香蕉枯萎病菌4号生理小种cat1基因敲除与表型分析

前期蛋白质组学研究发现尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种(Foc4)中的过氧化氢酶1(cat1)基因受到巴西蕉诱导上调表达,为研究cat1基因在Foc4侵染香蕉过程中的作用,利用同源重组方法敲除Foc4的cat1基因,并对获得的敲除突变体开展表型分析和致病性测定。结果表明:cat1基因缺失对Foc4的菌丝、孢子形态、菌落生长、抗渗透压胁迫和细胞壁选择性压力等没有影响;但引起菌株抵抗外源氧胁迫、细胞壁穿透能力、纤维素利用能力减弱和对巴西蕉的致病性减弱。显示cat1基因的产物通过清除香蕉分泌的活性氧在Foc4对香蕉的致病过程中起作用,并参与病原菌对寄主纤维素成分的代谢。此结果为进一步深入研究香蕉枯萎病菌的致病机理奠定基础。     

TRMM在海河流域南系的降水估算精度评价及其对SWAT模型的适用性

准确估算区域降水对水文过程评价和水资源管理意义重大。为评估TRMM 3B42V7降水产品在海河流域南系的估算精度及其在土壤和水评估模型(Soil and Water Assessment Tool,SWAT)中的适用性,利用28个气象站降水观测数据(2007-2016年)和101个雨量站观测数据(2010-2016年)开展研究。研究表明:站点尺度上,3B42V7降水产品对月降水估算的均方根误差小于15 mm,平均误差小于8.5 mm;在湿润季节的估算精度更好。流域尺度上,日降水估算精度较差,相关系数小于0.6。分区尺度上,3B42V7能够很好地捕捉到不同等级降水强度,但对微量降雨有所低估;山区和平原的年降水量均出现高估现象,平原区较为突出;此外,3B42V7能够较好地捕捉到研究区内极端降水的时间和空间分布。分2种情景进行水文模拟,利用月平均流量对模型进行校准和验证,在情景Ⅰ中,验证期模拟结果较好,决定系数在0.56~0.96之间,纳什效率系数在-11.09~0.94之间。TRMM 3B42V7可为海河流域及其类似区域的水资源管理提供参考。     

冀北地区近50 a马铃薯需水量及水分盈亏时空变化特征

为高效利用水资源,提高农业生产效益,根据联合国粮农组织(FAO)推荐的参考作物蒸散计算方法和相关作物系数法,利用河北省马铃薯主要种植区域(冀北地区)23个地面气象站的资料,计算了冀北地区近50a(1969—2018年)马铃薯生育期内的需水量和缺水量,并分析了马铃薯生育期内降水量、有效降水量、需水量、缺水量变化趋势,以及不同区域不同生育期马铃薯需水量、缺水量的变化特征。结果表明:1)近50 a冀北地区马铃薯生育期内降水量、有效降水量年际变化可分为2个阶段:1969—2003年呈减少趋势,气候倾向率分别为–15.68 mm·(10a)~(–1)、–6.61 mm·(10a)~(–1);而2004—2018年呈显著增加趋势,气候倾向率分别为60.07 mm·(10a)~(–1)、9.68 mm·(10a)~(–1)。近50 a平均降水量、有效降水量分别为356.5 mm和148.6 mm;空间上均呈自西向东逐渐递减的带状特征。2)近50a马铃薯生育期需水量和缺水量年际变化也表现出1969—2003年减少、2004—2018年增多的趋势,且需水量多的年份缺水量也多,近50 a平均需水量和缺水量分别为497.8 mm、349.1 mm;空间分布上均呈自坝上高原向坝下山地增多特点,且需水量大的地区缺水量也多。3)马铃薯块茎膨大期需水量最多,期间也是缺水量最多的时期。研究结果显示1969—2018年冀北地区马铃薯生育期内水资源一直处于严重亏缺状态,在生产中需充分考虑马铃薯需水量对气象要素变化的响应,加强水分管理,确保水资源高效利用。     

