灌草立体配置对退化草地土壤水分和养分的影响

【目的】比较灌草立体配置模式下3种不同生境的土壤水分、养分和植物根系相关参数的差异,探究灌草立体配置30年对退化草地土壤水分和养分以及植物根系的影响,为黄土高原水土保持和生态恢复提供理论依据。【方法】以位于黄土高原云雾山国家草原自然保护区种植30年的人工柠条和野山桃搭配灌丛带样地为研究对象,采集灌丛带内部、灌丛带边缘和灌丛带外部不同土层的土样和植物根系,比较3种位置下土壤水分、养分含量和植物根系特征的差异,并分析了根长与土壤水分和养分含量的相关性。【结果】在0～80 cm土层,灌丛带内部的土壤含水量明显高于灌丛带边缘和灌丛带外部。在0～80 cm土层,随着土层深度增加,灌丛带3个位置土壤全氮、碱解氮和有机碳含量均呈下降趋势,而全磷含量变化不明显;在同一土层,灌丛带内部的全氮、碱解氮和有机碳含量均明显高于灌丛带边缘和灌丛带外部。在灌丛带内部、灌丛带边缘和灌丛带外部3个位置,植物根系生物量呈减小的趋势。从垂直分布来看,灌丛带内部、灌丛带边缘和灌丛带外部0～15 cm土层的植物根系生物量分别占0～40 cm土层植物根系生物量的90.86%,90.79%,92.91%,说明植物根系生物量主要集中分布于0～15 cm土层。3个取样位置中,灌丛带内部植物根长、根表面积和根体积均最大。相关性分析表明,灌丛带植物根长与0～20 cm土层的土壤含水量,0～40 cm土层土壤有机碳和全氮、0～80 cm土层碱解氮均呈显著或极显著正相关。【结论】在黄土高原退化草地上进行灌草立体配置可以促进植物根系生长,提高土壤水分和养分含量,有利于退化草地的恢复。     

天麻茎秆水提物的抗惊厥作用

【目的】研究天麻茎秆(Gastrodia elata stalk)水提物的抗惊厥作用及其可能的作用机制。【方法】以SPF级ICR小鼠为研究对象,采用戊四氮(PTZ)和N-甲基-D -冬氨酸(NMDA)构建2种小鼠癫痫模型,以卡马西平(80 mg/kg)为阳性对照,以相同体积的蒸馏水为空白对照,通过检测小鼠脑中γ-氨基丁酸(GABA)、谷氨酸(Glu)、一氧化氮(NO)、五羟色胺(5-HT)、Na⁺-K⁺-ATP酶(Na⁺-K⁺-ATP)、天冬氨酸(Asp)、总抗氧化能力(AOC)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽(GSH)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽还原酶(GSR)、丙二醛 (MDA)、白细胞介素1β(IL-1β)、白细胞介素10(IL-10)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)水平的变化,分析天麻茎秆水提物高、中、低(2 000,1 000,500 mg/kg) 3个剂量对模型小鼠惊厥发作的行为学影响,观察各组小鼠脑皮层及海马组织的病理学变化,免疫组织化学方法测定脑皮层、海马组织中c-Fos、TLR4蛋白的表达水平。【结果】与空白对照组相比,2种模型组小鼠发生惊厥数及死亡率极高,其脑组织中GABA、5-HT、Na⁺-K⁺-ATP、AOC、CAT、GSH、SOD、GSR、IL-10的含量降低,Glu、Asp、NO、MDA、IL-1β、TNF-α的含量升高,脑皮层和海马组织中c-Fos、TLR4蛋白表达水平升高,海马神经元受损。天麻茎秆高、中、低剂量组和卡马西平组均可改善由PTZ、NMDA所致上述指标的变化,延长小鼠的惊厥潜伏期,缩短惊厥持续时间,减少惊厥次数,降低惊厥强度及死亡率。【结论】天麻茎秆具有良好的抗惊厥作用,能缓解由PTZ和NMDA诱发的小鼠惊厥。     

