陆地棉核心种质表型性状遗传多样性分析及综合评价

【目的】分析陆地棉核心种质的遗传多样性和表型性状遗传变异规律,并探讨核心种质的综合评价方法。【方法】利用17个表型性状数据分析419份陆地棉核心种质的遗传多样性。用Shannon-weaver信息多样性指数计算表型性状的遗传多样性,用Nei’s 1973法计算表型性状遗传距离,并使用NTSYS-pc 2.20q软件对核心种质进行聚类分析;用SAS9.2对表型性状数据进行最佳线性无偏估计(BLUE),然后根据最佳线性无偏估计值计算出表型性状的最佳值。同时,结合主成分、回归和相关分析,研究核心种质的综合评价指标和方法。【结果】核心种质表型性状分析发现,单株铃数、单铃重、衣分、子指等性状的变异系数均较大,变异系数超过10%。而断裂比强度、马克隆值以及上半部平均长度的变异程度较小,变异系数均在10%以下。方差分析发现,各表型性状地点间、年份间、地点和年份间、品种间均有极显著差异;不同地理来源的种质表型性状差异较大,长江流域地理来源的种质生育期、伸长率、上半部平均长度、衣分等性状均高于其他的地理来源,西北内陆地理来源的种质纤维强度,单铃重、整齐度指数、株高、纺纱均匀性指数等综合性状最好,美国种质的产量和纤维品质的性状优于其他国家的总和。表型性状的遗传多样性指数范围为0.351—3.796,平均为1.715。分析不同地理来源种质的遗传多样性,发现黄河流域的遗传多样性和遗传丰富度最高,中国南部区域最低。类群聚类结果发现陆地棉整体分散,没有比较明显的类群关系,部分具有相似特点的种质聚类13个组群。核心种质综合评价表明在累计贡献百分比高于85%时,共发现7个主成分,陆地棉核心种质的表型性状综合值(F值)平均为1.740,来自澳大利亚的N74-250F值最高(2.302),辽阳绿绒棉的F值最低(0.624)。对17个表型性状与F值的相关分析,发现除马克隆值、子指和黄度外,单铃重、衣分、断裂比强度、上半部纤维长度等14个表型性状与F值间的相关性具有极显著差异,最后构建了以吐絮期、单铃重、伸长率、花期、马克隆值、株高、果枝数、纺纱均匀性指数8个表型性状为自变量的回归方程,综合评价核心种质资源。【结论】中国保存的陆地棉核心种质具有较为丰富的遗传多样性,不同地理来源遗传变异有较大的差异,不同生态区的核心种质具有独特的性状特性。     

岩滩水电开发对库区水环境的影响

【目的】研究岩滩水电开发对库区水环境的影响,为今后河流梯级开发库区水环境的保护以及水利生态调控提供理论依据。【方法】分别在枯水期和丰水期对红水河岩滩水电站库区水生态进行调查,结合库区建坝后藻类生态学研究数据,分析库区水质理化因子和藻类生物量变化特征。【结果】岩滩库区建坝后,而藻类生物量在枯水期和丰水期中有明显差异,丰水期高于枯水期;和建坝初期比较,藻类组成中喜静水的绿藻种类增加,硅藻种类下降,但藻类总密度增加明显;藻类密度和主要营养盐无明显的相关性,主要生源要素氮、磷浓度较建库前有较明显变化,特别库区可溶性硝酸盐增加显著,但磷酸盐浓度则下降。【结论】岩滩水电站库区水体营养状况呈现富营养化趋势,若有外源性磷进入库区,则极易引发严重的藻类“水华”。     

