湖北省巴东县烤烟适宜品种评价与筛选

为筛选出适宜巴东烟区种植的优质、适产烤烟品种,对3个新品系进行田间筛选试验。结果表明,与对照品种云烟87相比,3个新品系农艺性状、经济性状等指标表现稍差,其中新品系中HB202表现相对较好;HB204、HB094及对照品种云烟87内在化学成分含量比较协调;不同品系(种)烟叶感官质量均为香气质中等、香气量尚充足、余味尚舒适、刺激稍显,其中对照品种云烟87表现良好,相对优于3个供试新品系。     

姜堰区浅层地下水资源开发利用管理

由于姜堰区浅层地下水开发利用缺乏统一的规划,并且随着开发利用规模不断扩大,可能会出现局部采补失衡的情况,研究姜堰区浅层地下水开发利用管理十分有必要。基于姜堰区水文地质条件和抽水试验所得参数,利用Visual MODFLOW软件建立姜堰区水文地质数学模型,并通过不断调试参数使模拟水位和实测水位拟合情况较好,证明建立模型合理有效,能真实地反映当地的水文地质条件,可用于姜堰区浅层地下水水位预测。以水位为控制目标,预测未来2030年姜堰区浅层地下水可开采量。结果表明,现状开采条件不变情况下,2030年姜堰区浅层地下水可开采量为467.04万m~3/年;并与现状实际开采情况进行对比,分析研究区浅层地下水开发利用潜力为76.41,远远大于1.2。表明现状开采条件情况下,研究区浅层地下水仍具有一定的开采空间。因此,应严格按照浅层地下水剩余资源量分区图对研究区浅层地下水开发利用进行指导,针对有开采潜力区进行科学合理布井。     

铁皮石斛指纹图谱及生物活性成分研究进展

铁皮石斛(Dendrobium officinal Kimura et Migo)兼具药用价值,不仅含有人体必需氨基酸,还含有多糖、黄酮类、生物碱等活性成分,具有降血压、降血糖、抗肿瘤等功效。但石斛属植物来源众多、成分差异较大,给铁皮石斛的鉴别带来困难,利用指纹图谱技术标记特征物质可以对其鉴别及品质评价提供一定的理论依据。另外,国内外学者已从铁皮石斛中分离鉴定出多糖、黄酮类、生物碱等多种生物活性成分,证实了这些成分的药效并推断其生理作用机制。从多角度总结了近几年铁皮石斛指纹图谱、生物活性成分及作用机制的研究进展情况,以期为铁皮石斛的鉴定及药物开发研究提供一定的科学依据。     

小麦抗白粉病及分子标记研究进展

小麦白粉病是威胁小麦的主要病害。实践证明,选育和应用抗病品种是解决小麦白粉病最经济、安全、有效的措施。近年来,分子标记技术的快速发展为小麦抗白粉病基因的研究奠定了基础。对小麦白粉病菌的形态特征、毒性频率、抗性基因来源、染色体定位、生理抗性、抗性基因应用等方面研究进展进行了综述,旨为小麦抗病育种提供参考依据。由于病原菌生理小种极容易变异,导致克服寄主原有抗性,可通过基因聚合使不同抗性基因实现有效结合,拓宽其抗谱,提高其抗性持久性,对小麦白粉病抗性研究具有重要理论和实践意义。     

农杆菌介导大麦无筛选标记转基因植株的获得

【目的】目前,国内外大麦遗传转化主要利用Golden Promise品种,基因依赖性严重,尤其是大麦的转化效率较低,并且获得安全型转基因大麦植株对其进一步产业化非常重要。建立高效、无筛选标记大麦遗传转化体系,拓展大麦遗传转化的受体基因型,为大麦基因功能解析和大麦转基因育种及商业化种植提供技术保障。【方法】以优良大麦品种Vlamingh为受体,取开花授粉后14 d左右的幼胚为转化材料,通过对培养基成分及培养步骤优化,建立农杆菌介导的高效遗传转化体系,并利用该体系将Bar和GUS在不同T-DNA区段的双T-DNA表达载体pWMB123转化大麦,获得候选转基因植株,然后利用PCR、Bar试纸条、组织化学染色和Southern blot等检测方法,在T₁代转基因植株中成功获得无筛选标记大麦转基因植株。【结果】在愈伤组织分化阶段,发现培养基中添加1.0 mg·L^-1 KT、0.5 mg·L^-1 6-BA和0.05 mg·L^-1 NAA明显促进愈伤组织分化。在转基因植株生根阶段,发现采用添加1.0 mg·L^-1的IBA的SM1（无其他生长素）的生根效果最佳,培养基中添加2.5 mg·L^-1 CuSO₄显著降低了大麦转基因植株白化现象。共转化了138个幼胚,最终获得14株大麦转基因植株,转化效率10.14%。PCR、Bar试纸条、GUS染色等检测证实,T₀代转基因植株中均含有Bar,而仅有10株含有GUS,2个T-DNA的共转化效率为71.43%。选取4个同时含有Bar和GUS的转基因植株,对其自交后代进行检测,在BL8株系中筛选到2株只含GUS而不含Bar的转基因植株,无筛选标记效率为6.9%。在T₁代转基因植株中对Bar和GUS进行了Southern blot鉴定,发现在多数转基因植株中Bar和GUS均为多拷贝整合,进一步证实BL8-15和BL8-19为无筛选标记的转基因植株。【结论】利用大麦品种Vlamingh为转化材料可以较高效率获得转基因植株,提高愈伤组织分化效率和转基因植株生根效率,降低转基因植株白化现象。利用农杆菌介导双T-DNA表达载体转化大麦,成功获得了无筛选标记转基因植株。     

