牡丹籽粕提取液对连作土壤特性及小麦全蚀病防治研究

为充分利用牡丹籽粕中杀虫抑菌等作用成分,确定不同浓度牡丹籽粕提取液对连作土壤性质的影响。本研究通过结合单因素和正交实验、土壤化学性质分析方法及小麦全蚀病室内生物活性测定方法,确定了牡丹籽粕中有效成分最优提取条件为60%乙醇浓度、120 W超声功率、50℃提取温度;发现牡丹籽粕提取液在一定浓度范围内可降低连作土壤pH、改善土壤碱性,对土壤养分中有机质含量、全氮、碳氮比、全磷、灰分均表现出低浓度促进作用,高浓度抑制作用“低促高抑”作用,并有益于真菌、放线菌数量及纤维素酶和脲酶活性的增加;此外,牡丹籽粕提取液浓度为0.8 mg/mL (T4)时,其对小麦全蚀病治疗作用防效达63.42%。本研究结果可为牡丹籽粕废弃物的资源化利用及植物源环保型杀菌剂的开发奠定基础。     

Modulation of plant root traits by nitrogen and phosphate: transporters,long-distance signaling proteins and peptides,and potential artificial traps

As sessile organisms, plants rely on their roots for anchorage and uptake of water and nutrients. Plant root is an organ showing extensive morphological and metabolic plasticity in response to diverse environmental stimuli including nitrogen (N) and phosphorus (P) nutrition/stresses. N and P are two essential macronutrients serving as not only cell structural components but also local and systemic signals triggering root acclimatory responses. Here, we mainly focused on the current advances on root responses to N and P nutrition/stresses regarding transporters as well as long-distance mobile proteins and peptides, which largely represent local and systemic regulators, respectively. Moreover, we exemplified some of the potential pitfalls in experimental design, which has been routinely adopted for decades. These commonly accepted methods may help researchers gain fundamental mechanistic insights into plant intrinsic responses, yet the output might lack strong relevance to the real situation in the context of natural and agricultural ecosystems. On this basis, we further discuss the established—and yet to be validated—improvements in experimental design, aiming at interpreting the data obtained under laboratory conditions in a more practical view.     

利用CRISPR/Cas9技术编辑BADH2-1/BADH2-2创制香米味道玉米新种质

【目的】香味是作物的重要食味品质之一。2-乙酰-1-吡咯啉（2-acetyl-1-pyrroline,2-AP）是主要香味物。BADH2是控制水稻等作物香味性状的关键基因,敲除该基因可以产生香味稻米。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在北京市农林科学院自育的玉米骨干亲本京724上敲除BADH2同源基因,以期获得有香米味道的玉米新种质材料。【方法】利用Ensembl数据库在线BLAST工具,将水稻OsBADH2蛋白序列在拟南芥、水稻和玉米蛋白序列数据库中进行序列比对,获得上述3个物种的BADH基因家族成员,并利用UniProt蛋白数据库中的结构域信息进行验证。进一步使用MEGA软件进行系统进化分析,获得玉米BADH2同源基因作为候选编辑靶标。基于CRISPR/Cas9基因编辑技术的原理,在候选基因的外显子处设计特异性靶点,并构建入CRISPR/Cas9基因编辑载体。再以玉米自交系京724为受体,利用农杆菌介导的遗传转化方法,通过磷酸甘露糖异构酶基因（phosphomannose isomerase,PMI）抗性筛选获得阳性转基因植株。转基因株系经测序明确其在靶基因中产生的突变类型。利用气相色谱质谱联用仪（gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS）检测基因编辑株系T₁籽粒中香米主要香味物质2-AP的含量,以确认京724在基因编辑前后2-AP含量的变化。【结果】系统进化分析发现,玉米中存在2个BADH2同源基因,分别命名为ZmBADH2-1和ZmBADH2-2。ZmBADH2-1位于第4染色体,ZmBADH2-2位于第1染色体。2个基因均包含15个外显子和14个内含子,第4外显子间的核苷酸序列高度同源。在2个基因的第4外显子区域设计靶点并构建入CRISPR/Cas9基因编辑载体,通过遗传转化获得28株转基因株系。PCR扩增及测序分析结果显示,其中10株材料的2个ZmBADH2s在靶点区域均发生突变,突变基因型包括双等位突变和多等位突变,突变类型为不同数量的碱基缺失和插入。质谱检测结果显示玉米ZmBADH2双基因突变体籽粒中存在与香稻同样成分的2-AP。随机选取的4个T₁代基因编辑株系籽粒中,2-AP平均含量分别为438.29、404.63、348.65和161.82 μg·kg^-1,而未经过编辑的京724中未检测到2-AP。【结论】利用CRISPR/Cas9技术对玉米ZmBADH2-1和ZmBADH2-2同时进行定点敲除,创制出籽粒中具有香米味道的玉米骨干亲本新种质材料。     

