过表达ZmIBH1-1提高玉米苗期抗旱性

【目的】干旱是严重影响玉米生长发育进程的一个重要因素。挖掘玉米抗旱相关基因,通过转基因功能验证和转录组分析,解析关键基因在响应干旱胁迫过程中的分子调控机制,为抗旱分子育种和遗传改良提供理论依据。【方法】以玉米自交系B104（WT）为背景材料,利用农杆菌介导方法构建过表达ZmIBH1-1转基因株系（ZmIBH1-1-OE）;通过对转基因植株进行草铵膦抗性筛选、标记基因和目的基因PCR检测,以及运用实时荧光定量PCR检测目的基因的表达情况,鉴定阳性植株和株系;以WT和ZmIBH1-1-OE转基因株系为材料,通过干旱处理（20% PEG6000）,进行表型鉴定和耐旱生理生化指标测定,验证ZmIBH1-1的抗旱功能;通过对干旱胁迫下玉米4叶期转录组的比较分析,鉴定出差异表达的基因（differentially expressed genes,DEGs）;结合DAP-seq（DNA affinity purification sequencing）分析,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的下游靶基因,利用基因组可视化软件IGV（integrative genomics viewer）分析ZmIBH1-1蛋白结合候选靶基因的位置,然后通过Dual-Luciferase试验验证ZmIBH1-1蛋白与靶基因的调控关系。【结果】通过玉米遗传转化获得12个转化事件;T₃代中,能同时检测到标记基因Bar和目的基因ZmIBH1-1的植株有458个,实时荧光定量PCR检测结果表明,ZmIBH1-1-OE中ZmIBH1-1的表达量显著高于WT,株系3和株系8表达量最高,将其自交获得T₄代转基因株系用于后续试验。在干旱胁迫条件下,ZmIBH1-1-OE株系存活率、叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量及其生理生化指标（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性）均显著高于WT,说明玉米中过量表达ZmIBH1-1赋予玉米更高的耐旱性。转录组分析结果表明,WT与ZmIBH1-1-OE株系在干旱胁迫下有1 214个差异表达基因;Gene Ontology（GO）功能富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及生物过程、细胞组分和分子功能,如在生物过程中主要涉及到光合作用、应激响应、脱水响应等;KEGG富集分析表明,差异表达基因主要参与植物激素信号传导、新陈代谢等过程。结合转录组显著差异表达基因和DAP-Seq分析所得到ZmIBH1-1蛋白的靶基因,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的11个候选靶基因,包括2个钙信号相关基因、3个半胱氨酸代谢相关基因、1个bHLH转录因子、1个应激响应蛋白、1个谷胱甘肽转移酶、1个氧化还原过程蛋白和2个乙烯响应因子;基因组可视化结果显示ZmIBH1-1蛋白可以结合靶基因启动子区;随后通过Dual-Luciferase试验进一步表明,ZmIBH1-1蛋白可以直接作用于11个候选靶基因,其中,ZmIBH1-1蛋白可以促进ZmCa-M、ZmSYCO、ZmbHLH54、ZmGlu-r1、ZmCLPB3和ZmP450-99A2的表达,抑制ZmAGD12、ZmCYS、ZmCYSB、ZmERF-107和ZmEIN3的表达。此外,在干旱胁迫下NAC、WRKY、MYB等转录因子在ZmIBH1-1-OE和WT株系中也存在差异表达。【结论】ZmIBH1-1的过表达可以增强玉米苗期的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控乙烯信号通路中的ZmERF-107和ZmEIN3的表达提高玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控钙信号相关基因ZmCa-M和ZmAGD12增强玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白可能通过间接调控NAC、WRKY、MYB等转录因子响应干旱胁迫。     

瘤胃微生物在木质纤维素价值化利用的研究进展

瘤胃是反刍动物消化的第一个腔室，各种微生物（细菌、真菌和原生动物）相互作用将木质纤维素植物生物降解为易于代谢的化合物。瘤胃也是目前自然界公认的木质纤维素高效降解和利用的天然反应器，其真菌和细菌可分泌多种木质纤维素降解酶，在木质纤维素生产生物燃料和化学用品方面具有潜在的价值。因此，本研究在瘤胃内木质纤维降解的微生物及其降解木质纤维素相关酶的基础上，重点综述了瘤胃微生物在木质纤维素生物转化为乙醇、生物化学（有机酸）及沼气等方面的研究进展，旨在为瘤胃微生物和瘤胃酶在木质纤维素价值化利用方面的研究和应用提供新的方法和思路。     

