【目的】质膜内在蛋白（plasma membrane intrinsic proteins,PIPs）广泛存在于植物细胞的膜系统上,在植物体内水分运输和水分平衡的过程中至关重要。对ZmPIP2;6在植物水分胁迫耐性中的功能进行探究,为玉米培育抗旱耐盐新品种提供优秀基因资源。【方法】分析并比对ZmPIP2;6与其他物种中报道参与水分胁迫的PIPs的氨基酸序列,构建ZmPIP2;6-GFP载体并通过PEG介导转化玉米原生质体,对ZmPIP2;6进行亚细胞定位。采集玉米的不同组织样品,包括根、茎、叶、未成熟雄穗、未成熟雌穗、胚和胚乳;对玉米进行PEG或NaCl处理,在处理的不同时间点采集玉米的根和叶样品。提取总RNA并通过qRT-PCR调查ZmPIP2;6在玉米不同组织以及在水分胁迫下的表达模式。构建ZmPIP2;6超表达载体,发展并鉴定ZmPIP2;6超表达拟南芥材料,观察转基因植株对渗透、盐及干旱胁迫的耐性生理表型,并测量其根长、叶片水分散失率等性状。检测在干旱或盐胁迫条件下,拟南芥胁迫信号通路上的相关基因在ZmPIP2;6超表达植株中的表达。【结果】氨基酸序列分析比对结果显示ZmPIP2;6具有PIP蛋白的典型结构与并且其他物种的PIP蛋白具有很高的同源性。转化玉米原生质体试验结果显示ZmPIP2;6蛋白定位在细胞质膜。qRT-PCR结果显示ZmPIP2;6在玉米未成熟雄穗中表达量最高,并且在玉米受到渗透和盐胁迫后根和叶中的ZmPIP2;6表达受到显著诱导。在MS固体培养基上进行渗透胁迫处理和盐胁迫处理以及进一步的土培试验中进行干旱胁迫处理,ZmPIP2;6超表达拟南芥植株相对野生型都显示出更强的胁迫耐性。在干旱或盐胁迫条件下,拟南芥胁迫信号通路上的相关基因在ZmPIP2;6超表达植株中的表达受到不同程度的影响。【结论】玉米内在质膜蛋白基因ZmPIP2;6在渗透或盐胁迫下表达上调,在拟南芥中超表达ZmPIP2;6会增强植株对渗透、盐和干旱胁迫的耐性,并且在盐或干旱胁迫条件下会影响拟南芥中胁迫相关基因的表达。ZmPIP2;6可能参与植物水分胁迫响应过程。

【目的】 筛选适用于糜子光周期敏感性评价的性状指标,为开展糜子资源光周期敏感性鉴定及相关基因定位和克隆奠定基础。【方法】通过盆栽遮光处理和2个不同光周期生态区大田种植,调查100份糜子试验材料抽穗期、株高、主穗长、地上鲜重、叶片数、节数、旗叶叶面积和千粒重8个主要性状的光周期反应特性,以8个性状数据值建立糜子各个性状的光周期相对敏感度和光周期敏感性综合评价指标D值,并利用2种方法综合评价糜子光周期敏感性。【结果】不同光周期处理糜子8个性状存在显著差异,盆栽各个性状在长日照处理下的表现值显著高于短日照,大田定襄地区各个性状的表现值显著高于三亚地区。盆栽和大田种植模式下,地上鲜重的光周期相对敏感度均最高,千粒重的光周期相对敏感度最低。相关性分析发现,盆栽株高、主穗长、地上鲜重、旗叶叶面积、节数和叶片数与D值都达到极显著正相关,千粒重达到显著正相关,抽穗期达不显著负相关;大田除千粒重与D值达不显著正相关外,其余性状都与D值达到极显著正相关。大田各个农艺性状与光周期敏感综合指标D的简单相关系数排名前三依次是株高（0.867）、地上鲜重（0.811）和主穗长（0.784）;盆栽依次是株高（0.787）、主穗长（0.687）和地上鲜重（0.677）。盆栽各个农艺性状对光周期敏感综合指标D的回归方程：Y=0.048+0.012X₁+0.063X₂+0.0446X₃+0.053X₄+0.036X₅+0.016X₆+0.024X₇-0.011X₈;大田各个农艺性状对光周期敏感综合指标D的回归方程：Y=0.019+0.034X₁+0.094X₂+0.066X₃+0.080X₄+0.057X₅+0.028X₆+0.011X₇+0.139X₈;其中,X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₆、X₇、X₈分别代表抽穗期、株高、主穗长、叶片数、节数、旗叶叶面积、地上鲜重和千粒重。回归和通径分析发现,盆栽和大田地上鲜重和株高对光周期敏感综合指标D的直接作用最大,分别为0.383、0.300和0.251、0.250,其次是旗叶叶面积和主穗长,分别为0.295、0.276和0.238、0.249。综合光周期相对敏感度和光周期敏感性综合评价指标D值比较分析,地上鲜重和株高光周期敏感性强,其次是主穗长和旗叶叶面积,千粒重和抽穗期光周期敏感性较弱。【结论】地上鲜重和株高可以作为糜子光周期敏感性主要评价指标性状,旗叶叶面积和主穗长可以作为参考评价指标,千粒重和抽穗期不适合作为糜子光周期敏感性评价指标性状。

