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。     

从嘉禾屯田到现代水稻发展

水稻农耕的发展推动了人类文明的进步,水稻成为嘉兴最重要的粮食作物。解决好吃饭问题始终是治国理政的头等大事。介绍了嘉兴（嘉禾）屯田的历史和作用,屯田的主要目的是解决军供和民食。简述了嘉兴现代水稻发展的成就及未来粮食发展的重要性,指出了对策。     

不同水肥条件下夏玉米/冬小麦农田生态系统碳平衡研究

农田生态系统碳平衡取决于农作物固定碳量和土壤异养呼吸排放碳量。为揭示水肥用量对农田生态系统碳平衡的综合影响，设置3个灌水水平：高水、中水和低水（W1、W0.85、W0.7夏玉米季分别为90、76.5、63mm，冬小麦季分别为140、119、98mm），4个施氮水平：高氮、中氮、低氮和不施氮（N1、N0.85、N0.7、N0夏玉米季分别为300、255、210、0kg/hm2，冬小麦季分别为210、178.5、147、0kg/hm2），4个施磷水平：高磷、中磷、低磷和不施磷（P1、P0.85、P0.7和P0夏玉米季分别为90、76.5、63、0kg/hm2，冬小麦季分别为150、127.5、105、0kg/hm2）进行了田间试验。结果表明：不同水肥处理下夏玉米/冬小麦农田生态系统表现为碳汇，夏玉米季净生态系统生产力固碳量（CNEP）为6805~7233kg/hm2，冬小麦季CNEP为5842~6434kg/hm2，夏玉米CNEP高于冬小麦。在高、中、低肥水平下，增加灌水量，夏玉米/冬小麦周年净初级生产力固碳量（CNPP）提高2.48%~5.96%，土壤微生物异养呼吸碳释放量（CRm）增加2.15%~15.20%，净生态系统生产力固碳量（CNEP）增加1.16%~6.47%。在高、中、低供水水平下，增加施肥量，夏玉米/冬小麦周年CNPP增加2.95%~3.43%，土壤CRm增加5.23%~18.67%，CNEP增加0.93%~2.79%，CNEP增加比例与供水水平呈负相关。在低水条件下，氮磷肥配施处理夏玉米/冬小麦农田周年CNEP较单施氮、磷肥分别增加4.86%、7.34%，且氮磷肥交互作用显著（P<0.05），水肥供应水平相差15%时对冬小麦农田CNEP有显著的正交互作用。氮磷肥配施、水肥协调供应均有助于促进夏玉米/冬小麦农田生态系统的净碳输入，在节水节肥原则下，夏玉米和冬小麦分别在W0.85N0.85P0.85和W0.7N0.85P0.85水肥供应条件下有利于增加农田CNEP。     

延迟收获对长江中游春玉米农艺性状及机收质量的影响

为探明长江中游玉米籽粒机械直收适宜品种与配套农艺措施，2018—2019年选用不同玉米品种，测定不同机收时间下玉米关键农艺性状、产量及机收质量指标。结果表明，收获时间对春玉米机收产量与机收质量均有显著影响。延迟1周收获后籽粒容重显著增加，机收产量显著提高，2年平均提高9.72%；而延迟2周收获则有降低机收产量的趋势。2年收获时杂质率总体≤3%，而机收籽粒破碎率与损失率均>5%，是该区域春玉米籽粒机收面临的主要问题。籽粒厚度、籽粒含水率和百粒重是影响机收籽粒破碎率的关键性状，三者与机收籽粒破碎率均呈显著的倒二次曲线关系；玉米的倒伏率、穗位高和重心高度是影响机收损失率的关键性状，倒伏率与机收损失率呈显著正相关，而穗位高和重心高度与机收损失率均呈显著的二次曲线关系。延迟收获能显著降低籽粒含水量，从而降低籽粒破碎率，但继续延迟收获有增加倒伏的风险。综上，长江中游春玉米成熟后适时延迟7~10 d收获，可有效降低籽粒含水量与机收籽粒破碎率，提高玉米籽粒机收产量。     

