利用WGCNA进行玉米花期基因共表达模块鉴定

权重基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)是系统生物学的一种研究方法,在挖掘生物学数据与特定性状之间的生物学关系方面具有十分重要的作用。本研究利用玉米(Zea mays L.)自交系B73的14份不同发育阶段的转录组数据,筛选掉低表达丰度的基因,最终得到了22,426个高表达的基因用于创建基因表达矩阵;利用不同组织作为性状,创建表型矩阵。然后利用R软件中的WGCNA包建立了共表达网络,共得到20个模块。本研究将与组织相关性高于0.65的模块定义为组织特异性模块,最终鉴定到14个组织特异性模块。利用在线网站Agrigo对组织特异性模块中的基因进行GO (gene ontology)富集分析,发现14个模块中均可以得到富集种类。开花作为玉米生育周期中的一个重要生理过程,不仅代表着植物从营养生长到生殖生长的转变,也关系到产量、株高和抗逆性等农艺性状。本研究发现8个组织特异性模块中的基因可以富集到与开花调控的代谢通路。此外,有17个已经报道过的开花时间调控基因存在于共表达模块中,并且主要分布在Blue模块和Darkmagenta模块,因此本研究重点关注了这2个模块内部的基因调控网络。本研究通过计算不同组织中的基因表达丰度,并联合权重基因共表达网络分析的方法,鉴定到了具有生物学意义的共表达基因模块,挖掘到了数个开花相关的模块,有助于揭示玉米开花调控的遗传机制。     

14种悬浮种衣剂防治玉米地下害虫、蚜虫和茎基腐病的防效评价

摘 要：为有效控制玉米地下害虫、蚜虫和茎基腐病的常年危害，筛选具有较好控制作用的种衣剂，笔者开展了14种悬浮种衣剂田间药效试验。试验表明：14种种衣剂对供试玉米品种出苗安全；氟虫腈?噻虫嗪（30%悬浮种衣剂）(1:1000)处理的出苗率96.7%为最高值。氟虫腈?噻虫嗪（30%悬浮种衣剂）(1:1000)对玉米地下害虫、玉米蚜虫的防治效果分别达84.8%、80.0%。精甲?咯?嘧菌（11%悬浮种衣剂）(1:2000)对玉米茎基腐病的防治效果达73.7%。说明以噻虫嗪、氟虫腈和甲霜灵为主的复配防治玉米地下害虫、蚜虫、茎基腐病，能够取得较好的防治效果。建议针对不同的生态类型区域，结合品种、施肥、管理等措施选用不同的配方，以取得最佳的防治效果。     

基于FCN的无人机玉米遥感图像垄中心线提取

为解决农业机器人在玉米田行间行走的全局路径规划问题,该研究提出一种基于全卷积神经网络(Fully ConvolutionalNetworks,FCN)的无人机玉米遥感图像垄中心线提取方法。基于无人机获取的高精度可见光遥感图像,设计了针对农田垄中心线提取的数据集标注方法,采用滑动窗口法进行图像分块,利用深度学习语义分割网络FCN对垄中心线附近7～17像素宽度范围的垄线区域进行提取,模型在测试田块上精确率达66.1%～83.4%,召回率达51.1%～73.9%,调和平均值为57.6%～78.4%;对拼接后的图像使用影像分割投影法提取中心线,探究了垄线区域宽度对垄中心线提取精度的影响,训练采用9像素的垄区域宽度,可得到垄中心线在77 mm左右偏差范围准确率为91.2%,在31.5 mm左右偏差范围内为61.5%。结果表明,基于FCN对无人机玉米遥感图像进行处理,可得到整片田地的垄中心线栅格地图,方便农业机器人进行全局路径规划。     

转基因玉米TC1507质粒DNA标准物质的研制

标准物质具有特定量值、均匀性和稳定性三大典型特征,也是其作为测量标尺的依据。转基因生物标准物质是我国转基因产品标识制度顺利实施的关键技术支撑之一。文章以转基因玉米TC1507为对象,制备了转化体特异性的新型质粒DNA标准物质pTC1507,并对其均匀性、稳定性、量值进行了评价和测定。测试结果表明,制备的质粒DNA标准物质具有良好的瓶间和瓶内均匀性,pTC1507稳定性可靠,可以在-20 ℃稳定放置6个月以上。经过测序和实时荧光定量PCR定值以及不确定度评估,pTC1507标准物质的量值是1.01±0.053。均匀性、稳定性和量值结果表明,研制的转基因玉米TC1507质粒分子标准物质符合标准物质的典型要求,可以代替传统的基体标准物质应用于转基因玉米检测,解决传统标准物质获取困难、制备复杂、成本高等不足。     

