黄秋葵MYB转录因子的鉴定及与果实老化关系分析

黄秋葵(Hibiscus esculentus L.)纤维素和木质素的大量积累极易引起果实老化,而植物MYB转录因子参与纤维素和木质素等生物合成与沉积,在次生细胞壁形成中起着重要的调控作用。为研究MYB转录因子在黄秋葵老化中的作用,从黄秋葵果实转录组测序数据库中筛选得到10条功能注释为MYB基因的片段序列,克隆获得了HeMYB4、HeMYB6、HeMYB26、HeMYB28、HeMYB44、HeMYB46、HeMYB59、HeMYB86、HeMY108和HeMYB113的基因全长,分析其核苷酸及编码氨基酸序列特征,同时进行了亚细胞定位、磷酸化位点、功能域、进化等生物信息学分析。结果显示,10个MYB基因均定位于细胞质膜上,具有丰富的磷酸化位点和功能域,与拟南芥等物种中参与纤维素和木质素合成的MYB蛋白亲缘关系较近。通过实时荧光定量PCR分析黄秋葵MYB基因家族的10个基因在果实发育过程、采后常温贮藏期间的表达,结果发现,HeMYB46、HeMYB86、HeMY108的表达量与纤维素含量呈极显著正相关,推测上述基因在黄秋葵果实衰老过程纤维素合成中起重要作用;HeMYB46、HeMYB59的表达量与木质素含量呈极显著正相关,推测其在木质素合成中起到重要调控作用。本研究结果初步明确了黄秋葵MYB转录因子在黄秋葵老化过程中的作用, 为黄秋葵的生产、分子育种等提供了理论基础。     

黄土高原地区林地枯枝落叶层水土保持效应研究进展

枯枝落叶层是林地垂直结构中参与水文循环过程的重要作用层,在涵养水源和保持水土中发挥着重要作用。黄土高原经过20年植被快速恢复,枯落物覆盖使近地表植被特征和生态过程变化明显,这必将影响地表土壤水分入渗、产汇流等水文和土壤侵蚀过程。为全面掌握黄土高原地区林地枯枝落叶层的水土保持效应研究动态,系统回顾了林地枯枝落叶层在凋落动态、蓄积量变化、截留降雨、阻延地表径流、提高土壤抗蚀抗冲能力和增加土壤入渗等方面的研究历史。分析了目前林地枯枝落叶层研究中存在的若干问题,提出未来黄土高原地区应加强野外坡面枯落物原位长期监测和降雨试验研究,开展多地貌、多尺度研究,关注天然林和人工林枯枝落叶层水土保持功能的对比研究,以及水文物理过程模型建立和参数确定,并重视林地枯枝落叶层的保护和监管。     

1999—2018年河南省植被覆盖时空演变分析

为了研究河南省植被覆盖的时空演变特征,利用slope趋势分析、典型地市分析、典型年份和月份分析、土地利用类型改变对植被覆盖的影响分析等方法,分析了1999—2018年河南省植被覆盖时空演变特征。结果表明:(1)河南省西部和南部植被覆盖改善十分明显,河南省北部和东部有轻微改善,而河南省中部植被覆盖有所退化;(2)河南省NDVI分布具有较强的空间差异性,从南北向来看,NDVI均值中部最低,南部最高,北部次之。从东西向来看,NDVI均值中部最低,东部最高,西部次之。河南省NDVI平均值在空间上呈现两头高中间低的趋势;(3)河南省月尺度的NDVI呈现出明显的季节性,最高值出现在夏季8月,最低值出现在冬季1月。(4)居民用地的增加影响着河南省的植被覆盖状况,并且呈负影响;(5)河南省自从实施“退耕还林”政策后,耕地明显减少、林地增多。由此可以得出,1999—2018年河南省总体植被覆盖率改善,NDVI值增加。     

