家稗丙酮酸磷酸双激酶(PPDK)基因的克隆及序列分析

为揭示C4植物家稗[Echinochloa crusgalli var frumentacea(Roxb.)W.F.Wight] PPDK结构和功能特点,探索改善作物高光效途径,采用RT-PCR技术,克隆了家稗[Echinochloa crusgalli var frumentacea (Roxb.) W. F. Wight]丙酮酸磷酸双激酶（PPDK）基因的cDNA全长。核苷酸序列分析表明, 该片段全长3 085 bp, 包含一个2 844 bp的ORF,编码948个氨基酸(GenBank登录号：AY 792619)。编码区核苷酸序列与高粱（Sorghum bicolor）、甘蔗（Saccharum officinarum）、玉米（Zea mays）等C₄型pdk基因同源率分别为85.1%、84.0%和82.0%;与水稻[Oryza sativa (japonica cultivar-group)] pdk基因同源性也高达82.6%。氨基酸序列进化树分析表明其与玉米、水稻等禾本科植物最为接近;半定量RT-PCR研究表明,pdk基因仅在绿色叶片中表达。     

谷子PPDK2在非生物逆境胁迫下的表达分析

谷子是具有抗旱、耐瘠、抗逆性强、适应性广等特点的C₄禾本科作物,发掘谷子高光效、逆境相关基因,旨在揭示谷子在光照和逆境胁迫下的基因表达特征。采用生物信息学方法,在谷子中鉴定出一个PPDK基因,命名为SiPPDK2;该基因位于谷子3号染色体,含有18个内含子,有3个转录本,原始转录本编码945个氨基酸。亚细胞定位预测结果显示,该基因位于叶绿体中。功能域分析和多序列比对发现,SiPPDK2蛋白与玉米、高粱和水稻PPDK蛋白的亲缘关系较近。Real-time PCR分析表明,PEG、ABA、盐和低温胁迫对苗期SiPPDK2基因表达有不同程度的诱导。进一步研究表明,SiPPDK2基因在拔节期、抽穗期和灌浆期均参与了对干旱和光照的胁迫响应,其中抽穗期和灌浆期在干旱条件下及拔节期和灌浆期在弱光条件下其表达量显著上调。顺式元件分析结果表明,在SiPPDK2启动子区域主要包括激素类应答、逆境应答、光应答以及其他类生长调控相关的顺式元件。结果推测,SiPPDK2基因可能参与了谷子对非生物逆境胁迫的响应。     

玉米PEPC基因和PPDK基因在籼稻明恢63中的整合及与光合作用相关的特性分析

丙酮酸磷酸双激酶（PPDK）是C4植物光合作用途径中,二氧化碳固定的关键酶。磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）是在C4和景天酸（CAM）植物光合作用的初级碳同化中的一个关键酶,该酶介导不可逆的β羧化反应,将磷酸烯醇式丙酮酸转化成草酰乙酸和磷酸。本研究将编码玉米磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）基因的质粒和编码玉米丙酮酸磷酸双激酶（PPDK）基因的质粒通过基因枪轰击转化的方法同时导入籼稻明恢63中,PCR-Southern印迹杂交的结果表明,玉米丙酮酸磷酸双激酶（PPDK）基因已经整合到明恢63中。在温室条件下,分析了转基因明恢63植株的剑叶全氮含量,结果表明,不同的转基因明恢63植株,其剑叶的全氮含量是不同的,大部分转基因明恢63植株剑叶的全氮含量高于非转基因明恢63对照的全氮含量,转基因明恢63植株ZHM3-50剑叶全氮含量为3．82％,比非转基因明恢63对照高0．45％。对转基因明恢63植株的产量构成因素的分析结果表明,在温室条件下,不同的转基因明恢63植株之间,产量构成因素差异比较大,比如植株干重、收获指数等。这些有助于育种家们选择不同的育种材料。     

玉米高光效基因PPDK在籼稻IR64中的整合及其与光合作用相关的特性分析

丙酮酸磷酸双激酶（PPDK）在C4植物光合作用途径中,是CO2固定的关键酶。将编码玉米丙酮酸磷酸双激酶（PPDK）基因的质粒通过基因枪和农杆菌介导转化导入籼稻IR64中,PCR-Southern的结果表明,玉米丙酮酸磷酸双激酶（PPDK）基因已经整合到IR64中。在温室条件下,分析了转基因IR64植株的剑叶全氮含量,结果表明,大部分的转基因IR64植株剑叶的全氮含量高于非转基因IR64对照,在转基因IR64植株中,最高的剑叶全氮含氮量为3．61％,比非转基因的IR64对照高1．07个百分点,剑叶全氮含量提高了42．1％。对转基因IR64植株的产量构成因素的分析结果表明,不同的转基因IR64植株之间,产量构成因素差异比较大,比如植株干重、收获指数等,有助于育种家们选择不同的育种材料用于水稻育种。     

