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。     

基于文献计量的农业节水领域研究现状及热点分析

农业节水是农业可持续发展的研究热点.为了能够在总体上把握国际有关农业节水技术领域的研究现状、热点和发展趋势,以Web of Science核心合集数据库为数据源,对1992-2019年发表的农业节水技术相关的文献进行计量分析,结果表明:①农业节水技术研究发展迅速,国际尤其是中国在该领域发文量均呈现快速增加趋势.②农业节水技术研究是一个多学科交叉领域,但其载文期刊分布相对集中.③西班牙在农业节水技术研究领域居世界领先地位,论文数量和质量均较高.中国和美国发文量分居第一和第二位,但论文篇均被引频次较低.西班牙高等科研理事会(CSIC)在该领域表现突出,论文数量和质量均最高.中国4所机构发文量进入世界前10位,分别是中国农业大学、中国科学院、西北农林科技大学和河海大学,但4所机构发文质量均有待进一步提升.④灌溉方式是近年来的研究热点,主要包括滴灌、喷灌、分根交替灌溉和加肥灌溉等.关于农业节水技术增产、增效机制方面的研究也是研究的热点,包括对碳氮代谢、水氮互作、植物激素等方面的研究.环境温度、温室气体排放等也是研究的热点.由此可以看出,有关农业节水的研究在国内外都属于研究热点方向,中国在该领域的整体表现突出,但是需进一步加强国际合作,提高在该领域的影响力.     

播期对鄂中北地区不同类型粳稻产量、生育期及温光利用的影响

为了明确鄂中北地区稻麦周年轮作模式下,播期对不同类型粳稻生育期、产量及其构成因素、温光资源利用的影响,以常规早熟中粳、中熟中粳、迟熟中粳、籼粳杂交早熟中粳和籼粳杂交中熟中粳为材料,在湖北省襄阳市农业科学院团山试验基地进行试验。结果表明,随着播期推迟,各类型粳稻生育期均显著缩短,迟熟中粳缩短幅度最大,籼粳杂交早熟中粳缩短幅度最小。各类型粳稻营养生长阶段受温光影响较大,而生殖生长阶段相对稳定;随着播期推迟,各类型粳稻全生育期有效积温及其利用率显著降低,日照时数利用率呈减少趋势。同一播期内,籼粳杂交中粳热量利用率高于常规中粳;各类型粳稻产量均以第Ⅰ播期最高,第Ⅴ播期最低,产量下降的主要原因是每穗颖花数和结实率显著降低。鄂中北地区粳麦周年轮作模式下,粳稻应首选籼粳杂交中熟中粳和常规迟熟中粳,其次是籼粳杂交早熟中粳。籼粳杂交中熟中粳和常规迟熟中粳的最佳播期为5月9日-5月15日。     

激光脉冲在橘子表皮打标的效果研究

为满足水果追溯条码清晰、耐久的要求,选取橘子为试验对象,对比纳秒激光和皮秒激光在其表面打印二维码的效果。试验结果表明:与纳秒激光相比,皮秒激光在橘子表皮上打印的线条平直度佳,轮廓清晰,对表皮的损伤更小。     

不同保存温度和反复冻融次数对鸭疫里默氏杆菌DNA的影响

为探究不同保存温度和反复冻融次数对鸭疫里默氏杆菌DNA的影响,研究了不同保存温度和反复冻融次数对不同浓度梯度组鸭疫里默氏杆菌DNA样品浓度及荧光定量Ct值的影响.根据OmpA基因保守序列设计了鸭疫里默氏杆菌荧光定量PCR特异性引物,产物大小为112 bp,退火温度为56℃.荧光定量循环阈值Ct值随DNA浓度的下降而升高.常温保存的DNA样品7 d后出现明显降解,保存温度为4、-20、-80℃时则对荧光定量PCR检测效率影响不大.较高浓度的A、B组DNA样品Ct值未受冻融次数的影响,而浓度较低的C、D组则在冻融21次后Ct值明显升高.研究建立了鸭疫里默氏杆菌荧光定量PCR鉴定方法,Ct值随DNA浓度的下降而升高,DNA样品应低于4℃保存,低浓度DNA应避免反复冻融.     