Na+与Cl–浓度平衡供应促进小白菜干物质积累及营养品质提升

  【目的】  适宜的Na+与Cl–浓度均有利于植物的生长,但Na+和Cl–哪个起主导作用,以及二者之间的平衡关系对其有益作用的影响尚不清楚。因此,拟通过本研究为低浓度氯化钠在生产中的应用提供理论依据。  【方法】  采用盆栽试验培养小白菜(Brassica campestris L. ssp. chinensis var. communis Tsen et Lee),在小白菜长到3叶1心时进行叶面喷施处理。以NaCl为基础,设置了[Na+]<[Cl–] (A)、[Na+]＝[Cl–] (B)和[Na+]>[Cl–] (C) 3组处理。B组平衡态的3个处理的[Na+]∶[Cl–]的浓度(mmol/L)比为6∶6 (B₁)、12∶12 (B₂)、18∶18 (B₃);A组非平衡态的3个处理为0∶6 (A₁)、6∶12 (A₂)、12∶18 (A₃);C组非平衡态的3个处理的比值是6∶0 (C₁)、12∶6 (C₂)、18∶12 (C₃),以无离子水为对照CK,每日喷施一次,连续处理21天。停止喷施后,取样观测叶片组织结构,测定植株干鲜物质量、叶片光合活性以及游离氨基酸含量。  【结果】  无论[Na+]和[Cl–]是平衡还是非平衡状态,喷施处理均显著提高了小白菜的干鲜物质积累量和叶片光合活性。与CK相比,3个[Na+]、[Cl–]等浓度供给处理均显著增加了小白菜植株干、鲜生物量,显著增加了植株游离氨基酸含量,增加了叶面积尤其是中上位叶面积,促生效果均以B₂ 处理最佳,植株干、鲜生物量分别比CK增加了35.1%和43.7%,叶面积增加了33.4%。在非平衡状态中,有Cl–无Na+时有利于含水量增加,有Na+无Cl–时有利于干物质累积,且表现出Na+和Cl–均有利于含水量增加,Na+比Cl–更有利于游离氨基酸累积([Na+]>[Cl–]时,增加52.6%),Cl–比Na+更有利于干物质累积和光合速率([Na+]<[Cl–]时,增加17.3%)以及气孔导度([Na+]<[Cl–]时,增加145.3%)增加的现象。2因素主体间效应检验显示,小白菜的植株干鲜物质和营养物质累积、叶面积和比叶重、叶片光合气体交换活性,既受Na+、Cl–单独离子效应的影响,又受Na+与Cl–交互效应的影响。  【结论】  叶面喷施[Na+]与[Cl–]平衡与否都对小白菜的生长、干物质累积、含水量增加和叶片光合活性具有促进效应。但以12 mmol/L NaCl的生长促进效应更优,其主要表现为叶面积的扩展促使植株干物质累积。     

基于Copula分析生态恢复对黄土高原水沙频率耦合关系的影响

为探讨黄土高原水土流失持续治理（P1,1960—1979年;P2,1980—1999年）及退耕还林（草）（P3,2000—2019年）不同阶段水、沙频率耦合特征及演变,基于典型黄土丘陵沟壑区北洛河上游刘家河站1960—2019年的径流量与输沙量实测日数据,采用Copula函数等方法进行水、沙频率统计和模拟。结果表明：（1） Gumbel-Houggar Copula函数能很好地模拟上游水、沙联合概率分布。（2）从P1~P3阶段,5~100年各重现期径流、输沙数量均显著降低,各设计频率的水沙数量在发生概率上的异步性增强。（3）水土流失治理和生态环境建设对黄土高原生态水文过程的影响主要表现在大幅降低20年以上重现期水、沙极端事件发生的概率。黄土高原大幅度的生态恢复在区域尺度上已经表现出减水更减沙、调节水、沙极端事件发生概率等良好的生态功能。     

CO2浓度升高对稻麦轮作农田氨挥发的影响

氨挥发不仅造成农田氮素损失,还加剧了大气灰霾污染。二氧化碳(CO₂)浓度升高和气候变化对农田氨挥发的影响尚不清楚。采用OTC(Open-Top Chamber,开顶式气室)模拟研究CO₂浓度渐升和骤升200 mg/L对南方稻麦轮作农田氨挥发的影响,探明在21世纪末CO₂浓度背景下农田氨挥发的响应特征。本研究分别设置CK对照组、T1渐增组和T2骤增组,通气式氨气捕获法测定农田氨挥发,并比较各处理之间的差异。试验结果表明:(1)两年田间试验后,在CO₂浓度升高下,小麦田累积氨挥发为7.87 kg/hm²,水稻田累积氨挥发为80.38 kg/hm²,小麦季氨挥发量较少,全年氨挥发量主要由水稻季贡献。(2)小麦季氨挥发持续时间较长,峰值出现与降水情况有关;水稻季氨挥发峰值出现在施肥后1～4 d,随后下降,氨挥发持续时间较短,两周之后降至背景值。(3)本试验影响氨挥发的主要因素是气温、降水和土壤铵态氮含量。(4)2018年冬小麦、2019年水稻、2019年冬小麦和2020年水稻的农田氨挥发量各处理之间均无明显差异。由此推论,到21世纪末,无论CO₂浓度渐升或骤升200 mg/L,均对稻麦轮作农田氨挥发无明显影响。     

