气候变化对农业产生了重大影响。但大多数研究基于历史气象数据的分析,缺乏与作物生长发育和土壤水分相关联的长期监测。本研究收集了甘肃省农业科学院镇原试验站1957-2020年气象数据和1981-2019年作物生育期数据,并在陇东和宁南开展了相关田间长期试验。研究结果表明,60年来,每10年平均气温增加0.36°C和降水减少11.2mm;1981-2019年的39年间旱地冬小麦田间耗水量平均362.1mm,呈现出每10年减少22.1mm的趋势,但1985-2019年的35年间春玉米耗水量平均405.5mm,保持基本稳定。气候干暖化导致旱地作物生育期发生了明显变化,每10年冬小麦和春玉米生育期缩短5.19天和6.47天,播前推迟3.56天和1.8天,成熟期提前1.76天和5.51天。全膜双垄沟集雨种植使小雨量在垄沟集雨效率达到65.7-92.7%,水分向土壤深层入渗,作物根域水分成倍增加,作物水分满足率提高110-160%,连续15年全膜双垄沟较半膜平作覆盖旱地玉米增产19.87%。旱地玉米群体大小是影响产量和水分利用效率的关键因素,种植密度从3000提高到4500株/亩,玉米产量和水分利用效率增加20.6%和17.4%,从4500提高到6000株/亩再增加12.0%和12.7%。然而,不同降水量地区旱地玉米产量与种植密度均呈现二次曲线关系,曲线性状、最高产量对应的最大密度在地区之间差异很大。在300-500mm年降水量地区,种植密度随降水量的增加而增加,适水种植密度为每1mm降水可种植玉米12株/亩,但超过500mm时种植密度随降水量变化不大。因此,旱地农田抗旱节水应集中在压夏扩秋适水型种植结构建立、垄沟覆盖集雨种植、以水定密适水种植等,以减少气候变化引起的负面影响,增强旱地玉米生产的可持续。
由禾柄锈菌(Puccinia graminis f. sp. tritici)引起的小麦秆锈病是小麦生产中最为严重的真菌病害之一,严重威胁着全球小麦的安全生产。种植抗病品种是防治该病害最为经济有效的方法,而抗病品种的选育要以小麦秆锈菌种群毒力变化为依据。为此,我们持续不断的开展小麦秆锈菌种群毒力变异监测工作,在鉴定中发现了3个来自于小麦秆锈菌转主寄主小檗上产生的锈孢子的新小种34C0MRGQM、34C3MKGQM和34C6MTGSM,特别是发现小种34C0MRGQM和34C6MTGSM对我国小麦抗病育种中广泛使用的抗病基因Sr5和Sr11具有联合毒力,在我国鉴定的13310个菌株中尚未发现对Sr5和Sr11具有联合毒力的菌株。为此,本研究利用42个已知小麦秆锈病抗病基因(Sr)的小麦品系对这3个小种的毒力特征进行了分析,同时鉴定了69份我国主要小麦品种对这3个小种在苗期和成株期的抗性水平。结果表明含有Sr9e、Sr17、Sr21、Sr22、Sr26、Sr30、Sr31、Sr33、Sr35、Sr36、Sr37、Sr38、Sr47、SrTmp和SrTt3的单基因系在苗期和成株期对34C0MRGQM、34C3MKGQM和34C6MTGSM均具有良好的抗性。相反,含有Sr5、Sr6、Sr7b、Sr9a、Sr9d、Sr9f、Sr9g、Sr9b、Sr16、Sr24、Sr28和Sr39的单基因系在苗期和成株期都对这些小种高度感病。含有Sr8a、Sr10、Sr11、Sr13、Sr14、Sr15、Sr18、Sr20、Sr19、Sr23、Sr25、Sr27、Sr29、Sr32和Sr34的单基因品系对供试小种中的一个或2个表现抗性。在供试的69份小麦材料中,有41份小麦品种对供试小种在苗期和成株期都表现出良好的抗性,占59.4%。进一步分子检测表明,有20个品种可能含有抗病基因Sr31,9个品种含有Sr38,4个品种含有Sr2,没有检测到含有Sr24、Sr25和Sr26的品种。研究结果为开展兼抗高致病性的Ug99及我国小麦秆锈菌抗病基因的合理利用与抗病育种提供理论依据。
