中国草地外来生物入侵现状与防控建议

草地是我国生态系统的重要组成部分,更是我国畜牧业发展的重要物质基础。外来生物入侵迫使我国脆弱的草地生态系统雪上加霜,严重威胁生态安全、生物安全和畜牧业高质量发展。本文全面总结了我国草地外来入侵生物的物种组成、来源及其危害,系统分析了重要外来生物的入侵扩散机制和防控现状。根据文献统计,我国草地外来入侵生物共有176种,包括入侵植物145种,入侵动物25种,入侵微生物6种,它们主要来源于北美洲。大量外来生物入侵直接影响了草地物种多样性,破坏了草地生态系统的结构和功能,严重威胁人畜健康和社会经济可持续发展。草地外来生物成功入侵与其自身的生物学生态学特性、与本地种的相互作用和环境条件的可入侵性密切相关,虽然目前利用化学防治、生物防治和生态控制等技术可以进行有效防治,但防控的实效性、可持续性差,建议建立基于智能识别与监测预警,集成应急阻截和持续减灾等关键技术的系统解决方案,实现外来入侵物种早发现、早治理,为快速抑制扩散蔓延和区域持续减灾提供科技支撑。

黄河三角洲盐碱土下生物炭配施磷肥对紫花苜蓿生长及生理特性的影响

为探明生物炭和磷肥配施对黄河三角洲地区紫花苜蓿形态生长和生理特征的影响及探索最适生物炭和磷肥配施比例,本试验以滨海盐碱土作为培养基质,设置4个生物炭处理水平(B0:0 g/kg,B5:5 g/kg,B15:15 g/kg,B25:25 g/kg)和5个磷肥处理水平(P0:0 mg/kg,P5:5 mg/kg,P10:10 mg/kg,P20:20 mg/kg,P50:50 mg/kg)采用双因素完全随机设计,对紫花苜蓿植株形态特征、生物量积累、渗透压调节物质、抗氧化酶活性等生长和生理指标进行分析。结果表明,在同一磷肥处理下,紫花苜蓿株高、茎粗、根长、根表面积、叶片相对含水量、叶绿素含量、抗氧化酶活性均随着生物炭施加量的增加呈先增后减的趋势,但叶片脯氨酸、可溶性糖及丙二醛含量变化趋势相反,在B15处理下最有利于缓解盐碱土壤对紫花苜蓿生长的胁迫。生物炭和磷肥配施显著促进紫花苜蓿地上和地下部分生物量积累,尤其在B25处理下,随着磷肥的增加对紫花苜蓿增产效果更为显著。隶属函数分析表明,生物炭对紫花苜蓿的影响综合表现为B15>B25>B5>B0,且在B15P20处理下紫花苜蓿生长及生理相关指标表现最佳;同时,相对于B0P0(对照)处理,总生物量显著增加159.5%。因此,15 g/kg生物炭配施20 mg/kg磷肥对黄河三角洲土壤条件下的紫花苜蓿的生长促进效果最佳。

驱动长刺蒺藜草成功入侵的根际土壤微生物群落研究

根际土壤微生物群落对外来入侵植物形成反馈是其成功入侵的重要原因之一。采用单因素完全随机试验设计,以入侵植物长刺蒺藜草根际土壤、本土植物狗尾草根际土壤及无植物种植土壤为对象,通过高通量测序技术研究三者的土壤微生物群落结构组成及其差异,并探讨其入侵机制。结果表明,与本土植物狗尾草根际土壤微生物群落相比,入侵植物长刺蒺藜草根际土壤细菌群落的多样性降低,根际土壤真菌群落的多样性提高;入侵植物长刺蒺藜草根际土壤主要细菌门为变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria);LEfSe多级物种差异分析表明,蓝细菌(Cyanobacteria)和Methylomirabilota是长刺蒺藜草根际土壤的优势细菌。FAPROTAX功能预测结果显示,入侵植物长刺蒺藜草根际土壤细菌在光合营养作用、光能自养作用、氧性光能自养、蓝细菌等方面的功能类群均有较高的丰度。变形菌门(Proteobacteria)、鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)、蓝细菌(Cyanobacteria)和Methylomirabilota是驱动长刺蒺藜草成功入侵的优势细菌。

