草地群落类型对乳白香青种群特征和雌雄株形态及抗性的影响

为探究亚高山雌雄异株草本植物乳白香青对生境的适应方式,通过测定5个草地群落(A-老芒麦改良草地,B-虉草改良草地,C-天然草地,D-天然草甸,E-沙化草地)中乳白香青种群数、种群密度和面积、分布系数、性比组成,以及雌雄株构件性状、生物量配比、水分分配及抗性物质含量等参数,研究群落组成对乳白香青种群特征、雌雄株形态可塑性及抗性的影响。结果表明,5个草地群落的优势种、群落密度、基盖度、物种密度和优势种高度及土壤理化性状的显著差异(P<0.05),使不同群落中乳白香青种群特征显著不同,群落类型对种群特征参数影响顺序为种群面积>种群密度>性比>年龄结构>种群数>分布系数;D群落中乳白香青种群数和分布系数最高,C中乳白香青种群面积和密度最大,E中乳白香青种群数仅分别为D和C中的30.21%和35.11%,分布系数仅为C中的36.04%;群落类型对乳白香青种群年龄结构和性比有显著影响(P<0.05),雌株数为雄株的2.22~7.03倍;叶数和叶面积、株高和茎径、根长、小花数和苞片层数有显著的性别差异(P<0.05),群落类型对雌雄株的叶数和叶面积、株高、根数、花序数和小花数有显著影响,对雄株茎径和苞片层数有显著影响;雄株总生物量和花分配比显著高于雌株,而根分配比显著低于雌株(P<0.05),群落类型对乳白香青生物量配比有显著影响,雌株生物量配比受影响顺序为花>总生物量>叶>根>茎,雄株受影响顺序为花>茎>叶>总生物量>根;雄株茎、叶、花含水量显著高于雌株(P<0.05),根含水量在性别间和群落间差异较小,雌株构件含水量受群落类型影响顺序为花>茎>叶>根,雄株为叶>茎>花>根。雄株中MDA含量高于雌株,雌株中H₂O₂含量及T-AOC活性大于雄株(P<0.05),群落组成对雌、雄株中H₂O₂和MDA含量及T-AOC活性有极显著影响(P<0.01)。A和B中H₂O₂和MDA含量最低,E中H₂O₂和MDA达最大值,而T-AOC活性最低。雌、雄个体均能依据群落生境调整生长策略,通过构件性状、生物量配比、水分分配和抗性生理等适应性变化,使种群具有与生境匹配的种群特征,利于提高种群适合度和生活史完成。     

我国明代苜蓿栽培利用刍考

苜蓿被《救荒本草》《本草纲目》《群芳谱》和《农政全书》以及明皇帝实录与方志等经典要籍所记载,充分体现了苜蓿在明代的重要性、研究的普遍性和种植的广泛性。本研究以记载明代苜蓿的相关典籍为基础,应用植物考据学原理和方法,结合现代研究成果,对明代苜蓿种植分布与状况、植物生态生物学特性、栽培管理和利用方式等进行尝试性研究考查。结果表明,明代在山西、陕西、河北、河南、山东、安徽、江苏、北京、甘肃和宁夏等省均有苜蓿种植,其中以“三晋为盛,秦、鲁次之,燕、赵又次之”。在苜蓿植物学、生态生物学研究方面成绩显著,对苜蓿植株形态、花色及其着生部位、荚果种子形状的精准描述已达到现代植物学的水准。同时,对苜蓿的轴根性也有一定的认识,记载其根的形态与黄芪的根相类似。在明代出现了紫花和黄花2种苜蓿的记载;主张苜蓿与荞麦混作,并利用苜蓿的肥田能力,将苜蓿纳入了轮作制度中;提倡7、8月种苜蓿,一年三刈,种子田一刈;苜蓿3年后生长进入旺盛期,7、8年后衰退垦去。在苜蓿饲用方面明代王象晋提出了最佳利用时期,即“苜蓿花时,刈取喂马牛,易肥健食”。同时,在苜蓿的食用、药用等方面人们利用得更加具体有效。此外,苜蓿还可做贡品。     

