毛细管电泳在基因分型中的应用

为提高工作效率,实现高通量材料检测分析,本实验以312份大豆F3群体个体为材料,用12对引物采用毛细管电泳法对材料进行基因型检测分析。探讨了插入或缺失(InDel)标记产物长度、InDel片段大小以及模板浓度对实验结果的影响。实验结果表明,标记产物长度对基因分型没有影响;插入或缺失片段越大基因型越容易辨析,但毛细管电泳法InDel片段不能低于7 bp;模板浓度不易于高于200 ng,过高模板浓度导致高产物浓度影响分离结果。实验表明毛细管电泳具有灵敏高效的特点可用于基因型鉴定。     

引入时相信息的耕地土壤有机质遥感反演模型

土壤有机质(soil organic matter,SOM)是土壤质量评价的重要指标。监测SOM含量及其空间分布对土壤利用与保护、土壤有机碳库估算等具有重要意义。该文以松嫩平原典型区为研究区,采集4种主要土壤类型样本共147个,获取裸土期多时相MODIS地表反射率8 d合成产品,以单期、多期影像所构建光谱指数作为输入量,构建包含含水量变化与有机质含量信息的多光谱指数,建立SOM线性回归遥感反演模型,揭示SOM空间分布规律。结果表明:由于土壤含水量空间差异随时间变化,基于单期影像构建的模型主要输入量发生规律性改变,其中年积日137 d裸土条件最好,反演模型最优;比值光谱指数R61与SOM显著相关,而和含水量相关性极小,适于作为反演模型输入量;基于多期影像构建的模型引入时相信息后,精度与稳定性较单期影像模型显著提高,其中基于年积日137、105 d两期影像光谱指数所建立的多元线性模型最优;松嫩平原SOM呈现由东北向西南递减趋势。     

加格达奇市黄芪种植地土壤形态描述及适宜性分析

黄芪(Astragalus membranaceus)因其药用价值高近年来被大量、无节制采挖,致使野生黄芪资源几近枯竭。探究黄芪适宜生长的土壤,将为人工驯化黄芪提供一定的科学依据。本研究以加格达奇市连续多年人工种植黄芪的土壤为研究对象,系统分析了2个典型土壤剖面的形态特征及土壤养分。结果表明：表层土壤结构疏松,孔隙度较大,土壤颜色较深,干态为黑棕色,润态为黑色;淀积层及母质层土壤结构坚实,孔隙度较小,土壤颜色随着层次加深,颜色逐渐变黄、变棕。表层土壤质地肥沃,多以壤土为主;表层有机质含量高,分别为122.07、110.09 g/kg,占其整个土壤剖面有机质含量的52%和82%,土壤剖面有机质随土层深度的增加呈现一个骤降的趋势;表层土壤全氮含量较高,分别为6.58、8.87 g/kg,而土壤全磷含量较低,主要分布于土壤表层,表层土壤的全磷含量分别为0.07、1.01 g/kg,土壤酸碱度在pH 5.11~6.35之间。黄芪适应生长土壤质地疏松,土壤温度状况为寒冻性、土壤水分状况为湿润,土壤肥沃,表层土壤有机质含量高,全氮含量也较高,而全磷含量较低,土壤呈弱酸性至中性。     

黑土区田块尺度土壤有机质含量遥感反演模型

为了对田块尺度土壤有机质进行空间反演并提高模型精度和稳定性,该文以黑龙江省黑土带41.3 hm~2田块为例,获取2016年5月中下旬两期(受限于拍摄周期和天气原因而选择不同卫星影像,2016年5月17日Landsat 8影像和5月25日Sentinel-2A影像)裸土时期遥感影像和4 m分辨率DEM数据;分析单期影像与土壤有机质(soil organic matter,SOM)的关系,两期影像所包含的土壤含水量变化信息与地形因素对SOM预测模型精度的影响,建立基于BP神经网络的SOM遥感反演模型。结果表明:该田块内SOM含量差异较大;利用单期影像预测SOM时,基于红波段和785~899 nm波段建立的预测模型精度(建模均方根误差RMSE 1.033,检验RMSE 1.079)和稳定性(建模决定系数R2 0.677,检验R20.644)较高;两期影像时,基于红波段和1 570~1 650 nm波段建立的预测模型精度(建模RMSE 0.855,检验RMSE 0.898)和稳定性(建模R2 0.792,检验R2 0.797)显著提高;在两期影像模型基础上,加入地形因子作为输入量,模型精度(建模RMSE 0.492,检验RMSE 0.499)和稳定性(建模R2 0.917,检验R2 0.928)进一步提高。研究成果可为土壤碳库估算和农田精准施肥提供理论与技术支持。     

