玉米逆境响应基因ZmGST23克隆和表达分析

谷胱甘肽-S-转移酶(glutathione S-transferases,GSTs)是植物抗氧化系统的重要成员,在初生代谢、次生代谢、细胞信号转导及逆境响应等生物学过程中发挥着重要作用.本研究以GenBank中公布的玉米谷胱甘肽-S-转移酶23基因(ZmGST23)mRNA序列(GenBank登录号:NM_001111524)为依据,采用RT-PCR方法从玉米(Zea mays)自交系F83中克隆得到ZmGST23基因669 bp的完整开放阅读框(open reading frame,ORF),编码222个氨基酸,蛋白分子量为24.84kD,理论等电点为5.68.保守结构域分析表明,该基因具有GSTs所特有的N端及C端结构域,并含有典型的G位点及H位点,属于Tau类谷胱甘肽硫转移酶.系统进化分析表明,ZmGST23编码蛋白与高粱(Sorghum bieolor)GST蛋白亲缘关系最近,且在不同物种间存在明显的种属特性.启动子序列分析结果显示,ZmGST23基因启动子区含有多个响应逆境及植物激素的作用元件,包括脱落酸(abscisic acid,ABA)响应元件、生长素(auxin,IAA)响应元件、赤霉素(gibberellin,GA)响应元件、厌氧响应元件、防御及逆境响应元件以及干旱诱导的MYB转录因子(v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog,MYB)结合位点.胁迫诱导表达分析表明,ZmGST23的表达显著受干旱脱水、水涝、盐、ABA、IAA、GA、低温及高温等非生物胁迫的诱导.组织特异性表达分析表明,ZmGST23基因在幼芽和成熟叶片中表达量较高,在幼根、花丝、苞叶、雌穗及雄穗中表达量较低,存在明显的组织特异性.将ZmGST23基因片段连接至原核表达载体pEASY-E1中,转化大肠杆菌(Escherichia coli)BL21,用0.5 mmol/L的异丙基硫代半乳糖苷(isopropylβ3-D-1-thiogalactopyranoside,IPTG)诱导表达1～4 h后获得30 kD的诱导蛋白.本研究结果为进一步利用该基因进行玉米抗性改良提供了一定的理论依据.     

小麦TaGAPC1基因及其启动子的克隆与功能分析

甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, GAPDH)是糖酵解过程中的关键酶。作为GAPDH的亚型,GAPC(cytosolic glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)催化3-磷酸甘油醛氧化生成1,3-二磷酸甘油酸,但是关于GAPC在非生物胁迫应答中作用的研究却并不充分。本研究从中国春小麦(Triticum aestivum)中克隆出了TaGAPC1基因(GenBank No. KU246046),其编码337个氨基酸,并克隆出基因上游973 bp的序列,将其命名为P973。通过融合绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)报告基因,使用基因枪法瞬时转化洋葱(Allium cepa)表皮细胞进行亚细胞定位,结果显示TaGAPC1蛋白定位于细胞膜上。使用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR, qRT-PCR)技术,分析TaGAPC1基因在根、茎、叶中,以及干旱(PEG8000)、盐(NaCl)、脱落酸(abscisic acid, ABA)和低温(4℃)非生物胁迫下的表达模式。结果表明TaGAPC1基因在叶、根、茎中的表达量依次下降,在PEG8000、NaCl和ABA胁迫下的表达量显著上升,但对4℃的响应不明显。根据PLACE (http://www.dna.affrc.go.jp/PLACE/)和PlantCARE (http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/)数据库分析,P973启动子序列中包含响应干旱、ABA、低温和创伤等胁迫的顺式作用元件,如干旱应答元件(drought-responsive element,DRE)、激素应答元件包括ABA应答元件(ABA-responsive element, ABRE)、MYB结合位点(MYB-binding site, MBS)和WUN-motif等。根据顺式作用元件的分布,扩增得到5个启动子5'端缺失片段,分别命名为P844、P738、P605、P475和P256。构建6条启动子序列融合β-葡萄糖苷酸酶基因(β-glucuronidase, GUS)的表达载体,并瞬时转化烟草(Nicotiana batacum)植株,测定PEG8000、NaCl、ABA和4℃胁迫下各启动子驱动的GUS酶活。结果表明,-973~-605启动子区域在TaGAPC1基因应答PEG8000和NaCl胁迫中具有关键作用,-973~-475启动子区域对应答ABA胁迫至关重要。本研究从分子水平初步阐释了TaGAPC1与非生物胁迫应答的关系,为深入探讨其抗逆的分子机制奠定了基础。     