枯萎病菌Foc4侵染后不同香蕉种质中病程相关基因MaTLP和MaBGLU表达水平分析

为了阐明不同抗性香蕉种质对枯萎病4号小种(Foc4)侵染的反应机制,本研究从香蕉中克隆到两个与病程相关的基因,类甜蛋白基因(Ma TLP)和β-1,3-葡聚糖酶基因(Ma BGLU)。对枯萎病菌侵染后Ma TLP和Ma BGLU转录水平进行实时荧光定理PCR实验分析,结果显示:Ma TLP和Ma BGLU基因的表达水平在病原菌侵染后随着侵染时间的增加而迅速增加,尤其在病原菌侵染后51 h,Ma TLP在抗性种质FHIA-25和GCTCV-119中的绝对表达量远远高于在感病种质巴西蕉中的表达量,表明其在香蕉与病原菌互作中发挥重要的作用;而在抗性种质Rose中,Ma TLP和Ma BGLU的表达水平远低于在感病种质巴西蕉中的表达量,并且机械损伤与病原菌处理间,基因的表达量相差不大,说明其存在不同的抗性机制。本研究结果表明不同抗性的香蕉种质可能具有不同的抗性机制,可为进行香蕉与枯萎病特异互作机制的研究奠定了基础。     

河北省夏蝗大发生的气象预报

分析影响夏蝗大发生的关键气象因子,预报夏蝗的发生程度,对夏蝗防治决策起着十分重要的作用.利用秩相关系数法,筛选出影响河北省洼淀和沿海两个类型区夏蝗大发生的关键气象因子.根据贝叶斯判别准则,确定了两类蝗区夏蝗大发生关键气象因子的最佳临界距平值;利用灾变规律的关键时预报方法,对两个蝗区因子数确定的关键年进行敏感性分析,确定了两个类型蝗区最佳的预报因子数.在此基础上,对河北省不同生态类型区夏蝗大发生进行模拟和预报,结果拟合率达到99%以上,2004和2005年延伸预报结果与实际一致.     

基于温度植被干旱指数法的河北省中南部地区的干旱监测

为大范围、实时动态监测河北省中南部地区的干旱状况,利用多年同期MODIS数据地表温度产品MOD11A2和植被指数产品MOD13A2,采用最大值、最小值合成法,合成通用特征空间干、湿边方程,构建基于Ts-EVI的TVDI干旱遥感监测模型,反演2015年3—6月河北省中南部地区干旱的空间分布。利用土壤墒情站10cm、20cm和50cm不同深度的土壤相对湿度验证TVDI模型。结果表明:TVDI与10cm、20cm和50cm不同深度土壤相对湿度的相关系数(R~2)分别为0.233、0.325和0.130,TVDI模型与20cm相关性最高,10cm次之,50cm最低。表明,TVDI模型对表层土壤相对湿度更为敏感。     

河北省冬小麦生产干旱风险分析

利用河北省冬麦区49个气象站1980-2010年的气象资料及其相应的冬小麦产量资料,选取三种干旱指数,根据自然灾害风险分析的基本原理,计算了气候干旱、作物干旱、产量灾损三种风险度,并进行了相应的风险区划,根据区划结果提出了不同风险区的减灾对策.结果表明:(1)冬麦区气候干旱风险以中风险或较高风险区域为主,作物干旱风险则以较高风险区为主,产量灾损低风险区域较大.(2)气候干旱、作物干旱、产量灾损各等级风险区分布无明显相关关系,产量灾损风险与各地的灌溉条件关系密切.(3)产量灾损各风险区应采取不同的减灾对策,高风险区应以防旱为主,采取一系列保墒措施,提高自然水分利用率;较高风险区应以抗旱防旱为主,加强农田水利基本建设,改善灌溉条件;中低风险区应以发展优化灌溉制度为主,实现节水高产.     

河北省近35年（1965—1999年）参考作物蒸散量的时空变化

在气候变化大背景下,分析河北省参考作物蒸散的时空变化趋势和影响因素,为农作物水分管理提供指导.根据FAO推荐的彭曼-蒙蒂斯方程,利用河北省1965-1999年85个地面气象站资料,计算并分析了河北省参考作物蒸散量的时空分布变化及其与气候变化的关系.结果表明:河北省春、夏、秋、冬四季和年的参考蒸散量序列变化呈现下降趋势,并达到显著水平(α=0.01).其中,春季下降最快,夏季次之,秋季较慢,冬季下降最慢;年参考蒸散量减少速率达43.58mm/10a.在空间上,全省参考作物蒸散量在不同地区减少幅度不同.其中,廊坊及以南地区下降较为突出,减少速率一般均在40mm/10a以上,而北部地区减少较为缓慢,一般均在35mm/10a以下,秦皇岛虽然有所减少,但未达到显著水平(α＞0.05).通过参考作物蒸散与气候要素相关分析表明:影响河北省参考作物蒸散变化的主要因子是风速和日照时数(即太阳辐射).根据能量平衡原理,风速减小和日照时数减少是河北省参考作物蒸散下降的主要原因,而气温升高对其影响作用不显著.