【目的】 通过对高粱种质资源穗部表型多样性与遗传变异规律的研究,筛选高粱优异种质,丰富高粱穗部相关性状的遗传信息,为现有种质资源的保护、高效利用及新品种的选育等提供参考。【方法】 以320份来源于中国各地的高粱种质为供试材料,对其在2个不同生态环境下的12个穗部性状（粒长、粒宽、千粒重、籽粒硬度、籽粒容重、角质率、穗粒重、穗长、穗柄长、穗柄直径、一级枝梗长和一级枝梗数）进行精准鉴定。运用相关性分析、主成分分析、聚类分析等方法对高粱种质资源进行综合评价,并根据综合评价F值及目标性状筛选出不同突出特点的优异高粱种质。【结果】 各数量性状分布频次呈中间高两边低的分布趋势,籽粒硬度、穗粒重和籽粒容重、角质率2年间的频次分布和曲线走势分别在保定和晋中试验点较为相似,多数性状只在一个年份或单个试验点呈正态分布;除穗长和一级枝梗数外,其余性状的均值在同年两点间存在差异;12个穗部性状的平均多样性指数（H'）分布范围为1.72—2.11,其中,籽粒硬度的多样性指数均值最高,一级枝梗长的多样性指数均值最低;籽粒硬度、角质率、穗粒重、一级枝梗长和一级枝梗数的变异系数均高于30.00%;所提取的4个主成分累计贡献率为65.39%;聚类分析将320份种质划分为3个类群,第Ⅰ类可作为筛选工艺（帚）用高粱的种质类,第Ⅱ类适用于粒用（酿造）高粱优异种质的选育,第Ⅲ类为穗部性状表现较差的种质;依据综合得分F值及目标性状筛选出具有不同突出特点的29份优异种质。【结论】 参试高粱种质资源穗部性状表型变异丰富,多样性程度较高;角质率和一级枝梗长的变异系数较高;粒长、粒宽、籽粒硬度、籽粒容重和穗粒重受环境条件影响较大,一级枝梗长相对稳定;筛选出优异种质29份。
【目的】 与持续淹水灌溉相比,节水灌溉能够提高水分利用率。但是,节水灌溉对水稻产量和品质的影响尚不清楚。本研究采用Meta分析以探明节水灌溉对水稻产量和品质影响的综合效应。【方法】 在本研究中,以持续淹水灌溉为对照,节水灌溉为处理,筛选出了34篇文献,建立了包含263对观测值的数据库。利用Meta分析方法,针对不同试验类型、节水灌溉类型、种植制度、水稻类型、节水灌溉时期、土壤全氮、土壤质地、氮肥施用量及施用次数,探究了节水灌溉对水稻产量和品质的影响。【结果】 从总效应来看,与持续淹水灌溉相比,节水灌溉对水稻产量和品质均无显著影响。从不同的节水灌溉类型来看,与持续淹水灌溉相比,轻度节水灌溉显著提高了稻米糙米率（+0.9%）、精米率（+1.5%）和整精米率（+2.3%）,对水稻产量、垩白粒率、垩白度、长宽比、直链淀粉、胶稠度和蛋白质含量无显著影响;但是,重度节水灌溉显著降低了水稻产量（-22.1%）、糙米率（-2.7%）、精米率（-2.7%）和整精米率（-3.6%）,同时显著增加了稻米垩白粒率（+28.0%）和垩白度（+46.7%）,对稻米长宽比、直链淀粉、胶稠度和蛋白质含量影响不显著。此外,从不同的种植制度来看,与持续淹水灌溉相比,在我国双季晚稻区进行节水灌溉显著降低了稻米蛋白质含量（-9.8%）;而在双季早稻区、中稻区和单季稻区进行节水灌溉对稻米蛋白质含量影响不显著。【结论】 与持续淹水灌溉相比,轻度节水灌溉显著提高了稻米加工品质,对水稻产量、外观品质、蒸煮食味品质和营养品质影响不显著;重度节水灌溉显著降低了水稻产量、加工品质和外观品质,对蒸煮食味品质和营养品质影响不显著。本研究结果为评估节水灌溉对水稻产量和品质的影响提供了数据支撑。
【目的】 通过分析我国果蔬小型害虫登记用药现状,为果蔬小型害虫所用杀虫剂的登记管理和合理减施提供数据参考。【方法】 于2020年6月30日自中国农药信息网查询我国果蔬上登记的用于防治烟粉虱、白粉虱、蓟马、叶螨、蚜虫、介壳虫、斑潜蝇、黄条跳甲、木虱和锈壁虱10种主要小型害虫的杀虫剂,对登记的杀虫剂单剂及混剂的条目数量进行整体分析,并对所有单剂有效成分及其不同剂型的登记条目数进行分析,从中筛选出高用量单剂有效成分,分别从剂型和防治对象上进行用量分析,再将用量最高的6种有效成分、5种作物和5种防治对象进行组合,对已登记的组合进行用量分析。【结果】 登记防治蚜虫和叶螨的杀虫剂数量远多于其他类小型害虫;有效成分用量最大值、均值和范围排序前5位的小型害虫依次为叶螨、介壳虫、蚜虫、白粉虱和锈壁虱,并从中筛选出15种高用量单剂有效成分,其中石硫合剂、呋虫胺、三唑锡、吡虫啉、敌敌畏和松脂酸钠6种杀虫剂单剂有效成分存在用量差异大和离群高值点多的问题突出;登记杀虫剂单剂有效成分用量较高的剂型有结晶（粉）、水剂、可溶粉剂、水乳剂、烟剂和颗粒剂,用量较高的作物为苹果树、柑橘树、黄瓜（保护地）、黄瓜和十字花科蔬菜;三唑锡-柑橘树-叶螨和石硫合剂-苹果树-叶螨两种组合用量差异大并离群高值点多,究其原因可能与剂型和厂家有关。【结论】 为减少杀虫剂用量,减缓小型害虫抗药性发展,建议在最低有效剂量研究基础上,减少登记推荐用量异常高的农药产品,推荐有效成分用量较低的高效低风险杀虫剂品种。
生物质热解炭化过程中,有机可挥发组分从固相逸出,冷凝后重新吸附于生物质炭,成为其中的可溶性有机物。生物质炭可溶性有机物化学组成复杂,主要含小分子有机物与芳香类化合物且含有丰富的官能团,具有较高的化学反应活性和生物活性,可显著地改变土壤中养分元素和污染物的形态与有效性,影响土壤微生物组成与丰度,调控作物的生长与健康。依生物质原料和热解条件的差异,生物质炭可溶性有机物的化学结构与生物活性功能也不尽相同。生物质炭可溶性有机物的生物活性意义主要表现为对生物的刺激作用,但部分生物质炭可溶性有机物可能具有一定的潜在毒性风险。通过提取生物质炭可溶性有机物可生产具有生物刺激作用的商品液体有机肥,从而实现生物质炭的分值利用。未来需要进一步加强生物质炭可溶性组分的生物活性或毒性物质的鉴定及其形成机制的研究,这对于生物质炭产品的优化是十分必要的,也是应用生物质炭尽量避免环境风险的要求。
【目的】 比较溶质型和硬质型桃在果实成熟过程中肽段和前体蛋白的差异,为挖掘决定或调控成熟过程的关键多肽提供理论依据。【方法】 通过多肽组学的方法,对溶质型（‘CN13’）和硬质型（‘CN16’）桃内源性多肽特征以及前体蛋白功能进行分析,对比两种肉质桃果实在成熟衰老过程中前体蛋白和多肽的相对含量,并对差异肽段前体蛋白进行富集分析。【结果】 本研究分别提取了‘CN13’和‘CN16’两个时期（S3和S4III）的内源性肽样品进行质谱检测,共鉴定到473个前体蛋白,包含特异性肽段序列2 580条。对肽段的分子量、等电点以及剪切位点进行归纳整理,并对内源性肽段所对应的高丰度前体蛋白进行COG功能注释和pathway富集分析,结果显示前体蛋白主要参与一般功能预测、翻译后修饰、蛋白质转换、能量产生和转换以及碳水化合物运输与代谢等过程。差异肽段前体蛋白的富集分析表明,‘CN13’在成熟过程中差异肽段前体蛋白与氧化还原、活性氧代谢和电子传递链等生物学过程相关,主要参与糖酵解/糖异生、磷酸戊糖途径和RNA转运等途径;而‘CN16’差异肽段前体蛋白是与金属离子反应、无机物反应和镉离子反应等生物学过程相关,主要参与多种环境下微生物新陈代谢、剪接体和RNA转运等途径;同处在S4III时期的‘CN16’和‘CN13’差异肽段前体蛋白与基因表达、翻译和细胞大分子生物学过程相关,主要参与RNA降解、RNA转运和剪接体等途径。【结论】 ‘CN13’和‘CN16’果实在成熟过程中多肽差异显著,差异肽段前体蛋白主要涉及淀粉/蔗糖代谢、糖酵解和核糖体合成等途径,暗示这些代谢途径与桃果实成熟衰老关系密切,为进一步挖掘调控桃果实成熟衰老过程的关键多肽提供了理论参考。
【目的】 探讨ADIPOQ遗传变异对绵羊生长性状的影响,找到与宁夏优质肉羊培育中生长性状相关的分子遗传标记,为宁夏优质肉羊的分子辅助育种的研究提供依据。【方法】 首先利用液相捕获测序技术获得ADIPOQ在杜泊羊、滩羊和小尾寒羊中的变异位点,同时采集383只3个品种的不同杂交后代群体耳组织,采用飞行质谱技术对确定的SNPs位点进行基因分型检测,并使用Haploview软件对多态性位点进行连锁不平衡分析和构建单倍型,与绵羊初生和3月龄的生长性状进行关联分析。【结果】 共筛选到7个SNPs位点,且7个位点在杂交后代群体中均表现出多态性,SNP1—SNP7位点的优势基因型分别为CC、GG、GG、CT、AG、GG和AA,优势等位基因分别为C、G、G、C、G、G和A。X 2检验发现,所有位点均处于Hardy-Weinberg平衡状态（除SNP7位点在所有个体中偏离了平衡）。SNP1（F2代除外）、SNP4、SNP5和SNP6位点在各杂交后代及所有个体中均处于中度多态（0.25≤PIC<0.50）,SNP2和SNP3在F2代及SNP7在H1代群体中均处于中度多态（0.25≤PIC<0.50）,而在其他群体中处于低度多态（PIC<0.25）。连锁不平衡分析发现,SNP2-SNP3和SNP5-SNP6形成了两处强连锁,均构建出3种单倍型,组合后分别形成4和6种基因型,其中优势基因型分别为H1H1和H4H6。将SNP2-SNP3和SNP5-SNP6形成的单倍型再组合后产生13种基因型,其优势基因型为H1H1H4H6。单个位点关联分析表明：SNP1位点在F1代群体中,GG基因型的初生胸围显著高于CG基因型（P<0.05）,在H2代群体中,CC基因型的初生体斜长显著高于CG基因型（P<0.05）。SNP2位点在H1代群体中,CC基因型的初生体高显著低于CG和GG基因型（P<0.05）。SNP3位点在F1代群体中,AG基因型的3月龄体重显著高于GG基因型（P<0.05）,在H1代群体中,AA基因型的初生体高显著低于AG和GG基因型（P<0.05）。SNP4位点在F1代群体中,CC基因型的3月龄体重显著高于CT和TT基因型（P<0.05）,在F2代群体中,CT基因型的初生体重和初生胸围显著高于TT基因型（P<0.05）,在H1代群体中,TT基因型的初生体重显著低于CC和CT基因型（P<0.05）,在H2代群体中,TT基因型的初生体高和初生体斜长显著高于CT基因型（P<0.05）。SNP5位点在F2代群体中,AA基因型的初生体高和初生体斜长显著高于GG基因型（P<0.05）。SNP6位点的不同基因型在F2代、H1代和H2代的初生体重、体高、体斜长、3月龄体高和胸围上均有不同程度的显著差异（P<0.05）。SNP7位点在H2代群体中,AA基因型的初生体斜长显著高于GA基因型（P<0.05）。联合所有群体进行分析时发现,SNP2位点CG基因型的初生体重和体斜长显著高于GG基因型（P<0.05）,SNP4位点TT基因型的初生体重显著低于CC和CT基因型（P<0.05）,SNP6位点AA基因型的初生体重显著高于GG和GA基因型（P<0.05）、初生胸围显著高于GG基因型（P<0.05）,其他5个位点的基因型在生长性状上均无显著差异（P>0.05）。单倍型组合关联分析发现：H2H3基因型的初生体重和初生体斜长显著高于其他基因型（P<0.05）;而SNP5-SNP6单倍型组合中,H5H5基因型的初生体重显著高于H5H6和H6H6（P<0.05）、初生体高显著高于H5H6（P<0.05）、初生胸围显著高于H6H6（P<0.05）,H4H4基因型的3月龄体重显著高于H5H5基因型（P<0.05）、3月龄体高和体斜长显著高于H4H6基因型（P<0.05）、3月龄胸围显著高于H4H5、H5H6和H5H5基因型（P<0.05）。SNP2-SNP3和SNP5-SNP6形成的单倍型再组合后,H2H3H4H4基因型的初生体重、体高、体斜长和胸围最高,与其他基因型有不同程度的差异,H1H1H4H6的3月龄体斜长显著低于H1H2H4H4和H2H2H4H4基因型（P<0.05）。【结论】 ADIPOQ的遗传变异对绵羊的生长性状具有不同程度的影响,研究中的7个SNPs位点可以作为宁夏优质肉羊选育中生长性状的潜在分子标记。
