基于响应面法的土霉素高产菌株S189发酵培养基优化

[目的]提高龟裂链霉菌S189土霉素发酵效率,对其发酵培养基进行优化。[方法]通过PB试验,对培养基中影响发酵效率的各因素进行评价,筛选出显著因素,进一步通过最陡爬坡试验确定其较优浓度,最后利用中心组合试验设计方法结合响应面分析方法,确定3个因子的最佳浓度。[结果]PB试验结果表明,黄豆饼粉、玉米浆和碳酸钙对发酵效率有较大影响。响应面试验优化后这3个因素的最佳含量为:黄豆饼粉41.0 g/L,玉米浆16.4 g/L,碳酸钙12.8 g/L。采用优化后的培养基进行摇瓶发酵,发酵单位可达29.8 mg/L,比优化前提高了24.3%。[结论]响应面方法可用于土霉素发酵培养基的优化,该研究有利于提高土霉素发酵效率。

寒地玉米秸秆力学特性研究

为了合理利用玉米秸秆这种生物质资源,采集了寒地整株玉米秸秆,结合自制试验装置,利用电子万能试验机等设备,测试了整株玉米秸秆不同直径部位在相同加载速率下有节段径向和轴向压缩及无节段抗弯的力学性能。对试验数据进行了拟合,建立了相关数学模型,结果表明:当直径小于20mm时,轴向压缩实验中直径对压力影响并不明显,直径达到25mm左右时影响开始显现,直径大于29mm后影响非常显著;径向压缩时,离秸秆顶端较近的几节直径与压力近似线性相关,但随着直径的增加径向压力并不是均值上升,具有一定的离散性。抗弯试验中,在初始阶段压力在某一范围内上下波动,直径对压力影响并不显著;当直径大于23mm后,所需压力值显著增加;当直径大于30mm之后,直径对压力的影响产生了较为明显的波动性。试验数据真实可靠,拟合结果具有较强的可参考性,可为更好地开发利用秸秆资源及优化秸秆收获装置结构提供理论依据。

连作烟草根系分泌物鉴定及潜在化感物质的筛选研究

为探索长期连作状态下烟草根系分泌物内含有的化感物质组成成分,设置石英砂栽培和连作土壤栽培2种烟草培养处理,对2种烟草不同生长时期的根系分泌物进行提取,利用超高效液相色谱串联质谱(ultra-high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry,UHPLC-MS/MS)对提取的根系分泌物进行分析,通过数据库比对、差异分析和时间聚类分析等方法筛选连作烟草根系分泌物中潜在的化感物质。结果表明,共筛选出11类潜在化感物质,分别为生物碱、萜类、胺类、有机酸、苯酸及其衍生物、脂肪酸、酚类、氨基酸和多肽、香豆素、肉桂酸及其衍生物和其他。生物碱、萜类、胺类和有机酸4类化合物相对含量占所有化合物的73.3%。L-烟碱、熊果酸、β-氨基丙腈、5-羟基吲哚乙酸、早熟素Ⅱ、单乙基己基邻苯二甲酸、己内酰胺、姜酚、L-乳酸、邻苯二甲酸二乙酯和2,3-二氢-3,5-二羟基-2-氧代-3-吲哚乙酸甲酯是连作烟草根系分泌物中相对含量较高的潜在化感物质。研究结果为烟草根系化感物质的化感作用研究及缓解烟草连作障碍方法研究提供理论基础。

广西甘蔗碳汇测算方法研究及时空格局分析

为了实现广西全区植被减源增汇目标,对广西主要经济作物甘蔗的碳吸收和碳排放量进行科学的测算,并开展甘蔗碳汇时空格局的研究分析;利用广西全区14个地级市2010—2020年甘蔗产量、农资投入等相关统计数据测算广西全区甘蔗净碳汇量,并运用空间自相关分析法分析2005—2020年间广西各市时空分布格局。结果表明:2010—2020年,广西全区甘蔗净碳汇量逐步上升;2005—2020年,广西全区甘蔗碳汇量在地级市尺度下不存在明显的全局空间自相关关系;广西全区甘蔗碳汇量逐步形成以南宁市为核心的局部溢出格局,充分利用南宁市的技术、产业优势扩大甘蔗碳汇的空间溢出效应,对提高广西全区的甘蔗碳汇水平至关重要。

