轮牧被自然科学家认为是保护草地的自然解决方案之一。然而,当牧民采用轮牧时,其对改善草地质量的效果尚不明确。基于中国两个主要牧区的牧户面板数据,本文利用固定效应模型、工具变量法实证分析轮牧对草地质量的影响。结果显示,轮牧在短期内对草地质量的影响不显著,但在长期内具有显著的正向效果。当村庄投资能提高生产效率的公共基础设施或牧民采取轮牧相关的支持措施时,轮牧可以更好地改善草地质量。进一步分析表明,采用轮牧措施的牧民具有更高的放牧强度、更高的补饲强度和更多的圈养牲畜天数,这表明牧民可以在不增加对天然草地压力的情况下更有效地管理牲畜。此外我们还发现,牧业收入和轮牧采用相辅相成,这也是牧户采取轮牧的经济原因。这些研究结果为在发展中国家推广协调生态系统保护和资源利用的基层政策提供了参考。
调节鸡肌纤维类型特异性和维持性的机制还很不清楚。在哺乳动物中,CSRP3在维持典型的肌肉结构和功能方面起着非常重要的作用。本研究探讨了CSRP3在鸡骨骼肌中的作用。首先,制备了鸡CSRP3抗体,比较了四种不同肌纤维组成的鸡骨骼肌中CSRP3基因的mRNA和蛋白表达水平。然后分析CSRP3沉默后对鸡成肌细胞转录组表达谱的影响。结果表明,鸡骨骼肌中CSRP3基因的mRNA和蛋白表达水平均与其肌纤维类型组成相关。以Q<0.05,差异倍数大于1.5为筛选条件,共鉴定出650个差异基因。CSRP3沉默后,255个基因表达上调,395个基因表达下调。功能富集分析结果表明,心肌细胞肾上腺素能信号、脂肪细胞因子信号和apelin信号等多种通路在差异表达基因和所有表达基因中均显著(P<0.05)富集。共表达基因网络结果表明,CSRP3沉默后引起与肌原纤维组装、肌肉分化和收缩相关基因的代偿性上调(Q<0.05)。同时,CSRP3沉默后,两个快速肌球蛋白重链基因(MyH1B和MyH1E)表达上调(Q<0.05)。这些结果表明,CSRP3在鸡肌纤维组成中发挥着重要作用,并可能通过调节MyH1B和MyH1E的表达从而影响鸡肌纤维类型的分布。
棉花(Gossypium hirsutum L.)是一种重要的纤维经济作物,以往对于棉花获取磷(P)相关的根系性状(包括菌根根系性状)的研究较少。我们采用1950年至2013年在中国西北地区使用的8个棉花品种在3种磷供应水平下(分别为0、50和300 mg KH2PO4 kg-1),研究了接种或者不接种丛枝菌根真菌Funneliformis mosseae棉花的生长和11个根系性状特征。结果表明:与老品种相比,新品种的根系直径更细,地上部吸收的磷更少,苗期生物量更低。这表明育种过程选择了更细的根系,菌根真菌定殖的皮层空间更少,因而增加了对供磷强度的更高需求。在两个低磷水平下,菌根植物比非菌根植物吸收更多的磷,产生更多的生物量(在P0时,3.2 mg对0.9 mg,1.8 g对0.9 g;在P50时,14.5 mg对1.7 mg, 4.7 g对1.6 g)。在最高磷水平下,菌根植物比非菌根植物获得更多的磷(18.8 mg对13.4 mg ),但生物量没有差异(6.2 g对6.3 g)。在中等供磷(P50)水平下,根系直径与菌根植物地上部生物量、磷浓度和磷含量呈显著正相关。我们的结果支持了植物获取磷的外包模式(即借助菌根途径)在根系经济学空间框架中的重要性。在过去的几十年里,育种使得棉花的根系更细、从菌根途径获益更低,这导致了在中等磷供应并有菌根侵染条件下,老品种的生物量显著大于新品种的生物量。未来棉花品种选育的策略要考虑到在根系自身吸收磷的能力和发挥菌根吸磷能力之间的权衡(即根系性状与菌根性状的权衡),以便选育出在中等磷肥投入条件下实现高产的品种。
