Transport of cadmium from soil to grain in cereal crops: A review

Due to rapid urbanization and industrialization, many soils for crop production are contaminated by cadmium(Cd), a heavy metal highly toxic to many organisms. Cereal crops such as rice, wheat, maize, and barley are the primary dietary source of Cd for humans, and reducing Cd transfer from soil to their grains is therefore an important issue for food safety. During the last decade, great progress has been made in elucidating the molecular mechanisms of Cd transport, particularly in rice. Inter-and intraspecific variations in Cd accumulation have been observed in cereal crops. Transporters for Cd have been identified in rice and other cereal crops using genotypic differences in Cd accumulation and mutant approaches. These transporters belong to different transporter families and are involved in the uptake, vacuolar sequestration, root-to-shoot translocation, and distribution of Cd. Attempts have been made to reduce Cd accumulation in grains by manipulating these transporters through overexpression or knockout of the transporter genes, as well as through marker-assisted selection breeding based on genotypic differences in Cd accumulation in the grains. In this review, we describe recent progress on molecular mechanisms of Cd accumulation in cereal crops and compare different molecular strategies for minimizing Cd accumulation in grains.     

2000—2015年西南区县域土地利用变化特征及驱动力分析——以重庆市奉节县为例

综合分析重庆市奉节县土地利用格局时空演变及其驱动力,为优化西南区县域尺度的土地利用规划、生态大保护和区域可持续发展提供理论参考和数据支持。基于RS和GIS技术,利用四期（2000、2005、2010和2015年）土地利用基础数据,从土地利用动态模型和地学信息图谱等方面出发,揭示区域2000—2015年的土地利用动态变化特征及时空演变规律。依据主成分分析模型和线性回归分析模型,并基于奉节县社会经济统计数据,探究研究区土地利用驱动机制。研究期内,研究区土地空间格局呈现以林地和耕地为主体,同时交错分布其它土地类型的特点。耕地、草地和未利用地土地面积分别减少 78.84 km²、3.73 km²、2.54 km²,而林地、水域和居民工矿用地面积分别增加23.36 km²、46.67 km²、9.03 km²。受三峡移民影响,区域土地利用分布格局由整体无序向局部有序的方向发展。研究期的前10年间,土地利用类型转移主要发生在林地、草地和耕地之间,林地→耕地和草地的面积总和分别为849.38 km²和425.17 km²;2010—2015年间林地和居民工矿用地新增面积分别为9.93 km²和7.09 km²。从产业结构调整、政策影响和社会发展等方面探究区域城镇化的驱动机制,城镇化因素、政策因素、经济因素、社会发展因素和农业因素是影响奉节县土地利用类型变化的主要驱动力。     

玉米果穗不同部位子粒水分动态差异研究

为明确玉米果穗不同部位子粒含水率和脱水速率的动态变化差异,在春玉米区宁夏银川和夏玉米区河南新乡采用8个不同熟期和脱水速率的品种,将玉米果穗垂直等分为5个部位,定期测定不同部位子粒含水率,计算子粒脱水速率。结果表明,玉米生长中后期,果穗上部子粒含水率低于中下部子粒含水率,生理成熟前各部位子粒含水率的差值低于生理成熟后。参试品种生理成熟前20 d时不同部位子粒含水率极差低于3%,成熟期的极差值变幅为0.6%～5.2%,生理成熟后极差最大值可达6.2%。同一果穗自上而下子粒的脱水速率逐渐降低,品种之间有明显差异,先玉335、迪卡517和迪卡519果穗不同部位子粒脱水速率差异较大。果穗中部子粒脱水速率和平均脱水速率与不同部位子粒含水率的极差值呈负相关。     

水稻因土质施肥方法探讨

土壤质地是土壤的基本物理性质之一,反应土壤中不同大小直径成土颗粒的组成状况。不同质地土壤间养分含量、蓄水导水、保肥供肥、保温导热、耕性、微生物种类及其活动等性能的差异,影响肥料的固定、转化、吸收和流失,并影响作物的产量形成,进而形成区域性的肥料利用效率的差异。水稻肥料利用状况的改善一直是研究热点,但土壤质地对肥料利用和水稻生长的影响研究相对较少。本文简要介绍了不同质地土壤的养分状况和理化性质差异,分析了土壤质地对作物生长发育的影响;并在简要评价测土配方施肥技术的基础上,初步探讨了不同土质土壤的肥料高效施用方法。     