基于高通量测序的昭通核心烟区植烟土壤真菌多样性分析

本研究利用高通量测序技术,从分子水平探究昭通8个种烟县(区)新烟区、土传病害发病严重的连作区以及典型的轮作区的土壤真菌多样性。结果表明:从群落组成来看,昭通核心烟区土壤真菌群落包括30个门、79个纲、202个目、443个科和976个属,其中子囊菌门为昭通核心烟区土壤真菌群落的绝对优势门,被孢霉属和青霉菌属为昭通核心烟区土壤真菌群落的优势属。群落指示物种分析表明,新烟区土壤真菌群落壳二胞菌属的相对丰度显著高于连作区和轮作区,连作区拟青霉菌属、假裸囊菌属和篮状菌属的相对丰度显著高于新烟区和轮作区烟,轮作区镶刀菌属的相对丰度显著高于新烟区、被孢霉属的相对丰度显著高于连作区。从生物多样性特征来看,新烟区土壤真菌群落的生物多样性最高,物种丰富度显著高于连作区和轮作区;轮作区土壤真菌群落的物种丰富度显著高于连作区,物种均匀度显著低于连作区,真菌群落生物多样性略高于连作区。从真菌群落的功能来看,病理营养型、腐生营养型和腐生—共生营养型的真菌群落为主要组成,新烟区真菌群落占比前1至前3的营养型分别为腐生—共生营养型、腐生营养型和病理营养型,连作区分别为腐生营养型、病理营养型和腐生—共生营养型,轮作区分别为腐生—共生营养型、病理—腐生—共生营养型和腐生营养型。昭通植烟土壤真菌群落组成丰富,新烟区土壤真菌群落的生物多样性最高,物种丰富度显著高于连作区和轮作区,不同类型土壤的真菌群落结构组成差异不显著,轮作有利于降低病理营养型的真菌群落,能减少真菌性病害发生的几率。

盐碱胁迫对植物的影响及抗性机制研究进展

盐碱胁迫是仅次于干旱胁迫抑制植物生长发育的主要非生物胁迫之一,不仅影响植物的生长发育,而且对农业生产和生态环境造成严重威胁。研究植物的耐盐碱机制,对耐盐碱作物选育及盐碱地的开发利用具有重要的现实意义。结合近年来国内外的相关研究总结性阐述了盐碱胁迫对植物代谢的伤害(包括离子伤害、膜系统伤害、诱导渗透伤害等)机制,并从膜系统保护以及诱导基因表达方面综述了植物对盐碱胁迫的缓解机制,进而提出外源物质的导入、生物技术手段、耐盐碱品种培育是解决植物抗盐碱的主要手段。最后就植物适应盐碱胁迫方面的研究进行了展望,指出了当前研究者需要解决的问题和突破口,旨在为提高植物耐盐碱能力、增加作物产量提供一定的理论依据。

不同有机肥对甘薯产量、品质及土壤肥力的影响

为探究施用不同有机肥对甘薯产量、品质以及土壤肥力的影响。以甘薯品种黔薯6号为试材,设置5种不同有机肥处理,以不施肥为对照。结果表明:施用有机肥能有效促进甘薯藤蔓生长及块根的膨大,其中产量以上蚕力有机肥(T4)最高,较对照增加了19.9%。不同有机肥对甘薯营养品质的影响差异较大,而对干物质的累积不明显。另外,种植甘薯显著降低了土壤的养分含量,而施用不同有机肥可以补充甘薯对养分的部分需求,但对土壤pH的影响不明显。施肥均显著增加了土壤微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)的含量。同时显著增加了土壤脲酶(URE)、酸性磷酸酶(ACP)、N-乙酰葡萄糖苷酶(NAG)和纤维二糖酶(CBH)活性,明显降低了硝酸还原酶(NR)和β-葡萄糖苷酶(BG)活性,而对其他酶活性影响有升有降。相关性分析表明,有机肥中不同成分对甘薯块根产量和品质的影响差异较大,肥料的pH及有机质投入量主要影响块根的品质,而纯氮投入量则与块根产量和品质均密切相关。土壤理化性质主要受有机肥的pH、有机质及纯氮投入量的影响,而与纯磷和纯钾的投入量相关性较小;同时,有机肥与土壤MBC、土壤URE、ACP、NR、PPO和LAP的相关性强于土壤微生物量氮(MBN)、N-乙酰葡萄糖苷酶(NAG)、纤维二糖酶(CBH)和多酚氧化酶(PPO)。综上,不同有机肥在一定程度上促进了甘薯的生长,提高了甘薯产量,增加了土壤的养分含量,改变了土壤的微生物环境,因此可根据指标的相关性分析结果为甘薯生产提供参考依据。