参与逆境应答的小麦RBCS11基因启动子功能分析

光合作用相关的核基因(photosynthesis-associated nuclear genes,PhANGs)可以响应包括光照、干旱、糖以及脱落酸(abscisic acid,ABA)等多种环境信号,目前己发现并报道了多种PhANGs启动子上关于光调控的顺式作用元件,但是关于干旱以及ABA等响应元件仍然缺乏系统性研究.本研究主要对核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶小亚基基因(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase small subunit,RBCS)启动子区域响应逆境胁迫的顺式作用元件进行分析.首先从中国春小麦(Triticum aestivum)基因组中分离得到TaRBCS11基因上游1 839 bp的核苷酸序列,对该启动子进行结构分析的结果表明,转录起始位点位于起始密码子上游59 bp;经PlantCARE数据库分析,发现该启动子序列上除大量保守光调控元件外(如Box Ⅰ、G-Box、I-box和GATA-motif等),还包含多种应答干旱、盐及激素等逆境因子的保守顺式作用元件(如MYB结合位点(MYB binding site,MBS)、CCAAT-box、乙烯响应元件(ethylene-responsive element,ERE)和赤霉素应答元件(gibberellin-responsive element,GARE-motif)等);从小麦基因组数据库分离得到TaRBCS11、TaRBCS13、TaRBCS10和TaRBCS14启动子序列,序列比对显示,其具有极高的同源性,同时还发现多个保守光调控元件(如MNF1、GATA-motif、I-box、G-Box和Spl)位于这4段启动子近侧区(-200bp～ATG);根据TaRBCS11启动子结构特征及调控元件分布情况,设计5条上游引物及1条下游引物用于启动子缺失片段扩增,长度分别为1 656、1 258、866、533和277 bp;随后对该启动子5’端进行缺失并构建了5个不同长度片段融合报告基因β-葡萄糖醛酸酶基因(β-glucuronidase,GUS)的缺失表达载体,利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的烟草(Nicotiana tabacum)叶片瞬时表达体系研究酶活变化情况.组织化学染色与酶活分析表明,光能明显提高GUS酶活,进一步分析表明,随启动子片段的缩短,启动子片段上光调控元件缺失,启动子活性依次下降;此外,对不同启动子缺失材料进行干旱、高盐、ABA、黑暗及恢复光照处理,发现干旱、高盐、ABA和黑暗均对全长启动子(P1656)有显著的抑制作用,-804～-474 bp的区域对该段启动子响应干旱及高盐胁迫具有重要作用,而参与ABA响应的核心调控区域位于-1 597～-1 198bp.本研究验证了TaRBCS11基因的表达受干旱、高盐、ABA和光调控影响,并鉴定出其启动子上参与响应非生物胁迫的重要调控区域,研究结果为今后深入研究PhANGs表达调控机制提供了重要参考.     

甜樱桃砧木PcDHN1的克隆及其对非生物胁迫的响应

为明确甜樱桃砧木脱水素基因特征及其在干旱、高盐和低温胁迫过程中的表达模式,以甜樱桃砧木Y1为材料,利用RT-PCR和RACE技术克隆了甜樱桃砧木脱水素基因Pc DHN1,利用生物信息学分析其编码蛋白特征,并采用qRT-PCR分析该基因的表达模式。序列分析显示,甜樱桃砧木脱水素基因Pc DHN1的c DNA全长893 bp,编码225个氨基酸,推测编码蛋白分子量约为23.98 k D,理论等电点为8.65。氨基酸序列分析显示,Pc DHN1含有2个Y-片段、1个S-片段和2个K-片段,具有植物脱水素蛋白的特征性结构,属于YnSK2型脱水素。表达特性分析显示,Pc DHN1在干旱、高盐和低温胁迫条件下受胁迫诱导而上调表达,但对低温胁迫响应比较迟缓,说明该基因可能参与了甜樱桃砧木对干旱和高盐胁迫的耐受调节过程。本研究结果为甜樱桃砧木抗逆基因工程提供了一定的参考。     