本研究基于20头成华猪和30头青裕猪的简化代表性甲基化测序数据使用全基因组分析的方法识别成华猪和青裕猪差异甲基化位点。当甲基化位点的甲基化差异大于0.25以及q值小于0.01时,把该位点识别为差异甲基化位点,然后基于差异甲基化位点搜索对应的差异甲基化基因。结果发现成华猪的几个肉质性状,包括45分钟的pH值 (pH45min),45分钟的肉色亮度值(L45min)以及24小时的肉色亮度值(L24h),均显著高于青裕猪。然后我们检测到10699个差异甲基化位点,并基于这些位点搜索到2760个差异甲基化基因。通过基因功能分析我们发现这些差异甲基化基因主要涉及AMPK信号通路,II型糖尿病,胰岛素信号通路,mTOR信号通路以及胰岛素抵抗等。此外,通过相关文献和研究资料,发现一些差异甲基化基因与脂质代谢,肌肉发育以及肉质性状相关。本研究结果表明成华猪和青裕猪有着不同的甲基化模式,这些甲基化模式的差异反映了二者表型性状的差异。本研究基于简化甲基化测序数据对成华猪和青裕猪进行全基因组甲基化差异分析,研究结果系统解析了成华猪和青裕猪的DNA甲基化模式和表观遗传调控机制。
坡耕地氮素流失是农业面源污染的重要原因之一,严重影响着水环境。本研究以顺坡垄作、横坡垄作坡面为研究对象,通过两年(2017-2018年)野外定外观测,开展玉米生长期黄壤坡耕地地表径流、壤中流及其氮素流失特征。研究结果表明:随着降雨量的增加,地表径流量和壤中流量也随之增加。顺坡垄作的地表径流量和氮素流失量均显著高于横坡垄作;横坡垄作0 -20 cm和20 -40 cm壤中流量和氮素流失量均显著高于顺坡垄作。地表径流的总氮流失量占径流总氮流失的54.95 -81.25%,因此,我们推断地表径流是研究区氮素流失的主要途径。不同耕作措施下可溶性总氮是氮素流失的主要形式,其流失量占氮素流失量的55.82-94.41%,而可溶性有机氮占可溶性总氮流失量的52.81-87.06%。因此,我们推断可溶性氮为研究区氮素流失的主要形式。应在玉米苗期,进一步开展氮素流失防控方面研究,以减少通过径流途径铵态氮流失造成的环境污染。
以往关于脱硫石膏改良盐碱土壤的效果研究,大多评测其对土壤理化性质的影响。然而,脱硫石膏对土壤微生物指标的影响研究鲜见报道,尤其是在其施用多年之后。为探究脱硫石膏改良盐碱土壤的长期效应,在内蒙古托克托县采集了轻度、中度和重度(碱化度分别为6.1-20%、20-30%和30-78.4%)3种碱化区施用脱硫石膏17年后的剖面(0-40 cm)土样,分析了土壤有机碳、养分、微生物量和酶活性的变化情况。结果表明:与对照(不施用脱硫石膏)处理相比,3种碱化区施用脱硫石膏处理0-20 cm和20-40 cm土壤有机碳含量平均值分别增加了18%和35%,0-20 cm土壤速效钾含量平均值增加了51%,20-40 cm土壤微生物量碳和微生物量氮含量平均值也分别增加了69%和194%。除了重度碱化区外,脱硫石膏处理0-40 cm土壤脲酶活性显著高于对照处理。此外,脱硫石膏处理显著提高了3种碱化区20-40 cm土壤碱性磷酸酶活性,但其对0-20 cm土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性的作用效果参差不齐。皮尔逊相关分析结果显示,土壤肥力和生物活性的提高归功于脱硫石膏施用后降低了土壤电导率、pH和碱化度。由此可见,施用脱硫石膏对土壤肥力和生物活性有积极的影响,有助于土壤生态系统的可持续发展,是一种切实可行的碱土改良方法。
