杜梨类钙调磷酸酶B亚基蛋白基因PbCBL2的克隆和功能初探

 类钙调磷酸酶B亚基蛋白（Calcineurin B-like protein,CBLs）是植物中一类重要的钙离子传感器,参与调控植物生长发育及逆境胁迫响应过程。为了探明杜梨CBLs家族成员PbCBL2的序列特征和表达模式,以杜梨（Pyrus betulaefolia Bunge）幼苗为试材,运用EST搜索结合RACE技术、染色体步移法对PbCBL2的cDNA、DNA和启动子进行克隆,采用半定量RT-PCR和原核表达研究该基因在非生物胁迫下的表达模式。结果表明,PbCBL2基因cDNA序列长681 bp,编码一个含有226个氨基酸残基的蛋白。基因组DNA序列长1 927 bp,包括8个外显子和7个内含子,启动子序列包含光反应元件、厌氧诱导必需顺式作用元件、赤霉素反应元件和水杨酸响应顺式作用元件。PbCBL2编码的多肽具有植物类钙调磷酸酶B亚基蛋白结合Ca²⁺所必需的4个EF手型结构和1个典型的植物钙调磷酸酶A亚基结合位点。未经处理的杜梨幼苗（对照）根和叶中未检测到PbCBL2的表达,PbCBL2的表达受NaCl、PEG6000、甘露醇和ABA诱导上调。PbCBL2转入大肠杆菌BL21（DE3）后,能够明显减轻NaCl、甘露醇和PEG6000对该菌株的生长抑制。PbCBL2基因具备植物CBLs基因家族的固有特征,对盐碱、干旱、渗透胁迫和ABA处理均存在转录响应,大肠杆菌转入该基因后能够提高对盐胁迫和渗透胁迫的耐受能力。     

有机无机肥长期定位试验土壤小麦季氨挥发损失及其影响因素研究

氨挥发是肥料氮素损失的重要途径之一,损失率因土壤类型、气候条件、肥料用量、施肥时间和方式等不同而存在很大差异。为了筛选提高氮肥利用率的肥料运筹方式,本文利用长期定位试验平台,采用间歇密闭通气法,研究了有机无机肥长期施用条件下小麦季土壤氨挥发损失及其影响因素。结果表明,不同肥料种类和配施强烈地影响着土壤氨挥发,在150kgN·hm^-2用量下小麦季氨挥发损失量以NK和有机肥处理为最高,分别达到17．89和15．70kgN·hm^-2,占氮肥用量的10．47％-11．93％,显著高于NPK、NP和有机无机肥配施（1／20M）处理。土壤氨挥发速率与气温呈显著正相关,基肥施用后灌水可以有效地降低氨挥发损失。NPK肥料平衡施用或者有机无机肥配施可以减少氨挥发损失。     

近30年华北平原粮食主产区土壤肥力质量时空演变分析——以山东禹城市为例

土壤肥力质量的时空演变分析有助于了解区域土壤肥力变化情况和变化规律,对制定相应的农业管理措施,进一步提升土壤生产力,稳定粮食产量具有重要意义。本文以华北平原典型区禹城市为例,进行了土壤肥力质量时空演变分析。结果表明:自1980年以来,经过近30年的耕作和中低产田改造,禹城市土壤肥力质量显著提高,尤其在土壤肥力质量较差的区域,土壤质量提升更显著;土壤肥力质量空间变异性减弱,土壤肥力水平趋于一致,且空间变异受自然因素的影响降低,更多的受到人为管理因素的影响。     