南疆植被总初级生产力对区域降水的响应规律

为研究总初级生产力(Gross primary productivity,GPP)对区域降水的响应规律,本研究通过对南疆地区喀什、阿克苏、和田3个市2000—2014年的GPP进行分析,得出GPP的时空分布规律,进而与2000—2011年同期的降水进行耦合分析,以探寻植被GPP与降水之间的响应关系,从而为南疆地区植被生态保持和可持续发展提供依据。结果表明:1)从时间尺度来看,GPP呈现出与季节相关的波动性,年均GPP的极值点基本出现在每年的7月;2)在空间分布上,和田地区的GPP在空间上呈现北低南高的空间格局,阿克苏地区的GPP呈现北高南低的空间格局,并且在数值上存在较大的差异性,喀什地区的GPP呈现北高南低的空间格局,西北部GPP分布比较集中并有较高的值;3)变化趋势上,和田地区呈现上升趋势、阿克苏地区整体比较稳定、喀什地区呈现上升的趋势;4)研究区域内GPP与降水之间均为正相关关系。当降水滞后1个月时,和田及喀什GPP与降水之间的相关系数显著提高,但是阿克苏地区没有表现出时滞性,说明响应关系更加明显。     

基于GIS和RUSLE的滇池流域土壤侵蚀敏感性评价及其空间格局演变

土壤侵蚀是滇池流域重要的生态问题之一,掌握滇池流域土壤侵蚀敏感性的时空变化特征有助于水土保持工作的实施和改进。以降雨量、DEM、土壤类型和Landsat影像为数据源,选择降雨、土壤、坡度坡长、植被覆盖4个因子建立土壤侵蚀敏感性评价体系,对滇池流域进行土壤侵蚀敏感性评价。结果表明:滇池流域土壤侵蚀敏感性以轻度敏感和中度敏感为主。空间分布上,轻度敏感区主要分布在滇池周边。中度敏感区主要分布在滇池流域山地区域,地形陡峭。时间变化上,1999—2014年滇池流域土壤侵蚀敏感程度呈下降趋势。轻度敏感区域面积增加20.18%,中度敏感区域面积减少20.31%,轻度敏感区的增加来源于中度敏感区的转变,转变区域分布于滇池流域西北部和东南部。在土壤侵蚀敏感性影响因子中,降雨是影响滇池流域土壤侵蚀敏感性的关键因子。研究滇池流域土壤敏感性时空变化,识别滇池流域易发生土壤侵蚀的区域,有助于该区域水土保持措施实施、生态治理和土地利用优化。     

UCP1基因变异与绵羊生长及胴体性状的关联分析

试验旨在探讨解耦联蛋白1（UCP1）基因核苷酸变异对绵羊生长性状的性别差异和胴体性状的影响，以期能够筛选出可以提升绵羊生长及胴体性状的核苷酸变异，为提高绵羊相关重要经济性状的分子遗传标记提供材料。以9个绵羊品种为研究对象，用PCR-SSCP方法检测不同性别绵羊中UCP1基因内含子5区和外显子6区变异。利用Minitab 16.0软件中一般线性模型分析内含子5区等位基因与不同性别绵羊生长性状、公羔胴体性状的关联性。结果显示，绵羊UCP1基因内含子5区和外显子6区共检测到8个核苷酸变异，其中位点c.910 G/A突变导致p.Ala304Thr氨基酸变异。生长性状关联分析结果表明，内含子5区等位基因对绵羊生长性状的影响存在性别特异性，母羔中携带等位基因A₁的群体较缺失群体具有较低的初生重（P<0.05），公羔中携带等位基因C₁的群体较缺失群体具有较高的断尾重（P<0.05），未发现其他等位基因与羔羊的生长性状存在性别特异性。胴体性状关联分析结果表明，携带等位基因A₁的群体具有较低后腿瘦肉量、腰部瘦肉量和较高的肩部瘦肉比例（P<0.05），携带等位基因C₁的群体具有较低的后腿瘦肉比例（P<0.05），其他胴体性状均没有发现与等位基因存在显著相关，基因型分析结果与等位基因分析结果一致。结果提示，UCP1基因对绵羊的生长性状影响具有性别特异性，且携带等位基因A₁的公羔群体具有较低的胴体生产性状，为提高公羔胴体生产性能提供了理论依据。     