【目的】明确氮肥在黄土高原地区不同种植条件下对冬小麦生产的影响及各条件下合理的施氮量。【方法】通过文献检索共获得82篇大田试验文献,包含355个独立研究的1 169组观测数据,采用整合分析比较氮肥在黄土高原不同区域、不同年均温、不同年降水量及不同耕层有机质含量下对冬小麦产量和水分利用效率的影响,并采用回归分析探究各分组产量和水分利用效率与施氮量间的关系。【结果】施氮整体上显著提高了黄土高原冬小麦产量和水分利用效率,相对增长率分别为66.09%和72.38%（P＜0.05）。施氮后西北部产量相对增长率（69.27%）高于东南部,水分利用效率增长率（65.53%）低于东南部;西北部在施氮量212 kg·hm ^-2时产量达到最高,东南部需多施15 kg·hm ^-2才能获得最高产量;西北部施氮232 kg·hm ^-2时水分利用效率最高,而东南部水分利用效率在施氮224 kg·hm ^-2时基本趋于稳定。施氮后年均温≤10℃地区产量和水分利用效率的相对增长率（79.12%,75.00%）均高于＞10℃地区;年均温＞10℃地区施氮189 kg·hm ^-2和187 kg·hm ^-2时产量和水分利用效率分别达到最高,而年均温≤10℃地区施氮225 kg·hm ^-2时产量才趋于最大,水分利用效率在施氮239 kg·hm ^-2时达到最高。施氮后在年均降水≤600 mm地区产量相对增长率（70.48%）更显著,而水分利用效率则在年均降水＞600 mm时更显著;年均降水≤600 mm地区在施氮量235 kg·hm ^-2和244 kg·hm ^-2时,产量和水分利用效率分别达到最高,年均降水＞600 mm地区实现高产的施氮量为250 kg·hm ^-2。施氮后耕层有机质含量≤12 g·kg ^-1条件下,产量和水分利用效率的相对增长率（78.24%, 86.55%）均高于＞12 g·kg ^-1条件,前者在施氮量226 kg·hm ^-2和212 kg·hm ^-2时产量和水分利用效率分别达到最高,而后者获得最高产量和最高水分利用效率的施氮量分别为163 kg·hm ^-2和175 kg·hm ^-2。【结论】在黄土高原,冬小麦在东南部和西北部获得高产的合理施氮量分别为227 kg·hm ^-2和212 kg·hm ^-2;年均温＞10℃地区合理施氮量为187 kg·hm ^-2,年均温≤10℃地区为239 kg·hm ^-2;年均降水＞600 mm地区合理施氮量为250 kg·hm ^-2,年均降水量≤600 mm地区为235 kg·hm ^-2;耕层有机质含量≤12 g·kg ^-1条件下的合理施氮量为226 kg·hm ^-2,高于12 g·kg ^-1时则为163 kg·hm ^-2。

【目的】探讨干旱胁迫下喷施生长调节剂对甘薯光合产物分配的影响以及对干旱胁迫的缓解效应。【方法】采用人工旱棚和旱池模拟薯块膨大高峰期（100—120 d）干旱胁迫,结合 ¹³C标记方法,研究喷施6-苄氨基嘌呤（6-BA）、α-萘乙酸（NAA）和脱落酸（ABA）3种外源激素对甘薯干旱胁迫的缓解效应。测定甘薯叶片 ¹³C积累量和分配率、内源激素含量、碳代谢酶活性、光合荧光特性等生理生化指标,并进行逐步回归分析、通径分析和RDA分析。【结果】与正常供水相比,干旱胁迫导致甘薯产量下降了18.76% （P＜0.05）,而喷施生长调节剂可以显著降低干旱胁迫条件下甘薯减产的幅度（P＜0.05）,喷施6-BA效果最佳,其次分别是喷施ABA和NAA。干旱胁迫下喷施生长调节剂可显著提高功能叶光合效率,从而促进薯块膨大期光合产物的合成。其中,喷施6-BA与喷清水处理相比,叶片净光合速率（Pn）提高了10.93%,最大光化学效率（Fv/Fm）增加了20.00%。干旱喷施不同生长调节剂均能显著提高甘薯瞬时 ¹³C积累量和向块根的分配率,6-BA处理分别提高了75.68%和27.68%,促进了光合产物（ ¹³C）由叶片向块根中的转移和分配。此外,喷施生长调节剂可提高叶片碳代谢酶活性,喷施6-BA、NAA和ABA与喷清水处理相比,SS酶活性分别提高29.59%、19.25%和13.03%。喷施生长调节剂可以缓解因干旱引起的ZR和IAA含量下降,喷施6-BA与喷清水处理相比,ZR和IAA分别增加了18.72%和10.97%。逐步回归分析表明,光合特性、叶绿素荧光特性、碳代谢酶活性和内源激素是调控薯块膨大高峰期光合产物（ ¹³C）分配的关键指标（R=0.997）;通径分析表明,对甘薯光合产物（ ¹³C）由叶片向块根中转移与分配的影响直接作用系数较大的是Pn、SPS、ABA、ZR、SS和Fv/Fm。RDA分析表明,喷施6-BA与甘薯 ¹³C总积累量、块根 ¹³C分配率、ZR、Pn、Fv/Fm、SS和SPS具有很好的相关性。【结论】干旱胁迫下,喷施生长调节剂能提高内源激素含量和SPS、ADPGase为主的碳代谢酶活性,改善叶片光合特性,促进薯块膨大期光合产物（ ¹³C）由叶片向块根转运,缓解干旱胁迫的影响。