基于深度学习的近地面草原鼠洞识别计数关键问题研究与应用

鼠洞密度可用于评估草原鼠害发生程度。在近地面鼠洞图片采集与识别中,图像分辨率和拍摄倾角是影响时效性和识别性能的关键因素。为此,设计了带有倾角传感器的图像采集装置,在锡林郭勒草原采集2325张鼠洞图片并进行手工标注,对比分析了3种图片输入尺寸(416 pixel×416 pixel、608 pixel×608 pixel、1024 pixel×1024 pixel)、4类拍摄倾角(21°、32°、41°、51°)、2种目标识别模型(YOLOv3和YOLOv4)对识别性能的影响。结果表明:YOLOv4模型在输入图片尺寸为416 pixel×416 pixel时能取得最优的性能。当拍摄倾角为41°时,识别性能最优;当拍摄倾角为32°时,识别性能最差。与近3年发表的鼠洞识别方法进行对比分析,验证了本文方法的性能先进性。研究结果可为草原鼠害的智能化监测提供技术支撑。

长刺蒺藜草两异型种子形态和萌发过程的生理动态特征比较

长刺蒺藜草刺苞内含有M型和P型两异型种子,两异型种子萌发具有异时性,是其适应异质性环境的策略。为了揭示导致两异型种子异时萌发的内在生理因素,本研究首先比较了两异型种子形态结构和萌发特性指标,同时测定了萌发过程中(干燥、吸胀、露白和出芽期)的生理指标。结果表明,长刺蒺藜草异型种子(M型、P型、刺苞内M型)千粒重、吸水量和萌发率的变化趋势为:刺苞内M型>M型>P型;含水量的变化趋势为:P型>M型>刺苞。P型种子比M型种子种皮致密,淀粉粒出现水解孔滞后,且水解孔更小;干燥期P型种子的脱落酸(ABA)含量显著高于M型种子,而露白期P型种子赤霉素(GA_(4))含量高于M型种子;M型种子可溶性蛋白含量在干燥、吸胀和露白阶段均高于P型种子;在萌发前期(干燥和吸胀期)两异型种子可溶性糖含量无显著差异,在露白和出芽期P型种子可溶性糖含量显著高于M型种子;干燥、吸胀和露白期M型种子葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)活性显著高于P型种子,出芽期P型种子显著高于M型种子。综上所述,M型种子先于P型种子萌发,这与种皮结构、ABA/GA_(4)、可溶性蛋白含量和G6PDH活性显著相关,与可溶性糖基础含量无关,M型种子和P型种子的内在萌发机制存在明显差异,可为制定长刺蒺藜草种子引发剂提供理论指导。

基于小RNA深度测序技术对呼和浩特地区紫花苜蓿病毒病病原检测及分析

内蒙古地区是我国紫花苜蓿主产区之一,苜蓿病毒病的大面积发生严重影响了内蒙古地区紫花苜蓿的产量和质量。本研究利用小RNA深度测序技术结合RT-PCR/PCR,对内蒙古呼和浩特地区采集的8份紫花苜蓿病样进行病原鉴定,结果表明8份病样被苜蓿花叶病毒(AMV)、紫花苜蓿alpha双生病毒1(MsAPV1)、紫花苜蓿alpha双生病毒2(MsAPV2)、紫花苜蓿amavirus病毒1(MsAV1)和紫花苜蓿delta双生病毒1(MsDPV1)5种病毒所侵染,检出率分别为25.0%、75.0%、50.0%、37.5%、62.5%。样品1、3、4、6、7、8被两种以上的病毒复合侵染,其中样品4受到5种病毒的复合侵染。对5种病毒进行核苷酸系统进化分析,结果显示呼和浩特地区紫花苜蓿病毒分离物AMV/PP080165、MsAPV1/PP100171、MsAPV2/PP100172、MsAV1/PP100173和MsDPV1/PP100174分别与AMV/MZ22178.1、MsAPV1/MT787573.1、MsAPV2/MZ221805.1、MsAV1/OL521710.1和MsDPV1/ON669073.1亲缘关系最近。本研究首次对呼和浩特地区紫花苜蓿病毒病进行系统鉴定和分析,为进一步研究内蒙古地区紫花苜蓿病毒病病原的遗传进化和防治奠定了基础。