钝学累功 鸿业远图: 农业生态学与生态农业探索

生态学(ecology),传统上是研究有机体与环境相互关系及其作用机制的一门科学,侧重研究生物个体适应环境变化的机制、种群增长规律、群落演替规律、生态系统结构与功能及其调控等,属于生物学的一个分支学科。随着学科发展和社会推动,生态学逐步拓展成为一门交叉学科,综合自然科学、工程技术科学及人文社会科学的成果,不但重视生物与自然环境的关系,还重视人与自然的关系。在我国,自2011年起,生态学成为服务于社会健康、稳定、可持续发展的一级学科。

中国农业生态学与生态农业研究早期阶段的“燎原星火”——以1975年至2000年公开的部分资料为依据

20世纪的最后25年是中国内地的农业生态与生态农业理念推广、科研探索及人才队伍成长的早期阶段。本文基于中国知网系统、国家自然科学基金委员会大数据知识管理服务门户、中国生态学学会官网、中国科学院野外台站网,《中国生态农业学报》《农业环境科学学报》《农业资源与环境学报》《生态与农村环境学报》《农业现代化研究》《生态学杂志》等多种农业生态学与生态农业有关学术期刊网站及孔夫子旧书网,对1975—2000年期间,中国内地从事农业生态学与生态农业研究比较有影响力的学术平台(单位)和学者、公开出版的部分著作名录、国家自然科学基金生态学领域(C03)与农业生态相关的立项项目、中国知网系统内中文学术期刊发表的相关论文要素分析(发表年份、作者、所在单位、刊载期刊等)、被引次数及相关期刊创刊号特邀专论为依据的重要学术论文和学术论著题录进行了粗略的统计和分析,分析描述了早期阶段农业生态学及生态农业研究的热点及其变化过程。此外,本文还陈列和介绍了中国生态学学会农业生态专业委员会自成立至2000年期间组织和主办的十届全国农业生态学学术研讨会情况以及专业委员会的工作发展。本文为关心和支持中国农业生态学与生态农业建设的各界人士了解20世纪最后25年里中国农业生态学领域的大致概貌提供了一个粗略小结,也是对既往时代的认同、肯定和对现世同人的鼓励鞭策。

人工湿地在乌梁素海水环境治理中的应用研究

本文根据河套灌区地理特点、农业面源污染产生、发生和发展的特征,以及造成乌梁素海水污染形成的成因,提出对河套灌区排水沟旁侧低洼地进行工程改造以形成表面流人工湿地沟塘系统,探索人工表面流湿地在河套灌区的适用性,并对表面流湿地构建的关键技术开展研究,以期为今后大面积利用人工湿地净化农田排水提供理论依据,以期最大程度削减当地农田排水中的排入乌梁素海的污染物总量,从根本上改善乌梁素海水环境。

气单胞菌属低温淀粉酶基因改造与原核表达

【目的】获取低温淀粉酶基因,分析其相关功能,为工业生产上的应用提供参考。【方法】以气单胞菌(Aeromonas)LA77为出发菌株克隆低温α-淀粉酶基因,以BL-21(DE3)为宿主菌进行克隆。分析其它已知气单胞菌属低温α-淀粉酶基因同源性,设计特异引物,PCR扩增获得C13片段,将其克隆到pMAL-2X,转化到BL-21(DE3)中,筛选蓝白斑,验证PCR及EcoRⅠ和HindⅢ的双酶切,获得高效表达生物工程菌株pMAL-2X-C13。设计定点突变引物,以pMAL-2X-C13为模板,获得低温淀粉酶基因突变株三株C19、C29、C43。【结果】表达蛋白的分子大小为114kD,突变菌株C19蛋白表达量均高于pMAL-2X-C13。【结论】低温淀粉酶基因突变株C19比原始菌株pMAL-2X-C13淀粉酶基因蛋白表达量更高。

