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.     

镉胁迫对白车轴草生长、镉含量及养分分配的影响

为了解镉(Cd)胁迫对白车轴草(Tritolium repens L.)生长发育以及养分的吸收、累积与分配的影响,采用盆栽试验,研究了不同浓度镉处理下白车轴草幼苗的生长、生物量及碳(C)、氮(N)、磷(P)和钾(K)的积累与分配特征。结果表明:随镉胁迫浓度增加,植株幼苗叶面积、主根长、侧根数、侧根长及地上部高先升高后降低,叶柄长明显降低;而根、茎、叶中镉含量逐渐升高,且根系大于茎叶。同时,植物各器官生物量生产及C、N、P和K积累量均表现出随镉添加量的增加而先升高后降低,高浓度镉胁迫处理(50.00、100.00和200.00 mg·kg-1)明显抑制植株生物量生产以及C、N、P和K的积累,显著改变了生物量及其C、N、P和K积累量的分配格局,但低浓度镉处理(12.50mg·kg-1)却无明显影响。一定浓度的镉胁迫处理(12.50和25.00 mg·kg-1)降低植株N、P、K的利用效率,但高浓度镉处理(200.00 mg·kg-1)则提高植株N、P、K的利用效率。本研究为城市园林绿化及镉污染土壤的修复提供了应用潜力,同时也为牧草的安全评估提供了科学借鉴。     

不同种植年限设施芦笋土壤微生物群落结构与功能研究

以上海某设施园艺场长期设施芦笋种植土壤为研究对象,采用常规梯度稀释混菌平板法和Biolog-Eco微平板反应系统,研究了芦笋设施种植1、3、5、8及11年棚土壤微生物群落结构及功能多样性。结果表明:设施栽培芦笋后,土壤细菌种群数量减少,真菌数量增加,细菌与真菌数量比(B/F值)降低;除11年棚表现特殊外,随种植年限增加,土壤微生物代谢活性逐渐下降,5年和8年棚AWCD值均仅为对照1年棚的15%左右;土壤微生物代谢类群多样性减少,5年和8年棚的土壤微生物丰富度指数(S)均仅为对照1年棚的72%左右,Shannon指数均为对照1年棚的82%左右,Mc Intosh指数则均为对照1年棚的90%;不同种植年限芦笋设施土壤中微生物群落的碳源代谢特征发生了明显的分异变化,主成分分析表明,这种变化主要体现在对6种碳水化合物和5种氨基酸碳源的代谢利用上;设施芦笋土壤微生物参数指标对土壤p H和EC值变化响应敏感,另外,土壤速效磷和速效钾含量也是影响土壤微生物代谢和区系分异的2个主要因素。     

晋西苹果与大豆间作系统土壤养分分布特征

为了研究晋西黄土区果农间作系统中土壤养分分布特征,选取研究区具有典型代表性的4,6和8年生苹果(Malus pumila)+大豆(Glycine max)间作系统为研究对象,对间作系统土壤养分(速效钾、速效磷、有机质、全氮)含量进行了定位、定量监测。结果表明:(1)在垂直方向上,不同树龄苹果+大豆间作系统速效钾、速效磷和有机质含量均随着土层深度增加而减少,而全氮含量表现为先增加再减少;(2)在水平方向上,随着距树行距离的增加,4年生间作系统与6年生间作系统土壤养分总体上呈现"W"型分布,而在8年生间作系统中呈现"M"型分布(全氮除外),极值分别出现在距树行1.5,2.5,3.5m处,且极大值点养分含量与极小值点含量有显著差异(p0.05);(3)随着树龄增长,果树与农作物的养分竞争关系逐渐发生变化,且在8年生间作系统中养分竞争最激烈。基于间作系统土壤养分特征,建议在田间施肥管理时,应以施氮肥为主,且随着树龄的增长应该适时增大复合界面的距离或停止复合经营。     

利用互花米草和水稻杂交提高水稻耐盐性的研究

选取互花米草与水稻杂交加代后的6个稳定水稻品系分别与其水稻母本在淡水和4‰咸水处理下进行耐盐性试验。结果表明：海粳18号、海粳19、海粳23、海粳25、海粳31的咸水产量损失率显著低于其母本,海粳29的产量损失率低于其母本,但统计学上差异不显著;利用灰色关联度综合评价分析得出在咸水中种植的海粳19、海粳23、海粳25的综合生产性能表现好于其母本,表明利用互花米草与水稻杂交能够提高耐盐性。     

新时期我国农业装备产业科技创新发展研究

农业装备产业科技创新正进入变革发展新阶段,重点从创新及政策角度总结近20年我国农业装备产业科技发展情况,分析全球农业装备科技创新的新机遇、新趋势,以及未来发展面临的重大挑战和需求,提出要走战略引领、目标导向、全链统筹和国际视野的创新发展道路,推进产业基础技术、战略前沿技术、高效智能技术装备和绿色技术装备创新,发展新一代智能农业技术、产品、服务体系和产业链,构建支撑可持续发展的科技与产业创新体系。      

基于多变异分组遗传算法的多机协同作业静态任务分配

为解决农业机械（简称农机）多机协同作业前的任务分配问题,提出了基于多变异分组遗传算法的同种农机多机协同作业静态任务分配方法。首先,根据农机合作社实际作业模式,基于农机性能参数和任务参数,综合考虑机群的作业时间、作业油耗和路程代价等因素,建立了多机协同代价函数;根据多机协同作业特点,构建了多变异分组遗传算法,设计了两段式编码、分组交叉算子和多种变异算子,并建立了农机多机协同作业静态任务分配模型;通过仿真试验对比分析了算法的性能,并采用不同的代价权重进行了任务分配仿真试验;最后,采用不同的权重对实际深松作业进行任务分配试验,对本文提出算法进行了验证。结果表明：在不同权重下,基于多变异分组遗传算法的多机协同静态任务分配的机群代价比实际作业代价降低了29.48%~55.00%,选取合理权重的静态任务分配具有较高的分配效率和分配性能,能够满足实际多机协同作业中任务分配的要求。     

玉米育种播种机械化国内外现状及发展趋势

玉米育种试验系统的现代化程度成为了成功选育新品种的关键性因素,机械化播种作业可以提高试验精度,加快试验进程,提高效率。分析了国内外玉米育种播种机械化的现状,简要介绍了国内外玉米育种精量播种机尤其是排种器的研究类型与现状,提出了我国发展玉米育种播种机械化所面临的问题及发展趋势。      

燕麦麸超微细粉体特性研究

对燕麦麸进行细胞级超微细粉碎。对照常规粉碎细粉,用显微观察法对其组织特征以及有效成分溶出特性进行观察。燕麦麸经超微粉碎后,显微镜下观察基本无完整细胞存在;其有效成分溶出特性有明显改变。     

生物技术在柑橘砧木上的应用

本文概述了当前国内外柑橘砧木生物技术尤其是基因工程技术和体细胞杂交技术在柑橘砧木种质改良和品种选育的研究现状与进展,可为我国柑橘砧木资源的研究与开发利用提供参考。基因工程在柑橘育种中的应用起步较晚,但近年来发展迅速,通过运用农杆菌介导法、附体腋芽转化－离体扩繁鉴定法、DNA直接导入法等基因工程技术对培育新型抗性柑橘砧木品种取得了一定的成果;在体细胞杂种的运用方面,通过原生质体融合,获得了大量具优良性状的杂种体细胞,并建立了多个抗病杂交后代群。目前,柑橘砧木生物技术的研究方兴未艾,现代生物技术在柑橘砧木资源多样性研究与种质改良方面仍是今后的主攻方向。