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。     

基于文献计量的农业节水领域研究现状及热点分析

农业节水是农业可持续发展的研究热点.为了能够在总体上把握国际有关农业节水技术领域的研究现状、热点和发展趋势,以Web of Science核心合集数据库为数据源,对1992-2019年发表的农业节水技术相关的文献进行计量分析,结果表明:①农业节水技术研究发展迅速,国际尤其是中国在该领域发文量均呈现快速增加趋势.②农业节水技术研究是一个多学科交叉领域,但其载文期刊分布相对集中.③西班牙在农业节水技术研究领域居世界领先地位,论文数量和质量均较高.中国和美国发文量分居第一和第二位,但论文篇均被引频次较低.西班牙高等科研理事会(CSIC)在该领域表现突出,论文数量和质量均最高.中国4所机构发文量进入世界前10位,分别是中国农业大学、中国科学院、西北农林科技大学和河海大学,但4所机构发文质量均有待进一步提升.④灌溉方式是近年来的研究热点,主要包括滴灌、喷灌、分根交替灌溉和加肥灌溉等.关于农业节水技术增产、增效机制方面的研究也是研究的热点,包括对碳氮代谢、水氮互作、植物激素等方面的研究.环境温度、温室气体排放等也是研究的热点.由此可以看出,有关农业节水的研究在国内外都属于研究热点方向,中国在该领域的整体表现突出,但是需进一步加强国际合作,提高在该领域的影响力.     

Cuticular protein gene LmACP8 is involved in wing morphogenesis in the migratory locust,Locusta migratoria

Cuticular proteins(CPs) are major components of the insect cuticle-associated organs such as integument and wings, although the importance of CPs for wing development and function in hemimetabolous insects remains understudied. In the present study, a wing cuticular protein LmACP8 was identified from Locusta migratoria, which belongs to the RR-2 subfamily of cuticular protein RR consensus(CPR) chitin-binding proteins. LmACP8 was mainly expressed in the wing pads and showed high expression levels before ecdysis of third-, fourth-, and fifth-instar nymphs, with its encoded protein located in the procuticle of wing pads and adult wings. Depletion of LmACP8 by RNA interference markedly reduced the amount of its protein, which consequently caused abnormal wing morphogenesis in the transition from nymph to adult of L. migratoria. We further demonstrated that the abnormal morphogenesis was caused by severe damage of the endocuticle in the wings. LmACP8 was suppressed by 20-hydroxyecdysone(20 E) in vivo, however, its expression was significantly up-regulated after knocking down the hormone receptor gene LmHR39. Thus, the LmACP8 that is negatively regulated by the LmHR39-mediated 20 E signaling pathway is involved in wing development during the nymph to adult transition.     

乡村振兴背景下乡村生态旅游规划研究——以重庆市石柱县瓦屋村为例

在乡村振兴战略的引领下,乡村的发展日新月异,平衡乡村旅游发展与乡土环境保护是乡村发展的首要前提.在分析乡村旅游发展现状的基础上,总结出乡村生态旅游的规划原则,并以重庆市石柱县瓦屋村为实践案例,以生态为切入点,针对不同生态敏感度区域提出不同规划建设意见,最终实现生态旅游目标.     

基于格网的GCM数据修订分析未来海南岛农业水热资源的变化特征

以海南岛为研究区域，选用5个大气环流模式（GCMs）1970−1999年的逐日输出数据和同期地面气象观测数据，使用空间插值降尺度到0.5°×0.5°格网。以格网单元为基础，应用系统误差修订（修正值法或比值法）和多模式集合平均方法（贝叶斯模型平均法BMA或等权重平均法EW），训练与验证GCMs输出值并进行综合修订。在此基础上，分析RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下，未来海南岛近期（2020−2059年）和远期（2060−2099年）农业水热资源，包括年平均气温、1月平均气温、≥10℃积温、≥20℃积温、年降水量、1月降水量和≥20℃界限温度生长期间降水量的变化特征。结果表明：GCMs输出值的系统误差和BMA权重系数在格网间存在较大的空间差异，且GCMs输出值低估逐日最高气温约3.55℃，高估逐日最低气温约1.19℃，逐日降水量仅为观测值的54.35%。基于格网的综合修订，可有效降低GCMs输出值在空间上的不确定性，BMA与EW的修订结果相似，均优于单一GCM模式。通过格网BMA综合修订后，最高气温、最低气温和降水量在验证期的相关系数r分别约提升0.10、0.07和0.06；均方根误差RMSE分别约降低2.38℃、1.01℃和1.01mm；较单一GCM相对观测值的偏差平均约减少3.25℃、1.13℃和25.67mm。未来海南岛农业热量资源在空间上主要表现为从中部向外围逐渐升高，高温主要分布在南部至西部沿海地区，年平均气温的增幅全岛较为接近，1月平均气温、≥10℃积温和≥20℃积温的增幅分别表现为由东向西、由北向南和由中部向外围递减。在时间上，RCP8.5情景下所有农业热量资源均为极显著增加且增温最快，RCP4.5情景为先增加后平缓，RCP2.6情景较为平缓，远期无显著增温。未来海南岛降水资源在空间上转为由东向西逐步递减的格局，南部和北部沿海地区降水变率增加，西部和中部降水变率减少，在时间上无显著变化趋势。随着未来海南岛气候变暖和降水格局的改变，农作物适宜种植面积扩大，会对农业生产带来巨大挑战，应提前布局，做好趋利避害。     

