基于LoRa通信的棉花智能水肥管理系统设计与应用

由LoRa（超远距离广域网，Long range）与4G蜂窝移动通信组网、具有边缘计算能力智能网关、物联网终端、远程自动化控制设备、水肥管理软件集成的智能水肥一体化管理系统，在灌溉水质较差、通信基础设施薄弱的新疆，使灌水施肥更精准、高效，示范农场节本增效明显。以LoRa通信为基础的棉花智能水肥管理系统是数字农场的重要执行工具，可加快棉花种植向规模化、标准化、现代化发展。     

台盼蓝活体染色法观察瓦氏黄颡鱼血脾屏障研究

为探讨瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrus vachelli)脾脏组织结构和血脾屏障位置,该研究对其脾脏进行了形态大小、组织学和活体染色观察。结果显示,瓦氏黄颡鱼的脾脏位于腹腔中部,呈暗红色,脾体指数为0.120%~0.273%;对健康脾脏制备石蜡切片,分别进行HE染色和改良James染色,显微镜观察发现其脾组织主要由不发达的被膜系统、分界不清的红髓和白髓及由网状纤维和胶原纤维组成的纤维支架构成。其中网状纤维主要位于脾索和椭球体周围,胶原纤维主要位于脾索;使用台盼蓝活体染色法对健康瓦氏黄颡鱼的血脾屏障部位和功能探索发现,台盼蓝主要位于脾脏的椭球体内皮细胞中,最早出现在注射后的第4小时,随时间推移在椭球体内逐渐累积,24 h后数量显著增加,并持续增加至第72小时。结果表明椭球体内皮细胞是血脾屏障的重要组成成分。     

Regional distribution of wheat yield and chemical fertilizer requirements in China

Quantification of currently attainable yield and fertilizer requirements can provide detailed information for assessing the food supply capacity and offer data support for agricultural decision-making. Datasets from a total of 5 408 field experiments were collected from 2000 to 2015 across the major wheat production regions in China to analyze the spatial distribution of wheat yield, the soil nutrient supply capacity(represented by relative yield, defined as the ratio of the yield under the omission of one of nitrogen(N), phosphorus(P) and potassium(K) to the yield under the full NPK fertilizer application), and N, P and K fertilizer requirements by combining the kriging interpolation method with the Nutrient Expert Decision Support System for Wheat. The results indicated that the average attainable yield was 6.4 t ha~(-1), with a coefficient of variation(CV) of 24.9% across all sites. The yields in North-central China(NCC) and the northern part of the Middle and Lower reaches of the Yangtze River(MLYR) were generally higher than 7 t ha~(-1), whereas the yields in Southwest China(SWC), Northeast China(NEC), and the eastern part of Northwest China(NWC) were usually less than 6 t ha~(-1). The precentage of area having a relative yield above 0.70, 0.85, and 0.85 for N, P, and K fertilizers accounted for 52.3, 74.7, and 95.9%, respectively. Variation existed in N, P, and K fertilizer requirements, with a CV of 24.8, 23.9, and 29.9%, respectively, across all sites. More fertilizer was needed in NCC and the northern part of the MLYR than in other regions. The average fertilizer requirement was 162, 72, and 57 kg ha~(-1) for N, P_2O_5, and K_2O fertilizers, respectively, across all sites. The incorporation of the spatial variation of attainable yield and fertilizer requirements into wheat production practices would benefit sustainable wheat production and environmental safety.     

根系修剪对枳生长及相关基因表达的影响

以枳实生苗为试验材料,通过两年重复试验分析了不切除主根、切除1/3主根、切除1/2主根、切除2/3主根等4个不同水平根系修剪处理下枳实生苗生长发育、根系构型和营养吸收的情况,并检测了不同水平根系修剪处理对侧根发育关键基因表达量的影响。结果表明,切除1/2主根处理增加了枳实生苗的株高、茎粗、地上部鲜重和根系鲜重,改善了根系构型参数(侧根数、总根长、根表面积和平均长度),增加了根系P、K、Ca、B、Fe、Na和Zn等营养元素含量。另外,实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测发现,根系修剪处理诱导了侧根发育关键基因HOX1和CYP2的积累,并抑制了IAA11和IAA13的表达。综上所述,适度根系修剪可能通过诱导HOX1、CYP2基因的上调和IAA11、IAA13基因的下调来调控枳实生苗侧根的生长发育,改善根系构型,从而提高枳实生苗对营养元素的吸收能力及植株的生长发育。     