山羊卵泡发育相关基因的筛选及分析

【背景】山羊第一卵泡波中的优势卵泡（dominant follicles, DF）和从属卵泡（subordinate follicles, SF）是整个卵泡发育过程中最为关键的两个阶段。随着卵泡的进一步发育,最终DF可能发育成为成熟卵泡,直到排卵;SF将走向闭锁,其中颗粒细胞的凋亡是导致卵泡发生闭锁的关键因素。然而目前对促进卵泡的优势化或导致其闭锁的分子机理尚不清楚。【目的】通过对山羊第一卵泡波中DF和SF颗粒细胞进行高通量测序,旨在筛选影响卵泡发育的关键基因,为深入探究卵泡发育的调控机制提供理论依据。【方法】选取10只1岁龄健康的贵州白山羊分别注射前列腺素F_2α,使其同期发情,此后每天用B超检测并记录卵泡的生长情况,发情3 d后,统一屠宰并采集第一卵泡波中DF (直径4.5—6 mm)与SF (直径3 —4.5 mm),分别分离其中的颗粒细胞,提取总RNA、构建文库后通过Illumina Hiseq 2500平台进行测序。利用FastQC对测序产出raw reads进行质量评估并经过过滤后,获得品质较高的clean reads;使用Trinity对得到的clean reads进行重新组装,从而获得unigenes;使用CLC Genomics Workbench将unigenes与山羊RefSeq数据库进行比对获得mRNA;使用DESeq2 软件对获得的mRNA进行差异表达分析;分别采用goseq和kobas软件对得到的差异表达基因进行GO分析及KEGG信号通路分析;最终通过qRT-PCR对筛选出的可能影响卵泡发育的关键基因进行验证。【结果】分别对测序得到的raw reads进行过滤后,在DF颗粒细胞中获得43 217 934条clean reads,占raw reads的比例为95.19%;SF颗粒细胞中获得40 766 348条clean reads,占raw reads的比例为95.35%。将得到的unigenes与山羊的RefSeq 数据库进行比对后,共得到33 896条带有注释的转录本,再通过设定FPKM>1, q value<0.05,共在两种卵泡颗粒细胞中获得13 644个基因。设定参数：FPKM≥1,SF-FPKM/DF-FPKM>1,P<0.05,获得695个差异表达mRNA,其中233个在SF颗粒细胞中表达显著上调,462个表达显著下调;对所获得695个差异表达mRNA进行GO功能富集分析,共分为三大类42组：其中生物学过程占47.6%,细胞组分占47.6%,分子功能占4.8%;KEGG信号通路分析,发现20条通路,其中与核糖体通路相关的基因富集最为显著。通过在Genecard中进行功能分析后,筛选6个可能与山羊卵泡发育密切相关的基因,其中PRLR、PTX3、RGN在SF颗粒细胞中表现为上调;DKK3、ALDH1A2、RARRES1则表现为下调。qRT-PCR显示PRLR、RGN、DKK3、ALDH1A2、RARRES1的表达趋势与高通量测序结果一致,且RGN在从属卵泡颗粒细胞中的表达量极显著地高于优势卵泡（P<0.01）;DKK3、ALDH1A2、RARRES1在优势卵泡颗粒细胞中的表达量极显著地高于从属卵泡（P<0.01）。【结论】DKK3、ALDH1A2、RARRES1和RGN在优势卵泡和从属卵泡中表达量存在极显著差异,推测在山羊卵泡发育过程中可能促进卵泡的优势化或导致闭锁,对深入探究卵泡发育的调控机制具有重要意义。     