【目的】研究除草剂二甲四氯对谷子叶片衰老特性以及叶片内源激素含量的影响,探讨谷子幼苗对二甲四氯胁迫的生理反应,为谷子抗除草剂胁迫机制及除草剂的安全使用提供理论依据。【方法】采用盆栽试验方法,选用晋谷21号和张杂10号为试验材料,设置二甲四氯剂量分别为0.75、1.50、3.00和6.00 kg·hm ^-2 4个水平。处理后5和15 d,测定谷子幼苗株高、叶面积、叶绿素含量、光合参数、叶绿素荧光参数、丙二醛（MDA）含量以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性和内源激素含量的变化,并分析了二甲四氯处理下谷子叶片中内源激素含量与光合特性参数、抗氧化酶活性间的相关性。【结果】与对照相比,喷施不同剂量二甲四氯均抑制了谷子的株高和光合作用,谷子叶片的叶绿素含量、净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）、PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）和电子传递速率（ETR）均出现不同程度降低;而非光化学猝灭（NPQ）的变化呈相反趋势。此外,二甲四氯对谷子植株光合特性的影响效应随着施药时间的延长逐渐减弱,表现为喷施除草剂15 d后,多数指标可恢复至对照水平。同时,不同剂量二甲四氯处理后均提高了谷子叶片SOD、POD、CAT活性及MDA含量,且随着施药时间的延长呈先升高后降低的趋势。二甲四氯胁迫提高了谷子叶片中脱落酸（ABA）和生长素（IAA）含量,降低了谷子叶片中赤霉素（GA）和玉米素（Zt）含量。ABA含量与叶绿素含量、P_n、F_o和ETR均表现为极显著负相关,与G_s显著负相关;除NPQ外,Zt含量与叶绿素含量和ETR均表现为极显著正相关,与F_o显著正相关。相关分析结果表明,叶片内源激素ABA含量与SOD、POD活性呈显著相关;IAA含量与CAT呈显著正相关;GA含量与POD活性呈显著相关。【结论】二甲四氯处理后,谷子通过提高内源激素Zt含量来降低ABA含量,一方面影响光合速率及光合电子传递等其他光合生理过程;另一方面通过调节内源激素IAA、GA和ABA含量,进而调控SOD、POD和CAT活性,增强对除草剂胁迫的耐性。

【目的】由大斑突脐蠕孢（Exserohilum turcicum）和玉蜀黍平脐蠕孢（Bipolaris maydis）引起的玉米大斑病和小斑病是玉米生产上重要的叶部真菌病害,本研究旨在建立玉米大斑病菌和小斑病菌交配型多重PCR检测方法,为玉米大斑病菌和小斑病菌的交配型田间分布和有性生殖研究提供技术方法。【方法】根据GenBank中已登录的玉米大斑病菌（登录号MAT1-1：GU997138和MAT1-2：GU997137）和小斑病菌（登录号MAT1-1：X68399和MAT1-2：X68398）交配型基因序列,利用Primer Premier 5.0软件设计2种病原菌交配型多重PCR检测特异性引物,采用单因素法对引物的退火温度以及扩增程序中延伸时间和循环数等重要参数进行优化,建立玉米大斑病菌和小斑病菌交配型多重PCR检测方法,并对2种病原菌的交配型多重PCR检测灵敏度和特异性进行检验。同时,对田间采集的129株玉米大斑病菌和194株玉米小斑病菌单孢菌株的交配型进行多重PCR检测,以明确建立的交配型多重PCR检测方法的适用性。【结果】建立的多重PCR方法和设计的交配型特异引物StMAT01-2F/R、StMAT02-3F/R、ChMAT01-3F/R和ChMAT02-2F/R可分别扩增出MAT1-1、MAT1-2型菌株大小为816、132 bp（大病斑菌）与490、136 bp（小病斑菌）的特异性目的条带。25 μL多重PCR扩增体系：2×Multiplex PCR Mix 12.5 μL,引物各10 pmol,DNA模板100 ng,退火温度为57.2℃（大病斑菌）和55.0℃（小斑病菌）,35个循环。该多重PCR对玉米大斑病菌MAT1-1、MAT1-2型单孢菌株的检测灵敏度分别为0.1、0.01 ng基因组DNA,而对玉米小斑病菌MAT1-1、MAT1-2交配型的检测灵敏度均为0.1 ng基因组DNA。该交配型多重PCR检测方法对玉米大斑病菌和小斑病菌特异性很强,能够很好地区分玉米大斑病菌和小斑病菌相应的近缘种和14株其他真菌菌株。不同地理来源的玉米大斑病菌和小斑病菌交配型检测结果表明,该多重PCR能够准确地检出129株玉米大斑病菌和194株玉米小斑病菌的交配型,且检测结果与随机抽取的菌株杂交验证结果完全吻合。【结论】构建的玉米大斑病菌和小斑病菌交配型多重PCR检测方法灵敏度高、特异性好、操作简便,能够准确、快速地检测出玉米大斑病菌和小斑病菌的交配型,为玉米大斑病菌和小斑病菌的交配型田间分布和监测及有性生殖研究提供了可靠的技术方法。