内蒙古自治区紫花苜蓿根腐病病原菌鉴定

为明确内蒙古自治区紫花苜蓿根腐病的主要病原菌种类,从内蒙古自治区5市12个样点采集紫花苜蓿根腐病病样,采用常规组织分离法对病原菌进行分离与纯化,利用形态学结合ITS和EF-1α基因序列鉴定分离物种类,按照柯赫氏法则测定其致病性。结果显示,5市12个样点共分离出425株真菌,按照菌株的菌落和分生孢子形态,结合基因序列鉴定为5属17种,分别为锐顶镰刀菌(Fusarium acuminatum)、茄病镰刀菌(F. solani)、木贼镰刀菌(F.equiseti)、变红镰刀菌(F. incarnatum)、尖孢镰刀菌(F. oxysporum)、燕麦镰刀菌(F. avenaceum)、轮枝镰刀菌(F.verticillioides)、层出镰刀菌(F. proliferatum)、F. falciforme、F. neocosmosporiellum、三线镰刀菌(F. tricinctum)、F.virguliforme、芬芳镰刀菌(F.redolens)、立枯丝核菌(Rhizoctoniasolani)、织球壳枯萎菌(Plectosphaerella cucumerina)、茎点霉(Phoma medicaginis)和根异茎点霉(Paraphoma radicina),其中轮枝镰刀菌、F. falciforme、F.neocosmosporiellum和F. virguliforme引发苜蓿根腐病在世界范围内首次报道。致病性测定表明,17种真菌均能够引起紫花苜蓿根腐病。紫花苜蓿根腐病可由单一病原菌或2~4种病原菌复合侵染引起,且不同地区的致病种群结构不同,但优势致病种均为锐顶镰刀菌。

苜蓿轮枝菌的生物学特性及抗病种质材料筛选

在室内对苜蓿轮枝菌菌株Ms197和Ms198的最适生长温度、pH值、碳源、氮源、产毒能力及致病力进行测定,同时利用蘸根接种法对37份苜蓿材料的抗病水平进行评价。结果表明,苜蓿轮枝菌菌株Ms197和Ms198在温度5~35℃和pH值4~11范围内均能生长和产孢,具有较强的温度和酸碱度适应性,在温度5~35℃范围内菌落生长速率分别为0.20~4.14 mm/d和0.48~4.12 mm/d,产孢量分别为3.17×10^(5)~4.12×10^(8)和1.02×10^(6)~4.27×10^(8)。在pH值4~11范围内菌落生长速率分别为1.26~3.96 mm/d和1.39~3.97 mm/d,产孢量分别为5.5×10^(5)~4.35×10^(8)和7.67×10^(5)~4.70×10^(8)。最适菌落生长温度和pH值分别为25℃和6~9,最适产孢温度和pH值分别为20℃和9;可利用多种碳源和氮源生长,综合来看,碳、氮源分别为可溶性淀粉和牛肉膏的培养基最适于菌落生长,碳、氮源分别为D-牛乳糖和胰蛋白胨的培养基最适于菌株产孢。菌株Ms197和Ms198的产毒能力和致病力无显著差异。将菌株Ms198接种于37份苜蓿材料,28 d后均表现出不同程度的黄萎病症状,发病率、死亡率和病级分别介于5.33%~100.00%、0.00%~88.20%和1.05~4.88之间;表现高抗、中抗、中感和高感的材料分别为14份、8份、7份和8份,占比分别为37.84%、21.62%、18.92%和21.62%,未发现免疫品种。

