南极中山站附近海水微生物多样性和宏基因组分析

以中国第34次南极科考采集的中山站附近海域5个站点海水样品为研究对象,通过Illumina高通量测序,鉴定微生物组成和微生物群落结构,发现中山站取样的海水中变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)最为丰富,其次为蓝细菌(Cyanobacteria),属水平上黄杆菌属(Flavobacterium)和嗜冷杆菌属(Psychrobacter)含量最多,均超过20%。首次在南极海水中发现UBA1315属微生物,功能注释分析显示含有丰富的DNA修复基因,可能有助于适应南极恶劣环境。对中山站和罗斯海上层海水以及南北极不同地理位置海水微生物比较发现,变形菌门、拟杆菌门和蓝细菌在所有海水中普遍存在,变形菌门为优势菌,蓝细菌在南极海水中含量丰富,罗斯海上层海水比中山站海水微生物多样性丰富,且主要菌群丰度不同。初步揭示了中山站附近海域微生物群落组成,为后续进一步研究南极中山站海水微生物资源调查和功能开发研究提供一定的基础数据。     

弱光条件下不同穗型小麦品种旗叶光合特性和抗氧化代谢

在大田试验条件下,比较了大穗穗型小麦品种泰农18和多穗型品种济南17的叶绿素含量、净光合速率(P_n)、可溶性蛋白和总糖含量、抗氧化酶活性及丙二醛(MDA)含量对不同程度弱光响应的差异,为黄淮麦区小麦高产稳产栽培及品种选用提供理论依据。从开花期至成熟期分别对两品种进行25%(S1)、50%(S2)和90%(S3)的弱光处理,以正常光照(S0)为对照。结果表明,S1和S2处理提高了小麦灌浆期内旗叶叶绿素含量和最大光化学效率(F_v/F_m),而S3处理提高了花后0~6 d旗叶叶绿素含量和F_v/F_m,之后显著低于对照;随弱光程度增强旗叶花后实际光化学效率(Φ_PSII)升高,而叶绿素a/b比降低。S2和S3处理显著抑制了旗叶抗氧化酶活性,降低了旗叶P_n、可溶性蛋白和可溶性总糖含量;而S1处理增强了旗叶超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性,提高了小麦旗叶P_n、可溶性蛋白和可溶性总糖含量。相同处理条件下,与泰农18相比,济南17的旗叶叶绿素含量较高,光系统II (PSII)活性较强,同时抗氧化酶活性下降较慢,膜脂过氧化程度低,使叶片功能免受破坏,保证了光合作用的进行。75%光照条件下(S1)的小麦抗氧化酶具有较高活性,叶片膜脂化程度低,抗逆性较强,旗叶P_n高值持续期长,有利于光合产物的积累。多穗型品种比大穗型品种更能适应黄淮麦区小麦生育后期光照不足的生产条件。     

蜈蚣草的超微结构和砷、钙的亚细胞分布

本文对砷和钙处理下蜈蚣草羽叶中砷、钙的亚细胞分布、超微结构变化及钙定位进行了研究。无砷处理下,各亚细胞组分中砷的分布为:细胞壁>胞质>细胞器。0.2.mmol/L砷处理下,羽叶各亚细胞组分中砷的分布为:胞质>>细胞壁>细胞器。不同处理下,各亚细胞组分中钙含量变化规律相似:细胞壁最高,胞质其次,而细胞器远低于前两者。5.mmol/L钙处理对蜈蚣草羽叶细胞超微结构产生破坏,使细胞出现明显的质壁分离。在高砷高钙环境中,钙可能会增强砷对蜈蚣草的毒害效应,导致羽叶细胞的超微结构受到破坏。     

