极小种群濒危植物盐桦叶绿体基因组特征分析

【目的】为了解析极小种群植物盐桦叶绿体基因组结构,筛选SSRs分子标记和桦属叶绿体基因组高变区,采用高通量测序技术完成盐桦叶绿体基因组测序并与其近缘种进行比对分析。【方法】采集盐桦幼叶,使用TIANGEN试剂盒提取DNA并利用HiSeq Xten测序平台进行测序。以欧洲矮桦叶绿体基因组作为参考,使用MITObim v1.8和NOVOplasty软件拼接组装盐桦叶绿体基因组,并利用生物信息学手段进行特征分析。【结果】利用质量控制后的30 000 000条clean data,成功拼接完成序列全长为160 648 bp的盐桦叶绿体基因组,NCBI登录号为MG674393。其中,大单拷贝(LSC)区段长度89 553 bp,GC含量33.7%,小单拷贝(SSC)区段长19 027 bp,GC含量为29.7%,2个反向重复区(IRs)区段均为26 034 bp,GC含量42.5%。成功注释了盐桦叶绿体基因组共114个基因,其中包括79个蛋白编码基因,31个tRNA基因和4个rRNA基因。盐桦叶绿体基因组含有91个SSRs位点,其中33个SSRs均由A或T组成。SSRs主要分布于LSC区,56个SSRs位于LSC区,13个SSRs位于SSC区,而IRs区有22个SSRs。对盐桦和欧洲矮桦叶绿体全基因组进行比对分析,结果显示ndhC-trnV、petA-psbJ、rpl22-rps19区域的核酸变异度(π0.2)显著高于其他区域,高变区的位置都位于LSC区,而IRs区和SSC区内2种植物变异度较小。正选择分析显示ycf1,rpoC1,rpl2与ndhA 4个基因出现正选择信号。盐桦、欧洲矮桦与其他双子叶植物共14条叶绿体全基因组序列通过MP、NJ方法进行聚类分析,MP和NJ树中的11个节点中有9个支持度为100%。支持盐桦和欧洲矮桦亲缘关系最近,桦木属物种与天目铁木在同一分支。【结论】通过高通量测序和生物信息学分析,得到盐桦叶绿体基因组。比对分析表明结构、基因组成和SSRs分布都与欧洲矮桦叶绿体基因组相似,二者在3个片段区域存在较高的核酸多态性,可作为桦属植物叶绿体基因组高分辨率的分子条形码。正选择分析确定有4个基因出现正选择信号(ycf1,rpoC1,rpl2,ndhA)。本研究结果可为极小濒危植物盐桦的保护工作提供重要的遗传背景信息。     

“玉米田养鹅”农田生态系统下的土壤温度影响机制

为了解农牧一体化下"玉米田养鹅"生产模式的土壤温度影响机制,通过对比试验方法进行田间试验,结果表明:玉米田养鹅处理杂草群落平均密度为171.33株/m~2,是对照密度(11.11株/m~2)的15.42倍,处理间差异极显著(P0.01;n=9),该处理下杂草Shannon-Wiener多样性指数为1.76,Simpson多样性指数为0.77,均高于对照;玉米田养鹅处理的地上生物量为386.30g/m~2,是对照(5.67g/m~2)的68.13倍,处理间差异极显著(P0.01;n=9),同时玉米田养鹅处理的盖度为90.56%,是对照(7.22%)的12.54倍,处理间差异极显著(P0.01;n=9)。在白天土壤温度的变化过程中,玉米田养鹅处理较高的地上生物量和丰富的地表植被使得田间地下生物生理代谢活动旺盛,土壤呼吸作用增强,土壤CO2呼吸通量增加,高达308.64 mg/(m~2·h),显著高于对照的234.90mg/(m~2·h)(P0.05;n=9)。因此,在试验期间白天光照不足,地表接受光照辐射有限的情况下,生物代谢活动产生的热量是影响土壤温度的主导因素,白天的土壤温度高于对照。在夜间土壤温度的变化中,玉米田养鹅处理5~15cm的土壤含水量为16.14%,显著高于对照1.27%(P0.05;n=9),水的良好导热能力促进了土壤的散热,使得玉米田养鹅处理表层土壤夜间散热较快,以致夜间该处理下的土壤温度低于对照。因此,在"玉米田养鹅"模式生产过程的前期,生物代谢活动和土壤含水量是影响土壤温度变化的主要因素。     