不同生长年份巴戟天挥发性成分的比较

[目的]分析并比较不同生长年份巴戟天的挥发性成分。[方法]采用同时蒸馏萃取法提取巴戟天的挥发性成分并比较其组分及含量。[结果]15年生巴戟天的挥发性成分鉴定出46种,已鉴定化学成分占总离子流图峰面积的89.98% 10年生巴戟天的挥发性成分鉴定出19种,已鉴定化学成分占总离子流图峰面积的70.01% 6~8年生巴戟天的挥发性成分鉴定出14种,已鉴定化学成分占总离子流图峰面积的63.23%。巴戟天的挥发性成分主要包括酸类、醛类、醇类和烯烃类等。其中,有机酸类含量最高,占总挥发性成分的65.28%,十六酸占总挥发性成分的45.75%。[结论]从巴戟天的挥发性成分中鉴定出的物质随生长年份的增加而增加,其中十六酸、油酸等主要成分的含量与巴戟天的生长年份显著相关。     

基于生态系统服务的广西水生态足迹分析

针对传统生态足迹对于水域仅考虑渔业生产功能的缺陷,研究者提出了水生态足迹。但当前水生态足迹基础理论与模型均存在较大不足。为此,提出了基于生态系统服务的水生态足迹概念和模型,并以2003-2010年的广西为例进行了计算与分析。结果表明:(1)水域-渔业账户中,淡水渔业生态足迹呈上升趋势,淡水渔业生物承载力较高且比较稳定,淡水渔业生态盈余较多同时淡水渔业生态压力较小;(2)水资源账户中,淡水生态足迹先较快上升随后缓慢下降,水资源承载力较高但2007-2010年波动幅度较大,水资源生态盈余较多同时水资源生态压力较小;(3)水环境账户中,水污染生态足迹先缓慢上升随后大幅下跌之后逐渐回升,水环境承载力变化趋势与水资源承载力相同,绝大多数年份表现为水环境生态赤字和水环境生态不安全;(4)淡水渔业生态压力<水资源生态压力<水环境生态压力,淡水生态系统基本已处于生态不安全状态。模型克服了传统模型的诸多缺陷与不足,是对广西近年来淡水生态系统服务供需及水生态安全状况的较客观全面的反映。     

松树皮基质发酵方案的初步探究

【目的】探索松树皮基质的较佳发酵方案。【方法】以新鲜樟子松树皮为试验基质,尿素为氮源,添加EM菌剂和木醋液进行发酵,共设置9种(M1~M9)不同发酵方案,以不添加EM菌剂和木醋液的处理为对照,分析各处理松树皮发酵温度、理化性质及木质纤维素、单宁含量的变化情况。【结果】发酵后,与对照相比,M5(C/N 30、500倍EM菌剂和500倍木醋液)、M6(C/N 70、500倍EM菌剂和500倍木醋液)和M2(C/N 30、500倍EM菌剂)3个处理的发酵温度均明显高于其他处理,且高温持续时间长,松树皮的各项理化性质均得到改善,单宁、木质纤维素含量降解幅度较大。【结论】发酵过程中,EM菌剂起关键作用,再添加木醋液可进一步加快发酵进程,提升发酵效果,初始C/N的影响仅次于EM菌剂,当其值为30~70时松树皮的发酵效果较好,M5、M6、M2处理是松树皮的较佳发酵方案。     

1990—2015年内蒙古高原土壤风蚀时空差异特征

基于RWEQ模型定量反演了1990-2015年内蒙古高原不同季节土壤风蚀模数,分析不同季节土壤风蚀差异,揭示植被覆盖对土壤风蚀的响应阈值。结果表明:不同季节土壤风蚀量差异较大,春季、夏季、秋季、冬季土壤风蚀量比例为5.42∶1.00∶1.36∶3.00;土地利用/覆盖状况对土壤风蚀具有重要的影响,不同季节有明显差异,植被覆盖退化后土壤风蚀模数增大,反之降低了土壤风蚀模数,尤其春季中、低覆盖度草地相互转化对土壤风蚀的作用明显;植被覆盖达到75%时可有效抑制土壤风蚀,春季与冬季低覆盖度植被对抑制土壤风蚀作用敏感于高覆盖度植被,当植被覆盖度达20%~25%时可迅速降低土壤风蚀模数。     

