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。     

天然植物生长调节剂芸苔素的生物活性及应用浅析

天然芸苔素属于甾体类植物内源生物活性物质,其骨架为甾醇,其中芸苔素内酯生物活性最强,被称为第六类植物激素,是高效、广谱、无毒的植物生长调节剂(PGR)。为更好地将芸苔素推广应用于农业生产,本文概括了芸苔素内酯的生物活性及在粮食、果蔬等作物上的应用。探讨了芸苔素内酯在提高种子活力,促进作物生长,大幅度促进产量提升以及品质改善,提升作物抗逆性,缓解农药对作物影响的研究概况及取得的进展,指出了芸苔素内酯的应用是作物增产增收的关键途径,同时,能够减少化肥、农药的施用量,减少作物种植成本与减轻环境污染,将带来显著的经济效益。     

寒地粳稻耐碱鉴定指标筛选与评价

为建立东北寒地粳稻耐碱综合评价系统，筛选适宜苏打盐碱地种植的寒地粳稻种质资源。本研究采用本田试验，在不同碱性的土壤上种植66份稳定的粳稻种质资源，调查12项表型指标，以每项表型指标的耐碱系数作为耐碱性评价依据，进行寒地粳稻品种的耐碱评价及主要耐碱表型指标的筛选。结果表明，利用主成分分析将寒地粳稻碱胁迫下12个单项指标组合为5个相互独立的综合指标，累计贡献率达87.768%。利用试验材料耐碱的综合评价值(D),从66份寒地粳稻中筛选出3份耐碱材料，分别为龙稻21、龙稻16、松粳3号，D分别为0.49、0.45、0.45。回归分析、相关分析结果表明，单株粒质量、空秕率、秸秆质量、实粒数共4个指标可以作为寒地粳稻本田耐碱鉴定的综合评价指标。本研究结果为耐碱水稻品种的选育及丰富寒地粳稻耐碱品种提供了支撑。     

皖东丘陵青钱柳叶用林“矮化密植早丰”技术可行性研究

青钱柳种子发芽率低,天然更新能力弱,自然分布的森林中难以找到幼树幼苗。加上育苗困难,难以像普通树种进行人工造林,导致青钱柳资源匮乏,仅在南方部分省区零星分布,总量严重不足。野生资源已不能满足青钱柳健康茶产业发展需要,创新叶用林栽培模式刻不容缓。     

基于有效积温的玉米冠层图像特征参数分析

为揭示滴灌水肥一体化玉米冠层图像颜色特征参数随有效积温的动态变化规律,明确有效积温对玉米冠层图像三基色RGB的动态变化影响机理,比较图像特征参数的拟合精度。以宁夏主栽品种天赐19为试验材料,于2018年在宁夏平吉堡农场开展6个不同氮素处理的小区试验,利用防抖手持云台搭载手机相机遥控获取玉米冠层垂直地面图像,提取图像色彩特征参数,以有效积温为自变量,对玉米冠层数字图像特征参数进行拟合分析并比较,并分析图像参数与叶片氮浓度的相关性。结果表明:有效积温与红光值(R)符合有理函数关系,与绿光值(G)和蓝光值(B)符合对数函数关系,通过比较可以看出,各图像特征参数中R拟合效果最好,B和G次之,均达到显著水平,图像参数与叶片氮浓度十叶期的相关系数高于六叶期。因此,数字图像参数R的拟合效果最好,可作为宁夏滴灌玉米图像监测指标和群体结构分析的参考依据,十叶期可作为该地区滴灌玉米氮素营养诊断的关键生育时期。     

塑造边缘乡村的未来

正大自然看护者和人类活动管理者这两种角色都是国家可持续发展的核心。如果为中国乡村和农民赋予这两项责任,他们将会成为当地和区域社区的关键力量,并赢得应有的尊重。塑造村落的未来,为其制订发展计划,是一个系统的过程。基于此,本文探讨对规划进程具有指导意义的几个重点。定义乡村和农民的新角色乡村规划进程以两种面貌作为起始点和参照点:前者是村落和所处区域的现状,后者是预期的未来面貌。就规划而言,这两者是互补的。鉴于村落发展问题的复杂性,首先要对区域、村落、居民、     