Mechlppdk基因在木薯中的表达分析及RNA干扰载体构建和遗传转化

本研究为了明确丙酮酸磷酸双激酶(ppdk)在木薯中的表达谱,创制Mechlppdk的干扰株系,以期为Mechlppdk的功能研究提供材料.本研究以栽培型木薯Arg7为材料,用qPCR的方法分析Mechlppdk在木薯根、茎、叶中的表达谱;采用RNA干扰的方法,构建Mechlppdk的干扰载体,并遗传转化木薯脆性愈伤,经...     

基因克隆策略在抗稻瘟病基因分离中的应用

稻瘟病是限制水稻生产的主要病害之一,不断分离克隆抗性基因并通过现代生物技术培育抗病水稻新品种是防治该病最经济有效的途径。介绍了当前4种主要的基因克隆即转座子标签法、图位克隆法、电子克隆法和电子图位克隆法的原理和操作流程,并概述了已克隆的19个稻瘟病抗性基因的克隆途径,分别举例介绍了抗稻瘟病基因图位克隆策略、电子图位克隆策略和转座子标签法克隆策略的主要流程。结合研究实践,提出稻瘟病基因的克隆要在不断通过对抗病基因结构和功能深入了解的基础上,灵活选择不同基因分离策略,发挥多种克隆策略的长处。     

OpenGL在粮仓温度场可视化中的应用

根据粮仓温度监测系统采集到的温度数据,首次在VC 6．0MFC平台上,运用3DSMAX,OpenGL图形工具包,实现了整个粮库外景三维建模以及粮仓温度场的动态三维重现。从而可直观地了解粮仓内部的温度情况。     

灰色预测法在粮食物流量预测中的应用

针对统计数据缺乏且波动性较大的粮食物流量预测问题,提出引入灰色系统理论来解决,并以湖南省1998～2005年出省粮食物流量的数据为基础建立了灰色GM(1,1)模型,详细阐述了灰色预测法的应用过程.结果表明,灰色预测法对样本的适应性强,预测精度高,简单易行,能够有效解决粮食物流量的预测问题.     

转C4光合基因水稻及其在育种中的应用

按光合作用途径可将植物分为C3植物、C4植物和CAM植物,由于C4植物在高光强、高温和高氧分压的条件下,比C3植物具有较高的光合效率,作物生理和育种学家就试图用C4光合途径改造C3作物,以提高主要农作物如稻、麦和大豆等光合生产力,但通过常规杂交的方法难以奏效。近年来,随着分子生物学的兴起和植物转基因技术的快速发展,许多与C4光合作用途径相关的关键酶PEPC、NADP-苹果酸(NADP—ME)和PPDK等一系列基因已从玉米、高粱和苋菜等C4植物中被克隆,对这些基因启动子序列分离、重组、转化及表达的研究,发现它们可以在C3植物中驱动外源基因并进行组织特异性表达,而且一系列C4型光合基因导入C3植物的成功报道。特别是获得高表达的转C4光合基因水稻,表现光合能力和种子产量显著提高,而且在光逆境的条件下,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性提高,从而有效地清除活性氧分子,表现耐光抑制(氧化)等。目前利用转C4光合基因水稻的育种研究也取得了重要进展,培育出携带C4光合基因的高光效水稻株系,在遗传上证明了常规育种和生物技术结合可以将转C4光合基因水稻中高表达的C4光合基因遗传给后代,获得高光效的超级稻,最后提出了本研究中尚需深入研究的问题。     

