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。     

基于landsat8的贵州省2015年农业干旱监测研究

在全球气候变暖背景下,干旱普遍发生,而农业干旱对国民经济发展的影响尤为明显,同时农业干旱还威胁着国家的粮食安全和生态安全。基于贵州省2015年不同季节的landsat8 OIL遥感数据,利用影像数据所获取的植被覆盖指数和地表温度数据,拟合植被指数(NDVI)和地表温度(LST)的特征空间,设计得到贵州省2015年春、夏、秋、冬四个不同季节的不同的土壤湿度,将TVDI作为监测农业干旱状况的指标,得到贵州省2015年的农业干旱时空分布图。结果表明,土壤含水率的高低与植被覆盖和地表温度有关,且TVDI更适宜中等植被覆盖的土壤湿度反演。贵州省2015年全年旱情较缓,各地区均不存在春旱或伏旱,只有冬季绝大部分地区土壤含水率较低,更有力地促进了农业干旱的发生。因此,对农业干旱的监测研究为贵州省农业干旱的监测管理提供有力依据,为今后减少农业干旱的影响和进一步促进农业社会经济可持续发展具有重要的现实意义。     

52份豌豆种质萌发期耐铝毒性的综合评价与筛选

随着土壤酸化的日益加重,铝毒成为影响作物种子萌发质量以及产量的重要胁迫因子之一。本研究采用单项耐铝毒系数(AC值)、综合耐铝毒系数(CAC值)、平均隶属函数值(ASF值)、耐性综合评价值(A值)等指标及相关分析、主成分分析、聚类分析和逐步回归分析等方法,综合评价豌豆种质萌发期铝毒耐性,建立综合筛选评价体系,并筛选萌发期耐铝毒豌豆种质。利用筛选出的适宜浓度40 mg L–1Al3+处理52份豌豆品种(系)种子,结果显示,萌发期8个相关性状在处理组及对照组品种间均存在显著差异,遗传多样性指数分别介于1.43～2.03和1.51～2.06之间。基于AC值聚类分析, 52份豌豆种质可被分为3个耐性级别,其中,第I级含2份,为耐铝毒品种(系);第II级含19份,为敏感品种(系);第III级含31份,为铝毒极敏感性品种(系)。利用豌豆种子发芽率、发芽势、发芽指数、芽长、根长、芽干重、根干重7项指标,结合最优回归方程可初步鉴定豌豆萌发期耐铝毒特性。通过综合评价和聚类分析,筛选出萌发期铝毒耐性极强的种质C175和C145,可作为豌豆铝毒耐性育种和耐性机制研究的重要资源。     

外源褪黑素对干旱胁迫下大豆鼓粒期生理和产量的影响

干旱胁迫降低大豆产量,探究提高大豆耐旱能力和降低产量损失的机制对大豆生产具有重要意义。施褪黑素能缓解干旱胁迫对植株生长的抑制和氧化损伤。本试验于2017—2018年研究叶面喷施褪黑素对干旱胁迫下大豆鼓粒期叶片光合、抗逆、碳氮代谢和产量的影响表明,外源褪黑素提高干旱胁迫下大豆叶片抗氧化酶活性,抑制活性氧的产生和细胞膜损伤,缓解干旱胁迫对光合能力的抑制,提高碳氮同化能力,最终缓解干旱胁迫造成的产量损失。与干旱胁迫相比,褪黑素处理下单株荚数、单株粒数和百粒重两年平均提高了2.9%、0.8%和17.2%,产量(单株粒重)平均提高了14.7%。     

Impact of soil water content on maize responses to the plant growth-promoting rhizobacterium Azospirillum lipoferum CRT1

Members of the bacterial genus Azospirillum are root-associated bacteria that increase yield in cereals by promoting growth and alleviating drought stress. How plants integrate the many bacterium-derived growth-promoting stimuli with other environmental factors to generate a coordinated response remains unresolved. Using a commercial Azospirillum strain, A. lipoferum CRT1 and two host maize cultivars, it was observed that bacterization reduced the drought-induced increase in lateral root growth and enhanced the flood-induced increase in lateral root growth in the more drought- and flood-sensitive cultivar. In the other one, A. lipoferum CRT1 only elicited a moderate root growth response under low soil water potential. The photosynthetic potential and activity were increased in the earlier cultivar and decreased in the later one, irrespective of the soil water content. No impact of the bacterium was seen on the growth of the leaves of both cultivars under both stresses until the third leaf stage, therefore suggesting that it is a consequence of multiple primary adaptations to biotic and abiotic stresses. It is suggested that host–bacteria recognition leads to a stress-specific modulation of the root response and a differential stress-independent effect on photosynthesis. This is the first report of the impact of Azospirillum under flood conditions.     