【目的】鉴定烟草花叶病毒属（Tobamovirus）新种番茄斑驳花叶病毒（Tomato mottle mosaic virus,ToMMV）当前在我国茄科作物上的发生危害情况、主要分布地区和自然寄主,明确其主要寄主范围、传播途径和致病性等生物学特性。【方法】利用RT-PCR方法对2013—2017年采自我国云南、贵州、四川、海南、湖南、河南、陕西、山东、湖北、浙江、辽宁、西藏和内蒙古13个省（自治区）,表现为花叶、皱缩、畸形、黄化、坏死等疑似病毒病症状的茄科作物辣椒、番茄、茄子、马铃薯和烟草等样品进行ToMMV的检测。分别将ToMMV进行摩擦接种和注射接种,对感染ToMMV的珊西烟获得的种子及由种子萌发的幼苗进行ToMMV检测,对由健康种子萌发且在含有ToMMV毒源土壤中生长的6—8叶龄辣椒和番茄幼苗进行ToMMV检测,以此开展ToMMV传播方式的测试。在茄科、葫芦科、豆科和十字花科等6科30种植株上开展ToMMV的寄主范围鉴定和不同辣椒、番茄材料对ToMMV的抗性鉴定。【结果】我国13个省（区）共采集茄科作物疑似病毒病样品1 622份,ToMMV的平均检出率为2.59%,目前ToMMV已在我国云南、湖南、海南、辽宁、陕西、西藏和内蒙古7个省（区）发生。其中云南、湖南、海南、陕西和西藏的辣椒上有ToMMV的发生,而云南、海南、辽宁及内蒙古的番茄上有ToMMV的发生,平均检出率分别为2.51%和3.46%,尚未在茄子、马铃薯和烟草样品中检测到ToMMV的侵染。ToMMV可通过摩擦、注射、种子带毒及土壤带毒进行传播,且种子带毒率越高,对种苗生长的影响越大;寄主范围测试发现,ToMMV可侵染几乎所有供试的茄科和十字花科植物,及部分豆科和葫芦科植物。筛选出对ToMMV免疫的辣椒材料1份、高抗的辣椒材料2份以及对ToMMV高抗的番茄材料2份。【结论】ToMMV目前已在我国辣椒、番茄上发生,人工条件下ToMMV的寄主范围较广,致病力强,在我国有逐渐扩散和流行的趋势,很可能会成为未来蔬菜作物尤其是茄科作物上危害严重的主要病毒之一。

【目的】明确云南省马铃薯病毒的优势种及马铃薯新病毒的发生变化,为马铃薯种苗、种薯的生产提供早期预警监测,并为防止新的病毒病害暴发流行提供依据。【方法】采用随机五点取样法,从云南马铃薯春作区和冬作区的不同田块采集各地主栽马铃薯品种的叶片,共采集到510份植株叶片,采用酶联免疫吸附测定（ELISA）方法中的双抗体夹心ELISA（DAS-ELISA）和间接ELISA（I-ELISA）两种方法进行病毒检测。进行蓟马采集时,同样采用随机五点取样法,从云南马铃薯春作区和冬作区采集各地主栽马铃薯品种的花和叶片,将样品放入采集罐后带回实验室,对罐中的蓟马进行整理,共采集到8 953头蓟马。将蓟马制作为临时玻片标本,参考中国蓟马属蓟马检索表及Oz Thrips（http://www.ozthrips.org/）,通过形态学特征对蓟马进行种类鉴定。【结果】从510份马铃薯样品中,共检测出6种常见病毒和2种新兴病毒。马铃薯病毒的优势种为马铃薯S病毒（Potato virus S,PVS）,检出率高达63.53%,其次是马铃薯X病毒（Potato virus X,PVX）和马铃薯卷叶病毒（Potato leafroll virus,PLRV）;检测出2种新兴病毒番茄斑萎病毒（Tomato spotted wilt virus,TSWV）和番茄环纹斑点病毒（Tomato zonate spot virus,TZSV）,检出率分别为5.10%和15.10%。本次调查共鉴定了3科,5属,13种蓟马。蓟马科(Thripidae)共鉴定出3个属11个种,分别为蓟马属(Thrips)的八节黄蓟马（T. flavidulus）、黄蓟马（T. flavus）、棕榈蓟马（T. palmi）、烟蓟马（T. tabaci）、黄胸蓟马（T. hawaiiensis）、色蓟马（T. coloratus）、暗足蓟马（T. obscuripes）和葱韭蓟马（T. alliorum）;花蓟马属(Frankliniella)的西花蓟马(F. occidentalis)、花蓟马（F. intonsa);带蓟马属(Taeniothrips)的大带蓟马(Ta. major);管蓟马科(Phlaeothripidae)简管蓟马属（Haplothrips）的简管蓟马（Haplothrips sp.）和纹蓟马科(Aeolothripidae)纹蓟马属（Aeolothrips）的纹蓟马（Aeolothrips sp.）。检测出的8种病毒中TSWV和TZSV是蓟马传播的病毒,其中,西花蓟马是潜在传毒蓟马群体中的优势种,占潜在传毒蓟马群体总数的69.47%。【结论】目前,PVS是云南马铃薯主要病毒优势种,2种侵染马铃薯的新兴病毒的发生率也在增加。西花蓟马是潜在传毒蓟马群体中的优势种。