乡土物种补播对青藏高原高寒草甸群落稳定性的影响

为了探究高寒草甸天然草地补播乡土物种对草地群落稳定性的影响，本试验以垂穗披碱草（Elymus nutans）、异针茅（Stipa aliena）、中华羊茅（Festuca sinensis）、溚草（Koeleria cristata）、星星草（Puccinellia tenuiflora）、扁蓿豆（Melissitus rutenica）、冷地早熟禾（Poa crymophila）为试验材料，设置5种混播组合，于2017年在青海省贵南县天然草地上进行补播。试验采用方差比率法（Variance ratio，VR）、M.Godron贡献定率法（Contribution law）以及生物量稳定性分析方法，结果表明：5种组合补播后使得群落联结性降低、生物量稳定性增大，群落整体稳定性增强，正向着稳定方向发展；5种组合中，组合D （扁蓿豆+星星草+垂穗披碱草+异针茅+溚草）的生物量稳定性最大，是对草地恢复最有效的物种组合。本试验筛选出了对草地生态修复最有效的物种组合，为草地保护及利用提供了科学依据。     

延迟收获对长江中游春玉米农艺性状及机收质量的影响

为探明长江中游玉米籽粒机械直收适宜品种与配套农艺措施，2018—2019年选用不同玉米品种，测定不同机收时间下玉米关键农艺性状、产量及机收质量指标。结果表明，收获时间对春玉米机收产量与机收质量均有显著影响。延迟1周收获后籽粒容重显著增加，机收产量显著提高，2年平均提高9.72%；而延迟2周收获则有降低机收产量的趋势。2年收获时杂质率总体≤3%，而机收籽粒破碎率与损失率均>5%，是该区域春玉米籽粒机收面临的主要问题。籽粒厚度、籽粒含水率和百粒重是影响机收籽粒破碎率的关键性状，三者与机收籽粒破碎率均呈显著的倒二次曲线关系；玉米的倒伏率、穗位高和重心高度是影响机收损失率的关键性状，倒伏率与机收损失率呈显著正相关，而穗位高和重心高度与机收损失率均呈显著的二次曲线关系。延迟收获能显著降低籽粒含水量，从而降低籽粒破碎率，但继续延迟收获有增加倒伏的风险。综上，长江中游春玉米成熟后适时延迟7~10 d收获，可有效降低籽粒含水量与机收籽粒破碎率，提高玉米籽粒机收产量。     

全豆豆浆与传统豆浆感官品质和营养成分对比

以大豆为原料,通过感官评定对胶体磨技术自制的全豆豆浆和一般机械磨加工的传统豆浆中的永和豆浆和普通豆浆的感官品质进行了比较,通过营养成分检测对全豆豆浆和永和豆浆的营养成分进行了比较,同时将检测的全豆豆浆营养成分与中国食物成分表中的普通豆浆的营养成分进行比较。结果表明:全豆豆浆口感浓厚,细腻爽滑,豆香味浓郁,无豆腥味,感官评价总得分高于传统豆浆中的永和豆浆和普通豆浆,差异有统计学意义(P0.01);全豆豆浆中蛋白质、脂肪、总膳食纤维、维生素B1、维生素B2、钙、磷脂及大豆异黄酮等营养成分含量均高于永和豆浆,更高于普通豆浆。全豆豆浆的普及不仅可以提高豆浆的营养价值,还可以减少资源的浪费,具有一定的社会和经济效益。     