基于非靶向代谢组学分析两种酵母培养物的成分差异

【目的】比较两种酵母培养物及其代谢成分的差异,为指导酵母培养物的生产及应用提供参考。【方法】材料为1种自研酵母培养物与达农威益康XP酵母培养物,利用非靶标代谢组学UHPLC-QTOF-MS技术,分析比较二者代谢产物成分及差异。【结果】(1)在二级类别注释下,正、负离子模式分别注释到614、497个化合物,主要代谢类别为有机酸,核苷、核苷酸及其衍生物,氨基酸及其衍生物,两种酵母培养物均无特有代谢成分,只在含量上有显著(P<0.05)差异。(2)共237个差异代谢物在正离子模式检出,176个显著(P<0.05)上调表达,61个显著(P<0.05)下调表达;136个差异代谢物在负离子模式检出,64个显著(P<0.05)上调表达,72个显著(P<0.05)下调表达。(3)差异代谢物的KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)富集分析主要集中在丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸等代谢通路。【结论】自研酵母培养物与达农威益康XP的代谢产物含量存在显著差异,但其发酵原料及工艺更简便,并含有多种具药理、生理作用的代谢成分,有潜在应用价值。

南疆地区复种早熟粮饲兼用玉米叶绿素荧光特征分析

【目的】为明确南疆地区复种早熟粮饲兼用玉米品种最佳种植密度以及不同密度下叶绿素荧光特征参数变化规律及其与产量形成的关系,为南疆地区复播玉米种植技术的提升提供参考依据。【方法】以自育早熟粮饲兼用玉米杂交新品种XL1822和XL1903为材料,设置高、低两种密度(9.00×10^(4)和11.25×10^(4)株/hm^(2)),研究两个玉米品种高、低密度下叶片叶绿素荧光特征参数、主要农艺性状、干物质积累及产量结构等的差异。【结果】XL1822低密度处理在拔节期、大喇叭口期、吐丝期、灌浆期叶片实际光量子产量[Y(Ⅱ)]、光化学淬灭系数(qL)、PSⅡ反应中心活性较高;XL1903高密度处理在拔节期、大喇叭口期、吐丝期叶片Y(Ⅱ)、qL较高。XL1822低密度处理在吐丝期、灌浆期、成熟期叶片SPAD值略高于高密度。XL1903高密度处理全生育期叶片的SPAD值较高。XL1822低密度籽率产量为9250 kg/hm^(2)、干物质积累量为15590 kg/hm^(2),显著高于高密度处理。XL1903高密度籽率产量为9065 kg/hm^(2)、干物质积累量为19095 kg/hm^(2),显著高于低密度处理。【结论】较高的叶绿素荧光特征参数和SAPD值为玉米产量形成和干物质积累奠定基础。极早熟品种XL1822低密度处理、早熟玉米品种XL1903高密度处理在关键生育时期植株Y(Ⅱ)、qL、PSⅡ反应中心活性较高,因此XL1822种植密度为9×10^(4)株/hm^(2),XL1903种植密度为11.25×10^(4)株/hm^(2)时在南疆地区可获得较高产量。

高效解磷菌RL-7的鉴定、解磷能力及促生效应

解磷菌能够提高土壤中有效磷供给,减少磷肥施用量,促进植物生长。本研究以笔者所在实验室前期分离的高解磷菌RL-7为研究对象,利用形态学和分子生物学方法鉴定菌株种属,采用正交试验法明确菌株在不同初始pH值、培养温度和接种量等培养条件下的解磷特性,通过高效液相色谱法检测菌株发酵液中乙酸产生量,测定菌株产IAA能力和对番茄苗的促生效果。结果显示,高解磷菌株RL-7为克雷伯氏菌(Klebsiella sp.),该菌株在温度35℃、初始接种量3%、pH值7.0的条件下,溶磷量最高,达537.34 mg/L。不同的培养条件下,发酵液pH值均在4.23~4.67之间。菌株具有产乙酸能力,发酵液中乙酸含量达1.14 g/L。在不添加色氨酸和添加色氨酸LB培养基中培养,IAA浓度分别为24.13μg/mL和110.90μg/mL。在番茄苗促生试验中,株高、茎粗、地上部鲜重和地下部鲜重与对照差异显著,且番茄苗中全磷含量明显高于对照。说明高解磷菌RL-7具有较高的解磷能力,同时具备产IAA能力,能够很好地促进番茄苗期生长。