添加腐植酸与生化抑制剂的稳定性增效尿素在黑土中的施用效果

研究同时添加生化抑制剂与生物刺激素腐植酸的稳定性增效尿素在黑土中的施用效果,明确在黑土中生物刺激素腐植酸与生化抑制剂结合对尿素态氮转化的调控作用,为研究适宜黑土的生物刺激素腐植酸与生化抑制剂结合的稳定性增效尿素专用配方提供理论依据。试验以不施氮肥(CK)及施用普通尿素(N)为对照,在尿素中分别添加腐植酸(H)、脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、2-氯-6(三氯甲基)-吡啶(CP)以及各生化抑制剂与腐植酸组合,共9个处理。通过盆栽试验,监测不同处理的土壤铵态氮、硝态氮、玉米生物学指标、产量,计算土壤硝化抑制率、玉米籽粒吸氮量、玉米植株总吸氮量及尿素肥料氮利用率等指标。结果表明,相比单独施用尿素肥料,腐植酸及生化抑制剂NBPT、DMPP、CP的添加均能显著提高玉米产量、吸氮量、氮肥利用效率等,同时对土壤铵态氮及硝态氮含量有显著影响(P<0.05)。施用添加腐植酸与NBPT尿素处理相比单独添加NBPT尿素处理显著提高了玉米苗期黑土硝化抑制率、玉米株高及叶片叶绿素含量,分别提高14.03%、6.31%、3.22%,但玉米产量、植株吸氮量、氮肥利用效率、玉米茎粗及叶面积均有所下降。施用添加腐植酸与DMPP的尿素处理相比单独添加DMPP尿素处理的玉米株高、叶绿素含量分别提高7.97%、20.17%,显著降低玉米苗期黑土硝化抑制率、玉米产量、经济系数、籽粒吸氮量、叶面积,同时植株总吸氮量、氮肥利用率及茎粗有所降低(P<0.05)。施用添加腐植酸与CP的尿素处理相比单独添加CP尿素处理显著提高玉米产量、叶绿素含量、总吸氮量、氮肥利用效率(P<0.05),玉米株高、玉米籽粒吸氮量也均有提高,但玉米茎粗及叶面积有所下降(P<0.05)。在黑土中,施用添加腐植酸与CP的尿素处理可以提高玉米产量、植株吸氮量、玉米株高、叶片叶绿素含量和肥料利用率。施用添加NBPT、DMPP与腐植酸配合的尿素处理降低玉米产量、植株吸氮量、氮肥利用效率,不利于玉米产量的增加及肥料利用率的提高。在黑土玉米种植区,氮肥管理建议将腐植酸与CP结合制成新型高效稳定性增效尿素肥料施用,有利于玉米的增产及尿素肥料利用率的提高,避免将腐植酸与NBPT、DMPP配合使用。     

不同植被对煤矿复垦区域土壤真菌多样性和酶活性的影响

为了评价不同植被对煤矿废弃地复垦区土壤生态修复的效果,本研究开展了桃树、杉树、李树等植被对复垦区土壤酶活性和真菌种群多样性的影响分析。结果表明：（1）不同植被下,脲酶、酸性磷酸酶和转化酶的活性差异显著。脲酶在对照中最高,桃树最低;酸性磷酸酶活性对照最高,杉树（0~20、40~60 cm）和桃树（20~40 cm）土壤中最低,且一般情况下酶活性随土层加深而降低,具有表聚性,但不同植被和不同土层的转化酶活性的变化表现不同;该区域土壤的pH随土层加深增高,最高为5.67,均呈酸性,除对照外,均表现出一定程度的差异性。（2）不同植被下,所有土壤样品的真菌种群优势门均为子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、毛霉菌门（Mucoromycota）,季也蒙酵母属（Meyerozyma）和芽枝霉属（Cladosporium）为所有土壤样品都具有的优势属,而孢霉属（Mortierella）仅在柳树土壤中不是优势属,青霉菌属（Penicillium）、绿核菌属（Ustilaginoidea）是李树土壤中的优势属;盘菌属（Tricharina）是杉树土壤中的优势属;刺毛四枝孢（Tetracladium）是对照土壤中的优势属。通过综合非度量多维尺度分析（Non-metric multidimensional scaling, NMDS）表明,不同植被的土壤真菌群落组成差异较大,柳树0~20 cm、杉树20~40 cm、对照40~60 cm土壤中的真菌数量和多样性较丰富,其中桃树土壤中的真菌丰富度和多样性相对较低。本研究结果可以为其他煤矿复垦区域土壤生态修复研究提供借鉴。     

植物组织培养:最新进展和潜在的应用(英文)

植物组织培养体系在基础研究和商业应用中具有巨大的潜能,例如园艺产业。组织培养过程伴随着一系列关于形态学、生理学、生物化学、分子和表观遗传的改变。分子水平的改变主要包括基因突变、DNA重组、染色体变异和表观遗传调控(DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、小RNA调节)。这些改变被认为能促进外植体对培养环境的适应并有益于随后的形态发生。目前,组培已在商业应用和细胞生物学、遗传学、生物化学等基本研究中发挥了重要作用。本文重点介绍了植物组织培养的原理概念、培养基的制作、外植体的选择、各种激素的作用机理、植物离体快速繁殖的3大难题(外植体的污染、褐变、试管苗的玻璃化)以及防止措施,并详细阐述了植物离体快繁、无病毒苗木培育、培养细胞突变体、人工种子和离体培养期间分子水平的变化。     

基于NFC标签的水产养殖质量追溯系统设计

针对水产养殖过程的不合理用药、饲料添加等质量安全问题.应用基于XML/Web服务的数据传递技术构建多层可追溯质量管理系统,并利用NFC标签技术作为在整个水产品流通过程中的身份唯·标识.通过NFC标签,可为生产者、检验者、监督者和消费者提供信息交互平台,真正实现了水产品流通的全程可追溯性.