黑果枸杞茎叶生长及其生态化学计量特征对灌水施肥的响应

在石羊河中游田间条件下,通过灌水和施肥调节黑果枸杞生长。测定不同时期黑果枸杞茎、叶生长量及其化学计量学特征变化,分析器官水平生长速率与化学计量学特征的关系,验证生态化学计量学理论"生长速率假说"。灌水施肥显著促进了茎长、基径和叶片长、宽及叶干重的生长(P<0.05),而茎长、基径、叶面积和叶干重的相对生长速率与对照之间无显著差异。各处理下黑果枸杞新梢C含量及C∶N、C∶P随生育期进程呈增加趋势,而N、P及N∶P呈降低趋势;灌水和施肥处理后茎C含量及C∶N、C∶P、N∶P低于对照,茎N、P含量高于对照。各处理叶片C、N、P含量在生育期内呈降低趋势,而C∶N、C∶P及N∶P呈增加趋势;灌水和施肥后叶片C含量及C∶N、C∶P、N∶P低于对照,叶片N、P含量高于对照。茎C含量及C∶N、C∶P显著高于叶片(P<0.05),而N、P含量及N∶P显著低于叶片(P<0.05)。生长速率假说认为,生物个体的生长速率与体内的N∶P、C∶P具有负相关关系,与N、P含量呈显著的正相关关系。各处理黑果枸杞茎、叶的生长速率与其N、P含量及C∶P、N∶P总体相关性不显著。表明施肥灌水调节下黑果枸杞茎叶生长及化学计量学特征不支持生长速率假说。     

轮叶狐尾藻对水体重金属铅污染的耐性研究

以狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)为试验材料,采用液体培养法,研究了不同浓度Pb尾矿液单一胁迫下对其幼苗生长及生理指标的影响,以期为今后在探讨狐尾藻对Pb耐性机理方面提供参考依据和实践指导。结果表明:随着Pb尾矿渗出液单位浓度的升高,狐尾藻幼苗的株高和根长以及干质量整体呈不断下降趋势,其中,在100%Pb尾矿液处理下地下部的干质量较对照下降显著(P0.05)。此时,地上部干质量较对照也呈下降趋势,但整体幅度不大,说明狐尾藻幼苗的生长整体受到明显抑制;随着Pb尾矿渗出液单位浓度的升高,幼苗中光合色素含量逐渐下降且整体均低于对照。在纯Pb尾矿液处理条件下,Chla、Chlb和Car的含量比对照下降了14.6%、29.6%和23.2%;所有处理中幼苗地下及地上部相对电导率与Pb尾矿液浓度成正比且均高于对照。各个处理的地上及地下部Pro含量随着Pb尾矿液浓度增高整体呈上升趋势。其地上和地下部的AsA含量和GSH含量变化呈低浓度上升,高浓度下降的趋势。在25%Pb胁迫处理下,幼苗中AsA含量在地上和地下部均达到最高,与对照相比差异明显(P0.05),较对照增加了93.5%和89.8%。而地上和地下部GSH含量较对照增加了35.7%、4.36%。数据表明,狐尾藻对Pb胁迫下的环境有一定的抗性,可被用于Pb污染环境的生态修复。     

反刍动物高能量饲料添加剂脂肪酸钙制作工艺参数筛选

以猪脂肪、氢氧化钠、氯化钙为原料,在实验室条件下探索脂肪酸钙的加工工艺和加工过程。利用正交试验设计(L_(16)4~5)对脂肪酸钙的加工工艺系数进行反复筛选,探索脂肪酸钙的最佳加工工艺参数。结果表明,脂肪酸钙的最佳加工工艺参数为氢氧化钠用量占脂肪重的27%、氯化钙用量占脂肪重的25%、皂化反应时间为5h、复分解温度为90℃、用水量为脂肪的4倍。     

不同用量纳米材料对生菜种子发芽的影响

以意大利生菜和红脆香生菜种子为试验材料,研究不同用量石墨相氮化碳纳米材料(0、50、100、150、200 mg/L)对2种生菜种子萌发的影响。结果表明:纳米材料用量在50～150 mg/L时对2种生菜发芽势、发芽率、发芽指数均有促进作用,用量在100 mg/L时,意大利生菜的发芽率、发芽指数最高;用量在150 mg/L时,红脆香生菜发芽势、发芽率、发芽指数最高。纳米材料用量达到200 mg/L时,对生菜种子萌发的促进效果减小,甚至出现抑制萌发的现象。较高用量(150、200 mg/L)的纳米材料可以促进生菜胚根的伸长,用量在150 mg/L时,意大利生菜胚根最长,比对照(CK)增加了24.80%;用量在200 mg/L时,红脆香生菜胚根最长,比对照增加了37.20%。施加纳米材料对生菜胚芽长度的影响不显著。总之,纳米材料用量在50～150 mg/L时,可以促进生菜种子的萌发;较高用量(150、200 mg/L)的纳米材料可以促进生菜种子胚根的伸长;施加纳米材料对胚芽长的影响不显著。