新形势下食用豆产地土壤生态效应与功能提升的研究现状与趋势的文献计量分析

该文利用VOS viewer可视化分析软件,对在中国期刊全文数据库(CNKI)和Web of Science核心合集数据库中关于食用豆产地土壤生态效应与功能提升研究领域的国内外文献进行计量分析,主要对相关文献的时间发展脉络、发文主要学科、国家(或地区)和研究机构、主要刊物、主要研究学者和基金项目等进行分析,追溯探讨了食用豆产地土壤生态效应与功能提升研究的发展趋势及热点.研究结果表明:1940年至今食用豆产地土壤生态效应与功能提升研究的发文数量不断增加,中国发文数量位居第2,但相关研究创新性有待进一步提高.主要作者组内、各大机构间联系紧密,研究热点集中在食用豆产地土壤碳、氮、磷等元素循环及食用豆种植对土壤微生物活性、多样性、结构及功能的影响.未来食用豆产地土壤生态效应与功能提升的研发应从食用豆产地土壤质量退化诊断与评价技术、食用豆产地土壤减障提质与产能提升关键技术及产品研发、食用豆产地土壤产能提升综合模式构建与示范3方面开展,以维护食用豆产地生态安全和土壤健康,引领食用豆产业健康有序发展.

矿物肥施用对土壤生态效应的影响研究热点及趋势的文献计量分析

为全面了解矿物肥对土壤生态效应影响的研究现状,该文检索了Web of Science核心数据库1995—2021年关于矿物肥施用对土壤生态效应影响的研究论文,并利用文献可视化软件VOSviewer和CiteSpace对检索到的相关文献的年发文数量、文献被引频次、核心作者与国家(地区)、学科分布及关键词进行分析,追溯探讨了矿物肥对土壤生态效应影响研究的发展概况及热点方向.研究结果表明:1995—2021年间矿物肥对土壤生态效应影响研究的发文数量不断增加;中国总发文量位居世界第1,但相关研究创新性仍需进一步提高;核心作者组内联系较紧密,中国科学院是发文数量最多的研究机构.矿物肥对土壤生态效应影响的研究涉及环境科学、林学和农学等多个学科,研究热点集中在土壤养分循环、重金属污染土壤修复、土壤微生物群落结构变化等方向.未来应加强矿物肥对土壤碳循环、土壤生态系统稳定性的影响等方向的研究.

城市绿地土壤质量研究现状及趋势文献计量分析

该文检索了web of science核心数据库1993年至2021年关于城市绿地土壤质量相关的研究论文233篇,运用CiteSpace和VOSviewer软件对研究文献的逐年发表数量、学科分布、核心作者、研究机构与国家地区进行了可视化分析,绘制可视化图谱。结果显示:1993年至2021年城市绿地土壤质量研究的发文数量不断增加,中国总发文量占世界第一,但研究创新性仍需进一步加强;核心作者组内联系紧密,中国科学院是发文数量最多的研究机构。城市绿地土壤质量研究已经形成了多元化的研究视角,涉及生态环境学、城市研究、植物科学、林业、工程、水资源、农业等38个学科,归为5个主题聚类,主题研究的各个聚类间存在交叉重叠。城市绿地土壤质量研究目前处于快速发展阶段,研究热点集中在绿地类型、生物多样性、重金属污染、养分元素循环等。城市绿地土壤质量的未来研究建议从绿地土壤质量诊断与评估、绿地土壤减障增质提升技术和城市绿地土壤质量提升综合模式构建3方面开展,以保障城市人居环境健康。

施氮对农用地膜表面微生物群落特征的影响

【目的】农用地膜表面是塑料降解菌筛选、动植物病原菌定殖及抗生素抗性基因富集的潜在热点区域,但地膜表面招募微生物的群落基本特征仍不明确,一定程度上限制了我们对地膜表面微生物定殖过程的理解。【方法】本研究基于地膜覆盖和施氮长期定位试验,2021年秋季采集覆膜当季的地膜样品,利用高通量测序分析了地膜表面的细菌与真菌群落特征。【结果】地膜表面细菌以蓝细菌门(Cyanobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)为主,而真菌以座囊菌纲(Dothideomycetes)为主。地膜及土壤表面均产生肉眼可见的绿色絮状微生物菌落,这说明了覆膜对地表微气候的改善有利于地衣系统的发育。施氮间接提高微生物群落α多样性,但不改变β多样性。同时,与对照相比,施氮增加了地膜表面细菌中芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)相对丰度约160%,并分别提高了真菌中银耳纲(Tremellomycetes)和囊担菌纲(Eurotiomycetes)的相对丰度4.8倍和3.9倍。此外,地膜表面的细菌群落比真菌群落对施氮的响应更敏感。【结论】地膜表面是微生物的一个独特生境,施氮可间接影响地膜表面的微生物群落特征。

