基于SLAF-seq技术鉴定苹果砧木耐涝候选基因

【背景】苹果（Malus×domestica Borkh）是我国主要栽培果树树种之一,但部分苹果产区由于夏、秋季的大量集中降雨和排水不良等造成果园涝害频繁发生,导致苹果树叶片黄化、脱落,果实品质和产量下降。【目的】鉴定苹果耐涝相关基因,为苹果耐涝分子标记辅助育种和优质高产栽培提供依据。【方法】以耐涝苹果砧木G41和不耐涝苹果砧木新疆野苹果（M. sieverii (Ledeb) Roem.）及其构建的包含495个F₁杂交后代为材料,从F₁杂交群体中挑选出耐涝和不耐涝株系各50株,构建两个极端性状DNA混池,采用简化基因组测序（SLAF-seq）技术,开发SLAF标签和SNP标记,结合苹果基因组信息和遗传关联性分析,对苹果耐涝基因进行定位及候选基因预测,并对候选基因在耐涝差异的株系中进行淹水胁迫下的表达分析。【结果】以‘金冠’苹果为参考基因组,共开发119 072个SLAF标签,其中多态性SLAF有11 133个。通过序列分析和检测SNP位点,共获得6 237 071个SNP,其中高质量SNP有170 617个。通过ED和SNP-index方法关联分析,获得一个与耐涝性状紧密关联的候选区域,位于苹果第10号染色体1.94—3.25 Mb,关联区域大小为1.31 Mb,关联区域内包含120个基因。对该区域内基因进行功能注释,发现一个与呼吸代谢相关的基因—乙醇脱氢酶基因ADH1（MD10G1014500）,在淹水处理后1、2、4和6 d,该基因在耐涝植株中的表达量显著高于不耐涝植株。【结论】将苹果耐涝基因定位于第10号染色体1.94—3.25 Mb处,筛选到可能与苹果耐涝相关的候选基因MD10G1014500,可用于苹果耐涝基因的克隆和功能解析。     

涝渍胁迫对桢楠幼树不同功能根系生理生化特性的影响

【目的】探讨不同程度涝渍胁迫对桢楠幼树不同功能根系生理生化特性的影响,为桢楠苗圃水分管理及造林地的选择提供理论依据。【方法】以3年生桢楠幼树为研究对象,进行盆栽渍水处理,试验设对照(CK,不进行水淹)、轻度渍水(H5,淹水深5 cm)、中度渍水(H10,淹水深10 cm)、重度渍水(H15,淹水深15 cm)和完全渍水(H20,淹水深25 cm)5个处理,在处理第51天(H20处理叶片出现萎蔫)时,测定桢楠幼树吸收根和运输根的生长及生理生化指标。【结果】(1)除对照(CK)和完全渍水(H20)处理外,涝渍胁迫均可使桢楠幼树产生不定根,且胁迫程度越重新生不定根越少。(2)相较于CK,运输根根系活力在渍水胁迫下显著降低(P0.05), H5、H10、H15和H20处理分别降低45.77%,74.58%,75.67%和90.72%;而吸收根则在胁迫程度重于中度渍水后才出现显著降低的趋势(P0.05),在H20处理下降幅最大,相较于CK降低89.63%。(3)桢楠幼树运输根与吸收根H_2O_2、SP、SS含量及POD活性变化趋势基本一致,均随渍水强度的增加呈现先升高后降低的趋势;MDA含量呈降-升-降的变化趋势;随着渍水强度的增加,桢楠幼树吸收根SOD活性整体呈降低趋势,而运输根的SOD活性则呈先升高后降低的趋势,在H15处理下达最大值,且H5、H10、H15和H20处理分别比CK处理增加9.07%,9.81%,17.89%和8.66%。【结论】轻度渍水能促使桢楠幼树产生大量不定根,在一定程度上抵抗涝渍胁迫对根系的伤害;重度渍水处理后桢楠幼树根系表现出明显的受害症状。受到渍水胁迫时,桢楠幼树运输根表现出更强的抗氧化能力,而吸收根则表现出更强的敏感性和更快的更新能力。     

涝渍灾害补救措施对水稻产量及其构成的影响

[目的]筛选水稻涝渍灾害后提高产量的最佳补救措施。[方法]在水稻拔节初期自然受灾条件下,通过不同速效肥、叶面肥生化制剂的优化设计,研究补救措施对水稻产量及其构成的影响。[结果]涝渍灾害后水稻不同速效肥和不同叶面肥生化制剂均不同程度上提高产量,不同速效肥灾后补救恢复效应从高到低依次表现为沃丹农、尿素、海硅、稻速青;不同叶面肥生化制剂补救效应从高到低依次表现为阿瑞斯、粒粒宝、磷酸二氢钾、漯效王;追施尿素并配合喷施2次叶面肥生化制剂利于提高水稻产量。[结论]该研究筛选出较优的补救措施,为大面积生产灾后应变提供了参考。     

