纳米技术及其在生物和环保领域的应用前景

纳米科技是 2 0世纪 80年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域 ,它是指在 0 .1～ 10 0nm尺度空间内 ,研究电子、原子和分子运动规律及特性的高新技术学科。其最终目的是人类按照自己的意志直接操纵单个原子 ,制造出具有特定功能的产品。该文通过对纳米技术的内涵、纳米材料的特殊性质、纳米技术的应用及纳米产品 ,进行简要的综述 ,使大家更清楚地认识纳米技术 。

河北省小麦冠腐病发生现状及病原菌初探

2013-2015年对河北省小麦主产区65县124点小麦冠腐病的田间症状和发生情况进行了调查。该病主要引起小麦茎基部变褐,灌浆期引起枯白穗,对产量影响较大。调查结果表明,小麦冠腐病发生主要集中在河北省中南部地区,而且发生程度呈逐年加重的趋势。2013年田间很少见由小麦冠腐病引起的枯白穗,2015年田间普遍发生枯白穗,严重发生地块局部枯白穗率达到20%～50%。病原菌分离结果显示,河北省中南部地区小麦冠腐病菌的分离频率较高,东北部麦区分离频率较低;经形态及分子生物学鉴定,河北省小麦冠腐病的病原菌主要为假禾谷镰刀菌和禾谷镰刀菌。

戊唑醇防治小麦赤霉病施药时期及安全性评价

为了明确戊唑醇防治小麦赤霉病的关键施药时期及其安全性,进行了戊唑醇防治小麦赤霉病施用浓度和时期的田间试验。结果表明,25%戊唑醇EC在有效成分150g/hm2和75g/hm2两个施用剂量下对小麦赤霉病的防治效果没有显著差异,对病穗率和病情指数的防治效果分别为83.7%、86.0%和85.1%、88.5%;25%戊唑醇EC在有效成分150g/hm2施用剂量下在齐穗期到灌浆初期喷施对小麦安全,以盛花期施药对小麦赤霉病的防治效果最好,对病穗率和病情指数的防治效果分别为80.6%和84.1%,其次为齐穗期和初花期施药,对病穗率和病情指数的防治效果分别为53.9%、53.3%和54.6%、56.8%,灌浆初期施药的防治效果最差。

多菌灵、好力克及其复配对小麦赤霉病的防治效果

小麦扬花期喷施多菌灵是生产上防治小麦赤霉病的主要措施,为了延缓病原菌对多菌灵的抗药性,对不同作用方式的化学药剂混配及其对小麦赤霉病的防治效果进行研究。研究选用95%多菌灵原药和95%戊唑醇原药测定对小麦赤霉病菌菌丝生长的抑制作用,并将两者按照Horsfall方法进行不同比例的混配,对毒性比率较高的混配比例采用共毒系数方法验证其增效作用。结果表明多菌灵与戊唑醇按EC50剂量20:80的比例混配具有增效作用,在温室盆栽试验测试中50%多菌灵可湿性粉剂、43%好力克悬浮剂以及两者混剂的防效都达到了85%以上,而且混剂1000倍防效显著高于多菌灵800倍,可用于小麦赤霉病的防治。

玉米褐斑病菌休眠孢子囊萌发条件研究

为了明确玉米褐斑病菌休眠孢子囊的萌发条件,本试验测定了不同温度、pH值、光照处理对玉米褐斑病菌休眠孢子囊萌发的影响。试验结果表明,20~35℃培养条件下玉米褐斑病菌休眠孢子囊均能萌发,适宜温度范围为26~32℃,休眠孢子囊萌发率分别为49.6%、47.5%和49.5%;适宜pH值为6~9,休眠孢子囊萌发率分别为49.3%、49.7%、45.3%和47.3%;休眠孢子囊萌发需要光照,在全光照和光暗交替培养条件下,休眠孢子囊萌发率分别为45.4%和49.6%,高于全黑暗条件下的萌发率30.1%,但是在1 300~14 000 lx光照强度范围内,休眠孢子萌发率不受光照强度的影响;本研究结果为明确玉米褐斑病的发生条件提供了依据。

