人工模拟增雨对油蒿种子形态性状和比叶面积的影响

【目的】研究油蒿的种子大小和比叶面积对不同增雨处理的响应,探明两者之间的关系,以期揭示油蒿植物功能性状对降水量变化的响应机制和演变趋势。【方法】根据内蒙古磴口县多年平均降水量,在植物生长季5—9月设计4个增雨梯度(25%,50%,75%和100%),对天然油蒿灌丛进行增雨试验,利用Winseedle种子和针叶图象分析软件系统,对比了油蒿种子表型形态特征和比叶面积对降水增多的响应,同时通过相关分析研究了油蒿种子大小与比叶面积的关系。【结果】不同增雨量对油蒿种子长度、宽度、体积、表面积及千粒重均有显著影响,在100%增雨处理下种子各性状指标达到最小值,其中种子宽度、体积、表面积与增雨量呈极显著负相关(P<0.01)。种子长度和千粒重与增雨量呈显著负相关(P<0.05),种子长宽比与增雨量的相关性不显著(P>0.05)。不同增雨量对油蒿比叶面积的影响差异性显著(P<0.05),且随着雨量的增加,比叶面积不断增大。种子大小与比叶面积呈负相关关系,但均未达到显著水平(P>0.05)。【结论】降水增加后油蒿种子会先增加后减小来适应环境变化,通过油蒿种子、比叶面积两大植物功能性状组合对增雨量处理响应的研究体现了荒漠植物应对未来气候变化的生存策略和适应机制。     

茶树CsWRKYIIcs转录因子的克隆及功能分析

【目的】以‘陕茶1号’为材料,克隆CsWRKYIIcs转录因子并分析序列特征,了解其在不同组织和非生物胁迫下的表达模式以及转录活性,为深入研究茶树在逆境胁迫中的功能提供理论依据。【方法】根据茶树基因组数据库注释的WRKY序列设计特异性引物,采用RT-PCR技术从‘陕茶1号’中扩增CsWRKYIIcs的cDNA序列,用生物信息工具分析序列的特点,实时荧光定量PCR（qRT-PCR）研究基因的表达模式,用酵母试验验证其转录活性。【结果】获得9条CsWRKYIIcs的cDNA序列,开放阅读框长度分别为561、960、936、978、897、912、720、1 008和969 bp,分别编码186、319、311、325、298、303、239、335、322个氨基酸。除了CsWRKYIIc7缺少锌指序列外,其他CsWRKYIIcs均含有1个WRKY保守结构域和典型的C₂H₂型锌指结构。不同物种中的WRKYIIcs具有相似的保守基序,而茶树CsWRKYIIcs和拟南芥、葡萄等双子叶植物的WRKYIIcs氨基酸序列相似性更高。另外,CsWRKYIIcs启动子区域均预测到多个与非生物胁迫相关的顺式作用元件,意味着其可能参与非生物胁迫响应。qRT-PCR结果表明,9个CsWRKYIIcs在根和花中的表达量高于茎和叶,具有一定的特异性。同时,在干旱、ABA、高温和高盐胁迫下被不同程度的诱导表达,其中CsWRKYIIc1和CsWRKYIIc7的表达量变化显著,与推定的顺式作用元件结果相符。酵母试验表明9个茶树CsWRKYIIcs均具有转录激活活性。【结论】克隆获得9个茶树CsWRKYIIcs转录因子,它们参与了茶树对ABA、干旱、高温和高盐胁迫的响应,也可能发挥转录激活因子的调控作用。CsWRKYIIc1和CsWRKYIIc7可作为候选基因深入研究茶树的抗逆功能。     

5种药物对异育银鲫"中科3号"受精卵孵化的影响

在水温21~23℃,pH 6.2~6.5条件下,采用半静水试验法,按等对数间距设置药物质量浓度梯度,日换水50%,补充药物50%,24 h观察记录1次,比较美婷Ⅱ、霉灵、纳他霉素、杀毒矾和高锰酸钾5种药物对异育银鲫"中科3号"受精卵水霉抑制作用及孵化率的影响。试验结果显示,试验药物对受精卵水霉生长均有一定抑制作用,其抑霉率为美婷Ⅱ>霉灵>高锰酸钾、纳他霉素和杀毒矾,但杀毒矾对异育银鲫"中科3号"受精卵的毒副作用较大,显著降低了受精卵孵化率,不宜使用;美婷Ⅱ、霉灵、纳他霉素和高锰酸钾对异育银鲫"中科3号"受精卵的适宜使用质量浓度分别为4.90~6.50、1.97~3.87、1.50、2.50 mg/L,使用方法为长时间浸浴,可有效抑制受精卵孵化过程中水霉的生长,显著提高受精卵孵化率,适合在异育银鲫"中科3号"受精卵孵化过程中使用。     

