Silicon-mediated genotoxic alterations in Brassica juncea under arsenic stress: A comparative study of biochemical and molecular markers

Arsenic (As), one of the most harmful toxicant at the global level, severely affects plant metabolism when taken up. Interestingly, the presence of silicon (Si) as a fertilizer in As-contaminated soil is an effective strategy to decrease As accumulation in plants. Brassica juncea (var. Varuna) were grown hydroponically to investigate the role of Si at biochemical and molecular levels under arsenite (As³⁺) stress. Seedlings of B. juncea were exposed to As³⁺, Si, and a combination of both elements. Our data demonstrated that seedlings exposed to As³⁺ showed an inhibition in shoot length, chlorophyll, carotenoid, and protein, while co-application of Si improved these growth parameters. Silicon supplementation reduced As accumulation in shoot. Increase/decrease was observed in stress-related parameters (cysteine and proline), antioxidant enzymes (superoxide dismutase, ascorbate peroxidase, and catalase), and oxidative stress markers (malondialdehyde and H₂O₂), which were improved upon co-application of Si as compared to As³⁺ alone treatment. Random amplified polymorphic DNA (RAPD) is a suitable biomarker assay for plants for assessing the genotoxicity. Seven RAPD primers produced a total of 39 and 48 bands in the leaves of the untreated and treated seedlings, respectively. The RAPD band-profiles and genomic template stability were consistent with other growth and physiological parameters. In conclusion, the genotoxic alterations along with the biochemical parameters indicate that the exposure to Si mitigates As³⁺-induced oxidative stress by improving the stress-related parameters and antioxidant system in B. juncea.     

LED补光对水稻秧苗素质及其生理特征和产量的影响

采用发光二极管(light-emitting diode,LED)精确调制光谱能量,研究不同光质对水稻秧苗素质(株高、根长和鲜干重)和生理特征(内源激素、抗氧化酶、可溶性蛋白和丙二醛)的影响,探讨生理特征与秧苗素质和补光移栽后产量的耦合关系。水稻秧苗分别在5种光质下进行补光照射:R (100%红光),B (100%蓝光),RB (80%红光+20%蓝光)RBG_12.5(62.5%红光+25%蓝光+12.5%绿光),RBG₂₅(50%红光+25%蓝光+25%绿光),光量子通量均为1 000μmol·m^-2·s^-1,照射30 d (6 h/d)后采样,并插秧至稻田,以无补光作为对照(CK)。与CK相比,LED补充光源显著(P<0.05)影响水稻秧苗的株高、根长和鲜干重。株高和地上部分干重最大值分别出现在R和RBG_12.5处理,而根长和地下部分干重的最大值均出现在RBG_12.5处理。LED补充光源对内源激素、抗氧化酶、可溶性蛋白和丙二醛的影响程度因光质和植物部位而异。与CK相比,RBG_12.5二显著(P<0.05)提高地上部生长素(IAA)含量和可溶性蛋白含量,B显著(P<0.05)提高地上部超氧化歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量;RBG_12.5和RBG₂₅显著(P<0.05)提高地下部IAA含量,RBC₂₅显著(P<0.05)提高地下部可溶性蛋白含量和MDA含量。补光移栽后水稻产量的变化趋势与光质对水稻秧苗壮苗指数的影响趋势一致:RBG_12.5> RBG25> RB> B> R> CK。逐步回归分析发现,壮苗指数与地上部赤霉素(GA_3)含量和IAA含量及地下部IAA含量和SOD活性显著正相关;补光移栽后产量与秧苗地上部IAA含量及地下部IAA含量和过氧化氢酶(CAT)活性显著正相关。LED补充光源通过调节水稻秧苗生理特征影响其素质,且影响效应延续至水稻成熟期。RBG_12.5光源更利于培育水稻壮苗和水稻增产,适宜用作工厂化育秧的补充光源。     