树皮内含物对香梨优斑螟寄主选择的影响

为了明确香梨优斑螟的寄主选择和寄主树皮内含物对寄主选择的影响,调查研究野外香梨优斑螟在不同寄主植物上的危害情况和室内幼虫的取食选择,并对寄主植物树皮中几种内含物含量与香梨优斑螟的寄主选择关系进行分析。结果表明:在野外,不同寄主植物的受害率、平均虫口数及最大虫口数,均为香梨树苹果树枣树,但枣树的蛹与幼虫的比值高于苹果;室内幼虫取食选择试验,幼虫对4种寄主植物的选择存在显著差异,香梨树枣树砀山梨树苹果树,推测枣树为香梨优斑螟潜在的高风险寄主。香梨优斑螟幼虫的寄主选择与单一的可溶性糖、可溶性蛋白、总糖、氨基酸和单宁含量均无显著相关,与4种树的碳氮比(r=-0.960,P0.05)和总酚含量(r=-0.900,P0.05)呈显著负相关,均衡的营养和较低的取食抑制物含量是香梨优斑螟选择寄主植物的标准。     

中国棉花产业发展现状及展望

棉花是中国种植业生产中产业链最长的大田经济作物,其商品率高达95%以上,但棉花产业尚存在许多不足之处,需要涉棉企业、棉农、科技人员、学者进一步关注,如自主种业、品牌培育、清洁生产、统防统治、贸易依存度、产业安全、规模经济、产业组织等因素影响中国棉花的产业竞争力和可持续发展。中国棉花种植以新疆、黄河流域、长江流域为主,其中新疆棉花产量占全国产量的67%,已形成规模化和机械化种植,而长江、黄河流域仍以小规模种植为主,没有充分发挥新型经营主体的带动作用,无法形成规模化种植和机械化生产,且缺乏集棉花生产、加工、销售为一体的综合数据平台,在棉花的专业化服务、全程服务和托管式服务方面仅有数家。中国棉花产业未来发展方向和目标应是提升棉田生产规模化、机械化、智能化、信息化、服务社会化水平,研发轻简化生产技术使棉农有尊严快乐植棉,降低生产成本,解决谁来种地的问题,掌控棉花产业链条的主动权。文中从棉花产业链的供求角度出发,阐述了中国棉花种植面积和总产量大幅减少、产业布局上新疆一枝独秀、国内消费有所降低但供求形势有所好转、进口量长期大于出口量和纺织业优势递减的发展现状,分析了中国棉花产业在生产环节、产业布局、组织管理、平台建设等方面存在的问题,借鉴美国和澳大利亚在棉花品种、生产技术、机械化和国家政策的种植经验和发展优势,结合中国供给侧结构改革的政策背景,从培育棉花新品种、研发轻简化和机械化新技术、投入农机设备、优化品种品质和区域布局、科学防治病虫害提高棉花质量、制定棉花目标价格制度、提高棉花生产保险额度、加大对棉农、棉商、农机制造商、纺织企业、出口商等的补贴力度和政策保障力度、发挥产学研优势和棉花协会功能、构建产供销一体化平台、完善棉花供需调控体系、建设现代植棉业服务体系、借助“一带一路”契机带动棉花和纺织业走出国门等多个层面提出相应的对策建议,从而刺激国内有效供给,尽快实现中国棉花产业供需平衡。最后,对中国棉花产业进行展望,将“三去一降一补”应用于棉花产业,并顺应全球棉花去库存的格局,未来两年棉价将有所上涨。     