西藏“一江两河”耕地生态安全时空格局与障碍诊断

基于青藏高原农业活动对耕地生态系统的影响，针对青藏高原耕地生态安全面临的问题，从压力-状态-响应（Press-state-response，PSR）概念模型出发，提出由3类要素、13种指标所组成的耕地生态安全评价指标体系，构建西藏“一江两河”地区耕地生态安全评价模型，分析1985—2013年期间耕地生态安全的时空演变格局，探讨不同区域耕地生态安全的障碍因素。结果表明，西藏“一江两河”地区农业活动强度较大，尤其2000年以来，化肥、农药的成倍施用给生态安全带来巨大的隐患。20世纪，各县耕地生态安全基本处于“优秀”水平；2000—2010年，各县耕地生态安全等级下降，逐步向“差”转化；2010年以后，耕地生态安全有所改善，逐渐恢复为“优秀”或“良好”。整体来看，“一江两河”地区耕地生态安全水平较为一致，仅个别县域生态安全水平较为落后。区域耕地生态安全障碍因子具有相似性和差异性双重特征，单位面积氮肥、磷肥施用量是限制耕地生态安全的主要障碍因素。本研究揭示了高原地区耕地生态安全的演变过程，可为制定差别化的生态安全调控策略提供依据。     

基于变异系数权重法评价干燥无花果多糖品质

以无花果粉为原料，经过脱脂、加水酶解、超声波提取和脱蛋白处理后得到无花果多糖提取液，浓缩后通过热风干燥、真空冷冻干燥、真空干燥、喷雾干燥和微波干燥分别对其进行干燥制粉，并对5种无花果多糖粉多糖保留率、颜色、溶解度、干燥能耗和清除DPPH自由基能力进行测定，利用变异系数权重法对5种无花果多糖粉品质综合评分，以确定其最佳的干燥方式。结果表明：干燥方式对各指标影响显著，其中，真空冷冻干燥的多糖保留率最高，得到的多糖颜色变化最小，溶解度最大，对DPPH自由基清除能力最强；色度和干燥能耗在综合评价中所占权重较大，分别为0.416、0.403，品质综合评分结果为：FCPS2（真空冷冻干燥无花果多糖）品质最优，评分为0.637。     

皖东地区石灰岩山地岭脊造林树种选择研究

石灰岩山地为皖东江淮丘陵地区主要的地貌类型,具有山势陡峭、土壤浅薄、岩裸比例高、植被稀少和生态退化明显等问题。而岭脊地带更是不可及造林区域,如何构建生物防火林带,为湿地松、侧柏等人工针叶树幼林提供屏障,是当前面临的迫切问题。笔者拟通过乡土树种造林,探索石灰岩山地岭脊地带生态修复的可行性,为石质荒山绿化和生物防火林带造林提供参考。     

豫北平原小麦高产区农药施用状况调查

采用问卷调查的方式,对黄淮海流域的豫北平原典型小麦高产区——安阳、鹤壁、新乡、焦作4市小麦生产中农药施用状况进行调查,明确豫北平原小麦生产中所用的农药种类、频次、主要用药种类和农药减施潜力。结果表明:(1)豫北地区小麦生产中使用的农药共43种,以除草剂和杀虫杀菌剂为主,禁用和高毒性农药仍有施用。(2)调查农户施药次数范围是1～4次,平均施药次数为2.35次。(3)生产中常用农药有除草剂(苯磺隆、烟嘧莠去津、莠去津和噻吩磺隆)、杀虫杀菌剂(氧化乐果、高效氯氰菊酯、辛硫磷、多菌灵、吡虫啉、三唑酮、联苯菊酯和高效氟氯氰菊酯)和生长调节剂(芸苔素内酯和多效唑)。(4)生产过程中部分农药有减施潜力,其中除草剂类、杀虫杀菌剂类和生长调节剂类农药减施潜力分别为18.45%、3.22%和69.82%。