【目的】土壤属性的空间分布是影响农业生产力、土地管理和生态安全的重要因素。通过土壤环境耦合关系,在机器学习算法框架下,定量预测出干旱区土壤酸碱度（pH）、土壤盐分含量（Soil Salt Content,SSC)与土壤有机质（Soil Organic Matter, SOM）3种土壤属性的空间分布,为干旱区农业生产和生态安全提供科学依据。【方法】在渭干河—库车河绿洲干旱区于2017年7月设计采集典型表层（0—20 cm）土壤样品82个,依据土壤-环境之间的关系,集成DEM数据和Landsat 8数据提取出32种环境协变量,利用栅格重采样将提取出的32种变量重采样为90 m空间分辨率并转换为Grid格式参与建模。借助梯度提升决策树（Gradient Boosting Decision Tree,GBDT）模型依次对3类土壤属性的32种环境协变量进行重要性排序,并通过均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）界定出协变量重要性阈值点,从而筛选出参与3类土壤属性制图的环境协变量。进而运用随机森林（Random Forest, RF）、Bagging和Cubist 3种非线性模型建模,并引入多元线性回归模型（Multiple Linear Regression,MLR）进行对比分析,选出最优模型并绘制出90 m分辨率新疆渭干河-库车河绿洲干旱区pH、SSC与SOM 3种土壤属性图。【结果】梯度提升决策树能有效筛选出重要协变量,高程（Elevation）、剖面曲率（Profile Curvature）、差值植被指数（Difference Vegetation Index）、扩展增强型植被指数（Extended Normalized Difference Vegetation Index）、调整土壤亮度植被指数（Modified Soil Adjusted Vegetation Index）、盐分指数S1（Salinity Index S1）以及盐分指数S6 （Salinity Index S6） 7类环境变量均参与3类土壤属性建模,其中SSC遴选出参与建模协变量15种,pH和SOM则均为17种,且遥感指标在预测土壤属性图中起到强大的作用。机器学习3种算法的结果均优于MLR。通过3种非线性模型对比发现,随机森林在3种土壤属性中均表现最佳。在随机森林预测的3种土壤属性中,土壤pH验证集效果R ²=0.6779,RMSE =0.2182,ρ_c=0.6084;在SSC预测中,验证集R ²=0.7945,RMSE =3.1803,ρ_c=0.8377;在SOM预测中,验证集R ²=0.7472,RMSE =3.5456,ρ_c=0.7009。 【结论】GBDT所筛选出的重要性因子借助机器学习算法可以用于干旱区土壤属性制图,且随机森林模型均对3类土壤属性表现出最佳预测能力。依据所绘制的土壤属性图并结合土壤分类图厘清了3种制图属性的空间分布。

【目的】探究水分管理、调理剂措施和组合措施对污染稻田稻米降Cd效果,旨在探索出不显著降低水稻产量前提下,能更高效降低土壤Cd生物有效性和稻米中Cd含量的方法。【方法】在湖南省株洲市选择中度Cd污染稻田开展田间小区水稻试验。试验中水稻种植两季,早稻品种为中嘉早17,晚稻为泰优390。试验分为6组,分别为水分管理（T2）处理、施用硅肥（T3）处理、施用竹炭处理（T4）、施用硅肥结合水分管理（T5）处理、施用竹炭结合水分管理（T6）处理和1个试验对照（T1）,重复3次。【结果】试验各处理对稻田土壤有效态Cd含量均有降低,竹炭结合水分管理（T6）处理对两季水稻土壤均有显著降低,硅肥结合水分管理（T5）处理对晚稻土壤有效态Cd降低幅度最大。试验各处理对水稻各部位Cd含量均有降低效果,在糙米Cd含量方面,5个试验处理中对糙米Cd含量降低幅度以组合措施修复技术效果最好,即硅肥结合水分管理（T5）和竹炭结合水分管理（T6）处理。在水分管理修复技术(T2)中降Cd效果最高为29.23%;在施用调理剂修复技术中,硅肥处理（T3）和竹炭处理（T4）对稻壳和糙米中Cd含量均有显著降低（P＜0.05）作用,其中硅肥处理（T3）糙米最高降Cd幅度为49.23%,竹炭处理（T4）糙米最高降Cd幅度为47.69%;在组合措施中均能显著降低水稻糙米Cd含量,其中硅肥结合水分管理（T5）处理糙米降Cd幅度为60.34%—78.46%,竹炭结合水分管理（T6）糙米降Cd幅度为56.90%—67.69%。同时,本文对土壤有效态Cd含量与水稻各部位Cd含量相关性进行分析,发现水稻籽粒（稻壳与糙米）中Cd含量与土壤有效态Cd含量存在极显著正相关（P＜0.01）,且两个水稻品种规律一致。各处理对水稻各部位富集系数亦有降低效果,以硅肥结合水分管理（T5）处理和竹炭结合水分管理（T6）效果最好。对于水稻各部位向籽粒转运系数降低效果各部位规律不一致,但茎鞘和叶片两个部位向籽粒（稻壳和糙米）转运系数均显著降低,水分管理（T2）处理除外。在水稻产量方面,仅水分管理（T2）处理对中嘉早17有显著降低,其他处理降低幅度不显著,各处理对泰优390处理没有显著影响。【结论】组合措施优于单一水分管理或单一调理剂处理,且在水稻产量没有显著降低情况下对稻米Cd污染稻田稻米降Cd幅度最高达到78.46%,可以进一步确保Cd污染农田安全利用。

