在中国半干旱地区,地膜覆盖已被广泛应用于提高玉米产量。然而,长期地膜覆盖是否有利于该地区的农业可持续性仍存在争议。从2013年开始,采用不同的地膜覆盖方法进行了田间试验,包括对照:传统裸地平作(CK)、半膜平覆盖(P)、窄沟垄膜集雨(S)、全膜双垄沟(D)和沟垄根域集雨(R),以评价连续9年地膜覆盖对土壤有机碳(SOC)含量、储量、组分和碳库管理指数(CMI)的影响。结果表明,长期地膜覆盖总体而言维持了初始SOC水平。与不覆盖相比,地膜覆盖平均使作物产量、生物量产量和根系生物量分别提高了48.38%、35.06和37.32%,从而提高了土壤有机碳固存。具体而言,地膜覆盖显著改善了CMI,平均增加了13.59%的SOC含量、7.47%的SOC储量和13.78%的易氧化有机碳(EOC)含量,但降低了其他不稳定组分。通过改变地膜覆盖方式,提高了土壤有机碳的固存和CMI,其中S处理效果最好,可作为半干旱地区农业可持续发展的合理地膜覆盖方式。
由稻瘟病菌引起的稻瘟病,是一种制约世界水稻生产的真菌病害。长期的生产实践表明,将持久广谱的抗性基因导入高产水稻品种,是防治该病害的首选。位于第11号染色体上的抗瘟基因 Pik 基因座,至少含有 Pi-1、Pik-h、Pi-k、Pik-m、Pik-s和Pik-p等6个重要的抗病基因;但由于当前缺乏适用的分子标记,限制了该基因座功能基因在抗病育种中的广泛应用。为了更好地在分子育种中利用该基因座的功能基因,开发Pik 基因座功能基因的特异性标记并用其分型种质资源具有重要意义。基于此,本研究通过对Pi-1、Pik-h、Pi-k、Pik-m、Pik-s、Pik-p等功能基因和非功能基因位点之间的序列广泛比较,获得了一个在这些功能基因启动子区-1015-bp处Pik-p缺失19-bp和一个在这些功能基因末端+6816-bp处Pi-1插入11-bp的的多态性位点,并据此分别开发出两个能精确区分出Pik-p、Pi-1和K型功能等位位点的Pikp-Del和Pi1-In标记;进一步通过结合稻瘟病菌室内接种和已有的dCAPS标记Pi1FNP和dCAPS-795鉴定,对这两个标记鉴定结果的准确性进行了评价。结果显示,我们鉴定的基因型与稻瘟病人工接种抗性表现和两个dCAPS标记的鉴定的结果完全一致。另外,我们还利用Pikp-Del和Pi1-In标记对531份水稻品种和育种材料进行了基因分型,结果表明,5份材料含有Pik-p基因,8份材料含有Pi-1基因,说明这两个基因在我国水稻稻瘟病抗性育种中还没有被充分利用;另外还有256份携带K型等位基因,这些材料可作为抗稻瘟病育种的种质资源。综上,Pikp-Del和Pi1-In标记可以实现对Pik-p、Pi-1和K型功能等位基因的精准检测,结合标记分型的种质资源,将会加速Pik-p 和Pi-1以及Pik 基因座的其它功能基因在抗病育种中的应用。