河北省小麦冠腐病田间发生消长动态监测

为了明确小麦-玉米连作种植模式下小麦冠腐病的发生危害规律及防治时期,采用田间定点、定期调查的方法,对该病害的田间消长动态进行了监测。结果表明,在2015-2016和2016-2017两个小麦生长季中,3个监测点小麦冠腐病的病株率和病情指数随小麦生育期推移呈上升趋势,春季小麦返青以后冠腐病的发生逐渐加重,拔节-灌浆期小麦冠腐病的发生快速增长。年度间小麦冠腐病的发生程度逐年加重,与2014-2015生长季灌浆期、2015-2016年相比,2016-2017年沧县监测点病株率变化不大,病害的病情指数增长1.0;宁晋监测点病株率增长1.8%~12.2%,病情指数增长0.9~4.3;景县监测点病株率增长21.3%~33.6%,病情指数增长13.5~14.6。在各监测点,随着年度间病害发生程度的加重,引起冠腐病的病原菌镰刀菌的分离频率也随之增加。

防治小麦茎基腐病种衣剂的筛选及全生育期防控效果

为明确种子包衣处理对小麦全生育期茎基腐病的防治效果,通过室内种衣剂筛选和田间多地应用试验,测定了种衣剂处理对小麦茎基腐病的防治效果。结果表明:6种供试种衣剂均对小麦茎基腐病有很好的室内防治效果,且防治效果均随种衣剂用量的增加而增加,处理28 d后的防治效果为92.6%~100.0%,其中4.8%苯醚甲环唑·咯菌腈FS在2 m L/kg(种子)和4 m L/kg(种子)用量下防治效果均达到了100.0%。4.8%苯醚甲环唑·咯菌腈FS在4 m L/kg(种子)用量下对冬前苗期、拔节期、灌浆期小麦茎基腐病均有一定的防治效果,且防治效果与病害发生程度有关,在病害较轻地块上的防治效果显著高于重病地块。随着小麦生育期的推移,种衣剂的防治效果均呈下降趋势,种衣剂处理对小麦苗期茎基腐病病株率和病情指数的防治效果均最高,分别为60.4%~100.0%和45.5%~100.0%。

西瓜枯萎病菌分离及致病力测定

对采自我国不同地区的西瓜枯萎病病株,进行了病原菌分离鉴定和致病性测定。结果表明:西瓜枯萎病病原菌是尖孢镰刀菌,对西瓜幼苗的平均病株率为72.8%;分离到的茄镰刀菌和半裸镰刀菌对西瓜幼苗也有一定的致病力,造成西瓜幼苗下胚轴基部水浸状腐烂,平均病株率分别为18.1%和20.0%。尖孢镰刀菌不同菌株的致病力也存在差异,除来自海南的菌株外,来自其他各地区的菌株平均病株率均>70%;只有采自海南的菌株中出现了对西瓜幼苗没有致病力的菌株,海南所有菌株的平均病株率仅为33%。2010年研究结果显示,来自海南的菌株与来自其他地区的菌株之间存在致病力差异。

多功能列当生防镰刀菌的筛选及种类鉴定

从河北省张家口地区种植的烟草上采集的感病弯管列当植株,从中分离得到20株镰刀菌,采用孢子悬浮液浸根和灌根法对小麦、玉米、棉花、向日葵、番茄、烟草、辣椒、茄子、西瓜、甜瓜等作物和蔬菜进行了安全性检测,筛选出对主栽作物和蔬菜安全且具有促生作用的4个菌株。其中菌株Br-2对烟草、辣椒、西瓜有显著促生作用,且对弯管列当的防治效果最好:施用菌株Br-2后烟草、辣椒、西瓜增高分别为123.53%、62.16%、28.95%;其发酵上清液对弯管列当种子萌芽抑制率为71.79%;小区试验中对弯管列当的寄生率防效为50%,寄生度防效为79.38%;田间试验中对弯管列当的寄生率防效为58.27%,寄生度防效为75.70%。形态学和分子生物学鉴定结果表明菌株Br-2为尖孢镰刀菌。

列当生防菌层出镰刀菌Br-1发酵条件的优化及田间防治效果

列当是根寄生杂草,很难防除。菌株Br-1是从感病列当中分离出的对列当有较高防治效果的层出镰刀菌。为了提高菌株Br-1的产孢量,本研究通过单因素试验和正交设计试验对其培养基和发酵条件进行了优化。结果表明,菌株Br-1适宜的发酵培养基为葡萄糖1%,NH4NO_3 0.2%,KH_2PO_4 0.3%,Mg SO4·7H_2O0.1%;优化后的培养条件为:最初pH 5.0,培养温度24℃,装液量20%,振荡速度190 r/min,发酵时间6 d。较优化前的初始培养基和培养条件产孢量提高了257.5倍。在田间防治试验中菌株Br-1对弯管列当的防治效果最高可达67.2%。