机械损伤及埋土深度对杉木萌蘖及抗氧化酶活性的影响

  目的  研究分析机械损伤处理下杉木Cunninghamia lanceolata无性系萌蘖能力与抗氧化酶活性的相关关系，从酶活性代谢生理角度阐述杉木萌蘖机制，为解决杉木无性系萌蘖问题提供理论依据。  方法  以杉木无性系洋020的1年生扦插苗为材料，通过盆栽试验，设置去顶和未去顶处理，0、3、6 cm埋土深度处理，在萌蘖初期、中期、后期分别取样，观测无性系萌蘖状况，通过酶活吸光度方法测定杉木无性系萌蘖过程中枝叶、基部韧皮部、根尖等不同器官超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性差异，并进行相关性分析。  结果  随着埋土深度的增加，去顶和未去顶不同埋土深度杉木无性系苗萌蘖能力均呈降低的趋势，且不同埋土深度处理会影响植物的抗氧化酶的活性。随着埋土深度的增加，杉木幼苗枝叶SOD活性呈上升趋势，CAT活性呈下降趋势；埋土6 cm处理有利于增强枝叶及根尖POD的活性。  结论  机械损伤和不同埋土深度对杉木无性萌蘖有一定的影响；同一埋土深度，去顶处理杉木无性系的萌蘖能力高于未去顶处理。不同器官植物抗氧化酶活性是影响杉木无性系机械损伤和不同埋土深度处理萌蘖的主要影响因子之一。图3表3参18     

气象灾害对农业产量的影响及防御对策

在我国，农业生产是一项非常具有季节性和地域性的工作。特别容易受到季节、地域和水土 的影响。气象灾害是决定农业产量的重要因素。在一些地方，冬天容易出现温度很低的情况。由于 温度的高低是不可控的，所以有许多农作物会被冻伤，导致产量下降甚至绝收的情况。气象局要根据 当地的实际情况进行预防。     

开食料中性洗涤纤维水平对犊牛生长性能、血清生化指标和抗氧化功能的影响

【目的】探究开食料中性洗涤纤维（NDF）含量对犊牛生长发育、血清生化指标及抗氧化性能的影响,为犊牛开食料的合理配制提供试验依据。【方法】选取平均体重为（42±2.5）kg 的60头（包括36头公犊牛,24头母犊牛）新生荷斯坦犊牛,随机分为4个试验组,每组15头（9头公犊牛+6头母犊牛）,15日龄起依次饲喂10%（10N）、15%（15N）、20%（20N）和25%（25N）NDF水平的开食料。试验犊牛单个饲养于犊牛岛,70日龄断奶,饲喂至112 日龄。每日记录开食料采食量,每两周称量犊牛的体重,于35和112日龄测量犊牛的体尺,35、70、90和112日龄空腹颈静脉抽血测定血液生化和抗氧化指标。【结果】（1）70—112日龄,犊牛开食料采食量10N组显著低于25N组（P＜0.5）;42—70日龄,20N和25N组NDF采食量显著高于10N和15N组（P＜0.05）;70—112日龄,NDF采食量随开食料NDF水平升高而显著增加（P＜0.05）; （2）70—112和15—112日龄,15N组犊牛体增重显著高于其他三组（P＜0.05）,分别高出12.67%、43.56%、30.17%和6.16%、18.09%、15.16%;15N组体高显著高于20N和25N组（P＜0.05）,体斜长和胸围显著高于25N组。（3）90日龄,15N组血清球蛋白含量显著高于其他三组,白球比显著低于其他三组（P＜0.05）;112日龄,血清谷丙转氨酶、谷草转氨酶和碱性磷酸酶含量随NDF水平的提高而显著降低（P＜0.05）。（4）35、70和112日龄,15N、20N和25N组血清超氧化物歧化酶浓度显著高于10N（P＜0.05）组,血清丙二醛浓度低于10N组。【结论】犊牛开食料中NDF水平直接影响进食量和体增重,15—112日龄荷斯坦犊牛开食料中NDF的适宜水平为15%。     

