以铁氧化物和硅酸盐矿物胶结过程中的一些表观特征变化为出发点,从宏观、表观到微观综述了二者交互作用的界面特性和机理、交互作用前后对土壤砷的固定与释放机制等内容。本文阐明层状硅酸盐与铁氧化物通过多种化学作用而发生表面复合,其中静电作用是作用力之一,带负电荷的硅酸盐与带正电荷的铁氧化物在静电引力的作用下迅速结合,在胶体表面双电层上形成二元团聚体;形成的二元团聚体可改变土壤矿物的表面积和孔性结构、表面电化学特性和物理性质。同时,铁氧化物-硅酸盐复合物表面的活性基团可以通过内层络合共氧的方式将土壤中AsO_4~(2-)络合,形成单核或双核表面络合物而固定砷。复合物对AsO_4~(2-)的吸附能力介于铁氧化物和硅酸盐矿物之间,并更接近铁氧化物的表面吸附特性。本文旨在为土壤砷的原位固定提供理论支撑。     

铁改性木本泥炭对镉砷复合污染稻田的修复效果研究

铁改性木本泥炭是一种新型环保有机类土壤调理剂,在稻田镉砷复合污染治理方面具有很大的应用潜力。为研究铁改性木本泥炭对稻田镉砷同步钝化效果的稳定性,在珠三角地区开展了三年的田间定位试验。结果表明:施加铁改性木本泥炭可显著降低稻米镉砷含量,下降率分别达到了41.3% ～ 57.6%和40.1%～55.8%;;可显著促进水稻增产,水稻单季撒施2 250 kg/hm~2铁改性木本泥炭,水稻增产810 ～1 125 kg/hm~2,增产率为14.3% ～18.4%;土壤的有效态镉和有效态砷含量同步降低,下降率分别为25.8% ～ 46.4%和42.6%～ 56.1%。而单施木本泥炭仅对稻米镉的吸收积累表现出较好的抑制作用,单施铁粉仅抑制了稻米砷的积累。此外,施加铁改性木本泥炭后,土壤pH提高了0.33 ～ 0.44个单位,有机质增加了2.1 ～ 3.3 g/kg,阳离子交换能力(CEC)提高了1.0～2.6 cmol/kg。这表明铁改性木本泥炭可以有效改善土壤的理化性质。对比2016—2018三年(六季)铁改性木本泥炭修复稻田镉砷复合污染效果发现,3年间早稻稻米镉砷含量下降率、产量增幅的年际差异均较小,晚稻亦然,表明铁改性木本泥炭可以稳定地抑制稻米镉砷积累、提高稻米产量。     