土壤熏蒸和微生物菌剂防控大棚甜瓜连作障碍的土壤生态效应

连作障碍是限制甜瓜产业绿色可持续发展的重要因素。为明确土壤熏蒸和微生物菌剂缓解甜瓜连作障碍的效果及其土壤生态效应,优选防治大棚甜瓜连作障碍的措施,本研究比较了3种土壤熏蒸剂(棉隆、漂白粉、威百亩)和3种菌剂/菌肥(济元链复合微生物菌剂、硒霉菌复混肥料、聚谷氨酸复合微生物菌剂)施用对连作甜瓜产量、品质以及土壤pH、土壤电导率、养分含量、酶活性和微生物群落组成的影响。结果表明:与常规施肥相比,威百亩熏蒸条件下甜瓜单株结果数和产量分别降低27.7%和30.9%;棉隆处理土壤电导率、有效磷、速效钾含量分别降低31.9%、67.2%和26.6%。土壤熏蒸对细菌群落多样性无显著影响,但显著增加了土壤真菌群落多样性以及未知真菌物种的相对丰度。在促进土壤中生防促生细菌(如:Rokubacteriales、Ktedonobacteria、Thermoleophilia和Microbispora)积累的同时,棉隆熏蒸也加剧了土壤病原真菌(如:Ciboria)的积累。相反,3种微生物菌剂/菌肥施用条件下,连作甜瓜的产量、中心糖和边糖含量分别增加35.7%、3.5%和8.8%,土壤全氮、全碳含量,碳、氮、磷循环相关酶活性及相关功能微生物(如:Dadabacteriales、Steroidobacter、Dongia和Arthrographis)相对丰度均显著增加。聚谷氨酸复合微生物菌剂对大棚甜瓜产量及品质的形成、土壤质量和微生物生态功能的提升效果最佳。

农杆菌介导的外源基因在本氏烟中瞬时表达体系优化研究

为提高外源蛋白的表达量及稳定性,期望通过RNA、蛋白水平的研究,制定一套高效的外源蛋白表达体系。通过共表达沉默抑制子、添加定位信号、沉默自噬关键基因atg5,分析各处理对植物外源蛋白表达的影响。结果表明:共表达植物病毒沉默抑制子p25或HC-Pro抑制mRNA降解速率,提高外源蛋白表达水平;外源蛋白增加内质网定位信号,可提高蛋白的持续表达能力;瞬时沉默自噬途径关键基因atg5,有利于外源蛋白的积累。外源蛋白表达过程中对易降解的外源蛋白,通过添加定位信号并结合使用沉默抑制子、自噬途径缺陷植株,可作为提高外源蛋白表达量及稳定性的新策略。

水稻热激转录因子研究进展

热激转录因子作为植物体内广泛存在的一类转录因子,能够响应多种非生物胁迫。位于胁迫响应末端的热激转录因子通过结合热激元件,从而和其他转录因子聚集共同形成复合体来调控热激蛋白的表达,从而参与调控植物抵抗逆境胁迫的反应。就水稻热激转录因子的典型结构、在调控水稻非生物胁迫和生物胁迫中的功能与作用机制以及在水稻体内的其他功能进行了综述,以期为进一步解析热激转录因子功能与机制及其在水稻抗病抗逆分子育种上的应用提供参考。

浙江省马铃薯病毒病检测分析

马铃薯病毒病是影响马铃薯产量和品质的主要因素之一,其症状表现为花叶、黄化和卷曲等。2019年4月-5月,在浙江省湖州、杭州、绍兴、宁波、金华、台州和丽水等7个地市的主要马铃薯产区采集了具有典型病毒病症状的马铃薯样品,采用转录组测序和RT-PCR验证的方法进行病毒检测,共筛查并验证出6种马铃薯病毒,包括马铃薯X病毒Potato virus X(PVX)、马铃薯Y病毒Potato virus Y(PVY)、马铃薯S病毒Potato virus S(PVS)、马铃薯H病毒Potato virus H(PVH)、马铃薯M病毒Potato virus M(PVM)以及马铃薯奥古巴花叶病毒Potato aucuba mosaic virus(PAMV)。检测结果表明,在调查的这7个地市中每个地市都具有2种以上的病毒发生,其中PVH作为一种新鉴定的麝香石竹潜隐病毒属成员在除宁波以外的各地区都有发生;此外杭州市、湖州市以及绍兴市均检测出了PAMV。对检测到的PVS、PVH、PVM和PAMV外壳蛋白(coat protein,CP)序列进行系统发育分析表明,这些病毒均存在地域差异性。本研究为浙江省马铃薯病毒的防控奠定了重要基础。