有机无机肥料配施对春玉米农田N2O排放及净温室效应的影响

鉴于当前农村生活垃圾的污染日益突出,且云贵高原农村地区生活垃圾的研究尚处于空白,随机选择了该地区9个自然村,通过访问式问卷调查、现场采样、实验室测试等方法,对当地农村生活垃圾的特性、群众对生活垃圾的认知以及参与管理的意愿进行了调研,以期为农村生活垃圾的管理与处理处置提供理论支撑和技术指导。研究表明：云贵高原农村地区生活垃圾产生量为160 g·人-1·d-1;主要组分有厨余类、灰土类、橡胶类、纸类和木竹类;垃圾容重、含水率、灰分、可燃物和热值分别为106 kg·m-3、39.16%、19.48 %、41.37 %和7615 kJ·kg-1。此外,云贵高原农村地区群众对生活垃圾的污染性认知主要来自于直观感受,对可回收生活垃圾的认知直接受当地废品回收商的影响,对有毒有害生活垃圾的认知不足;群众对生活垃圾处理处置的支付意愿较好,参与生活垃圾保洁和管理工作的意愿较强,该地区已基本具备开展农村生活垃圾管理与处理的群众基础。     

巨胚水稻W025糙米浸水后γ-氨基丁酸含量变化的研究

富含γ-氨基丁酸（GABA）的降血压功能水稻正受到越来越多的关注。W025是通过化学诱变和杂交选育而成的水稻新品系,具有巨胚特征,遗传分析表明巨胚基因受单隐性基因控制。进一步研究W025和其原始品种金南风浸水后γ-氨基丁酸（GABA）含量及其合成关键酶——谷氨酸脱羧酶活性的动态,并用半定量RT-PCR检测了2个谷氨酸脱羧酶转录本在浸水过程的表达变化。结果表明,（1）GABA主要集中在胚部,浸水后W025的GABA积累量显著高于金南风。（2）随着浸水时间延长,谷氨酸脱羧酶（GAD）的活性呈逐渐增加趋势,W025胚部的酶活性显著高于金南风。GAD活性的变化与GABA的积累显著正相关,表明浸水后种胚GABA的积累与谷氨酸脱羧酶的催化反应有关。（3）2个谷氨酸脱羧酶基因OsGAD1与OsGAD2在W025和金南风之间没有转录水平的差异。提示可能存在其它的谷氨酸脱羧酶基因对浸水后GABA的积累起关键作用。     

河北省大棚蔬菜施肥状况分析与评价

通过施肥抽样调查和田间取土测定,研究了河北省大棚蔬菜施肥存在的主要问题。结果表明:在大棚蔬菜生产中,有机肥养分施入量占施肥总量的61%~88%。在大棚甜椒、黄瓜和番茄上,氮素化肥养分平均施用量超出需要量0·8~2·5倍,磷素化肥养分平均施用量超出需要量9·2~19·1倍,钾素化肥仅在甜椒上施用量超出需要量2倍左右,而在黄瓜和番茄上施用量与需要量基本一致。长期超量施肥,造成土壤养分积累,并导致土壤盐渍化,大棚蔬菜土壤碱解氮、速效磷和速效钾超出适中水平的比例分别为21%、75%和34%,土壤电导率不同区域平均值为113~513μs/cm,是露地菜田或农作物田块的1·5~2·5倍,最高值达1143μs/cm,已超出多数作物可以忍耐临界值的一倍以上。     

11 种城市木本植物叶片生理物质对遮荫的响应

通过遮光率45%、75%和全光照3种光生境的植物栽培试验,测定了11种城市木本植物叶片叶绿素、花青素、可溶性糖、淀粉和蛋白质的变化,分析了遮荫对不同木本植物生理物质变化的影响,结果表明,遮荫能增加多数植物的叶绿素含量,明显降低花青素含量,特别是色叶植物,从而影响色叶植物的叶色效果,遮荫可减少色叶植物可溶性糖的含量,而增加非色叶植物可溶性糖含量,但对不同类型植物可溶性糖含量的影响幅度不一;遮荫能减少大多数植物的淀粉含量,但使部分色叶植物的淀粉含量增加,而不同遮荫程度对植物叶片淀粉含量的影响没有明显的规律性;光生境变化对植物叶片蛋白质影响缺乏明显的规律性,影响幅度也不一。     

