作物分子生态学研究与展望

从分子水平研究作物与环境的关系及其作用规律已成为当代作物栽培学研究的重要内容,也是现代分子生态学的热点问题之一。作者从作物生长发育相关基因的遗传生态特性入手,着重分析在作物生长发育过程中的遗传分子生态特性与环境分子生态效应,在此基础上,提出应根据各作物各生长发育阶段相关基因的遗传生态特性,制定科学的调控技术,以实现作物高产、优质、高效、环境友好、安全的生产目的。并进一步阐述了当前作物分子生态学亟待解决的几个理论问题及主攻方向。     

不同栽培措施对紫苏镉富集能力的影响

为探讨种植密度、施肥及种植方式对紫苏镉富集能力的影响,通过田间随机区组试验,分析了不同栽培措施下紫苏各部位的镉含量及镉富集总量。结果表明,种植密度和种植方式显著影响紫苏不同部位镉的吸收和积累,施肥方式显著影响紫苏茎叶和籽粒中镉的吸收和积累。低密度种植D1(行株距30cm×20cm)和移栽种植方式(P1)可提高紫苏地上部及全株镉含量,施用有机肥(F1)可提高紫苏籽粒镉含量。镉迁移系数(TF)和富集系数(BCF)随种植密度的增大而减小,移栽紫苏的TF和BCF高于直播紫苏。低密度、移栽种植处理的紫苏镉含量(4.57~5.08mg·kg~(-1))、TF(1.43~1.75)和BCF(2.08~2.24)均处于最高水平。低密度(D1)和高密度栽培D3(行株距20cm×20cm)紫苏镉富集总量无差异,均显著高于中密度D2(行株距25cm×20cm)栽培紫苏镉富集总量。田间栽培条件下镉在紫苏不同部位的分配比例:茎叶根部籽粒,其中地上部的平均分配比为83.11%。总之,混合施肥促进直播紫苏镉富集,施用复合肥有利于移栽紫苏镉向地上部迁移,适宜的高密度可提高紫苏对镉污染土壤的修复效率。     

铜绿假单胞菌菌剂载体的筛选

为将铜绿假单胞菌应用于重金属污染环境的生物修复,以硅藻土(1~3 mm)、硅藻土(3~6 mm)、活性炭和轻石为材料,通过测定不同材料的吸水率、菌体吸附与释放作用及制备菌剂的活菌数,筛选出适宜的菌剂载体.结果表明,在设定的载体浓度下(0~20 g·L-1),不同载体的菌体去除率随浓度提高而增大,Q值在4.90%~49.60%之间;载体负载量随浓度提高而减小,L值在923.33~82.83 mg·g-1之间;硅藻土、活性炭的Q值在30 min达到最大.硅藻土(1~3 mm)、硅藻土(3~6mm)、活性炭和轻石的吸水率依次为60.3%、43.3%、23.4%和33.1%;以上4种载体制备的菌剂(菌剂A、B、C和D)的活菌释放率依次为27.4%、28.8%、19.7%和37.1%.室温保存30 d后,菌剂A活菌数为6.25×108CFU·g-1,减少了78.4%,菌剂B活菌数为1.12×1010CFU·g-1,是初始值的5.38倍,菌剂C的活菌数为2.95×108CFU·g-1,减少了73.9%,菌剂D的活菌数为3.61×109CFU·g-1,增殖了127.0%.可见,载体浓度及吸附时间显著影响其对菌体的吸附作用,3~6 mm硅藻土的负载量适中,菌体存活率高,活菌释放率高,可作为铜绿假单胞菌的菌剂载体.     

麦麸提取γ-氨基丁酸工艺的优选

以麦麸为材料,通过正交试验,探讨了提取介质、温度和时间对提取γ-氨基丁酸含量的影响。结果表明,麦麸中提取γ-氨基丁酸的最佳条件为:以水为提取介质(pH=7.0),温度37℃、抽提6 h,每克麦麸可提取到γ-氨基丁酸3.810 mg。     