小麦-玉米轮作体系减磷措施调控土壤磷素有效性与微生物间的耦合机制研究鲜有报道。本研究基于初始高磷(30.36 mg kg-1)和低磷水平(9.78 mg kg-1)石灰性土壤,通过连续四季的盆栽试验(2016-2018),探究小麦-玉米轮作体系仅麦季施磷(Pw)较常规麦-玉两季均施磷肥(Pwm)措施对作物产量、土壤有效磷和微生物群落结构的影响。结果表明,高磷水平Pw处理较Pwm处理每年减少33.3%的磷肥投入情况下,作物总产量能够连续两年稳产。玉米大喇叭口期,Pw处理土壤水溶性磷浓度与Pwm处理含量无显著差异。土壤磷含量显着影响土壤微生物群落,尤其是真菌群落。Pw处理变形菌门的相对丰度和碱性磷酸酶(ALP)活性显著高于Pwm处理(分别为11.4和13.3%)。高磷水平下,土壤微生物对产量的贡献大于土壤有效磷的影响。Pw处理芽孢杆菌和根瘤菌相对丰度显著高于Pwm处理。芽孢杆菌与酸性磷酸酶(ACP)活性呈显着正相关,根瘤菌与ACP和ALP活性均呈显着正相关,可能利于土壤磷素活化。本研究说明高磷土壤条件下,小麦-玉米轮作体系仅麦季施磷可通过土壤磷有效性与微生物间的耦合实现全年作物稳产。
棉花的脱叶催熟技术在机械收获中必不可少,尤其是在华北平原,由于热量资源不足,导致收获时残留绿叶和未开裂棉铃的比例较大,棉花机械收获受到限制。确定棉花脱叶催熟剂最佳用量,同时最大程度地减少产量和品质的损失至关重要。本文主要研究一种新型脱叶催熟剂-欣噻利(XSL,10%噻苯隆和40%乙烯利的复配剂)对棉花叶片和棉铃的空间分布,以及产量和品质的影响。本试验共设置了四个处理:不同的XSL剂量(1800和2700 mL ha-1),应用两次(分为两次应用,每次1350 mL ha-1)和无XSL(清水)对照。该大田试验于2016-2017年在中国河北进行。结果表明:与清水对照相比,所有脱叶催熟处理均未显著影响棉花的产量和纤维品质。两年数据显示,2700 mL ha-1 XSL一次性喷施的棉花吐絮率比清水对照高13.5%,而其他两个处理均未达到显著水平。三个XSL处理的脱叶率之间没有显著差异,但平均比清水对照高42.2%。年份对XSL应用效果较为显著,表明气候因素会影响XSL的应用。我们得出的结论是,在黄河流域棉区使用XSL的最佳剂量为2700 mL ha-1,而且无需分成两次应用。我们的结果将促进棉花机械化收获并降低棉花生产的人工成本。
突变效率和孵化率是影响基因编辑昆虫构建的两个关键因素。在CRISPR/Cas9介导的dsLmRNase2-/-突变体蝗虫构建过程中,我们发现注射与卵囊接触20 min的鞣化卵比未鞣化的新鲜卵获得突变体飞蝗的效率更高。然而,鞣化和未鞣化卵产生的dsLmRNase2突变遗传到G1代的效率相似。此外,发育正常的鞣化和未鞣化的G0代卵和成虫的有效突变率没有显著差异,表明鞣化并不影响CRISPR/Cas9介导的突变效率。同时,我们发现飞蝗合胞体分裂期比鞣化时间长,为显微注射的鞣化卵和未鞣化卵提供了足够的时间窗口以完成有效地基因编辑。我们进一步发现,鞣化卵显微注射后感染率较低进而表现出更高的孵化率。抗压和超微结构分析表明,鞣化卵具有压缩的卵壳,能够承受较高的外部压力。综上所述,鞣化卵具有更强的防御能力以提高孵化率,并保持了更高的基因组突变效率,为开发CRISPR/Cas9介导的飞蝗突变体构建提供了一种优化的技术方法。