氢气在现代农业应用中的研究进展

绿色健康是现代农业的新要求,因此在现代农业生产中需要探索更多绿色健康生产的新技术、新工艺,氢农业便是其中一个重要的发展方向。氢气是一种具有生物学效应的信号分子,在动植物机体内已被证明具有选择性抗氧化、抗炎、抗凋亡等生理作用,其分子作用机制研究已取得一些重要进展。氢生物学作为新兴的交叉学科,前期研究主要集中在氢医学的基础与临床医学领域。而随着基础理论与制氢技术、方法及设备的成熟与普及,氢生物学延伸至农业生产领域并逐步形成氢农学与氢农业,助力农业产业绿色健康发展。在介绍氢气生物学理论假说的基础上,归纳氢气在种子萌发、作物根系发育、作物茎叶花等器官发育等作物生长发育方面和农产品品质与贮藏保鲜方面的研究及应用。总结氢气对作物干旱胁迫、盐胁迫、高低温胁迫、光照胁迫、重金属胁迫等作物适应性方面的研究成果,以及综述富氢水在养鸡生产、养猪生产和水产养殖等畜禽养殖中的研究进展。进一步指出目前氢气在现代农业应用中存在的一些问题和挑战,并结合国家部委发布的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,对下一步氢气在未来农业中的发展趋势及研究重点进行科学展望,旨在为进一步的氢农业发展理清思路与方向。

水稻耐盐生理及分子机制研究进展

随着全球气候变化和土地盐碱化问题的加剧,提高水稻(Oryza sativa L.)在盐碱地环境下的生长能力成为了农业生产的一个关键挑战。“以种适地”策略的实现需要深入理解水稻的耐盐机制,并在此基础上进行育种改良。本研究总结了近年来关于水稻耐盐调控基因的研究成果,并依据其参与的生物学过程进行了功能性分类。详细分析了水稻对盐胁迫的感知、以及随后激活的多种生理调节机制,包括渗透调节、离子稳态、抗氧化防御系统和养分平衡等。重点讨论了水稻中几个关键的盐胁迫信号途径,包括SOS(Salt Overly Sensitive)途径、MAPK(Mitogen-Activated Protein Kinase)级联途径以及激素调节途径,这些途径在水稻适应盐胁迫环境中起着至关重要的作用。通过综述现有文献资料,本文旨在提供一个全面的水稻耐盐性调控基因及其功能的概览,为水稻耐盐育种工作提供科学依据,同时为提高水稻在盐碱地环境下的产量和质量提供参考。

基因检测技术在饲料原料物种鉴定中的研究

随着畜禽水产养殖规模的不断扩大,饲料需求大幅增加,然而,受利润驱使,饲料原料掺假掺杂现象较为严重,使得饲料营养质量大打折扣,影响到动物的生产性能及养殖效益。因此,针对饲料原料掺假掺杂的检测对于饲料工业健康发展意义重大。文章综述了基因检测技术在饲料原料鉴定和掺假掺杂检测方面的发展和应用现状,并展望了饲料中物种鉴定技术的开发方向。

基因组时代的植物系统发育研究进展

系统发育研究是进化生物中的基本问题,也是其他众多生物学分支学科的基础问题,其核心在于研究不同生物类群间的亲缘关系与进化命运。利用分子数据研究生物之间的进化关系是系统发育研究的重要手段。随着测序技术的提升和测序成本的持续下降,系统发育研究由早期基于单基因或联合少数片段逐步发展到现阶段利用大规模基因组数据对个体、群体、物种以及更高水平的进化关系进行探讨。讨论了目前植物体内的3套基因组(叶绿体基因组、线粒体基因组与核基因组)在系统发育研究中的代表性成果,总结了植物不同基因组的特征及其在系统发育研究中的优势与局限,探讨了系统发育树构建的主要方法,并对未来研究进行了展望。目前,植物体内的3套基因组适用于不同阶元和类群的系统发育研究,不同基因组之间的遗传特性差异使其在系统发育研究中具备不同的优势和应用:①叶绿体基因组结构相对简单,序列保守,不易重组,单亲遗传,是广泛应用于系统发育学和进化生物学等研究领域的理想分子数据资源;②植物线粒体基因组序列进化速率较慢,目前仅适用于早期植物和大尺度水平的系统发育研究;③核基因组为双亲遗传,可综合揭示双亲谱系及系统网状进化关系,在系统发育研究中具有巨大的应用潜力。不同建树方法适用于不同特征的数据集,在建树过程中应采用合理的方法避免长枝吸引和不完全谱系分选带来的影响。未来核基因组将成为系统发育研究的主流方向,其双亲遗传特性能够为物种形成过程中的杂交和基因组渗入等事件提供充分的见解。随着越来越多的类群系统位置被确定,物种形成和进化过程中的杂交、回交等双亲遗传,以及核质互作、多倍化、功能适应和趋同进化等问题将会成为系统发育研究的重点。

