作物根系镉滞留作用及其生理生化机制

一定程度的镉胁迫严重影响了作物的生长发育和农产品的产量及品质。文中全面综述了重金属镉胁迫对作物和人类的危害,以及镉在作物体内的吸收、转运和积累特征及其相关的主要调控基因和功能。简要概述了作物抗镉耐镉机制,重点讨论了其中的根系镉滞留作用的生理和生化机制。重金属镉主要通过根部吸收进入植株,在根中,Cd~(2+)首先进入由细胞间隙、细胞壁微孔以及细胞壁到质膜之间的空隙等构成的"自由空间",然后通过主动或被动吸收跨膜进入胞质,再经共质体或质外体途径运输到木质部导管中。水稻等作物主要通过下列途径来适应镉胁迫:细胞壁的滞留作用、原生质体的螯合作用、液泡的区室化作用、逆境蛋白和脯氨酸的积累、抗氧化酶系统活性的提高、根系的滞留作用。根系镉滞留作用作为一种重要的抗耐镉毒害的方式,在调控作物对镉的吸收、转运和分配积累,阻碍镉进入植株地上部和原生质体,减少镉对作物自身生长发育及农产品产量和品质的影响等方面起着非常重要的作用。主要包括根茎间低转运量导致的镉滞留、根系细胞壁滞留和液泡滞留。(1)根茎间低转运量导致的镉滞留。该种滞留作用主要受到根系木质部的镉装载能力和镉长距离运输载体——植物螯合肽(PCs)含量的影响;它们主要受到质膜上跨膜离子转运蛋白HMA2和HMA4以及细胞中的PCs合成酶及其相应基因(如HMA2、HMA4、PCs1等)的调控。这些蛋白和基因对木质部的镉滞留起到负调控作用。(2)细胞壁滞留作用。根系细胞壁滞留发生在质外体部分(包括细胞壁和胞间层),主要与质外体的组成成分和结构相关,其中起关键作用的是果胶多糖,半纤维素也起到一定作用。根据果胶和半纤维素滞留镉的作用方式的不同,细胞壁滞留作用可分为物理滞留和化学滞留。物理滞留主要与细胞壁的孔隙度和厚度有关,此二者均受到细胞壁果胶含量和果胶甲酯酶PME活性的影响。而化学滞留则是由半纤维素和低酯化果胶上的带负电荷基团,如-COO-等,与Cd2+发生静电结合作用所致。它们会受到PME14和XCD1等基因的调控。(3)液泡滞留作用。液泡滞留作用与细胞质和液泡中的PCs以及液泡膜上的转运蛋白密切相关,其对镉的滞留能力大小受到液泡分隔容量大小(VSC)的限制。在液泡的镉滞留中,不同分子量大小的PCs起到了重要作用,它们参与了胞质中镉的螯合、胞质与液泡间镉的转移及最终液泡中镉的沉积。而液泡膜上的转运蛋白则负责将胞质溶液中的低分子量PC-Cd复合物通过主动运输转移到液泡内,使镉被隔离在活跃生理区之外。作物根系中,这三种重金属滞留机制先后联合作用,降低了镉向原生质体和地上部的转移,从而减轻了镉对地上部的毒害,降低了籽实等收获器官中的镉含量。然而,由于木质部中PC-Cd占总镉比例以及细胞壁电荷总量和液泡VSC大小的有限性,从而使得根系镉滞留作用的强度和效果都存在着一定的限度。     

Occurrence pattern and morphological polymorphism of Chinese weedy rice

Rice, the main food crop in China, has been sporadically reported to suffer from weedy rice infestation. However, the overall occurrence and distribution pattern of Chinese weedy rice remains unclear because a systematic survey has not been conducted. In order to reveal the infestation of Chinese weedy rice, a field survey was conducted in 999 sampling sites all over the rice-growing regions in China from 2009 to 2016 using seven-scale visual scoring of the level of weed infestation. Weedy rice was found 39% occurrence incidence in a total of 387 sites. The sampling sites with 50% or higher overall weedy rice infestation index mainly radiated from Jiangsu, Heilongjiang, Ningxia and Guangdong to the whole East China, Northeast China, Northwest China and South China. A total of 45 morphological characters from 287 populations (collected simultaneously with the field survey) out of those occurred sites were observed and analyzed using multivariate analysis in common gardens with the same cultivation conditions in 2017 and 2019. Canonical correlation analysis showed that 45 morphological characters were significantly related to the latitude, mean temperature, minimum temperature, precipitation and mean diurnal range factors. The 287 weedy rice populations were divided into three morphological groups with climate-dependent geographical differentiation: strong tiller type only in Jiangsu, large leaf type in South China and Central China and large grain type mainly in North China. Weedy rice seriously infested rice fields and had a geography, climate and cultivated rice type-dependent morphological and biotype differentiation in China. It is suggested to pay attention to the harmfulness of weedy rice and adopt comprehensive control strategies.     