紫花苜蓿12种镰刀菌的菌落生长和产孢条件

为明确紫花苜蓿不同镰刀菌的生长和产孢条件,以采自内蒙古不同地区紫花苜蓿根部的锐顶镰刀菌、茄病镰刀菌、木贼镰刀菌、变红镰刀菌、尖孢镰刀菌、燕麦镰刀菌、轮枝镰刀菌、层出镰刀菌、镰形镰刀菌、三线镰刀菌、F.virguliforme和芬芳镰刀菌为研究对象,测定其在不同温度、pH值、碳源和氮源培养条件下的菌落直径、产孢量及其菌丝致死温度。结果表明,不同种类镰刀菌的菌落生长和产孢均受温度、pH值、碳源和氮源的影响,不同菌种在同一培养条件下的菌落直径和产孢量存在显著性差异,同一菌种在不同培养条件下的菌落直径和产孢量也存在显著性差异。不同菌种的最佳培养条件各不相同,但其最适生长温度范围为20~30℃,最适产孢温度范围为15~30℃,最适生长和最适产孢pH值范围较广,最适生长碳源有蔗糖、可溶性淀粉、D-甘露醇、丙三醇和可溶性淀粉,最适产孢碳源有D-山梨醇、可溶性淀粉、羧甲基纤维素钠、D-半乳糖、D-果糖和丙三醇,最适生长氮源有牛肉膏、甘氨酸和硝酸钠,最适产孢氮源有牛肉膏、L-脯氨酸、硝酸钠、胰蛋白胨和硫酸铵。菌丝致死温度范围为50~70℃。在多数供试培养条件下,12个菌种中燕麦镰刀菌和芬芳镰刀菌菌落直径较大,层出镰刀菌和轮枝镰刀菌产孢量较高。

牧草种子活力评价方法研究进展

高质量的牧草种子是我国草牧业发展和生态改良的物质基础。种子活力是评价种子质量的重要方面。高效的牧草种子活力评价方法可筛选出高质量种批用于人工草地建植与天然草地改良,对保障国家食物与生态安全具有重要意义。国内外学者已就牧草种子活力评价的不同方法及其与田间出苗生产表现之间的联系开展了众多研究。本研究就牧草种子活力的概念及评价方法进行综述,重点从牧草种子物理性状、萌发特征与幼苗生长、逆境试验、生理生化指标、计算机与光学成像新技术等几个方面,论述其测定原理和在牧草种子活力评价上的应用现状,并提出未来的研究展望。以期为下一阶段牧草种子活力基础研究与测定提供重要理论依据与参考。

苜蓿根腐病根内细菌的群落结构及多样性

为探讨苜蓿根中细菌群落结构与根腐病的关系,采用高通量测序技术,对采自内蒙古自治区呼伦贝尔市、赤峰市和呼和浩特市的苜蓿根腐病病根中的细菌群落结构和多样性进行分析。结果如下:(1)Alpha多样性分析表明,苜蓿健康根中细菌的Observed_species指数和Chao 1指数显著高于苜蓿病根(P<0.05),Shannon和Simpson指数差异不显著。(2)PCoA分析发现,病原菌侵染不同程度地改变了原有群落的结构,且根腐病是造成苜蓿根中细菌群落改变的主要因素,地理位置是次要因素。(3)苜蓿根腐病根中拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)细菌的相对丰度明显升高,放线菌门(Actinobacteria)和蓝藻门(Cyanobacteria)的相对丰度明显降低;苜蓿病根(除呼和浩特市托克托县样品外)中黄杆菌属(Flavobacterium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、根瘤菌属(Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium)相对丰度升高,放线菌属(Actinoplanes)和新鞘脂菌属(Novosphingobium)相对丰度下降。综上所述,苜蓿发生根腐病后,根中细菌群落结构和多样性发生了显著变化,黄杆菌属、假单胞菌属、根瘤菌属在病根中被显著富集,可作为生防菌候选菌群。