黄淮海平原气象干旱的演化特征与时空规律

干旱事件广泛地影响着作物的生长和发育,黄淮海平原是中国主要的粮食产区之一,全面了解该地区干旱变化特征对保障中国粮食安全至关重要。该研究基于标准化降水指数（standardized precipitation index,SPI）、标准化降水蒸散指数（standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI）、自校正帕默尔干旱指数（self-calibrating palmer drought index,scPDSI）、干燥度指数（aridity index,AI）4种干旱指数,对黄淮海平原干旱强度、干旱频率、干旱面积占比、干旱持续时间进行对比分析。结果表明,4种干旱指数均指示出1970—2020年黄淮海平原干旱强度逐渐减弱,干旱面积占比先增加后减少、再增加再减少、再增加的波动变化趋势,且在空间上均呈现出平原中部变湿、东西部变干的趋势。但不同指数在表征干旱空间特征上还存在一定的空间分异。对于干旱频率,SPI和AI指数显示出北部地区干旱频率高达60%,而南部地区低于20%;SPEI和scPDSI指数则显示出的南北差异较小,分别介于25%～40%和30%～50%。对于干旱持续时间,SPI指数监测的南北差异最为明显,而SPEI和scPDSI指数监测的区域差异较小。SPI和SPEI两种干旱指数监测的干旱持续时间较短,scPDSI指数监测的干旱持续时间较长。综合来看,北部区域干旱强度更为严重,且干旱发生频率高、持续时间长,而南部地区则相反。研究可为制定应对干旱的农业政策提供科学的参考依据。     

基于高光谱的枣树叶片氮素表征方法

为提高枣树种植过程中施用氮肥的精准性,本研究以南疆重要经济作物骏枣(Ziziphus jujuba Mill.)为研究对象,通过对枣树叶片原始光谱和一阶微分光谱与全氮含量的相关性进行分析,利用光谱敏感变量构建植被指数作为衍生变量,再以衍生变量作为变量建立多种线性和非线性的氮素含量预测模型,并对氮素含量预测模型进行精度检验。结果显示：基于枣树原始光谱和一阶微分光谱的模型拟合决定系数均大于0.75,原始光谱变量的预测效果整体好于一阶微分光谱;预测效果最好的是基于原始光谱变量4的幂函数模型：Nit=1.097x^0.735,R²为0.821,RMSE为0.024 5。研究表明,建立的氮素含量预测模型能够实现基于高光谱反射率特征对枣树氮素的较好监测效果,能够作为枣树营养素诊断的重要理论依据。     

中国奶业升级转型阶段的关键问题与启示

近年来,中国奶业质量安全事故频发,食品安全成为全社会关注的重要问题。过去30年,中国奶业实现了数量型的跨越式发展,目前正逐步向质量与数量并重型发展。与世界奶业发达国家相比,中国奶业在奶源基地建设水平方面差距较大,需要从资金、机制、路径、技术和人才方面进行扶持。     

草浆地膜覆盖对土壤水热状况及豌豆生长的影响

以油菜秸秆为草浆原料,以豌豆为供试作物,采用对比方法,研究了3.0、1.5、0.75g/盆(以不处理为对照)不同草浆用量对土壤水分和温度变化,以及草浆地膜覆盖对豌豆早期生长发育的影响。结果表明:随着草浆覆盖量的增加,0~5cm深度土壤温差呈现温差减小的趋势,土壤相对湿度与土壤含水量呈增大的趋势,但以上指标处理间差异均不显著(P0.05,n=3);不同草浆覆盖量处理间的豌豆种子出芽率基本相同,但高于对照(CK),出芽率处理间差异不显著(P0.05,n=3);各草浆地膜处理下的豌豆株高均高于CK,株高依次为BACCK,草浆地膜处理下的SPAD小于CK,但随着覆盖量的增加,叶绿素含量呈现降低的趋势,处理间数值差异极小;草浆地膜覆盖处理阻碍了土壤水分散失,保水效果明显,从而有利于豌豆植株的生长。     