【目的】优良的砧木能促进果树生长、提高果实产量和品质、增强植株的抗逆性和适应性。目前我国柑橘生产上使用的砧木品系混杂,生长参差不齐,抗逆性差异明显,严重影响了苗木质量。通过对各种种质类型柑橘砧木的连续多年评价,分析不同遗传种质砧木的种子和苗期特征,鉴定影响砧木苗木质量的关键性状,建立规范柑橘砧木的评价标准,为筛选优良砧木单系提供指导。【方法】以104份柑橘砧木种质为材料,连续5年评价单果种子数、种子饱满度、千粒重和胚型等种子性状及播种后的出苗率、黄化率、立枯率、株高和茎粗等苗期性状,并对这些指标进行相关性、主成分分析以及不同年份间的变异系数分析。利用保守的直系同源序列（conserved ortholog sequences,COS）分子标记技术评价部分不同胚型砧木种质幼苗遗传背景的一致性,分析部分种质中微型反向重复转座元件（miniature inverted-repeat transposable element,MITE）片段插入与胚型的关联性。【结果】（1）枳、枳杂种和香橙的果实为多核和较多核,种子为混胚和多胚,种子饱满,大部分材料的种子千粒重为200 g以上;而宽皮柑橘为少核、较多核和多核,多胚,种子中等饱满,约一半种质的种子千粒重为100 g以下。（2）在苗期特性方面,香橙出苗率最高,黄化率较低,其幼苗对立枯病比较敏感;枳及其杂种的出苗率较高,黄化率也较高,但耐立枯病;宽皮柑橘的出苗率则较低,幼苗发生黄化和立枯的比例也比较低。比较播种后10个月内的幼苗生长势,枳的生长势最强,其次是枳杂种和香橙,而宽皮柑橘的生长势最弱。（3）对种子和苗期性状指标的相互关系及主成分分析结果表明,除黄化率和立枯率外,单果种子数、千粒重、饱满度、单胚比例、多胚比例、胚型、出苗率、幼苗株高和茎粗等指标之间具有极显著（P＜0.01）或显著（P＜0.05）的相关性,且不同指标对主成分的方差贡献率有明显差异。通过主成分分析能够清楚地区分枳、枳杂种、香橙、宽皮柑橘及其他砧木的种质类型。除黄化率外,种子性状和苗期表现的指标在不同年份间的变异系数相对较低,说明这些性状较为稳定。（4）COS分子标记结果显示,单胚宽皮柑橘幼苗的变异程度比单胚枳及其他多胚或混胚类型种质的变异程度高;在单胚的柚和宽皮柑橘等种质中没有MITE片段的插入,而在多胚的香橙、宽皮柑橘、枳杂种等种质中有插入,但是在枳种质中无论是单胚还是多胚均没有检测到MITE片段的插入。【结论】柑橘砧木种子性状和幼苗性状指标之间高度相关,通常种子性状优异的砧木种质,其幼苗质量也较好。枳的种子和幼苗（播种后10个月）综合性状最好,其次是枳杂种和香橙,宽皮柑橘的种子和苗期综合性状最差。

【目的】山荆子是中国原产苹果属植物中分布最广泛的种,母系遗传的叶绿体基因组的非编码区适用于较低的分类阶元（如科、属）的系统研究。对野外考察新收集的山荆子种质的叶绿体DNA（cpDNA）非编码区进行测序,解析其序列遗传变异,从母系遗传基因的角度探究山荆子不同居群的遗传多样性和系统演化关系,为我国山荆子种质资源的起源演化以及收集和保护提供理论依据。【方法】利用4对叶绿体DNA引物扩增新收集的215份山荆子种质资源的4个非编码区trnH-psbA、trnS-trnG spacer+intron、trnT-5'trnL和5'trnL-trnF,对每个基因间区正反向测序获得的序列进行人工校对后,使用MEGA 7.0进行序列拼接和比对,并构建山荆子不同居群间基于遗传距离的Neighbour-Joining系统发育树;使用DnaSP ver5.10.01计算叶绿体DNA的遗传多样性参数,计算不同居群间的基因流和基因分化;利用Arlequin v3.5分析标准分子变异（AMOVA）;运用NetWork ver4.6.1.2构建种内居群间的叶绿体DNA单倍型邻接网络关联图。【结果】4个叶绿体DNA非编码区经测序、拼接、比对和合并之后的片段长度为3 777 bp,共有171个多态性变异位点,其中包含150个插入-缺失位点、20个简约信息位点和1个单一突变位点。在215份山荆子种质中,trnH-psbA、trnS-trnG spacer + intron、trnT-5'trnL和5'trnL-trnF区域的变异位点数量分别为26、32、103和10个,单倍型数量分别为8、8、6和4个,合并之后的叶绿体DNA片段的单倍型为24个。核苷酸多样性最高的区域为trnT-5'trnL（Pi=0.01174）,单倍型（基因）多样性最高的为trnS-trnG spacer+intron（Hd=0.599）,最低的为5'trnL-trnF（Hd=0.228）。215份山荆子种质叶绿体DNA多样性较高（Hd=0.727,Pi=0.00577）。Tajima’s D检验中,4个cpDNA区域在各检验水平上均不显著,检测的4个cpDNA区域在进化上遵循中性模型。AMOVA分析表明遗传变异主要存在于群体内部。【结论】供试4个叶绿体DNA非编码区适合苹果属山荆子种质遗传多样性和系统演化分析。在叶绿体DNA水平导致山荆子群体进化的原因不是自然选择,而是突变压力和遗传漂变。群体间遗传分化与其地理距离不完全相关。山荆子可能为多点起源,推测黑龙江和吉林,内蒙古,甘肃和山西为3个可能的起源地区。

