过表达ZmIBH1-1提高玉米苗期抗旱性

【目的】干旱是严重影响玉米生长发育进程的一个重要因素。挖掘玉米抗旱相关基因,通过转基因功能验证和转录组分析,解析关键基因在响应干旱胁迫过程中的分子调控机制,为抗旱分子育种和遗传改良提供理论依据。【方法】以玉米自交系B104（WT）为背景材料,利用农杆菌介导方法构建过表达ZmIBH1-1转基因株系（ZmIBH1-1-OE）;通过对转基因植株进行草铵膦抗性筛选、标记基因和目的基因PCR检测,以及运用实时荧光定量PCR检测目的基因的表达情况,鉴定阳性植株和株系;以WT和ZmIBH1-1-OE转基因株系为材料,通过干旱处理（20% PEG6000）,进行表型鉴定和耐旱生理生化指标测定,验证ZmIBH1-1的抗旱功能;通过对干旱胁迫下玉米4叶期转录组的比较分析,鉴定出差异表达的基因（differentially expressed genes,DEGs）;结合DAP-seq（DNA affinity purification sequencing）分析,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的下游靶基因,利用基因组可视化软件IGV（integrative genomics viewer）分析ZmIBH1-1蛋白结合候选靶基因的位置,然后通过Dual-Luciferase试验验证ZmIBH1-1蛋白与靶基因的调控关系。【结果】通过玉米遗传转化获得12个转化事件;T₃代中,能同时检测到标记基因Bar和目的基因ZmIBH1-1的植株有458个,实时荧光定量PCR检测结果表明,ZmIBH1-1-OE中ZmIBH1-1的表达量显著高于WT,株系3和株系8表达量最高,将其自交获得T₄代转基因株系用于后续试验。在干旱胁迫条件下,ZmIBH1-1-OE株系存活率、叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量及其生理生化指标（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性）均显著高于WT,说明玉米中过量表达ZmIBH1-1赋予玉米更高的耐旱性。转录组分析结果表明,WT与ZmIBH1-1-OE株系在干旱胁迫下有1 214个差异表达基因;Gene Ontology（GO）功能富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及生物过程、细胞组分和分子功能,如在生物过程中主要涉及到光合作用、应激响应、脱水响应等;KEGG富集分析表明,差异表达基因主要参与植物激素信号传导、新陈代谢等过程。结合转录组显著差异表达基因和DAP-Seq分析所得到ZmIBH1-1蛋白的靶基因,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的11个候选靶基因,包括2个钙信号相关基因、3个半胱氨酸代谢相关基因、1个bHLH转录因子、1个应激响应蛋白、1个谷胱甘肽转移酶、1个氧化还原过程蛋白和2个乙烯响应因子;基因组可视化结果显示ZmIBH1-1蛋白可以结合靶基因启动子区;随后通过Dual-Luciferase试验进一步表明,ZmIBH1-1蛋白可以直接作用于11个候选靶基因,其中,ZmIBH1-1蛋白可以促进ZmCa-M、ZmSYCO、ZmbHLH54、ZmGlu-r1、ZmCLPB3和ZmP450-99A2的表达,抑制ZmAGD12、ZmCYS、ZmCYSB、ZmERF-107和ZmEIN3的表达。此外,在干旱胁迫下NAC、WRKY、MYB等转录因子在ZmIBH1-1-OE和WT株系中也存在差异表达。【结论】ZmIBH1-1的过表达可以增强玉米苗期的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控乙烯信号通路中的ZmERF-107和ZmEIN3的表达提高玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控钙信号相关基因ZmCa-M和ZmAGD12增强玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白可能通过间接调控NAC、WRKY、MYB等转录因子响应干旱胁迫。     

应用于花斑裸鲤增殖放流效果评价的两种标记方法对比研究

为探讨适应高原鱼类规模化增殖放流效果评价的标记方法,本研究选取黄河上游典型的规模化放流品种花斑裸鲤(Gymnocypris eckloni)为试验对象,对比可见植入荧光标记法和金属线码标记法标记花斑裸鲤的效果。结果显示:可见植入荧光标记的保持率是100%,死亡率3%,金属线码标记的保持率是85%,死亡率17%;单人标记速度可见植入荧光标记法大约是金属线码标记法的3倍;两种方法标记鱼类与未标记鱼类的体长体重均没有显著差异。3年的回捕监测显示,两种标记均可长期保留。鉴于可见植入荧光标记检测方法较金属线码标记保持率高,标记更为快捷,且检出率高,建议对高原鱼类的增殖放流效果评价采用可见植入荧光标记。     