黄萎病菌对3种豆科牧草交互侵染性研究

为预防黄萎病菌在豆科牧草轮作或间作过程中所产生的交互侵染,将5株来自沙打旺寄主的大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)分别接种到苜蓿和红豆草上,3株来自红豆草寄主的大丽轮枝菌分别接种到苜蓿和沙打旺上,2株来自苜蓿寄主的苜蓿轮枝菌(V.alfalfae)分别接种到沙打旺和红豆草上,并对所有接种植株进行再分离及分离物的形态学和特异性引物PCR分子鉴定,分别评价3种豆科牧草黄萎病菌对苜蓿、沙打旺和红豆草寄主的交互侵染性。结果表明,3种豆科牧草黄萎病菌具有一定的交互侵染性,所有供试菌株都能单独侵染苜蓿、沙打旺和红豆草3种寄主,但对不同寄主的致病力存在较大差异。其中,来源于苜蓿的菌株Ms197和Ms198对3种寄主的致病力均表现为最强,病情指数分别为49.75和50.21、57.44和58.78、61.00和61.00;来源于沙打旺和红豆草的大丽轮枝菌对自身寄主的致病力均表现为最强,对其他两种寄主表现出相对较弱的致病力。再分离物与接种物的形态及分子生物学特征均相符,表明接种植株所表现出的黄萎病症状确由接种物的侵染而造成的。

不同燕麦品种抗蚜性鉴定及其生产性能综合评价

【目的】筛选抗蚜等级高、生产性能强、综合表现优异的燕麦品种,为内蒙古燕麦产业的健康发展提供理论参考。【方法】在呼和浩特市土默特左旗中国农业科学院草原研究所沙尔沁农牧交错区试验基地,以17个燕麦品种为供试材料,采用蚜量比值法进行田间抗蚜性鉴定,并确定各品种的抗蚜等级,以农艺性状和产量为指标比较品种间生产性能的差异,以农艺性状、产量和蚜量比值为指标开展双变量相关性分析和系统聚类分析。【结果】供试燕麦品种的抗蚜性共分为6个等级,白燕7号、蒙燕3号、青海444、青引2号表现为高抗;青海甜燕麦和青燕1号表现为中抗;蒙饲燕2号、领袖、贝勒、太阳神和黄燕麦表现为低抗;坝燕1号、坝燕7号表现为低感;坝燕5号表现为中感;爱沃126、燕王和福瑞至表现为高感。白燕7号、太阳神株高可达1.18 m以上,显著高于坝燕7号、领袖、燕王、青引2号、爱沃126、福瑞至(P<0.05);贝勒鲜草产量最高(4.34 kg/m^(2)),且显著高于除坝燕5号、爱沃126外的其他品种(P<0.05);太阳神干草产量最高(1.69 kg/m^(2)),显著高于坝燕7号和青引2号(P<0.05);17个燕麦品种的鲜干比无显著差异(P>0.05),爱沃126鲜干比最高(2.98),青海444鲜干比最低(1.86)。聚类分析结果显示,不同燕麦品种蚜量比值、株高和产量表现存在差异;第Ⅰ类燕麦品种(青海甜燕麦、蒙燕3号、青海444、白燕7号、领袖、青燕1号、黄燕麦、太阳神、坝燕1号、坝燕5号、坝燕7号、蒙饲燕2号)综合表现强。【结论】青海甜燕麦、蒙燕3号、青海444、白燕7号、领袖、青燕1号、黄燕麦、太阳神、坝燕1号、坝燕5号、坝燕7号、蒙饲燕2号抗蚜性强、生产性能较好、综合表现优异,适宜在内蒙古土默特左旗种植。