羊草种子萌发相关基因的筛选及表达分析

前期实验表明,变温处理(28 ℃ 12 h/16 ℃ 12 h)可显著提高羊草种子的萌发率,且羊草种子萌发中的第1天是接受变温信号的关键时期。以此为研究基础,结合羊草种子变温萌发的转录组测序数据,针对羊草种子萌发初期对变温处理的响应筛选出与种子萌发、休眠及低温相关的基因24个,利用测序结果中这些基因的RPKM值制作基因表达热图并分析其表达差异。以萌发率高、低的两种羊草种质的种子为材料,对24个基因在恒温12 h(28 ℃)和变温1 d(28 ℃ 12 h/16 ℃ 12 h)萌发处理中的表达分别进行了定量分析。结果表明,与恒温对照相比,变温处理12 h后,表达明显上调的基因有SAIN1,PP2C62,EXPB3,EXPB4,GA3ox,EXPA2和EXPA7,而表达明显下调的基因有bHLH49,GID1,ABI8,Chi1,11833,CBF3,NAC2,PP2C72,SAIN2和5423。通过进一步分析相关基因在高、低萌发率两个种质中表达的差异,筛选出其中可能与羊草种子萌发相关的基因有几丁质酶基因Chi1,转录因子基因CBF3,羊草新基因5423,赤霉素合成基因GA3ox,细胞松弛素蛋白基因EXPB4和羊草新基因SAIN1,将为下一步阐明羊草种子萌发的分子作用机理奠定基础。     

断奶前补饲不同直/支链淀粉比开食料对羔羊瘤胃上皮发育的影响

为了研究断奶前补饲不同直/支链淀粉比开食料对羔羊瘤胃上皮发育的影响,选取24只体况良好、胎次一致、体重相近的10日龄羔羊(湖羊),将其随机分为3组,在饲喂相同母乳的基础上,分别补饲以纯木薯(CS)、玉米(MS)和豌豆淀粉(PS)(直/支链淀粉比分别约为0.11,0.27和0.44)为唯一淀粉来源的开食料。试验期间,每天4:00-19:00将羔羊抱入补饲栏补饲不同直/支链淀粉比的开食料,并且在6:30, 10:30和15:30将羔羊抱回母羊舍哺乳1 h。羔羊自由饮水,单栏饲喂,自由采食燕麦干草。56日龄时屠宰采样,采集瘤胃组织样品制作石蜡切片进行瘤胃乳头形态测定,采集瘤胃上皮样品提取RNA测定相关基因表达。结果表明:CS组羔羊瘤胃乳头长度和表面积显著(P<0.001)高于MS和PS组,CS和MS组羔羊瘤胃乳头宽度显著(P=0.001)高于PS组。对瘤胃上皮各层厚度统计显示,CS和PS组羔羊瘤胃上皮角质层厚度显著(P=0.001)高于MS组;CS和MS组羔羊瘤胃上皮颗粒层厚度显著高于(P<0.001)PS组;CS组羔羊瘤胃上皮棘基层厚度和总厚度显著(P<0.001)高于MS和PS组。qRT-PCR结果显示:不同直/支链淀粉比开食料显著影响羔羊瘤胃上皮CDK2和CDK6的mRNA表达量(CS>MS>PS, P<0.001);CS组羔羊瘤胃上皮细胞cyclin A和CDK4的mRNA表达量显著(P<0.05)高于PS组,但与MS组无显著差异;CS组羔羊瘤胃上皮cyclin D1的mRNA表达量显著(P=0.012)低于PS组,但与MS组无显著差异。CS组羔羊瘤胃上皮类胰岛素生长因子-1(insulin like growth factor,IGF-1)的mRNA表达量显著(P<0.001)高于MS和PS组,CS和MS组羔羊瘤胃上皮IGF-1R的mRNA表达量显著(P=0.001)高于PS组。上述结果表明:较高支链淀粉比开食料与较高直链淀粉比开食料相比,在瘤胃中较易降解生成挥发性脂肪酸,促进瘤胃上皮IGF-1及细胞周期蛋白mRNA的表达,进而有利于断奶前羔羊瘤胃上皮的发育。研究结果对制订羔羊营养方案具有重要指导意义。     