一种复合型茯茶加工工艺研究

分别以杜仲叶毛茶和黑毛茶为原料,将其按照不同的质量分数进行拼配,随后汽蒸渥堆、压制定型、发花干燥,加工成复合型茯茶。通过单因素试验、内含成分分析和感官评价,综合得到最优工艺参数:将杜仲黑毛茶和纯茶叶黑毛茶以15∶85(即D-3)复配,含梗量w=10%,汽蒸15min,渥堆发酵16h,蒸茶20s,发花期(前12d)环境温湿度分别为25±1℃/70%RH,发花后进行干燥除湿,每天升温2℃～3℃,升温历时7d左右,一直升到45℃为止,直至达到出烘水分标准(≤14%)。依此方法可制成砖面平整,松紧适中,金花茂盛,汤色橙红明亮,滋味醇和回甘的杜仲茯茶。     

退化高寒草甸斑块根—土复合体特征研究

高寒草甸斑块的根-土复合体对局部水土流失过程具有调控作用,为研究其特征及抗侵蚀效应,本研究选取三江源区达日县境内典型中度退化草甸的植被斑块为研究对象,调查草甸斑块中心与边缘植物群落特征,测定斑块边缘0～10 cm土层和斑块中心0～20 cm土层的容重、含水率、毛管孔隙度等土壤物理性质,并开展单根拉伸和根-土复合体直剪试验。结果表明：受优势种矮嵩草的分布影响,地上生物量主要分布在斑块中心,根系主要分布在0～10 cm土层;斑块中心区域土壤抗剪强度、内摩擦角和粘聚力均随土层深度的增加而减小;斑块边缘区域土壤粘聚力,抗剪强度明显高于斑块中心区域,草甸斑块植物根系是土壤抗剪强度的主要影响因素。草甸斑块根-土复合体能明显增加退化草甸土壤的抗侵蚀能力,研究结果可为深入研究高寒草甸根系固土功能及水土流失调控提供科学依据。     

一株产几丁质酶菌株的筛选鉴定与产酶条件优化

几丁质酶在降解几丁质和生物防治上具有重要作用。采用平板筛选法从对虾养殖池塘底泥中筛选几丁质酶产生菌株,以培养时间、培养温度和胶体几丁质含量为自变量,响应面法优化该菌株的产酶条件,建立二次回归方程。试验结果表明,通过菌株的菌落形态、亚显微形态特征和16S rDNA序列同源性分析,确定该菌株为蜂房芽孢杆菌。3个因素对菌株产酶的影响依次为培养时间培养温度胶体几丁质含量。菌株的最佳产酶的条件为:培养基中胶体几丁质含量1.62%,培养温度40℃,培养时间72h,在此条件下,菌株产生的几丁质酶活力为13.07U/mL。该研究为筛选菌株的进一步利用提供科学依据。     

响应面法优化籽瓜皮果胶提取工艺

以籽瓜皮为原料,采用响应面法,应用Box-Behnken方法建立数学模型,对其果胶超声波辅助酸法提取工艺进行优化。结果表明,影响籽瓜皮果胶得率各因素的主次顺序为:浸提温度超声功率p H超声时间;采用超声波辅助酸提法提取籽瓜皮果胶的最佳工艺参数为:液料比50∶1(m L/g),p H 1.9,超声功率140 W,浸提温度67℃,超声时间54 min。在此条件下籽瓜皮果胶得率的理论值为13.85%,验证试验的果胶得率为13.58%,二者接近,表明该数学模型优化的籽瓜皮果胶提取工艺是可行的;采用超声波辅助酸法提取籽瓜皮果胶,可比传统的酸提取法节省时间40%以上。     

