基于全基因关联分析的代谢组学在植物中的应用

植物代谢物是人类食物和营养物质的重要来源。代谢组学是对生物体内代谢物进行定量和定性分析,研究代谢物合成和调控机制的一门新兴学科。基于代谢组的全基因组关联分析（metabolome-based genome-wide association study,mGWAS）是将代谢组数据作为表型,与基因型数据进行关联分析的一种方法。概述了近几年利用mGWAS技术在植物代谢调控网络研究、初生和次生代谢物的形成机制、代谢物在植物生长发育和胁迫应答中的作用,同时综述了mGWAS在代谢物相关候选基因的定位和调控营养、品质相关代谢通路的挖掘,为深入了解植物代谢物合成调控的遗传机制奠定基础。     

某流域农田土壤-水稻系统重金属空间变异特征及生态健康风险评价

为探讨某流域农田土壤-水稻重金属污染状况、空间变异特征及生态健康风险,2017年9—11月期间陆续在该流域采集水稻籽粒样品以及对应水稻田土壤样品各938个,测定其Cd、Hg、As、Pb和Cr 5种重金属含量,并基于ArcGIS和SPSS对土壤和水稻籽粒中不同的重金属生态健康风险进行评价。结果表明:从研究区土壤和水稻籽粒的重金属空间变异与分布规律来看,Cd、Hg、As和Pb为中等空间自相关性,Cr空间相关性则较弱;水稻籽粒中5种重金属的空间相关性均较弱。流域耕层土壤5种重金属中除Cr外,其余含量均较高,并且在南部中心区域呈现一个明显的大斑块污染区,向四周平缓扩散;水稻籽粒中Cd和As风险较高,主要在流域沿岸地区。从研究区土壤-水稻重金属污染风险分布情况来看,不同区域的重金属风险存在明显差异。耕层土壤重金属风险指数跨度较大,处于轻微风险;水稻籽粒风险指数跨度较小,不同区域的水稻籽粒重金属风险差异不明显,有11个点位属于中等风险级别,其余属于轻微风险级别。     

粤北大宝山矿区污染成因与源头控制技术应用进展

韶关大宝山矿区周边兴起的无序民采和商业矿采活动对山体周边生态环境造成了巨大的破坏,严重威胁到当地居民的生命健康。为应对矿山生态退化、重金属污染及潜在生态环境等问题,矿区有效实施了水体治理和矿山生态环境修复等多项工程。本文在全面调研和搜集大宝山矿区污染现状相关资料的基础上,以清污分流、尾矿清淤、污水处理、植被恢复、矿山环境综合治理等工程实施内容及相关政策为依据,对大宝山矿区部分污染修复工程案例进行总结。并在全面分析矿山污染来源、横石河及其周边农田土壤、地下水的污染现状的基础上,简要归纳矿区目前所施行的治理工程及其成效,主要包括新山片区历史遗留矿山生态修复工程、铁龙新山片区清污分流工程、李屋拦泥库清淤工程以及尾矿库外排水处理厂工程。大宝山矿区采取的相关治理方法和理念可以为其他矿区的生态修复提供参考。     

固定化木质素降解菌对园林废弃物堆肥的影响

  目的  以生物质炭和米糠为载体,将木质素降解菌No.11通过固定化的方式制备促进园林废弃物堆肥腐熟的固体菌剂。  方法  通过单因素试验探究接菌量(5%、10%、15%、20%、25%)、保护剂体积分数(0、4%、8%、12%、16%、20%)、含水率(5%、10%、15%、20%、25%)的优化范围,再通过正交试验在该范围内寻找固体菌剂的最佳制备条件。以市售常见有效微生物复合菌(EM菌)菌剂为对比,将制得的菌剂添加到园林废弃物堆肥中,探究其对木质素、纤维素降解和相关酶活力的影响。  结果  木质素降解菌No.11的最佳固定化条件为:接菌量10%、保护剂体积分数8%、含水率15%,制得的菌剂中有效活菌数达1.26×1011 CFU·g?1。园林废弃物堆肥中添加自制菌剂后木质素降解相关酶(漆酶、锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶)的活力均得到提高。与添加EM菌相比,木质素降解率提高8.69%;与不添加菌剂相比,木质素降解率提高23.91%,纤维素降解率提高8.34%,堆肥产品达到腐熟标准。  结论  通过固定化木质素降解菌制备的固体菌剂,其有效活菌数符合GB 20287?2006《农用微生物菌剂》的相关要求,将菌剂添加到园林废弃物堆肥中可提高木质素和纤维素降解率,促进堆肥产品腐熟。图3表3参36     