耐脱水性是指生物体或组织在丧失所有或几乎所有细胞水分的状态下而不产生不可逆损伤的存活能力。种子的耐脱水性是植物在长期进化过程中保证物种生存和繁衍的适应性机制,在植物种子（质）资源保存中起关键作用。种子的耐脱水性是一个复杂的性状,其分子机理至今尚不清楚。为此,本文综述了种子耐脱水性的生理及分子机制的研究进展。研究发现,正常性种子的耐脱水性是在发育过程中逐渐形成的,在生理成熟期达到峰值;顽拗性种子在整个发育过程中对脱水敏感,不具有成熟脱水的发育阶段。成熟的正常性种子在吸胀初期保持对重新脱水的耐性,随着萌发进程,种子的耐脱水性逐渐下降,最后完全丧失;在萌发初期,种子的耐脱水性可以重建,不同组织具有不同的耐脱水性。种子和胚的耐脱水性程度与其线粒体的呼吸活性下降呈负相关性,顽拗性种子的呼吸活性高于正常性种子。脱水过程中,耐脱水性胚（轴）的H2O2含量、超氧阴离子自由基（·O2-）的产生速率和硫代巴比妥酸活性产物的含量显著低于脱水敏感性胚（轴）,而活性氧清除（包括酶促和非酶促）系统的活性明显高于脱水敏感性胚（轴）。种子成熟过程中,胚胎发育晚期丰富（LEA）蛋白、小分子量热休克蛋白和非还原性棉子糖家族寡聚糖的积累与耐脱水性的形成密切相关。B3转录因子的AFL亚家族（包括ABI3（ABA INSENSITIVE 3）、FUS3（FUSCA3）和LEC2（LEAFY COTYLEDON 2））通过正向调控贮藏物和保护性蛋白的积累增加种子（胚）的耐脱水性。在整个种子发育过程中,DNA甲基化水平显著增加,随后在种子萌发过程中逐渐降低;与发育早期阶段的胚和幼苗相比,成熟胚具有较高水平的基因组甲基化。在种子中,平行的ABA和DOG1（DELAY OF GERMINATION 1）信号转导途径激活棉子糖家族寡聚糖的合成、LEA基因和HSP基因的表达,从而调控耐脱水性的起始和向休眠转变。最后,本文提出了该领域需要进一步研究的科学问题,包括利用种子及其组织的不同耐脱水性重建其模式研究系统;种子的萌发能力、耐脱水性和休眠特性都是在发育过程中起始和完成的,它们之间的相互关系仍不清楚;种子中同时存在核心ABA信号途径和DOG1信号途径,这两条途径在ABI3或者ABI3下游汇合,在种子脱水过程中哪条途径优先响应?又是如何协调?本文将为全面理解种子耐脱水性的生理及其分子机制、提高农作物的胁迫抗性与产量、改善资源库的贮藏条件和长期保存植物种子（质）资源提供参考。
【目的】利用高光谱数据构建一种“高光谱参数-光合色素-产量”模型间接估测套作玉米产量,为带状套作玉米产量无损预测提供技术手段。【方法】以不同年份、地点、品种、处理（氮肥、水分）的田间试验为基础,综合分析带状套作玉米各生育时期及全生育期光合色素参数与冠层高光谱参数和玉米产量的关系,明确玉米产量预测的最佳生育时期及光合色素参数,基于线性函数、二次函数和偏最小二乘（partial least squares,PLS）回归法构建产量估测模型。【结果】光合色素-产量预测模型中,冠层类胡萝卜素密度的PLS产量估测模型效果最佳（R2=0.882,RMSE=0.669 t·hm-2）。光谱参数-光合色素分析中,抽雄期叶绿素含量与波段自由组合指数rRVI（534,546）相关性最好（r=0.927）。其余光合色素参数与对应光谱指数相关性均在0.797以上。在高光谱参数-光合色素-产量估测模型中,由叶绿素含量、类胡萝卜素含量、冠层叶绿素密度、冠层类胡萝卜素密度为连接点,并以光谱指数rNDVI（534,546）,rRVI（531,555）,rNDVI（532,546）,rNDVI（531,555）为自变量构建的PLS产量预测模型效果较好（R2=0.509,RMSE=1.352 t·hm-2）。【结论】利用色素参数作为光谱数据和产量连接的桥梁,通过PLS回归法建立的预测模型,能够在带状套作玉米中,对玉米产量实现较好估测,为带状套作玉米的田间管理和生长监测提供理论和技术参考。
【目的】阐明桃蚜（Myzus persicae）危害条件下桃树抗蚜和感蚜品种的代谢响应机制,并确定桃树响应桃蚜危害过程中起关键作用的次生代谢产物。【方法】采用抗蚜和感蚜桃树幼嫩新梢进行桃蚜危害处理,取接种3 d的桃树新梢进行次生代谢产物提取,并利用超高效液相色谱串联质谱（UPLC-MS/MS）对抗蚜品种（品系）‘96-5-1’（9651）和枣油桃（ZYT）,感蚜品种中油13号（CN13）和中农金辉（ZNJH）进行广泛靶向代谢组分析,以|log2 fold change|≥1,P-value≤0.01作为筛选差异代谢物（differentially altered metabolite,DAM）的阈值。采用OPLS-DA模型的VIP值表示抗蚜和感蚜品种之间的差异。【结果】对桃蚜危害3 d后的处理取样,处理后的样品进行广泛靶向代谢组学分析,全部样品中共鉴定出528种代谢物。通过主成分分析（PCA）、层次聚类分析（HCA）和维恩图分析,发现感蚜品种中油13号被桃蚜危害后的差异代谢物总数为7种,有2种含量下降,5种含量上升;中农金辉被桃蚜危害后的差异代谢物总数为7种,有3种含量下降,4种含量上升。抗蚜品种‘96-5-1’被桃蚜危害后的差异代谢物总数为33种,有1种含量下降,32种含量上升;枣油桃被桃蚜危害后的差异代谢物总数为55种,有12种含量下降,43种含量上升。大多数差异代谢物来自两个抗蚜品种,并且抗蚜品种中差异代谢物的变化幅度比感蚜品种更大。经过分析获得的15种次生代谢产物（6种氨基酸及其衍生物、5种酚酸、3种核苷酸及其衍生物、1种有机酸）可能与寿星桃来源的桃蚜抗性相关。【结论】抗蚜品种在桃蚜危害后显著上调的次生代谢产物可能参与桃树对桃蚜的抗性反应过程,这些次生代谢产物（氨基酸及其衍生物、酚酸类物质、核苷酸及其衍生物和有机酸）的调控是桃树抵抗桃蚜危害的重要机制。
【目的】研究施用有机肥对农田土壤固碳及温室气体排放的综合影响,为减缓全球气候变暖提供理论指导。【方法】基于长期定位试验点观测数据,利用验证后的机理过程模型——SPACSYS,结合区域数据库及ArcGIS,模拟2010—2050年华北平原旱地3种施肥情景（等氮量）即单施化肥情景（NPK）、50%化肥配施50%有机肥情景（NPKM(5:5)）和30%化肥配施70%有机肥情景（NPKM(3:7)）下,土壤年均固碳速率（SOCSR）、土壤N2O年均排放量和年均净全球增温潜势（NGWP）的空间格局。【结果】华北平原旱地SOCSR表现为东部较高、西部较低,较高的地区主要包括江苏省和山东省。相关分析结果表明,SOCSR与初始土壤有机碳含量呈显著负相关,逐步线性回归分析进一步表明,初始土壤有机碳含量、年均温和土壤pH是影响SOCSR的3个重要因子,共解释其变异的24%。土壤N2O年均排放量表现为中部较高、北部和南部较低,较高的地区主要包括山东省部分地区和江苏省。相关分析结果表明,土壤N2O年均排放量与初始土壤有机碳含量呈显著正相关。总体来看,与NPK情景相比,NPKM(5:5)和NPKM(3:7)两种情景均增加华北平原旱地SOCSR、降低土壤N2O年均排放量,其中SOCSR（233和236 kg C·hm-2·a-1）分别增加了79%和82%,土壤N2O年均排放量（15.8和14.4 kg N·hm-2·a-1）分别降低了21%和28%,NGWP（6.6和5.9 t CO2-eq·hm-2·a-1）分别降低了26%和34%。【结论】长期来看,相比传统的单施化肥模式,化肥配施有机肥有利于华北平原旱地土壤固碳、土壤N2O减排和减缓温室效应。
【目的】MYB作为植物中最大的基因家族之一,在植物生长、果实发育等方面具有重要作用。本研究拟鉴定枣R2R3-MYB亚家族成员,并进行生物信息学和表达模式分析,为深入探究该类基因在枣生长发育尤其是果实发育中的功能提供参考。【方法】以拟南芥R2R3-MYB亚家族成员为探针,利用BLAST和HMMER方法,在枣全基因组数据库中筛选R2R3-MYB亚家族成员;利用植物转录因子、UniProt、Gcorn plant等数据库,采用MEGA-x、ExPASy、TBtools、PheatMap等软件进行生物信息学分析;利用转录组和实时荧光定量PCR技术分析该类基因的表达,对重点基因进行互作蛋白的预测及验证。【结果】在枣全基因组范围内,鉴定出118个R2R3-MYB亚家族成员,均具有典型的MYB超家族结构域,分为18个亚组,依次命名为ZjMYB1—ZjMYB118。理化性质分析表明,该家族基因编码的氨基酸数目介于200—400;95个成员定位到12条染色体上,其中4号染色体上分布最多;谱系分析表明该类基因进化过程中发生了直系和旁系同源事件。通过转录组和实时荧光定量PCR分析,发现一些R2R3-MYB基因参与枣果实的发育过程,并进一步筛选出了可能与果实膨大和色泽发育相关的候选基因ZjMYB59、ZjMYB104。并利用蛋白互作预测和酵母双杂试验证明ZjMYB104和ZjMPK3存在互作。【结论】鉴定出118个枣R2R3-MYB亚家族成员,结构高度保守,分布在12条染色体上,在进化中发生了直系和旁系同源事件,并筛选出了与果实发育密切相关的候选基因,为进一步的功能分析提供了线索和参考。
修饰型真菌毒素是重要的食品安全危害因子。通过综述修饰型真菌毒素的形成机制、种类、污染水平、毒理研究、代谢规律、分析检测、脱毒方法等方面的进展,识别已知风险、潜在风险以及分析风险防控措施。已知风险包括：谷物及制品中修饰型真菌毒素的阳性检出率高,浓度跨度大,其存在会增加人群真菌毒素膳食暴露的风险。毒理学研究表明,有的修饰型真菌毒素在体内代谢转化为原型而产生与原型同等毒性,有的本身则具有毒性。潜在风险包括：代谢转化而成的多种修饰型真菌毒素共存时会引起毒性机制和毒性作用不明。在农作物代谢或食品加工中也可产生结构、性质、毒性均未知的修饰型真菌毒素。受分析技术和质量控制手段的制约,难以获得其准确可靠的定性定量结果,使毒理学数据十分匮乏,导致毒理学性质引起争议。风险防控措施包括：从源头抓起,培育抗病品种,规范标准体系和检测体系,严把农产品收购、储藏、生产及产品加工关。另外,在生产加工环节中,要加强产后脱毒技术的研究。