黄河源区褐鳞苔草的固沙生物学特性

褐鳞苔草(Carex brunnescens)是黄河源区(玛曲)沙漠化草地具有较强固沙能力的先锋植物,对维护玛曲高寒草地生态系统稳定性有重要作用。为了揭示褐鳞苔草固沙的生物学特征,本研究在野外观测了其物候学特征,地上和地下器官生长进程以及地下器官形态学特征。结果表明,褐鳞苔草返青早,生育期较长,具有二次开花和结果的生长特性。褐鳞苔草单株叶宽、单株叶长、单株叶片数量、群落密度、群落盖度和群落叶片密度从展叶期-果实成熟期-黄枯期呈显著增加而后趋于稳定;而单株叶丛高度、单株叶面积和群落叶片面积呈显著增加而后减小的趋势。褐鳞苔草地下茎(水平茎和垂直茎)和根系适宜生存的沙层深度为0-60cm。不同沙层深度(0-20、20-40和40-60cm)均以直径为0.2~0.5mm的中根数量最多,在20-40cm沙层内细根(0.2mm)的根系总长度均最大,0-20cm沙层内中根根系总长度最大。在10-30cm沙层内,水平茎,垂直茎和主根长度、鲜重和干重均最大,40-50cm沙层内最小。以上结果表明,褐鳞苔草能很好地适应高寒风沙生境,可作为玛曲高寒沙漠化草地生态恢复的建群种,具有良好的推广应用前景。     

基于改进权重湿润指数的东北地区春玉米涝渍灾害评估方法

【目的】研究东北地区春玉米涝渍灾害评估方法,为气候变化背景下东北地区春玉米合理生产和管理提供科学依据。【方法】以权重湿润指数为基础,采用作物需水量代替参考作物蒸散量,构建改进权重湿润指数;运用1986—2015年东北地区春玉米生育期内涝渍灾害事件与改进权重湿润指数耦合方法、基于K-S检验的正态分布显著性检验方法和t-分布区间估计方法等,确定基于改进权重湿润指数的东北地区春玉米不同生育阶段涝渍强度分级阈值;从农田土壤相对湿度与改进权重湿润指数相关性和拟合关系检验,改进权重湿润指数、权重湿润指数评估结果与历史灾情结果一致性检验,以及典型年份涝渍灾变过程动态评估准确性检验3个方面,对改进权重湿润指数评估春玉米涝渍灾害的精度进行验证;分析东北地区春玉米不同生育阶段涝渍强度空间格局,揭示其规律特征。【结果】（1）改进权重湿润指数与不同深度的土壤相对湿度均达到极显著相关（P<0.001）,除玉米快速发育期外,其他生育期内二者相关系数最大值均出现在20 cm深度土壤相对湿度;将不同生育阶段改进权重湿润指数与20 cm深度土壤相对湿度间进行Slogistic曲线拟合,决定系数（R ²）最大值出现在生育中期（0.46）,其后依次是生育后期（0.34）、快速发育期（0.31）和初始生长期（0.21）,均方根误差（RMSE）最小值出现在生育后期（0.49）,其后依次是生育中期（0.51）、初始生长期（0.52）和快速发育期（0.56）,不同生育阶段拟合曲线中90%的20 cm土壤相对湿度所对应的改进权重湿润指数值最小值出现在初始生长期（0.77）,其后依次是快速发育期（1.12）、生育中期（1.21）和生育后期（1.25）。（2）与随机预留的春玉米涝渍灾害事件测试样本中灾情判定结果相比,权重湿润指数评估结果的完全准确率为26.7%,部分准确率为66.7%;改进权重湿润指数评估结果的完全准确率为66.7%,部分准确率为93.3%。（3）以嫩江、白城和沈阳3个代表站点1998年春玉米生育期内涝渍灾害为例,对比降水、权重湿润指数和改进权重湿润指数随时间变化的过程曲线,发现改进权重湿润指数所反映的当年涝渍发生时间和强度等级与灾情资料更为相符,而其大小还可直观表征涝渍强度动态变化。（4）春玉米不同生育阶段各强度等级的涝渍频率差别较大,黑龙江中部、吉林东南部、辽宁东南部为中度及以上涝渍频率的高发区,生育中期是中度及以上涝渍频率高发期。【结论】基于改进权重湿润指数的东北地区春玉米不同生育阶段涝渍强度分级阈值划分方法结果可靠,可表征农田涝渍实际发生状况;相对于权重湿润指数而言,改进权重湿润指数不仅对春玉米涝渍灾害评估准确率更高,而且更适于对涝渍灾变过程的跟踪和动态评估,对于揭示气候变化背景下东北地区春玉米涝渍灾变机制和时空演变规律具有重要意义。     