葡萄Fe-S簇装配基因的鉴定、克隆和表达特征分析

【目的】从葡萄中克隆并鉴定Fe-S簇装配基因,在转录水平探索其组织特异性表达特征及其对缺铁胁迫的差异响应,明确主效基因。【方法】通过同源克隆法,在葡萄基因组中筛选并鉴定参与Fe-S簇装配的基因;借助生物信息学软件分析葡萄Fe-S簇装配相关基因及其编码蛋白的详细特征;利用实时荧光定量PCR分析Fe-S簇装配相关基因在葡萄不同组织部位的表达模式及其对缺铁胁迫的响应情况;利用MEGE 7.0软件建立不同植物ISU1同源蛋白的系统进化树。【结果】在葡萄基因组中检索并克隆获得46个Fe-S簇装配基因,分布于16条染色体上,含有1—21个长度不一的内含子,且主要分布于质体、线粒体和细胞质,分别含有14、21和11个基因成员;葡萄Fe-S簇装配蛋白在多种亚细胞结构中均有定位,且不同装配机制中蛋白的亚细胞定位情况差异很大;所选10种植物ISU1蛋白序列的一致性高达77%,系统发育树分析表明同一属的ISU1同源蛋白如十字花科的拟南芥和盐芥、禾本科的水稻和短柄草、蔷薇科的桃和苹果,倾向于紧密聚在一起,但葡萄ISU1和番茄ISU1紧密聚集在一起;葡萄Fe-S簇装配基因在3年生‘马瑟兰’成年树体和组培幼苗不同组织中的表达水平差异较大,其中,ISU1整体水平的表达量最为丰富（尤其是成熟期果实中的表达量最高）,其次是HSCA1、ISA2、NFU2、SUFA和SUFB等基因,而SUFE2、NFS1、HSCA2、HSCA6、TAH18和CIA2在本研究所有葡萄组织中均未检测到表达量;在‘马瑟兰’幼苗中,葡萄Fe-S簇装配基因对缺铁处理较为敏感,所有基因至少在1个检测的组织部位对缺铁处理有响应,其中,22个基因的表达水平在所有检测组织中均受缺铁处理调控：根部Fe-S簇装配基因的表达水平易受缺铁胁迫诱导而上调,但地上部（茎和叶）Fe-S簇装配基因的表达水平易受缺铁胁迫抑制而下调。【结论】从葡萄中克隆并鉴定了46个Fe-S簇装配基因,分别定位于质体、线粒体和细胞质;葡萄Fe-S簇装配基因在三年生成年树体和组培幼苗不同组织中的表达水平差异较大,且在葡萄幼苗不同组织中的转录水平对缺铁胁迫的响应具有显著差异;ISU1在葡萄所有组织中的整体表达量较高;葡萄ISU1和番茄ISU1同源蛋白遗传进化距离最接近。     

海马齿根系响应盐胁迫的转录组分析

【目的】对盐胁迫下海马齿根系进行转录组测序分析,挖掘海马齿根系耐盐相关基因,为揭示海马齿耐盐的分子机制提供参考。【方法】利用Illumina测序技术对0 mmol/L NaCl （对照组）和400 mmol/L NaCl胁迫处理（盐胁迫处理组）下的海马齿根系进行转录组测序分析,从中筛选出差异表达基因,选取13个基因进行实时荧光定量PCR （qRTPCR）检测,以验证转录组数据的可靠性。【结果】在海马齿根系转录组中共鉴定出305145个转录本,平均长度为622 bp,其中,对照组有146177个长度>300 bp的转录本,盐胁迫处理组有72173个长度>300 bp的转录本;共有65535条Unigenes在Nr、GO、Swiss-Prot、COG和KEGG五大数据库注释成功,占Unigenes总数的52.36%。对照组和盐胁迫处理组共有65535个差异Unigenes,其中,有182个热休克蛋白基因。对照组和盐胁迫处理组间共有24042个差异表达基因,从中选取13个基因进行qRT-PCR检测,结果显示,9个基因表达上调,其余4个基因表达下调,与转录组测序结果一致。24042个差异表达基因中,共有10106个显著差异基因富集到129条代谢通路,其中富集程度排名前10的代谢途径为核糖体、次级代谢生物合成、RNA转运、内吞作用、剪接体、甘油磷脂代谢、内质网加工、吞噬、醚脂类代谢和植物-病原体相互作用,参与盐胁迫相关的硫代谢、脯氨酸积累、活性氧（ROS）代谢、与盐胁迫相关的钙信号通路和过氧化氢代谢等途径的差异基因上调。【结论】在盐胁迫下海马齿差异表达基因如小分子量热激蛋白基因、抗氧化酶相关基因及与离子交换相关基因发挥了重要调控作用。     

泡桐无性繁殖育苗技术及园林绿化应用

泡桐属植物自然分布及栽培范围广阔,是园林绿化、农桐间作等的优良树种之一。同时,泡桐木材材质优良,常应用于制造业,是重要的特用经济树种之一。目前,泡桐的繁殖方法都具有一定的局限性,由于泡桐雄性不育,有性繁殖需要经过天然杂交才能结实,但这样的种子往往不能保持优良的性状。插根法繁殖,则受到种根不足的限制。为了打破泡桐繁殖中的局限性,加快泡桐的优良品种的应用和推广,我们对泡桐进行了劈根嫁接育苗方法的尝试,研究发现劈根嫁接泡桐成活率高,操作简便,易出苗。同时,对泡桐的生态习性、园林绿化应用进行了总结,以期为其在园林中的应用提供参考。泡桐无性繁殖育苗技术及园林绿化应用研究,不仅可以提升泡桐繁殖速率,还可保持泡桐树种的优良性状,对泡桐属种质资源的推广和园林应用具有重要价值。     

