入侵昆虫基因组研究进展

随着全球贸易的加速发展,入侵物种对农林业、生态环境及人类健康的威胁日益严重。基因组学研究为阐明外来有害生物入侵的分子机制与生态适应性过程以及研发新型防控技术提供了新手段、新平台与大数据。本文综述了入侵昆虫基因组学研究的发展现状,系统总结了基因/基因家族、转座子/重复序列等基因组信息在决定昆虫入侵性中的重要作用,着力探讨了基因组学研究在助力害虫RNAi、昆虫不育技术(SIT)、化学生态防治和物理防治等防控新技术/新产品开发方面的潜力,并展望了基因组学研究应用于入侵昆虫综合防控的前景。     

茶树CsSNAT基因的克隆与表达分析

为明确茶树SNAT基因的序列特征和表达特点,在茶树转录组测序的基础上以茶树(Camellia sinensis)品种舒茶早为试验材料,通过SMART^TM RACE技术克隆茶树褪黑素合成途径中关键限速酶5-羟色胺-N-乙酰转移酶CsSNAT基因的cDNA全长序列,并分析其基因结构和表达模式。结果表明,CsSNAT基因序列全长1 014 bp,其中包含742 bp的完整开放阅读框(ORF),编码247个氨基酸,预测等电点7.64,蛋白分子量27.36 kDa。氨基酸序列比对显示,CsSNAT蛋白与其他高等植物的SNAT蛋白具有较高同源性,与葡萄 VvSNAT(CBI31163)同源性最高,为66.19%。诱导蛋白最佳条件为温度28℃,异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)浓度0.5 mg·L^-1,诱导时间6 h,在上清液中可获得大量分子量为66 kDa的可溶性融合蛋白。实时定量 PCR 分析表明,CsSNAT在褪黑素处理6 h后表达量最高,为对照的3倍;茶尺蠖取食6 h后,CsSNAT表达显著上调。不同激素处理结果显示,CsSNAT受脱落酸(ABA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和水杨酸(SA)诱导表达。本研究结果为5-羟色胺-N-乙酰转移酶功能研究奠定了一定的基础。     

生物炭对向日葵秸秆热解特性及气体产物影响

为了研究生物炭对向日葵秸秆热解的影响,以向日葵秸秆为原料,基于TG-FTIR研究生物炭添加前后向日葵秸秆热解特性与气体产物的变化。结果表明,与向日葵秸秆相比,混合样品主热解区间由276~349℃变得更长,并且发生不同程度的偏移,热解活化能不同程度降低,由60.21降到38.07~50.35 kJ/mol,呋喃类、酸类、含羰基类化合物、芳香醛类、CO、CH4等产物吸光度值存在差异。随着添加500℃制备生物炭比例增加,混合样品热解的活化能减小,释放气体产物中芳香醛类释放量增量减少,CO与CH4释放量降低。添加不同制备温度的生物炭,混合样品热解产生呋喃类、酸类、含羰基类化合物释放量均有所降低;添加500和700℃制备的生物炭,混合样品热解气体产物中芳香醛类增加。添加900℃制备的生物炭,向日葵秸秆热解气体产物中CO产量增加。该研究为向日葵秸秆的有效利用提供理论基础和技术支撑。     

冲击式速冻设备上下送风速度对虾仁冻结过程的影响

随着人们对速冻食品品质的要求不断提高,商家对食品速冻技术的要求也在不断提高,冲击式速冻技术作为目前先进的速冻技术之一成为研究热点。但由于其高速射流冲击导致的内部换热区流场的不均匀会造成设备换热效率差,能效比低等问题。为找到使得设备换热区流场最优的送风速度,该文以明虾虾仁为研究对象,利用数值模拟结合试验验证的方法研究了冲击式速冻设备中上下送风速度对虾仁冻结过程的影响,分为上下两侧风速保持一致且同时改变;上侧送风速度为15 m/s、下侧为0~15 m/s;以及下侧送风速度为15 m/s、上侧为0~15 m/s 3个试验组进行研究。研究结果为:当冲击式速冻设备两侧送风速度保持一致时,随着风速的增大,虾仁冻结时长缩短但减小幅度也会不断减小;当上下两侧送风速度大小相差悬殊时,两股冲击射流相对冲击会在低速侧形成促进虾仁表面流场流动的涡流,提高换热效率,减小虾仁冻结时长;当上下两侧送风速度大小相差不大时,两股冲击射流相对冲击会在虾仁表面形成流速较低的射流"真空区",降低虾仁换热效率,增大虾仁冻结时长;在试验的两侧送风速度范围内,当上侧送风速度为15 m/s,下侧送风速度为2 m/s时,虾仁对流换热强度最大,冻结时长最短。     