西瓜枯萎病药剂筛选及其防效研究

采用菌丝生长速率法测定了10种杀菌剂对尖孢镰刀菌西瓜专化型的抑制作用,从中筛选出了4种抑菌效果好的药剂进行了室内毒力测定和温室盆栽生物测定。结果表明:80%多菌灵2 000倍、25%戊唑醇4 000倍、40%氟硅唑3 000倍、25%丙环唑2 000倍、12.5%烯唑醇4 000倍的抑菌效果达到90%以上。烯唑醇对菌丝生长的抑制作用最强,EC50值为0.1901mg/L,其次是戊唑醇和多菌灵,EC50值分别为1.8723mg/L和1.8847mg/L;温室盆栽试验结果表明,播前灌施烯唑醇和多菌灵对西瓜枯萎病的防治效果最好,36d时的防效分别为89.52%和72.07%。然而烯唑醇明显抑制西瓜幼苗的正常生长。可见,播前拌土施用多菌灵对西瓜枯萎病有理想的防治效果,可优先用于西瓜枯萎病的防治。

分枝列当种子萌芽生物学特性

以寄生于番茄的分枝列当种子为试验材料,研究预培养阶段温度、时间、渗透势以及培养阶段温度、萌发刺激物(独月却金内酯类似物GR24)的浓度和渗透势对种子萌发的影响,以期找到种子萌发的最适条件,从而可以人为创造控制分枝列当生长的环境,以达到有效防治的目的。结果表明:预培养阶段的最适培养温度为25℃,最适培养时间为6 d,最适的渗透势为0 MPa;培养阶段的最适培养温度为25℃,最适GR24浓度为1μmol/L,最适的渗透势为-1 MPa。

甘肃中部地区禾谷镰孢的变异研究

为掌握禾谷镰孢在甘肃中部地区的分布及变异情况,从根部表现有坏死和叶鞘发褐的小麦幼苗的不同部位.小麦地土壤及玉米籽粒.玉米茎秆上分离禾谷镰孢,并以形态学为基础,参照Nelson分类系统进行鉴定.结果表明,在分离到的43个镰刀菌菌株中,有14 个菌株经鉴定为禾谷镰孢,均从玉米茎秆上分离到,小麦根部.小麦叶鞘.小麦地土壤.玉米籽粒中分离到的镰刀菌中未见禾谷镰孢.将禾谷镰孢在特定条件下培养后,发现14 个禾谷镰孢菌株产生子囊壳的数量不同,为2-90个.在以Fg16为引物的PCR 反应中,随机选取的11个禾谷镰孢菌株都产生0.41kb的PCR 产物,而6个对照菌株都产生0.50kb的片段,证明引物Fg16可以区分禾谷镰孢菌株群体的遗传多态性.以Tri13为引物的PCR 反应显示,11个禾谷镰孢菌株以及3 个中国对照菌株都产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）毒素,而3个澳大利亚对照菌株产生雪腐镰刀菌烯醇（NIV）毒素.

外来玉米种质的抗病和抗逆性选育

为改善国内玉米种质遗传基础狭窄、缺少优良抗性种质资源的状况,在500余份外引玉米材料中,鉴定筛选优良的抗病、抗逆基因,通过与国内骨干系杂交或组建抗病、抗逆群体,鉴别筛选含抗病、抗逆基因的材料回交纯合,再通过配合力测定,最终选育出新的优良自交系用于国内杂交种的选育,由此鉴定筛选出高抗锈病的材料25份、高抗大斑病10份、高抗穗腐病2份、高抗小斑病1份、高抗灰斑病2份、特早熟材料5份等,其中有现已标记定位出的不同抗大斑单基因的玉米材料8份,现已标记定位出的不同抗锈病基因的玉米材料25份,经进一步的遗传改良,获得超过35份抗病、抗逆自交系,利用新的抗逆自交系选育出特早熟玉米新品种植9831。

寄生性杂草列当的种类调查及鉴定

列当是一类难以防治的恶性根寄生杂草,目前在番茄、向日葵、烟草和瓜类上危害日益严重。列当的种类多且难以区分,明确列当的种类对制定有效防治措施具有重要意义。从新疆维吾尔自治区、河北省、内蒙古自治区和吉林省4个地区采集了19份列当样品,通过形态观察和DNA条形码技术进行种类鉴定并对其亲缘关系进行讨论。结果发现,寄生于新疆番茄上的列当样品为分枝列当,寄生于河北烟草、河北向日葵和吉林向日葵上的列当样品为弯管列当;在系统发育树中分枝列当与弯管列当有明显的系统进化差异性,弯管列当被分为2个大类群,地理区划明显而与寄主植物无关,采集自河北省的7个样品为1个类群,采自吉林省、新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区的8个样品为第2个类群,其中第2类群中采自吉林省的4个样品亲缘关系最近。

