Cultivation effects on soil texture and fertility in an arid desert region of northwestern China

In arid desert regions of northwestern China, reclamation and subsequent irrigated cultivation have become effective ways to prevent desertification, expand arable croplands, and develop sustainable agricultural production. Improvement in soil texture and fertility is crucial to high soil quality and stable crop yield. However, knowledge on the long-term effects of the conversion of desert lands into arable croplands is very limited. To address this problem, we conducted this study in an arid desert region of northwestern China to understand the changes in soil physical-chemical properties after 0, 2, 5, 10, 17, and 24 years of cultivation. Our results showed that silt and clay contents at the 17-year-old sites increased 17.5 and 152.3 folds, respectively, compared with that at the 0-year-old sites. The soil aggregate size fraction and its stability exhibited an exponential growth trend with increasing cultivation ages, but no significant change was found for the proportion of soil macroaggregates (>5.00 mm) during the 17 years of cultivation. The soil organic carbon (SOC) content at the 24-year-old sites was 6.86 g/kg and increased 8.8 folds compared with that at the 0-year-old sites. The total (or available) nitrogen, phosphorus, and potassium contents showed significant increasing trends and reached higher values after 17 (or 24) years of cultivation. Changes in soil physical-chemical properties successively experienced slow, rapid, and stable development stages, but some key properties (such as soil aggregate stability and SOC) were still too low to meet the sustainable agricultural production. The results of this long-term study indicated that reasonable agricultural management, such as expanding no-tillage land area, returning straw to the fields, applying organic fertilizer, reducing chemical fertilizer application, and carrying out soil testing for formula fertilization, is urgently needed in arid desert regions.     

利用荧光观测明确载球孢白僵菌松毛虫赤眼蜂对亚洲玉米螟的防控增效作用

载球孢白僵菌松毛虫赤眼蜂能够显著提高对亚洲玉米螟的防控效果,为了明确其对亚洲玉米螟卵期及幼虫期可持续防控的作用机理,采用松毛虫赤眼蜂吸附绿色荧光蛋白（GFP）标记的球孢白僵菌分生孢子,进行赤眼蜂载菌情况,以及亚洲玉米螟卵和幼虫的寄生、侵染过程观察。结果表明,赤眼蜂羽化后能够吸附柞蚕卵表面粘附的白僵菌分生孢子,并将其携带至亚洲玉米螟卵块表面,并吸附于未被赤眼蜂寄生的亚洲玉米螟卵孵化的幼虫体表,实现侵染并致死,幼虫带菌率达60.00%,网室内杀虫生物测定僵虫率达27.00%。本研究表明,载菌赤眼蜂在提高杀虫效率的同时实现害虫可持续防控,该方法为其他载菌天敌的应用提供了依据。     

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。     

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。     

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。     

利用MAS技术改良香稻‘R15’的直链淀粉含量

R15是适应性较广,产量较高的中熟晚籼香稻品系,但由于含有Wx^a基因,其直链淀粉含量高达23.5%,严重影响食用口感。因此,我们以含有Wx^b等位基因的不育系Y58S为供体,通过杂交、回交,利用RAD测序技术、分子标记辅助筛选等技术,经过8个世代的筛选,成功用Wx^b基因替换掉R15中的Wx^a基因,培育出1个新的纯合株系——‘深华R16’,其染色体上有10882234 bp长度的碱基,基因型和供体亲本‘Y58S’一致,占2.92%;有362363285 bp长度的DNA片段基因型和受体亲本‘R15’一致,占97.08%;其直链淀粉含量为14%。将‘Y58S’分别与‘深华R16’和‘R15’进行组配,结果表明,‘Y58S’/‘深华R16’组合的直链淀粉含量(13.9%)低于‘Y58S’/‘R15’组合的直链淀粉含量(19.9%),其它米质性状与农艺性状基本一致。本研究为分子标记辅助育种提供了新思路,培育出一新的水稻品系。     

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。     

基于转录组测序的槜李EST-SSR标记开发

为开发槜李EST-SSR标记,本研究利用MISA软件筛选了槜李花转录组测序获得的35584条Unigenes,对其SSR信息进行分析后,利用Primer Premier 3.0软件设计EST-SSR引物,并随机选取40对SSR引物对12个李品种进行EST-SSR引物筛选及多态性分析。结果发现,在槜李花转录组中共搜索到个10791个SSR位点,分布于8433条Unigenes,SSR发生频率为23.70%,平均每3.71 kb含有1个SSR;SSR重复基元中二核苷酸重复出现频率最高,占总SSR数量的52.98%,其次为三核苷酸重复(占24.00%)和单核苷酸重复(占20.95%);二核苷酸重复基元以AG/CT为主(85.95%),三核苷酸重复基元以AAG/CTT为主(31.24%)。利用Primer Premier 3.0软件共设计出9870对候选引物,随机选择40对引物对12个李品种进行SSR引物筛选及多态性分析。40对引物均能扩增出预期大小的条带,有效扩增效率为100%,40对引物中有5对引物在12个李品种中表现出多态性。本研究开发的EST-SSR标记可为李属植物遗传多样性分析提供丰富的候选标记,同时可为槜李发育相关功能基因定位、遗传图谱构建、及分子标记辅助育种等研究提供帮助。