茶树脱水素基因(CsDHN)的克隆及表达分析

脱水素(dehydrins,DHNs)是植物胚胎发育后期丰富蛋白(late embriogenesis abundant protein,LEA)中的一类,与低温、干旱以及盐胁迫等多种逆境反应相关.本研究采用cDNA末端快速扩增(rapidamplification of cDNA ends,RACE)技术从茶树(Camellia sinensis)中获得一种茶树脱水素基因CsDHN (GenBank登录号:FJ436978),序列分析显示,该基因cDNA全长960 bp,编码201个氨基酸,推测编码蛋白质分子量约为21kD,等电点为8.3,属于Y3SK2型脱水素.CsDHN基因有2个外显子和1个内含子.生物信息学预测显示,该脱水素蛋白亲水性强、无信号肽和跨膜区,亚细胞定位于细胞质中.表达特性分析表明,CsDHN在逆境及脱落酸(abscisic acid,ABA)诱导下可上调其转录水平,4℃低温处理下表达量可提高4.2倍,而脱水处理能提高93.4倍,高盐处理能提高17.8倍,CsDHN对脱水、高盐胁迫的响应程度优于低温胁迫.CsDHN在茶树各组织器官中都有表达,其中种子中表达量最高,为叶片的11.2倍.研究表明脱水素基因CsDHN可能在茶树防御非生物逆境胁迫和参与茶树种子成熟脱水的活力保护过程起一定作用,为了解茶树抗逆分子机制提供了一定的理论基础.     

玉米乙烯应答元件结合蛋白基因启动子克隆与功能验证

为了给玉米转基因研究提供更多的非生物逆境诱导启动子,寻找只在逆境胁迫条件下适当驱动外源抗逆基因的表达,在生物信息学分析的基础上,克隆与水稻DREB1B转录因子基因同源的玉米乙烯应答元件结合蛋白基因sb CBF6的启动子psb CBF6,在非生物逆境应答元件分析和实时定量PCR验证其非生物逆境胁迫响应特性后,用以构建驱动报告基因GUS的表达载体,并使用基因枪法转化玉米愈伤组织,通过愈伤组织的GUS荧光值与荧光素酶发光值的比值,评价psb CBF6启动子在非生物逆境胁迫及激素诱导条件下的驱动活性。结果表明,sb CBF6基因在各种非生物逆境胁迫下差异表达。psb CBF6启动子长1 479 bp,存在多种与非生物逆境胁迫应答相关的调控元件,可在非生物胁迫条件下驱动外源抗逆基因在转基因植物中诱导表达。试验结果为研究抗逆转基因玉米提了供参考。     

谷子MDH基因非生物逆境响应特性研究

为揭示谷子MDH基因对逆境胁迫的响应,本研究通过序列比对得到2个谷子苹果酸脱氢酶(malate dehydrogenase, MDH)基因SiMDH1、SiMDH2,并对SiMDH1和SiMDH2的编码蛋白特征、基因结构、功能、进化等性状进行了系统的分析和预测,用荧光实时定量PCR(qPCR)检测了SiMDH1和SiMDH2在苗期不同逆境及关键生育期干旱胁迫和不同光照强度下的表达。蛋白特征参数和序列分析表明,SiMDH1和SiMDH2蛋白特征参数相似度很高,序列非常保守,都含有MDH基因的特征功能域苹果酸酶NAD结合域和苹果酸酶C端功能域。亚细胞定位预测显示,SiMDH1和SiMDH2主要定位于叶绿体、细胞质和线粒体。启动子区域顺式元件分析发现,在SiMDH1和SiMDH2启动子区域含有大量光应答、激素类和其他类应答元件。苗期逆境qPCR表达谱分析发现,SiMDH1和SiMDH2受脱落酸(ABA)、聚乙二醇(PEG)、高盐和低温不同程度诱导,揭示SiMDH1和SiMDH2参与了谷子苗期非生物逆境胁迫应答。进一步分析发现,SiMDH1和SiMDH2参与了谷子在拔节、抽穗、灌浆期的干旱应答,而光照强度会显著影响SiMDH1和SiMDH2基因在不同生育期的表达。本研究为进一步分析MDH逆境应答机制以及利用基因工程方法改善作物抗逆性提供了试验和理论支持。     