亚洲小车蝗响应高效氯氰菊酯胁迫的转录组及抗性相关基因分析

为筛选亚洲小车蝗Oedaleus asiaticus响应高效氯氰菊酯胁迫的抗性相关基因和代谢通路,解析亚洲小车蝗对高效氯氰菊酯的抗性机制,利用Illumina Hiseq 4000高通量测序平台对高效氯氰菊酯(LD10=0.008μg/头)处理48 h前后的亚洲小车蝗3龄蝗蝻进行转录组测序,采用BLAST、edgeR以及Trinity等生物信息学软件进行功能注释、差异表达基因分析及代谢通路分析。结果显示,从亚洲小车蝗中共筛选到743个响应高效氯氰菊酯胁迫的差异表达基因,包括208个上调基因和535个下调基因,其中有168个差异表达基因显著富集到GO数据库的细胞组分、分子功能和生物学过程三大功能分类中,162个差异表达基因显著富集到20条不同的代谢通路中,主要涉及核糖体、碳代谢、糖酵解/糖异生和氨基酸生物合成等代谢通路,其中多个代谢通路与昆虫抗药性相关。进一步分析发现与昆虫抗药性相关的差异表达基因有47个,包括编码谷胱甘肽S-转移酶、乙醇脱氢酶、细胞色素P450基因家族、热激蛋白、羧酸酯酶、黏蛋白、多功能氧化酶以及羰基还原酶等蛋白的基因,推测这些基因在亚洲小车蝗响应高效氯氰菊酯胁迫的过程中发挥了一定作用。

不同燕麦品种对禾谷缢管蚜的抗性评价

禾谷缢管蚜(Rhopalosiphum padi)是危害燕麦(Avena sativa)的主要害虫之一,筛选抗虫品种是防控禾谷缢管蚜的重要措施。采用田间抗蚜性鉴定与刺吸电位技术(electrical penetration graph, EPG)相结合的方法,对5个燕麦品种进行禾谷缢管蚜的抗性评价。田间抗蚜性鉴定结果表明,青海甜为中抗,领袖、贝勒、蒙饲燕2号为低抗,蒙饲燕1号为低感。不同品种抗性波形聚类分析结果显示,第Ⅰ类(青海甜、贝勒、蒙饲燕2号和领袖)抗性高于第Ⅱ类(蒙饲燕1号),EPG分析结果与田间抗蚜等级相一致。研究结果可为燕麦抗虫品种选育和区域性生产布局提供理论依据。

呼和浩特市苜蓿根腐病病原菌鉴定及致病性测定

为确定引起呼和浩特市苜蓿根腐病的病原菌种类,采用常规组织分离法对采集的疑似苜蓿根腐病病样进行病原菌分离与培养,利用形态学观察结合分子生物学方法对分离物代表菌株进行鉴定,并采用土壤接种法对代表菌株的致病性进行测定。结果表明,共分离获得6类形态学特征不同的分离物,各随机选择1株代表菌株进行鉴定,结合分子生物学鉴定结果确定呼和浩特市苜蓿根腐病病原菌有6种,分别是麦根腐平脐蠕孢菌Bipolaris sorokiniana、立枯丝核菌Rhizoctonia solani、木贼镰刀菌Fusarium equiseti、变红镰刀菌F.incarnatum、锐顶镰刀菌F.acuminatum和织球壳枯萎菌Plectosphaerella cucumerina,分别分离到1、7、14、26、7和14株菌株,占总分离菌株数的1.45%、10.14%、20.29%、37.68%、10.14%和20.29%。其中,立枯丝核菌的致病力最强,接种苜蓿幼苗发病的病情指数达82.67,其次为木贼镰刀菌、变红镰刀菌、锐顶镰刀菌、麦根腐平脐蠕孢菌和织球壳枯萎菌,病情指数分别为72.67、62.67、58.67、52.67和46.00。表明引起呼和浩特市苜蓿根腐病的病原菌有6种,其中变红镰刀菌为优势致病种,且不同病原菌对苜蓿的致病力存在显著差异。