东北地区秸秆生物炭利用潜力、产业模式及发展战略研究

东北地区耕地广袤、秸秆资源量巨大,作为战略性新兴产业,生物炭技术及其产业化有助于系统综合解决东北地区存在的秸秆焚烧、利用及土壤退化等突出问题,是当今研究领域热点。本文在系统分析近20年东北秸秆资源动态变化、可利用资源量及发展趋势基础上,探讨了东北地区秸秆生物炭利用的资源基础、技术途径及发展潜力,从产业化视角综合分析评述了东北秸秆生物炭产业发展的基础、条件与优势、市场及开发潜力等,认为东北地区秸秆生物炭利用的资源丰富,产业化条件成熟,发展潜力与空间巨大,对促进东北秸秆资源化高效利用、耕地质量提升及农业可持续发展具有重要意义和价值,并结合农业、经济和社会发展实际,构建了基于全产业链的东北秸秆生物炭产业模式,提出了东北生物炭产业发展建议,旨在为解决东北地区秸秆处理和农业生产现实问题,促进生物炭产业健康、稳定发展提供参考。     

鸡TIGAR基因真核表达质粒的构建及其抗凋亡功能评价

【背景】 TP53诱导的糖酵解和凋亡调节因子（TP53-induced glycolysis and apoptosis regulator,TIGAR）是p53下游的靶基因,具有调节糖酵解水平和去除活性氧（Reactive oxygen species,ROS）并降低由活性氧诱发的细胞凋亡水平。【目的】 构建鸡源TIGAR基因的真核表达质粒,并检测TIGAR基因在DF1细胞中的抗凋亡作用,为建立稳定表达鸡TIGAR基因的细胞系做准备。【方法】根据GenBank（登录号：XM_417232.6）中预测基因设计引物,利用RT-PCR的方法从SPF鸡脾脏中扩增鸡TIGAR基因,将扩增产物克隆至载体（Flag-CMV14）后送公司测序验证;随后构建进化树对鸡TIGAR基因与其他哺乳动物及水生动物的TIGAR基因进行同源性分析。将重组质粒（Flag-TIGAR）转染入DF1细胞24 h后,使用新城疫病毒诱导细胞凋亡,利用Western Blot检测重组质粒表达情况以及Poly ADP-Ribose Polymerase（PARP）裂解情况。此外还将重组质粒（Flag-TIGAR）转染入DF1细胞,并于收样前2 h使用Staurosporine刺激细胞发生凋亡,分别在转染后24、48 h收集样品,并用流式细胞仪检测细胞凋亡情况。【结果】 RT-PCR扩增TIGAR基因,在843 bp处出现目的条带与预测相符,构建的TIGAR真核表达质粒（Flag-TIGAR）经测序,结果显示其序列与GenBank上预测的基本一致。Western Blot结果显示在30 h、36 h收集的样品中PARP均被裂解且转染重组质粒（Flag-TIGAR）的实验组与未转染质粒（MOCK）组或转染空载体（Flag-CMV14）组的样品相比,裂解的PARP表达量明显降低,且差异极显著（P<0.01）。流式结果显示：24 h 检测转染Flag-CMV14后细胞总凋亡率为11%（早期凋亡7.8%,晚期凋亡3.2%）,而转染Flag-TIGAR后细胞总凋亡率仅为4%（早期凋亡3.7%,晚期凋亡0.3%）,转染Flag-CMV14的早期凋亡率和晚期凋亡率均高于转染Flag-TIGAR组,且差异显著（P<0.05）。48 h转染Flag-CMV14后细胞总凋亡率为20.3%（早期凋亡14.3%,晚期凋亡6.0%）,而转染Flag-TIGAR后细胞总凋亡率为6.4%（早期凋亡4.8%,晚期凋亡1.6%）,转染Flag-CMV14组的细胞早期凋亡和晚期凋亡率均高于转染Flag-TIGAR的组,且差异极显著（P<0.01）。【结论】成功扩增出鸡TIGAR基因,并构建了其真核表达质粒,通过Western Blot和流式实验均证实过表达TIGAR后可降低细胞的凋亡程度并有利于细胞存活。     