【目的】水稻是世界上最重要的作物之一,也是人们饮食中酚酸类营养成分的重要来源。建立稻米中酚酸类化合物鉴定与分析的超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）检测方法,以深入了解和挖掘稻米的功能性营养。【方法】采用UPLC-MS/MS法对四川收集的白米、红米、紫米和黑米等14份材料中的19种酚酸进行定性和定量分析。优化碱水解、酸水解和净化萃取方法等前处理条件,同时优化色谱柱、流动相条件和质谱条件,并采用电喷雾电离和多反应监测模式进行检测。最后利用优化的分析方法分别测定糙米样品中的游离型、可溶性酯型、可溶性糖苷型、不溶性结合型和不溶性糖苷型酚酸的含量。【结果】通过对前处理条件的比对优化,获得的最优条件为：在含1%抗坏血酸和10 mmol·L ^-1 EDTA的2 mol·L ^-1 NaOH浓度下碱水解4 h,在1 mol·L ^-1 HCl溶液下酸水解1 h;所有净化萃取都使用含0.2% BHA的乙酸乙酯;采用HSS T3色谱柱,乙腈-0.01%甲酸水溶液为流动相进行梯度洗脱;除反式肉桂酸采用正离子模式,其余均为负离子模式,各化合物峰形好、分离度和灵敏度高。19种酚酸的线性范围良好（R ²≥0.9997）,检出限在0.023—4.728 μg·L ^-1,定量限在0.076—15.759 μg·L ^-1。19种酚酸游离型酚酸提取回收率为55.3%—98.0%,18种酚酸（绿原酸除外）的碱水解和酸水解回收率分别为90.8%—103.1%、51.7%—100.3%。该方法测定的14份稻米中共鉴定出14种酚酸,定量的有12种,酚酸总含量范围为356.3—1 234.5 mg·kg ^-1,含量较高的有阿魏酸、原儿茶酸、香草酸、4-香豆酸、芥子酸和对羟基苯甲酸,其中原儿茶酸和香草酸主要存在于紫米和黑米中,主要为不溶性结合型、可溶性酯型和可溶性糖苷型酚酸。【结论】该方法准确且灵敏度高。在提取和测定过程中保护剂的加入能有效抑制酚酸的降解,增加游离型和糖苷型酚酸的鉴定与定量分析,能更精确、全面地呈现出稻米中酚酸的分布情况。

【目的】组蛋白乙酰化修饰对真菌生长发育和次级代谢合成具有重要的调控作用。研究组蛋白乙酰化对静置培养的灵芝生长发育和主要代谢物合成的影响,为表观遗传手段提高灵芝多糖和灵芝酸生物合成提供理论依据。【方法】采用液体振荡-静置两阶段法培养灵芝。在静置培养阶段添加不同浓度（0、0.6、60、120和180 μmol·L ^-1）辛二酰苯胺异羟肟酸（SAHA）,采用常规方法测定或观察灵芝生物量、糖消耗、上层菌丝膜形成、菌丝体形态、灵芝孢子生成以及灵芝酸和灵芝多糖生物合成,利用蛋白免疫印迹技术测定灵芝组蛋白乙酰化水平;利用qRT-PCR技术对灵芝多糖（ugp、gls和pgm）、灵芝酸（hmgr、sqs、se和ls）生物合成关键基因以及灵芝全局调控因子相关基因（vet和LaeA）进行表达分析。【结果】SAHA处理使灵芝组蛋白H4乙酰化水平提高,最高为对照组的1.6倍;抑制了灵芝菌丝体生长和色素产生,改变了菌丝体的形态。灵芝孢子的形成也受到抑制,且SAHA浓度越大,抑制程度越明显。SAHA处理显著增加了灵芝多糖的产量,最高增加50%;灵芝酸生物合成受到抑制,与对照相比降低13%—27%;qRT-PCR分析结果表明SAHA处理下灵芝多糖与灵芝酸合成关键酶基因表达均有不同程度上调,其中灵芝多糖合成关键酶基因提升1.5—3.5倍,灵芝酸合成关键酶基因提升1.8—12.1倍;灵芝全局性调控因子vet和LaeA的表达被抑制,仅为对照组的11.30%—62.4%。【结论】组蛋白乙酰化可通过灵芝全局调控因子调控灵芝生长发育进而影响灵芝酸生物合成,同时组蛋白乙酰化对灵芝多糖生物合也有影响。