移栽措施对西藏退化草地生物量和植物多样性的影响

为探索移栽措施对"一江两河"地区退化草地恢复过程中草地生物量、功能群结构和物种多样性方面的影响,以"一江两河"地区达孜县的退化草地为研究对象,运用对比方法开展苜蓿与草木樨的移栽试验。结果表明:移栽处理显著提高了草地植物群落的地上生物量,处理间差异显著(P0.05,n=5),同时使得植物群落植物多样性发生变化,移栽处理后Shannon-Wiener多样性指数、Margalef物种丰富度指数高于对照处理,移栽处理与对照2种处理之间差异显著(P0.05,n=5),Simpson多样性指数低于对照,处理间差异显著(P0.05,n=5),Pielou均匀度指数高于对照处理,但处理间差异不显著(P0.05,n=5)。移栽处理填补了群落水平空间与垂直空间的空白生态位,提高了植物群落对水平空间与垂直空间的资源利用;添加了新的功能群,改变了原有功能群在植物群落功能群中的比例。因此适量移栽可以使草地的经济价值得以提高,有利于退化草地的恢复和生态系统的稳定。     

大蒜几丁质酶基因AsCHI1的鉴定及其对盐胁迫的响应

本研究旨在研究大蒜几丁质酶基因的序列特征及其对盐胁迫的响应,鉴定其抗逆功能.以大蒜品种'苍山四六瓣'为研究材料,通过RT-PCR技术分离得到AsCHI1基因.采用BioXM 2.6、ProtParam、DNAMAN、SignalP 5.0、SOPMA、SWISS-MODEL、NCBI和MEGA5等软件分析核苷酸及其编码...     

农牧一体化"下玉米田杂草多样性及玉米生长状况

通过对农牧一体化和传统种植方式下玉米( Zea mays)田间杂草群落结构、玉米性状特征进行调查,统计分析放牧前后各杂草群落中杂草种类、功能类群、生物多样性指数,并对比研究各处理下玉米的生长状况.结果表明：从田间杂草群落结构来看,放牧前农牧一体化处理田间杂草7种,对照12种,农牧一体化处理的杂草总密度是对照的2.20倍,处理间杂草总密度在统计学上差异显著( P ＜0.05),农牧一体化处理的杂草优势种单一且多度分配比例大;放牧后,农牧一体化处理和对照的物种数较放牧前分别减少了4和6种,农牧一体化处理的杂草总密度是对照的3.44倍,处理间杂草总密度在统计学上差异仍显著( P ＜0.05),对照的优势种单一且多度分配比例大.从杂草功能类群结构来看,放牧前各处理双子叶一年生或越年生被子植物杂草功能类群占据较大优势,且放牧后其多度分配比例均有所提高.从杂草群落生产力来看,放牧前后农牧一体化处理生物量分别是对照处理的5.42倍和4.79倍,处理间生物量在统计学上差异极显著( P＜0.01).从杂草群落多样性来看,放牧前农牧一体化处理的 Shannon‐Wiener 多样性指数、Margalef 物种丰富度指数和 Simpson 多样性指数分别是对照的1.15倍、1.25倍和1.08倍,但其 Pielou 均匀度指数较低;放牧后农牧一体化处理的 Shannon‐Wiener 多样性指数、Margalef物种丰富度指数和 Simpson 多样性指数是对照的1.29倍、1.64倍和1.10倍,其中 Shannon‐Wiener 多样性指数和 Margalef 物种丰富度指数处理间在统计学上差异显著( P＜0.05),对照 Pielou 均匀度指数是农牧一体化处理的1.10倍,处理间在统计学上差异显著( P＜0.05).放牧前,不同处理杂草群落的相似性系数为0.76,放牧后其相似度系数降低了0.23.从玉米植株性状来看,在农牧一体化处理下,吐丝期和成熟期的玉米株高、叶长、叶宽、穗位和茎粗均大于对照,玉米单株叶面积在放牧后有所降低,同时玉米植株的叶绿素在2个时期均低于对照.从玉米产量来看,农牧一体化处理较对照减产6.22％,但其减产所带来的损失可由鹅的产出得以补偿并获得更高的经济效益.总之,农牧一体化处理在维持了较高的田间杂草多样性的同时,对玉米产量影响较小.