AMF根外菌丝对重金属铅的吸收与转运

【目的】探讨丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhiza fungi,AMF）异形根孢囊霉（Rhizophagus irregularis,Ri）和摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae,Fm）根外菌丝对重金属铅的吸收及转运能力,为明确AMF根外菌丝的铅转运能力提供依据。【方法】以菌根植物蒺藜苜蓿（Medicago truncatula,寄主）和非菌根植物油菜（Brassica napus）为试验材料,采用三室培养系统（菌根室-施铅室-非菌根室）进行研究,其中菌根室种植蒺藜苜蓿并进行AMF处理,包括接种Ri、Fm和未接种对照（CK）3个处理;施铅室（中间隔室）设置0和800 mg/kg 2个铅处理;非菌根室种植油菜,试验共设CK、Ri、Fm、Pb、Ri×Pb、Fm×Pb 6个处理,研究铅胁迫下2种AMF根外菌丝对植物生长及铅离子富集的影响。【结果】（1）与CK处理比,Ri和Fm处理蒺藜苜蓿总生物量分别提高了43.55%和256.98%,铅胁迫对Ri和Fm处理蒺藜苜蓿的生物量无显著影响。（2）0 mg/kg 铅胁迫下,2种AMF均能够与蒺藜苜蓿形成良好共生关系,Fm和Ri处理菌根侵染率达到90%以上。Fm和Fm×Pb处理侵染根段丛枝丰度分别是Ri和Ri×Pb处理的8.75和2.51倍。（3）与Ri处理比,Ri×Pb处理菌根室培养基质中菌丝密度显著提高231.57%,施铅室培养基质中菌丝密度显著降低49.56%;与Fm处理比,Fm×Pb处理菌根室培养基质中菌丝密度提高314.09%,施铅室培养基质中菌丝密度降低21.09%。（4）Ri×Pb、Fm×Pb处理蒺藜苜蓿地上部铅含量分别是CK处理的3.60和8.45倍,根系铅含量分别是CK处理的7.45和217.87倍;Fm×Pb处理油菜根系铅含量是CK处理的62.15倍。【结论】AMF根外菌丝能够直接吸收并转运铅至寄主植物根部,并可能借由“外排”效应将铅运输至非菌根植物根系,且Fm促进植物生长及根外菌丝吸收转运铅的能力显著高于Ri。     

连作和感病对烟株根际土壤真菌群落结构的影响

【目的】了解连作及其与根腐病感染对烟株根际土壤真菌群落结构及多样性的影响,为连作土壤微生态环境定向调控和根腐病精准防治提供理论依据和技术指导。【方法】分别选取连作2,4和8年烟田健株（依次记为HT2、HT4、HT8）和根腐病感病烟株（依次记为ST2、ST4、ST8）根际土壤,以同区域撂荒2年以上耕层土壤为对照（CK）,测定不同处理土壤理化性质,利用高通量测序技术分析不同连作年限烟田健株和病株根际土壤真菌群落组成和多样性的差异,并基于冗余分析探讨了土壤化学性质与真菌群落分布的相关性。【结果】与对照（CK）相比,连作和感病降低了烟株根际土壤真菌群落的丰富度和多样性。健株根际土壤真菌优势菌群累积相对丰度总和小于病株。属水平上,连作2年和4年烟田健株和病株根际土壤镰刀菌属（Fusarium）相对丰度增幅为81.3%～665.1%,随连作年限的延长,健株和病株根际土壤淡紫紫孢菌属（Purpureocillium）相对丰度降幅为295.2%～1 387.1%;种水平上,健株和病株根际土壤茄腐镰刀菌（Fusarium solani）相对丰度增幅为88.5%～844.3%。土壤指示物种相对丰度随连作年限的延长而降低。土壤化学性质与真菌群落丰度密切关联,其中pH值和速效钾含量是影响连作和感病烟株根际土壤真菌群落分布的核心环境因子。【结论】连作和感病降低了烟株根际土壤真菌群落及有益菌群落的丰富度和多样性,但提高了病原菌的相对丰度,茄腐镰刀菌可能是引起试验烟株根腐病的主要病原菌。     

