格网化小麦生长模拟预测系统设计与实现

利用作物生长模型模拟小麦区域生产力,分析气候变化对农业生产的影响是研究粮食安全的热点问题之一。拥有操作方便、计算快速特点的小麦区域生产力模拟系统,可有效提高作物生长模型区域应用能力。该研究在分解小麦生长模型WheatGrow算法基础上,利用Python语言构建了格网化小麦生长模型,实现了基于空间格网数据的小麦区域生产力模拟。验证试验结果表明:模拟产量的均方根误差为1 070 kg/hm~2,标准均方根误差小于20%,系统所集成的WheatGrow模型具有较好的预测性;同时,结合格网数据分块构建区域模拟的并行计算策略,优化了区域模拟的性能。在此基础上,采用GIS组件式开发模式,在.NET平台下开发格网化小麦生长模拟预测系统,实现作物生长模型与GIS耦合,为研究区域小麦产量潜力,评估气候变化对小麦生长影响,制定农业决策提供软件工具。     

甲状腺素对猪小肠上皮细胞miR-let-7a基因表达及细胞增殖的影响

miR-let-7a在动物细胞的分化、增殖与凋亡等方面发挥越来越重要的作用。甲状腺激素(TH)作用非常广泛,机体的每个细胞几乎都是TH作用的靶细胞,其可以促进组织分化、生长和成熟。本实验用甲状腺素(T4)浓度分别为(0、0.02、0.03、0.05、0.075、0.1、0.2μmol/L)在体外培养猪的小肠上皮细胞。结果表明:T4处理组的细胞体积形态相对于空白对照组没有明显变化;当T4添加浓度为0.03μmol/L时,细胞的增殖率显著低于其他组(P0.05);当T4浓度为0~0.03μmol/L时,let-7a的表达随着添加剂量的增加而升高,浓度从0.03~0.2μmol/L变化时,let-7a的表达呈现降低趋势,浓度为0.03μmol/L时表达量极显著高于其他组(P0.01)。let-7a的表达量与细胞增殖呈负相关。     

环境因子对中肋骨条藻生长及叶绿素荧光特性的影响

为了解温度、光照和磷酸盐及其交互作用对中肋骨条藻(Skeletonema costatum)生长及叶绿素荧光特性的影响,每个环境因子设置3个水平[温度:17、23、29℃;光照:80、120、160μmol photons/(m~2·s);磷酸盐:0.1、1、10μmol/L],考虑环境因子间的两两交互作用,采用L18(3~7)正交实验表安排室内培养实验,研究中肋骨条藻叶绿素a浓度和光合活性的变化。结果表明,3因素3水平的实验中,中肋骨条藻在10μmol/L磷酸盐浓度下叶绿素a峰值能达到较高水平,其中最优环境因子水平组合为23℃、120μmol photons/(m~2·s)、10μmol/L。在培养期间,磷酸盐浓度对中肋骨条藻叶绿素a峰值造成极其显著的影响(P0.01),温度、光照及两两间的交互作用未对叶绿素a峰值造成显著影响(P0.05)。中肋骨条藻在10μmol/L磷酸盐浓度下光合活性更高,但光能利用效率α并未随磷酸盐浓度表现出明显差异。当中肋骨条藻处于10μmol/L和1μmol/L磷酸盐浓度时,光照对最大量子产量F_v/F_m造成显著影响(P0.05);10μmol/L磷酸盐浓度下,F_v/F_m在80和120μmol photons/(m~2·s)光强下较高;在1μmol/L磷酸盐浓度下,F_v/F_m在120μmol photons/(m~2·s)光强下最低。     

An efficient method to produce segregating populations in quinoa (Chenopodium quinoa)

Quinoa offers a promising alternative for staple food, considering its outstanding nutritional value and tolerance to abiotic stresses. To develop breeding programmes in quinoa, a reliable crossing method for increasing the genetic variation is required. In the following study, we aimed to develop segregating populations in quinoa. We tested the efficiency of three different crossing methods (hand emasculation, warm water emasculation and no emasculation). Moreover we developed a two-stage selection strategy based on morphological traits and molecular markers for the selection of hybrid plants. We reported hand emasculation to be the most efficient crossing method, followed by warm water emasculation and no emasculation. Our results demonstrated that crosses in quinoa can be successfully performed, despite its complicated flower structure and high self-pollination rate. Additionally, we developed 30 segregating populations from crosses between accessions of different origins with varying phylogenetic relationship, which offers a promising perspective for quinoa breeding programmes in the future.     

光对园艺植物花青素生物合成的调控作用

花青素是植物中一类重要的类黄酮化合物,在植物花朵、果实等器官色泽形成和抗氧化过程中起着重要作用。植物组织中花青素的形成依赖于光信号,但是光信号对花青素生物合成的调控机制及信号网络很大程度上还不清晰。本文简述了花青素生物合成及运转过程的研究进展,简要归纳了MYB、bHLH、WDR三类主要因子对花青素合成的转录调控作用,重点阐释光信号（光强、光质、光照时长）对植物花青素合成的调控作用。研究表明,光环境（光强、光质、光照时长）主要通过不同的光受体（UVR8、CRYs、PHOTs、PHYs）影响光信号通路重要因子COP1的泛素化能力和HY5的稳定性,以及其他光信号转录因子如光敏色素互作因子PIFs的稳定性,进而调控花青素的生物合成过程。这些光信号因子一方面直接结合到调控花青素合成的MYB、bHLH、WDR三大类转录因子上,转录激活或抑制它们的表达进而调控花青素的合成;另一方面,这些光信号因子通过与MYB、bHLH、WDR三大类转录因子蛋白互作,影响它们形成的MBW复合体稳定性,进而调控花青素的合成。此外,这些光信号因子还可以通过不依赖于MBW复合体的通路调控花青素的合成,如HY5通过调控miR858影响花青素的生物合成;另外,一些未知的光响应因子可能以不依赖MBW通路的方式直接或间接地调控花青素合成基因和液泡膜上的运转蛋白,改变液泡酸化,调节花青素的合成。同时,光信号会影响光合电子传递,光合电子传递链中的一些因子也会通过依赖和不依赖MBW的途径影响植物花青素的合成。这些途径如何协调以及哪些信号因子优先受光环境（光强、光质、光照时间）调控?本文为深入研究光信号对花青素生物合成的调控机理提供参考,以探索光调控花青素积累的有效途径及靶标分子,为利用基因工程、代谢工程和光环境调控手段改良园艺植物花青素积累提供理论基础。     

