转Bt基因作物毒蛋白对根际土壤生态系统影响研究进展

随着商业化转Bt基因作物的大规模种植,研究Bt毒蛋白对土壤生态系统的可能影响,对评价转基因作物的生态风险具有重大意义。文章综述了转Bt基因作物对根际土壤生态系统影响的研究进展,包括毒蛋白在根际土壤中的存活特性,微生物利用与降解,以及毒蛋白对根际土壤微生物区系和酶活性的影响。并对以后的研究提出几点建议。     

Bt棉功能叶氮代谢对Bt蛋白表达及氮肥调节的响应

为评价外源Bt基因插入以及氮肥对Bt棉功能叶Bt蛋白表达及氮代谢的影响,对Bt棉功能叶Bt蛋白含量,硝酸还原酶、谷丙转氨酶和蛋白酶活性,可溶性蛋白质和全氮含量等指标进行了测定。结果表明:Bt棉功能叶Bt蛋白含量在蕾期最高,此后,随生育进程呈显著下降。与常规棉相比,Bt棉功能叶硝酸还原酶活性提高,在前中期谷丙转氨酶活性显著提高且有利于可溶性蛋白质的合成,前期全氮含量显著增加,对蛋白酶活性没有明显影响。Bt棉功能叶Bt蛋白含量与硝酸还原酶活性、可溶性蛋白质和全氮含量呈显著正相关,表明Bt棉前期增强的氮代谢促进了Bt蛋白的表达。施氮肥明显提高Bt棉中后期功能叶硝酸还原酶活性、可溶性蛋白质含量和Bt蛋白的表达。基施和初花期各50%的效应显著大于全部基施,而在基施氮肥基础上,初花期增施50%的氮肥效应最明显。与常规棉比较,施氮肥更有利于Bt棉中后期功能叶硝酸还原酶活性、可溶性蛋白质含量提高。     

干旱胁迫及复水对燕麦根系生长及生理特性的影响

为研究燕麦（Avena sativa L.）生长早期根系生长和生理特性对干旱胁迫及复水的响应规律和适应机制,本试验采用盆栽控水,测定了干旱胁迫及复水下燕麦生长早期根系生长、生理特性指标及籽粒产量变化。结果表明：短期（14 d）中度干旱胁迫对根系生长指标及活力有促进作用,重度干旱胁迫持续抑制此类根系指标;根系丙二醛（Malondialdehyde,MDA）和脯氨酸含量及抗氧化酶活性随干旱胁迫程度加重而提高;复水使受干旱胁迫抑制的根系总长、根系总表面积、根系平均直径、根系干重和根系活力提高,使受干旱胁迫提高的根系MDA和脯氨酸含量及超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase,SOD）和过氧化氢酶（Catalase,CAT）活性降低。本研究表明燕麦生长早期通过调控根系生长和生理特性适应干旱胁迫,复水使受干旱胁迫影响的燕麦生长早期部分根系生长和生理特性指标得到补偿或恢复,减轻持续干旱胁迫对燕麦籽粒产量的影响。     

基于高光谱的玉米大斑病害监测

玉米大斑病是为害玉米生产的主要病害之一,其传统的诊断方法存在工作量大、效率低、主观性强的缺点,探索利用高光谱技术对玉米大斑病害进行快速诊断具有重要的意义。在玉米大田中采集105个玉米大斑病叶片样本,通过测定叶片光谱和病斑面积,开展玉米大斑病病斑面积的定量检测研究。结果表明,不同等级玉米大斑病病斑面积的高光谱差异明显,且多数高光谱区域与病斑面积的相关系数可以达到0.7以上,表明高光谱能够响应玉米大斑病病害;利用偏最小二乘法构建的玉米大斑病诊断模型的表现较好(R~2c=0.726,RMSEc=2.162,RPDc=2.530;R~2v=0.651,RMSEv=2.579,RPDv=2.198),能够实现玉米大斑病病斑面积较为准确的诊断。研究结果可为大田玉米大斑病病斑面积及病害等级的快速诊断提供有效的技术途径和理论探索。     

中国8个地方驴种遗传多样性和系统发生关系的微卫星分析

 【目的】为分析我国驴品种的遗传多样性和系统发生关系。【方法】利用24对微卫星标记，采用PCR扩增，用非变性聚丙稀酰胺凝胶电泳、银染法显色，对中国8个大、中型驴品种遗传多样性进行了检测，统计了各群体的等位基因组成、平均有效等位基因数（E），利用等位基因频率计算出各群体的平均遗传杂合度（h）、多态信息含量（PIC）和群体间的遗传距离（DA）。利用DISPAN软件，采用邻接法构建系统发生树，并进行了系统发生分析。【结果】结果表明，24对微卫星座位在8个驴品种中的多态信息含量除NVHEQ18为中度多态外，其余23对微卫星均为高度多态；8个驴种的平均PIC（0.6940）、h(0.7119)和E（3.94），基因多态性和遗传多样性相对较高；大型品种关中驴、晋南驴、广灵驴、德州驴和中型品种庆阳驴聚为一类，中型品种泌阳驴、淮阳驴和佳米驴聚为另一类，各驴种的分子系统发生关系与其育成史和地理分布基本一致。【结论】24对微卫星座位可作为有效的遗传标记用于各个驴品种的遗传多样性和系统发生关系的分析。     