【目的】探究伏马毒素B1（fumonisin B1,FB1）对猪卵母细胞体外成熟的影响及其潜在的作用机制, 为临床有效防治FB1所致的生殖毒性损伤提供理论参考。【方法】采集猪卵丘-卵母细胞复合体（cumulus oocyte complexes, COCs）进行随机分组,在体外成熟培养过程中分别用不同浓度FB1（0、10、20和30 μg·mL-1）处理44 h后,统计卵母细胞第一极体（first polar body, PB1）排出和激活后胚胎发育情况;通过免疫荧光染色结合共聚焦显微镜技术进一步检测FB1对卵母细胞减数分裂进程和细胞骨架结构的影响;为进一步探究FB1对猪卵母细胞毒性损伤的作用机制,分别采用JC-1、Annexin V-FITC和LC3A/B荧光染色检测各组卵母细胞内线粒体功能、早期凋亡和自噬水平,并在此基础上,进一步通过Western blotting分析了凋亡/自噬相关蛋白的表达情况。【结果】FB1处理对卵母细胞成熟具有明显的抑制作用,PB1排出率呈浓度依赖性下降,当FB1浓度达到20 μg·mL-1以上时,PB1排出率显著降低（P<0.01）,并使卵母细胞孤雌激活后胚胎的卵裂率及囊胚率均显著降低（P<0.01）,对卵母细胞的发育潜力有一定的损伤作用。细胞周期分析结果表明,FB1处理还会导致减数分裂周期进程紊乱,使阻滞在生发泡破裂期（germinal vesicle breakdown,GVBD）的卵母细胞比例显著升高（P<0.01）成功发育至第二次减数分裂中期（metaphase II,MII）细胞比例明显下降（P<0.01）,同时,卵母细胞中纺锤体异常的比例显著升高（P<0.01）、胞膜上的微丝分布显著减少（P<0.05）。进一步的研究结果表明,与对照组相比,FB1处理组卵母细胞线粒体膜电位明显降低（P<0.05）,线粒体功能受损,同时,FB1处理组卵母细胞早期凋亡率显著增加（P<0.01）,细胞自噬水平也显著升高（P<0.01）。Western blotting分析结果显示,FB1处理组卵母细胞中促凋亡蛋白BAX和自噬蛋白LC3A/B II的表达均显著上调（P<0.05）,抑凋亡蛋白BCL2的表达显著下调（P<0.05）,提示早期凋亡和自噬的发生。【结论】FB1对猪卵母细胞体外成熟及其激活后胚胎发育具有明显的毒性损伤作用,致使减数分裂周期阻滞,纺锤体结构紊乱、微丝分布减少和线粒体损伤,其毒性作用机制与诱导卵母细胞凋亡和自噬有关。
【目的】探讨南方夏季高温高湿气候条件下,横向交互送风系统对肉牛舍温热环境、肉牛生理生化指标及生产性能的影响,以期评价此肉牛防暑环境调控系统的技术经济效果。【方法】试验采用单因子完全随机设计,选择健康、体重相近（（290.05±7.60）kg）的8月龄西门塔尔公牛30头,随机区组饲养于2栋相邻且构造相同的钟楼式棚舍中,试验组所在牛舍加装横向交互送风系统,对照组所在牛舍采用自然通风。试验期为2019年6月30日至7月16日,共17 d,其中预试期为前3 d,正式期为后14 d。正式试验期内前7 d,于每日的5:00、10:00、14:00、18:00、22:00测定舍内风速、干球温度和湿球温度,计算温湿指数和体感温度,并同时测定肉牛的直肠温度和呼吸频率。在全部正式试验期间,每天记录每圈栏的投料量,并于次日上午6点对剩料进行清理和称重,计算采食量。于正式试验期内第1和14天的上午7：00—8：00,对所有试验牛进行空腹称重,记录始末体重,用于计算平均日增重和料重比等生产性能指标并进行经济效益评估;同时采集血液及粪便样本,用于测定血清中的无机离子、生化指标、激素水平及粪便中的皮质醇水平。【结果】（1）试验组的横向交互式送风系统处理可显著提高舍内风速（P < 0.01）,从而极显著的降低试验组肉牛的体感温度、肉牛在10：00、14：00、18：00、22：00的直肠温度以及肉牛在10：00、14：00、18：00的呼吸频率（P < 0.01）;与对照组肉牛相比,试验组肉牛直肠温度和呼吸频率随环境温度升高的增幅分别减少45%和42%;试验组与对照组的舍内干球温度、相对湿度及温湿指数差异不显著（P > 0.05）。（2）试验结束时,试验组肉牛血清中钙离子含量显著低于对照组（P < 0.05）,钾离子、钠离子、镁离子及氯离子含量均差异不显著（P > 0.05）;血清生化指标结果显示,试验组肉牛血清中的热应激蛋白70、总蛋白、甘油三酯、葡萄糖含量均显著高于对照组（P < 0.05）,血清白蛋白、球蛋白及总胆固醇含量差异不显著（P > 0.05）;激素水平测定结果显示,试验组肉牛的粪便及血清中皮质醇水平均显著低于对照组（P < 0.05）,三碘甲状腺原氨酸和甲状腺素在试验组和对照组间差异均不显著（P > 0.05）。（3）生产性能测定显示,试验组与对照组肉牛的初始体重及结束体重均差异不显著（P > 0.05）,但试验组肉牛的平均日增重（P < 0.01）及平均干物质采食量（P < 0.05）显著高于对照组,料重比显著低于对照组（P < 0.05）,利润可提高10.68%。【结论】横向交互送风可以显著增加舍内空气流速,降低体感温度,改善西门塔尔牛代谢,提高生产性能,增加高温高湿环境下肉牛生产的经济效益。
【目的】挖掘新的控制水稻叶绿素含量的相关位点和基因,为水稻叶绿素含量的遗传机制研究提供理论基础。【方法】利用剑叶叶色存在明显差异的粳稻TD70和籼稻Kasalath杂交构建的包含186个株系的重组自交系群体为供试材料,通过对两亲本及RIL群体重测序,构建了包含12 328个Bin标记的高密度遗传图谱。RIL群体及亲本分别于2011和2020年正季在江苏省农业科学院种植。抽穗后第3天使用叶绿素仪测定剑叶SPAD值。使用IciMappingv3.4软件完备区间作图法,对控制水稻抽穗期剑叶叶绿素含量的QTL进行鉴定。利用便携式光合仪测定RIL群体中20个SPAD极端株系的水分利用效率、蒸腾速率、气孔导度和净光合速率等光合作用参数。【结果】2年共检测到19个抽穗期剑叶叶绿素含量相关QTL,分别分布在除第8、9和10染色体外的其他9个染色体上。单一QTL贡献率为3.09%—13.13%,LOD值为2.74—14.08。通过物理位置比对,发现其中10个QTL与前人定位到的叶绿素含量相关位点在相同或邻近区域。qCHL2-1和qCHL5-1 2年均被检测到,表现出较强的稳定性。qCHL2-1位于第2染色体的7.63—7.71 Mb处,2年LOD值分别为14.08和7.93,贡献率分别为13.13%和7.94%。qCHL5-1位于第5染色体的23.44—23.49 Mb处,2年LOD值分别为4.31和3.76,贡献率分别为3.57%和4.82%。结合功能注释和亲本间序列分析,分别在qCHL2-1和qCHL5-1染色体区间内找到2个与剑叶叶绿素含量相关的基因Os02g0236000和Os05g0476700。这两个基因的核苷酸序列在两亲本间均存在差异。Os02g0236000编码水稻天冬氨酸氨基转移酶（AAT1）,是水稻氮代谢途径中的重要酶,与蛋白质及氨基酸含量有关。Os05g0476700编码叶面斑点相关蛋白,推测与叶片颜色有关。根据AAT1在CDS+273 bp有无突变对RIL群体进行等位型分类。在20个SPAD极端株系中,AAT1不同等位型株系的剑叶SPAD值和水分利用效率、蒸腾速率、气孔导度和净光合速率等光合作用指标均存在显著差异。【结论】共检测到19个控制水稻抽穗期剑叶叶绿素含量QTL,鉴定了2个稳定存在的QTL——qCHL2-1和qCHL5-1,在这两个QTL区间筛选到2个可能调控水稻抽穗期剑叶叶绿素含量的基因。其中1个AAT1（Os02g0236000）不同等位型的光合作用参数在20个极端SPAD株系中存在显著差异,推测其为最可能的候选基因,可用于后续剑叶叶绿素调控基因的功能研究。
【目的】探究不同栽培措施对超级稻强、弱势粒品质及淀粉特性的影响,以期为改善稻米品质即水稻强、弱势粒品质的协同提高提供理论指导和实践依据。【方法】以超级稻甬优2640和武运粳24为供试材料,大田种植条件下,设置氮空白区（0N）、当地农民习惯（LFP）、优化栽培管理1（T1）和优化栽培管理2（T2）4个处理,每个处理设置3个重复。试验裂区设计,以处理为主区,品种为副区（小区）。2018年测定全穗籽粒外观、加工、蒸煮食味品质和RVA特征值,在此基础之上,2019年增加强、弱势粒淀粉颗粒的扫描电镜观察、结晶度和红外光谱分布测定。【结果】（1）在稻米品质上,与强势粒相比,弱势粒加工品质更优,而外观品质更劣,蛋白质含量和硬度显著提高,直链淀粉含量、胶稠度和黏度显著下降。（2）在淀粉特性上,与强势粒相比,弱势粒的淀粉颗粒较小且破损严重,结晶度、1 045/1 022 cm-1值显著提高,峰值黏度、热浆黏度、崩解值、最终黏度显著下降,消解值和糊化温度显著上升。（3）与当地农民习惯LFP相比,通过优化栽培管理T1和T2,两品种强、弱势粒加工品质与外观品质显著提高,蛋白质含量及直链淀粉含量显著下降,胶稠度显著上升,蒸煮食味品质变优;淀粉特性也都有所改善,相对结晶度降低,淀粉表层有序性下降,其中弱势粒品质及淀粉特性提升较为明显。【结论】弱势粒稻米品质显著劣于强势粒,优化栽培措施能够在提高产量的基础上通过改善弱势粒品质实现全穗籽粒品质的提升。
【目的】研究2020年草地螟（Loxostege sticticalis）在我国北方地区季节性时空动态,并对各主要发生区的虫源性质进行分析,探讨草地螟在我国华北、东北地区,境内、境外的虫源衔接关系,为提高草地螟预测预报水平提供技术支持。【方法】利用北京、天津、河北、内蒙古、辽宁、山西相关植保站探照灯诱虫器或虫情测报灯的虫情数据,分析草地螟在我国北方地区种群数量的时空动态变化。通过GrADS软件对FNL全球分析资料进行处理,获得高峰期内主要蛾峰日的风场数据并绘制风场图。采用基于WRF模式编写的三维质点轨迹分析程序对草地螟迁飞路线进行模拟,利用R 3.8的ggplot2 3.3.0程序包对轨迹模拟结果进行绘图。【结果】2020年越冬代草地螟成虫主要发生在山西、河北北部,内蒙古中西部和兴安盟地区;1代草地螟成虫大量突增主要集中在内蒙古化德县和与之接壤的河北康保县。风场分析显示,在草地螟典型的迁飞期内,华北及东北地区均受到锋面和气旋过程的影响;东北气旋前部的偏南或西南低空急流为华北越冬区的草地螟远距离迁入东北提供了有利条件,其后部的西北气流则会阻碍草地螟向东北的迁飞。虫源分析显示,华北地区越冬代成虫大部分滞留当地危害,部分借助适宜的西南气流向东北地区及中蒙、中俄三国交界迁飞;内蒙古兴安盟地区5月下旬虫源主要来自草地螟华北越冬区,6月上旬部分来自华北越冬区,部分来自中蒙、中俄三国交界处,6月下旬主要来自华北越冬区迁出虫源。1代草地螟成虫主要来自内蒙古中西部及中蒙边界1代幼虫发生区,受锋面天气影响在内蒙古化德县和河北康保县聚集降落,并进一步向东北方向迁飞扩散。【结论】2020年是草地螟2018年种群回升以来又一重发年份;气旋天气形成的强劲气流是华北地区和境外虫源顺利进入东北地区的主要运载气流,风切变、气旋中心等气流的辐合使大面积迁飞的成虫聚集降落,造成局部虫量突增;我国华北和东北地区草地螟越冬代和1代成虫均与境外虫源存在频繁的交流,因此,开展草地螟区域性联合监测对草地螟的异地测报具有重要的指导意义。