一株旱稻联合固氮菌株的分离鉴定及促生作用

[目的]旱稻是一种重要的种质资源,对成熟期旱稻根系内生固氮菌进行筛选与鉴定,以获得对旱稻有较好促生作用的菌株。[方法]采用联合固氮固体培养基培养方法,从成熟期旱稻根系中分离出内生固氮菌,通过扩增固氮酶nifH基因和16S rRNA基因进行分子鉴定和系统进化分析生化指标测定和形态学鉴定;采用透明圈法进行溶磷、产铁载体能力验证;以褐球固氮菌为阳性对照,利用ELISA测定试剂盒测定菌株分泌固氮酶活性、1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶,采用Salkowski比色法测定生长素(IAA)含量,并研究其生长特征。将分离的固氮菌株以1%浓度(约8×10~7CFU/mL)浸泡旱稻谷种进行催芽,研究其促生效果。[结果]分离的菌株URR45为固氮菌,属于嗜温型微生物,最适生长温度为32~50℃,最适pH为6.0~6.5,不耐盐。其分泌的固氮酶含量为220.15 U/L,ACC含量为898.69 ng/mL,生长素含量为14.91 mg/L,固氮酶含量和ACC含量显著高于对照组褐球固氮菌。该菌株能够利用葡萄糖、麦芽糖等碳源,属于发酵型细菌,具有水解明胶、溶磷和产铁载体特性。该菌株经16S rRNA基因测序后通过NCBI BLAST比对,鉴定为Herbaspirillum seropedicae,隶属于Pseudomonadota门、Betaproteobacteria纲、Burkholderiale目、Oxalobacteraceae科、Herbaspirillum属,革兰氏染色呈阴性。促生试验结果表明,在主根长度、侧根长度以及测根数方面均显著高于对照组。[结论]该菌株对旱稻幼苗具有一定的促生作用,在农业上产上可作为功能性内生固氮菌开发利用。

区域三生系统协同发展水平评价及障碍因素分析——以河北省为例

河北“三生系统”实现协同发展,才能保障实现京津冀生态环境支撑区的定位。通过耦合协调度模型和障碍度模型分析了河北2011—2021年“三生系统”协同发展水平及障碍因素。结果发现:河北省2011—2021年“三生系统”耦合协调发展水平处于较低水平、逐渐改善的状态,可提升空间较大;河北省“三生系统”评价指标人均耕地面积、人均通讯设施、区域环境噪声值、单位GDP化学需氧量排放量、产业结构高级化、空气质量优良天数比率、城镇恩格尔系数是当前“三生系统”协同发展的主要障碍因素。

构建科教企融合式实验教学模式的探究

为了全面提高草业科学专业创新人才的培养质量,构建了科教企协同融合的实验教学模式。该模式创建了多学科交叉融合的草业科学实验教学体系,搭建了教学实验室—高新科研平台—野外试验站—行业企业等多元化的实践教学平台体系,建立了院士领衔的实验课程教学团队发展成长体系,融汇了创新实践内容—平台—指导—竞赛于一体,以科教企协同融合支撑学生的自主创新创业;从课程思政、以能力培养为核心的课程教学、学科特色教学资源和有组织的教学研究等方面开展了实验教学体系的综合改革建设,夯实学生的创新创业实践基础。该模式显著提高了创新人才培养质量,支撑了兰州大学获批建设国家级一流草业科学专业和草学学科。