黄土的红外反射光谱与红外光声光谱特征及其差异研究

红外光谱法作为一种新的研究手段已经广泛应用于土壤分析,由其检测区域和手段的不同又可分为多种光谱类 型。本研究以第四纪黄土为例,系统地比较了近红外区和中红外区反射光谱和光声光谱的吸收特征及其差异。结果表明,中红外光谱比近红外光谱的信息更为丰富,且中红外光谱与样品中物质的特征吸收关系更加密切,从而更有利于土壤定性与定量分析。土壤的反射光谱和光声光谱表现出了明显不同的特征,在近红外区,反射光谱和光声光谱吸收明显不同,而在中红外区,反射光谱和光声光谱具有相对应的吸收,但相对吸收强度明显不同,且吸收峰的位置也发生改变,尤其在1 000 ~ 2 000 cm-1谱区,反射光谱相互干扰很强,而光声光谱的吸收特征更为明显。在黄土的分类鉴别上,反射光谱优于光声光谱。红外反射光谱和光声光谱在不同波段下具有不同的吸收灵敏度,在土壤定性与定量分析中各自都将具有其明显的优势。     

肥料养分真实利用率计算与施肥策略

目前人们提到的我国肥料利用率数据都是基于常规公式获得的当季肥料表观利用率的计算结果,并由此认定我国肥料利用率比较低。本文提出养分真实利用率的计算方法,养分真实利用率是作物吸收的养分占种植作物消耗的养分比例。养分来源既包括施用的各种肥料养分,也包括土壤贮存的养分,其公式为:作物吸收的养分量/(施肥量-土壤养分的盈亏量)。养分真实利用率也可采用100%减去养分的损失率来计算,因各种途径未被作物吸收利用并离开耕层土壤的养分才是损失,而贮存在耕层土壤中的养分则不能算作损失。我国耕地土壤肥力的维持和作物吸收的养分都主要来自于各种肥料,因而养分真实利用率的计算公式,基本等同于肥料养分真实利用率的计算公式。利用这一新的公式,我国的肥料养分真实利用率无论是当季还是长期利用率都将远远高于当前文献报道的数据。新的算法获得的肥料养分利用率直接与肥料养分的损失率相对应,将有利于揭示肥料对粮食生产的实际贡献率和损失率,并推动土壤肥力的培育目标及施肥策略与养分损失率相对应,促进施肥技术向减少肥料损失的方向发展,而不是片面地提高目标不太明确却广泛使用的肥料表观利用率。未来大田作物的施肥量并不需要高度依赖测土施肥,而应主要依赖于作物生长对养分的消耗量和养分损失率来确定。     

基于同步辐射显微CT研究不同施肥措施下水稻土团聚体微结构特征

基于江西进贤长期定位试验田,采用上海光源的生物成像线站显微CT技术扫描3~5 mm土壤团聚体,获得分辨率为3.7μm的切片图像,并运用3DMA_Rock软件进行数字图像处理,构建孔喉网络模型,定量研究了不同施肥条件下(不施肥CK、施氮磷钾肥NPK、施氮磷钾肥和猪粪NPKOM)红壤性水稻土团聚体的三维微结构特征。结果表明:与CK处理相比,NPK处理的土壤孔隙度、比表面积、孔喉数量和平均路径长度等指标值分别下降了31.6%、28.8%、15.1%和12.6%,说明长期单施无机肥可导致土壤团聚体结构退化;而NPKOM处理则显著增加了以上的指标值(分别增加了77.6%、68.4%、182.8%和14.4%),说明长期无机有机肥配施能改善土壤团聚体的微结构,促进土壤团聚体的形成和稳定,使土壤保持良好的通透功能,提高土壤的肥力质量。     

不同方法预测河北省土壤有机碳密度空间分布特征的研究

运用多元线性回归、泛克里格和回归克里格三种方法,结合由DEM获取的地形属性因子预测了河北省土壤有机碳密度的空间分布.多元线性回归预测的残差较大,模型对总方差的解释仅18.6%,采用泛克里格方法后,预测残差降低,预测结果的极差范围变宽,低碳密度区的局部变异得以体现,模型对总方差的解释程度提高到53%.而回归克里格方法应用后预测残差和均方根预测误差进一步降低,模型对总方差的解释程度提高到65%,回归克里格方法也能更好地反映碳密度与地形的关系以及局部变异.三种方法中回归克里格预测效果最好,泛克里格次之,而多元线性回归方法最差.     