热点化合物评价系统的背景及价值

介绍了国际著名评论期刊——Natural Product Reports 的“Hot off the Press”评价系统的宗旨、演进、现状和学术背景及其取得成功的基本要素,利用ISI Web of Science数据库验证了“Hot off the Press”评价系统的客观价值,指出了该评价系统的局限性,以期对相关领域的科研人员和情报、编辑工作者有所帮助。     

大蒜废弃物对农作物病原菌的抑制效果

我国大蒜废弃物资源丰富,为引导其合理化、资源化利用,测定了大蒜提取物对大豆尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum fsp.tracheiphilum)、油菜菌核病菌(Sclerotinia sclerotiorum(Lib.)d eBary)、大豆细菌性斑点病菌(Pseudomonas.s yringae pv.glycinea)和水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae〔Ishiyama〕Dye,Xoo)4种植物病原菌的抑制作用,并通过大蒜提取物、大蒜渣、大蒜肥对土壤中大豆尖孢镰刀菌的抑制试验,测定了其在土壤中对土传病原菌的抑制效果。结果表明,高浓度的大蒜提取物对这4种植物病原菌有抑制作用,随着提取物浓度的升高,抑菌效果也更为明显。质量浓度为500mg.mL-1时对大豆尖孢镰刀菌、大豆细菌性斑点病菌和水稻白叶枯病菌的抑菌效果最好。培养基中提取物浓度达100mg.mL-1时对两种真菌的抑制达100%。同时,含大蒜提取物0.05mL.g-1、大蒜渣5%或大蒜肥25%的土壤能抑制土传病原菌大豆尖孢镰刀菌在土壤中的定殖。     

蔬菜对重金属镉富集研究进展

针对蔬菜受镉污染严重的问题,就各类蔬菜对重金属镉的富集能力以及土壤因子对蔬菜富集镉的影响等研究做了综述,并对今后如何加强重金属污染的防治做出了展望。     

养猪污染治理异位微生物发酵床的设计与应用

异位微生物发酵床是集中处理养猪废弃物的场所,通常建设在传统猪舍的周围。发酵床内铺设垫料,将猪舍的排泄物引导到异位微生物发酵床内,通过翻堆机将排泄物与发酵垫料混合,进行发酵,消纳粪污,消除臭味,实现零排放,生产有机肥。本课题组设计了一种新型异位微生物发酵床,由钢构房、喷淋池和发酵池组成,并配备翻堆机、喷淋机等设备。异位发酵床可适用于各种传统养猪方法的污染治理,具有较高的生态、经济、社会效益。     

特殊用途桑蚕品种渝黔绿茧对比试验

为了加快特殊种质资源的利用,按桑蚕普通种品种区试设计要求,对绿茧品种进行室内品比与生产区域试验.品比结果表明,蚕种孵化整齐,蚕儿发育整齐度高,健康性好,壮蚕食桑快,食桑活泼,踏桑少,老熟整齐,营茧快,茧型整齐匀正,茧色内外层一致,淡绿色,茧丝长1 100 m左右,解舒率80%左右,出丝率16.5%,解舒丝长900 m左右;蚕丝淡绿色,整根丝深浅一致.生产区试结果表明,蚕种孵化整齐,蚁蚕体色黑色,小蚕共育蚕儿发育整齐,健康性好,抗逆性强,张种产茧量较高,适应贵州中海拔以下蚕区的养蚕环境.     

乡村振兴视域下山区农业发展路径——以皖南山区黄山市精致农业发展为例

以皖南山区黄山市为例对精致农业发展情况进行了分析,重点从3个方面阐述了其存在的问题和不足,之后从5个方面系统探讨在实施乡村振兴战略背景下提升山区精致农业发展的有效途径.     

云南稻种资源表现型分布地和分布民族分析

通过对分布于82个县市的1630份中国云南保存的地方稻种资源多种表现型现象进行分析,结果共有724份稻种资源是具有多种表现型现象的资源,即多型性资源,多型性资源的比例为44．0％,多型性系数X为1．75,多样性指数日为1．34,X与日的相关系数r=0．90。多型性资源的地理分布主要集中在思茅、临沦、版纳和德宏4个地州。以墨江、景洪、龙隆、永德、普洱、孟连和云县等7个县(市)为中心的地带,即云南多型性稻种资源主要集中分布在南部边缘及滇西南地区的野生稻分布区、稻种资源富集区和陆稻的主要种植区。分布地区是傣族、哈尼族、拉祜族和佤族等少数民族的主要聚居地。云南稻种资源的多种表现型现象与当地的地理和民族密切相关。