酒糟和醋糟营养成分差异及其瘤胃降解特性分析

本试验旨在评价酒糟、醋糟等非常规饲料资源的饲用价值，为酒糟醋糟资源应用于肉牛养殖提供数据参考。试验选用山西不同地区酒糟、醋糟试样5个，试样编号分别为白酒糟、啤酒糟、醋糟1、醋糟2、醋糟3，发酵原料分别为白酒糟（高粱）、啤酒糟（大麦+大米）、醋糟1（高粱+大麦）、醋糟2（大麦+玉米）、醋糟3（高粱+玉米）。通过实验室常规方法测定样品常规营养成分以及利用体外产气法和尼龙袋法评价其饲用价值，同时建立体外法与尼龙袋法测定干物质降解率的回归方程。结果表明：5个样品的干物质（DM）含量为23.25% ~ 42.96%，粗蛋白质（CP）含量分别为啤酒糟（31.84%）>白酒糟（14.58%）>醋糟3（14.40%）>醋糟1（12.21%）>醋糟2（8.46%）。醋糟1的中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）含量均为最高，其次为醋糟2、醋糟3，白酒糟NDF含量最低。啤酒糟的72 h产气量（GP72）显著高于白酒糟（P < 0.05）。体外产气法和尼龙袋法测定的酒糟72 h干物质降解率（IVDMD72、DMD72）显著高于醋糟（P < 0.05）。5个试样的IVDMD72与DMD成正相关，随着降解时间增加其相关性逐渐增加。综上，酒糟的CP含量较高（14.58% ~ 31.84%），醋糟NDF、ADF含量相对较高（59.59% ~ 64.91%，38.78% ~ 54.78%）。结合GP、IVDMD及DMD结果，酒糟消化性能优于醋糟。以IVDMD建立估算DMD的回归公式为DMD72=-19.215+1.645IVDMD72（R2=0.912，P < 0.05）|以IVDMD建立估算DM有效降解率（ED）的回归公式为ED=-12.448+1.045IVDMD72（R2=0.929，P < 0.01）。 [关键词] 醋糟|酒糟|体外产气法|尼龙袋法     

何刚德《抚郡农产考略》农业经济思想初探

《抚郡农产考略》是清末江西有代表性的农学著作,不仅保存有抚州地区大量农产种类、栽培与加工技术等资料,还包含了大量的商品经济信息。作者何刚德已经认识到自给自足的自然经济会对生产有束缚作用,他在记载各类农产品时,提出“价值”的概念且用货币价格对其衡量,并深入揭示了农产品上市时间、供求、地理、交通条件等因素对价格的影响,进而寻求增值之道。何氏提倡多种经营,大力种植棉花、烟叶等经济作物,发挥柑橘、甘蔗等名优特产优势,促进农业的商品化生产。他还建议通过深加工的方式获取更高利润,并对未能引进西方的先进加工技术而感到惋惜。《抚郡农产考略》体现了中国近代官僚知识分子对农业经济转型的探索,具有重要的历史价值与现实意义。     