植保机变量施药鲁棒H∞最优控制

提出了一种基于电控伺服变量柱塞泵的植保机变量施药控制方法,推导并建立了包含参数不确定性和扰动的施药流量模型,设计了鲁棒H∞最优控制器并证明其鲁棒稳定性,并转化为线性矩阵不等式求解控制器参数。本研究弥补了传统优化控制方法对于不确定性反应较为敏感的不足,与传统的线性二次型最优控制相比具有一定的快速性和鲁棒性优势,能够满足复杂作业条件下植保机精准变量施药要求,有效提高了农药利用率。     

基于形态特征和SSR标记的斑茅繁殖策略的研究

本研究以收集自我国7个省的45份野生斑茅(Saccharum arundinaceum)为研究对象,在开放授粉条件下,通过测定斑茅的花粉与胚珠比(Pollen-ovule ratio,P/O)、杂交指数(Outcrossing index,OCI)以及基于简单重复序列(Simple sequence repeats,SSR)分子标记估计交配系统参数这3种方法,探究斑茅繁殖特性及其有性繁殖力的情况,为斑茅资源开发利用、杂交育种及繁殖技术提供基础依据。结果表明:斑茅P/O为5 897,杂交指数OCI为2;采用11对SSR引物对随机取样的15个斑茅半同胞家系共计1 158个子代进行交配系统参数估计,结果显示斑茅种群具有较高的异交率水平(t_m=0.864),多位点异交率和单位点异交率的差值不明显(t_m—t_s=0.012),亲本近交系数F大于0(F=0.318),表明斑茅以异交为主,并存在部分近交。综上所述,本研究初步认为斑茅的繁殖特性为异交为主、自交为辅的混合交配系统模式。     

竹产业助推成渝地区双城经济圈建设的战略思考

成渝地区位于中国西部、长江上游，生态区位重要，生态地位突出，是支撑“一带一路”、长江经济带的纽带与核心腹地。区域内竹资源丰富，竹产业优势独特，在全国竹产业发展中占有重要地位。文章围绕“成渝地区双城经济圈建设”国家重大区域发展战略，聚焦国家和区域战略需求，坚持问题导向、目标导向、市场导向，坚持创新驱动发展，从战略高度，按照现代产业“延伸产业链、融通供应链、提升价值链”的要求，对竹产业助推成渝地区双城经济圈建设进行探讨，分析竹产业发展优势和突出问题，谋划四川竹产业高质量发展布局，提出了重点实施“智慧竹业、人文竹业、商贸竹业”3大工程的建议。     

甘露糖修饰的壳聚糖聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米微球作为口蹄疫病毒核酸疫苗递送载体的特性评价