【目的】明确西北地区玉米生产的投入与生态环境风险。【方法】基于生命周期评价（LCA）方法对西北地区六省或自治区（新疆、陕西、山西、宁夏、内蒙古、甘肃）15年间（2004—2018年）玉米生产的投入（肥料、农药、柴油、地膜、种子及人工）与生态环境风险（温室气体排放、土壤酸化、水体富营养化及人体毒性）进行评价,定量化该地区单位面积（hm2）玉米生产投入与生态环境风险及其时空变化。【结果】西北地区玉米生产投入与生态环境风险较高,15年间平均肥料投入为233.1 kg N·hm-2,106.3 kg P2O5·hm-2和23.3 kg K2O·hm-2,农药、柴油、地膜、种子、人工投入量分别为6.5 kg·hm-2、93.2 L·hm-2、13.7 kg·hm-2、38.8 kg·hm-2和120.1 h·hm-2。玉米平均产量为7.9 t·hm-2,温室气体排放量为4 188 kg CO2 eq·hm-2,土壤酸化潜值为155.3 kg SO2-eq·hm-2,水体富营养化潜值为52.6 kg PO4-eq·hm-2,人体毒性为2.9 kg 1,4-DCB-eq·hm-2。相较于2004年,2018年西北地区玉米生产种植面积和玉米单产分别增加了79%和26.9%;投入整体呈现上升趋势,其中氮肥、磷肥和钾肥的单位面积投入量分别增加9.2%、52.7%和203.7%,农药、柴油、地膜的单位面积用量分别增加了303%、143%和108%,而种子和人工的单位面积投入量则分别降低了38.6%和50.8%。西北地区玉米生产的生态环境风险则整体呈现先上升后下降的趋势,其中单位面积温室气体排放量、土壤酸化潜值、水体富营养化潜值以及人体毒性分别增加了13.6%、15.8%、2.6%和302.5%。西北地区玉米生产15年间单位面积氮肥投入量及温室气体排放量最高的年份均为2016年,最低均为2007年。西北地区不同省份玉米生产单位面积的投入与生态环境风险存在较大差异。其中,甘肃的氮肥、地膜和人工单位面积投入量最高,3种投入的最低省区分别为山西、陕西和内蒙古;新疆的磷肥和柴油投入量最高,最低均为陕西;山西的钾肥投入量最高,最低为新疆;农药和种子的投入量最高分别为宁夏和新疆,最低均为山西,玉米的种植面积与单产最高的省区分别为内蒙古和新疆,最低的分别为宁夏和陕西。同时温室气体排放量与土壤酸化潜值均为甘肃最高,水体富营养化潜值为陕西最高,人体毒性为宁夏最高,均为山西最低;西北地区玉米生产投入量与生态环境风险综合值最高的省区为宁夏,山西为西北地区玉米生产综合生态环境风险最低的省份。【结论】西北地区玉米生产呈现高投入、高产出、高风险的特点,其投入与生态环境风险在不同时间和空间尺度上均存在较大差异。2004—2018年,西北地区玉米的种植面积、单产、投入整体呈增加趋势,生态环境风险整体呈现先上升后下降的趋势。未来玉米生产布局可考虑向高产和低环境风险的省份倾斜,在实现高产的同时降低生态环境风险。
【目的】揭示中国板栗（Castanea mollissima Bl.）叶片表型性状的变异规律及多样性特征,为中国板栗资源的保护、开发和科学利用提供依据。【方法】对中国10个省份（群体）240份资源的36个叶片表型性状（31个数量性状和5个质量性状）进行检测,运用方差分析、多重比较、相关分析和聚类分析等方法,探讨板栗叶片表型多样性水平及其与原产地的地理、环境因子关系。【结果】巢式方差分析表明,31个数量性状在群体内存在极显著差异（P<0.01）,同时叶片长、叶片宽、叶片长/宽、锯齿高度等15个数量性状及3个质量性状（叶片形状、叶基形状和叶缘锯齿特征）在群体间存在显著或极显著差异（P<0.05或P<0.01）,说明板栗叶片表型在群体内和群体间均存在丰富变异。群体间叶片表型分化系数VST为7.95%,远小于群体内的92.05%,说明叶片表型变异主要来源于群体内部。板栗叶片表型的平均变异系数（CV）和平均多样性指数（H′）分别为18.05%和1.27,5个质量性状中以叶片形状的CV和H′最高（35.67%,0.86）,叶缘特征最低（5.60%,0.07）;31个数量性状的CV在8.68%（叶片长/宽）—32.73%（锯齿深度）,H′在1.54（叶背茸毛密度）—2.09（叶片结构疏松度）。叶片外观形态、生理指标和解剖性状的平均H′分别为2.03、2.04和2.04,CV由高到低分别为15.27%（外观形态）>15.18%（生理指标）>12.17%（解剖结构）。10个群体表型性状CV均值在17.11%（陕西）—19.66%（山东）,H′均值在0.99（安徽）—1.80（河北）。板栗叶片大多表型性状与地理气候因子之间存在显著或极显著相关,其中年均气温等温度指标和年降水量与叶基形状、锯齿高度等性状呈负相关（经度和纬度与之呈正相关）,与叶片长/宽呈正相关（经度和纬度与之呈负相关）。【结论】板栗叶片表型在群体间和群体内均存在丰富变异,但变异主要来源于群体内（个体基因型间的变异）,因而以叶片表型性状作为研究对象,进行抗逆性、高光合效率等特异品种选育或相关研究时,研究重点应该放到广泛的个体基因型调查上,变异较为丰富均匀的群体可作为重点参考。板栗叶片大多外观形态和生理指标性状呈现以温度和降雨量因子为主导的梯度规律性。
种业是农业发展的“芯片”,原始创新是农业可持续发展的根本动力。2021年中央一号文件明确提出推进中国农作物种业快速发展的要求,对中国农作物种业原始创新研究提出了明确期望。谷子是中国起源的传统粮饲兼用作物及特色杂粮作物,生产及消费规模均位居世界首位。作为粟类作物,谷子在中国农业生产及农耕文明的起始与发展过程中发挥了重要的推动和支撑作用,已有研究证实谷子在中国拥有悠久的栽培历史,并且形成了分布广泛且多样性丰富的各类种质资源。近年来,谷子在杂交品种选育及杂种优势利用、抗除草剂品种和适于机械化栽培品种推广、基因组学及功能基因研究等领域取得进展,在原始创新的推动下初步形成了以杂交品种和抗除草剂品种为经营主体的谷子种业体系,推动了谷子种业从无到有的突破。中国在谷子优异种质鉴定与创制方法研究、谷子高效育种技术途径研发、谷子关键性状的协调表达与调控规律解析、谷子良种繁育过程基本生物学属性研究以及谷子新品种真实性鉴定方法探索等方面原始创新的进步为谷子种业发展提供了支撑,形成了一套初具规模的种业原始创新技术。目前,谷子种业持续良性发展仍然面临包括优异突破性种质匮乏、育种技术水平相对滞后、品质与产量协调性不够、良种扩繁标准缺乏以及种业市场监管手段有待加强等诸多挑战。为了推进谷子种业持续快速、高效、深入的发展,未来中国谷子种业原始创新研究的主要方向包括：基于表型组学与基因组修饰技术、单倍体育种与全基因组选择技术和关键性状优异单倍型鉴定与整合技术的谷子规模化高效育种技术体系构建;基于种子发育生理调控、分子指纹及杂种优势高效利用技术的谷子种子高效生产储藏与监管技术体系构建;以及基于谷子种业产学研推一体化设计与高效整合的人才培养与创新体系构建等方面。
【目的】机械粒收背景下,明确不同种植区玉米生理成熟后田间站秆籽粒脱水至适宜收获期的积温需求,以期为各种植区选育适宜粒收品种,合理安排农事作业和提高机械利用效率提供理论指导。【方法】 2014—2018年,在西北灌溉春玉米、北方春玉米和黄淮海夏玉米产区的典型试验点,选用141个不同熟期的主栽玉米品种,系统观测了籽粒含水率的动态变化,结合气象数据,分析不同产区玉米生理成熟后田间站秆籽粒脱水至含水率25%、20%的积温需求。【结果】不同产区玉米生理成熟期籽含水率不同,黄淮海夏玉米区参试品种的生理成熟期含水率均值为28.5%,西北灌溉春玉米区和北方春玉米区分别为29.9%、29.6%。相关分析表明,不同品种的生育期与生理成熟期籽粒含水率之间无显著相关性。以生理成熟至25%、20%含水率积温和生理成熟期含水率为指标,运用双向平均法将参试品种划分为积温需求少含水率高（I）、积温需求多含水率高（II）、积温需求少含水率低（III）、积温需求多含水率低（IV）4种类型。对于西北地区、华北地区和东北地区一年一熟的春播来说,可以选择III、IV类型品种,但是IV类型品种需要预留足够的积温来进行田间站秆脱水。对于黄淮海地区一年两熟的夏玉米,III类型品种能够较好协调小麦和玉米的生产调配,充分利用可供籽粒脱水的积温的余量。【结论】由于区域间玉米脱水期间热量条件的不同,玉米籽粒生理成熟至25%、20%含水率的天数均表现为西北灌溉春玉米区长于北方春玉米区、黄淮海夏玉米区。通过选择适合不同区域的积温类型品种、科学制定收获时间,可以有效降低收获时籽粒含水率和提高收获质量。
【目的】探索番茄颈腐根腐病（Fusarium crown and root rot,FCRR）苗期抗性鉴定技术,并对番茄种质资源及品种进行抗性鉴定分析,挖掘和丰富可利用的抗性资源,为培育抗颈腐根腐病番茄品种打下基础。【方法】以尖镰孢番茄颈腐根腐病专化型病原菌（Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici,Forl）和感病栽培番茄Heinz 1706为材料,研究接种菌液浓度、接种寄主苗龄、接种后管理温度和不同接种方法对番茄颈腐根腐病人工接种鉴定效果的影响。随后通过苗期人工接种鉴定方法结合文献中已报道的与抗性基因连锁的分子标记,对100份番茄种质材料进行颈腐根腐病抗性鉴定分析。【结果】在一定范围内,番茄颈腐根腐病发病率及病情指数随着接种菌液浓度的升高而增大,接种菌液浓度为107个孢子/mL时,发病率及病情指数分别为100%和89.2,可以反映寄主真实的抗性水平;接种寄主苗龄为2—5叶期均能使植株发病,不同苗龄间病情指数无显著差异;接种后不同的管理温度对番茄颈腐根腐病的病情指数影响显著不同,其中较低的管理温度（20℃）有利于番茄颈腐根腐病的发生;使用浸根法和灌根法进行鉴定,番茄颈腐根腐病发病率和病情指数较高且效果稳定,显著优于茎注射法。对100份番茄种质材料进行分析,接种鉴定结果显示有38份材料表现抗病,这些材料可用于番茄抗颈腐根腐病育种或生产。在已报道的与Frl连锁的分子标记中,SCARFrl的准确率最低,仅为51%,C2-25的准确率为59%,而PNU-D4的准确率为83%,该标记可用于番茄抗颈腐根腐病辅助选择。【结论】建立的苗期抗性鉴定技术能客观反映供试材料的实际抗性水平,可用于番茄抗颈腐根腐病材料的鉴定筛选。