乙烯对匍匐翦股颖ISR抗病反应中AsA-GSH循环及胼胝质沉积的影响

以匍匐翦股颖品种“Penn-A4”为试验材料,侵染立枯丝核菌后,经丁二醇(BDO)诱导产生系统抗性(ISR),喷施不同浓度的乙烯合成抑制剂氯化钴(CoCl₂)和促进剂1-氨基环丙烷羧酸(ACC)后,检测抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环中抗坏血酸(AsA)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量及相关酶活性的变化,并观察匍匐翦股颖ISR反应中胼胝质沉积的变化。结果表明,乙烯抑制剂处理下,匍匐翦股颖幼苗中AsA含量较低,抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性下降,大量GSH被催化还原为氧化型谷胱甘肽(GSSG),GSSG大量积累,同时谷胱甘肽还原酶(GR)活性较低,GSSG经GR少量还原为GSH。乙烯促进剂处理下,AsA含量较高,APX活性升高,GSSG在高活性GR作用下催化还原为GSH,使得GSH大量积累。因此在匍匐翦股颖ISR抗病反应中,高浓度乙烯促进AsA和GSH的大量积累,它们不仅参与了活性氧的代谢平衡,同时也作为信号分子在ISR抗病反应中起着重要作用。匍匐翦股颖感染褐斑病后,胼胝质主要沉积在厚壁细胞、韧皮部、木质部和表皮组织,其中厚壁细胞胼胝质沉积最多,表皮组织沉积最少。此外,胼胝质沉积面积在不同乙烯信号分子处理间存在差异,但随着处理时间的延长差异不显著。一定浓度的乙烯对ISR反应中胼胝质的沉积具有一定的影响,随着处理时间的延长显著增加,在100 μmol·L^-1ACC处理5 d后,胼胝质沉积总面积仅为9.916 mm²,处理10 d后升至最高,为38.396 mm²,但在病害侵染后期,胼胝质数量减少,在100 μmol·L^-1ACC处理15 d后,胼胝质沉积总面积降至20.052 mm²,反映了乙烯信号分子对胼胝质沉积的影响是一种短期效应,短期内可提高匍匐翦股颖植株抗病性,具有信号分子的短时效特点。研究结果为探清匍匐翦股颖ISR抗病响应中ET信号分子如何调控抗病生理特性提供了理论基础。     

开食料中不同NDF水平对犊牛生长性能、瘤胃内环境及血清生化指标的影响

为探索开食料中不同NDF水平对犊牛生长、瘤胃发酵参数以及血清生化指标的影响,选用初生重相近(42±2.5) kg、饲喂足量初乳的中国荷斯坦犊牛60头,其中公犊牛36头,母犊牛24头。随机分为A、B、C和D 4个处理组,每个处理15头,其中9头公犊牛+6头母犊牛,试验犊牛于犊牛岛(1.5 m×3.4 m)单独饲养。15日龄开始分别饲喂NDF水平不同的4种开食料,分别为:A处理10%,B处理15%,C处理20%和D处理25%,70日龄断奶,试验期112 d。结果表明:1)0~42日龄和70~112日龄,B组日增重均高于A、C和D组(P<0.05),分别高出45.69、39.79、117.13 g·d^-1和35.33、153.29、 145.93 g·d^-1。70~112日龄,B、C和D组开食料采食量显著高于A组(P<0.05),分别高出255.20、252.48和392.27 g·d^-1。A(0.61)和B(0.60)组犊牛的饲料转化率显著高于C(0.55)和D(0.54)组(P<0.05);2)犊牛瘤胃pH在35和70日龄时,C组显著高于其他3组(P<0.05),112日龄时,A和B组显著高于C和D组(P<0.05);3)瘤胃NH₃-N含量在90日龄前差异不显著(P>0.05),但在112日龄时, B、C和D组较A组显著降低16.72%、44.19%和52.10%(P<0.05);4)C和D组乙酸比例显著高于A和B组(P<0.05);B组丙酸比例较A、C和D组高出4.24%、3.18%和6.43% (P<0.05),乙酸/丙酸显著低于A、C和D组(P<0.05);5)各处理组间血清总蛋白、葡萄糖和尿素氮含量无显著差异(P>0.05)。1~3月龄犊牛开食料中NDF适宜水平为15%有利于提高断奶后日增重,促进饲料利用效率,改善瘤胃内环境,且对犊牛血清生化指标无不利影响。     

草原灌丛化入侵:过程、机制和效应

草原灌丛化已成为全球性问题,也是生态学、畜牧学研究的热点问题。紧扣草原灌丛化过程、发生机理及其生态学后效等关键问题,介绍了国内外的最新研究进展。灌木入侵途径包括有意识引进入侵和自然入侵2类,入侵过程分为传播到达、定居建群和扩散入侵3个阶段。放牧、火烧、温室气体增加,干旱以及降水格局改变等均可导致草本向木本的转化,且机制复杂,主要有影响草本,木本植物盖度、水分利用效率、化感作用等。木本植物入侵打破了草原生态系统的稳定,表现出沃岛效应,影响动植物的分布以及生态系统的功能和服务。阐明草原“草本-木本”群落演替机制,可为我国研究草原灌丛化和管理提供理论借鉴。     