小麦秸秆热解过程中碳和微量元素迁移转化规律

为研究小麦秸秆热解过程中碳元素和微量元素的迁移转化规律,依托连续式作物秸秆分段均匀炭化联产系统,基于热解炭化生产工艺,测算及分析碳元素在秸秆热解过程中的存在形式及迁移转化量,利用HSC Chemistry软件模拟微量元素在秸秆热解炭化过程中的组分变化,分析了8种微量元素的迁移转化规律,为生物质热解机理的进一步研究提供支撑,为提高秸秆热解炭品质提供强有力保证。结果表明:经测试及测算得到的碳元素迁移足迹图符合碳元素质量守恒定律,碳元素迁移到热解炭中41.12%,以固定碳存在;22.83%迁移到焦油中,以大分子长链烃和环链烃存在;26.62%的碳元素以六碳内的短链烃存在于热解气;4.71%迁移到木醋液中为醛、酮、酸等。小麦秸秆中含量在100μg/L以上的8种高富集微量元素里,K、Na、Ca、Mg主要以硫酸盐、磷酸盐及氯化物形式存在于热解炭中,Al、Fe多以氧化物、硫化物以及硅、氧共融物形态被大量保留在热解炭中,而P、S元素在热解炭化过程中的析出主要是有机结合物的分解。     

海南岛西部橡胶人工林冠层温度变化及其与微气象要素的关系

冠层温度是表征植物生理生态过程及能量平衡状况的重要参数之一。为探讨热带森林冠层温度在不同时间尺度下的变化规律并且初步分析环境因素与冠层温度的关系,本研究利用红外温度传感器测定了海南岛西部橡胶人工林2017年全年的冠层温度数据以及同步得到的冠层微气象资料,对干季和湿季下海南岛西部橡胶人工林冠层温度（T_c）与大气温度（T_a）特征进行了分析,同时结合微气象因子进行了讨论。结果表明：橡胶人工林冠层温度全年各月日变化都为单峰曲线,相比T_a,T_c具有明显的位相前移、变化加剧的特点。白天林冠边界层处于不稳定状态,林冠为土壤-植物-大气连续体（Soil-Plant-Atmosphere Continuum,SPAC）的热源;夜晚林冠边界层为逆温层结,呈稳定状态,林冠为SPAC的冷源。湿季冠层温度高于干季。若仅考虑T_a,T_c与T_a之间具有很好的线性关系,其线性方程为T_c= 1.033T_a-0.656;若同时考虑大气温度（T_a）、净辐射（R_n）、相对湿度（RH）与风速（V）等微气象因子,其复相关系数表明全年均呈极显著相关,偏相关系数表明干季冠层温度变化主要受T_a、R_n和RH的影响,其次受V的影响;湿季主要受T_a与RH的共同作用,R_n与V对其的影响相比可忽略不计。此研究结果初步揭示了橡胶人工林冠层温度的全年变化规律及其与众多微气象因子之间的关系,为进一步探究冠层温度变化及其影响机制提供科学依据。     

肠道可培养共生菌对橘小实蝇不育雄虫生物学特征的影响

橘小实蝇是一种对果、蔬产业造成严重经济损失的害虫，应用昆虫不育技术（SIT）防治橘小实蝇是一种切实可行的科学手段，但辐照会使不育雄虫受到一定程度的损伤。本研究通过在饲料中添加抗生素对肠道灭菌处理来探究肠道可培养共生菌对橘小实蝇生物学及形态学参数的影响。结果表明，抗生素处理组在不育雄虫的蛹重、逆境存活率以及竞争交配力等均显著低于对照组。另外，抗生素处理组和对照组不育雄虫的存活率曲线图表明处理组不育雄虫的寿命时长显著低于对照组，利用Weibull分布拟合模型判断得知两组橘小实蝇存活率曲线均符合基本模型中的Ⅰ型。本研究为进一步利用肠道可培养共生菌来改善橘小实蝇不育雄虫的生理健康提供理论基础。     

基于GEE的山东省近30年农业大棚时空动态变化研究

针对精确获取大尺度空间范围内农业大棚的分布情况并进行长时间的序列动态监测存在数据量大、计算效率低、精度不高等问题,利用Google Earth Engine(GEE)云平台能够实现快速存取、实时处理海量卫星数据,基于多时相Landsat影像进行农业大棚时序光谱特征和纹理特征的自动提取,采用随机森林算法实现山东省农业大棚的遥感分类,从而生成了山东省近30年农业大棚的空间分布和时空动态变化图。结果表明,本文分类流程具有较高的分类精度,其平均总体精度达到91.63%,Kappa系数均值为0.8642。经分析,山东省农业大棚从1990年的6.67 km^2增加到2018年的9919.40 km^2,增长速度为354.03 km^2/a。     

玉米穗轴对穗腐病抗性鉴定体系与优异抗源的研究

穗轴作为拟轮枝镰孢菌侵染果穗引发玉米穗腐病的重要途径之一，能够影响病原菌的侵染和扩散。为了深入开展玉米穗轴对拟轮枝镰孢菌抗性的研究以及了解玉米穗腐病子粒与穗轴抗性的差异，进行抗性鉴定体系的优化，利用164份国内外玉米骨干自交系进行两年两点的接种鉴定筛选优异抗源，对发病边长、发病芯长、发病面积、发病相对面积等4个抗性指标进行研究。结果表明，发病边长能较大程度地区分不同自交系间的抗感差异且又在材料内具有较好的重演性。把发病边长确定为玉米穗腐病穗轴抗性鉴定指标，对参试自交系进行抗性评价，鉴定出CML27、BT-1、CML274等58份穗轴高抗自交系，筛选出BT-1、CML173、CML193等8份子粒与穗轴均抗穗腐病的优异抗源。