一个CRISPR/Cas9-VQR基因编辑系统的构建

CRISPR/Cas9系统是一种广泛应用于细菌、酵母、动物和植物中的基因组定点编辑技术,但该编辑系统的使用范围受PAM (proto-spacer-motif)位点NGG的限制。本研究通过突变Streptococcus pyogenes Cas9 (SpCas9)编码氨基酸(1135位的天冬氨酸D突变成缬氨酸V, 1335位的精氨酸R突变为谷胱氨酸Q, 1337位的苏氨酸T突变为精氨酸R,命名该突变子为Cas9-VQR)改造其识别PAM为NGA的位点以扩大其使用范围。并使用玉米Ubi启动子启动Cas9-VQR基因、优化SpCas9的密码子、加入保守的核定位信号序列、增加单子叶植物中保守的3′UTR序列和使用水稻U6启动子启动gRNA来修饰该编辑系统。结果表明Cas9-VQR系统能够识别PAM为NGA的位点,并进行有效的切割。体外酶切活性检测结果表明Cas9-VQR的切割效率为5%～70%。水稻转化检测结果表明Cas9-VQR的切割效率约为27.5%～70.5%,平均切割效率为46.23%。本研究拓宽了CRISPR/Cas9系统在作物中的使用范围,特别是NGA PAM位点较高的作物。     

聚丙烯酰胺对干旱半干旱区不同作物水分利用及产值的影响

为了在半干旱区和干旱区农业生产中推广应用聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM),在半干旱区选择了西瓜、马铃薯、玉米和谷子,在干旱区选择了春小麦、向日葵、玉米和番茄,以不施PAM为对照,测定PAM对不同作物产量、产值、水分利用效率和水分生产率的影响。结果表明半干旱区西瓜、马铃薯、玉米和谷子的产量分别提高了36.76%、24.83%、20.20%和13.16%,产值提高了36.32%,23.04%,9.37%,10.18%,水分利用效率提高了30.15%,18.83%,13.42%和6.24%,水分生产率提高了30.57%,22.97%,16.79%和11.66%。干旱区春小麦、向日葵、玉米、番茄的产量分别提高了18.56%,12.82%,13.65%和16.54%,产值提高了12.78%,10.70%,9.53%和14.71%,水分利用效率提高了13.49%,17.03%,12.96%和25.12%,水分生产率提高了16.14%,11.62%,11.79%和14.85%。干旱区春小麦的增产率和增值率虽然高于向日葵,但增产值却极显著低于向日葵。建议半干旱区应用PAM应优先选择西瓜和马铃薯,干旱区应优先选择番茄和向日葵。     

阿维菌素废水的絮凝研究

[目的]研究几种无机絮凝剂以及复配入有机絮凝剂聚丙烯酰胺（PAM）对阿维菌素厌氧废水的絮凝效果,并确定最佳的絮凝条件,为工程应用提供理论支持。[方法]采用FeCl3、Fe2（SO4）3、Al2（SO4）2、KAl（SO4）2以及和PAM的复配处理阿维菌素厌氧出水,研究絮凝剂处理后废水的COD、色度的去除率。[结果]FeCl3＋PAM复配絮凝剂为最佳絮凝剂,即投加量为每吨废水125 g FeCl3与5 gPAM时,COD和色度的去除率分别为53.51%和65.81%,絮凝剂以分析纯计算,FeCl3＋PAM复配絮凝剂的处理成本为2.52元/t废水。[结论]复配入PAM后,无机絮凝剂的处理效果大幅提高;FeCl3＋PAM复配絮凝剂为阿维菌素厌氧出水的最佳絮凝剂。     

保水剂对宁南山区马铃薯产量及土壤水分利用的影响

在宁南半干旱黄土丘陵区探讨大田施用PAM、沃特保水剂对马铃薯产量和土壤水分利用的影响.结果表明:PAM、沃特均可促进马铃薯生长、提高块茎产量,其中PAM 9.0 kg/hm2(P3)和沃特15 kg/hm2(W1)、沃特30 kg/hm2(W2)、沃特60 kg/hm2(W3)处理马铃薯生物量和块茎产量显著高于CK(P<0.05),增产效果最明显.幼苗期、块茎形成期和块茎生长期各处理耗水量无显著差异,淀粉积累期CK耗水量极显著高于施用保水剂处理(P>0.01).保水剂处理耗水量随着马铃薯生物量的增加而增大,降雨对土壤水分的补充随生物量的增大而减少.利用有序聚类分析得出,淀粉积累期降雨对土壤0～60 cm的水分储量有明显的补充,施用PAM和沃特两种保水剂,0～140 cm各层土壤储水量恢复相近,而140 cm以下土层沃特的恢复能力优于PAM,平均每20 cm土层储水量较PAM高6.2 mm.随着PAM施用量的增加水分利用效率提高,沃特保水剂则相反.沃特15 kg/hm2和PAM 9 kg/hm2处理水分利用效率、水分产出效率最高.通过对马铃薯产量和水分利用特征得出,PAM的用量为9 kg/hm2、沃特15 kg/hm2为最佳用量.     