蓝舌病新疆分离株VP7蛋白编码基因序列分析及一步法RT-PCR方法的建立

【目的】分析蓝舌病新疆分离株编码VP7蛋白S7基因保守序列,建立蓝舌病新疆分离株一步法RT-PCR方法,为新疆BTV分子流行病学调查及防控提供技术支持。【方法】采用二代测序技术获得新疆分离株S7基因序列,登陆GenBank对序列进行同源性Blast比对,用软件MEGA 5.0分析序列差异,根据蓝舌病新疆分离株编码VP7蛋白S7基因保守序列,运用软件Oligo6.0设计引物,对蓝舌病新疆分离株S7基因进行RT-PCR扩增,并验证该方法的特异性及敏感性。【结果】蓝舌病中国新疆分离株编码VP7蛋白S7基因序列与哈尔滨报道BTV分离株S7基因片段相似度较高为89.64%,与中国云南报道BTV-29型分离株、蒙古国BTV分离株S7基因片段相似度分别为87.49%和87.39%;与德国BTV分离株S7基因片段相似度为80.70%,其余均无同源性序列。中国新疆分离株S7基因片段序列与4条同源序列间存在26处核苷酸差异,9处氨基酸差异。【结论】建立的蓝舌病中国新疆分离株S7基因片段一步法RT-PCR方法具有良好的特异性,仅BTV中国新疆分离株扩增获得目的条带,该方法的敏感性为4.0×10^(3)copies/mL。

醉蝶花主要成分提取及其对黄瓜枯萎病菌的抑菌活性

[目的]确定醉蝶花活性物质最佳提取工艺并分析其主要成分,明确这些主要成分对黄瓜枯萎病菌的抑菌活性与盆栽防效,以期为开发新的植物源农药,推动病虫害的绿色防控、农业的可持续发展提供参考依据。[方法]在单因素试验中,以提取物得率和抑菌率为指标,选取溶剂种类(无菌水以及甲醇、乙醇、乙酸乙酯、氯仿、环己烷和丙酮)、乙醇浓度、萃取时间、料液比、萃取温度5个因素进行单因素试验。乙醇浓度选取20%、30%、40%、50%、60%、70%和80%,萃取时间选取1、2、3、4、5、6、7和8 h八个水平,料液比选取1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8和1∶9七个水平,萃取温度选取20、25、30、35、40、45和50℃七个水平。随后以单因素试验为基础,溶剂选择乙醇,根据萃取时间、温度、乙醇浓度进行正交试验设计。采用GC/MS分析醉蝶花活性物质主要成分,从中选取部分物质对黄瓜枯萎病菌进行处理。[结果]醉蝶花活性物质最佳提取工艺为萃取时间5 h、料液比1∶8、乙醇浓度60%和萃取温度30℃,在此条件下共分离出59种化合物,以牡丹酚含量最多;醉蝶花12种主要成分对黄瓜枯萎病菌的生长具有明显的抑制作用;芳樟醇、牡丹酚和茶香螺烷对黄瓜枯萎病菌的毒力回归方程分别为Y=12.3377+0.4726X(EC50值为0.1692 g·L^(-1))、Y=12.2580+0.5428X(EC_(50)值为0.2943 g·L^(-1))和Y=12.3779+0.4932X(EC_(50)值为0.1962 g·L^(-1));而茶香螺烷、芳樟醇和牡丹酚对黄瓜枯萎病的盆栽防效分别为68.2%、80.6%和75.7%。[结论]醉蝶花主要成分中的茶香螺烷、芳樟醇和牡丹酚可以有效地抑制黄瓜枯萎病菌,对黄瓜枯萎病有很好的防治作用。

原驼乳中乳酸菌的分离筛选及特性分析

【目的】挖掘和获得原驼乳中的乳酸菌资源。【方法】采集新疆乌鲁木齐县近效南山周边原驼乳样品,采用平板稀释法分离菌株,观察比对16S rRNA基因序列测序和菌株形态学特性,分析菌株分类学地位,并检测菌株溶血性和有害代谢物质等食用安全性。【结果】获得29株乳酸菌,经鉴定其归属于Leuconostoc、Lentilactobacillus两个属的4个种;菌株均可耐受0.5%胆盐,5%NaCl,且具有较好耐高温、牛奶胨化、抗氧化和抑制细菌等特性;所有菌株均无溶血现象,不产生硝基还原酶;除T12外,均利用氨基酸不产生物胺。【结论】从原驼乳中获得的乳酸菌具有良好的发酵特性和食品安全性。