小麦3-磷酸-甘油醛脱氢酶基因(GAPDH)上游序列的克隆及功能验证

3-磷酸-甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)广泛地存在于各种生物体内,是生物体内糖异生和糖酵解过程中的关键酶。为了获取长武134小麦(TriticumaestivumL.)GAPDH上游序列并分析其启动子活性,本研究根据小麦GAPDH基因(GenBank登录号:EF592180.1)5'端序列设计特异引物,利用基因组步移法获得了该基因上游1071bp的序列;对该序列进行结构分析表明,转录起始位点可能位于起始密码子上游约700bp处;PlantCARE预测瞬时作用元件表明,在翻译起始密码子ATG的上游含有启动子基本结构元件TATA-box、CAAT框,以及能够应答脱落酸(abscisic acid,ABA)、干旱、低温等非生物胁迫逆境因子的多种顺式作用元件(如MYB、MYC、WRKY、ABRE、HSE和GT-1等);然后用GAPDH基因启动子序列替换植物表达载体pBI121GUS基因前的CaMV35S启动子,并构建启动子融合表达载体,并通过农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)EHA105介导转化烟草(Nicotianatabacum)叶盘进行了瞬时表达分析,以GUS作为报告基因研究在ABA、干旱、低温3种非生物胁迫下启动子的活性。结果显示,ABA、低温和干旱对启动子有较明显的诱导效应,其中以干旱诱导最为显著。本研究通过基因组步移克隆得到GAPDH基因的启动子,分析表明此启动子为有着强启动活性的诱导型启动子。     

水稻铵转运蛋白基因OsAMT1;2的启动子分析

AMT是介导植物铵态氮高亲和吸收的跨膜蛋白,已报道编码AMT蛋白的大部分基因的表达依赖外界氮水平和环境的调控,但调控的机制目前尚不清楚。水稻的Os AMT1;2基因在氮缺乏条件下强烈诱导表达,因此,本研究从水稻基因组DNA中PCR克隆Os AMT1;2基因上游1 940 bp的启动子序列,采用软件和试验分析Os AMT1;2启动子存在的顺式调控元件与外界氮调控的相关性。软件预测结果表明,启动子区域内除含有TATA-box和CAAT-box外,同时含有多种非生物胁迫、生物胁迫、激素响应和光响应相关的顺式作用元件,如Box-w1、MBS、Me JA、TATC和ERE应答元件。将Os AMT1;2启动子的5′端顺序删除获得5个不同缺失片段分别与GUS报告基因融合构成表达载体,通过农杆菌介导转入水稻成熟胚诱导的愈伤组织中获得转基因水稻,T1代植株水平上的GUS活性分析表明,最短启动子片段(–211 bp)能够启动GUS表达,但是GUS活性较低,对缺氮效应也不显著;中等长度启动子片段(–763 bp)的GUS活性提高,受缺氮诱导显著,且缺氮诱导不再随启动子长度增加而显著增强,说明应答氮响应的顺式作用元件位于–211 bp和–763 bp之间,非生物胁迫和激素相关的顺式作用元件多在这个区域内,是否与氮的调控存在相关性有待后续进一步证明。     

非生物胁迫下W-box突变对小麦TaGAPC5基因启动子活性的影响

小麦(Triticum aestivum)胞质甘油醛3-磷酸脱氢酶(cytosolic glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPC)Ta GAPC5基因在干旱等非生物胁迫下显著表达。序列分析表明,Ta GAPC5基因启动子区包含3个W-box顺式作用元件。本实验利用PCR定点突变技术对Ta GAPC5基因启动子区-640处W-box单独突变、-640、-700两处W-box突变和-640、-700、-997处W-box均突变,将这3种突变的启动子分别与植物表达载体p C0390-GUS融合表达,利用农杆菌(Agrobaoterium tumefaciens)介导法转化烟草(Nicotiana tabacum),对转化后的烟草分别进行正常条件下培养和100 nmol/L脱落酸(abscisic acid,ABA)、20%PEG8000胁迫处理。组织化学染色结果显示,这3种突变后的启动子序列均具有一定的启动子活性。烟草叶片GUS酶活检测结果表明,在正常生长条件下,Ta GAPC5基因启动子-640处W-box单独突变对启动子活性影响不大,-640、-700、-997三处W-box均突变Ta GAPC5基因启动子活性显著降低(P0.01);在100 nmol/L ABA诱导下,-640处W-box单独突变、-640、-700两处W-box突变和-640、-700、-997处W-box均突变均可显著降低Ta GAPC5基因启动子活性(P0.01);在PEG胁迫条件下,Ta GAPC5基因启动子-640处W-box单独突变和-640、-700、-997三处W-box均突变可显著降低该基因启动子活性(P0.01)。因此表明-640、-700、-997处W-box对小麦Ta GAPC5基因启动子活性有一定影响,其中在100 nmol/L ABA、20%PEG8000胁迫条件下其影响较大,推测Ta GAPC5基因启动子序列中W-box元件可能参与非生物胁迫下小麦Ta GAPC5基因的表达调控。这一研究结果可为小麦Ta GAPC5基因在非生物胁迫下的表达调控研究提供重要线索。     

