一个CRISPR/Cas9-VQR基因编辑系统的构建

CRISPR/Cas9系统是一种广泛应用于细菌、酵母、动物和植物中的基因组定点编辑技术,但该编辑系统的使用范围受PAM (proto-spacer-motif)位点NGG的限制。本研究通过突变Streptococcus pyogenes Cas9 (SpCas9)编码氨基酸(1135位的天冬氨酸D突变成缬氨酸V, 1335位的精氨酸R突变为谷胱氨酸Q, 1337位的苏氨酸T突变为精氨酸R,命名该突变子为Cas9-VQR)改造其识别PAM为NGA的位点以扩大其使用范围。并使用玉米Ubi启动子启动Cas9-VQR基因、优化SpCas9的密码子、加入保守的核定位信号序列、增加单子叶植物中保守的3′UTR序列和使用水稻U6启动子启动gRNA来修饰该编辑系统。结果表明Cas9-VQR系统能够识别PAM为NGA的位点,并进行有效的切割。体外酶切活性检测结果表明Cas9-VQR的切割效率为5%～70%。水稻转化检测结果表明Cas9-VQR的切割效率约为27.5%～70.5%,平均切割效率为46.23%。本研究拓宽了CRISPR/Cas9系统在作物中的使用范围,特别是NGA PAM位点较高的作物。     

辽河流域玉米籽粒脱水特点及适宜收获期分析

辽河流域处于中国东北春玉米区南部,积温资源相对丰富,在该区域推广玉米机械粒收技术具有较好的热量资源基础,但区域内玉米收获时籽粒含水率偏高,机械粒收的破碎率、损失率偏高等质量问题突出。分析区域内主推品种的籽粒脱水特征、基于热量资源条件确定机械粒收的适宜时间,是解决上述问题的合理途径。2017年选择该区域主推的29个不同熟期玉米品种,在开鲁县和铁岭县开展了籽粒脱水动态观测试验。结合流域内常年春玉米播种日期、不同品种生长发育及籽粒脱水积温需求、历史气象数据等分析结果,建立不同品种在辽河流域适宜机械粒收时期的预测方法。结果显示, Logistic Power模型可以很好地模拟春玉米籽粒含水率变化过程。不同品种籽粒实收含水率与模拟含水率间存在极显著的线性关系,决定系数R2为0.916 (n=45),均方根误差RMSE为1.217。研究建立的不同品种籽粒含水率模型具有极佳的区域适用性,以2017年国审的4个宜机收品种及流域内2个主栽品种研究,明确了不同品种适宜机械粒收时期的分布规律。国审品种中,德育919和京农科728自播种至籽粒含水率降至25%活动积温需求低于3200°C d,在辽河流域大部地区可于9月中下旬达到高质量机械粒收的籽粒含水率要求。泽玉8911和吉单66积温需求低于3400°C d,可于10月上中旬在流域内实现机械粒收,较上述德育919和京农科728晚10～20d。而当地主栽的辽单575和京科968脱水至适宜籽粒含水率的积温需求较泽玉8911和吉单66多200°Cd,无法在当地常规收获期实现高质量的机械粒收。本研究检验了基于LogisticPower模型的籽粒含水率预测模型在区域分析应用中的精度。通过比较国审宜机收品种与当地主栽品种的籽粒含水率变化、成熟和脱水的积温需求以及适宜机械粒收日期的空间分布规律,更新现有品种有助于在辽河流域实现常规收获期内的高质量机械粒收。     

重庆市20例经鼻高流量氧疗治疗重型新型冠状病毒肺炎的疗效分析

为评价经鼻高流量氧疗(high-flow nasal cannula oxygen therapy, HFNC)治疗重型新型冠状病毒肺炎(novel coronavirus pneumonia, NCP)的临床疗效,对重庆市公共卫生医疗救治中心2020年1月24日-2月23日收治的20例接受HFNC治疗的重型NCP患者临床资料进行了回顾性分析.结果表明:经HFNC治疗后, 7例(35%)患者症状及氧合指数(oxygenation index,用P/F表示)改善,继续HFNC治疗; 13例患者(65%)经治疗后症状无改善或出现加重或恶化,改为无创通气(noninvasive ventilation, NIV)或有创机械通气(invasive mechanical ventilation, IMV).两组患者在性别、年龄、基础疾病等一般资料方面差异无统计学意义(p0.05),但HFNC治疗失败组平均年龄高于HFNC治疗成功组(分别为63.30岁和57.76岁).对HFNC治疗进行失败风险的单因素分析发现,治疗成功及失败患者的初始呼吸频率、 CD4+绝对值、P/F、治疗前ROX指数(rate-oxygenation index)、 12 h ROX指数比较差异无统计学意义(p0.05),但治疗成功者基线SaO_2、治疗后2 h ROX指数和治疗后12 h ROX指数显著升高(p0.05).对单因素分子中p0.05的因素及基线P/F用Cox风险比例模型进行分析发现,基线SaO_2、基线P/F和治疗后2 h、治疗后12 h的ROX指数均不是HFNC治疗失败的独立危险因素,但它们的值越低, HFNC治疗失败的风险就越大.基线P/F200 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)时, HFNC治疗失败的风险高于P/F≥200 mmHg者. HFNC可用于治疗基线P/F≥200 mmHg的重型NCP患者,而基线P/F200 mmHg或年龄≥50岁的患者,治疗失败的风险较大.     