小兴安岭典型苔草和灌木沼泽N2O排放通量日变化研究

探明小兴安岭修氏苔草(Carex schmidtii)沼泽和油桦-修氏苔草(Betula ovalifolia-Carex schmidtii)灌木沼泽N_2O排放通量日变化动态,可为山地沼泽N_2O排放季节动态及总量估算提供基础数据。因此,于生长季初期(2008年6月4～5日)、中期(2007年8月4～5日)和末期(2007年9月24～25日),在小兴安岭苔草和灌木沼泽中,采用静态暗箱—气相色谱法,在晴天观测了N_2O排放通量。两种沼泽N_2O排放通量日变化在生长季中期呈现昼高夜低规律,末期和初期的日排放规律性不显著。生长季中期和初期,苔草沼泽N_2O日排放通量最高值出现在9:00,末期最高值出现在3:00;生长季初期和末期的最低值出现在21:00,中期最低值出现在18:00。生长季初期、中期和末期,灌木沼泽N_2O日排放通量最高值分别出现在9:00、15:00和6:00;最低值分别出现在3:00、21:00和18:00。两种沼泽生长季初期为N_2O的吸收汇,中期和末期为弱排放源。灌木沼泽的N_2O日排放通量明显高于苔草沼泽。生长季初期和末期,两种沼泽N_2O日排放通量与温度呈负相关,中期呈正相关。其中,苔草沼泽N_2O日排放通量与10 cm土温呈现显著负相关,灌木沼泽与15 cm土温呈现显著负相关。苔草沼泽N_2O日排放通量与地表温度呈现显著正相关,灌木沼泽与40 cm土温呈现显著正相关。据此,小兴安岭苔草沼泽和灌木沼泽为N_2O排放弱源或吸收汇,温度、水位和植被类型是N_2O日排放通量的主要影响因素。     

基于涝水过程的水稻灌区受涝损失评估方法

提供了一种基于涝水过程的水稻受涝损失估算方法,将受涝淹水数据中第1天淹水深度和淹水历时数据代入水稻受涝减产率函数,得到第1天的水稻受涝减产率;根据受涝淹水过程数据,代入水稻受涝减产率增量函数,计算得到水稻逐日受涝减产率增量;将计算结果代入水稻受涝减产率累积叠加公式,计算水稻逐日受涝累积减产率.该方法基于淹水深度、淹水历时与水稻受涝减产率之间的函数关系,通过插值、增量叠加的一套计算流程,能够计算逐日水深变化条件下逐日水稻受涝累积减产率,进而得到一次变淹水深度过程下稻田受涝减产率的累积过程.减产率函数计算的产量损失与试验观测值的均方根误差均小于15％,其相关系数大于0.84,模型模拟效率超过0.71,模型模拟精度已达到乙等精度以上.该方法可应用于水稻种植区涝灾损失计算和评估,为水稻种植区灾后补救以及灾前预测提供了科学的计算方法.     

涝峪苔草微量元素的季节变化

为了分析涝峪苔草不同生长季节的微量元素变化，对涝峪苔草在春、秋、冬三个季节的Mn、Zn、Fe、Cu、Mg等5种微量元素进行了研究。结果表明:被测样品干重在不同季节由高到低表现为，秋季＞春季＞冬季。季节的变化对涝峪苔草体内微量元素有着一定影响，从不同季节几种元素的含量来看，Mn的含量冬季高于春季和秋季，差异极显著(p＜0.01)；Zn的含量冬季高于秋季和春季，差异不显著(p＞0.05)；Fe的含量冬季高于春季和秋季，差异不显著(p＞0.05)；Cu的含量春季高于秋季和冬季，差异显著(p＜0.05)；Mg的含量冬季高于秋季和春季，差异显著(p＜0.05)。     

易涝易渍农田水文学研究趋势分析

易涝易渍农田是我国南方平原地区重要的农业土地资源,通过改造具有较大的生产潜力,影响这类农田生产水平的关键因素是农田水分季节性过多。对易涝易渍农田水文学问题研究进行了总结分析,明确了在今后的研究中需要注意的问题和有待完善的地方。