奶油栓孔菌的鉴定及其生物学特性

【目的】对采自福建省南平市浦城县的一株白色多孔菌DKJ进行鉴定和遗传多样性分析,探究该菌株的生物学特性,分析比较其菌丝体和子实体水提物的抗氧化活性及乙酸乙酯提取物的抑菌活性,为奶油栓孔菌的进一步开发利用提供参考。【方法】采用形态学观察和rDNA ITS序列分析相结合的方法,对采集的多孔菌株DKJ进行鉴定;基于ITS1、5.8S、ITS2序列长度、GC含量和变异情况,对其遗传差异进行分析;以其菌丝生长速度为评价指标,通过单因素试验及正交试验筛选菌丝体最适生长条件;测定其菌丝体和子实体水提物对羟基自由基、DPPH自由基和ABTS自由基的清除率及对铁离子的还原能力,评价奶油栓孔菌的抗氧化活性;测定奶油栓孔菌菌丝体和子实体乙酸乙酯提取物对金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和枯草芽孢杆菌的抑菌圈直径,评价其抑菌活性。【结果】形态学观察和rDNA ITS序列分析表明,该白色多孔菌为奶油栓孔菌(Trametes lactinea),不同地域奶油栓孔菌ITS1、5.8S、ITS2序列长度分别为165～233,158,187～198 bp; GC含量分别为46.77%～52.00%,46.20%～47.47%,50.76%～53.48%;ITS1-5.8S-ITS2序列总变异率为6.44%,表明其在自然界中具有一定的遗传多样性。奶油栓孔菌菌丝生长的最适培养条件为:以蔗糖为碳源,酵母浸粉为氮源,pH=5,培养温度35℃。奶油栓孔菌菌丝体和子实体水提物均具有一定的抗氧化活性,质量浓度4 mg/mL的菌丝体水提物对羟基自由基、DPPH自由基和ABTS自由基的清除率分别为99.05%,41.30%和82.09%,对铁离子的还原能力为211.90μmol/L,均显著强于子实体时期。奶油栓孔菌菌丝体和子实体乙酸乙酯提取物均具有一定的抑菌活性,质量浓度15 mg/mL的子实体乙酸乙酯提取物对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和铜绿假单胞菌的抑制效果均优于菌丝体。【结论】奶油栓孔菌在自然界具有一定的遗传多样性,其菌丝体水提物的抗氧化活性强于子实体,而子实体乙酸乙酯提取物的抑菌活性强于菌丝体。     

基于农用地分等成果的耕地质量提升潜力及整治分区

【目的】 根据农用地分等成果,开展耕地质量提升潜力测算和整治分区研究,探索提升耕地质量建设效益的有效途径。【方法】 文章以河北省唐山市四区为研究区,基于2017年农用地分等成果数据,构建国家自然质量等与利用等别可提升潜力模型,而后进行可实现潜力分析与整治分区。【结果】 研究区内国家自然等和利用等的现实等别较低,提升潜力较大;通过将表层土壤质地、灌溉保证率、土壤有机质含量、排水条件、盐渍化程度和剖面构型等6项分等因素提升至理论最高值,国家自然质量等别提高的总面积为80 330.04 hm²。其中,国家自然质量等别提高4等的总面积为3 371.04 hm²,全部集中在古冶区;提高1～3等的总面积为76 959.00 hm²,集中在丰南区和丰润区。通过将表层土壤质地等6项分等因素提升至理论最高值,国家利用等别提高的总面积为84 361.18 hm²。依据排列组合原理和国家利用等别可实现潜力提升区叠加分析,研究区内耕地质量限制组合因素为灌溉保证率＋土壤有机质型、剖面构型＋表层土壤质地型、剖面构型＋灌溉保证率型、盐渍化程度＋排水条件型、灌溉保证率型。【结论】 可为高标准农田建设项目选址布局提供技术支撑。     

葛根粉-牛奶共混体系的相行为及稳定性研究

【目的】研究葛根粉初始质量浓度和混合物中牛奶体积分数对葛根粉-牛奶混合物相行为、稳定性及相关性质的影响,为该功能性复合饮料的开发提供基础数据。【方法】利用天然葛根粉与传统饮料牛奶通过共混法配制复合饮料,并通过浊度仪、Zeta电位仪、粒径分析仪、差示扫描量热仪、正置荧光显微镜等多种仪器对混合体系予以表征,分析不同初始质量浓度葛根粉和不同体积分数牛奶混配的葛根粉 牛奶混合物的稳定性及相行为的变化。【结果】观察发现,当葛根粉初始质量浓度为1 g/L时,葛根粉-牛奶混合物未出现明显的相分离,而当葛根粉初始质量浓度增加到25 g/L时,混合物出现明显分层现象。葛根粉-牛奶共混体系表现出稳定、亚稳定、不稳定3种状态。初始质量浓度为1 g/L的葛根粉与任意体积分数的牛奶配制的葛根粉-牛奶混合物均表现稳定,无聚集体产生。当葛根粉初始质量浓度高于5 g/L且牛奶体积分数低于40%时,二者混合物会出现聚集现象,此时要得到稳定体系,则需将其中的牛奶体积分数增加到40%以上。混合物的浊度主要与牛奶体积分数有关。混合物Zeta电位的绝对值随牛奶体积分数的增大而增大。随葛根粉初始质量浓度的增加,混合物的粒径分布变宽且大粒径粒子的比例增加。向牛奶中添加葛根粉,可以使混合物的热学性能发生改变。正置荧光显微镜观测表明,随着牛奶体积分数增大,混合体系微观结构由不均匀逐渐向均匀转变。【结论】葛根粉-牛奶混合物的稳定性与葛根粉初始质量浓度及牛奶体积分数有关,随着葛根粉初始质量浓度的降低(即从25 g/L降至1 g/L)或混合物中牛奶体积分数的增加(即从0%增至100%),共混体系的稳定性增加。     