基于线粒体基因的新疆托氏兔遗传多样性和种群遗传结构评价

旨在利用线粒体基因测序方法评价新疆托氏兔的遗传多样性水平,并探究亚种间的遗传结构。本研究通过PCR扩增及测序技术,获得来自新疆北部、西北部以及中东部地区的共计78例新疆托氏兔线粒体DNA的CO1和D-LOOP基因序列,并采用生物信息学的方法进行数据分析。结果表明,78个新疆托氏兔样本的合并序列共定义了68种单倍型,新疆托氏兔的单倍型多样性（h=0.996±0.002）和核苷酸多样性（π=0.049±0.023）均较高;系统发育关系和单倍型中介网络图显示,本研究中的托氏兔样本被分成3个大枝（Clade A-C）,其中Clade A和C包含绝大多数来自新疆北部和西北部组群的野兔,即托氏兔西域亚种,Clade B中的野兔绝大多数来自新疆中、东部地区,即托氏兔中亚亚种,除小部分样本较为混杂,其余样本的聚类情况与其分布范围和地理距离相吻合;AMOVA分析、Fst以及基因流结果显示,新疆托氏兔亚种间遗传分化较大、基因流较小,亚种内遗传分化相对较小、基因流相对较大。中性检验结果显示,新疆托氏兔群体Tajima`D值为1.075（P>0.05）,Fu`s Fs为-15.100（P<0.01）,核苷酸错配分布呈现多峰,EBSPs分析显示新疆托氏兔在距今大约0.01 Ma时发生过种群扩张。基于线粒体2个基因的综合分析结果表明,新疆托氏兔具有丰富的遗传多样性和较明显的系统地理分布格局;西域亚种的北部和西北部组群间存在较强的基因流和较小的遗传分化,但中亚亚种的中部和东部组群间出现了较大的分化,可能是由于较远的地理距离所致;此外,新疆托氏兔近期经历过种群扩张。     

刺参响应灿烂弧菌侵染的基因组DNA甲基化水平和转录组差异及其关联分析

为探讨病原菌胁迫下刺参(Apostichopus japonicus)基因组DNA甲基化水平和转录组表达的差异,本研究采用人工攻毒侵染胁迫,获得刺参化皮体壁组织,并以未攻毒组的健康体壁组织为对照,对刺参2种体壁组织进行全基因组甲基化测序(WGBS)和转录组高通量测序,解析刺参体壁基因组DNA甲基化差异,筛选响应病原胁迫的差异甲基化区域和差异表达基因。同时,通过基因组甲基化和转录组联合分析,筛选负相关关联基因,为解析刺参响应灿烂弧菌(Vibrio splendidus)侵染的分子机理提供基础数据。结果显示,刺参对照组和侵染组基因组总甲基化水平分别为(3.59±0.04)%和(3.87±0.27)%,侵染组甲基化水平显著升高;在发生甲基化的位点中,攻毒组和对照组的mCpG占比分别为83.06%和81.91%,mCpG为最主要的甲基化形式。本研究共筛选出差异甲基化区域(DMRs) 626 677个,注释到23 706个功能基因。转录组测序共检测到29 290个基因,筛选到差异表达基因496个,其中,上调基因214个,下调基因282个。在基因组甲基化与转录组的关联分析中,筛选到180个负相关关联基因,其中,差异甲基化区域位于启动子区域的负相关基因为60个。对负相关关联基因的GO和KEGG富集分析,筛选到相关通路和LRR、hsp20和CARD等关键基因。本研究将为解析刺参抗病的表观遗传调控机制提供数据,也为刺参抗病性状选育提供科学参考。     

黄河流域水资源、能源与粮食生产的时空匹配及阻尼效应

水、能源与粮食是人类生活与可持续发展的重要保障,探究水资源、能源对粮食生产作用对于优化资源配置与保障粮食安全有着重要的意义。该研究运用洛伦兹曲线与基尼系数评估黄河流域上中下游水资源、能源与粮食生产之间的匹配度,并基于柯布-道格拉斯函数引入粮食增长阻尼模型测算出黄河流域水资源与能源对于粮食生产的制约程度。结果表明：1）黄河流域水资源、能源对粮食的基尼指数呈现出先减小后增大情形,黄河下游区域的匹配度要比上中游区域更为合理,2019年,下游区域水资源、能源对粮食都呈现出高度匹配状态情形。2）黄河流域水资源对于粮食生产的阻尼系数波动较大,阻尼系数变化范围为0.005～0.032,且水资源对粮食增长阻尼作用呈现出6 a一周期情形。能源对于粮食生产的阻尼作用呈现出稳步上升情形,且在2015后上增较快。在水资源与能源约束条件下,2019年黄河流域粮食产量增长要比上一年分别降低0.76%与5.28%。3）黄河流域水资源阻尼系数呈现出西部小东部大情形,能源阻尼效应呈中高约束状态集中在黄河上游东部区域与下游区域,低约束状态集中于黄河中游区域。另外,黄河流域水资源与能源阻尼系数具有典型的空间集聚特征,水资源阻尼效应高-高集聚区主要分布在黄河下游区域,能源阻尼效应低-低集聚区分布在中游北部区域。研究结论可为黄河流域粮食的稳定增长与资源有效配置提供科学依据。