美洲耕地利用格局及其时空变化特征

【目的】耕地时空格局变化特征分析是地表覆盖研究的热点问题之一。美洲作为全球重要的粮食生产区,其耕地数量和分布具有全球性战略地位,科学分析美洲耕地时空格局变化特征、过程和规律为耕地可持续发展提供科学参考。【方法】基于GlobeLand30数据集,运用数理统计和GIS空间分析等方法,系统分析了2000-2010年美洲耕地面积数量变化、空间分布及类型转化特征,并重点分析了亚马逊地区耕地格局变化状况。【结果】2010年美洲耕地总面积为52 875.05×10⁴ hm²;2000-2010年的10年间,美洲耕地总面积总体增加,面积增加约2 128.14×10⁴ hm²,增幅约4.19%。耕地面积增加最大国家为巴西,幅度达到9.51%,位居美洲国家之首,其次为阿根廷;减少最大国家为厄瓜多尔,面积减少101.14×10⁴ hm²。10年间美洲耕地复种指数增加2.42%,变化最为显著国家为巴拉圭、波多黎各。从耕地变化类型看,美洲新增耕地主要来源于林地、草地,而耕地减少主要是由于人造地表的侵占。美国耕地总量最多,但10年间耕地增长率较低,仅为0.08%,绝大部分损失的耕地转为人造地表,由于收获面积的减少导致复种指数减少了0.89%;巴西耕地总量仅次于美国,耕地大幅度增加主要来源于林地和草地,同时复种指数有较大程度提高。亚马逊地区作为美洲重要的生态和农业区域,10年间耕地增长8.41%,耕地增长伴随着森林、草地被大量破坏,尤其在巴西西南和厄瓜多尔表现最为剧烈。【结论】2000-2010年美洲耕地整体上呈现增加态势,国家间耕地利用格局变化差异明显;耕地主要来源于林地、草地和灌木,增长集中在巴西和阿根廷,耕地主要转出为人造地表,集中在美国。作为美洲重要的粮食生产区,亚马逊地区耕地面积和耕地复种指数都提高,两者同步增加一定程度上提高区域或全球粮食产量,但其带来的生态环境效益需要深入关注。     

家蚕组织蛋白酶O（BmCatO）基因鉴定及表达分析

【目的】克隆家蚕（Bombyx mori）蛋白酶O基因Cathepsin O（BmCatO）,分析其mRNA表达特征,通过原核表达、蛋白纯化和多次免疫新西兰大白兔获得多克隆抗体,为进一步探究组织蛋白酶O在家蚕变态发育中的功能奠定基础。【方法】利用RACE技术克隆获得家蚕组织蛋白酶O的全长cDNA序列,然后采用RT-PCR对其时空表达特征进行研究。从NCBI下载其他物种组织蛋白酶O基因序列,利用Clustalx和MEGA 6.0软件进行同源比对和进化分析。选取特异性较高的片段设计特异性引物,将PCR扩增产物连接至PET32a质粒,转化至E. coil表达菌株Rosetta(DE3),经IPTG诱导获得组织蛋白酶O重组蛋白,然后利用Ni+亲和层析方法对重组蛋白进行纯化,最后多次免疫新西兰大白兔获得多克隆抗体。【结果】家蚕组织蛋白酶O基因存在于家蚕第14号染色体上,scaffold为nscaf2943,基因编号BGIBMGA009231。该基因有两种剪切形式,剪切体1开放阅读框（ORF）全长为1 071 bp,编码356个氨基酸,预测蛋白分子量36 kD,等电点8.594;剪切体2 ORF全长为942 bp,编码313个氨基酸,预测蛋白分子量40 kD,等电点7.951。两种剪切体均有6个外显子和5个内含子构成,剪切体2的第六外显子出现部分缺失。两种剪切体编码的蛋白结构相似,均含有信号肽、Inhibitor129和Pept-C1结构域。进化分析结果表明,无脊椎动物组织蛋白酶单独聚为一类,且家蚕组织蛋白酶O与同为鳞翅目成员的二化螟（Chilo suppressalis）组织蛋白酶O最为接近。RT-PCR结果显示该基因特异性持续表达于幼虫血细胞,剪切体1的表达水平明显高于剪切体2,但这两种剪切体在幼虫血细胞发育时期表达趋势一致。构建家蚕组织蛋白酶O原核表达系统,利用亲和层析纯化获得高纯度的家蚕组织蛋白酶O重组蛋白,并利用纯蛋白免疫新西兰大白兔制备多克隆抗体,ELISA显示其效价高达到1﹕1 280 000。Western印迹结果表明,该抗血清可以特异性识别家蚕组织蛋白酶O重组蛋白。【结论】获得了家蚕组织蛋白酶O基因的完整cDNA序列及表达特征,经原核表达、纯化获得高纯度的融合蛋白,通过多次免疫新西兰大白兔成功获得抗体。