不同生物刺激剂对鲜食玉米产量和品质的影响

为研究生物刺激剂对玉米的增产提质效果,试验探讨不同生物刺激剂对玉米的产量和品质方面的影响,为鲜食玉米的优质高产栽培提供技术支撑。以鲜食玉米‘钱江糯3号’为试验品种,以3种生物刺激剂（阿美滋、美基、保康灵1号）为供试药剂,设置6个处理（阿美滋1000倍液、阿美滋1500倍液、阿美滋2000倍液、美基3000倍液、保康灵1号300倍液、清水对照）,研究大田常规施肥水平下药剂对‘钱江糯3号’的经济性状、产量及品质的影响。在阿美滋1500倍液喷施下,玉米的行粒数、单穗鲜重和单穗净重、产量均最高,蛋白质含量、粗纤维含量、还原糖含量、淀粉含量均居第3位;在保康灵1号300倍液喷施下,玉米的穗粗最高,单穗鲜重、单穗净重、产量均居第2位,蛋白质含量最高,脂肪含量最低,还原糖含量居第2位。阿美滋1500倍液在增加玉米产量上是最佳选择,保康灵1号300倍液则对提升玉米品质最有效果。建议生产上将阿美滋1500倍液与保康灵1号300倍液配合施用,这对鲜食玉米的增产提质效果最好。     

甜玉米不同采收期籽粒品质性状研究

为研究不同采收期甜玉米品质性状的变化,以7个国内生产主推甜玉米品种为研究材料,设置授粉后15、18、21、24、27、30天共计6个采收期,动态监测甜玉米籽粒含水率、果皮厚度和糖组分等指标。结果表明：（1）参试甜玉米品种的籽粒含水率在授粉后15~30天呈下降趋势,其籽粒含水率变幅为80.09%~68.76%。不同甜玉米品种间籽粒含水率的平均下降速率各异。‘京科甜608’、‘京科甜533’和‘中农大甜413’籽粒含水率下降速率相对缓慢。（2）参试甜玉米品种果皮厚度随授粉后天数增加呈先升高后降低的单峰变化趋势,峰值出现在授粉后21天左右。不同品种间籽粒平均果皮厚度以‘京科甜608’和‘米哥’最低,为78.40 μm;‘中农大甜413’最高,为91.63 μm。（3）参试甜玉米品种籽粒中葡萄糖和果糖含量在授粉后15~30天呈降低趋势,‘京科甜533’、‘京科甜183’、‘京科甜608’葡萄糖和果糖含量在授粉后15~24天相对较高。蔗糖和山梨醇含量随授粉后天数增加呈先升高后降低趋势,在授粉后21~30天,蔗糖含量以‘京科甜158’和‘米哥’含量相对较高。籽粒发育初期（授粉后21天之前）,籽粒中以果糖和葡萄糖为主,之后蔗糖逐渐增加。不同品种间,‘京科甜533’、‘京科甜183’、‘中农大甜413’和‘京科甜608’籽粒中总糖含量均高于‘米哥’,其籽粒中糖组分主要以果糖和葡萄糖等还原性糖为主,而蔗糖含量相对较低。     

江汉平原植棉区春玉米与短季棉套作的种植表现

为探索适宜江汉平原植棉区监利县旱地作物高产高效种植模式,开展了春玉米与短季棉套种模式示范试验。结果表明:春玉米与短季棉套种模式达到了玉米和棉花双丰收的高产效果,经济收益为33000元/hm^2左右,明显高于玉米和棉花的单作收益,是旱地作物结构调整的较好模式。     

Effects of main cereal type and feed form on production performance,egg quality and egg sanitary indices of laying hens

ABSTRACT

1. The experiment was conducted to evaluate the effects of cereal types (maize or wheat) and feed forms (pelleted or mash feed) on production performance, egg quality and egg sanitary indices in laying hens.

2. Three hundred and sixty hens (Jinghong No. 1) at 18 weeks of age were randomly assigned to four treatments with six replicates of 15 hens per replicate according to a 2 × 2 factorial design with two cereal types (maize or wheat) and two feed forms (pelleted or mash feed).