生物除草菌剂Br-2对番茄列当的防治效果

分枝列当是一种恶性寄生性杂草,对番茄产量影响极大。通过盆栽及田间防治试验,对生物除草菌剂Br-2防治番茄列当的施用浓度及施用时期进行了研究。结果表明:生物除草菌剂Br-2单次施用的最适施用时期和施用量为番茄移栽期10g·穴^(-1);播种期(每百株50g)和移栽期(10g·穴^(-1))同时施用生物除草菌剂Br-2比播种期或移栽期单独施用的防治效果好,其盆栽试验寄生度防效为84.13%、田间试验寄生度防效为89.19%。

河北省玉米顶尖腐烂病的发生情况及其病原菌鉴定初报

田间调查了近年来河北省玉米顶尖腐烂病的发生情况,通过病原菌分离、回接试验和形态学鉴定,初步明确了玉米顶尖腐烂病是由镰刀菌和细菌复合侵染引起的病害,其中拟轮生镰刀菌(Fusarium verticillioides)是该病病原菌之一。

主要环境及营养因素对西瓜枯萎病菌生长的影响

采用菌丝生长速率法和产孢量测定研究了不同温度、光照、pH及碳氮源对来源于海南、河北和上海的3株西瓜枯萎病菌Fo-HN-46、Fo-HB-12和Fo-SH-1生长速率和产孢量的影响。结果表明：西瓜枯萎病菌菌株的适宜生长温度为20~30℃,Fo-HN-46最适生长温度为28℃,Fo-HB-12和Fo-SH-1最适生长温度为25℃,产孢的最适温度为28~30℃;光照对西瓜枯萎病菌生长速率无显著影响,对产孢影响显著,Fo-HN-46在黑暗条件下单位面积产孢量最高,Fo-HB-12和Fo-SH-1在半光照条件下产孢量最高;pH对西瓜枯萎病菌菌株的生长速率和产孢量有显著影响,pH 7~9时菌丝生长速率快,pH 8~11时产孢量高;葡萄糖、淀粉和乳糖作为碳源能够显著增加西瓜枯萎病菌的产孢量;蛋白胨作为氮源能显著促进菌丝生长,硝酸钠、酵母粉和蛋白胨均能显著增加西瓜枯萎病菌的产孢量。用最适碳源、氮源培养,Fo-HN-46生长速率大于Fo-HB-12和Fo-SH-1。Fo-SH-1产孢量高于Fo-HN-46和Fo-HB-12。

土壤镰刀菌种群检测的巢式PCR-DGGE方法的建立

本试验比较了4种提取小麦-玉米轮作免耕田土壤DNA的方法,并对巢式PCR反应体系和扩增条件进行了优化,建立了适合检测土壤中镰刀菌多样性的PCR-DGGE体系。结果表明:土壤DNA的质量是影响PCR扩增结果的关键因子,试剂盒Fast DNA SPINfor Soil所提土壤DNA片段接近23 bp,A260/A280比值为1.84,DNA产量为18.1μg/g,更适合进行PCR反应。DNA模板的浓度决定PCR扩增结果,第一轮PCR扩增的DNA模板适宜量为2～5 ng,以第一轮PCR产物的原液为模板进行第二轮PCR扩增,在退火温度为67℃时扩增结果最好。PCR产物在变性范围为45%～60%的丙烯酰胺梯度凝胶中电泳7～8 h,其条带能够完全分离,可以用作土壤中镰刀菌多样性的检测。

生防细菌SFJ-7对西瓜枯萎病的防治效果

以对西瓜枯萎具有较好防治效果的生防细菌SFJ-7为研究对象,采用平板菌落计数法获得生长曲线(其中最佳发酵时间为21h,此时菌体数量可达到5×106cfu/ml),将其菌液设置成每克土109、108、107 3个浓度梯度,与每克土106病原菌混合,采用盆栽方法进行了西瓜枯萎病的防治试验。结果显示:浓度为每克土109个分生孢子的生防菌防效最好,病株率最低只有13.18%,防治效果达到了86.04%。该结果可为西瓜枯萎病的生物防治提供参考。