三江源区土壤侵蚀变化及驱动因素分析

采用修正通用土壤流失方程(revised universal soil loss equation, RUSLE)对三江源区1997-2012年的土壤侵蚀模数和土壤侵蚀量进行定量模拟,并对其生态工程实施前、后时空变化特征进行对比分析,采用空间叠加法分析降雨侵蚀力及植被覆盖度对土壤侵蚀状况的影响,利用模型参数控制法对气候变化和生态工程对土壤侵蚀变化的贡献率进行分析。结果表明:1)生态工程实施后,三江源区土壤侵蚀增加的趋势尚未得到遏制,多年平均年土壤侵蚀模数和侵蚀量较工程实施前增加6.5%,但局部地区土壤侵蚀状况有所好转,约占总面积的45%;2)长江流域在工程实施后的土壤侵蚀量与工程实施前基本持衡;黄河流域土壤侵蚀量增加明显,增幅超过45%;澜沧江流域土壤侵蚀量有所下降,降幅为9.8%;3)降水增强导致土壤侵蚀加剧的贡献率达到180%,植被恢复对土壤侵蚀变化的贡献率为-80%。全面遏制三江源区土壤侵蚀增加趋势,仍需持续努力。     

四倍体鸭茅产量及其构成因素的QTL定位

产量相关性状是复杂的数量性状,对鸭茅的单株产量及构成因素进行QTL分析,可提高育种中对产量性状优良基因选择的效率,同时为鸭茅遗传改良、基因克隆及分子标记辅助育种提供理论依据。以四倍体鸭茅“楷模”和“01436”为亲本杂交而成的作图群体为试验材料,于2014年对洪雅、宝兴两个不同生境下鸭茅株高、旗叶长、倒二叶长、旗叶宽、倒二叶宽、茎粗、花序长、分蘖数、单株干重等9个产量相关性状进行了表型鉴定及相关性分析。此外,在已构建的高密度鸭茅分子遗传图谱的基础上,采用MapQTL 5.0进一步对这些性状QTL定位分析。结果表明,绝大多数性状在亲本间呈显著差异且都整体表现出连续变异,符合数量性状遗传的特征;相关性分析表明,大多数产量相关性状均与干重极显著正相关,与单株干重相关性最好的依次为分蘖、株高;QTL分析发现,控制该9个农艺性状的QTL共60个,洪雅38个,宝兴22个,这些QTL分别定位于分子连锁图谱的1、2、3、4、5共5个连锁群上,单个QTL的贡献率为5.7%~24.7%,单个性状QTL个数为2~15个。其中,控制株高、花序长的QTL各12个,控制倒二叶长、茎粗的QTL各4个,控制旗叶宽、倒二叶宽的QTL各2个,控制单株干重的QTL有6个,影响分蘖的QTL为3个,与旗叶长相关的QTL最多15个。     

大豆和百脉根古老原核基因的全基因组鉴定与比较分析

在漫长的进化过程中,高等真核生物从原核生物中获取了大量基因,对这些基因进行鉴定分析,可为研究高等植物系统演化及基因组水平比较分析提供理论依据。为了进一步解析大豆和百脉根古老原核基因在其基因组中所起的作用及进化关系,本研究利用生物信息学技术对大豆和百脉根基因组古老原核基因进行全基因组鉴定,并对其特征及功能进行了比较分析。研究结果表明,大豆(40.6%)古老原核基因的占比高于百脉根(33.9%),且多分布于内共生细胞器线粒体、叶绿体中。此外,古老原核蛋白质的结构域在大豆和百脉根基因组中的分布相似,表明其在大豆和百脉根进化过程中具有较高的共线性和保守性。通过GO注释发现大豆与百脉根中古老原核蛋白主要分布在膜系统、细胞、细胞组分中。在分子功能上,大豆古老原核蛋白更多地参与代谢和发育过程,这可能与其接受了更多的人为选育有关。在生物过程中,古老原核蛋白更多参与催化反应和结合反应,主要以酶的形式在发挥作用。通过比较分析,本研究揭示了古老原核蛋白在大豆和百脉根中进化的独特模式,可为其他豆科植物基因组分析提供一定理论基础。