基于GIS和EMA的县域农业生态系统空间差异研究——以福建省为例

为了从根本上了解区域内部生态系统的网络运行效率和发展潜力的空间差异,采用EMA(能值分析)方法,以福建省县域单位农业生态系统为研究对象,建立反映农业生态经济系统4大层面的13项能值指标,并运用主成分分析法筛选出主要能值评价指标,结合G IS(地理信息系统)技术,对该省67个县(市)样本的农业各层面综合发展水平进行等级划分和空间差异分析。结果表明:沿海与内陆县(市)在农业发展各层面上都存在着明显的空间差异;沿海低地县(市)在农业经济发展水平上和农民生活水平上有绝对优势,但这种优势可持续力很弱;山区贫困县(市)在农业自然环境条件与可持续发展性能上有明显的区域比较优势。分析结果为区域农业生态规划管理与决策提供客观的数据依据,对区域产业布局与可持续发展战略有一定的实际意义。     

玉米HD-ZIP I亚家族基因鉴定及表达分析

转录因子是植物响应逆境胁迫的重要调节因子,在其整个生长发育过程中发挥着重要的作用。HD-ZIP家族蛋白是植物中特有的一大类转录因子,包含4个亚家族(HD-ZIP I～IV),其中HD-ZIP I亚家族成员主要参与干旱、渗透压等极端环境和ABA及乙烯等激素处理的响应过程。本文采用隐马可夫模型(HMM)在玉米参考基因组中鉴定到17个HD-ZIP I亚家族成员,这些基因不均匀分布于玉米6条染色体上,与水稻的亲缘关系要近于拟南芥。玉米HDZIP I亚家族基因在玉米7种组织中表现出多种表达模式,具有明显的组织表达特异性。另外, HD-ZIP I亚家族基因对高盐、淹水及冷害等不同的逆境胁迫处理呈现出不同的响应模式及响应程度差异。5种不同激素处理后,玉米HD-ZIP I亚家族基因也表现出复杂的响应模式。这些结果为进一步解析玉米HD-ZIP I亚家族基因的生物学功能和作用机理提供了一定的参考价值。     

基于侯选基因标记的四倍体马铃薯休眠QTL关联分析

休眠期是马铃薯(SolanumtuberosumL.)重要的块茎性状之一,寻找调控马铃薯块茎休眠的关键基因,揭示其分子机制以选育具有适宜休眠期长度的马铃薯品种,对于解决当前马铃薯产业中过长或过短休眠期带来的经济损失和食品安全隐患等问题十分关键。前期研究在二倍体马铃薯连锁群体中定位了6个加性休眠QTL,本研究拟在四倍体马铃薯育种材料中验证这些休眠QTL。基于休眠QTL连锁的候选基因标记,采用混合线性模型(MLM),模型中考虑群体结构和亲缘关系(Q+K),在四倍体马铃薯自然群体St-hzau中对马铃薯块茎休眠期进行了关联分析。5号染色体上休眠QTL DorB5.3连锁的候选基因标记S199₃00和GWD (根据葡聚糖水双激酶α-glucan water dikinase基因设计)与马铃薯块茎休眠期具有显著的关联(P<0.05),分别解释了休眠期表型变异的7.8%和3.2%,分别能增加休眠期7.1 d和4.5 d,即在二倍体马铃薯连锁群体中定位的稳定主效休眠QTL DorB5.3在四倍体马铃薯关联群体St-hzau中也表现显著, DorB5.3的稳定性在关联分析结...     