不同水肥条件下夏玉米/冬小麦农田生态系统碳平衡研究

农田生态系统碳平衡取决于农作物固定碳量和土壤异养呼吸排放碳量。为揭示水肥用量对农田生态系统碳平衡的综合影响，设置3个灌水水平：高水、中水和低水（W1、W0.85、W0.7夏玉米季分别为90、76.5、63mm，冬小麦季分别为140、119、98mm），4个施氮水平：高氮、中氮、低氮和不施氮（N1、N0.85、N0.7、N0夏玉米季分别为300、255、210、0kg/hm2，冬小麦季分别为210、178.5、147、0kg/hm2），4个施磷水平：高磷、中磷、低磷和不施磷（P1、P0.85、P0.7和P0夏玉米季分别为90、76.5、63、0kg/hm2，冬小麦季分别为150、127.5、105、0kg/hm2）进行了田间试验。结果表明：不同水肥处理下夏玉米/冬小麦农田生态系统表现为碳汇，夏玉米季净生态系统生产力固碳量（CNEP）为6805~7233kg/hm2，冬小麦季CNEP为5842~6434kg/hm2，夏玉米CNEP高于冬小麦。在高、中、低肥水平下，增加灌水量，夏玉米/冬小麦周年净初级生产力固碳量（CNPP）提高2.48%~5.96%，土壤微生物异养呼吸碳释放量（CRm）增加2.15%~15.20%，净生态系统生产力固碳量（CNEP）增加1.16%~6.47%。在高、中、低供水水平下，增加施肥量，夏玉米/冬小麦周年CNPP增加2.95%~3.43%，土壤CRm增加5.23%~18.67%，CNEP增加0.93%~2.79%，CNEP增加比例与供水水平呈负相关。在低水条件下，氮磷肥配施处理夏玉米/冬小麦农田周年CNEP较单施氮、磷肥分别增加4.86%、7.34%，且氮磷肥交互作用显著（P<0.05），水肥供应水平相差15%时对冬小麦农田CNEP有显著的正交互作用。氮磷肥配施、水肥协调供应均有助于促进夏玉米/冬小麦农田生态系统的净碳输入，在节水节肥原则下，夏玉米和冬小麦分别在W0.85N0.85P0.85和W0.7N0.85P0.85水肥供应条件下有利于增加农田CNEP。     

过氧化氢(H2O2)介导的光合诱导系统信号

研究光照玉米幼苗顶部叶片产生的系统信号对底部叶片光合诱导过程的影响,探讨玉米叶片对光斑高效利用可能机制.以玉米(Zea mays L.)幼苗为试验材料,光照其顶部叶片,其余叶片处于遮蔽状态,利用Li-6400便携式光合仪测定玉米幼苗底部叶片光合诱导过程.通过预先光照玉米幼苗顶部叶片,底部叶片光合诱导过程从最低值到达最高值所需时间显著缩短,中间叶片光合诱导过程T50和T90分别下降,底部叶片光合诱导过程T50和T90分别下降29％和37％.玉米叶片全部遮荫条件下,底部叶片喷施过氧化氢(H2O2)促进光合诱导过程.三氯乙酸(TCA)和二苯基碘化钾(DPI)处理玉米顶部叶片基部,即使顶部叶片受到预光照,也无法改变底部叶片光合诱导过程.预先光照玉米顶部叶片,产生系统信号,信号物质为H2O2,通过韧皮部转运,可调节其他叶片光合诱导过程,有利于玉米底部叶片对动态光能利用和碳积累.该系统信号对玉米冠层底部叶片高效利用光斑发挥重要作用.     

基于MATLAB/GUI的光伏电池工程用数学模型仿真系统的设计与实现

为在光伏电池的物理数学模型基础上,给出光伏电池工程实用数学模型,利用MATLAB编写了光伏电池的仿真程序,分析研究了光强和温度对电池输出特性的影响,得出工程实用模型,参数少,易于建模,移植性好,而且可以对修正系数的典型值进行调整,改善了工程模型输出特性曲线的精确度,提高了工程模型的通用性,最后,利用MATLAB/GUI编写了一款适用于光伏电池工程用数学模型的仿真计算软件,通过在仿真平台上设置输入参数便可以简洁而形象地分析电池的输出特性,提供了良好的交互性,这为微电网的进一步研究提供一定的参考。     