稻瘟病抗性基因在主要育种亲本中的分布研究

稻瘟病是由稻瘟病菌引起的具有广泛性和毁灭性的水稻病害。目前通过抗病亲本杂交聚合培育持久广谱的稻瘟病抗性品种是水稻稻瘟病防治最经济环保的途径,而利用分子标记辅助选择技术对水稻育种亲本抗性基因分布的研究是分子辅助聚合育种的基础。本研究以36个育种亲本为实验材料,进行苗瘟和穗颈瘟鉴定,结合特异性分子标记Pid3、Pita、Pikm、Pib、Piz,研究这些育种亲本的稻瘟病抗性基因的分布情况。同时,对恢复系材料蜀恢498的抗稻瘟病基因Pita和Pikm扩增测序并进行同源序列比对分析,初步在分子水平分析抗病基因与抗病表型的关系。     

基于文献计量的非点源污染研究趋势及热点分析

非点源污染已成为制约中国可持续发展的关键因素。为客观地掌握国内外非点源污染的研究现状,明确当前的研究前沿与热点问题,基于 ISI Web of Science数据库,采用文献计量工具 Histcite对非点源污染研究工作进行了系统地计量学分析与评价。研究结果表明：非点源污染研究最早于 1973年开展且文献数量呈现增加的趋势;国际上在该领域具有较强影响力的单位主要集中于美国和英国等,国内实力较强的有中国科学院、北京师范大学等;美欧等发达国家和地区贡献的高影响力论文较多,而国内原创性成果与重要发现偏少,具有国际影响力的团队少,核心作者数量少;细菌污染、气候变化、非点源污染控制以及重金属是该领域的研究热点。     

三峡库区农业非点源污染的思考

三峡水库建成后,三峡库区生态系统服务价值将减少8852.90×104￣9708.35×104元。特殊生态环境有助于三峡库区农业非点源污染的发生,将对三峡水库水体安全造成极大威胁。建立不同土地利用类型下土壤养分流失模型是三峡库区农业非点源污染调控研究的核心,农业非点源污染防治的关键在于库区内土地利用结构的调整及拦截缓冲带的建立。     

农业非点源污染国内外研究进展

农业非点源污染正日益成为水体富营养化最主要的污染源,并已成为当前限制我国经济可持续发展的重要因素。笔者从农业非点源污染物迁移转化机制、非点源污染物的防控机制、非点源污染模型模拟、农业非点源污染研究中的尺度问题等方面对国内外研究进展进行了论述。提出我国非点源污染研究需在以下方面有所加强：（1）非点源污染物耦合作用下的运移;（2）转化机理及其界面行为过程机制研究;（3）不同空间尺度和格局农业非点源污染物的迁移转化规律;（4）适合我国不同区域特色的非点源污染机理模型研究。     

基于CA-Markov模型的甘州区土地利用变化预测分析

研究以张掖市甘州区为例,以黑河流域2000年和张掖市2007年土地利用/土地覆盖(LUCC)数据集的矢量数据、2014年Landsat 8 OLI_TIRS 8月份遥感影像和Google Earth影像为数据源,以Arc GIS10.1、ENVI 4.8和IDRISI 17.00为计算平台,利用CA-Markov模型对2014年土地利用变化进行模拟和预测,并将预测结果与2014年甘州区LUCC解译数据作对比分析,其Kappa系数为87.87%,表明预测与现实一致性较佳。最后对2021年甘州区土地利用分类进行模拟和预测。从预测结果可以看出:2000—2021年间甘州区耕地面积和建设用地面积呈现较快的增长趋势,未利用地面积呈现较快的减少趋势;林地和水域呈现缓慢地增长趋势;草地面积变化较小。简要分析了其变化原因主要归因于政策、社会经济、人口和科学技术几方面。对2021年甘州区土地利用变化的预测研究结果可为该区土地利用合理规划管理及经济发展政策的制定提供科学的决策依据。     

河北省广平县土地整治增加耕地潜力研究

为了使土地整治规划及工业、商业等建设用地规划满足区域耕地总量动态平衡的要求,采用调查和统计方法,测算了广平县土地整治增加耕地潜力。结果表明：从潜力来源类型看,广平县土地整治增加耕地潜力从大到小依次是：耕地整理、农村居民点整理、土地开发、土地复垦;从潜力来源组合的区域分异看,广平县可分为：耕地和农村居民点综合整治区、耕地整治开发区、耕地整治为主兼顾农村居民点整治区。由此得出,优先安排广平镇城乡土地综合整治及东张孟乡沙荒地开发项目,适度推进其他乡镇耕地及农村居民点整治,制定鼓励村集体和农户自主开展土地复垦的政策,而无需安排复垦项目。     