益生菌制剂对凡纳滨对虾生长、营养代谢及抗氧化能力的影响

【目的】研究饲料中添加地衣芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌对凡纳滨对虾生长性能、营养代谢及抗氧化能力的影响。【方法】将凡纳滨对虾幼虾随机分成3组,对照组投喂仅用蛋白液包裹的基础饲料,试验组分别投喂含活菌量达10~8 CFU/g的凝结芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的试验饲料,养殖周期为28 d。于试验第7,14,21和28天取样,测定血清总蛋白(TP)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、一氧化氮(NO)含量及谷氨酰胺合成酶(GS)、苹果酸脱氢酶(MDH)、脂肪酶(LPS)、已糖激酶(HK)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、一氧化氮合酶(NOS)活性和总抗氧化能力(T-AOC);试验结束后测定凡纳滨对虾的生长性能和肌肉营养成分。【结果】(1)与对照组比较,2个试验组凡纳滨对虾的终末体质量显著提高(P0.05),饲料系数显著降低(P0.05),肌肉中粗蛋白质、肌糖原含量和呈味氨基酸总量显著提高(P0.05);凝结芽孢杆菌组血清中TP、TC及TG含量与对照组差异显著(P0.05),地衣芽孢杆菌组TG含量显著高于对照组(P0.05)。(2)凝结芽孢杆菌组GS活性在试验第14天显著高于其他2个组(P0.05);2个试验组HK活性在第21天显著高于对照组(P0.05);凝结芽孢杆菌组MDH活性在第21天显著高于对照组(P0.05);2个试验组LPS活性在第7天显著高于对照组(P0.05),2个试验组之间无显著差异(P0.05)。(3)凝结芽孢杆菌组T-AOC活性在试验第7天最高(55.21 U/mL),地衣芽孢杆菌组在第14天最高(45.08 U/mL),均显著高于对照组(P0.05);2个试验组CAT活性在第21天最高,SOD活性在第7天最高,均显著高于对照组(P0.05),而2个试验组之间无显著差异(P0.05);凝结芽孢杆菌组GSH-PX活性在第28天最高(957.30 U/mL),地衣芽孢杆菌组在第21天最高(932.25 U/mL),均显著高于对照组(P0.05);凝结芽孢杆菌组NOS活性和NO含量均在第14天最高,显著高于对照组(P0.05);地衣芽孢杆菌组NO含量在第28天最高,显著高于对照组(P0.05)。【结论】地衣芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌均可作为饲料添加剂使用,提高凡纳滨对虾的生长性能,增强其营养物质代谢水平,提高其抗氧化能力。     

宛氏拟青霉提取物对盐胁迫下水稻幼苗的生理适应性

为探讨沙棘内生菌提取物作为生物刺激素对盐胁迫下水稻幼苗生长的影响，于沙棘内生菌宛氏拟青霉（Paecilomyces variotii）中提取了生物刺激素PVE（Paecilomyces variotii extracts），并经液相色谱对PVE的活性物质进行了富集纯化。通过水稻液培试验，设无盐（CK）、添加NaCl（NS）、添加PVE和NaCl（PN1）、添加PVE纯化物和NaCl（PN2）4个处理，研究生物刺激素对水稻的耐盐效应。结果表明，施用生物刺激素能够缓解盐胁迫对水稻生长造成的严重抑制。PN1、PN2处理较NS处理提高了叶片与根系的干质量，减少了植株体内的水分流失，增加了根系的直径和吸收面积，但根长相较于CK处理无显著差异；PN2处理叶片鲜质量、叶片含水量、根系含水量较PN1处理分别增加了12.44%、1.13%和0.42%。与NS处理相比，PN1和PN2处理叶片光合速率分别提高了34.08%和40.82%，蒸腾速率分别提高了23.90%和18.86%，PN1和PN2处理还显著提高了叶片中的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性，使丙二醛（MDA）含量分别降低了28.36%和20.97%。PN2处理叶片和根系中的Na⁺含量较NS处理分别降低了36.31%和10.85%，从而降低了Na⁺/K⁺，保证了植株体内的离子平衡。研究表明，PVE及PVE纯化物在极低的浓度下具有较高的生理活性，并通过减少水分流失、促进根系生长、提高光合速率来减轻氧化损伤，同时以降低Na⁺流入的方式缓解盐胁迫对水稻幼苗的影响。     