【目的】明确作物秸秆分解对土壤无机氮和氧化亚氮（N2O）排放的影响,为不同土壤类型采用合理的氮肥用量,促进秸秆分解、增加土壤可利用养分、减少N2O等温室气体排放提供理论依据。【方法】室内采用尼龙网袋法,设置秸秆类型（小麦和玉米）、土壤类型（潮土和砂姜黑土）和氮肥用量（N0：0,N1：180 kg N·hm-2,N2：360 kg N·hm-2）三因素培养试验,并设置无秸秆无氮肥为对照（CK）,测定了土壤无机氮含量、N2O和CO2排放通量以及土壤酶活性等参数。【结果】与CK相比,添加作物秸秆的N0处理土壤无机氮含量显著降低,每添加1 g小麦或玉米秸秆平均减少0.8 mg或0.4 mg土壤无机氮。与潮土相比,不同氮肥用量条件下砂姜黑土添加小麦秸秆后土壤无机氮含量降低16%,而添加玉米秸秆后增加41%。与添加小麦秸秆相比,潮土和砂姜黑土添加玉米秸秆后无机氮含量分别增加111%和252%。两种土壤添加小麦或玉米秸秆均促进N2O和CO2排放。与CK相比,添加小麦秸秆和玉米秸秆的N0处理土壤N2O排放累积量分别增加70%和47%;CO2排放累积量增加346%和154%;全球变暖潜力增加53%和71%。与潮土相比,砂姜黑土添加小麦秸秆和玉米秸秆后N2O排放通量降低38%和61%,N2O排放累积量降低12%和51%,CO2排放累积量降低28%和16%。与潮土相比,砂姜黑土添加小麦秸秆的全球变暖潜力增加13%,而添加玉米秸秆却降低44%。与添加小麦秸秆相比,潮土和砂姜黑土添加玉米秸秆后N2O排放累积量分别增加88%和6%;CO2排放累积量降低21%和6%。不同氮肥用量和土壤类型条件下添加玉米秸秆的全球变暖潜力比小麦秸秆高91%。与N0和N2处理相比,砂姜黑土添加小麦秸秆或玉米秸秆的同时配施适量氮肥（N1）降低N2O排放量以及全球变暖潜力。与CK相比,两种土壤类型添加小麦或玉米秸秆后土壤蔗糖酶活性增加,而过氧化氢酶和氧气含量降低。与添加小麦秸秆相比,两种土壤添加玉米秸秆后脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性降低。与潮土相比,砂姜黑土添加作物秸秆后脲酶、过氧化氢酶活性降低,氧气含量增加;而过氧化氢酶活性和氧气含量均与N2O排放通量呈显著负相关。【结论】小麦和玉米秸秆分解均降低土壤无机氮含量、促进温室气体排放。玉米秸秆分解过程中土壤无机氮含量和N2O排放量均高于小麦秸秆;潮土添加小麦或玉米秸秆的N2O排放量高于砂姜黑土;砂姜黑土添加小麦或玉米秸秆并配施适量氮肥不会增加土壤N2O排放和全球变暖潜力。生产上秸秆还田应综合考虑秸秆类型、土壤类型和氮肥用量。
综述了植物表观遗传和果树芽变选种研究进展,深度解析芽变选种推动世界苹果和柑橘产业优质高效发展的经典案例,主要结果概述如下：（1）DNA甲基化和组蛋白修饰等引起的表观遗传,广泛参与了植物各种生长发育过程及逆境胁迫响应;（2）果树芽变选种是优中选优,具有高效性、重演性、稳定性、多样性、多效性、表观遗传特性和实效性等6个特点,目前已选出苹果和柑橘等果树芽变品种600余个;（3）针对‘富士’和‘元帅’苹果及脐橙和温州蜜柑两类果树4个品种存在的问题,采用持续多代芽变选种技术,育成了系列新品种,形成了庞大的品种群,成为产业主栽品种,推动了产业的优质高效发展。因此,将来应加强两方面的工作：一是进一步加强果树芽变机理研究,推进育种技术创新。二是进一步提升果树芽变选种创新性及其推动果树产业发展重要性的认识,采用孟德尔遗传与表观遗传、常规技术与分子技术及杂交育种和芽变选种有机结合的技术路线,加大果树芽变选种及杂交新品种优系选育研究力度,为果树产业高质量发展提供品种支持。
【目的】流感病毒的致病性是由多个基因共同决定的,笔者之前的研究结果发现当两株具有相似基因特征的H1N1亚型猪流感病毒进行HA基因替换以后,病毒对小鼠的致病性发生了改变。通过确定影响病毒致病性的关键氨基酸位点,为进一步揭示流感病毒致病力差异奠定了基础。【方法】 对ZD71和SY130的HA蛋白氨基酸序列进行比对,确认氨基酸差异位点并设计定点突变引物,构建单点突变的重组病毒并测定其鸡胚半数感染量（EID50）。将拯救的亲本病毒、HA单基因替换重组病毒及单点突变重组病毒以感染复数（MOI）为0.001和0.1的病毒量分别接种于MDCK和A549细胞,测定病毒的体外复制能力;将上述各株病毒以50 μL含106EID50的剂量经滴鼻途径接种BALB/c小鼠,分别采集小鼠的脑、鼻甲、肺、脾、肾等脏器,匀浆处理后接种鸡胚分析病毒在小鼠体内各脏器的复制情况;将病毒分别以50 μL含101-106EID50的剂量经鼻腔感染BALB/c小鼠,感染后每天称量小鼠体重,当小鼠体重下降比率超过25% 时判定为死亡,统计死亡情况,测定病毒的小鼠半数致死量（MLD50）,评估各突变病毒对小鼠的致病性,与亲本病毒进行分析比较后,获知决定病毒致病性的关键氨基酸位点。【结果】ZD71和SY130病毒HA蛋白共存在4个氨基酸差异位点,分别为4、138、144和225位（H3 Numbering）。经过定点突变、病毒拯救及序列测定确认,分别获得含有单个位点突变的重组病毒。通过测定病毒在MDCK和A549细胞上的复制情况,结果发现与亲本病毒rZD71相比较,突变病毒rZD71-HA/G225E在感染MDCK细胞的各检测时间点、及感染A549细胞24—48 h后,复制滴度均显著提高;与rSY130相比较,突变病毒rSY130-HA/E225G在感染MDCK细胞12—36 h后、及感染A549细胞36—72 h后,复制滴度均显著降低。而4、138、144位点的突变对病毒的复制影响较小。进一步的小鼠感染试验发现HA 225位氨基酸的改变显著影响了病毒对小鼠的致病性,与亲本病毒rZD71相比,225位氨基酸由G突变为E后,病毒rZD71-HA/G225E的MLD50由4.32 log10EID50降低至3.0 log10EID50;病毒不仅在小鼠鼻甲和肺脏内检测到,而且在脾脏和肾脏中也均有一定水平的复制。【结论】 HA蛋白225位氨基酸对两株H1N1 SIV对小鼠的致病性具有重要决定作用,提示在后续开展的病原学监测中要密切关注该位点氨基酸的变异情况,为更好地防控动物流感乃至人流感的大流行提供科学依据。
【目的】通过分析宁麦系列已育成品种的性状表现,明确宁麦系列品种的主要性状特点及存在问题,同时对宁麦系列品种及新选育高代品系进行基因型分析,明确宁麦系列品种（系）的遗传多样性及重要性状控制位点的分布,为宁麦系列品种的遗传改良、育种和生产利用提供依据。【方法】以宁麦系列23个已审定品种及51份高代品系为材料,对产量、品质、抗病性等主要性状表型进行分析,利用Affymetrix 50K基因芯片筛选品种基因型,并补充检测部分功能基因。【结果】宁麦系列品种具有丰产性突出、中弱筋品质及赤霉病抗性优良,白粉病、锈病抗性水平相对较差等特点。经过筛选获得28 253个高质量SNP位点,已审定的23个品种间的遗传相似系数为0.407—0.964,平均为0.600;51个高代品系间的遗传相似系数为0.456—0.985,平均为0.684。宁麦系列品种（系）的春性主要由Vrn-D1的位点变异造成,Ppd-D1位点变异使所有材料均为光周期迟钝型;Rht-B1b变异使株高降低,宁麦系列品种还含有较多的提高千粒重与抗穗发芽基因的优势等位变异。宁麦系列品种（系）中含有赤霉病主效抗病基因Fhb1的材料占比达到48.6%,约30%的高代品系携带白粉病主效抗病基因Pm21。【结论】宁麦系列品种（系）的遗传多样性呈降低趋势,有必要加强种质创新,拓宽育种群体遗传背景;宁麦系列品种（系）携带较多的抗赤霉病及提高千粒重、抗穗发芽的基因或QTL位点,可作为亲本应用于小麦品种诸多性状的遗传改良。宁麦系列品种以中弱筋小麦为主,需加强中强筋、强筋品质类型的品种选育,同时注重白粉病、锈病的抗性改良。
【目的】探讨两种磷素供应下小麦植株对干旱胁迫的适应性机制及复水后的反应,为揭示小麦水磷互作机制及培育抗逆、磷高效的小麦品种提供理论基础。【方法】本研究采用新疆冬小麦主栽品种新冬23号为参试材料,采用离子组和代谢组学分析方法,研究了低磷（0.05 mmol·L-1,LP）和常规磷（1.0 mmol·L-1,CP）水平培养下,小麦植株对干旱胁迫（0、3、5、7 d）及复水3 d的反应。【结果】LP处理下小麦根系浓密。干旱胁迫0 d到7 d再到复水3 d,CP处理的地上部和整株干重呈先升后降的趋势,但LP处理则呈现先升高后降低再升高的趋势。复水3 d后,LP处理根系总体积上升率显著高于CP处理,而LP处理根系DNA含量下降率为21.7%,显著低于CP处理。离子组分析表明,与CP处理相比,LP处理中根系大部分元素含量下降,地上部大部分上升。代谢组分析表明,CP处理对干旱胁迫更加敏感,其中干旱胁迫对CP处理地上部影响大于根系。随着干旱胁迫时间的延长,对氨基酸、脂肪酸和萜类物质的代谢影响更大。【结论】低磷供应的小麦植株对干旱胁迫的敏感性降低,适应性更强,复水后恢复能力强于正常磷供应,其主要原因是根系形态的改变、离子平衡的重排以及氨基酸和脱落酸代谢的改变,以调节渗透平衡,维持细胞内离子稳态,增强了对干旱胁迫的耐性。
【目的】明确水稻内生菌嗜碱假单胞菌（Pseudomonas alcaliphila）菌株Ej2对镰孢菌（Fusarium spp.）等病原菌的抑菌效果,重点研究对稻瘟病的防治作用及对水稻内源激素的影响,为稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）杀菌剂的研发提供新的生防菌资源。【方法】嗜碱假单胞菌菌株Ej2分离于水稻叶片,采用对峙培养法测试该菌株对稻瘟病菌以及对镰孢菌、草莓炭疽病菌（Colletotrichum gloeospoioides）、链格孢苹果专化型（Alternaria alternata f. sp. mali）BJ-A5和草莓黑斑病菌（A. alternata) BJ-ST24等病原真菌的抑菌效果,并检测其挥发性物质对稻瘟病菌的抑菌作用以及发酵液对水稻种子萌发的促进作用,盆栽法检测对水稻叶瘟的温室防治效果,通过小区试验验证对叶瘟和穗颈瘟的田间防治效果及对水稻的促生效果,采用基于MRM方法的靶向代谢组学技术检测发酵液喷施3次对胁迫激素、细胞分裂素等水稻内源激素的影响。【结果】嗜碱假单胞菌菌株Ej2及其挥发性物质对稻瘟病菌菌丝生长具有显著拮抗作用,对水稻叶瘟的温室防治效果为78.26%,与75%三环唑可湿性粉剂无显著差异;对叶瘟和穗颈瘟的田间防治效果分别为75.07%—83.67%和62.79%—75.09%,对叶瘟的田间防治效果与稻瘟酰胺有显著差异,对穗颈瘟的田间防治效果与稻瘟酰胺无显著差异。菌株Ej2对西瓜枯萎病菌（F. oxysporum f. sp. niveum）、茄镰孢（F. solani）、串珠镰孢（F. moniliforme）、草莓炭疽病菌、链格孢苹果专化型和草莓黑斑病菌5种植物病原真菌具有抑菌活性。与清水对照相比,Ej2发酵液显著增加水稻种子萌发率、株高和穗重;喷施3次后,植物胁迫激素中的乙烯（ETH）和脱落酸（ABA）含量显著增加,细胞分裂素中的玉米素核苷（czR）、反式玉米素核苷（tZR）和异戊烯基腺嘌呤核苷（iPR）激素含量显著下降,植物生长素（IAA）、茉莉酸（JA）、顺反茉莉酸类激素(cis-OPDA)、茉莉酸-异亮氨酸（JA-LIE）、顺式玉米素（cZ）、反式玉米素（tZ）、异戊烯基腺嘌呤（iP）、水杨酸（SA）等植物内源激素含量无显著变化。【结论】嗜碱假单胞菌菌株Ej2具有防病、促进作物生长及增强水稻植株抗逆性的作用,是一种可以防治稻瘟病等真菌病害的生防微生物。