Silicon Effect on Nutrient Acquisition of Peanut (Arachis hypogaea L.) Under Aluminum Stress

Aluminum (Al) toxicity represents one of the main yield-limiting factors for crops in acid soils. Silicon (Si) is known to increase tolerance in higher plants. This study was conducted to determine whether treatment with Si could improve nutrient uptake by peanut under Al stress. Peanut (Arachis hypogaea L. cv Zhonghua 4) was raised with or without Si (1.5 mM) in the growth chamber under 0 and toxic Al (0.3 mM) levels. Aluminum stress significantly decreased the root- and total-dry weight by 52.4% and 32.0%, respectively. The content of nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca), and magnesium (Mg) was significantly decreased, but that of Al increased markedly in shoots and roots after Al exposure at seedling, flower-needle, and pod-setting stage. Silicon alleviates Al toxicity in peanut plants in relation to Al distribution and allocation of tissue P, K, Ca, and Mg by favoring the partitioning of dry mass to roots.     

强度耕作对^137Cs、^210Pbex和有机质剖面分布的影响

很少有关于直接测定强度耕作侵蚀引起土壤退化过程的报道。我们的目的是确定应用137Cs和210Pbex直接定量评价耕作侵蚀对土壤有机质(SOM)坡面运移影响的可能性。我们在黄土高原陡坡耕地上进行了50次犁耕活动,并将与其相临的另一块陡坡耕地作为对照。在对照坡地不同坡位,137Cs浓度均匀分布于上部0～30cm土层,而210Pbex浓度在坡上部和坡中部随土层深度增加呈现线性递减,在坡下部呈指数函数递减。0～30cm土层中土壤有机质含量显著大于30cm深度以下土层,并在坡中部和坡下部呈现与210Pbex类似的土壤剖面分布特征。与对照坡地比较,50次犁耕活动导致坡上部、坡中部0～45cm土层的SOM含量分别降低了38%和47%,坡下部0～100cm土层中的SOM含量却提高了18%。坡上部土壤剖面中137Cs浓度的加权平均值从1.48Bq/kg降低到0.29Bq/kg,坡中部从2.53Bq/kg减少到0.33Bq/kg,坡下部从1.48Bq/kg提高到2.81Bq/kg。210Pbex浓度的剖面加权平均值在坡上部从27.71Bq/kg下降到6.15Bq/kg,在坡中部和坡下部分别从35.46Bq/kg和25.53Bq/kg降低到1.57Bq/kg和19.40Bq/kg。137Cs和210Pbex的剖面分布与SOM在p<0.001水平呈显著相关,相关系数R2值在对照坡地为0.81～0.86,在犁耕实验坡地为0.86～0.91。实验结果表明,环境放射性核素137Cs和210Pbex在黄     

Irrigation Module and Sowing Date Affect Seed Cotton Yield,Quality, Productivity Indices,and Economics of Cotton in North-western India

ABSTRACT

Delayed sowing and imprecise application of irrigation water to cotton has been the major hurdle in sustaining cotton yield in north-western India. Therefore, studies were initiated to ascertain the impact of heavy or normal level of presowing irrigation (PSI), scheduling time of first postsowing irrigation (POSI) under two sowing dates (SDs) on cotton arranged in a split block design replicated thrice. PSI_h (100 mm) recorded 23.2% higher seed cotton yield over PSI_n (70 mm) owing to better yield attributes and higher stand. First POSI at 4 weeks after sowing (WAS) resulted the highest yield (3072 kg ha^?1), while one at 6 WAS (POSI₆) recorded least due to poor population and reduced yield attributes. Water productivity under POSI₆ was lesser by 29.1%, 25.2%, and 16.2% as compared to POSI₃, POSI₄, and POSI₅, respectively. April sown crop out yielded the May sown cotton crop by 939 kg ha^?1 due to better yield attributes. Nitrogen factor productivity (NFP) among SD remained higher by 23.3% for April as compared to May sowing. PSI_h exhibited better NFP over PSI_n. POSI₆ recorded least NFP by 24.4%, 28.5%, and 16.3% as compared to POSI₃, POSI₄, and POSI₅, respectively and was indicative of relatively poor utilization of N under delayed schedules. Therefore, planting in April after heavy PSI and scheduling first POSI at 4 WAS is best strategy for sustaining cotton yield and maximizing farmer profitability.     