基于转录组测序的巴马香猪和杜洛克猪骨骼肌差异lncRNA分析

【目的】通过对巴马香猪和杜洛克猪背最长肌组织进行转录组测序鉴定差异表达lncRNA,筛选与骨骼肌发育形成相关的候选基因,为明确lncRNA对骨骼肌生长发育的调控机制提供理论基础。【方法】采集12月龄的巴马香猪和杜洛克猪背最长肌组织进行转录组测序,以错误发现率(FDR)<0.05且|log2Fold Change|>1为标准筛选差异表达基因(DEGs)和差异表达lncRNA,并进行实时荧光定量PCR验证,预测差异表达lncRNA靶基因并进行GO功能注释和KEGG信号通路富集分析,选取表达差异最大的lncRNA构建其与靶基因互作网络。【结果】在巴马香猪和杜洛克猪背肌间共鉴定出6316个DEGs和675个差异表达lncRNA;GO功能注释分析结果表明,差异表达lncRNA靶基因主要涉及代谢过程、肌肉组织发育及骨骼肌细胞增殖和分化等生物过程;KEGG信号通路富集分析结果表明,差异表达lncRNA靶基因在Hippo和Wnt信号通路显著富集(P<0.05),说明差异表达lncRNA与骨骼肌细胞的增殖、自噬和分化相关;对表达差异最大的lncRNA-MSTRG.16703进行实时荧光定量PCR验证,发现其在巴马香猪中的相对表达量极显著高于杜洛克猪(P<0.01),与转录组测序结果一致。lncRNA-MSTRG.16703与靶基因互作网络分析结果表明,上调靶基因包括QKI、MBNL1和YBX2,QKI和MBNL1在均与可变剪接相关。【结论】在巴马香猪和杜洛克猪间发现的差异表达lncRNA是调控骨骼肌发育的候选基因,其靶基因主要富集在Hippo和Wnt等骨骼肌发育相关信号通路。lncRNA-MSTRG.16703的表达差异最大且在巴马香猪中上调,其靶基因在骨骼肌细胞增殖分化和肌纤维形成中有重要调控作用。

盐碱地的生物修复方法

中国盐碱地面积占全球盐碱地总面积的1/10,严重制约了农业生产的发展。因此,寻找有效的盐碱地修复方法对于提高农业产量和保障粮食安全具有重要意义。目前,盐碱地修复的方法有化学修复、工程修复和生物修复等,而生物修复以其经济高效和绿色环保的特点受到了广泛关注。生物修复通过植物和微生物等生物资源来改善盐碱地的土壤和环境。具体而言,盐生植物能够在盐碱地中生长繁殖,通过其特殊的生理机制,能够有效修复高浓度盐碱地,为后续作物种植创造良好条件。此外,普通作物也可以通过基因挖掘和品种培育的方式,增强其耐盐性,从而在盐碱地上实现正常生长,达到修复盐碱地的目的。除了植物,微生物也在盐碱地修复中发挥着重要作用。一些特定的微生物能够提高作物的耐盐性,或者通过降解盐碱土壤中的盐分和碱性物质,从而降低土壤的盐碱度,改善土壤环境。总的来说,生物修复是一种绿色环保,且符合中国可持续农业和循环经济发展战略的盐碱地修复方法。