川北地形过渡带地形因子对土地利用与景观格局变化的影响

[目的]基于地形特征分析不同用地类型时空分布变化,不仅能解释土地利用时空变化规律,并能更进一步为优化土地利用结果,生态环境保护奠定基础。[方法]基于四川省北部江油市2003,2010,2018年3期遥感影像,运用土地利用转移矩阵法,分析不同用地类型之间的转化情况;接着利用地形位指数法、分布指数法,分析地形因子影响下不同用地类型分布指数变化特征;之后利用移动窗口法,探究景观格局中斑块密度与Shannon多样性指数时空变化规律;最后结合双变量空间相关性分析,分析地形因子与景观指数间的空间相关性特征。[结果](1)在2003—2010年期间,水田面积减少最多(减少面积2 238.98 hm~2),建设用地面积增加最多(面积增加3 360.36 hm~2);在2010—2018年期间,水田面积减少1 175.84 hm~2,建设用地面积增加1 614.78 hm~2;2003—2010年期间江油市土地利用的变化量整体高于2010—2018年。(2)北部山区主要由旱地转移为林草地,南部平原地区主要为水田转移为建设用地,中部丘陵区域旱地和水田相互转化强烈。(3)随时间变化,旱地和未利用地优势等级向中地形位等级靠拢;低地形位等级上建设用地、水田和水域优势度逐渐降低,并具有优势等级向较高地形位等级扩展趋势。(4)山区河流沿岸以及山地平原交汇处斑块密度与Shannon多样性指数较高,且呈线性分布;随时间变化,丘陵区域斑块密度增加,主城区附近Shannon多样性指数呈下降趋势。(5)高—高聚集区主要表现为向山地丘陵交汇处聚集;城区附近景观指数因受其他因素影响较多,导致该区域景观指数与地形位指数呈现出不显著相关性。[结论]在地形过渡带区域,不同地貌对于各类用地变化的影响在时空上存在差异性,其地形因子与景观指数的空间相关性差异明显。     

2005-2018年澜沧江下游流域景观生态安全时空变化及其驱动因素

[目的] 分析澜沧江下游流域景观生态安全时空变化规律和驱动机制，为该流域及流经国家的人与自然协调可持续发展提供科学依据。[方法] 以2005，2010，2015和2018年4期遥感影像为数据源，通过景观指数和GIS空间分析方法评价流域景观生态安全，采用双变量空间自相关方法明确城市、道路、河流、高程、坡度、气温和降水等因素对景观生态安全的驱动作用。[结果] ①2005—2018年，澜沧江下游流域的整体景观生态安全度呈先升后降的变化特征。其中，北部和中西部景观生态安全较差，东部、南部和东南部较好，但也有恶化趋势；②各景观类型中，景观生态安全度从大到小为：水域 > 林地 > 草地 > 耕地 > 建设用地 > 裸地。其中，林地和草地的景观生态安全度存在波动，耕地和水域的景观生态安全度一直上升，而建设用地和裸地的景观生态安全度持续下降；③距城市距离、距道路距离、气温和降水等社会和气象因素对景观生态安全时空变化的驱动作用最强，距河流距离也对景观生态安全的时空变化有一定解释作用，而高程和坡度等地形因素并非澜沧江下游流域景观生态安全时空变化的主要驱动因素。[结论] 应尽量降低由人类活动引起的生态环境负荷，积极发挥气象因素对生态安全的正向效应，促进澜沧江下游流域的人与自然协调可持续发展。