基于GC-MS对水稻种子耐镉差异代谢物的筛选与分析

为了筛选耐镉性较好的水稻品种,本研究利用气相色谱质谱联用仪,对24份不同耐镉程度的水稻品种进行了代谢物的定性与定量分析,通过主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)等多元统计分析方法筛选出水稻耐镉差异性代谢物。结果表明:24份水稻种子共检测出59种主要代谢产物,有机酸类物质可将不同耐镉水平的水稻区分开;同时结合PLS-DA与T检验筛选后得出4种差异代谢物(VIP>1,p<0.05),其中9,12-亚油酸主要存在于低耐品种,而丙二酸、扁桃酸和D-甘露醇主要存在于高耐品种中。说明有机酸类物质与水稻耐镉性相关,可作为区分水稻种子耐镉差异的标志代谢物。     

镧对镉胁迫下水稻矿质元素吸收与转运的影响

[目的]探究镉胁迫下施加镧对水稻中矿质元素吸收和转运的影响,为缓解水稻镉毒害及降低环境中镉对作物的危害提供有效方法,也为利用稀土元素减轻水稻的镉毒害提供理论依据.[方法]以南方大面积种植的8个水稻品种(湘早籼46、湘晚籼12、早籼788、早籼802、扬稻6、湘早143、中早27、赣晚籼34)为试验材料,采用外源施入0.2 mmol/L氯化镧(LaCl3)的方法[对照(CK)未施LaCl3],对比分析施入镧后不同水稻品种在2μmol/L氯化镉(CaCl2)胁迫下根部和地上部对钙、铁、镁、锌和钾5种矿质元素吸收量、转运系数及矿质元素间相关性的变化.[结果]与CK相比,施入LaCl3可促进多数水稻品种地上部对铁和锌元素的吸收,其中湘早籼46的地上部铁含量升幅最高,较CK显著升高80.12%(P<0.05);施入LaCl3对多数水稻品种根部的钙、铁、锌吸收均起抑制作用,除扬稻6的钙含量、湘晚籼12的铁含量和中早27的锌含量高于CK外,其他品种的钙、铁、锌降幅分别为7.61%~35.84%、7.09%~42.01%和10.23%~55.27%.LaCl3处理提高了水稻根部向地上部转运钙、铁和锌元素的能力,大部分品种对钙、铁和锌元素的转运系数表现为LaCl3处理高于CK.相关分析结果表明,LaCl3处理降低了镉胁迫下水稻体内矿质元素间的相关性.[结论]镉胁迫下施加镧可抑制多数水稻品种幼苗根系对钙、铁和锌元素的吸收,同时促进地上部对铁和锌元素的吸收,提高水稻根系向地上部转运钙、铁和锌元素的能力,并降低镉胁迫下水稻体内矿质元素间的相关性,进而缓解水稻的镉毒害.     

蚯蚓堆肥对畜禽粪污耐药基因的影响研究进展

抗生素耐药基因作为一种新型环境污染物,严重威胁着人体健康与动物安全,与其直接相关的细菌耐药性问题也已成为目前世界环境与医学领域关注的焦点。畜禽养殖业是我国经济发展和农业现代化的中轴产业,同时也是耐药基因污染的重要源头,蚯蚓堆肥对合理利用畜禽粪便、促进我国农业绿色发展具有重要意义,而摸清蚯蚓堆肥畜禽粪便及后续产物利用过程中耐药基因的行为规律和环境归趋则是其合理利用的关键。本文在简要论述蚯蚓堆肥畜禽粪便现状的基础上,聚焦蚯蚓堆肥及产物利用过程中耐药基因污染问题,梳理总结了转化及产物利用过程中耐药基因的污染赋存特征、环境行为规律及迁移主控因子,并提出基于“畜禽粪便-蚯蚓堆肥-蚓粪还田”资源化利用全过程的耐药基因污染防控建议及展望,以期为我国畜禽粪便资源化、无害化利用及农业绿色发展提供参考。     

基于近红外漫反射光谱的规模化奶牛场粪水氮磷定量分析及模型构建

为建立规模化奶牛场粪水中氮磷含量现场快速检测方法,以实现准确预测的同时替代常规监测程序,选取23家天津市典型种养结合模式的规模化奶牛场,围绕粪水处理全过程环节依次开展样品采集、实验室常规化学检测、近红外漫反射光谱采集,并进行主成分分析和偏最小二乘分析,建立多种动态复合影响因素条件下的全局、全程快速检测定量分析模型。结果表明:主成分分析不仅反映出同一奶牛场粪水有机组分随处理环节的变化,而且也反映出不同奶牛场粪水样品的差异性,以及在粪水处理过程中各因素对后续模型的影响程度。建立的全过程环节定量分析模型对总氮含量预测结果与实际含量的线性拟合相关系数R为0.96,预测均方根误差RMSEP为187.80;对总磷含量预测结果与实际含量的线性拟合相关系数R为0.91,预测均方根误差RMSEP为3.59。建立的全局定量分析模型对总氮含量预测结果与实际含量的线性拟合相关系数R为0.96,预测均方根误差RMSEP为238.59;总磷含量预测结果与实际含量的线性拟合相关系数R为0.91,预测均方根误差RMSEP为6.56。研究表明,基于近红外漫反射光谱和偏最小二乘法对规模化奶牛场粪水处理全过程环节粪水样品中氮、磷含量进行定量分析是可行的;纵向模型比横向模型能提供更好的预测结果;近红外漫反射光谱技术可实时、快速、高效地对规模化奶牛场粪水处理全过程总氮和总磷进行跟踪和监控。     