纳米氧化物对美托洛尔生物富集的影响研究

为揭示氧化物纳米颗粒（NPs）对离子型有机污染物在水生生物体内富集的影响,本研究考察了两种典型的氧化物NPs对鲤鱼富集β-阻断剂美托洛尔的影响以及美托洛尔在鱼体内各部位的分布,并通过批平衡实验进一步探讨了吸附解吸与生物富集的关系。结果表明：NPs共暴露时,在摄取阶段结束时美托洛尔生物浓缩因子（BCF）值增加了2.39倍（TiO₂ NPs）和3.49倍（SiO₂ NPs）。净化阶段鱼体内的美托洛尔半衰期由20.09d缩短到8.39d（TiO₂ NPs）和6.13d（SiO₂ NPs）,净化结束时鱼体内的美托洛尔残余浓度则略有升高。NPs的共暴露未改变鲤鱼摄取美托洛尔的途径,但显著升高了鱼鳃和内脏中美托洛尔的浓度。相对于TiO₂ NPs,SiO₂ NPs对美托洛尔具有更强的、且不可逆的吸附,使用Freundlich模型拟合的lg K_F值分别为2.21（TiO₂ NPs）和4.47（SiO₂ NPs）。研究表明NPs能够通过吸附载带促进鱼体对美托洛尔的富集,吸附态美托洛尔主要通过摄食和鳃的呼吸作用随NPs进入鱼体内,由NPs携带进入鱼体内的美托洛尔一部分发生解吸从而被鱼体利用,未发生解吸的部分随NPs的排出被排出体外。     

连作、轮作对谷子根际细菌群落结构的影响

为探明谷子连作与轮作对土壤细菌群落组成的影响,利用高通量测序技术,结合土壤理化性质及酶活性,比较分析了撂荒地、玉米-谷子轮作、谷子连作2、3 a和5 a土壤细菌群落组成多样性。结果表明：谷子连作与轮作土壤均为碱性,pH为8.26~8.49,碱解氮、有机质、脲酶活性表现为轮作地最高,连作2 a开始降低,连作3 a达最低值,连作5 a又开始回升,速效钾、多酚氧化酶、过氧化氢酶以及蔗糖酶活性均是连作土壤高于轮作土壤。谷子连作与轮作土壤细菌在门水平上群落组成比较固定,但不同物种的丰度差异较大;菌群分析发现放线菌门、变形菌门以及酸杆菌门是谷子根际土壤优势菌群;菌群相对丰度在轮作土壤中高于连作土壤的有：变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、厚壁菌门以及硝化螺旋菌门,低于连作土壤的有己科河菌门和绿弯菌门;Alpha多样性分析显示各组间菌群差异不显著,Beta多样性分析则显示连作、玉米-谷子轮作地和撂荒地土壤菌群分布差异较大;冗余分析（RDA）表明鞘氨醇单胞菌与pH、有效磷、碱解氮和有机质呈正相关,类诺卡氏菌与pH、有效磷、碱解氮、有机质、脲酶和过氧化氢酶呈正相关,轮作、连作、撂荒地组间根际土壤优势菌存在差异,LEfSe分析确定了谷子根际土壤特定标志物,其中轮作地的优势菌群为鞘氨醇单胞菌和类诺卡氏菌,3 a连作地的优势菌群为土壤红杆菌。综上所述,谷子连作土壤与轮作土壤相比,细菌的ASVs丰度减少,细菌群落分布差异较大;随着谷子连作年限增加,土壤养分呈先下降后上升趋势。