硬质海岸防护设施的生态效应与对策

虽然滨海地区占地球陆地面积不足4%，但沿海生境是全球最有价值的自然资源之一。世界上超过三分之一的人口生活在距海岸线100 km的范围内。气候变化和人类活动使得全球海岸侵蚀和风暴潮威胁加重。海岸防护可以有效抵御海岸侵蚀、风暴风险和海平面上升。本文概述了全球主要沿海国家和地区（欧盟、美国、中国）海岸硬化情况以及海岸硬化带来的生态效应。欧洲海岸线硬化比例为10%（2006年），美国海岸的硬化比例为14%（2015年），而中国海岸线的硬化比例近60%（2014年）。海岸硬化会引起滨海湿地重要物理、化学和生物过程的改变，生境丧失和破碎化，以及生物连通性的改变。增加硬化设施的结构复杂性或由混合型海岸代替传统硬化海岸可以减轻海岸硬化对滨海湿地生态系统的威胁，但对硬质海岸和混合型海岸的生态服务功能以及抵御风暴能力的评估还比较缺乏，有待进一步研究。     

干旱-低温交叉适应性对茶树抗寒性的影响

为了解干旱-低温交叉适应对茶树抗寒性的影响,以一年生无性系品种舒茶早茶苗为试验材料,用20%聚乙二醇6000(PEG-6000)模拟干旱预处理,测定低温胁迫过程中茶树半致死温度、丙二醛、抗氧化酶活性、渗透物质和内源激素等部分生理指标的变化。结果表明,经过PEG-6000预处理的茶苗半致死温度LT50明显下降。低温条件下,茶苗叶片丙二醛、抗氧化酶活性、渗透物质和激素含量整体呈上升趋势。低温胁迫第7天时,与对照相比,PEG-6000预处理的茶苗叶片丙二醛含量下降44.6%,SOD、POD酶活分别升高78%和25%,可溶性蛋白、溶性糖含量分别增加44.6%及20.0%;内源激素ABA与SA含量分别提高97.7%和122.0%。干旱可诱导茶树对低温胁迫的交叉适应性,这种交叉适应性与茶树的抗氧化酶活性、渗透物质和内源激素的调节能力有关。     

固态发酵醋糟饲料对育肥猪生长性能、养分表观消化率、血清指标及粪便中挥发性脂肪酸含量的影响

本试验旨在研究固态发酵醋糟饲料(SFVD)对育肥猪生长性能、养分表观消化率、血清指标及粪便中挥发性脂肪酸(VFA)含量的影响。选择体况相近[(59.04±0.33)kg]的健康“杜×长×大”三元杂交生长育肥猪60头,随机分为2个组,每组3个重复,每个重复10头猪。对照组饲喂基础饲粮+150 mg/kg土霉素钙,试验组饲喂基础饲粮+5%的SFVD。预试期6 d,正试期35 d。结果表明:与对照组相比,基础饲粮中添加5%的SFVD对育肥猪平均日采食量(ADFI)具有一定的促进趋势(P=0.056);显著降低了育肥猪饲粮中干物质(DM)、粗蛋白质(CP)、有机物(OM)和总能(GE)的表观消化率(P<0.05),对粗脂肪(EE)表观消化率有一定的促进趋势(P=0.052);显著提高了育肥猪血清谷草转氨酶(AST)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性(P<0.05),血清高密度脂蛋白(HDL)和免疫球蛋白A(IgA)含量也呈现出一定的升高趋势(P=0.055和P=0.077);显著提高了育肥猪粪便中丙酸含量(P<0.05),粪便中甲酸和总挥发性脂肪酸(TVFA)含量也呈现出一定的升高趋势(P=0.071和P=0.054)。由此可见,基础饲粮中添加5%的SFVD对育肥猪生长性能、肠道健康及免疫性能的提高具有潜在的促进作用。