水稻灌浆期穗颈瘟发生对产量及茎节代谢产物的影响

【目的】检测自然条件下稻瘟病感病品种茎节的代谢产物,从代谢物角度解析水稻品种感病和产量降低的原因,为粳稻品种感病机理研究和生态防控提供理论依据。【方法】以稻瘟病感病品种辽星1号和粳型恢复系C418为材料,灌浆期调查穗颈瘟发病率,同时采用气相色谱-质谱（GC-MS）非靶向代谢组学方法检测感病茎节和正常茎节的代谢产物,利用主成分分析（PCA）感病茎节与正常茎节之间代谢物组成,利用偏最小二乘法判别分析（PLS-DA）的变量权重值（VIP>1.0）进行两者之间差异代谢产物种类的筛选,比较两者糖类物质和氨基酸类物质的差异,从代谢物角度解析水稻品种产量降低的原因。成熟期进行结实率、千粒重、粒长、糙米率等产量和品质性状测定。【结果】辽星1号和C418穗颈瘟发病率分别为57.23%和82.94%。穗颈瘟显著降低一次枝梗整精米率、二次枝梗的结实率、千粒重、长宽比和整精米率,其他性状无显著差异。辽星1号和C418的茎节GC-MS检测均定性到358种代谢产物,感病茎节上调了73.46%和67.88%的代谢产物。PCA和PLS-DA分析可以将感病茎节和正常茎节的代谢产物清楚分开,辽星1号和C418的感病茎节和正常茎节之间具有明显不同的代谢产物表型,与正常茎节相比,辽星1号感病茎节诱导61种代谢产物相对含量显著变化,C418感病茎节诱导47种代谢产物相对含量显著变化,两个品种共有显著变化的代谢产物30种。其中,次生代谢产物香草酸、α-生育酚、脱氢抗坏血酸、三十烷醇、大豆苷元和N-乙酰-d-甘露糖胺的相对含量显著下调,辽星1号分别下调了87.03%、96.29%、77.95%、74.56%、86.48%和82.68%,C418分别下调了99.92%、99.68%、97.26%、86.67%、94.96%和76.74%。正常茎节中辽星1号这6种次生代谢产物的相对含量分别是C418的2.64、2.39、2.39、2.27、3.09和2.56倍;感病茎节上调了63.33%的糖类物质和68.42%的氨基酸类物质,糖类物质上调了1.02—17.92倍,氨基酸类物质上调了1.05—13.12倍,其中C418糖类物质上调的幅度更大。【结论】穗颈瘟发生显著改变了感病品种辽星1号和C418的茎节代谢产物组成,感病品种可能通过香草酸、α-生育酚、脱氢抗坏血酸、三十烷醇、大豆苷元和N-乙酰-d-甘露糖胺相对含量的变化调控茎节对稻瘟病的防御反应。感病茎节通过积累大量的糖类物质和氨基酸类物质,降低其向籽粒转运,抑制了产量形成。     

柑橘轮斑病的适生区预测及风险分析

【目的】 柑橘轮斑病（citrus target spot）作为一种新发柑橘病害,造成发病果园严重的经济损失。本研究针对该病害进行适生区预测及风险分析,以便对该病采取及时、有效的管控措施,最终达到降低其流行风险等级,防止病害传播扩展的目的。【方法】 基于环境变量数据和柑橘轮斑病发生分布数据,运用MaxEnt生态位模型模拟预测柑橘轮斑病菌（Pseudofabraea citricarpa）在中国的潜在适生区分布。并通过ROC（receiver operating characteristic）曲线下面积（area under the curve,AUC）评估预测模型的精度,运用正规化训练增益刀切法（regularized training gain）获取气候因子与分布概率间的关系。同时采用有害生物风险分析理论,以有害生物风险分析的规定程序为依据探索柑橘轮斑病病害的风险分析体系和评价值的计算方法,对评价指标进行定性分析,进而量化评价值。在建立综合评价模型的基础上,计算柑橘轮斑病风险性危害值,最后对病害的风险性危害值进行评价。【结果】 柑橘轮斑病菌MaxEnt模型预测结果的平均AUC值为0.998,表明预测结果精度高。柑橘轮斑病菌的潜在适生区面积约占全国面积12.19%,高适生区、中适生区、低适生区各占全国面积约2.85%、3.99%、5.35%。高、中适生区主要集中于长江中上游柑橘优势区及其周边。其中,高适生区主要集中在四川、重庆、陕西南部,以及贵州、湖北等少量地区。中、低适生区是高适生区的外围扩展。通过MaxEnt模型正规化训练增益刀切法获取的环境变量重要性分析结果表明,最冷季度平均温度（Bio11）、最干季度平均温度（Bio9）、最冷月最低温（Bio6）是影响柑橘轮斑病菌分布的3个关键环境因子,这意味着低温、干冷季节柑橘轮斑病发生可能性大。风险分析最终创建出5个准则层、13个指标层的多指标综合评价体系,并对各指标层定量与定性分析,柑橘轮斑病在我国的风险性危害值（R值）为2.08,处于高度风险等级,对长江中上游及湖北西部-湖南西部两大柑橘产区的潜在危害最大。【结论】 柑橘轮斑病风险性较高,需要尽快建立监测体系,针对病害采取有效控制措施,阻止病害在长江中上游柑橘优势区及相邻柑橘产区传播。     