旨在对制备的甘露糖修饰的壳聚糖聚乳酸-羟基乙酸共聚物[poly （D，L-lactide-co-glycolide），PLGA]纳米微球作为口蹄疫病毒（foot-and-mouth disease virus，FMDV）核酸疫苗递送载体进行评价。采用西佛碱反应和元素分析制备具有一定取代度的甘露糖修饰的壳聚糖衍生物（mannose modified chitosan，MCS），然后，经双重乳化挥发法制备得到甘露糖修饰的壳聚糖PLGA纳米微球（MCS-PLGA-NPs）。采用纳米粒径仪检测MCS-PLGA-NPs粒径分布和表面电势（zeta）、扫描电镜考察其形态、琼脂糖凝胶电泳观察其对质粒的吸附和吸附质粒后抵抗核酸酶降解能力、CCK-8法检测MCS-PLGA-NPs的细胞毒性、激光共聚焦观察巨噬细胞对MCS-PLGA-NPs-质粒DNA复合物的摄取、荧光显微镜和Western blot验证MCS-PLGA-NPs加载质粒DNA在细胞中的表达。元素分析结果表明，成功制备了取代度为5%~10%的MCS。纳米粒径测定和扫描电镜结果表明，MCS-PLGA-NPs的zeta为正值、粒径分布均匀且形态规则呈球形。琼脂糖凝胶电泳结果显示，MCS-PLGA-NPs吸附质粒的能力随着其质量的增加而增强并且可以在一定程度上抵抗核酸酶降解质粒DNA。在细胞毒性试验中，不同浓度的MCS-PLGA-NPs与RAW264.7细胞共孵育24 h后，细胞存活率仍在85%以上。在细胞摄取试验中，用激光共聚焦显微镜可以明显观察到质粒DNA结合到纳米微球表面被RAW264.7细胞摄取。荧光显微镜和Western blot试验证明MCS-PLGA-NPs加载质粒DNA可以在细胞中进行表达。综上表明，本研究成功制备了MCS以及具有递送核酸疫苗能力的MCS-PLGA-NPs，为FMDV核酸疫苗的递送研究提供了新的方向和见解，也为该递送载体携带特定抗原靶向抗原递呈细胞表面甘露糖受体以及应用于动物免疫的研究奠定基础。     

玉米秸秆基纤维素保水剂对土壤持水性能及冬小麦根系生长的影响

为探讨自制的玉米秸秆基纤维素保水剂(SAP)在农业生产上的应用潜力,利用扫描电镜表征了SAP吸水前后形貌变化,探究了SAP施用量对土壤持水性能和不同程度水分胁迫下冬小麦根系生长的影响。结果表明：SAP在土壤中吸水膨胀后降低了土壤容重,土壤最大水分含量较不施SAP显著提高19.1%~67.6%,同时降低了前3天土壤水分蒸发速率。轻度（60%~70%田间持水量）和中度（40%~50%田间持水量）水分胁迫下,施用0.4% w/w SAP处理冬小麦总根长提高15.9%和24.7%,根系活力提高29.6%和43.5%,但充足供水（75%~90%田间持水量）时施用SAP对冬小麦根系活力无显著影响。因此,玉米秸秆基纤维素保水剂施入土壤后能够改善土壤持水性能,从而缓解水分胁迫对冬小麦根系生长的抑制效应。     

生态公共服务视野下城市森林生态-经济系统的协同机理研究

在生态公共服务视野下,尽管当前我国的城市森林发展较为迅速,但对其森林生态经济系统的协同机理研究仍然还是一个新课题。本文结合海南国际旅游岛建设的相关实践,从治理机制、市场机制、利益分配机制、合作机制、扶持机制5个方面,对海南城市森林进行研究,以促进海南城市森林资源的优化利用和社会经济的可持续发展。     

Waterlogging tolerance of pea at germination

Peas (Pisum sativum L.) are exposed to waterlogging at germination when grown as relay in rice‐based cropping. Ninety‐one germplasm accessions were evaluated in relay (sown in waterlogged soil), and subsequently 10 diverse genotypes compared under relay and sole cropping (conventional tillage sowing) over two seasons in Bangladesh. Contrasting genotypes, BM‐3, NL‐2 and Kaspa, were further evaluated in three waterlogging treatments (drained control, 4 and 8 days waterlogging) in the glasshouse. Conspicuous variation in waterlogging tolerance at germination was observed in the field and confirmed under controlled conditions. In relay sowing in 2011, emergence of a few genotypes was affected by waterlogging. In 2012, emergence in relay was severely affected (12 plants/m²) compared to sole sowing (37 plants/m²). Among genotypes BM‐3 had 6 plants/m² emerge, which all subsequently died, in contrast to NL‐2 in which emergence was 13 plants/m² with all plants surviving. In the glasshouse, there was 14% emergence in BM‐3, 40% in NL‐2 and 55% in Kaspa after 8 days of waterlogging. Such marked differences in waterlogging tolerance at germination in the model pea are the first reported and illustrate prospects for selection to improve adaptation to relay sowing in South Asia.