土壤结构改良剂对土壤水动力学参数的影响

该文研究土壤结构改良剂对土壤水分动力学参数的影响。通过对试验数据进行初步分析后得出：加入土壤结构改良剂后，土壤饱和导水率有所提高；各处理的非饱和扩散率与对照相比，施加土壤结构改良剂的处理，在水平土柱试验中，远水端同一距离处土壤含水率要低于对照处理的含水率；土壤结构改良剂具有良好的吸水和保水性能，使得土壤的持水能力增强。在水势相同的情况下，与对照相比，施加土壤结构改良剂的土壤可保持更多的水分，并增加土壤中有效水含量。施加部位不同，土壤结构改良剂对土壤所持水分的含量也有较大差别，说明在实际应用中土壤结构改良剂的施用方法和施用深度也是影响土壤水分状况的一个较为重要的因素。     

生物炭和PAM混施影响煤矸石基质水分的入渗和蒸发

探究生物炭和聚丙烯酰胺(PAM)混施对煤矸石基质水分入渗和蒸发的影响,可为矿区矸石山土壤水分的调节提供依据。采用模拟土柱方法,研究不同矸土比(1∶2,1∶1和2∶1)的煤矸石基质,在混施生物炭(1%,2%和4%)和PAM(0.5‰和1‰)条件下,基质水分的吸持性能、入渗及蒸发特征。结果表明:(1)对煤矸石基质入渗性能的影响程度为生物炭PAM矸土比;随生物炭施用量的增加,基质的饱和含水量以及入渗速率均呈增加趋势,而PAM施用量的增加则减弱了煤矸石基质的饱和含水量和入渗速率。(2)添加1‰PAM处理的基质累积蒸发量均低于添加0.5‰PAM的处理;矸土比对煤矸石基质水分蒸发影响程度较生物炭和PAM大。(3)聚类分析表明,4%生物炭和0.5‰PAM混施时煤矸石基质的水分吸持性能及入渗速率较高;而矸土比为2∶1时,2%的生物炭和1‰的PAM混施可减弱基质水分的蒸发。总之,增加生物炭施用量有利于基质水分入渗,而PAM用量的增加,可抑制煤矸石基质水分的蒸发。     

PAM施用方式对土壤水热及玉米生长的影响

为了探寻PAM在玉米生产中的最佳施用方式,在河套灌区玉米播种时,以不施PAM为对照,研究PAM沟施、混施、撒施、穴施对土壤水分、土壤温度和玉米生长的影响。结果表明:1)在玉米生长的不同时期,PAM都可提高土壤水分,特别是在干旱的玉米抽雄吐丝期、灌浆期具有显著作用;2)PAM可延缓玉米幼苗期、三叶期的土壤温度回升,抑制玉米幼苗生长;3)从玉米拔节期开始,PAM可促进玉米生长,在玉米抽雄吐丝期、灌浆期效果最为显著;4)PAM沟施、混施、撒施、穴施的玉米产量分别较对照提高30.6%、39.3%、40.2%和31.7%,水分利用效率分别提高18.97%、25.43%、29.69%和20.46%,水分产出率分别提高31.36%、40.71%、42.15%和32.32%;5)在河套灌区,PAM撒施是玉米播种时相对适宜的施用方法。     

调制叶绿素荧光动力学参数及其计量关系的意义和公理化讨论

叶绿素荧光动力学在农业科学中广泛应用,其动力学参量及其应用计量关系的公理化研究在方法学上尤为重要,然而国内这方面的研究工作相对滞后。为此,本文尝试从其本质、意义及其正确的使用条件等方面对调制叶绿素荧光仪的测量参量进行阐述,并对应用中的相关计量公式从公理化的角度进行了演释推导。     

LED激发光源叶绿素荧光参数在线监控系统

研究设计了一种基于MINIPAM荧光仪调制脉冲式荧光检测技术的LED阵列输出光强叶绿素荧光参数在线监控系统。该系统利用可编程电源为LED列阵提供恒流输出驱动,利用LED列阵作为激发叶绿素产生荧光的光化光,利用MINIPAM荧光仪对植物光系统II的稳态荧光Fs、光适应下最大荧光Fm'进行检测,并结合系统传感器对环境温度、光合有效辐射PAR等植物环境因子的测量,综合分析环境因素对实际量子效率ΦpsII等参数的影响。系统通过串口与上位机通信,上位机可利用DELPHI7语言编制的监控软件对植物光适应下的荧光参数进行实时在线监控。试验表明,与传统的试验方法相比该系统具有精度高、应用范围广等优点,是一种具有广泛应用前景的实时光合能力测量与控制仪器。     

PAM保水剂及纳米蒙脱土对果园生草地上部生物量的影响

为了实现果园生草节水效果,采用田间试验方法,研究了半量和常规灌溉条件下,不同用量的PAM保水剂(0,4,8,12 g/m2)和不同用量纳米蒙脱土(0,150,300,450 g/m2)对不同草(紫花苜蓿,黑麦草,白三叶)地上部总生物量的影响.结果表明,半量灌溉条件下,施用PAM保水剂可显著增加3种草的地上部总生物量,适宜剂量为8g/m2,而常规灌溉条件下,不宜施用PAM保水剂.施用纳米蒙脱土可增加3种草的地上部总生物量,半量灌溉条件下,适宜剂量为150 g/m2,常规灌溉条件下,对于紫花苜蓿和黑麦草,适宜剂量为450 g/m2,对于白三叶,适宜剂量为300 g/m2.