【目的】优化小麦-玉米周年秸秆还田方式,实现系统碳效率及经济效益协同提高,促进小麦-玉米周年可持续生产。【方法】基于8年小麦-玉米周年秸秆还田长期定位试验,分析小麦、玉米秸秆双季还田（D）与小麦秸秆单季还田（S）对作物秸秆产量和碳投入量的影响,明确不同碳投入量对小麦-玉米周年产量及其稳定性和可持续性的影响;系统分析碳效率与经济效益对小麦-玉米周年不同碳投入量的响应特征。【结果】（1）D和S处理的年均秸秆还田量分别为13.54和5.43 t·hm-2;D处理投入土壤中的根系和根茬生物量分别为3.04和2.14 t·hm-2,较S处理均无显著差异（P>0.05）;S处理的根系、根茬和根系分泌物碳投入量分别为1.34、0.97和1.35 t·hm-2,较D处理没有显著差异（P>0.05）。（2）S处理的资源和农田管理碳投入量为1.73 t C·hm-2,较D处理减少51.29 kg C·hm-2;S处理的农田碳总投入量为9.00 t C·hm-2,较D处理的12.30 t C·hm-2显著减少了26.82%（P<0.05）;S处理的年均秸秆碳投入量为2.31 t C·hm-2,较D处理减少了60.85%,秸秆投入量的差异是造成农田碳投入差异显著的主要因素。（3）S处理的年际平均玉米产量为7.29 t·hm-2,较D处理减少了5.48%,D处理的小麦和周年产量为7.76和15.05 t·hm-2,分别较S处理减少5.67%和0.26%;S处理的作物周年产量稳定性和可持续性指数分别为0.19和0.63,较D处理没有显著性差异（P>0.05）。（4）S和D处理的周年籽粒碳产出量分别为6.27和6.25 t C·hm-2,植株碳产出量分别为15.96和15.74 t C·hm-2,均没有显著差异（P>0.05）。S处理的碳生产效率和碳生态效率分别为0.69 kg·kg-1和1.77 kg·kg-1,较D处理分别显著增加60.47%和39.37%（P<0.05）。（5）小麦季,S处理的年际平均产值和年际平均净收益分别为1.89万元/hm2和0.72万元/hm2,与D处理相比均没有显著差异（P>0.05）;玉米季,S处理的年际平均产值和年际平均净收益分别为1.91万元/hm2和0.81万元/hm2,较D处理分别增加了0.38万元/hm2和0.39万元/hm2;小麦-玉米周年,S处理的年际平均产值和年际平均净收益为3.80万元/hm2和1.56万元/hm2,较D处理分别显著增加14.81%和51.54%（P<0.05）。【结论】小麦秸秆单季还田在不显著影响小麦-玉米周年籽粒产量以及产量稳定性和可持续性的前提下,减少了玉米秸秆的碳投入量,促进了碳效率和经济效益的协同提高。
【目的】断根嫁接苗和打顶双干或多干嫁接苗日益广泛用于番茄栽培,丰产作用显著。了解断根与打顶对番茄嫁接愈合的作用机制,可为番茄嫁接生产提供理论依据。【方法】以‘硬粉8号’为接穗品种,‘砧爱1号’为砧木品种,观测断根和打顶后番茄嫁接愈合进程、成活率和木质部连通性等,同时测定嫁接接合部生长素和细胞分裂素的含量及愈合相关基因的表达。【结果】断根和打顶抑制了嫁接接合部上方木质部分化基因VND7的表达,并显著延迟了木质部的重构。断根显著降低了嫁接后12和72 h接合部玉米素核苷（tZR）和反式玉米素（tZ）的含量,以及嫁接后12 h接合部吲哚-3-乙酸（IAA）,吲哚-3-乙酸甲酯（ME-IAA）和吲哚-3-甲醛（ICAld）的含量;打顶嫁接后12 h接合部IAA和ME-IAA含量显著低于对照和断根处理,下调了嫁接后3和12 h接合部上方和下方韧皮部分化相关基因NEN4表达水平。断根或打顶均下调了嫁接后3—48 h接合部上方细胞分裂相关基因Histone H4和SlcycB1-4的表达水平;断根和打顶同时处理使嫁接接合部IAA和ME-IAA含量显著低于断根处理,使tZR和tZ的含量及木质部连通性显著低于打顶处理。打顶和断根后分别在嫁接接合部施用10 mmol∙L-1 IAA和10 mmol∙L-1 6-BA可显著促进嫁接苗木质部的重构。【结论】断根和打顶分别降低接合部细胞分裂素和生长素积累,下调愈合相关基因表达,降低木质部输导能力,进而延缓番茄嫁接愈合进程。
【目的】探究荷斯坦牛泌乳早期（6—35 d）体细胞数（SCCel）的群体特征及其与不同泌乳阶段体细胞数（SCC）及产奶量（MY）之间的关系,并对荷斯坦牛泌乳早期体细胞评分（SCSel）进行遗传参数估计,以期为我国荷斯坦牛乳房炎抗性选育提供新的思路。【方法】收集了141个牧场2008—2018年182 378头牛的2 783 046条生产性能测定记录。质控后,共得到150 864头牛的1 869 976条测定日记录。将有表型的母牛至少向上追溯三代（父母、祖父母、外祖父母）,通过追溯,获得用于遗传分析的系谱文件,共包含6 451头公牛和103 452头母牛。利用SAS软件的GLM过程分析了牧场测定规模、测定季节、测定年份、泌乳天数、胎次等因素对SCSel的影响;利用SAS软件的REG过程分别分析了SCSel与不同泌乳阶段的SCS和日产奶量之间的回归关系;基于DMU软件,使用单性状重复力动物模型、单性状动物模型和双性状动物模型分别估计了SCSel的遗传参数。【结果】荷斯坦牛产后前2周SCCel变化幅度较大,荷斯坦牛SCCel随着泌乳天数的增加呈逐渐下降的趋势;牧场规模、测定季节、胎次和泌乳天数均对SCSel有显著影响（P<0.05）,泌乳早期年均测定规模1 000头以上牧场的奶牛SCSel显著（P<0.05）低于年均测定规模1 000头以下的牧场。SCSel随胎次的增加呈先下降后上升的趋势,奶牛在夏季SCSel最高,在冬季最低。SCSel与泌乳期各测定日SCS之间均存在极显著的回归关系（P<0.01）,回归系数范围为0.06 —0.19;SCSel与泌乳期各测定日产奶量之间均存在极显著的回归关系（P<0.01）,回归系数范围为-0.46 — -0.16,泌乳早期SCSel对泌乳期乳房健康状况及生产性能均有影响。荷斯坦牛1胎、2胎、3胎及各胎次SCSel的遗传力分别为0.05 ± 0.005、0.07 ± 0.01、0.04 ± 0.01和0.03 ± 0.01,SCSel为低遗传力性状;不同胎次的SCSel性状之间存在中高遗传相关,遗传相关估计范围为0.54—0.87。【结论】荷斯坦牛泌乳早期（6 —35 d）SCC受胎次、季节等影响,泌乳早期SCC具有不同于泌乳期测定日SCC的群体特征;泌乳早期SCC处于较高水平会影响荷斯坦牛在随后整个泌乳期内的健康状态和生产性能。本研究为牧场在母牛产后利用SCCel进行差异化管理提供了理论依据,为探究荷斯坦牛在泌乳早期体细胞数差异的遗传机制奠定了基础,通过开发泌乳早期SCS新性状有助于完善我国荷斯坦牛乳房炎抗性选育。
【背景】 类黄酮是大豆中积累的一类重要的植物次生代谢产物,参与大豆的生长、发育和抗逆等诸多生理活动。由UDP-糖基转移酶（UGT）催化的糖基化修饰是类黄酮生物合成的关键步骤。【目的】 通过系统研究大豆UGT73C19编码重组酶的体外酶活特性和体内特性,完善大豆黄酮类化合物合成和积累的机制,为大豆品质的遗传改良提供基因资源和理论基础。【方法】 通过高效液相色谱（HPLC）的方法检测大豆核心种质资源叶片中类黄酮的种类和含量,通过qRT-PCR的方法检测了UGT的表达水平。以大豆Williams 82叶片cDNA为模板,克隆得到UGT73C19的编码区序列。使用MEGA5和DNAMAN软件进行多重序列比对,并构建进化树。通过原核表达系统获得UGT73C19的重组蛋白,分析UGT73C19重组蛋白对各种类黄酮苷元的糖基转移活性,并通过高效液相色谱-质谱（HPLC-MS）对产物进行鉴定,确定重组蛋白的糖基化位点。利用qRT-PCR技术对UGT73C19在大豆不同组织的表达水平进行分析。构建植物过量表达载体,通过花序浸染法转化拟南芥,获得UGT73C19表达量高的纯合株系,检测转基因株系叶片和种子中类黄酮的种类和含量。【结果】 通过HPLC分析大豆核心种质资源叶片类黄酮成分,发现不同品种中类黄酮的成分和含量存在明显差异。根据类黄酮成分的不同,将大豆核心种质分为12种不同的类型。大豆核心种质资源叶片中总黄酮的含量与UGT73C19的表达水平呈正相关关系。克隆得到UGT73C19的编码区序列,全长1 482 bp,编码493个氨基酸,UGT73C19蛋白在C-端有一个保守的PSPG结构域。体外酶活分析表明,重组的UGT73C19蛋白对6种类黄酮苷元（山奈酚、槲皮素、杨梅素、芹黄素、大豆苷元和染料木素）都具有糖基转移活性,其中对槲皮素的催化效率最高;糖基化位点分别位于类黄酮的5位和7位羟基上,重组UGT73C19蛋白的糖基化底物和位点具有多样性。过量表达UGT73C19的拟南芥叶片和种子中的类黄酮总量明显升高,其中叶片中总黄酮含量提高49%—70%,种子中总黄酮的含量提高34%—37%;尤其是种子中槲皮素3-O鼠李糖的含量显著增加。【结论】 UGT73C19蛋白是催化合成大豆中多个类黄酮糖苷的关键糖基转移酶,过量表达UGT73C19可以提高转基因植物中黄酮醇糖苷和类黄酮的含量。
【目的】 研究东北半干旱区滴灌施肥条件下,不同栽培模式的玉米群体干物质和养分积累动态变化与转运分配特征,为区域春玉米滴灌施肥高产栽培技术提供理论依据。【方法】 2014—2016年,在吉林省西部半干旱区乾安县进行定位试验,以农华101为材料,在滴灌施肥条件下,分别设置农民栽培（FP)、高产栽培（HY）和超高产栽培（SHY）3种栽培模式。研究了滴灌施肥条件下,不同栽培模式对群体干物质和养分积累动态、转运与分配特征以及产量构成特性的影响。【结果】 与FP模式相比,HY和SHY模式玉米产量显著增加,平均增幅分别为16.0%和37.4%;穗粒数和百粒重低于FP模式,但单位面积穗数显著高于FP模式。HY和SHY模式较FP模式显著提高了玉米开花期至成熟期的群体干物质和氮、磷、钾积累量,并提高了开花后干物质和氮、磷、钾积累量占总生育期积累量的比例（花后干物质和氮、磷、钾积累量占总生育期积累量比例分别提高 8.0%、23.3%、10.0%、33.9%和13.8%、42.6%、21.6%、44.6%）。Logistic方程解析表明,HY和SHY模式群体干物质最大增长速率和平均增长速率均高于FP模式（干物质最大增长速率和平均增长速率分别提高6.9%、4.2% 和23.8%、10.9%）;且最大速率出现时间晚于FP模式。与FP模式相比,HY和SHY模式显著降低了玉米开花前养分转运率和转运养分对籽粒的贡献率,显著提高了开花后积累养分对籽粒的贡献率。相关分析结果表明,玉米开花前后干物质和氮、磷、钾素积累量与籽粒产量均呈显著或极显著正相关(r=0.7513—0.9840),其中开花后群体干物质和氮、磷、钾积累量与产量的相关性高于开花前。【结论】 与农户栽培模式相比,高产和超高产栽培模式在提高群体干物质最大增长速率和平均增长速率的同时,推迟了群体干物质最大增长速率出现时间,进而使玉米开花期至成熟期有较高的干物质与养分积累,同时显著提高了玉米开花后积累养分对籽粒贡献率。因此,在东北半干旱区滴灌施肥条件下,通过增加种植密度,利用氮磷钾肥料总量控制、分期调控等管理措施,保证玉米整个生育期对氮、磷、钾养分的需求,是实现玉米产量进一步提高的重要途径。