丹江口水源涵养区退耕还草土壤线虫群落变化特征

为评估丹江口水源涵养区退耕还草的土壤生态效应,2017年9月,选取3块同一土壤类型、退耕3年的紫花苜蓿（Medicago sativa）草地作为退耕还草的代表样地,以相邻未退耕的玉米（Zea Mays）田为对照,比较分析退耕还草土壤线虫群落的变化特征。结果表明：退耕还草样地0~10 cm土层含水量显著提高15.86%（P<0.05）,pH值显著降低5.06%（P<0.05）;10~20 cm土层pH值显著降低4.57%（P<0.05）,有效磷含量显著降低26.83%（P<0.05）。退耕种植紫花苜蓿草地共鉴定出土壤线虫18 307条,49个属,未退耕玉米田共鉴定出土壤线虫10 706条,45个属,退耕还草后土壤线虫c-p类群由短世代型向长世代型转移,土壤环境受到扰动降低,土壤线虫群落的多样性和稳定性增加,结构指数（SI）和富集指数（EI）表明退耕还草提高了土壤健康程度,同时降低了土壤所受的干扰程度。土壤线虫数量与土壤pH值、含水量、全氮和硝态氮含量呈极显著相关（P<0.01）;食细菌线虫和食真菌线虫相对丰度与土壤有效磷含量呈极显著相关（P<0.01）,植物寄生性线虫和捕/杂食线虫相对丰度与有机碳和铵态氮含量呈极显著相关（P<0.01）,与全氮含量呈显著相关（P<0.05）。研究表明,退耕还草改变了土壤pH值及全氮、有效磷养分含量,改变了土壤线虫群落结构和多样性,提升了土壤健康水平。     

[CO2]升高对粮食作物影响的研究进展

自工业革命以来,由人类活动引起的大气CO_2浓度([CO_2])不断攀升,正驱动着全球气候变化,对全球农业产生重大影响。本文归纳总结了目前作物对高[CO_2]响应的主要研究技术手段,以及作物对高[CO_2]响应的机理研究,并进一步梳理了当前全球关于[CO_2]升高对作物产量和营养品质影响的研究。结果表明:相比封闭式或半封闭式环境控制试验系统,开放式试验系统(如开放式CO_2控制系统FACE)由于其能更加真实地模拟自然条件下作物对未来高[CO_2]的响应和适应情况,被公认为是目前研究作物对高[CO_2]响应的最理想手段。[CO_2]增高会增加C3作物光合速率、生物量和产量,在一定程度上缓解气候变化对农作物产生的负面影响,但是作物对大气[CO_2]的升高存在光合适应现象,当作物长期暴露在高[CO_2]条件下时,高[CO_2]对作物的促进作用会逐渐减缓。近10年的FACE试验发现,对高[CO_2]出现高应答的水稻品种,其光合速率和产量在高[CO_2]下的增加幅度比早期的主要粮食作物FACE试验结果平均高出两倍。此外,高[CO_2]会明显降低大部分非豆科C3作物中蛋白质和矿物质(如锌、铁)以及部分维生素的含量,加剧目前全球约2亿人由于维生素和矿物质元素等营养缺乏导致的健康问题。如何充分利用未来高[CO_2]实现高增产的同时,减缓粮食养分下降的负面影响,是迫切需要解决的科学问题。     

通过GbF3’H基因单独沉默及其与GbCHI和GbDFR基因共沉默研究其在海岛棉中抗枯萎病功能

【目的】通过沉默海岛棉GbF3’H基因及共沉默GbF3’H、GbCHI和Gb DFR基因,研究其在海岛棉抗枯萎病中的作用。【方法】以海岛棉抗病材料06-146为研究对象,GhCLA1基因为阳性对照,空载体为阴性对照,构建海岛棉TRV2-Gb F3’H沉默载体,协同课题组前期构建的TRV2-CHI和TRV2-DFR载体,利用病毒诱导的基因沉默技术(Virus-induced gene silencing,VIGS)分别进行Gb F3’H基因单独沉默以及GbF3’H、GbCHI和Gb DFR这3种基因共沉默试验。通过实时荧光定量聚合酶链式反应(Quantitative real time-polymerase chain reaction,q RT-PCR)分析各处理样品中基因沉默情况;设置室内接种枯萎病菌试验测定病情指数,分析各沉默材料对枯萎病的抗性差异。【结果】q RT-PCR结果显示,海岛棉GbF3’H基因沉默后其在海岛棉根、茎和叶中的表达量比空载体对照低,Gb F3’H、GbCHI和GbDFR这3种基因共沉默后其在海岛棉根、茎和叶中的表达量均比空载体对照低。病情指数调查结果显示,野生型<空载体对照相似文献   

基于高通量测序的露地菊(Chysanthemum×grandiflora)盐胁迫转录组分析

为揭示露地菊生长发育及耐盐胁迫的应答机制和分子基础,本研究以盐胁迫处理的露地菊及其对照为材料,使用Illumina Hiseq2500高通量测序平台对转录组进行测序,分别获得了60370448和71415448条Clean reads,通过序列拼接组装得到45591条Unigene,平均长度724 bp。有37675条Unigene在七大数据库(COG,GO,KEGG,KOG,Pfam,Swiss-Prot,NR)中得到注释。通过比对露地菊盐胁迫处理组和对照组样品间Unigene的表达量及在各数据库中的注释情况,统计得到:有4143条差异表达基因获得注释;有2441条差异表达基因在GO数据库中获得功能注释;注释到COG数据库中的2281条差异表达基因依据功能可分为25类;有1062条差异基因映射到KEGGPathway数据库中,涉及了199个代谢通路,包括核糖体途径、植物激素信号传导途径、淀粉蔗糖代谢、碳代谢、氨基酸的生物合成等。本研究获得的转录组数据将有助于揭示露地菊生长发育及耐盐胁迫的应答机制和分子基础,及相关抗性基因的挖掘和分子辅助育种等方面的研究。     