不同浓度富氢水对大豆产量与品质的影响

【目的】探讨不同浓度富氢水(HRW)对大豆产量和品质的影响,为富氢水在大豆高产优质栽培中的应用提供理论依据。【方法】设不同浓度富氢水[0(CK)、30%HRW、60%HRW]处理,大豆幼苗长至株高约15 cm时,挑选长势一致的幼苗转移至室外进行盆栽试验,每周浇灌不同浓度富氢水(每盆1.5 L)至大豆成熟期,收获后分别对比不同处理的大豆植株表型和根瘤数量,并测定大豆生物量、单株荚数、单株籽粒数、百粒重、蛋白质和脂肪含量等产量和品质相关指标,评价不同浓度富氢水处理对大豆产量和品质的影响。【结果】与CK的生长指标比较,30%HRW处理的大豆地上部和根系干重均显著增加(P<0.05,下同),单株根瘤数显著减少;而60%HRW处理的大豆株高、单株根瘤数和根系干重与CK均无显著差异(P>0.05,下同)。与CK的大豆产量相关指标比较,30%HRW处理的单株荚数显著增加48.72%,单株荚重显著升高78.40%,单株粒数显著增加58.71%,百粒重增加18.92%;而60%HRW处理的单株荚数减少14.10%,单株荚重显著降低24.73%,单株粒数显著减少23.23%,百粒重降低22.44%。与CK的大豆品质相关指标比较,30%HRW处理的大豆蛋白质含量和脂肪含量差异不显著,而单株籽粒蛋白质总量显著增加84.94%,单株籽粒脂肪总量显著增加78.12%;60%HRW处理的蛋白质含量显著降低,而脂肪含量差异不显著,单株籽粒蛋白质总量显著降低56.37%,单株籽粒脂肪总量显著降低39.84%。【结论】30%HRW可改善大豆生长,显著增加大豆植株生物量积累,同时提高大豆籽粒产量和品质。

预制菜营养品质分析及发展建议

预制菜产业将农村生产的初级农产品加工为预制菜,不仅满足了消费者对美食的多元需求,还推动了一二三产融合发展,为助力乡村振兴、实现共同富裕。预制菜已经成为越来越多人的饮食选择,然而从营养健康角度来说,目前市面上的预制菜还存在一些不足。鉴于此,本文分析我国预制菜的发展历程、预制菜营养品质的影响因素和存在的问题,并提出发展建议,旨在引起行业对预制菜营养价值的重视,为预制菜产业的高质量、可持续发展提供参考。

机器学习在猪遗传育种中的应用与展望

随着海量育种信息的快速积累,机器学习作为人工智能的重要分支,在猪等畜禽育种中将扮演更加重要的角色。如何利用机器学习实现高效精准智能化育种是科技工作者当前亟需解决的热点与难点问题。本文从常用算法及分类等方面对机器学习进行了概述,并进一步对机器学习在个体识别、表型获取、遗传评估等动物育种核心环节的应用展开综述,同时指出智能化育种中存在的一些问题并提出相关建议,以期为大数据背景下利用机器学习对猪及其他动物育种的研究与应用提供参考。

黄花菜种质资源的研究进展

黄花菜是我国种植面积和消费量较大、经济价值高的特色蔬菜和功能食品,被列为四大素食山珍之一。随着黄花菜产业的不断延伸和发展,针对黄花菜的诸多研究已逐渐开展,如种质资源评价、栽培技术研发、药用价值、基因组学、转录组、代谢组、功能基因、功能物质等,为全面发展黄花菜产业提供了参考依据。尽管如此,由于分子生物学尤其是多组学结合在黄花菜的研究中尚处于发展阶段,许多针对黄花菜具体性状或系统发育等方面的研究还有很大的探索空间。该文系统总结了黄花菜在种质资源、分子生物学、基因组学及功能物质方面的研究进展,讨论了当前黄花菜研究中存在的局限性及可能的解决方法,展望了其未来的研究发展方向。