均腐土不同亚纲典型土系土壤细菌群落多样性研究

为研究中国土壤系统分类(CST)体系下均腐土不同亚纲土壤细菌群落结构的多样性，以 4个干润均腐土[富牧西系(DFm)、春雷南系(DCl)、保国系(DBg)、明水系(DMs)]和 4个湿润均腐土[大西江系(MDx)、新发北系(MXf)、卫星农场系(MWx)、裴德系(MPd)]的腐殖质层(Ah层)为研究对象，采用高通量测序技术研究细菌群落多样性，分析细菌群落结构与环境因子间的关系，以探讨影响均腐土不同亚纲群落结构的主要环境因子。结果表明:均腐土 8个土系样品共获得 1 674 634条基因序列，Shannon指数和 Chao1指数表现为:干润均腐土 >湿润均腐土。均腐土 8个土系细菌群落主要包括 10个门类，其中变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)为富牧西系、春雷南系、保国系、大西江系、新发北系、卫星农场系、裴德系优势菌门，明水系以绿湾菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)为优势菌门；属水平上，均腐土各土系的群落差异较大。样品热图分析将 8个土系细菌群落聚为 2类，其中干润均腐土聚为一类，湿润均腐土聚为一类。pH、交换性 Ca、CEC、交换性 Mg、SOC和 TP是影响均腐土细菌群落结构发生变化的主要因子( P<0.05)。此外，RDA分析发现，土壤 pH为影响均腐土细菌群落结构的主导因子，而 pH、交换性 Ca、CEC为驱动干润均腐土细菌群落结构发生变化的主要影响因素，交换性 Mg、SOC、TP为驱动湿润均腐土细菌群落发生变化的主要影响因素。     

9种豆科饲草越冬性能对晚播期的响应

以中国北方9种豆科饲草为试验材料,在7月15日至8月25日间5个播期下,检测了9种豆科饲草越冬前形态和生理特征及越冬率。结果表明,播期延后显著降低越冬前各豆科饲草株高、叶片数量、根颈直径、主根长度、地上和根生物量、根系可溶性糖和总氮含量,增加地上生物量/根系生物量比值。与播期7月15日相比,7月25日、8月5日、8月15日、8月25日播期下,豆科饲草平均越冬率分别降低了35%、56%、91%和96%。由于越冬前根系生物量分配及根系可溶性糖和氮素含量更高,龙牧801苜蓿(Melilotoides ruthenicus×Medicago sativa‘Longmu No.801’)、扁蓿豆(Medicago ruthenica)、沙打旺(Astragalus adsurgens)和兴安胡枝子(Lespedeza daurica)的越冬性能明显优于其他豆科饲草。基于本研究结果和草地管理实践,建议松嫩平原天然割草地在8月5日前后进行豆科补播;从越冬性能考虑,龙牧801苜蓿、扁蓿豆、沙打旺和兴安胡枝子是补播优选植物;为促进补播豆科植物建植,建议将补播当年草地割草时间从传统的8月中旬适当提前。     