新疆‘晚丰’巴旦木花粉萌发培养基组分的筛选

为提高人工授粉中巴旦木的产量,本研究采用花粉离体培养法,筛选新疆‘晚丰’巴旦木品种花粉萌发中不同培养基组分的配方施用量,研究不同培养基配方组分对花粉萌发的影响。实验中在培养基内添加尿素、硼酸、氯化钙、吲哚乙酸、赤霉素和蔗糖,均能促进花粉萌发和花粉管生长,在一定范围内,花粉萌发率和花粉管长度均随培养基配方组份量的增加而增加,但超过一定添加量时,促进作用逐渐减弱并出现抑制作用。研究结果显示:添加0.1%尿素、0.01%硼酸、0.005%氯化钙、0.0001%吲哚乙酸、0.0015%赤霉素和10%蔗糖时,新疆‘晚丰’巴旦木品种花粉萌发率最高,花粉管长度也达到最大值。本研究结果为实践生产中人工授粉和相关研究提供参考和理论依据,也为进一步顺利进行亲和授粉研究提供前期理论基础。     

木薯有性四倍体遗传稳定性分析

木薯作为中国重要的经济作物,其优良品种的选育一直是木薯科研工作的重点,而多倍体的巨型性特点为其育种提供了新的思路,目前多倍体研究大多是体细胞加倍,有性多倍化研究起步较晚,而本课题组通过2n配子有性活体杂交,成功获得了首例木薯有性四倍体植株。为了研究木薯有性四倍体的遗传稳定性,本研究分别采用:田间的农艺性状观测(生长稳定期)、流式细胞术、叶片染色体计数、蛋白质含量测定/蛋白质聚丙烯酰胺凝胶电泳以及淀粉含量测定等方法进行鉴定。结果显示:木薯有性四倍体各株系农艺性状均保持了母株器官巨型性的多倍体特征;流式细胞仪分析显示,木薯有性四倍体各株系叶片DNA含量均为二倍体亲本(SC5)的两倍,相对应的叶片染色体数目也为二倍体亲本(SC5)的两倍,且视野中四倍体细胞所占比例均在90%以上;各株系蛋白质含量均小于二倍体对照组,且有性多倍体株系电泳谱带基本相似;在淀粉含量测定中,其各株系淀粉含量均小于对照组,且各株系之间含量波动较小。本研究结果表明木薯有性四倍体植株具有较好的遗传稳定性,对木薯多倍体品种的选育具有重要意义。     

木薯(Manihot esculenta)AKT1基因的克隆及生物信息学分析

植物细胞中的K^+通道蛋白AKT1(Arabidopsis K^+transpoter 1)主要负责吸收K^+。本研究基于木薯基因组数据库信息,利用PCR技术从木薯中克隆一个MeAKT1基因,该基因全长2634 bp,编码877个氨基酸,生物信息学分析表明MeAKT1含有10个外显子和9个内含子,编码的氨基酸分子量为99.02 kD,等电点为8.43,属于稳定蛋白。MeAKT1包含有5个跨膜区域,N端含有1个Ion_trans结构域,C端有1个KHA结构域,其二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,进化树分析发现MeAKT1与蓖麻RcAKT1的亲缘关系最近。通过对MeAKT1蛋白的生物信息学分析有助于下一步深入研究MeAKT1在木薯耐贫瘠过程中的功能。     

24份枸杞种质资源SSR遗传多样性分析

枸杞是药食同源的植物,具有重要的药用价值和经济价值,枸杞遗传背景复杂,对其种质资源遗传变异和种质资源的遗传背的研究还不充分。本研究对24个枸杞种质资源采用SSR分子标记进行了遗传多样性。在17对SSR引物上共检测到96个条带,其中有59条多态性条带,多态性条带比率为61.5%。每个SSR位点的PIC值为0.37~0.60,平均值为0.45。NTSYS类平均法聚类结果显示,24份枸杞供试品种遗传相似性系数介于0.263?0.954之间,在相似系数0.56处被分为9大类群。这将为进一步开展枸杞种质资源评价、新品种选育和合理利用提供科学院依据。