大豆加工特性及品质评价的研究进展

大豆品质的优劣是衡量不同大豆制品好坏的重要依据,明确的品质评价方法和品质评价标准是确定大豆加工适宜性的可靠指标,且能够为后续筛选出大豆加工专用品种奠定基础。本文综述了大豆加工特性以及品质评价指标的研究进展,主要归纳了大豆在制取蛋白、制油以及其它生物活性物质加工利用的加工特性,并从感官品质、理化营养品质、加工品质3方面总结了大豆的品质评价指标,整理我国现有的大豆品质评价标准,分析我国大豆品质评价研究中存在的问题与不足,并对其今后的研究方向和目标进行展望。     

基于气候适宜度的黑龙江省大豆种植区划研究

为促进黑龙江省大豆种植结构优化、发展大豆种植业,结合黑龙江省实际情况,综合考虑温度、降水、日照,建立气候适宜度模型。利用黑龙江省32个气象站点1998-2018年逐日气候数据及大豆全育期内的观测资料,计算大豆种植气候适宜度。基于计算结果及K-means算法将全省大豆种植区域进行划分。研究结果表明:黑龙江省大豆种植可以划分为4个区域,其中北部高寒地区的温度适宜度偏低(低于0.30),大豆种植宜选取耐寒性强、发育期短的大豆品种;中、南部地区各项气候适宜度均高于省内均值,气候条件基本满足大豆生长发育所需,适宜发展大豆种植业。最终基于区划结果及区域气候特征,对各区域大豆种植品种提出建议。     

稻鳖生态种养技术及其研究进展

稻鳖生态种养将水稻生长环境和鳖的生活环境重叠,充分发挥水稻和中华鳖互利共生的作用,提高资源的利用率,实现"一水多用、一田多产",能提高经济效益和生态效益.综述了稻鳖种养的有关技术、生态效益、经济效益相关研究成果,并提出了未来研究方向.     

GGE双标图模型在玉米新品种测试中的应用

利用GenStat软件对2017年春玉米区24个中熟新品种的多点测试进行分析,基于GGE双标图模型分析表明,各试验点中以吉林省公主岭柳阳鉴定点具有较强的品种区分能力,吉林省公主岭铁北区鉴定点最具有代表性,甘肃省武威靖远县不适合作为此试验的鉴定地。GGE双标图丰产性稳产型表明,吉单37表现最为突出。基于相邻标准法分析表明,农华218、吉单37表现最好。综合分析,GGE双标图在品种产量评价方面与相邻标准法结果基本一致,且GGE双标图可以更加全面有效地评估品种和试验地点。     

强化豆科作物在北方现代农业结构中的作用

针对我国日趋严峻的粮油安全形势,近年来《中央一号文件》对农业种植结构进行了全面的、科学的调整：“生产上重点是保口粮,油料重点发展油菜和花生;东北地区扩种大豆杂粮薯类和饲草作物,构建合理轮作制度;黄淮海地区重点是扩种花生、大豆和饲草作物”。以豆科作物为主体的北方现代农业种植制度对保障粮油安全生产、饲草的供应以及农民增收具有重大意义。首先,从生产布局看,北方区域（东北、西北及黄淮海）是油料作物大豆、花生、杂豆以及饲草作物苜蓿主要产区。其中,大豆种植面积和产量分别约占全国68%和66%、花生分别占全国的63%和70%。其次,从豆科作物的生态效益来看,可实现用地与养地相结合、充分利用生态位优势、提高资源利用率。目前,北方豆科作物种植模式主要有：单作、间套作（玉米‖大豆、花生,玉米‖蚕豆、玉米‖豌豆等）、 轮作（大豆-冬小麦,夏花生-冬小麦,绿豆-冬小麦等）等生态友好型耕作制度。其中,玉米‖大豆、花生宽幅间作是农业部在黄淮海区域主要推广模式,具有经济、社会、生态效益,能有效缓解“粮油争地、人畜争粮”矛盾,大幅提高 粮油综合生产能力。通过加大国家农业政策调控,培育和推广大豆和花生耐阴、抗旱、高产及玉米矮秆、抗旱、高产 新品种,提高农业全程机械化水平和科技服务效率等措施,进一步提高农民生产积极性,强化豆科作物在北方现代农业结构中的比重和作用。     