Trace Metal Contamination During Grinding of Plant Samples

Inductively coupled plasma-mass spectroscopic (ICP-MS) analysis of leaves from 22 cabbage crops in the Sa P? and B?c Hà districts of Láo Cai Province, North-Western Vi?t Nam, revealed unexpectedly high concentrations of chromium (Cr) and nickel (Ni). The concentrations were strongly linearly related (r² = 0.94), indicating sample contamination during grinding through a stainless-steel hammer mill. We tested this hypothesis in two ways. First, brown rice ground through the same mill was contaminated not only by Cr and Ni, but also cobalt (Co), iron (Fe) and molybdenum (Mo). Second, scanning electron microscopy/energy dispersive analysis of x-rays (SEM/EDS) of the ground samples revealed small fragments with co-located Fe, Cr and Ni, consistent with stainless steel wear fragments. Other grinders may perform differently and we suggest that quality assurance protocols for trace metal analysis of plants should include testing for grinder wear metals. Lastly, brown rice appears to be convenient for investigating contamination of plant tissues during grinding.     

Predicting the Classes and Distribution of Salt-Affected Soils in Northwest Libya

Sodicity and salinity can adversely affect soil structure and are common constraints to plant growth in arid regions. Current remote sensing techniques cannot distinguish between the various classes of salt-affected soils. Field and laboratory measurements of salt-affected soils are time-consuming and expensive. Mapping of the salt-affected soils can be used in soil conservation planning to identify regions with different degrees of limitations. There is a need to use existing field and laboratory measurements to create maps of classes of salt-affected soils. The objectives of this study are to classify salt-affected soils, use existing field data to interpolate and validate geospatial predictions of the classes of salt-affected soils using Geographic Information Systems (GIS), and create maps showing the different classes and distribution of salt-affected soils. The classification framework for salt-affected soils is based on electrical conductivity (ECe), soil pH and the sodium adsorption ratio (SAR), and provides four degrees of limitations to salt-affected soils: slight (normal soils), moderate (saline soils), severe (sodic soils), and extreme (saline-sodic soils). Spatial interpolation of the field data from northwestern Libya was verified by cross-validation, and maps of the salt-affected soils in the region were created. The majority of soils in this region of Libya are normal (slight degree of limitation). Twenty percent of the topsoil is saline-sodic (extreme degree of limitation). Land use recommendations and rehabilitation strategies can be developed from such maps of salt-affected soil classes. The methodology followed in this study can be applied to other arid regions around the world, particularly in developing countries where budgetary constraints limit detailed field and laboratory measurements of sodicity and salinity.     

模拟降雨条件下污染土壤中重金属元素径流迁移特征

探明污染土壤中重金属元素随地表径流迁移特征,对于防控重金属污染物的迁移扩散具有重要意义。通过室内模拟降雨试验,研究不同降雨强度下(55,100,120mm/h)污染土壤中Cd、Pb和Cr随地表径流迁移的特征。结果表明:径流中3种重金属元素总量在产流的前20min内逐渐降低,随后趋于稳定;产流初期(产流10min内)颗粒态重金属占径流重金属总量的比例均在80%以上;随产流时间延长,颗粒态Cd和Cr对径流重金属的贡献率快速降低,其颗粒态/溶解态的比值范围分别为47.0～0.4和12.9～0.4,而Pb则主要以颗粒态的形式存在,溶解态Pb对其随径流迁移的贡献率可忽略不计;随降雨强度增大,径流中总Cd和Pb含量显著降低,而径流中总Cr含量以及溶解态重金属含量无明显变化规律。     