水稻根际耐镉细菌碳源代谢功能分析

为探明前期分离得到的3株水稻根际耐镉细菌碳源代谢特性,在进行生理生化鉴定的基础上,采用BIOLOG ECO微平板法,分析了3株细菌(菌株A、菌株B和菌株C)的碳源代谢功能。生理生化试验结果表明,3株菌均属于革兰氏阴性细菌,且均具有极生鞭毛,菌株C的生理生化鉴定为铜绿假单胞菌,菌株A与菌株B为假单胞菌属的其他种,结果与之前的分子生物学鉴定结果一致。BIOLOG分析结果表明,3株菌株在培养72 h的AWCD(平均颜色变化率)均接近最大值,在培养24 h时的AWCD存在显著差异,这种差异主要体现在对氨基酸的利用上。在对提供的31种单一碳源利用上,3株菌对N-乙酰-D-葡萄糖胺、L-精氨酸、L-天冬酰胺、甲叉丁二酸、腐胺、4-羟基苯甲酸、丙酮酸甲酯、吐温-40和吐温-80的利用率均较高,且对L-精氨酸、甲叉丁二酸、丙酮酸甲酯的利用率存在显著差异。本研究结果对深入了解耐镉菌株增殖所需要的碳源以及将来优化耐镉细菌最适培养基提供了理论依据,也为构建相应的基因工程菌提供了微生物资源。     

紫苏叶片响应镉胁迫的蛋白质差异表达分析

为阐明紫苏[Perilla frutescens(L.)Britt.]响应镉胁迫的分子机制,应用营养液加镉法,采用蛋白质组学技术分析了紫苏叶片响应镉胁迫3周的蛋白质表达差异。结果表明,镉胁迫下紫苏叶片有25个蛋白发生差异表达,其中20个蛋白质得到LC-MS/MS鉴定:光合作用相关蛋白3个,能量代谢相关蛋白11个,胁迫相关蛋白1个,蛋白质代谢相关蛋白2个,基因表达相关蛋白1个,结构蛋白1个,生物合成与解毒相关蛋白1个。在浓度为2.0 mg·kg-1、5.0 mg·kg-1、10.0mg·kg-1镉胁迫下,紫苏叶片中ATP合成酶、丝氨酸羧肽酶、植物细胞色素P450均上调表达,Rubisco大亚基、核糖体蛋白S3和肌动蛋白表达均下调。光合系统Ⅱ稳定/装配因子HCF136及胁迫反应蛋白乙酰辅酶A硫酯酶在低浓度镉(2 mg·kg-1)处理下表达上调,在高浓度镉(5 mg·kg-1,10 mg·kg-1)处理下表达下调;磷酸核酮糖激酶/尿苷激酶家族蛋白在2 mg·kg-1和5 mg·kg-1镉处理时表达上调,10 mg·kg-1镉处理时不变;逆转录转座子蛋白在10 mg·kg-1镉处理时表达下调。可见,紫苏叶片通过增强能量代谢、降低光合作用、改变蛋白代谢与基因表达和提高解毒能力,增强了镉耐性。     

环境变化对树干液流的影响

探讨了环境变化对树干液流的影响及其响应机制,为树干液流及变化的环境条件下植物水分利用的研究提供依据。     

严重退化红壤上恢复的马尾松-灌木混交林群落能量格局的研究

在生物量和生产力研究的基础上,对长汀河田严重退化土地上恢复的马尾松-灌木群落的能量格局进行了研究,结果表明乔灌木混交林乔木层地上部分各器官干重热值均大于相应对照的,而地下部分的则低于相应对照的,群落各层次的干重热值大小为乔木层＞灌木层＞草本层＞苔藓层.乔灌木混交林群落的能量现存量达258900.8kJ@m-2,是对照群落的156.1倍.对照的群落仅由乔木层和草本层组成,植被盖度极低,光能转化效率很小,群落内昼夜温差大、土壤干旱,生态系统严重退化.乔灌木混交林群落能量年存留量、年归还量、年净固定量分别达27092.03、5825.01和32917.04kJ@m-2a,分别是对照的59.6、128.7和65.9倍;其群落的太阳能转化率为1.55%,说明治理后群落的能量生产能力已基本得到恢复.     

高效液相色谱法测定化感小麦根系分泌的酚酸类物质

【目的】建立高效液相色谱(HPLC)测定小麦根系分泌物中的10种酚酸类化合物的方法。【方法】选用Ex-tended-18 C色谱柱(250mm×4.6mm,5μm),以甲醇与0.1%磷酸混合液作为流动相进行梯度洗脱,25min内各种酚酸实现有效分离。【结果】建立的方法成功运用于小麦根系分泌物酚酸类化合物的检测,回收率为88.14%～102.43%。【结论】该方法简便、快速、灵敏,准确,适用于沙土培养的小麦中各种酚酸类物质含量的同时测定。     

“草-牧-沼-蔬”循环农业模式的经济效益分析

介绍了"草-牧-沼-蔬"循环农业模式,初步分析了这一模式各个环节的经济效益。结果表明,在2011-2012年两年间,"草-牧-沼-蔬"循环农业模式取得了良好的经济效益及生态效益。建议通过政府补贴或农企共同合作发展有助于发展循环农业,降低运行成本及其市场风险。