过氧化氢(H2O2)介导的光合诱导系统信号

研究光照玉米幼苗顶部叶片产生的系统信号对底部叶片光合诱导过程的影响,探讨玉米叶片对光斑高效利用可能机制.以玉米(Zea mays L.)幼苗为试验材料,光照其顶部叶片,其余叶片处于遮蔽状态,利用Li-6400便携式光合仪测定玉米幼苗底部叶片光合诱导过程.通过预先光照玉米幼苗顶部叶片,底部叶片光合诱导过程从最低值到达最高值所需时间显著缩短,中间叶片光合诱导过程T50和T90分别下降,底部叶片光合诱导过程T50和T90分别下降29％和37％.玉米叶片全部遮荫条件下,底部叶片喷施过氧化氢(H2O2)促进光合诱导过程.三氯乙酸(TCA)和二苯基碘化钾(DPI)处理玉米顶部叶片基部,即使顶部叶片受到预光照,也无法改变底部叶片光合诱导过程.预先光照玉米顶部叶片,产生系统信号,信号物质为H2O2,通过韧皮部转运,可调节其他叶片光合诱导过程,有利于玉米底部叶片对动态光能利用和碳积累.该系统信号对玉米冠层底部叶片高效利用光斑发挥重要作用.     

BNS和BNS366小麦雄性不育与内源激素的关系

【目的】研究BNS和BNS366小麦雄性不育与小孢子发生过程中内源激素含量变化的关系,为激素调控温光敏雄性不育小麦花粉育性提供理论依据。【方法】选用BNS和BNS366为试验材料,分别以矮抗58和郑麦366（BNS366的近等基因系）为对照,进行正常秋季播种（2018年10月10日）和晚播（2018年12月2日）试验,用I₂-KI法测定花粉育性,用国内法和国际法测定自交结实率,采用间接酶联免疫法测定雌雄蕊原基分化期-三核期叶片、雌雄蕊原基分化期-四分体期幼穗和单核中位期-三核期花药中6种内源激素的含量。【结果】在正常秋季播种条件下,BNS和BNS366花粉可育率、国内法自交结实率和国际法自交结实率均为零,达到全不育水平,在晚播条件下,BNS的这三个指标分别为34.74%、43.12%和48.48%,达到低不育水平,BNS366则分别为92.63%、55.37%和67.94%,达到正常可育水平,播种期间差异均达到极显著水平;矮抗58和郑麦366在2种播期条件下,则为82.56%—94.00%、73.90%—82.31%和96.54%—139.26%,均为正常可育,播种期间差异不显著;BNS和BNS366花粉可育率-∆（正常秋季播种条件下比晚播条件下花粉可育率提高百分率）均分别极显著低于矮抗58和郑麦366。分别在2个试验组内进行内源激素含量的多重比较,BNS和BNS366与矮抗58和郑麦366内源激素含量-∆（正常秋季播种条件下比晚播条件下激素含量提高百分率）存在差异,对内源激素含量与花粉可育率、内源激素含量-∆与花粉可育率-∆进行了相关性分析,发现BNS和BNS366不育株在小麦幼穗发育过程中激素含量存在特征性变化。生长素（indole-3-acetic acid,IAA）含量在四分体期（BNS）和雌雄蕊原基分化期（BNS366）叶片中不足,在单核中位期（BNS）和单核靠边期（BNS366）花药中不足,在二核期花药中盈余;赤霉素（gibberellic acid,GA）含量在四分体期幼穗和单核中位期花药中不足;玉米素核苷（zeatin riboside,ZR）含量在叶片、幼穗和花药中均无一致盈亏特征;脱落酸（abscisic acid,ABA）含量分别在四分体期幼穗中存在偏低倾向（BNS）或确定存在不足（BNS366）现象;油菜素内酯（brassinosteroid,BR）含量在叶片、幼穗和花药中均无一致盈亏特征;茉莉酸甲酯（methyl jasmonate,MeJA）含量在雌雄蕊原基分化期、四分体期、单核靠边期（BNS）或单核中位期（BNS366）和三核期叶片中不足,在雌雄蕊原基分化期（BNS）或四分体期幼穗（BNS366）中不足,在单核靠边期花药中不足。【结论】正常秋季播种条件下,单核靠边期之前,BNS和BNS366中IAA、GA和ABA的含量不足,尤其是MeJA的含量不足,可能促进了二者雄性不育的发生。     

缓释型配方肥在晚稻套播油菜上的应用效果

2016～2018年在长江中游三熟制区(江西进贤)开展田间试验,初步探究了缓释型配方肥(N:P2O5:K2O=25:7:8,及5％其他中微量元素)在晚稻套播油菜上的施用效果,从而为套播油菜轻简化施肥提供参考.结果表明:在油稻稻三熟制秸秆还田下,相比不施肥处理,分次施常规肥和一次性基施配方肥处理均显著增加了套播油菜产量和收入;缓释型配方肥在减少肥料养分投入且一次性基施的情况下,仍能达到甚至优于常规肥分次施用的效果.对于晚稻套播油菜,缓释型配方肥是一种较为理想的肥料,建议因地制宜地推广应用.     