不同栽培模式对夏玉米冠层结构及光合性能的影响

【目的】比较研究夏玉米不同栽培模式群体冠层特性、穗位叶叶绿体结构及光合性能的差异,阐明栽培模式对上述指标的调控效应,为进一步构建高效冠层结构的夏玉米高产栽培模式提供理论依据。【方法】本试验于2018—2019年在山东泰安进行,以登海605为供试品种,以当地农户栽培管理模式（FP）为对照,通过综合优化种植密度、肥料运筹和种植方式等设置超高产栽培模式（SH）、高产高效栽培模式（HH）2种优化管理模式,比较3种栽培管理模式夏玉米冠层结构、穗位叶叶绿体结构及净光合速率的差异。【结果】与FP模式相比,SH、HH模式群体上层叶片茎叶夹角小、叶向值大,中、下层叶片发育较好,叶面积指数高及高值持续期长,中部叶层光能截获率显著提高21.64%和12.63%,形成了适宜的群体冠层结构。SH、HH模式的叶绿体结构发育良好,而FP发育相对较差。SH和HH模式下穗位叶叶绿体中类囊体发育良好且数目较多,基粒片层和基质片层排列整齐、清晰,细胞内膜结构完整;FP的叶绿体中类囊体发育相对较差,发育不完全的类囊体占比较大,基质片层模糊且排列不整齐。吐丝期穗位叶净光合速率表现为SH＞HH＞FP,干物质积累量及产量也表现出相同的趋势,SH和HH模式较FP模式分别增产14.20%和4.91%。【结论】相比于FP模式,SH、HH模式产量提高的原因是优化了夏玉米群体冠层结构,保证了叶绿体结构的完整性,显著提高了叶片光合能力。与SH模式相比,HH模式减少了肥料施用量,其群体结构合理且叶片发育良好,是更有助于利用光能的栽培模式。     

白菜型冬油菜萌动种子低温春化的生理生化特征

【目的】探讨白菜型冬油菜萌动种子低温春化的可能性,以及萌动种子春化过程其生理生化状态和植株结实性等表型变化特征,为白菜型冬油菜人工加代繁育和加速育种进程提供理论基础。【方法】以3个不同感温性的白菜型冬油菜品种为材料,于4℃对油菜萌动种子进行春化处理,春化处理过程中（0、20、30、40、50和60 d）测定萌动种子的硝酸还原酶、抗氧化物酶活性、渗透调节物、丙二醛含量等生理生化指标;同时播种各春化处理萌动种子,观察记录种子形成植株的生育期进程、测定植株结实性能等。【结果】随着春化处理时间的增加,白菜型冬油菜萌发种子形成的植株春化率、初花期株高、成熟期株高、一次分枝数、单株角果数、角果长、角粒数、单株产量等总体呈逐渐升高趋势;春化处理前期（0—40 d）,植株结实性能在不同品种间表现较明显差异,春化时间增加后（50—60 d）,不同品种结实能力虽略有差异,但均无显著差异水平。回归分析结果显示,在4℃条件下,强冬性冬油菜陇油7号萌动种子完全春化（春化率>95%）需处理76.9 d,陇油9号和天油4号分别为54.0和39.4 d。相关分析结果表明,春化率与株高、结实性能等各表型性状均呈极显著正相关,其中与初花期株高、成熟期株高相关系数最大为0.947和0.985,表明白菜型冬油菜春化程度显著影响着植株株高、结实性能等。随低温春化时间增加,白菜型冬油菜萌动种子硝酸还原酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖呈先升高后降低的趋势,过氧化氢酶活性呈不断降低趋势。与对照（未低温处理的萌动种子）相比,低温春化处理的陇油7号、陇油9号萌动种子GA₃含量均明显降低,春化30 d的天油4号萌动种子GA₃含量明显比对照增加。与对照相比,春化处理的冬油菜萌动种子IAA含量均明显增加（陇油9号春化40 d处理除外）,其中,春化50 d的天油4号萌动种子IAA含量比对照增加197.0%。陇油7号春化处理的萌动种子ABA含量比对照明显增加。【结论】白菜型冬油菜萌动种子可以感受低温使其完成春化作用,品种春化所需低温时间取决于品种冬性强弱;低温春化过程中,白菜型冬油菜萌动种子生理生化状态发生了一些变化,并最终影响植株的生长发育及其结实性能。