山东发现草地贪夜蛾为害马铃薯

重大迁飞性害虫草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(J.E.Smith)侵入我国后,截至2019年9月17日,已经在全国25个省份查见。2019年9月,山东省滕州市姜屯镇秋马铃薯地块发现疑似该虫为害,经鉴定,确认为草地贪夜蛾,对被害地块情况、马铃薯被害状、被害率进行了调查及描述,为该虫在马铃薯上的防治提供参考。     

云南省德宏州发现3种草地贪夜蛾幼虫寄生蜂

重大迁飞性害虫草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(J.E.Smith)自2019年1月入侵我国以来,已对我国粮食安全构成重大威胁。为加速对我国草地贪夜蛾寄生性天敌资源的发掘与防治潜能的评估,我们于2019年9月-11月对云南省德宏州玉米和小麦上草地贪夜蛾的寄生性天敌开展田间调查并对采集到的天敌进行分子鉴定。共发现3种草地贪夜蛾幼虫寄生蜂,分别为斯氏侧沟茧蜂Microplitis similis Lyle、半闭弯尾姬蜂Diadegma semiclausum Hellen和斜纹夜蛾长距姬小蜂Euplectrus laphygmae Ferrière,田间最高自然寄生率分别为12.00%、22.30%和5.33%。另外,田间调查发现在玉米和大豆上斯氏侧沟茧蜂还可寄生与草地贪夜蛾同属的斜纹夜蛾S.litura幼虫;在大豆和杂草上斜纹夜蛾长距姬小蜂可寄生甜菜夜蛾S.exigua幼虫。本研究将为今后开展草地贪夜蛾天敌昆虫的保护和利用提供重要参考。     

辽河平原玉米田不同施肥下的土壤氨挥发特征

【目的】通过不同施肥措施对氨气排放贡献的研究,获得辽河平原化肥施用本地化的氨排放因子,为大气环境和生态等领域的相关研究提供参考借鉴。【方法】于2018年5—10月在沈阳农业大学试验基地开展不同施肥措施下的氨气排放的大田试验,以基肥施树脂包衣缓释化肥、拔节期追施尿素为常规施肥方式,设置无氮处理（T0）、常规施肥减半（T1）、常规施肥+生物炭（T2）、常规施肥一次性施入（T3）、常规施肥（T4）5个处理。采用通气法在玉米全生育期内定时收集氨气,利用流动分析仪检测计算氨排放通量,同时测定土壤铵态氮含量。【结果】施基肥后氨挥发速率呈现双峰趋势,各处理分别于施基肥后第1—2天或第5—7天达到氨挥发速率最大值,施基肥后各处理氨挥发速率最大值表现为：常规施肥减半（T1）>常规施肥+生物炭（T2）>常规施肥一次性施入（T3）>常规施肥（T4）>无氮处理（T0）;施追肥后各处理均于第1—2天达到氨挥发速率最大值,追肥后各处理氨挥发速率最大值表现为：常规施肥（T4）>常规施肥+生物炭（T2）>常规施肥减半（T1）>常规施肥一次性施入（T3）>无氮处理（T0）。氨挥发损失累积量表现为常规施肥+生物炭（T2)>常规施肥（T4）>常规施肥一次性施入（T3）>常规施肥减半（T1）>无氮处理（T0）。各时期各处理间的土壤铵态氮含量差异并不显著,但土壤铵态氮含量和同时期土壤氨挥发速率呈现出相似的变化趋势,施追肥后两者的变化趋势比施基肥后更加相似。由于T1、T2、T4追肥期施尿素,尿素释放铵态氮比缓释化肥更加迅速,同时氨挥发也相对较快。整体来看,减少50%施氮量,氨挥发损失累积量只减少20%。各处理间生长季内氨挥发损失累积量差异显著,常规施肥+生物炭（T2）的氨挥发损失累积量最多,在施氮量相同的情况下,加施生物炭氨挥发损失累积量增加22%。全生长季施氮量相同的情况下,一次性施入缓释化肥而不采取尿素追肥的措施比以尿素作为追肥的措施的氨挥发累积量减少12%。【结论】氨挥发随着施氮量增加呈现边际递减效应。生物炭促进了农田氨挥发,玉米秸秆生物炭呈碱性,导致了氨挥发累积量的增加,但其具有孔隙度和比表面积大、吸附效果强的特点,可改良土壤和减少其他温室气体。一次性施入缓释化肥而不采取尿素追肥显著降低了氨挥发。     