调亏灌溉对冬小麦产量和品质及其关系的调控效应

在大型启闭式防雨棚条件下,采用筒栽土培法,以专用型冬小麦(Triticum aestivum L.)为试验材料,就调亏灌溉(regulated deficit irrigation,RDI)对冬小麦籽粒产量和品质性状及其关系的影响进行了试验研究,旨在寻求适宜的水分调亏阶段(时期)和调节亏水度,为建立节水高产优质冬小麦RDI模式与指标提供技术参数。筒栽试验采用二因素(水分调亏阶段和调节亏水度)随机区组设计,冬小麦设置3个水分调亏阶段:返青-拔节(I)、拔节-抽穗(II)、抽穗-成熟(III);每个调亏阶段设置3个水分调亏程度:轻度调亏(L)、中度调亏(M)和重度调亏(S),土壤相对含水率(绝对含水率占田间最大持水率的百分数)分别为60%~65%,50%~55%,40%~45%。结果表明:小麦籽粒蛋白质含量与土壤含水量并非总是呈负相关关系,不同生育阶段控水对蛋白质含量的影响存在明显差异性,小麦蛋白质含量仅与拔节-抽穗期土壤相对含水量呈负相关关系。在小麦拔节以前施加轻度(60%~65%)或中度(50%~55%)水分调亏,籽粒产量、蛋白质产量和氨基酸产量等不会显著降低,甚或略有增产,重度(40%~45%)调亏会导致显著减产;拔节-抽穗期,即使是轻度调亏也会导致显著减产;灌浆期轻度调亏不会导致籽粒和蛋白质产量显著减少,而氨基酸产量略有增加,并且节水效果显著。小麦籽粒产量与蛋白质含量并非总是存在显著的负相关性,在一定条件下可以减弱或改变这种关系;小麦籽粒产量与品质性状间的关系在不同阶段RDI条件下存在显著差异性。据此认为,高产与优质的矛盾并非不可协调,初步证实了RDI提高小麦籽粒品质效应的真实存在和在小麦生产中"以水调质"的可行性。     

2014-2016年我国种植业化肥施用状况及问题

【目的】种植业化肥施用量的变化不仅影响着我国化肥的供销平衡,还与环境安全密切相关。掌握种植业化肥施用状况是贯彻新发展理念,推进农业供给侧结构性改革的重要前提保障。【方法】本研究利用农业农村部339个国家级基层肥料信息网点调查数据,计算2014—2016年我国种植业化肥施用总量,并对主要农作物和不同区域化肥施用量和化肥施用品种分别进行统计分析。【结果】2014—2016年我国种植业化肥施用量分别为5989.7万t、6052.6万t和6041.4万t,其中三大粮食作物小麦、玉米、水稻年均化肥施用总量分别为728.3万t、1214.2万t和887.1万t,合计占到化肥施用总量的46.9%,华北、华中南和华东三个区域年均化肥施用总量分别为1603.1万t、1156.8万t和978.7万t,合计占到化肥施用总量的62.0%,复合(混)肥和尿素是农民最常购买的两种肥料,年均购买比例分别为76.8%和65.1%。【结论】我国种植业化肥施用量在2016年首次实现了零增长,化肥减量工作取得重要进展,但区域养分供应不平衡现象突出,主要表现为华北、华中南养分盈余较大,西南、西北养分供应不足。不同作物体系也存在施肥不平衡的问题,小麦、水稻基本合理,玉米和花生投入过量,甘蔗和棉花投入不足。建议国家加大力度推进测土配方施肥、机械施肥、有机肥替代化肥等高效施肥模式,促进化肥减量增效,助力乡村振兴战略实施。     