【目的】 通过在有机肥基础上增施不同量无机氮,研究滴灌水肥一体化条件下温室番茄土壤N2O排放和脲酶（UR）、硝酸还原酶（NR）、亚硝酸还原酶（Ni R）以及羟胺还原酶（Hy R）活性的动态变化,分析各处理土壤N2O排放特征及土壤UR、NR、Ni R和Hy R活性对土壤N2O排放的影响,揭示在滴灌水肥一体化下N2O排放过程机制。【方法】 试验共设CK（不施氮）、N1（200 kg·hm -2有机氮）、N2（200 kg·hm -2有机氮+ 250 kg·hm -2无机氮）、N3（200 kg·hm -2有机氮+ 475 kg·hm -2无机氮）4个处理。采用静态箱-气相色谱法,对番茄生育期内土壤N2O排放、土壤酶活性、土壤温湿度等进行监测。【结果】 滴灌水肥一体化,各施氮处理均在施肥+灌溉后第1天出现N2O排放高峰,随着时间推移不断下降,不同处理番茄整个生育期N2O排放通量在0.98—1 544.79 μg·m -2·h -1。土壤N2O排放总量差异显著,依次为N3（（7.13±0.11）kg·hm -2）>N2（（4.87±0.21）kg·hm -2）>N1（（2.54±0.17）kg·hm -2）>CK（（1.56±0.23）kg·hm -2）,与N3相比,处理N1、N2土壤N2O排放总量分别降低了64.38%、31.70%。番茄生育期内N2O季节排放特征明显,秋季高,冬季低。土壤氮素转化相关酶活性大致随施氮量的升高而增高。土壤N2O排放通量与5 cm土壤温度、0—10 cm土层硝态氮含量、土壤NR活性及土壤Hy R活性均呈极显著正相关（P＜0.01）。【结论】 滴灌水肥一体化下,土壤微生物处于好气环境,土壤N2O主要来自于硝化过程,减少了由反硝化过程所产生的N2O排放。综合考虑番茄产量、品质、N2O排放等因素,推荐北方温室秋冬茬番茄施用200 kg·hm -2有机氮+250 kg·hm -2无机氮,75 kg·hm -2 P2O5,450 kg·hm -2 K2O较为适宜。
【目的】 探究脱水胡萝卜在不同水分活度下的品质变化与细菌菌群演替规律,为控制脱水胡萝卜贮藏过程中的食用品质劣变,延长其货架期提供理论依据。【方法】 挑选大小均一的新制备脱水胡萝卜丁,置于水分活度(water activity,aw)分别为0.43、0.67、0.78和0.84的密闭干燥器中贮藏50 d,观测脱水胡萝卜贮藏过程中硬度、微观结构、β-胡萝卜素含量、风味等品质变化情况,分析脱水胡萝卜在不同贮藏条件下的细菌菌群丰度变化和演替规律。【结果】 乳酸菌（Lactic acid bacteria）是存在于脱水胡萝卜中的主要外源细菌菌群。经50 d的贮藏后,在低aw贮藏条件下（aw=0.43）,脱水胡萝卜中的芽孢杆菌属（Bacillus spp.）相对含量高于其他组,高aw环境能够促进片球菌属（Pediococcus spp.）、葡萄球菌属（Staphylococcus spp.）和乳酸杆菌属（Lactobacillus spp.）的生长,同时加剧脱水胡萝卜中典型营养物质β-胡萝卜素的损失,并使脱水胡萝卜的硬度降低,微观结构粘连褶皱。同时,电子鼻分析显示高aw引起脱水胡萝卜中烯烃类和酮类等特征风味物质下降,而乳酸菌生长代谢相关的胺类物质上升。【结论】 高aw环境能够加速脱水胡萝卜中片球菌属、葡萄球菌属和乳酸杆菌属的生长,造成脱水胡萝卜硬度下降、β-胡萝卜素损失、特征风味的劣变以及微观结构的粘连。
【背景】 口蹄疫疫苗质量评价方法对疫苗生产企业和监管部门进行质量控制尤为重要,146S抗原含量是评价口蹄疫疫苗质量的关键指标。蔗糖密度梯度离心法（sucrose density gradient centrifugation,SDGC）是公认经典的测定口蹄疫146S抗原含量的方法,但存在检测耗时长、过程复杂、重复性差等缺点,影响了疫苗的质量监测。口蹄疫灭活疫苗146S抗原含量高效液相体积排阻色谱法（size-exclusion high-performance liquid chromatography, SE-HPLC）是一种简便、快速、自动化程度高、高效的测定方法。【目的】 在初步建立的采用SE-HPLC测定口蹄疫灭活疫苗146S抗原含量方法的基础上,针对不同类型、不同浓缩纯化生产工艺制备的口蹄疫灭活疫苗,进一步确认SE-HPLC法在检测过程中的普适性势在必行。【方法】 利用口蹄疫146S抗原标准品建立SE-HPLC法标准曲线,求得回归方程,用于检测样品的146S含量。采用SE-HPLC法和SDGC法分别检测146S抗原标准品1倍、2倍、4倍、8倍、16倍稀释的5个样品和市场上随机选取的22批疫苗, 计算146S抗原含量,对比分析两种方法的相关性。用SE-HPLC法,3次重复检测不同企业生产的134批口蹄疫灭活疫苗146S抗原含量,通过色谱图特异性、检测值相对标准偏差（relative standard deviation ,RSD）分析SE-HPLC法的重复性,评价该方法的适用性,分析市场流通疫苗的总体质量情况。【结果】 SE-HPLC法建立的标准曲线,峰面积与146S抗原含量的线性关系良好（R 2=0.9981,n=8）。口蹄疫146S抗原标准品5个稀释样品和22批口蹄疫疫苗的146S抗原含量检测结果表明,口蹄疫146S抗原含量检测SDGC法和SE-HPLC法高度正相关（RS 2=0.9994,nS=5;Rv 2= 0.9602,nv=22）。134批口蹄疫灭活疫苗中,146S抗原含量相对标准偏差RSD＜5%的疫苗批次分别占疫苗总批次（134批）、单价苗总批次（18批）、双组分及双价苗总批次（76批）、三价苗总批次（40批）的81.34%、72.22%、85.53%、80.00%;146S抗原含量相对标准偏差RSD≤10%的疫苗批次占疫苗总批次（134批）的97.76%。口蹄疫146S抗原含量SE-HPLC法检测重复性良好,其中疫苗146S抗原含量2—4μg·mL -1时,检测重复性最好。所有批次疫苗均检测到目的峰,目的峰的平均起峰、最高峰、落峰时间分别为SE-HPLC法进样后的11.58、12.90、14.93min,平均持续3.36min。134批口蹄疫灭活疫苗146S抗原含量为1.11—80.36μg·mL -1,其中单价苗、双价苗、双组分苗、三价苗146S抗原含量均值分别为2.07、2.40、2.85、13.14 μg·mL -1。【结论】 口蹄疫灭活疫苗146S 抗原含量SE-HPLC法适用性好、重复性高、高效、快速、简便,能够用于检测不同类型的口蹄疫灭活疫苗,从而进行疫苗的质量监测和评估。市场流通的口蹄疫灭活疫苗146S含量较高,疫苗质量较好。
【目的】基于全基因组重测序结果,开发与高蛋白、耐荫、抗倒伏等性状紧密相关的分子标记,同时利用开发的分子标记构建遗传连锁图谱,并对籽粒蛋白质含量进行QTL定位,为后续高蛋白、耐荫、抗倒育种研究提供参考和分子标记资源。【方法】以大面积栽培品种南豆12和地方品种十月黄为亲本,构建F2分离群体。对亲本材料进行覆盖度约为40×的全基因组重测序,用BWA、GATK及Breakdancer等软件比对,检测亲本材料在全基因组范围内的突变类型,挖掘相关变异基因。结合种子不同发育时期和荫蔽处理获得的转录组数据,结合qRT-PCR对发生突变的储藏蛋白、环境适应相关基因进行表达规律分析。同时,基于重测序数据,挖掘亲本间存在于基因编码区的SNP位点,对其进行酶切位点分析,将SNP标记转化为CAPS或dCAPS标记。此外,搜索亲本间存在的插入/缺失变异位点,在插入/缺失位点两侧高度保守的区域设计引物开发InDel标记。对开发的CAPS标记和InDel标记进行多态性筛选,选取具有多态性的CAPS分子标记和InDel标记,对F2材料进行基因分型。根据分型结果,利用JoinMap 4.0软件进行遗传连锁图谱的构建。依据构建的遗传图谱,结合近红外分析获得F2材料的籽粒蛋白质含量数据,使用Windows QTL Cartographer V2.5软件对大豆籽粒蛋白质含量进行QTL分析。【结果】测序结果显示,南豆12大量储藏蛋白、环境适应相关的重要基因或同源基因发生突变。转录组数据分析结果显示部分变异基因呈现不同的表达模式且差异显著,qRT-PCR分析进一步验证了该结果。此外,经检测开发的540个CAPS分子标记中有332个具有酶切多态性,300对InDel引物中有201对引物能扩增出多态性。基于533个多态性分子标记构建了一张包含20个连锁群的遗传连锁图谱,覆盖长度2 973.87 cM,标记间平均遗传距离5.58 cM。利用此图谱对大豆籽粒蛋白质含量进行QTL定位,共检测到QTL位点6个,可解释4.68%—18.25%的表型变异。【结论】基于亲本间的变异位点,共开发了533个多态性分子标记（包含8个基因特异性分子标记）,检测到6个大豆籽粒蛋白质含量QTL位点,其中,主效QTL位点1个（qSPC-6）。
【目的】通过研究3种不同复杂程度植株冠层的三维重建,为更加精准获取植株冠层表型参数提供新方法。【方法】本文首先用单反相机获取3种不同复杂程度植株冠层图片序列,通过三维重建得到各植株稠密点云;随后还原植株点云原始尺度,过滤稠密点云中的噪声,再使用改进区域增长算法分割植株点云冠层;之后借助激光扫描仪,利用手动测量和激光扫描方法分别从二维和三维两个方面对多视图几何重建的叶片进行精度评价,二维精度评价为叶片长宽的实际测量值分别与激光扫描仪获取的叶片的长宽值和多视图几何重建叶片的长宽值进行统计分析,三维精度评价使用传统的网格对比方法豪斯多夫距离与更加精准的工业级网格3D精度对比检测软件Geomagic Qualify。【结果】多视图几何重建的植株叶片表型信息与手动测量值间的判定系数（R 2）均高于0.96,激光扫描方法获取的植株叶片表型信息与手动测量值间的判定系数（R 2）均高0.99;多视图几何重建的叶片与激光扫描得到的叶片在0—±1mm偏差范围内的比例大部分达到97%以上;以激光扫描的叶片网格为参考,多视图几何重建的叶片网格的豪斯多夫距离90%以上分布在0—2 mm。本研究的多视图几何重建方法与改进区域增长算法相结合能对不同复杂程度的植株取得比较理想的重建结果。 【结论】本文提出的多视图几何方法与改进区域增长算法相结合的重建方法可以弥补区域增长算法的不足,对表面不平滑的植株冠层具有更好的分割效果,适合不同复杂程度植株三维重建,为育种研究获取植株表型提供一定的参考。