苏麦3号抗赤霉病性的主基因+多基因混合模型分析

应用植物数量性状主基因＋多基因混合遗传模型对苏麦3号（抗病亲本）与白免3号（感病亲本）杂交组合的RIL群体进行了小麦赤霉病抗性的遗传分析。结果表明,苏麦3号&#215;白免3号重组自交系群体的小麦赤霉病抗性符合3对主基因＋多基因控制的加性-上位性模型（G-1模型）,主基因遗传率为75％左右,主基因间的互作效应也较显著,而且与主基因的加性效应相反,使赤霉病抗性减弱;赤霉病抗性的多基因效应较大,但其遗传率很小。因此在抗赤霉病育种时不仅要考虑基因间的加性效应,也要注意基因间的互作,同时也要加强微效多基因的效应累加。     

利用iTRAQ技术和转录组筛选芍药属远缘杂交不亲和基因

【目的】远缘杂交育种是目前牡丹、芍药品种改良和育种的主要方法,而远缘杂交不亲和一直是制约其快速发展的主要因素。本研究从牡丹、芍药远缘杂交授粉后不亲和应答相关的柱头差异蛋白与转录组方面深入研究,揭示牡丹、芍药远缘杂交不亲和的分子机理,为杂交育种提供理论依据。【方法】以芍药‘粉玉奴’自交、芍药‘粉玉奴’与牡丹‘凤丹白’杂交为供试材料,在授粉后24 h采取柱头,分别进行同位素标记相对定量(iTRAQ)和转录组技术分析。对所获得的蛋白和转录组数据进行生物信息学分析,并对其中可能与远缘杂交不亲和相关的基因进行定量PCR验证。【结果】利用iTRAQ技术分析牡丹、芍药远缘杂交后柱头中蛋白质的表达差异,共鉴定到685个差异蛋白,富集到了188条通路,其中显著富集的Pathway有18条。与不亲和授粉相关代谢通路有RNA降解、钙信号途径、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase signaling pathway,MAPK)信号途径、磷脂酰肌醇信号系统。在RNA降解代谢通路中,烯醇酶(Enolase)、热休克蛋白DnaK(HSP70)及病菌抗原(GroEL)均...     

不同温度下TMV侵染枯斑三生烟的LncRNA差异表达

【目的】筛选不同温度下烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)侵染后枯斑三生烟(Nicotiana tabacum var. Samsun NN)差异表达的长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA),研究lncRNA在枯斑三生烟抗性反应中的作用。【方法】N基因的温度敏感性使枯斑三生烟在25℃时具备对TMV的抗性、在31℃抗性丧失,在这两个温度条件下对枯斑三生烟接种TMV和磷酸盐缓冲盐水(phosphate buffered saline,PBS),48 h后提取系统叶总RNA,构建链特异性文库后进行深度测序。对测序结果进行过滤后利用HTSeq将有效数据与近缘品种TN90(N. tabacum var. TN90)基因组比对,筛选得到lncRNA后利用FPKM法估计lncRNA的表达水平。通过edgeR筛选差异表达lncRNA(differentially expressed lncRNA,DElncRNA),并利用qRT-PCR技术对这一结果进行验证。通过共定位及共表达分析预测DElncRNA的靶基因,通过参考基因组注释、GO和KE...     

施氮量对农田土壤有机氮组分及酶活性的影响

【目的】探讨不同施氮量条件下土壤氮素转化酶活性和有机氮组分含量的变化规律,并分析氮素转化酶活性与各有机氮组分之间的关系,为陇中黄土高原旱作农业区合理制定施肥量和施肥方案提供参考依据。【方法】基于设置在陇中黄土高原定西市李家堡镇麻子川村的不同施氮量(0(CK)、52.5(N1)、105(N2)、157.5(N3)、210(N4)kg N·hm^-2)春小麦长期定位试验,收获后使用Bremner法测定0—40 cm土层中有机氮组分含量,以及4种氮素转化相关酶的活性。【结果】土壤有机氮组分分配比例顺序为氨基酸态氮>酸解铵态氮>酸解未知态氮>氨基糖态氮,同一土层随着施氮量的增加土壤有机碳、全氮、酸解总氮、氨基酸态氮、酸解铵态氮和脲酶活性、蛋白酶活性均呈先增大后降低的趋势,除全氮外其余都在N2处理时最大,全氮含量在N3处理时达到最大;同一处理不同土层间均随土层加深而降低。冗余分析结果表明,全氮含量和蛋白酶活性是影响陇中黄土高原农田有机氮组分分布与转化的关键因子;碳氮比与所有有机氮组分均呈负相关,蛋白酶、有机碳和脲酶与氨基酸态氮呈极显著正相关。【结论】综合而言...     