Detection and Analysis of Magnaporthe oryzae Avirulence Genes AVR-Pib,AVR-Pik and AvrPiz-t in Heilongjiang Province

【Objective】The objective of this study is to investigate the distribution and variation mechanism of avirulence genes AVR-Pib, AVR-Pik and AvrPiz-t in Magnaporthe oryzae strains from different regions and years in Heilongjiang Province, to understand the pathogenic phenotypes of different avirulence gene alleles, and to provide a reference for utilization and distribution of resistance cultivars in Heilongjiang Province.【Method】Based on the avirulence gene sequences published in NCBI, specific primers were designed to amplify full length and the coding sequence (CDS) regions of three genes, respectively. From 2016 to 2017, 335 M. oryzae strains in different regions of Heilongjiang Province were collected and isolated, and their DNA was PCR-amplified using avirulence genes primers and analyzed by agarose gel electrophoresis. The PCR products with different band patterns and from representative strains of different regions were selected for sequencing. The sequencing results were compared with the corresponding avirulence gene sequences for base and amino acid. The pathogenic phenotype of M. oryzae strains with different variant types was determined based on the rice resistance to single-gene lines.【Result】The specific bands of AVR-Pib, AVR-Pik and AvrPiz-t were detected in PCR detection and appeared in different distribution frequencies and mutation types, indicating that these 3 avirulence genes were all distributed in Heilongjiang Province. The average amplification frequency of the 3 avirulence genes was 75.52%, 87.16% and 85.67%, respectively. Among them, 4 types of band (bandless, high band, mid to high band and low band) of AVR-Pib were detected by electrophoresis analysis and 5 variant types AVR-Pib (1-1, 1-2, 2, 3, 3-1) were detected by PCR product sequencing. The genotypes AVR-Pib-1-1, AVR-Pib-1-2, AVR-Pib-2 and AVR-Pib-3-1 are newly discovered variant types, of which genotypes AVR-Pib-1-1 and AVR-Pib-1-2 are insertions of transposon Pot2 but with different insertion sites. The genotype AVR-Pib-2 has a small fragment insertion in the upstream of CDS region. The genotype AVR-Pib-3-1 base sequence has 4 differences from the original sequence, namely 32 (C/G) 35 (T/A) 36 (T/A) 38 (T/A), and the amino acid translation was terminated prematurely. Pathogenic analysis showed that except for the normal genotype AVR-Pib-3, the other alleles lost their avirulence functions. Seven AVR-Pik alleles (D, A, B, C, E, F, F2) were detected after PCR product sequencing, and the alterations in the nucleotide sequences of these alleles all resulted in amino acid missense mutations. The 7 AVR-Pik alleles have been reported previously. The avirulence gene AvrPiz-t was analyzed by electrophoresis and sequencing of PCR products, and 2 types of band (high band and normal band type) and 4 genotypes of AvrPiz-t (A, B, C, D) were revealed. Among them, AvrPiz-t-A is the original genotype, while AvrPiz-t-B has a base A insertion at position 191, causing premature termination of amino acid translation. Genotype AvrPiz-t-C is a newly discovered allelic type, characterized by the presence of a nucleotide variation at position 17 (T/C) and the insertion of base C at position 19 compared with type A, leading to the frameshift mutation and premature translation termination. The high band type avirulent genotype AvrPiz-t-D was sequenced and verified as having an insertion of the Pot3 transposon. Rice single-gene lines infection showed that the strains with AvrPiz-t-A were avirulent to Piz-t line due to Piz-t recognition, whereas the strains with AvrPiz-t (B, C, D) were virulent to Piz-t line due to lost the ability recognized by Piz-t.【Conclusion】The avirulence genes AVR-Pib, AVR-Pik and AvrPiz-t of M. oryzae in Heilongjiang Province are widely distributed and the types of variation are abundant. The results of this study can provide a reference for breeding and popularizing rice cultivars with corresponding disease-resistance genes.