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。     

基于Copula 函数的边坡可靠度高效分析方法

将Copula函数与高效蒙特卡洛方法结合,提出了含相关随机变量的边坡可靠度高效分析方法。以两个岩质边坡稳定性问题为例验证了所提方法的有效性。结果表明,该方法相比于直接蒙特卡洛方法在保证边坡失效概率的准确性的同时计算效率更高。Copula函数可以构造出具有不同相关结构的岩土体参数的联合概率分布,与高效蒙特卡洛方法(即蒙特卡洛重要抽样方法和子集模拟)结合能高效地处理含多种相关随机变量的边坡可靠度计算问题,相比于现行的Nataf变换方法结果更能体现岩土边坡真实稳定性。此外,该方法也能高效地计算含有复杂的隐式功能函数的边坡可靠度,研究成果拓展了高效蒙特卡洛方法在边坡可靠度分析中的应用。     

延迟收获对长江中游春玉米农艺性状及机收质量的影响

为探明长江中游玉米籽粒机械直收适宜品种与配套农艺措施，2018—2019年选用不同玉米品种，测定不同机收时间下玉米关键农艺性状、产量及机收质量指标。结果表明，收获时间对春玉米机收产量与机收质量均有显著影响。延迟1周收获后籽粒容重显著增加，机收产量显著提高，2年平均提高9.72%；而延迟2周收获则有降低机收产量的趋势。2年收获时杂质率总体≤3%，而机收籽粒破碎率与损失率均>5%，是该区域春玉米籽粒机收面临的主要问题。籽粒厚度、籽粒含水率和百粒重是影响机收籽粒破碎率的关键性状，三者与机收籽粒破碎率均呈显著的倒二次曲线关系；玉米的倒伏率、穗位高和重心高度是影响机收损失率的关键性状，倒伏率与机收损失率呈显著正相关，而穗位高和重心高度与机收损失率均呈显著的二次曲线关系。延迟收获能显著降低籽粒含水量，从而降低籽粒破碎率，但继续延迟收获有增加倒伏的风险。综上，长江中游春玉米成熟后适时延迟7~10 d收获，可有效降低籽粒含水量与机收籽粒破碎率，提高玉米籽粒机收产量。     

动物饲料国际贸易、养殖密度与环境氮磷平衡的关系

粮食和饲料的国际贸易促进了许多国家农业生产系统的专业化和集约化。专业化动物养殖越来越多地依赖进口大豆和玉米,虽然提高了动物生产力,但也促使作物和动物生产系统在空间上的分离。本文综述了几十年来全球范围内大豆和玉米的贸易变化,并将其与养殖密度和整个食品系统中营养平衡的变化联系起来。这一变化与不同的营养管理条例的差异和动物饲养密度的空间变化有关。深入解析这些变化有助于理解动物饲料国际贸易、养殖密度与氮磷平衡之间的复杂关系。     

以“美丽中国”法理念提升草原生态环境法治体系

"美丽中国"作为在宪法中崭新宣示和确立的法理念,凸显生态环境价值的高度性、生态环境建设的系统性、生态环境保护的法治性。草原生态环境是承载"美丽中国"法理念的战略领域和空间。"美丽中国"法理念是指导我国草原生态环境法治保护的重大法理念,要按照"美丽中国"法理念的要求全面提升草原生态环境法治体系及其实施,主要是进一步提高草原生态环境法治的战略定位;完善草原产权制度、草原产业制度、草原公共设施和产品投入建设制度、草原生态环境保护制度、草原经济社会发展和社会保障制度、草原生态环境违法犯罪法律责任制度等;提高草原生态环境行政执法的到位性和执法力度;加强和完善草原生态环境司法保护。     