26个玉米杂交组合农艺性状的相关性与主成分分析

为有效筛选杂交玉米种F1代的优势种,以内蒙古奈曼旗当地的推广品种‘京科958’(’JK958’)作为对照样品,观察和测量了26个玉米杂交组合F1代16个不同的农艺性状,通过统计学分析筛选出品系57、品系582、品系264、品系320等与对照样品‘JK958’农艺性状相近。应用多元统计分析,将多维彼此无关的杂交玉米的多个农艺性状数据线性简化,得出的结果更加直观易懂。通过分析结果可更加直观地看出品系(品种)之间的亲缘关系,这一分析方法可为玉米杂交种多个农艺性状的量化分析提供一个全新的思路,能够有效缩短培育周期,简化选育过程,也可为日后玉米杂交育种的筛选工作给予参考。     

铅胁迫对向日葵幼苗矿质元素吸收及蛋白二级结构的影响

为探究向日葵对重金属胁迫在生理及蛋白结构上的响应机制，试验以‘2603’‘HA89’‘HA300’3种向日葵品种的三叶一心期幼苗为材料，设置5组不同质量浓度梯度铅胁迫（0、200、400、600、800 mg·L^-1），测定幼苗对6种矿质元素（Mg、Cu、Ca、Zn、Fe、K）吸收的变化及向日葵幼苗蛋白二级结构的变化，结果表明：随着铅胁迫浓度的增加，品种‘2603’对矿质元素的吸收增加、蛋白二级结构中无序结构增加，结构趋于松散，品种‘HA89’对矿质元素吸收受到抑制、蛋白二级结构中有序结构增加，结构趋于稳定，同时向日葵幼苗在铅胁迫下对矿质元素的吸收与蛋白二级结构的稳定性存在负相关关系，最显著为Ca元素与α-螺旋相关性为 -0.9、与β-转角相关性为0.95，这表明向日葵幼苗对铅胁迫的抵御机制在生理及蛋白结构上具有一致性。此研究可为进一步探索向日葵抗重金属胁迫提供理论依据，同时为后续挖掘向日葵对重金属的防御机制研究及探明植物抗重金属胁迫机理研究提供理论依据。     

畜禽养殖环境中抗生素抗性基因污染与扩散研究进展

兽用抗生素的长期使用导致畜禽养殖环境中抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes,ARGs）污染日益严重,其在环境中的风险与危害也逐渐引起人们的重视。本文针对畜禽养殖环境中ARGs的污染与扩散情况进行综述,分析了不同畜种、不同国家（地区）间粪便中ARGs的浓度水平差异,并阐述了ARGs在粪便堆肥过程中的变化,以及在不同废水处理工艺中的消长情况。此外,还特别讨论了ARGs通过粪肥施用和气流作用等途径向周围土壤和大气等环境的输入,及其对周围环境介质中天然耐药水平的影响。最后,结合畜禽粪污ARGs的污染现状对今后减少养殖场ARGs排放和扩散的措施进行了总结与展望。     

春秋季对近红外光谱模型预测奶牛场粪水氮磷含量结果的影响

为研究季节因素对规模化奶牛场粪水氮磷含量及其近红外光谱模型预测结果的影响,该研究采集了天津市春秋双季27家规模化奶牛场粪水处理全过程的250个粪水样品,解析了季节对粪水氮磷含量分布特征的影响,同时采集了所有样品的近红外光谱并进行主成分分析。采用偏最小二乘法(Partial Least Squares,PLS)建立了粪水氮磷季节内预测模型,包括春秋单季和双季融合模型以及季节间的相互预测模型。结果表明,粪水氮磷含量随季节变化呈现出差异性,季节内模型总体的预测效果较好,优于季节间模型;其中春季模型表现最佳,验证相关系数分别为0.98和0.90,剩余预测偏差(Residual Predictive Deviation,RPD)分别为4.67和2.03。研究表明,季节因素对粪水中氮磷含量的模型预测结果存在不同程度的影响,该研究可为建立全季节要素的综合模型提供依据。     

不同施肥条件下的小麦籽粒代谢组学研究

为探究不同肥料对小麦籽粒代谢物的影响,通过非靶向代谢组学结合气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)与多元统计学的方法,对不同施肥条件下(常规施肥CK、缓控释肥一次性基施E、有机肥缓控释肥配施A、缓控释肥B、专家系统推荐施肥NE)的中信麦99籽粒代谢物进行分析。结果显示,从小麦籽粒中共检测到代谢物47种,主要为有机酸类、氨基酸类、糖类及其衍生物、酯类和其他有机物。与CK相比,B、E处理对促进小麦籽粒中有机酸类代谢物积累的效果较优,B、A处理对促进小麦籽粒中糖类代谢物积累的效果较优,B、NE处理对促进小麦籽粒中氨基酸类代谢物积累的效果较优;B、NE处理对促进小麦籽粒中总代谢物含量积累的效果最优,E处理效果次之,A处理效果最差。不同施肥处理对小麦籽粒代谢物中糖类和氨基酸类代谢物影响较大,通过富集20种差异代谢物,得到3条显著变化的代谢途径,分别为氨酰基-tRNA的生物合成,苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成,异喹啉生物碱的生物合成。