黑豆—油菜与大豆—油菜轮作模式土壤镉修复能力比较

通过设置黑豆-油菜、大豆-油菜的轮作模式在湖南醴陵进行大田试验,结果发现黑豆表现出较强的镉富集能力,其根、茎、叶及果壳中镉含量分别为2.14、2.63、4.10及1.34 mg/kg,富集系数均在1以上。油菜各个部位镉含量较高的分别为叶与茎,达到了7.13和4.73 mg/kg。黑豆各部位镉转运系数均高于大豆,各油料作物提取的重金属主要集中在茎与叶。大豆叶的镉富集系数为2.06,茎的镉富集系数为0.86,明显低于黑豆同部位的富集能力。每公顷土地经过一轮黑豆-油菜、大豆-油菜轮作分别能够从土壤中提取73.52 g和51.68 g的镉,对土壤重金属镉的修复效率约为3%。     

饲草作物对土壤健康与农业可持续发展的作用

饲草作物是指为增加土壤肥力,防止土壤侵蚀,累积和保护土层,增加土壤养分和含水率以及提高土壤质量而种植的植物。饲草作物为农田土壤提供了诸多益处,其还有助于增加和维持土壤中的微生物多样性。本文对多种饲草作物对土壤特性的作用,如土壤含水量、土壤微生物的活动、土壤碳固存、土壤硝态氮淋失、土壤水分和土壤健康等进行综述。饲草作物的选择通常取决于其自身对土壤的作用,其他考虑因素还包括天气条件,播种时间,是否为豆科植物以及杀灭饲草作物的时间和方法。研究表明,饲草作物也可用于减缓气候变化,抑制作物中的杂草,增加可交换的营养物质如Mg2+和K+,具有一定的经济性。另外,覆盖作物也会存在一些问题,包括杀灭覆盖作物的方法,其可能成为病原体的寄主,饲草作物的再生性以及短期收益不明显。尽管有一些局限,饲草作物仍被认为可以明显改善土壤整体健康状况,为主栽作物提供可持续的生态环境。     

经济作物替代薯稻三熟制早稻对肥料利用、土壤养分和经济效益的影响

为缩短“薯-稻-稻”三熟制作物早稻的生育期,促进“薯-稻-稻”茬口顺畅衔接,提高整体经济效益,本研究以不同经济作物替代早稻,分别在2016年惠东县和2017年白云区试点进行田间试验,共设置5个处理:休耕T₀(空白对照,不种任何作物)、常规处理T_CK(早稻)、T₁(黄瓜)、T₂(豆角)、T₃(甜玉米),探究不同春播经济作物生育期、产量、种植效益和肥料效率及土壤酶活的差异。结果表明,种植黄瓜、豆角和甜玉米替代早稻均可明显增加经济效益和缩短生育期。其中,T₃效果最优,与T_CK相比,单位面积种植效益增加了1.32~3.72 元·m^-2,生育期缩短了37~43 d,收获指数提高了18.6%~20.1%;同时,增加了土壤有效磷和速效钾含量,增强了土壤脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶的活性。综上,甜玉米等经济作物代替早稻形成的“经济作物-中晚稻-冬种马铃薯”三熟轮作模式可以使作物茬口衔接更加顺畅,提升三季作物的整体经济效益,对农民增收具有积极作用。本研究为优化广东乃至华南“薯-稻-稻”三熟区的种植模式提供了理论基础和实践依据。     

土下作物自动对行挖掘收获试验台研制

为了提高土下作物机械化收获质量和效率,解决土下作物收获机械田间试验成本高、效率低、数据采集不便且受天气因素影响大等问题,该研究设计了一种土下作物机械收获自动对行挖掘试验台。该试验台主要由传动装置、速度调节装置、偏离行中心距调节装置、块根固定及株距调节装置、偏离探测装置、液压纠偏执行机构和挖掘模拟装置以及测控系统和液压系统组成。在分析试验台工作原理的基础上,进行了关键部件的结构设计及参数确定,设计了集成角度传感器、位移传感器、速度传感器的机电液一体化测控系统。以甜菜收获为研究对象,以株距、偏离行中心距离和前进速度为试验因素,以漏挖率为指标进行试验台准确性田间对比正交试验。试验结果表明,在不同前进速度、偏离行中心距离、株距等参数组合下,试验台试验漏挖率为2.33%~2.72%,田间试验漏挖率为2.38%~2.92%。与田间试验相比,漏挖率绝对偏差率范围为2.10%~6.85%,平均偏差率为3.67%,且漏挖率越大,偏差率越大,试验台具有较好的准确性。该研究可为甜菜、萝卜、土豆等土下作物的自动对行挖掘收获系统设计提供参考。