外源胡敏酸对土壤有机质组分变化的影响及其与茶树铅有效性的关系

盆栽试验分析了胡敏酸输入土壤6个月后茶树根际和非根际土壤有机质SOM及其组分,包括水溶性物质WSS、富啡酸FA、胡敏酸HA以及土壤微生物生物量SMB的变化,并对不同土壤有机质组分碳含量和茶树不同组织铅含量作了相关性分析。外源胡敏酸设置3个浓度水平（0、300、600 mg kg-1）,铅设置2个浓度水平（0、300 mg kg-1）,试验共有6个处理。茶苗置于温室培养,6个月后分新叶、老叶、新茎、老茎、根收获。结果表明：根际并非总是富含有机质,未加铅处理根际SOM含量低于非根际;而加铅处理根际SOM含量高于非根际。HA加入土壤能够显著增加根际和非根际SOM和SMB的含量,但是加铅处理和不加铅处理增加幅度不同。高浓度HA显著增加了根际FA的含量,可能是HA部分裂解所致。非根际有机质各组分与茶树铅含量无显著相关关系;根际SOM、HA和茶树不同组织铅含量没有显著相关关系。根际WSS、FA与茶树嫩叶、老叶、嫩茎、老茎以及根部铅含量均存在显著或极显著正相关关系;而根际SMB与茶树各个组织铅含量存在显著负相关关系。总之,胡敏酸施入土壤改变了土壤有机质及其各个组分的含量,而根际某些土壤有机质组分的改变又显著影响了茶树不同组织铅的吸收和分布。     

华北平原灌溉农田的土壤水量平衡和水分利用效率

华北平原农业面临的主要问题是水资源短缺,地下水位持续下降。通过一维土壤水量平衡模型模拟了华北平原不同灌溉方式下农田耗水量和土壤水分深层渗漏的变化,并分析了作物的产量和水分利用效率。结果显示在正常的灌溉条件下,冬小麦季地下水的采补差额超过了200mm,某生育期一定程度的水分亏缺(返青期、拔节期或灌浆期)能明显减少冬小麦的耗水量,但没有明显减少作物的产量。因此,在一定程度上减少灌溉是可行的,但仍不能达到地下水资源的采补平衡。从长远来看,华北平原维持可持续的地下水灌溉开采,应减少冬小麦的种植面积、增加低耗水经济作物的比例。     

Effects of humic acid on remediation of the nutritional deficiency of gerbera in hydroponic culture

Information is scant on the effect of humic acid (HA) on physiological, antioxidant and photosynthesis attributes of gerbera plants undergoing nutrient deficiency in culture solution. Gerbera plants cv. Malibu were grown in a factorial experiment based on a completely randomized design with 3 replications, using 3 different nutrient solutions [complete nutrient solution (NSc), 25% NSc (NS1), and 50% NSc (NS2)] treated with 2 levels of humic acid [0 (HA0) and 500 mg/l (HA1)].The interaction effect of HA and NS showed that HA improved the flower number in NSc, the transpiration in NS1+HA1, photosynthesis rate in NSc+HA1, stomatal conductance (gs) in NS2, mesophyll conductance of leaves in all NS levels and photosynthetic water use efficiency in NSc+HA1. The interaction effect of nutrient solution and HA on antioxidant activity was inconclusive, malondialdehyde content was the highest in NS2 and the lowest in NS1+HA1. The peroxidase activity increased in complete nutrient solution with and without HA and there were no differences among other treatments. Superoxide dismutase activity increased in NS1 and complete nutrient solution with HA and reached the highest in NSc. Humic acid was more effective in nutrient uptake, i.e., nitrogen, phosphorus, potassium, calcium, zinc, and iron (N, P, K, Ca, Zn, and Fe) in complete nutrient solution compared to NS1 and NS2. Conclusively, humic acid can compensate the nutrient deficiency stress of the culture solution in regards to protein synthesis, photosynthesis attributes regardless of the nutrient uptake of gerbera.     

(A)ngstr(o)m-Prescott系数选取对参考作物蒸散量的影响-以黄河中游站点为例

利用黄河中游三个站点近50a的气象资料,研究了(A)ngstr(o)m-Prescott系数不同取值对参考作物蒸散量的影响.结果显示,当ngstrm-Prescott系数as和bs分别相差56%和93%时,引起的ET0差异月值在0.6%～26.2%,年值在173.1～197.4mm(18.2%～21.9%).ngstrm-Prescott系数不同取值对ET0的影响程度随地点而变化,即随海拔和日照时数的增加,对ET0的影响程度相应增大.因此在高海拔和高辐射地区,应对ngstrm-Prescott系数进行校正.尽管FAO56 PM推荐的(A)ngstr(o)m-Prescott系数在世界各地广泛应用,但依据本文结果尚不能确定其在中国能否直接使用.随着辐射数据的不断积累,有必要对这些系数进一步研究、验证和校正.