近35年红壤稻区土壤肥力时空演变特征——以进贤县为例

【目的】明确红壤稻区典型县域农业生产中土壤养分的变化特征以及当前土壤肥力水平,为红壤稻田土壤培肥改良提供依据。【方法】通过数据收集和野外采样分析得到江西省进贤县1982年、2008年和2017年3个时期稻田耕层土壤属性的数据,统一选取土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾作为土壤综合肥力评价指标,首先对3个时期各项肥力指标进行常规统计和差异性分析,采用主成分分析找出不同时期肥力差异的关键因子并确定权重,通过隶属度函数得到各项肥力指标的隶属度值,将各项肥力指标的权重和隶属度值加乘得到土壤综合肥力指数,最后结合土壤各项肥力指标和综合肥力指数的GIS空间分布图探究该区域稻田土壤肥力时空演变特征。【结果】1982—2017年进贤县稻田土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾均呈不同程度的上升趋势,土壤pH呈下降趋势。1982、2008和2017年3个时期进贤县土壤pH的平均值分别为5.9、5.1、4.8,年均下降0.03个单位;35年来土壤pH整体由西部向东南和西北下降速率逐渐减低,2017年99%的稻田土壤处于酸性水平(4.5—5.5)。35年间稻田土壤有机质含量的平均值由28.1 g·kg     

基于温室番茄产量和果实品质对加气灌溉处理的综合评价

【目的】研究不同灌水水平和滴头埋深条件下加气灌溉对温室番茄产量、灌溉水分利用效率(IWUE)和果实品质的影响,进而对不同试验处理进行综合评价。【方法】试验以常规地下滴灌(S)为对照,设置在W1、W2和W3(对应作物-皿系数kcp分别为0.6、0.8和1.0)3个灌水水平与D1和D2(分别对应15 cm和25 cm)2种滴头埋深下进行加气灌溉(O),共12个处理。基于各处理下果实产量和品质指标的差异,通过主成分分析法探索较优的试验处理。【结果】加气灌溉下单株产量、单果重、IWUE、果实中番茄红素、Vc、可溶性糖含量和糖酸比较对照分别显著增加了21.2%、23.9%、21.0%、28.1%、36.0%、22.8%和28.0%(P<0.05)。主成分分析中,第1主成分主要受番茄红素、Vc、灌溉水分利用效率和糖酸比的正影响,且处理W2D1O和W2D2O的得分分列第1和2名。因此处理W2D1O和W2D2O在兼顾节水和番茄果实营养品质方面较优。第2主成分主要受单株产量的正影响和有机酸的负影响,各处理有机酸含量未形成显著性差异且处理W3D1O的单株产量最高,因此得分最高。处理W3D1O的综合得...     

Use of mathematical modeling and its inverse analysis for precise assessment of pesticide dissipation in a paddy environment

The extrapolability of the lysimeter test as a dissipation simulator in an actual paddy field was evaluated using mathematical models and their inverse analyses for predicting pesticide fate and transport processes in paddy test systems. As a source of experimental data, a four-year comparative experiment in lysimeters and paddy fields was conducted using various paddy pesticides. First, the dissipations for various active ingredients in granule pesticides under submerged applications were statistically compared using simple kinetic modeling. Second, the dissipation pathways, unobserved experimental components, and effect of the experimental setting were evaluated using a higher tier mathematical model with a novel inverse analysis protocol. Finally, owing to experimental constraints, the unobtainable parameters were extracted from the laboratory container test before being transferred to compare the outdoor experimental data under different formulation types.