燕麦籽粒皮裸性相关AP2/ERF转录因子基因的克隆

燕麦籽粒皮裸性是燕麦籽粒带壳与籽粒不带壳(裸粒)的一对相对性状,反映了籽粒脱离谷壳的难易程度,研究该性状对作物育种、起源驯化具有重要作用。以二倍体皮、裸燕麦为材料,采用电子克隆的方法,克隆到2个AP2/ERF转录因子基因AsNud1和AsNud2,对这2个基因的结构分析发现,AsNud1和AsNud2为旁系同源基因;二者与HvNud都具有很高的相似性,其中,AsNud2与HvNud的相似性更高;皮燕麦的AsNud1和AsNud2编码的氨基酸有提前终止现象,而裸燕麦中的这2个基因则没有此现象。对AsNud1和AsNud2表达特性分析发现,AsNud1和AsNud2在皮、裸燕麦的花器官中都有表达,但表达模式不同,其中,AsNud1在CIav2921中的表达量低于在CIav9008中的表达量,但二者差异没有达到显著水平;而AsNud2在CIav2921中的表达量显著高于在CIav9008中的表达量。因此推测,AsNud可能参与调控燕麦籽粒麸皮的发育。     

基于Sentinel-2A影像的县域冬小麦种植面积遥感监测

小麦种植面积遥感监测是小麦估产的基本要素,准确而及时地提取不同灌溉类型冬小麦种植面积及其空间分布信息可为冬小麦长势监测以及产量评估提供科学依据。以山西省闻喜县冬小麦为研究对象,以Sentinel-2A影像为基础数据源,选择主成分(PCA)、红边归一化植被指数(RENDVI)、纹理特征等3个特征变量,结合实地调查样本点,采用随机森林算法,提取冬小麦种植面积,并结合数字高程模型(DEM)提取雨养区和灌溉区冬小麦种植面积。结果表明,Sentinel-2A遥感数据适合作为县域尺度冬小麦监测的数据源;主成分分析、纹理特征和RENDVI的引入可以提高单时相遥感影像对县域冬小麦分类的识别能力;随机森林算法和数字高程模型结合可以实现雨养区和灌溉区冬小麦种植面积的提取。     

外源硒对燕麦茎部特征及其抗倒伏性的影响

为探讨喷施亚硒酸钠对燕麦（Avena sativa L.）茎部形态特征及其抗倒伏能力的影响,本研究以‘坝莜18号’为试验材料,在抽穗期对大田燕麦喷施不同浓度亚硒酸钠（0,16.44,21.92,54.8,65.76,98.64 g·hm^-2）,分析在喷硒后10,20,30,48 d燕麦茎部的形态特征、力学特征及抗倒伏性能的变化。结果表明：叶面喷施亚硒酸钠会影响燕麦茎秆的形态特征和抗倒伏能力。随着施硒量的增加,燕麦茎秆抗倒伏能力先升高后降低,并在施硒浓度为54.8 g·hm^-2水平下达到最大值。抗倒伏指数与株高、重心高度、茎秆基部第2节间茎粗、壁厚、节间充实度、惯性矩、抗弯刚度和机械强度之间存在极显著正相关关系（P<0.01）,与弹性模量呈显著正相关关系（P<0.05）。外源硒通过影响燕麦茎部形态特征和茎秆基部第二节间的强度,进而影响燕麦的抗倒伏能力。在燕麦抽穗期喷施浓度为54.8 g·hm^-2的亚硒酸钠,其抗倒伏性最强。     

转Bt基因棉种植对根际土壤生物学特性和养分含量的影响

通过盆栽试验，比较了转Bt基因棉Bt新彩1和Bt基因的受体棉新彩1根际土壤可培养微生物种群数量、酶活性及养分含量的变化。结果表明，Bt新彩1根际土壤可检测到Bt蛋白，且花期达到峰值56.14 ng/g；与对照新彩1相比，Bt#61472;新彩1根际土壤更有利于细菌和真菌的生长和繁殖，放线菌数量没有显著变化。Bt新彩1的根际土壤碱性磷酸酶活性受到抑制，在生长旺盛期脱氢酶活性受到激活，而根际土壤蛋白酶、脲酶和蔗糖酶活性无显著变化；苗期、花期Bt新彩1根际土壤有机质、全氮、速效氮和钾含量没有显著变化，且苗期速效磷含量也没有显著改变，花期其含量显著降低。     

减氮配施有机肥对燕麦氮积累量及产量和品质的影响

研究减氮配施有机肥对燕麦氮素积累量及产量和品质的影响,并探索减氮50%配施有机肥实现燕麦高产和品质提升的可行性。试验采用随机区组设计,设置7个处理。结果表明,减氮50%(氮肥45 kg/hm~2)配施等量氮的有机肥(7 500 kg/hm~2)处理,燕麦中后期茎鞘、叶片和穗氮积累量达到常规氮肥水平;配施有机肥达到15 000 kg/hm~2时,对燕麦地上部各器官氮积累量有促进作用;减氮50%(氮肥45 kg/hm~2)配施足够有机肥(15 000 kg/hm~2),燕麦产量才能达到常规氮肥效果;而减氮50%(氮肥45 kg/hm~2)配施等量氮的有机肥(7 500 kg/hm~2)有显著提高燕麦籽粒蛋白质含量和β-葡聚糖含量的效果,比常规氮肥分别显著增加10.83%和6.17%。