作为继水稻、玉米和小麦之后的第四大主粮作物,马铃薯在保障我国粮食安全、精准扶贫、种植业结构调整以及农业产业转型升级中发挥着至关重要的作用。我国马铃薯的种植面积和总产量均位居世界首位,但单产水平因病虫害等瓶颈因素的制约低于世界平均水平。在国家重点研发项目的资助下,项目组在马铃薯六大优势产区开展了有害生物疫情监测和农药使用现状普查工作。明确了我国马铃薯生产上的主要病虫害共计27种,提出以晚疫病、早疫病、黑痣病、枯萎病、黑胫病、疮痂病、金针虫、蛴螬、二十八星瓢虫、马铃薯块茎蛾、蚜虫、蓟马等“六病六虫”为重点防控对象,根据各区域情况兼顾青枯病、环腐病、黄萎病、粉痂病等病虫害的防控。探明了我国马铃薯单位面积农药施用次数和施用量分别为17次和40.03 kg·hm -2,高于全国平均水平的4.16次和3.49 kg·hm -2。马铃薯现有农药登记产品防治对象的覆盖范围严重不足,青枯病、疮痂病、粉痂病等重要病虫害面临无登记农药可用的窘境。在农药减施策略方面,提出践行有害生物综合治理方针。建立马铃薯病虫害监测预警和早期精确诊断技术体系,为制定科学防控策略,适时精准施药奠定基础。选育推广抗病、虫品种,优化品种布局。适时播种、合理间套作,从时空两个维度阻隔规避马铃薯有害生物的侵染。种薯源头管控,完善种薯认证监管体系。扩大合格脱毒种薯的应用面积,大力推广种薯处理技术。研发推广化学农药高效施用技术与绿色防控替代技术是实现马铃薯化学农药减施的核心驱动。
【目的】明确华中区域直播冬油菜的氮素稀释曲线模型及其适用性,探讨以氮素营养指数评价油菜氮素营养状况的可行性。【方法】通过2015—2016和2016—2017两个年度设置的不同氮肥用量（2015—2016年度氮肥用量为0、60、120、180和240 kg N·hm -2,2016—2017年度氮肥用量为0、60、120、180、240、300和360 kg N·hm -2）的田间试验,研究不同氮肥用量下从苗期到花期油菜各生育时期地上部生物量和植株氮素含量变化,建立直播冬油菜地上部临界氮素浓度稀释曲线模型。并利用该模型和植株氮素含量计算氮素营养指数,明确氮肥用量对油菜植株各个时期氮素营养指数的影响,探究油菜产量和氮素营养指数的关系,确定各时期适宜的氮素营养指数。 【结果】氮肥施用显著增加油菜地上部生物量和氮素含量,不同氮肥处理间差异显著。直播冬油菜地上部临界氮素浓度和地上部生物量符合幂指数的关系（Ncnc=3.49DM -0.26）。该模型可以将独立的两个试验的氮限制和非氮限制组数据区分开,模型拟合的氮素浓度和植株实际氮素浓度线性相关,RMSE和n-RMSE分别为0.37和13%,模型具有较好的稳定性。在试验氮肥用量范围内,各点不同时期氮素营养指数随氮肥用量的增加而增加,且氮素营养指数对氮肥用量的响应与产量相似。氮肥施用显著增加油菜产量,尽管不同试验点直播冬油菜产量对氮肥用量的响应存在差异,但各点相对产量和不同时期的氮素营养指数均呈一元二次曲线关系,各生育时期氮素营养指数可以准确地反映油菜氮素营养状况。直播冬油菜相对产量为1时,越冬期、薹期和花期的氮素营养指数分别为1.35、1.26和1.03。 【结论】油菜氮素稀释曲线模型Ncnc=3.49DM -0.26和氮营养指数能够评价华中区域直播冬油菜氮素营养状况,用于植株氮素诊断。
【目的】鉴定葡萄miR159家族成员及其靶基因,明确葡萄miR159家族成员及其靶基因应答外源赤霉素（GA）在无核葡萄果实不同组织发育过程中的作用。【方法】以‘白罗莎里奥’葡萄（Rosario Bianco）为试材,利用miR-RACE和PCR技术克隆鉴定VvmiR159a/b/c的成熟体及前体序列;通过PsRNATarget软件预测VvmiR159s的靶基因,利用生物信息学软件对其进行系统进化及保守结构域分析;通过启动子作用元件分析预测VvmiR159s及其靶基因的潜在功能;采用RLM-RACE和PPM-RACE验证VvmiR159s对靶基因的裂解作用;利用qRT-PCR鉴定其应答外源GA在葡萄果实不同组织发育过程中的时空表达模式。【结果】从‘白罗莎里奥’葡萄果实中克隆获得VvmiR159a/b/c的成熟体序列、前体序列并折叠发夹结构。鉴定到VvmiR159s的四条靶基因（VvGAMYB、VvMYB48、VvAIX15、VvGRAS-l）,其中VvmiR159s与VvGAMYB匹配程度最高,与VvAIX15匹配程度最低。靶基因系统进化及保守结构域分析显示,4条靶基因与其他物种同源基因具有较高同源性。VvmiR159s前体基因及其靶基因启动子的激素响应元件均以赤霉素和水杨酸响应元件为主,表明其可能主要通过应答这两种激素参与调控葡萄的生长发育过程。VvmiR159s在不同组织中的表达具有时空特异性,其中VvmiR159c在果皮和果肉中的表达趋势不同,在果皮中VvmiR159a/b/c与VvAIX15的表达水平呈负相关;而在果肉中,VvmiR159a/b与VvGAMYB和VvAIX15的表达模式相反。此外,在葡萄果皮、果肉中GA处理可显著下调VvmiR159a/c的表达,但却在幼果果肉中上调VvmiR159b的表达。表明葡萄miR159家族成员在果实不同组织中通过不同模式应答GA信号参与果实发育的调控。【结论】葡萄miR159家族含有VvmiR159a/b/c 3个成员;3个成员均可切割VvGAMYB、VvMYB48、VvAIX15及VvGRAS-l 4个靶基因;VvmiR159a/b/c及其4个靶基因可能以不同的GA应答模式参与调控葡萄果皮与果肉的发育。
【目的】开展了泰地罗新注射液的体外抗菌活性及对仔猪感染副猪嗜血杆菌的保护作用研究。【方法】体外抑菌活性中,采用试管二倍稀释法,以泰拉霉素为对照,测定泰地罗新对副猪嗜血杆菌、胸膜肺炎放线杆菌、多杀性巴氏杆菌、支气管败血性波氏杆菌的最小抑菌浓度（MIC）;在对仔猪感染副猪嗜血杆菌的保护作用中,选择菌量为1×10 10 CFU·mL -1的副猪嗜血杆菌细菌悬液0.5 mL·kg -1bw作为攻毒剂量,进行腹腔注射,复制病理模型。将泰地罗新以2、4、8 mg·kg -1bw 3个剂量,泰拉霉2.5 mg·kg -1bw单次肌肉注射,治疗人工感染副猪嗜血杆菌的仔猪;在病死猪病料病原菌分离与鉴定中,挑取分离纯化后的副猪嗜血杆菌菌落进行基因组DNA提取,针对副猪嗜血杆菌16sRNA序列设计1对特异性引物,PCR扩增后检验目的DNA片段碱基序列长度。 【结果】体外抑菌结果显示,泰地罗新注射液对副猪嗜血杆菌、支气管败血性波氏杆菌、胸膜肺炎放线杆菌及多杀性巴氏杆菌的MIC分别为0.06—8.00、0.06—8.00、0.25—1.00、2.00—32.00 μg·mL -1,MIC50分别为0.5、2.0、4.0、0.5 μg·mL -1,MIC90为2、8、16、1 μg·mL -1,结果表明,泰地罗新注射液对副猪嗜血杆菌、支气管败血性波氏杆菌抑菌效果较强,对胸膜肺炎放线杆菌、多杀性巴氏杆菌抑菌效果较弱;DNA目标片段PCR扩增结果显示,PCR扩增目标片段长度均与文献报道中预测条带一致,特异性片段长度为820bp左右,结果表明,病死猪只均死于副猪嗜血杆菌感染;体内治疗试验结果显示,泰地罗新注射液低、中、高剂量组增重分别为（2.5±0.2）、（2.9±0.2）、（2.9±0.3）kg,死亡率分别为40%、0、0,有效率分别为40%、100%、100%,治愈率分别为40%、100%、100%;泰拉霉素注射液组增重为（3.0±0.2）kg,死亡率为10%,有效率为90%,治愈率为80%;感染不给药组增重为（2.1±0.1）kg,死亡率为70%。结果表明,泰地罗新注射液高、中剂量组与泰拉霉素对照药物组无显著性差异（P>0.05）,均能迅速的减轻临床症状,具有显著的治疗效果。泰地罗新低剂量组治疗效果与感染不给药组相当,无显著性差异（P>0.05）。 【结论】泰地罗新注射液按4 mg·kg -1bw临床推荐给药剂量,可有效治疗由副猪嗜血杆菌感染引起的猪呼吸道疾病。
【目的】通过对四倍体野生种花生Arachis monticola（AABB,2n = 4x = 40）全基因组SSR位点搜索,研究其全基因组SSR分布特征及规律,开发并验证其全基因组SSR引物,为花生属植物遗传进化分析及重要性状分子标记开发提供依据。【方法】在华大基因GigaScience数据库下载A.monticola全基因组序列,并利用生物信息学软件MISA进行SSR位点搜索,Primer 3进行引物设计,通过电子PCR进行单位点SSR分析,并随机合成100对SSR引物验证通用性。【结果】SSR在四倍体野生种花生A.monticola基因组上共搜索到SSR位点676 878个,平均每3.8 kb就会出现一个SSR,分布于5 127条scaffold中,单核苷酸至六核苷酸均有分布,且数量上差异较大,以单碱基、二碱基、三碱基为主,三者占SSR总数的94.28%,其中单碱基重复数量最多,占46.71％,密度最高;六核苷酸重复数目最少,分布最稀疏。大多数SSR分布在基因间区,基因区SSR多分布于内含子区域;全基因组共鉴定出395个不同的重复基元,其中A亚基因组342种,B亚基因组356种;A/T是最丰富的重复基元;在1—6个核苷酸的重复基元中,数量最多的依次是A/T、AT/AT、AAT/ATT,AAAT/ATTT、AAAAT/ATTTT、AAAAAT/ATTTTT;整体来看,重复基元的重复次数多集中在50次以内,不同类型的motif的重复次数差异很大;同一种类型重复基元的SSR位点,随着motif重复次数增加,SSR的数量逐渐降低;B03染色体上SSR数量最多,A08染色体中SSR密度最高。A.monticola全基因组SSR比A.duranensis、A.ipaensis基因组SSR数量多,密度也更高,A.monticola单核苷酸重复最丰富,2个野生种二核苷酸数量最多。共设计出SSR引物192 303对,单位点SSR标记检出率50.35%,单点SSR标记在基因组上的分布呈现两端密集,中间稀疏的特点;随机合成的100对引物中,90对能在A. monticola中扩增出稳定清晰的条带,且在4份不同的花生基因组DNA中扩增目的条带表现出不同的特点。【结论】A.monticola基因组内SSR种类和数量丰富,单核苷酸至六核苷酸均有分布,单核苷酸重复基元数量最多,且最密,六核苷酸重复基元数量最少,出现频率最低,不同重复基元频数高低与核苷酸数量没有严格相关性,SSR多分布在基因间区,基因区内含子区域SSR数量最多;A.monticola A、B亚基因组具有其各自特异的重复基元类型;单个类型重复基元数量最多的均为AT富集的重复基元,而GC富集的重复基元相对较少;同一种类型重复基元的SSR位点,随着motif重复次数增加,SSR的数量逐渐降低;A.monticola全基因组SSR较2个二倍体野生种数量更多,密度也更高且重复基元分布规律不同;经过初步验证,开发的SSR引物在4份花生材料中表现出部分通用性。