酒糟和醋糟营养成分差异及其瘤胃降解特性分析

本试验旨在评价酒糟、醋糟等非常规饲料资源的饲用价值，为酒糟醋糟资源应用于肉牛养殖提供数据参考。试验选用山西不同地区酒糟、醋糟试样5个，试样编号分别为白酒糟、啤酒糟、醋糟1、醋糟2、醋糟3，发酵原料分别为白酒糟（高粱）、啤酒糟（大麦+大米）、醋糟1（高粱+大麦）、醋糟2（大麦+玉米）、醋糟3（高粱+玉米）。通过实验室常规方法测定样品常规营养成分以及利用体外产气法和尼龙袋法评价其饲用价值，同时建立体外法与尼龙袋法测定干物质降解率的回归方程。结果表明：5个样品的干物质（DM）含量为23.25% ~ 42.96%，粗蛋白质（CP）含量分别为啤酒糟（31.84%）>白酒糟（14.58%）>醋糟3（14.40%）>醋糟1（12.21%）>醋糟2（8.46%）。醋糟1的中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）含量均为最高，其次为醋糟2、醋糟3，白酒糟NDF含量最低。啤酒糟的72 h产气量（GP72）显著高于白酒糟（P < 0.05）。体外产气法和尼龙袋法测定的酒糟72 h干物质降解率（IVDMD72、DMD72）显著高于醋糟（P < 0.05）。5个试样的IVDMD72与DMD成正相关，随着降解时间增加其相关性逐渐增加。综上，酒糟的CP含量较高（14.58% ~ 31.84%），醋糟NDF、ADF含量相对较高（59.59% ~ 64.91%，38.78% ~ 54.78%）。结合GP、IVDMD及DMD结果，酒糟消化性能优于醋糟。以IVDMD建立估算DMD的回归公式为DMD72=-19.215+1.645IVDMD72（R2=0.912，P < 0.05）|以IVDMD建立估算DM有效降解率（ED）的回归公式为ED=-12.448+1.045IVDMD72（R2=0.929，P < 0.01）。 [关键词] 醋糟|酒糟|体外产气法|尼龙袋法     

衣藻二氧化碳浓缩机制及其调控的研究进展

当低浓度CO2限制微藻光合作用时,CO2浓缩机制(CCM)是一种有效的无机碳(Ci)吸收策略,以保证微藻的正常生存和繁殖.CCM主要是通过升高1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)附近的CO2浓度增强光合作用的效率,同时抑制光呼吸的进行.CCM的关键步骤包括无机碳的聚集吸收、Rubisco对CO2的固定和碳酸酐酶催化的不同Ci的转换.CCM中分子调控元件的有序协作,不仅可以帮助细胞感知周围CO2的浓度,诱导调节CCM基因的表达,还可以协调衣藻在低浓度CO2环境下光合作用中碳和其他代谢途径的相互作用.总结了目前以衣藻作为模式生物对真核藻类CCM的研究概况、调控机理,以及CCM机制在农业方面的应用和展望.     

沙棘主要害虫种类与综合防控技术研究进展

本文综述了我国沙棘害虫的主要种类及其综合防控措施,为沙棘种植业发展提供技术参考.     

TCD燃烧系统对柴油机燃烧和排放性能改善效果的试验研究

为探究道依茨TCD2015柴油机上配备的导流燃烧系统(简称TCD燃烧系统,T表示涡轮增压器,Turbocharger,C表示进气中冷,Charge air cooling,D为柴油颗粒捕集器,Diesel particle filter)对改善柴油机燃烧性能和降低污染物排放的效果,采用单缸机试验对TCD燃烧系统在不同转速、负荷和过量空气系数下的燃烧和排放性能进行研究。试验结果表明不同工况下TCD燃烧系统燃油消耗率和Soot排放量均低于传统ω燃烧系统,燃油消耗率最大降幅为7.01%,Soot排放量最大降幅为86.67%,且低过量空气系数(1.2～1.6)下TCD燃烧系统仍具有较好的性能。为揭示TCD燃烧系统改善油气混合促进燃烧的机理,采用AVL Fire软件建立了柴油机性能仿真模型。计算结果表明,TCD燃烧系统的环状凸起结构将燃油导向内外两室,从而促进了缸内燃油发展过程,燃油当量比大于4的浓混合气区域燃油质量比例相比ω燃烧系统降幅最大为9.75%,活塞下移时TCD燃烧系统内油束撞击浅盘侧壁形成撞壁射流扩大了燃油扩散面积,从而改善了缸内油气混合质量,燃油当量比小于1的均匀混合气区域燃油质量比例相比ω燃烧系统降幅最大为7.45%,因此TCD燃烧系统能够有效改善柴油机的燃烧和排放性能,可应用于柴油机高负荷和低过量空气系数工况综合性能提升。研究结果可为柴油机燃烧系统开发和改进提供参考。     

补播禾草对退化苜蓿草地生产性能及牧草品质的影响

针对宁夏半干旱区7龄以上苜蓿(Medicago sativa)草地退化导致的牧草产量低、品质差等问题，本试验采用单因素随机区组设计，研究了多年生黑麦草(Lolium perenne)、披碱草(Elymus nutans)、苇状羊茅(Festuca arundinacea)、无芒雀麦(Bromus inermis)、鸭茅(Dactylis glomerata)补播对退化草地苜蓿主要农艺性状和牧草品质的影响，并利用主成分分析方法(PCA)评价其改良效果。结果表明：补播禾草对苜蓿株高、叶茎比、一级分枝数和干草产量均有显著影响(P<0.05)，其中，补播苇状羊茅干草产量最高，其次为多年生黑麦草和无芒雀麦；补播禾草对牧草粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量有显著影响(P<0.05)；PCA分析得出，补播鸭茅、苇状羊茅综合性状分别排第一、二位。因此，可根据不同改良目的选择不同禾草种类进行补播，苇状羊茅可显著提高退化苜蓿草地生产性能，补播鸭茅可显著改善退化苜蓿草地牧草品质。