5个转Bt基因抗虫水稻恢复系的品质配合力分析

使用5个转Bt基因水稻恢复系作为父本,以12个不育系作为母本,根据5×12(NCII)不完全双列杂交设计配制60个组合,分析了这些组合的9个稻米品质性状的配合力及遗传参数.结果表明:精米率主要受基因加性效应的影响,整精米率、垩白粒率、碱消值、胶稠度主要受基因非加性效应互作的影响;除精米率主要受母本影响外,其余8个性状均受双亲交互作用的影响;垩白粒率和垩白度在后代遗传中主要受基因遗传作用的影响,可以在早代直接选择.配合力方差分析结果表明:精米率、垩白度及碱消值受环境因素的影响较大;昌恢891T为一般配合力较好的父本,华1165S为一般配合力较好的母本;原香39A/昌恢891T、泰乡1209A/昌恢T025T、昌盛843A/昌恢T025T为较优的组合,其中原香39A/昌恢891T的特殊配合力的综合评价最好.     

轮状病毒感染肠上皮细胞激活宿主先天免疫研究进展

轮状病毒(RV)是引起婴幼儿、幼畜禽急性肠胃炎的人畜共患病原,常与其他病原体混合感染,多以呕吐,严重水样腹泻,脱水为临床症状,感染后具有较高病死率,对人类公共卫生以及养殖业造成极大危害。RV病原相关分子模式(PAMP)可被肠上皮细胞(IECs)中一组可遗传的模式识别受体(PRR)识别,通过IECs、先天免疫细胞与RV互作,激活细胞内信号级联,从而迅速诱导炎症和多种抗病毒基因表达。论文就轮状病毒特性、肠道先天免疫等方面进行综述,探讨RV感染宿主IECs后诱导不同抗病毒信号通路,为利用先天免疫途径预防轮状病毒感染提供了一定的参考。     

小麦生长发育后期高产栽培技术

针对小麦生长发育后期面临的主要问题,总结近年来农业生产管理实践经验,分别从浇扬花灌浆水、病虫害防治、防止倒春寒和预防干热风等方面提出管理建议,以期为小麦后期管理提供参考,促进小麦增产增收。     

补播禾草对退化苜蓿草地生产性能及牧草品质的影响

针对宁夏半干旱区7龄以上苜蓿(Medicago sativa)草地退化导致的牧草产量低、品质差等问题，本试验采用单因素随机区组设计，研究了多年生黑麦草(Lolium perenne)、披碱草(Elymus nutans)、苇状羊茅(Festuca arundinacea)、无芒雀麦(Bromus inermis)、鸭茅(Dactylis glomerata)补播对退化草地苜蓿主要农艺性状和牧草品质的影响，并利用主成分分析方法(PCA)评价其改良效果。结果表明：补播禾草对苜蓿株高、叶茎比、一级分枝数和干草产量均有显著影响(P<0.05)，其中，补播苇状羊茅干草产量最高，其次为多年生黑麦草和无芒雀麦；补播禾草对牧草粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量有显著影响(P<0.05)；PCA分析得出，补播鸭茅、苇状羊茅综合性状分别排第一、二位。因此，可根据不同改良目的选择不同禾草种类进行补播，苇状羊茅可显著提高退化苜蓿草地生产性能，补播鸭茅可显著改善退化苜蓿草地牧草品质。     

北方高寒地区“高效、节能、智能”新型猪场建设

文章所述猪场地处内蒙古自治区呼伦贝尔市，属我国高寒地区。该猪场运用“种养结合”模式，将低碳环保养殖和绿色有机农业进行有机结合，将猪场产生的猪粪尿全部发酵成为有机肥，为农田提供肥料；农田产出无公害有机饲料再喂养猪只，实现生态农牧业可持续健康发展。低碳环保则指猪舍冬天利用猪群自身余热取暖，替代锅炉，实现低能耗。与传统猪场相比，该猪场更加注重节约资源、节省人工。运用自动清粪模式代替水冲，避免大量污水产生；舍内废气经过净化处理排出舍外，避免氨氮废气等污染环境。