果园有机肥深施机分层变量排肥控制系统设计与试验

果园不同深度的土壤养分不同，果树根系分层吸肥能力不同，有机肥分层变量深施可以解决传统施肥存在的养分分布不均和肥料利用率低等问题。针对有机肥分层变量深施的排肥控制问题，本文设计了排肥控制系统，可以根据用户设置的各层理论排肥量和作业速度，实时计算液压马达的理论转速，并采用PID算法控制比例流量阀开度，调节马达转速驱动螺旋输送器排肥，实现分层变量排肥。将AMESim中建立的液压系统模型与在Matlab/Simulink中建立的控制模型进行联合仿真，整定PID参数。液压马达转速调节性能试验中最大超调量为14r/min，达到稳定转速的时间最大为6s，控制性能较好，表明通过AMESim-Matlab/Simulink联合仿真，能够快速便捷地整定PID参数，结果准确可靠。排肥控制性能试验中排肥量相对误差最大6.20%，变异系数最大8.69%，排肥量准确性和均匀性均达到要求。设计的控制系统具有较好的性能，能为果园有机肥分层变量深施提供技术支撑。     

沂蒙山区金银花光合效率对土壤水分的响应

为探索抗旱灌木光合作用效率对土壤水分的响应特征与阈值效应，以沂蒙山区优势灌木金银花为材料布设盆栽模拟试验，通过人工灌水与植物自然耗水的方法进行控水处理，在不同水分梯度下测定分析了金银花的光合作用参数，并对土壤水分有效性进行了分级。结果表明:1）金银花叶片净光合速率（P_n）和水分利用效率（WUE）对土壤相对含水量（RSWC）具有明显的阈值响应规律，当RSWC分别为79.59%和47.43%时，金银花P_n、WUE达到最大值。当RSWC=29.71%时，制约光合效率的主要因子由气孔限制转为非气孔限制。2）确定了金银花光合作用的5个特征水分阈值:P_n水分补偿点、P_n水分均值点、P_n水分饱和点、WUE水分均值点和WUE水分高效点。同时，将金银花的土壤水分有效性划分了5个等级:高产高效水、高产中效水、中产高效水、低产低效水和无产无效水。3）田间水分管理时，为维持金银花较高的光合作用水平，应维持的土壤水分范围为:42.38%≤RSWC≤96.05%，避免土壤水分低于29.71%。研究结果可为沂蒙山区干旱逆境下金银花的风险诊断和田间水分管理提供科学依据。     

LED补光组合对大棚越橘生长发育的影响

以2年生南高丛越橘‘Emerald’为材料，以大棚内自然光作为对照，研究LED光源的红蓝光（3︰1和6︰1）、紫外光（UVA）对植株长势、叶片光合作用、碳氮代谢、开花基因表达及开花率、果实品质的影响。结果表明：红蓝光组合处理下‘Emerald’的植株营养生长较旺盛，株高、1年生枝条长度和粗度显著高于对照。此外，红蓝光（6︰1）处理下叶片的叶绿素相对含量、比叶重和净光合速率均显著提高。红蓝光组合也可诱导植株开花，开花基因FT表达量和开花率明显高于对照。紫外光下叶片的氮含量、开花率及FT基因表达量显著高于对照。不同光质组合补光对‘Emerald’的果实品质有显著影响，红蓝光（3︰1）处理下果实的质量、横纵径、可溶性固形物、可溶性糖、花青素含量和糖酸比均高于对照。总之，不同光质补光会促进越橘‘Emerald’的生长发育，红蓝光6︰1组合对促进营养生长作用相对较大，红蓝光3︰1组合对提高果实品质效果较好。紫外光虽能改变植株形态和促进开花，但果实品质提高效果较红蓝光处理稍弱。     

生物饵料对赤点石斑鱼不同养殖阶段的影响

通过对赤点石斑鱼(Epinephelus akaara)亲本强化、苗种繁育阶段的饵料进行研究,结果表明:采用牡蛎作为赤点石斑鱼亲本营养强化饵料使得亲本成活率达89.33%,所产的卵子平均受精率达78.9%、孵化率达80.1%,均显著高于使用南美白对虾和蛏子组(P<0.05);苗种培育至摄氏卤虫阶段,采用鱼油(4 g/L)与经小球藻强化轮虫和虾青素(5 g/L)混合代替,成活率29.53%,全长增长率175.00%,效果最佳;苗种培育至摄氏桡足类阶段,采用鱼油(4 g/L)与桡足类和虾青素(5 g/L)培育,成活率和全长增长率均显著高于其他组(P<0.05);而后期采用软颗粒料(鳗粉:鳀鱼=3:2,添加虾青素5 g/kg)可极显著提高赤点石斑鱼的养成成活率和全长增长率(P<0.01)。