玉米象的形态和分子特征鉴定

[目的]通过形态和分子特征鉴定玉米象.[方法]从采集到的大米样本中分离出玉米象,分别在高速度数码显微系统和扫描电镜下观察其外部形态和细微形态并进行拍照鉴定.同时提取DNA对cox1和ITS基因进行测序和分析.[结果]玉米象的体躯由头、胸、腹3部分组成,胸部由3个胸节组成,有胸足3对,体表散布密集的刻点.明显的鉴别特征有头部的额和颊延伸成象鼻状的喙,触角呈膝状弯曲,共见8个小节,口器位于细长喙的端部,上唇基本退化,代之为口上片,下颚须和下唇须退化而僵直,外咽片消失.雄虫外生殖器隐藏于腹部,来源于第9腹节,阳茎背面扁平,有2条平行的纵凹沟,雌虫Y形骨片尖.经克隆PCR扩增得到cox1、ITS基因片段大小分别为441、1445 bp,与已报道的玉米象cox1基因同源性分别为99.7％～100％,ITS基因为99.0％～99.3％.[结论]根据高速度数码显微系统和电镜下玉米象的形态特征,结合cox1和ITS基因序列分析,可为玉米象的鉴定和生物学分类提供依据,也可为防治玉米象对储粮的危害奠定基础.     

玉米茎秆抗倒伏遗传的研究进展

茎秆倒伏严重影响玉米产量、品质和机械化收获,是当前玉米生产和育种亟待解决的主要问题之一。加强对玉米茎秆抗倒伏性的研究,对提高品种抗倒伏能力具有重要意义。本文综述了玉米茎秆倒伏的主要影响因素及其遗传特征。茎秆倒伏与茎秆自身的强度密切相关。茎秆强度越高,抗倒伏性越强。茎秆强度受茎秆所处的发育阶段、茎秆内部结构和外部形态,及其细胞壁成分等影响。处于分生组织的茎秆细胞分裂旺盛,较易折断,而进入生殖生长后,茎秆表皮、厚壁组织增厚,维管束发育成熟,对茎秆的支撑作用增强。茎秆细胞壁的主要成分——纤维素、半纤维素、木质素、可溶性糖、无机物等均可提升茎秆强度。目前,研究者借助高通量表型平台,利用玉米连锁群体和自交系群体,采用各种定位方法,鉴定到一系列影响茎秆形态、强度、细胞壁成分的相关QTL和候选基因。研究表明,基于单倍型的QTL定位方法比基于单个SNP的定位效果好。一致性QTL分析将不同遗传群体的研究整合到一起,能够提高QTL结果的通用性。茎秆强度的遗传基础复杂,受微效多基因控制,位点间具有加性效应。茎秆成分QTL中的候选基因涉及细胞壁代谢、转录因子、蛋白激酶等。MAIZEWALL是玉米细胞壁相关基因的重要数据库。目前该数据库包含1 156个玉米细胞壁生物学相关的候选基因,为该领域的深入研究提供强大的资源。已鉴定到一系列影响玉米茎秆细胞壁成分、茎秆形态和强度的基因,其功能涉及纤维素合成路径,如纤维素合成酶类、Cobra类、糖基转移酶和核糖转运蛋白类;苯丙烷路径基因,如控制bm1—bm5的相关基因;植物激素类,如赤霉素、生长素、油菜素甾醇相关基因;转录因子如NAC、MYB;miRNA（ZmmiR528）以及F-box基因（stiff1）等。今后应积极探索不同发育时期玉米茎秆倒伏的力学机制;广泛发展自然群体或育种群体进行遗传分析;采取多种定位策略,提高抗倒伏相关基因鉴定的功效;针对优良等位基因,开发各类分子标记,加强抗倒伏分子标记辅助选择。本文将为玉米茎秆抗倒伏遗传机制解析及抗倒伏玉米品种的分子育种提供参考。     

5种苹果野生资源果实香气物质的分析

以苹果系楸子(Malus prunifolia)、海棠花(Malus spectabilis)、西府海棠(Malus micromalus)、花红(Malus asiatica)和新疆野苹果(Malus sieversii) 5 个野生苹果种为材料，以甲基叔丁基醚（MTBE）为溶剂，进行香气物质的提取，并基于气相色谱质谱联用（GC-MS）技术对香气物质进行分离和鉴定。结果表明：5 种材料中共鉴定出 27 种香气物质，其中醇类 6 种、醛类 7 种、酯类 4 种、有机酸 4 种、萜烯 2 种和苯衍生物 4 种。其中反式-2-己烯醛、辛酸、α-法呢烯、苯酚以及对甲苯酚是 5 个野生苹果果实中共有的香气物质。这 5 种苹果野生资源果实的香气物质主要是以清香型的反式-2-己烯醛等醛类物质为主，但酯类和醇类也是构成不同种苹果特异香气的重要呈香物质。从特征香气组分来看，有8种是5个野生苹果种果实香气成分共有的特征香气，分别是法呢醇、己醛、反式-2-己烯醛、辛醛、壬醛、反式-2-癸烯醛、乙酸丁酯、己酸己酯。其中海棠花的特征香气物质有6种，西府海棠的特征香气物质有5种，新疆野苹果和楸子的特征香气物质有4种，花红苹果的特征香气物质有2种。