基质栽培番茄营养液中氮、钾最佳浓度研究

【目的】合理的氮、钾养分供给是提高番茄生长及果实品质的重要措施，本文研究了滴灌营养液中不同的氮、钾养分供给水平对基质栽培番茄生长及果实品质的影响，为优化基质栽培番茄的营养液配方，确定最佳的氮、钾养分浓度，实现养分供给的精量化管理提供科学依据。【方法】以沙∶珍珠岩比例为1∶2配置栽培基质，用于温室中番茄栽培，以番茄‘A20’为试材，进行了水培试验。采用2因素 (氮、钾) 5水平响应面中心复合设计，滴灌营养液中氮浓度的基础值为244 mg/L，试验设计步长为120 mg/L；钾浓度的基础值为313 mg/L，试验设计步长为150 mg/L。调查了番茄叶片叶绿素含量、净光合速率、单株产量、果实可溶性糖含量、可滴定酸含量、糖酸比、维生素C含量和番茄红素含量。【结果】随着滴管液中氮浓度从74 mg/L增加到414 mg/L，番茄产量、叶片叶绿素含量、叶片净光合速率、果实可溶性糖含量、糖酸比、番茄红素含量和果实维生素C含量均呈先增后减的趋势。随着营养液中钾浓度从101 mg/L增加到525 mg/L，果实可溶性糖含量、糖酸比和维生素C含量持续增加，番茄产量、叶绿素含量、净光合速率、番茄红素含量均先增后减。此外，通过建立各指标与氮钾二因子的二次回归方程发现，氮素是叶绿素含量、净光合速率和单株产量的主要影响因子，钾素是果实可溶性糖、可滴定酸、糖酸比、维生素C和番茄红素含量的主要影响因子。氮、钾互作显著影响番茄产量和叶片叶绿素含量；充足的钾营养供给可以促进植株对氮素的吸收与同化，提高叶片叶绿素含量，利于产量提高；适量的氮素供应有利于钾素的吸收与利用，促进产量的进一步提高。采用主成分分析方法对8种配施方案下番茄产量和品质的综合性能进行评价，结果显示营养液中氮、钾浓度分别为N 378 mg/L、K 391 mg/L时为最优配方方案，且番茄叶片净光合速率达到最大值。【结论】在沙子和珍珠岩1∶2 (v∶v) 为基质的番茄无土栽培条件下，滴灌营养液中氮、钾浓度分别为N 378 mg/L和K 391 mg/L时，番茄产量和品质的综合性能达到最优，该方案可在生产实践中为基质栽培番茄营养液精确管理提供一定的借鉴意义。     

反刍动物高能量饲料添加剂脂肪酸钙制作工艺参数筛选

以猪脂肪、氢氧化钠、氯化钙为原料,在实验室条件下探索脂肪酸钙的加工工艺和加工过程。利用正交试验设计(L_(16)4~5)对脂肪酸钙的加工工艺系数进行反复筛选,探索脂肪酸钙的最佳加工工艺参数。结果表明,脂肪酸钙的最佳加工工艺参数为氢氧化钠用量占脂肪重的27%、氯化钙用量占脂肪重的25%、皂化反应时间为5h、复分解温度为90℃、用水量为脂肪的4倍。     

不同用量纳米材料对生菜种子发芽的影响

以意大利生菜和红脆香生菜种子为试验材料,研究不同用量石墨相氮化碳纳米材料(0、50、100、150、200 mg/L)对2种生菜种子萌发的影响。结果表明:纳米材料用量在50～150 mg/L时对2种生菜发芽势、发芽率、发芽指数均有促进作用,用量在100 mg/L时,意大利生菜的发芽率、发芽指数最高;用量在150 mg/L时,红脆香生菜发芽势、发芽率、发芽指数最高。纳米材料用量达到200 mg/L时,对生菜种子萌发的促进效果减小,甚至出现抑制萌发的现象。较高用量(150、200 mg/L)的纳米材料可以促进生菜胚根的伸长,用量在150 mg/L时,意大利生菜胚根最长,比对照(CK)增加了24.80%;用量在200 mg/L时,红脆香生菜胚根最长,比对照增加了37.20%。施加纳米材料对生菜胚芽长度的影响不显著。总之,纳米材料用量在50～150 mg/L时,可以促进生菜种子的萌发;较高用量(150、200 mg/L)的纳米材料可以促进生菜种子胚根的伸长;施加纳米材料对胚芽长的影响不显著。