长白和大白猪主要生长性状的遗传参数估计

旨在分析母猪的出生年份、出生季节、初生重、开测日龄等固定效应对长白、大白猪主要生长性状的影响,并对目标生长性状进行遗传参数估计(遗传力、遗传方差、表型相关和遗传相关),为猪的遗传改良提供基本依据。本试验利用GLM模型分析试验猪群(398头长白猪和1176头大白猪)的固定效应对猪生长性状的影响,并采用多性状动物模型对目标性状进行遗传参数估计。目标生长性状包括达100 kg体重日龄(age to 100 kg,AGE)、达100 kg背膘厚(backfat to 100 kg,BF)、100 kg平均日增重(average daily gain to 100 kg,ADG)。研究表明,在大白和长白猪中,猪的出生年、出生季、初生重以及开测日龄对生长性状均具有极显著的影响(P<0.001);长白猪的AGE、ADG和BF的遗传力分别为0.321、0.327和0.324,大白猪对应性状的遗传力分别为0.454、0.469和0.408;长白猪的ADG和AGE之间的遗传相关、表型相关分别为-0.990、-0.995,大白猪的ADG和AGE之间的遗传相关、表型相关分别为-0.993、-0.998,均呈现较强的负相关。长白、大白猪的生长性状(AGE、ADG、BF)均属于中等遗传力性状,其出生年份、出生季节、初生重和开测日龄对猪的生长性状影响较大。在遗传参数估计分析时,提高样本数量并提升表型数据质量,可以增加遗传参数估计的可靠性。本研究中的生长性状遗传参数估计结果较为可靠,可为后续的遗传改良提供参考。

长白猪和大白猪繁殖性状遗传参数估计

本研究旨在分析长白和大白母猪不同胎次的繁殖性能,并利用不同的分析模型对其繁殖性状进行遗传参数估计。利用R语言对812头长白猪和2153头大白猪的繁殖性状进行统计,ASReml软件的GLM模型分析年份、季节、胎次、妊娠周期对长白和大白猪繁殖性状的影响,同时利用简单模型和重复力模型计算各性状的遗传方差组分、遗传力、表型相关和遗传相关。结果表明:妊娠年份、季节、胎次以及妊娠期均对母猪的繁殖性状有显著影响,其中第3~5胎时繁殖性能最好;利用简单模型计算母猪的繁殖性状遗传力在0.08~0.17之间,重复力模型计算的遗传力在0.03~0.12之间;在长白和大白猪中各性状均呈正相关,长白猪总产仔数(Total NumberBorn,TNB)与产活仔数(NumberBorn Alive,NBA)的遗传相关为0.925,表型相关为0.798,健仔数(Number Born Healthy,NBH)与NBA、初生窝重(Litter Birth Weight,LBW)的遗传相关分别为0.837、0.880,表型相关分别为0.894、0.896。

加强生猪种业自主创新,助力养猪产业高质量发展

1前言“国以农为本,农以种为先”。养猪业是关乎国计民生的重要产业,良种则是保障生猪产业健康发展的重要基础,提升核心竞争力的关键所在。2021年7月9日,中央全面深化改革委员会第二十次会议审议通过了《种业振兴行动方案》,把种源安全提升到关系国家安全的战略高度。

植物雌雄异株性别决定研究进展

植物中雌雄性别分化是一种进化的性状。雌雄异株在多个开花植物谱系中独立演化,但各个支系的性染色体状态、性别决定区域与性别决定基因不尽相同。多样的植物性染色体和性别决定系统为研究植物性别相关基因的形成机制、性别决定区域和性染色体进化提供了极好的机会。随着测序技术的进步和分析方法的提高,近年来越来越多物种性别决定的相关分子机制得到解析,并将理论成果应用于提升经济效益与城市环境等实际问题中。本文将从目前的研究现状和方法,性别决定单、双基因模型的建立,植物性染色体进化过程等方面进行总结,对未来植物性别决定的研究提出四点建议:(1)研究方向逐步从基因研究扩展到调控途径研究;(2)从单一物种转向相关科属比较研究;(3)改进现有性别决定基因模型或探索新模型和性别模式物种;(4)加强性别鉴定技术在实际生产中的研发工作。同时探讨性别决定理论研究未来在农业生产、园艺绿化种植中幼苗性别鉴别筛选等方面的应用前景。

根际微生物增强水稻耐盐性研究进展

土壤盐碱化对植物的生长发育造成不利影响,因而对水稻等盐敏感作物会造成严重的产量损失。随着对土壤中微生物认识的不断加深,根际微生物组在增加水稻耐盐性方面的能力已经得到证实。本文介绍了利用多组学研究微生物与水稻互作的概况、增强水稻耐盐性的根际微生物组以及盐胁迫下微生物增强水稻耐盐性的生理机制,并展望了微生物利用的研究方向,为揭示微生物增强水稻耐盐性的机理提供参考,为提高盐碱环境下水稻产量提供新的思路和方法。