3. Compared with the wheat-based diet, the maize-based diet improved (P < 0.05) average egg weight of laying hens. Yolk colour of hens fed with the maize-based diet was higher (P < 0.05) in comparison to those fed the wheat-based diet, while Haugh units were lower (P < 0.05) for the maize-based treatment. Egg mass and average daily feed intake of hens fed the pelleted diet were higher (P < 0.05) than of those fed the mash diet. However, the mash diet improved (P < 0.05) yolk colour compared with the pelleted diet. The percentage of dirty eggs for the wheat-based diet was higher (P < 0.05) than for the maize-based diet. The percentage of dirty eggs was higher (P < 0.05) in birds fed the pelleted diet compared with those fed the mash diet. There were interactions (P < 0.05) between cereal type and feed form, with regard to average egg weight and shell thickness.

4. In conclusion, dietary cereal type affected average egg weight, yolk colour and Haugh units in eggs, while feed form influenced egg mass, average daily feed intake and yolk colour.     

The priority of management factors for reducing the yield gap of summer maize in the north of Huang-Huai-Hai region,China

Understanding yield potential, yield gap and the priority of management factors for reducing the yield gap in current intensive maize production is essential for meeting future food demand with the limited resources. In this study, we conducted field experiments using different planting modes, which were basic productivity(CK), farmer practice(FP), high yield and high efficiency(HH), and super high yield(SH), to estimate the yield gap. Different factorial experiments(fertilizer, planting density, hybrids, and irrigation) were also conducted to evaluate the priority of individual management factors for reducing the yield gap between the different planting modes. We found significant differences between the maize yields of different planting modes. The treatments of CK, FP, HH, and SH achieved 54.26, 58.76, 65.77, and 71.99% of the yield potential, respectively. The yield gaps between three pairs: CK and FP, FP and HH, and HH and SH, were 0.76, 1.23 and 0.85 t ha~(–1), respectively. By further analyzing the priority of management factors for reducing the yield gap between FP and HH, as well as HH and SH, we found that the priorities of the management factors(contribution rates) were plant density(13.29%)fertilizer(11.95%)hybrids(8.19%)irrigation(4%) for FP to HH, and hybrids(8.94%)plant density(4.84%)fertilizer(1.91%) for HH to SH. Therefore, increasing the planting density of FP was the key factor for decreasing the yield gap between FP and HH, while choosing hybrids with density and lodging tolerance was the key factor for decreasing the yield gap between HH and SH.     

旱作覆膜玉米生长和水分利用对气候变化的响应

基于3 a连续冬小麦-夏玉米覆膜轮作试验校准和验证AquaCrop模型的适用性,模拟研究了气候变化对夏玉米生长、产量和水分利用的影响,分析了覆膜措施对气候变化的应对效果。结果表明:关中地区(以武功、宝鸡和西安地区为例)年平均温度呈逐年递增趋势,温度增加幅度由高到低依次为宝鸡、西安和武功,增温速率分别为0.20、0.12℃·10a~(-1)和0.09℃·10a~(-1);降雨量呈逐年递减趋势,减少幅度大小依次为西安、宝鸡和武功,减小量分别为3.59、3.23 mm·10a~(-1)和2.64 mm·10a~(-1)。AquaCrop模型在关中地区表现出了良好的适用性,可以较好地模拟连续覆膜条件下作物的产量指标、水分利用和生长的动态变化,冠层覆盖度模拟值和实测值之间的均方根误差(RMSE)介于1.1%～15.3%,生物量模拟值和实测值之间的RMSE介于0.626～2.540 t·hm~(-2),土壤贮水量模拟值和实测值之间的RMSE介于12.6～47.4 mm。模拟研究表明,上世纪60年代以来,随着气温不断升高,武功、宝鸡和西安地区的夏玉米生育期均呈逐年缩短趋势,特别是1980s以来,减少幅度达2.76、4.82 d·10a~(-1)和5.94 d·10a~(-1);在不同的降水年型下,覆膜处理产量均高于裸地处理,且其变异系数较小;在干旱气候条件下,覆膜处理依然可以获得一定的籽粒产量,与裸地处理相比,覆膜处理表现出了较好的稳产效应。同时,覆膜处理有效减少了玉米苗期土壤表层蒸发(平均减少7.6 mm),从而在土壤中保蓄更多的降雨;覆膜处理虽然增加了土壤耗水量,但其通过保蓄土壤水分,稳定作物产量,有效提高了玉米的水分利用效率。因此,关中地区旱作覆膜可以有效适应当地气候变化,在一定程度上应对干旱气候,具有较好的增产稳产效应。