长期保护性耕作对纤维素降解基因cbh Ⅰ多样性的影响

研究了免耕秸秆覆盖(CntWntS)、耕作秸秆覆盖(CntWtS)、免耕秸秆不覆盖(CntWnt)和耕作秸秆不覆盖(CntWt)四种保护性耕作措施对黄淮海平原典型潮土中纤维素降解菌多样性的影响。采用PCRRFLP技术分别对纤维素降解菌cbh I基因进行多样性分析。结果表明,CntWntS与CntWnt相比,纤维素降解菌的数量增加了148%,而CntWtS与CntWt相比,纤维素降解菌的数量也增加了130%。纤维素降解菌cbh I基因分型在四个处理小区比较丰富,共有44个OTUs,其中CntWntS、CntWtS、CntWnt、CntWt处理中分别有35、34、30、30个OTUs。多样性指数分析显示,Shannon-Wiener指数的数值范围为3.09~3.36。系统发育分析表明,文库中的纤维素降解菌分别属于Basidiomycota(担子菌门)和Ascomycota(子囊菌门),同时发现土壤中存在大量的未培养纤维素降解菌。因此,免耕和秸秆覆盖等保护性耕作能够明显提高土壤中纤维素降解菌数量和cbh I基因多样性。     

水稻和小麦根际效应及细菌群落特征的比较研究

稻麦轮作是我国重要的农业生产方式,但水稻和小麦的根际效应及其对土壤功能的相对贡献仍不清楚。利用中国科学院常熟农业生态试验站典型乌栅土壤,同时分别设置种植水稻和小麦的盆栽试验,通过比较根际和非根际土壤中活性组分含量、脱氢酶活性、细菌群落多样性等指标的差异,研究植稻和植麦土壤根际效应及细菌群落特征。结果表明：水稻和小麦根际和非根际土壤的养分含量、微生物活性和细菌群落多样性以及主要细菌种类均具有显著性差异;根际土壤可溶性有机碳（DOC）、微生物生物量碳（MBC）含量和脱氢酶活性（DHA）均高于非根际土壤,而土壤可溶性有机氮（DON）含量及细菌阿尔法（Alpha）多样性均低于非根际土壤;水稻各指标根际效应（DOC：2.07%,MBC：8.61%,DHA：41.11%,DON：61.07%, Chao1指数：7.62%）均小于小麦对应指标的根际效应（DOC：3.37%,MBC：22.62%,DHA：44.48%,DON：71.43%,Chao1指数：16.59%）;小麦根际和非根际细菌群落分布之间的差异显著大于水稻。以上结果表明,与旱作小麦相比,水稻根际土壤与非根际土壤的差异较小,水稻根际效应较小,有利于光合碳及土壤养分的运移,有利于土壤微生物尤其是非根际微生物的生长。这些结果从新的角度阐释了根际效应及其对稻麦轮作土壤可持续性发展的作用机制。     

不同培肥措施对红壤坡耕地土壤有机碳流失的影响

基于侵蚀小区三年的田间监测(2015—2017年),分析不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥与秸秆覆盖(NPK+Str)、化肥与生物质炭(NPK+BC)、化肥与猪粪(NPK+OM)等五种培肥措施对红壤坡耕地水土流失及其有机碳流失的影响。结果表明,不同培肥措施地表径流表现为NPK+BCCKNPKNPK+OMNPK+Str(P0.05),泥沙流失量表现为CK、NPK+BC、NPKNPK+OMNPK+Str(P0.05),约有69%～83%径流和70%～90%侵蚀发生在花生生长季(4—8月)。与NPK相比,NPK+Str、NPK+BC和NPK+OM均显著增加泥沙有机碳含量(P 0.05),而有机碳流失总量以NPK+BC处理最多(C 52.1 t·km~(-2)·a~(-1)),NPK+OM和NPK+Str最少。泥沙中有机碳含量无明显的季节变化,但是78%以上泥沙有机碳流失量发生在花生生长季。说明NPK+Str和NPK+OM的培肥措施能有效减少红壤坡耕地土壤侵蚀,阻控有机碳流失,而NPK+BC由于生物质炭颗粒小、密度低而易流失,阻控土壤侵蚀效果并不显著。