洞庭湖湿地草地不同利用方式对土壤碳储量的影响

为研究不同利用方式对湿地草地土壤有机碳储量的影响,通过不同时段的土壤剖面有机碳含量的测定数据,分析不同利用方式下土壤碳储量的变化。结果表明：苔草地营造杨树林,对土壤有机碳储量的影响是一个骤变过程,可以引起土壤40 cm甚至以下土层有机碳的损失;造林8年后,原来储存在土壤中的有机碳损失了33.89 t/hm2;每年取走地上产品对土壤有机碳储量的影响是一个逐渐变化的过程,主要影响土壤表层尤其是0~10 cm深土壤碳的积累量,与未受人为干扰的苔草地相比,8年内土壤有机碳的积累量只少1.95 t/hm2。不论何种人为利用方式都减少了湿地草地土壤有机碳的积累量。     

重金属污染场地地下水污染特征与源解析研究——以广东某废弃电镀基地为例

为了研究遗留电镀污染场地地下水污染特征及影响因子,并进行溯源分析,以广东某废弃电镀污染场地为例,采集9个地下水样品,检测39项指标以分析电镀污染场地地下水的污染特征及源解析。结果表明,该电镀基地污染场地地下水部分受到了较为严重的污染,主要超标污染物有浊度、pH、总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氯化物、氟化物、亚硝酸盐氮、阴离子表面活性剂、高锰酸盐指数、氨氮、氰化物、总α放射性、锰、铬、镍、铁。不同采样点污染程度和污染种类有所不同,其中各检测指标超标最为严重的是GW6采样点,从污染物来源来看,由于原企业管理不规范、偷排、漏排与管道泄漏等原因,导致地下水受到污染,如GW6采样点附近存在非法排污的电镀企业,GW9位于化粪池附近,因此通过对现场企业管理情况调查,对了解场地污染情况有重要的支持作用。

     

土地利用/覆盖变化驱动力机制研究新进展

进入21世纪以来,随着全球人口、资源与环境问题的日益突出,土地利用/土地覆被变化研究已成为国际上全球变化研究的前沿与热点。作为土地利用变化研究领域焦点之一的驱动力机制研究一直备受关注,它也是土地利用变化问题最核心的研究部分。现有土地利用变化驱动力机制研究虽然取得了一些进展,但仍然存在许多亟待解决的问题。在总结梳理现有文献的基础上,针对土地利用变化驱动力机制研究的层次性变化,土地利用变化驱动力机制影响因子时空尺度效应与一致性、土地利用变化驱动力机制社会经济影响因子定量化与空间化,土地利用变化驱动力机制方法进行了探讨,并提出了土地利用变化驱动力机制研究未来发展趋势,以期对深入理解土地利用/覆盖变化驱动力内在和外在机制以及促进该领域进一步研究提供参考。     

大豆单株产量与主要农艺性状的灰色关联度分析

为了探讨大豆各主要农艺性状对单株产量影响的主次关系,以黑龙江省第二积温带种植的6个大豆品种为试验材料,应用灰色系统理论的关联度分析法对与大豆单株产量相关的8个性状进行关联分析。结果表明：大豆单株产量相关性状的灰色关联度大小依次为单株粒数>主茎分枝数>单株有效荚数>百粒重>底荚高度>株高>生育期>主茎节数,与单株产量最为密切相关的性状是单株粒数,其与产量的关联度为0.42,其次是主茎分枝数,与产量的关联度为0.39,主茎节数影响相对较小。因而,在大豆品种选育过程中,应注重单株粒数多和主茎分枝数多的品系选育。     

有机无机配施对生菜养分吸收和氮肥利用率的影响

为了研究有机无机肥配施对作物吸收养分和土壤培肥的作用,通过盆栽试验,研究不同有机无机肥配施对生菜养分吸收和氮肥利用的影响。结果表明：在盆栽条件下,有机无机配施（精制有机肥,生物有机肥）较单施化肥贡献率分别提高6.4和6.8个百分点。在等氮量条件下,与单施化肥（100%无机氮）相比,有机无机配施（有机氮:无机氮=4:6）显著增加生菜生物量,促进生菜对氮磷钾养分的吸收,提高氮肥利用率。与单施化肥相比,精制有机肥与化肥配施和生物有机肥与化肥配施,生菜生物量分别增加了38.7%和41.6%;生菜氮、磷、钾养分含量分别增加了12.9%和17.5%、7.0%和12.8%、7.3%和17.2%;生菜的氮利用率分别提高了9.2%和13.7%。