【目的】肉用性状是家养动物的重要性状,尤其是产肉性能与骨骼肌的发育密切相关,对多数动物而言,骨骼肌的生长取决于肌纤维的早期发育。本研究将揭示绵羊（Ovis aries）胚胎期骨骼肌组织发育重要节点、肌纤维的形成及转换机制,探究骨骼肌在动物胚胎期的生长对后续发育潜力的影响。【方法】在前期绵羊胚胎期组织结构试验的基础上,选择肌纤维发育及类型转换的3个重要时间节点：胎龄85 d（D85）、105 d（D105）、135 d（D135）,并对处于这些节点期的中国美利奴绵羊胚胎背最长肌进行全转录组测序。通过生物信息学分析和功能预测筛选出差异表达显著的circRNA,采用实时荧光定量 PCR（qRT-PCR）对其进行验证。【结果】通过条件筛选（|log2| ≥1且P≤0.05）获得差异表达circRNA 1 126个。将3组进行比较,在各时间节点都发现较多的特异性表达circRNA。在D85 vs D135比较组中,特异性差异表达数量最多：共发现差异表达circRNA 374个,上调表达201个,下调表达173个,其中具有4倍以上差异的基因167个,占差异基因的44.7%。对这些差异性表达的circRNA进行GO和KEGG功能分析和靶向预测,富集到与肌肉分化和肌纤维发育相关的能量代谢和信号转导通路,包括MAPK、PI3K-Akt、Ras、Regulation of actin cytoskeleton等。结果表明：在D85至D105期间富集到的差异circRNA多与肌细胞发育调控、细胞增殖和存活、细胞周期等相关,而在D105至D135期间富集到的通路则主要与能量转换、物质运输、RNA转运和DNA修复有关。靶向预测结果通过Cytoscape软件绘制出可视化共表达网络,筛选到circRNA8239、circRNA19073,circRNA2765、circRNA1616等核心调控转录物,并在D105找到调节快慢肌类型转换的关键因子circRNA7527,其靶向作用于bta-miR-135a、bta-miR-615、chi-miR-133a-5p进而调控MEF2C基因。通过3个时间节点的差异表达情况和功能预测描述选取了与肌肉发育相关的4个核心circRNA和其靶向的4个miRNA进行qRT-PCR分析,其基因表达趋势与测序数据一致。【结论】本试验在转录水平上验证了绵羊胚胎发育D85至D105是肌纤维数量的稳定发生期,而D105至D135则是肌纤维的肥大期,由此推断D105可能是绵羊胚胎发育的关键时间窗口。本研究首次基于全转录组测序构建了绵羊胚胎期骨骼肌发育的circRNA图谱,揭示了不同发育阶段的转录组差异,并对绵羊胚胎骨骼肌发育期间重要的调控因子进行挖掘和验证,发现了以MEF2C为靶基因的多个circRNA和miRNA参与MAPK信号通路,为绵羊肌纤维发育分子机制以及其它家畜非编码RNA的研究提供了参考。

多杀性巴氏杆菌可广泛感染多种动物,引起出血性败血症或传染性肺炎。多杀性巴氏杆菌的细胞表面具有一层黏液样的荚膜多糖,是其重要的结构成分和毒力因子,在细菌与宿主的相互作用中起到重要作用,促进细菌粘附于宿主表面,增强细菌的毒力。多杀性巴氏杆菌荚膜的分子结构与脊椎动物的糖胺聚糖（GAG）相似,都由重复的二糖单元聚合形成线性多糖链,这是该菌在感染宿主过程中进行分子伪装、抵抗吞噬和发生免疫逃逸的重要免疫学物质基础。近年来,在多杀性巴氏杆菌荚膜的生物合成及其调控机制方面取得了一系列重要的研究进展,为多杀性巴氏杆菌荚膜的分子致病机理研究提供了一定的基础知识,为多杀性巴氏杆菌荚膜多糖疫苗的研发提供了理论依据。文章系统阐述了多杀性巴氏杆菌荚膜的生物合成途径及其表达调控机制,主要包括荚膜的血清分型、荚膜多糖的成分与结构、荚膜的生物合成基因簇与功能、荚膜多糖的分子合成机制、荚膜生物合成基因簇的表达调控机制,共5个方面。依据荚膜抗原,多杀性巴氏杆菌可分为A、B、D、E、F共5种荚膜血清型。A型荚膜GAG成分是透明质酸、D型是肝素、F型是软骨素,分别由其相应的二糖单元[β-葡糖醛酸/β-乙酰葡糖胺]、[β-葡糖醛酸/α-乙酰葡糖胺]、[β-葡糖醛酸/β-乙酰半乳糖胺]重复构成;B型荚膜多糖是由阿拉伯糖、甘露糖和半乳糖以某种结构形式聚合而成,E型荚膜多糖的成分与化学结构尚不确定。多杀性巴氏杆菌A型、B型、D型、E型和F型荚膜多糖生物合成的相关基因以基因簇的形式存在,分为3个不同的功能区,R1、R2和R3;R1区负责转运荚膜多糖,R2区负责单糖的活化和荚膜多糖的组装,R3区负责荚膜多糖的修饰（磷脂替换）;根据R2区结构和基因数量的不同又可将5种荚膜的生物合成基因簇分为两类：A型、D型、F型为I类,R2区含有4个基因;B型和E型为II类,R2区含有9个基因,且利用R2区特异性基因设计引物,可以通过PCR方法快速鉴定多杀性巴氏杆菌的荚膜血清型。多杀性巴氏杆菌的荚膜GAG在细胞质中生成,由R1区编码蛋白所形成的ABC转运体输出至细胞表面,末端糖脂通过分子间氢键与细胞壁紧密结合,形成菌体表面的粘液状荚膜;在多杀性巴氏杆菌荚膜GAG的生物合成过程中,位于R2区的糖基转移酶基因决定了活化单糖的种类和组装后荚膜多糖的类型。在多杀性巴氏杆菌荚膜的生物合成基因簇中,R1和R2区形成一个操纵子,转录方向一致,而R3转录方向与其相反,两者的启动子区域均位于R2和R3区域之间的DNA序列上;多杀性巴氏杆菌荚膜生物合成基因簇的转录过程受Fis蛋白正向调控,翻译过程主要受Hfq蛋白正向调节。