基于时序高光谱和多任务学习的水稻病害早期预测研究

水稻病害是影响水稻产量的重要因素之一,水稻病害的早期预测对水稻病害防治至关重要。为了实现水稻白叶枯病害的预测,连续采集了从接种病菌到早期发病共7d的白叶枯病害胁迫下的叶片高光谱图像。利用Savitzky-Golay算法对高光谱图像进行预处理,并利用主成分分析（Principal component analysis, PCA）和随机森林（Random forest, RF）算法提取光谱特征,构建多任务学习(Multi-task learning, MTL)与长短期记忆（Long short-term memory, LSTM）网络融合的预测模型,对水稻病害发病率和潜伏期进行预测,并利用鲸鱼优化算法（Whale optimization algorithm, WOA）对MTL-LSTM模型进行优化。实验结果表明：PCA和RF可以有效地从高光谱图像中提取光谱特征,降低高光谱数据维度,且基于光谱特征构建的预测模型性能优于全波段光谱构建的预测模型性能,建模时间降低约98%。基于时序高光谱构建的预测模型对发病率和潜伏期的预测取得了预期效果,基于前10个特征波长构建的WOA-MTL-LSTM模型取得了最优的预测性能,对发病率和潜伏期预测测试集的R2分别为0.93和0.85,RMSE分别为0.34和2.12,RE分别为0.33%和1.21%。通过WOA算法可以提升MTL-LSTM的预测性能,对发病率和潜伏期预测的R2均提升0.05。研究结果表明RF提取高光谱特征能有效表征全波段光谱,基于时序高光谱的WOA-MTL-LSTM模型可以准确预测白叶枯病害发病率和潜伏期,为水稻白叶枯病害的预防提供了技术支持。     

播期与密度组合对不同穗型小麦品种花后旗叶光合特性、籽粒库容能力及产量的影响

为给在近年冬前积温增加的情况下冬小麦的种植选择适宜的播期和密度,在山东莱州大田条件下,以两种不同穗型小麦品种为试验材料,研究了播期、密度组合对小麦叶面积系数及生育后期旗叶光合特性、籽粒库容能力和产量的影响。结果表明,播期和密度组合处理对不同穗型小麦品种LAI、旗叶光合特性、籽粒库容能力及产量均存在明显影响,两个小麦品种的旗叶光合特性均以中播两密度处理（10月19日播种,密度分别为180万和270万株·hm-2）的表现较优,潜在库容大,籽粒充实指数高,粒叶比值大,最终产量高。综合来看,本试验条件下,10月12日至19日可作为当前冬小麦适宜播期,大穗型品种比多穗型品种更适宜密植,多穗型品种密度应在120万~180万株·hm-2（播量60~90 kg·hm-2）,而大穗型品种应在180万~270万株·hm-2（播量90~135 kg·hm-2)。     

火炬树化感作用的初步研究

初步探讨了火炬树根、叶浸提液对紫穗槐、侧柏、火炬树的化感作用效应,对三个树种绝对发芽率、发芽指数、化感效应指数进行比较.结果表明:(1)火炬树发芽率低于紫穗槐、侧柏.发芽率顺序依次是:侧柏>紫穗槐>火炬树.(2)火炬树根浸提液处理的紫穗槐种子发芽率、发芽指数比对照低,化感效应指数均为负值;叶浸提液比根浸提液对紫穗槐种子萌发的抑制作用更明显.当浓度为0.15 g·L-1时,浸提液对紫穗槐种子发芽抑制最明显,其化感效应指数为-1.0392.(3)火炬树浸提液处理后,侧柏绝对发芽率和绝对发芽指数小于对照,说明其抑制作用明显;且叶浸提液的化感抑制效应强于根浸提液.(4)火炬树浸提液对自身种子萌发基本没有影响.