本研究旨在探讨日粮直链/支链淀粉比例对中国秦川牛生长性能、瘤胃发酵和血液参数、胴体特征和大理石花纹评分、肌肉脂肪酸和糖异生途径相关基因表达差异的影响。试验采用单因素随机设计,将45头肉牛随机分为3组。试验动物分别饲喂普通玉米添加日粮(对照组;n=15;中等直链/支链淀粉比=0.47)、蜡质玉米淀粉添加日粮(WS;n=15;低直链/支链淀粉比=0.23)或豌豆淀粉添加日粮(PS;n=15;高直链/支链淀粉比=0.60),共饲喂90天。全混合日粮每日饲喂量至少按肉牛体重的2.1%供给,分成2次饲喂。每隔45天称重1次,并分别采集血液和瘤胃液样品。试验结束后,每组选取接近平均体重的6头健康肉牛,颈静脉放血屠宰,并采集背最长肌样品进行肉质测定。试验数据采用SAS9.3统计软件中的单因素方差分析,并采用LSD法进行多重比较。与PS组相比,在0~45天,对照组和WS组的平均日增重(ADG)和饲料转化率均提高(P<0.05)。然而,在46~90天,PS组的饲料转化率比对照组和WS组更高(P<0.05)。在试验全期,对照组和WS组的ADG比PS组有更高的趋势(0.05<P<0.1)。与PS组相比,WS组血清胰岛素浓度在第45天时显著升高(P<0.05),而在第90天时无明显差异(P>0.05)。与对照组和WS组相比,PS组血清超氧化物歧化酶和总抗氧化能力在第45天时显著升高(P<0.05),而在第90天时无明显差异(P>0.05)。与对照组相比,WS组和PS组的瘤胃微生物蛋白(MCP)含量在第1天时显著升高(P<0.05),而在第45天时对照组和WS组的MCP含量比PS组更高(P<0.05),在第90天时3组间无明显差异(P>0.05)。与PS组相比,对照组和WS组的背膘厚度显著升高(P<0.05),而在大理石花纹评分和肝脏中糖异生相关基因表达量上3组间无显著差异(P>0.05)。3组间背最长肌(LT)的常规成分和理化特性上也无显著差异(P>0.05)。综上所述,低或中等直链/支链淀粉比的日粮会增加背膘厚度,并有改善ADG的趋势,但对秦川牛其它胴体性状、肌内脂肪和糖异生相关基因表达量上无影响。创新性:1) 在育肥期的秦川公牛上进行不同直链/支链淀粉比日粮饲喂试验,比较不同淀粉原料的有效利用率;2) 通过生长性能、血液和瘤胃发酵参数、大理石纹评分以及糖异生关联基因表达量的综合比较,从饲料淀粉中直支链比例的角度观察了育肥期肉牛糖代谢和肌内脂肪生成量的变化。
外来入侵物种是指被引入到其原产地范围以外的地区,并对当地的经济、生物多样性和生态环境造成了严重危害的物种。明确入侵性的遗传机制对于开发生态友好型的方法来防控外来入侵物种至关重要,同时,揭示外来物种的基因组特征有利于准确预测其入侵性潜能。然而,尽管已经有大量外来入侵物种的基因组被测序,但这些数据存放零散,缺少一个综合的外来入侵物种基因组数据管理与分析平台。因此,我们通过文献调研和数据库检索,收集了已完成基因组测序的外来入侵物种的组学相关数据,构建了InvasionDB数据库。该数据库包含131个外来入侵物种(100种入侵动物和31种入侵植物)的基因组和转录组数据,其中,76个物种的基因组被详细注释,并提供基因功能(包括Pfam、KEGG和NR注释信息)查询、序列比对和基因组可视化,以及全部数据下载功能。为了提供更多与入侵性相关的信息,我们进一步分析了19个与入侵昆虫的入侵性相关的基因家族,以及非编码RNAs(包括135494 个miRNAs, 89294 个rRNAs和2671941 个tRNAs)。因此,InvasionDB对于从基因组水平来研究外来入侵物种的入侵性,以及发展新的防控技术具有重要指导意义。