Response of the soil macrofauna abundance and community structure to drought stress under agroforestry system in southeastern Qinghai-Tibet Plateau

ABSTRACT

Soil macrofauna is vital for soil functions and soil-mediated processes in all ecosystems. However, environmental perturbations, such as drought, that threaten both the abundance and function of soil macrofauna remain mostly unexplored, particularly in an agroforestry system. We investigated the effects of drought on soil macrofauna abundance and vertical distribution under three different planting systems including two intercropping systems, comprising Chinese prickly ash (Zanthoxylum bungeanum) intercropped with soybean (Glycine max) (Z-G) or bell pepper (Capsicum annuum) (Z-C), and one monoculture system, comprising only Z. bungeanum (Z). Soil samples were collected at depths of 0–10, 10–20, and 20–30 cm, and soil macrofauna and chemical properties were analyzed. Soil dryness negatively affected soil macrofauna in all planting systems. Drought reduced the total macrofauna density, biomass, genera richness, and Pielou’s evenness. Additionally, drought significantly decreased density and biomass of Drawida and Eisenia but had no effect on Carabid beetles. Soil macrofauna density was highest in the Z-G intercropping system and higher at 0–10 cm than at other soil depths. These results indicate that intercropping soybean rather than bell pepper increases the abundance and biomass of soil macrofauna, and drought remarkably impacts the response of soil macrofauna to planting systems.     

龙井茶适制茶树品种多性状综合评价——基于多元统计分析

确定适宜加工龙井茶的茶树品种的多性状评价指标,建立龙井茶适制品种农艺性状的综合评价体系,为鉴定筛选优良龙井茶适制品种或资源提供技术支撑。对浙江省15份主要栽培茶树品种（系）的芽叶长宽比、百芽重、展叶角度、亮度值(L)、红绿属性(a)、黄蓝属性(b)、色彩饱和度(C)、氨基酸、茶多酚、水浸出物、咖啡碱、酚氨比、外形、汤色、香气、滋味和叶底17项农艺性状进行综合比较,并联合使用主成分分析、聚类分析和层次分析对茶树品种（系）的龙井茶适制性进行综合评价。17项农艺性状的平均变异系数为12.05%,百芽重的变异系数最大(28.15%),叶底的变异系数最小(0.86%),适制龙井茶农艺性状变量间既相对独立又密切相关,应用主成分分析法,将17个评价指标压缩成6个综合指标,经过分析6个主成分函数式中的17项农艺性状系数,可以将17项农艺性状分为外形因子、内质因子、感官因子3个主要指标,这3个主要指标可以较准确地评价龙井茶适制品种,其中芽叶长宽比、a值、茶多酚、酚氨比、外形、香气和汤色是主要性状。采用聚类分析,可以将15个品种分为2个大的类群,采用层次分析可以将茶树品种采制龙井茶的适宜性进行综合排序。采用多元统计分析中的主成分分析和聚类分析对15份茶叶品种的17项农艺性状进行龙井茶适制性综合评价是可行的,结合层次分析可以得到更加准确的排序,可以从不同角度进行较全面客观评价,为龙井茶适制品种的选育提供参考。     

欧洲葡萄‘粉红亚都蜜’NAC基因DRL1负向调节植物抗旱性

以欧洲葡萄‘粉红亚都蜜’（Vitis vinifera‘Yatomo Rose’）为材料，利用荧光定量PCR技术和转基因技术研究葡萄NAC转录因子DRL1基因对逆境的响应。欧洲葡萄‘粉红亚都蜜’在激素和逆境胁迫下，DRL1表达呈下降趋势，其中以ABA和干旱胁迫处理最为显著。在ABA处理下DRL1转基因烟草株系种子萌发率和根长均高于野生型。干旱处理下，转基因植株对干旱的耐受性降低，同时胁迫相关基因NtLEA5、NtP5CR1、NtPSCS1、NtERD10C和NtDREB3的表达水平比野生型显著下降。此外，DRL1转基因烟草茎中柱发育受到抑制，尤其是导管横切面积仅为野生型的58%。以上结果表明，DRL1基因可能作为1个负向调节子参与植物的干旱胁迫。     

四种园林植物对遮荫的生理响应及耐荫性评价

以茶梅‘小玫瑰’、冠盖藤、聚花过路黄和兰花三七4种园林植物1年生苗为试验材料,遮荫处理4个月,研究不同遮荫处理(全光照、遮荫65%、遮荫80%和遮荫95%)对植株生长及生理生化指标的影响,并用隶属函数分析法对4种植物的耐荫性进行了综合评价。结果表明:茶梅‘小玫瑰’、兰花三七在4种遮荫处理下,4个月后株高均有所增长,但冠幅表现为在遮荫65%和遮荫80%条件下,均有一定的增长,在全光照和遮荫95%条件下为先增长后减小的趋势,冠盖藤覆盖度也出现此现象,聚花过路黄在4种条件下均能生长良好。随着遮荫度增加,4种植物叶片的叶绿素a、b以及叶绿素a+b含量均为先增后减,均高于对照,叶绿素a/b值总体呈现降低趋势;可溶性蛋白质含量均有所降低;相对电导率表现为冠盖藤为先降后增,其余3种植物均为增加的趋势;MDA含量表现为兰花三七为先降后增,其余3种植物均为降低的趋势;POD活性和SOD活性表现为先增后降,除冠盖藤SOD活性表现为先降后增。隶属函数分析法综合评价4种植物的耐荫性,耐荫性顺序为兰花三七>聚花过路黄>冠盖藤>茶梅‘小玫瑰’。     

畜牧养殖污染现状及综合治理对策

畜牧养殖业污染问题是畜牧养殖生产过程中的常见问题,对于养殖业也有一定的影响,直接影响畜牧产品质量及动物疫病防治工作。该文针对畜牧养殖业污染现状进行分析研究,阐述畜牧养殖污染问题现状,并综合新疆地区的畜牧养殖业发展状态,提出畜牧养殖污染问题综合治理的有效对策。