伯克霍尔德氏菌YZU-S230对西瓜枯萎病的防效及其促生作用

伯克霍尔德氏菌(Burkholderia sp.)YZU-S230是长江大学植物与微生物互作研究室前期分离的一株白芨内生细菌,对水稻纹枯病菌(Rhizoctonia solani)、稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)、西瓜枯萎病菌(Fusari-um oxysporum f.sp.niveum)、马铃薯晚疫病菌(Phytophthora infestans(Mont)de Bary)、草莓灰霉病菌(Bot-rytis cinerea)、棉花枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.vasinfectum)等具有较强的抗菌活性.为筛选用于防治西瓜枯萎病的拮抗细菌,通过对峙培养、盆栽试验和绿色荧光标记测定了伯克霍尔德氏菌YZU-S230对西瓜枯萎病的防效和促生作用以及在西瓜体内的定殖动态.结果显示,YZU-S230对西瓜枯萎病菌(Fusarium oxyspo-rum f.sp.niveum)的抑制率达到82.80％,且在温室条件下对西瓜枯萎病具有较好的防效,同时接种时其防效为30.87％,提前3d接种时其防效为68.40％.经YZU-S230处理后30d,西瓜主蔓长增加了8.7cm,根长增加了3.0cm,地上鲜重增加了6.9g,显著高于对照组.菌株YZU-S230能在西瓜根部稳定定殖,接种后1、3、5、7、9、15、21d其在西瓜根部的定殖量分别为80×105、120×105、29×105、9×105、1.7×105、1.4×105、1.2×105 cfu/g.结果表明,菌株YZU-S230在防治西瓜枯萎病方面具有良好的开发应用潜力.     

广西“柑橘-绿肥-鹅”立体种养模式探索

果园立体种养模式将种植业与养殖业有机结合起来,可最大限度地提高果园产出率,增加农户经济收入。本研究介绍了广西"柑橘-绿肥-鹅"立体种养模式,详细描述了设施建设、柑橘栽培、绿肥种植、鹅饲养管理等技术要点,分析了该模式下的经济效益、社会效益及生态效益。     

基于声学技术的红沿河核电站附近海域夏季水母通量测量

大量水母涌入核电站取水口会对核电冷源取水安全造成严重威胁,为把握夏季红沿河核电站附近海域水母的密度和基本运动规律,分别于2017年7、8、9月在红沿河核电站附近海域使用同时搭载科学探鱼仪(120、200 kHz)和多普勒流速剖面仪(ADCP)的调查船,沿垂直等深线方向进行25 h、10 n mile长垂直断面往复走航水母资源声学调查和潮流观测,并在次日昼间使用多锚张网进行水母样本采集;利用频差处理技术分离海月水母Aurelia aurita、沙蛰Nemopilema nomurai及浮游动物的叠加声学散射信号,使用回波积分法推定沙蛰和海月水母密度,并结合潮流数据计算水母通过调查断面的通量。结果表明:2017年7、8、9月份潮流流速最大值分别为0.80、0.70、0.65 m/s,流速随涨潮和落潮周期逐渐增大和减小;海月水母的平均密度高于沙蛰,二者7月分别为9.79、2.30 ind./m²,8月分别为11.05、1.51 ind./m²,9月分别为0.82、0.32 ind./m²;海月水母在7、8、9月份涨潮时平均通量分别为5.85、3.53、0.40 ind./(s·m²),落潮时平均通量分别为-2.84、-6.07、-0.36 ind./(s·m²),沙蜇在7、8、9月份涨潮时平均通量分别为1.45、0.44、0.17 ind./(s·m²),落潮时平均通量分别为-0.86、-0.76、-0.13 ind./(s·m²)。研究表明:水母通量与涨落潮流速变化具有相关性,能够较好地反映水母的移动趋势,并可作为核电站冷源生物监测预警的重要指标;水母在取水口外侧海域具有随机分布的特性,适合声学浮标监测。