Impact of climate change on maize yield in China from 1979 to 2016

Climate change severely impacts agricultural production, which jeopardizes food security. China is the second largest maize producer in the world and also the largest consumer of maize. Analyzing the impact of climate change on maize yields can provide effective guidance to national and international economics and politics. Panel models are unable to determine the group-wise heteroscedasticity, cross-sectional correlation and autocorrelation of datasets, therefore we adopted the feasible generalized least square(FGLS) model to evaluate the impact of climate change on maize yields in China from 1979–2016 and got the following results:(1) During the 1979–2016 period, increases in temperature negatively impacted the maize yield of China. For every 1°C increase in temperature, the maize yield was reduced by 5.19 kg 667 m–2(1.7%). Precipitation increased only marginally during this time, and therefore its impact on the maize yield was negligible. For every 1 mm increase in precipitation, the maize yield increased by an insignificant amount of 0.043 kg 667 m–2(0.014%).(2) The impacts of climate change on maize yield differ spatially, with more significant impacts experienced in southern China. In this region, a 1°C increase in temperature resulted in a 7.49 kg 667 m–2 decrease in the maize yield, while the impact of temperature on the maize yield in northern China was insignificant. For every 1 mm increase in precipitation, the maize yield increased by 0.013 kg 667 m–2 in southern China and 0.066 kg 667 m–2 in northern China.(3) The resilience of the maize crop to climate change is strong. The marginal effect of temperature in both southern and northern China during the 1990–2016 period was smaller than that for the 1979–2016 period.     

小麦4B染色体上LOX基因的等位变异及其区域分布

为了解中国不同麦区小麦种质资源籽粒脂肪氧化酶（lipoxygenase,LOX）活性相关基因TaLox-B1的差异和分布,利用小麦4B染色体上的功能标记LOX16和LOX18对7个麦区的436份种质资源进行分子检测。结果表明：在供试材料中共检测到3种TaLox-B1基因等位变异类型,分别为TaLox-B1a（与高LOX活性相关)、TaLox-B1b（与低LOX活性相关）和杂合型,其频率分别为19.0％、70.4％和10.6％。小麦LOX活性基因不同变异类型在各生态区的分布存在明显差异：基因型TaLox-B1a在黄淮冬麦区、北部冬麦区和长江中下游冬麦区分布较多,其比例分别为21.1%、19.8%和17.6%;基因型TaLox-B1b在西南冬麦区和长江中下游冬麦区分布较多,比例分别为87.9%、72.5%;杂合型仅存在于北部冬麦区、黄淮冬麦区与长江中下游冬麦区,比例分别为14.2%、12.4%和9.8%。利用标记LOX16和LOX18对53个自选高代品系进行分子检测,发现自选品系仅有TaLox-B1b与杂合型两种基因型,其中基因型TaLox-B1ab有32个,比例为60.4%。采用分子标记辅助选择,有利于快速鉴定小麦籽粒LOX活性,加速LOX的遗传改良和新品种选育。     

耐冷菌的适冷分子机制及在污水处理中的应用

指出了低温是影响冬季寒冷地区生活污水处理效果的一个主要原因,在低温环境下,活性污泥中大多数中温菌的生长活性受到抑制,只有少数的耐冷菌可以存活下来并保持一定的活性。简要介绍了低温微生物的概念及分类,从细胞膜结构、低温酶、蛋白质合成以及冷休克蛋白等方面对耐冷菌的适冷机制进行分析,最后对耐冷菌在污水处理中的应用现状与发展方向进行了展望。     

气候变化对藏药独一味适生区分布格局的影响

本研究通过实地调查，运用最大熵（MaxEnt）模型和环境气候数据模拟未来气候变化对青藏高原地区藏药独一味（Lamiophlomis rotata（Benth.）Kudo）适生区空间分布格局的影响，探索其适生区变迁规律。通过ArcGIS和SPSS对模拟结果分析显示，当前气候条件下独一味最适宜生长地区主要分布于青藏高原地区的四川与西藏，甘肃与青海交界处，占青藏高原总面积的24.87%，其中西藏自治区适生区面积最大，其次是四川和青海，甘肃和云南占比最小；未来气候变化使适生区几何中心向西南方向迁移97.1 km，且海拔上升267 m；气候变化带来的适生区扩大面积约为退化面积的2倍，各省适生区面积均呈现增加，西藏增加最多，其次是四川，青海略有增加，云南和甘肃变化不大；如果气候变暖持续发生，人工引种驯化应选择海拔相对较高区域，而低海拔地区由于退化风险，应作为物种保护区域重点监测。本研究将为气候敏感地区野生濒危药用植物的引种驯化及资源保护提供参考依据。