西南弱光地区机插杂交籼稻“减穴稳苗”栽培的群体冠层质量特征

【目的】探明机插条件下减穴稳苗配置对杂交籼稻群体冠层质量的影响,为西南弱光稻区杂交籼稻机插栽培技术的推广应用提供理论支撑。【方法】2016—2017年采用两因素随机区组田间试验,因素1,2年均为不同田间配置,设常规配置（30 cm×12 cm）和减穴稳苗（30 cm×23 cm）;因素2,2016年为不同株型水稻品种（F优498,中后期株叶型松散;宜香优2115,中后期株叶型上紧下披）,2017年为不同基本苗（42×10⁴/hm²和63×10⁴/hm²）;研究了不同田间配置对机插杂交籼稻群体冠层结构、光合特性和微环境（冠层温度、湿度和透光率）的影响。【结果】（1）减穴稳苗齐穗期能维持与常规配置相当的单茎绿叶面积、粒叶比和上三叶比叶重,其中2017年倒二叶与倒三叶比叶重显著增大;齐穗期剑叶光合速率、气孔导度、蒸腾速率分别较常规配置显著提高23.84%、23.53%和13.79%。（2）较常规配置,减穴稳苗显著增大各时期冠层幅度,提高冠层透光率,降低收敛指数,群体通透性更好;减穴稳苗处理提高了2016年F优498孕穗期和齐穗期的一次分蘖角度,而宜香优2115的一次分蘖角度2年均表现为减穴稳苗小于常规配置。（3）相关分析表明,孕穗期冠层日均温、昼夜温差和昼夜湿差与齐穗期剑叶和倒二叶比叶重呈显著或极显著正相关,与齐穗期收敛指数呈显著负相关;此外,孕穗期冠层日均温和昼夜湿差还与齐穗期冠层幅度呈显著正相关;齐穗期冠层日均温和昼夜温差与分蘖盛期、拔节期及齐穗后20 d的一次分蘖角度呈显著或极显著负相关,日均相对湿度则相反。减穴稳苗有效地改善了植株冠层结构,从而显著提高孕穗期和齐穗期的冠层温度和昼夜温差,提高孕穗期、齐穗期和齐穗后20 d的昼夜湿差,并显著降低日均相对湿度。【结论】减穴稳苗田间配置优化了机插杂交稻的群体冠层结构和光分布,增大了群体内部昼夜温差和湿差,降低了相对湿度,提高了群体质量和光合速率,为高产稳产奠定了基础,是西南弱光稻区进一步推进机插秧发展的重要技术途径。     

农业农村部: 重点开展两大育种创新行动

一年一度的中央经济工作会议日前在北京召开,习近平总书记在会上发表重要讲话,深刻分析国内外经济形势,提出2021年经济工作总体要求和政策取向,部署重点任务,为开局“十四五”、开启全面建设社会主义现代化国家新征程定向领航。会议明确提出,2021年要解决好种子问题,打一场种业翻身仗。回顾党的十八大以来,在中央经济工作会议层面提到解决种子问题还是首次。     

绿芦笋热风-微波联合干燥工艺优化

为优化绿芦笋热风-微波联合干制工艺、缩短干燥时间、提升干品品质,以复水比、色差和感官评分为考核指标,基于Box-Behnken Design响应面优化热风温度、转化点含水率、微波功率与考核指标的回归模型,得到绿芦笋最佳热风-微波联合干制工艺为:前期热风温度55℃、转换点含水率42.00％、后期微波功率300 W.在此条件下,得到复水比为2.54,a值为2.07,感官评分为15.16.通过实验证明模型可靠有效,可用于生产预测和控制,试验为绿芦笋干制品的制备提供新的思路.     

乡土物种补播对青藏高原高寒草甸群落稳定性的影响

为了探究高寒草甸天然草地补播乡土物种对草地群落稳定性的影响，本试验以垂穗披碱草（Elymus nutans）、异针茅（Stipa aliena）、中华羊茅（Festuca sinensis）、溚草（Koeleria cristata）、星星草（Puccinellia tenuiflora）、扁蓿豆（Melissitus rutenica）、冷地早熟禾（Poa crymophila）为试验材料，设置5种混播组合，于2017年在青海省贵南县天然草地上进行补播。试验采用方差比率法（Variance ratio，VR）、M.Godron贡献定率法（Contribution law）以及生物量稳定性分析方法，结果表明：5种组合补播后使得群落联结性降低、生物量稳定性增大，群落整体稳定性增强，正向着稳定方向发展；5种组合中，组合D （扁蓿豆+星星草+垂穗披碱草+异针茅+溚草）的生物量稳定性最大，是对草地恢复最有效的物种组合。本试验筛选出了对草地生态修复最有效的物种组合，为草地保护及利用提供了科学依据。