LED补光对水稻秧苗素质及其生理特征和产量的影响

采用发光二极管(light-emitting diode,LED)精确调制光谱能量,研究不同光质对水稻秧苗素质(株高、根长和鲜干重)和生理特征(内源激素、抗氧化酶、可溶性蛋白和丙二醛)的影响,探讨生理特征与秧苗素质和补光移栽后产量的耦合关系。水稻秧苗分别在5种光质下进行补光照射:R (100%红光),B (100%蓝光),RB (80%红光+20%蓝光)RBG_12.5(62.5%红光+25%蓝光+12.5%绿光),RBG₂₅(50%红光+25%蓝光+25%绿光),光量子通量均为1 000μmol·m^-2·s^-1,照射30 d (6 h/d)后采样,并插秧至稻田,以无补光作为对照(CK)。与CK相比,LED补充光源显著(P<0.05)影响水稻秧苗的株高、根长和鲜干重。株高和地上部分干重最大值分别出现在R和RBG_12.5处理,而根长和地下部分干重的最大值均出现在RBG_12.5处理。LED补充光源对内源激素、抗氧化酶、可溶性蛋白和丙二醛的影响程度因光质和植物部位而异。与CK相比,RBG_12.5二显著(P<0.05)提高地上部生长素(IAA)含量和可溶性蛋白含量,B显著(P<0.05)提高地上部超氧化歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量;RBG_12.5和RBG₂₅显著(P<0.05)提高地下部IAA含量,RBC₂₅显著(P<0.05)提高地下部可溶性蛋白含量和MDA含量。补光移栽后水稻产量的变化趋势与光质对水稻秧苗壮苗指数的影响趋势一致:RBG_12.5> RBG25> RB> B> R> CK。逐步回归分析发现,壮苗指数与地上部赤霉素(GA_3)含量和IAA含量及地下部IAA含量和SOD活性显著正相关;补光移栽后产量与秧苗地上部IAA含量及地下部IAA含量和过氧化氢酶(CAT)活性显著正相关。LED补充光源通过调节水稻秧苗生理特征影响其素质,且影响效应延续至水稻成熟期。RBG_12.5光源更利于培育水稻壮苗和水稻增产,适宜用作工厂化育秧的补充光源。     

东北黑土nirS型反硝化细菌群落和网络结构对长期施用化肥的响应

【目的】探明长期施用氮磷钾化肥对东北黑土农田土壤nirS型反硝化细菌群落和网络结构的影响,为更加合理的肥料配施提供理论依据。【方法】基于农业农村部黑龙江耕地保育与农业环境科学观测实验站平台,选取不施肥(NoF)、氮肥(N)、磷肥(P)、钾肥(K)、氮钾肥(NK)、氮磷肥(NP)、磷钾肥(PK)、氮磷钾肥(NPK)8个施肥处理,借助荧光定量PCR、Illumina MiSeq高通量测序和分子生态网络技术,分析东北黑土nirS型反硝化细菌丰度、群落及网络结构,及影响反硝化细菌群落变异的主要环境因子。【结果】1)长期施用氮肥均在显著增加nirS基因拷贝数的同时,降低了nirS型反硝化细菌的群落多样性,而磷、钾肥对其影响并不显著。2)Proteobacteria是所有处理中的优势反硝化细菌门,相对丰度为16.96%~27.34%,且氮肥的施用促进了隶属于该菌门中Bradyrhizobium的生长。3)PCoA分析结果显示,8个施肥处理nirS型反硝化细菌群落主要分成施氮肥和不施氮肥两组,说明长期氮肥的施用显著改变了东北黑土反硝化细菌的群落结构。结合Mantel test的结果可知,土壤pH是影响nirS型反硝化细菌群落改变的主要因素。4)分别构建施氮肥和不施氮肥的反硝化细菌分子生态网络,发现施氮肥和不施氮肥网络结构存在很大差异,长期施用氮肥明显简化了nirS型反硝化细菌的网络结构,同时使其网络结构稳定性降低,易受外界环境扰动。【结论】尽管施用化学氮肥有利于土壤养分的增加,但其土壤nirS型反硝化细菌群落及网络结构发生了较大改变,而磷、钾肥的施用对反硝化细菌群落无显著影响。本试验结果为进一步研究东北黑土区农田土壤反硝化微生物对不同施肥管理的响应机制提供了重要科学依据。     

老山芹种子成熟度差异研究

针对老山芹生产存在种子发芽率低、出苗不整齐、育苗周期过长等问题,以夏季采收老山芹种子为材料,系统研究果穗外部和中部种子成熟度和重量差异、不同阴干重种子形态和胚形态指标及种胚发育程度差异、各指标相关性等。结果表明,采收时老山芹种子胚发育不完全,存在后熟现象,种胚主要处于心形胚及鱼雷形胚时期,其中心形胚后期种子数量最多;位于果穗外部种子较果穗中部种子百粒重高,成熟度高;重量大的种子胚发育程度较高,胚率较大。研究可为老山芹规模化人工栽培提供理论依据和技术支撑。