一个植物原纤维蛋白基因的克隆及其表达特性分析

植物原纤维蛋白(fibrillin, FBN)作为一大类保守的蛋白,广泛分布于植物界,但其在本氏烟( Nicotiana benthamiana )中的生物学特性和功能迄今尚不清楚。为了分析其表达特性和功能,采用RT-PCR技术从本氏烟中扩增并克隆了1个 FBN 基因( NbFBN )。进化树分析显示, NbFBN 和拟南芥 FBN1a 、 FBN1b 的亲缘关系较近;同源分析表明,它与不同植物来源的 FBN 基因高度同源,其C-端部分尤为保守。定量分析发现, NbPAP 在叶片和花中的表达水平较高,同时发现该基因受到干旱胁迫和激素ABA的诱导,表明该基因可能参与非生物逆境响应过程。

小麦黄花叶病毒P3蛋白致病功能域的鉴定和分析

小麦黄花叶病毒(Wheat yellow mosaic virus,WYMV)隶属于马铃薯Y病毒科(Potyviridae)大麦黄花叶病毒属(Bymovirus),其基因组由两条正义单链RNA组成,共编码10个蛋白。先前的研究表明,马铃薯Y病毒组多种病毒编码的保守蛋白P3具有多种功能,在病毒复制、致病性、克服宿主抗性、细胞间移动等方面均具有重要作用,而P3在大麦黄花叶病毒属中是否有类似功能目前还未见报道。本研究利用烟草脆裂病毒(Tobacco rattle virus,TRV)介导的本氏烟基因沉默系统,明确了WYMV的P3碳端在本氏烟上具有致病功能域P3-C,但完整的P3则不具有致病能力。进一步移码突变研究表明,P3-C的致病性是由其编码的多肽引起的,而非病毒来源的小干扰RNA介导的宿主基因沉默。同时P3-C的两个跨膜结构域对致病性具有重要作用,单独表达任何一个跨膜结构域P3-C均不能在本氏烟上引起明显症状。

灰飞虱中IKK相关基因的鉴定及其在水稻条纹病毒侵染中的功能

【目的】本研究旨在鉴定灰飞虱Laodelphax striatellus中的IκB激酶(IκB kinase,IKK)相关基因,并调查其在灰飞虱抗病毒中的作用,以进一步深入理解传毒介体应对植物病毒的先天免疫机制。【方法】通过生物信息学鉴定了灰飞虱基因组中IKK相关基因;以无毒及水稻条纹病毒(rice stripe virus,RSV)侵染的灰飞虱为材料,利用RT-PCR方法检测IKK相关基因在无毒灰飞虱各个龄期(卵、1-5龄若虫、雄成虫和雌成虫)及成虫不同组织(肠道、唾液腺、血淋巴、脂肪体、卵巢和精巢)中的表达量;利用qRT-PCR方法检测无毒以及RSV侵染后的灰飞虱IKK相关基因在各个龄期及成虫不同组织中的表达量;通过对3龄若虫注射IKK基因dsRNA进行RNA干扰后,利用qRT-PCR检测带毒灰飞虱中表示病毒含量的RSV外壳蛋白(CP)基因转录水平。【结果】在灰飞虱基因组中鉴定到了两个IKK相关基因即IKKα(GenBank登录号:MK903504)和TANK结合激酶1(TANK-binding kinase1)基因TBK 1(GenBank登录号:MN124506)。IKKα开放阅读框长2379 bp,编码792个氨基酸;TBK 1开放阅读框长1551 bp,编码516个氨基酸。两个基因编码的蛋白都具有1个保守的丝氨酸/苏氨酸激酶结构域和1个泛素折叠结构域。RT-PCR结果表明,IKKα和TBK 1在无毒灰飞虱各个龄期及成虫不同组织中均有表达。qRT-PCR分析结果表明,IKKα和TBK 1在RSV侵染后的灰飞虱各个龄期及成虫不同组织中的表达水平与其在无毒灰飞虱中的表达量之间存在明显差异。进一步将RSV侵染后的灰飞虱3龄若虫中的IKKα和TBK 1干扰后,带毒灰飞虱中的RSV含量显著上升。【结论】本研究结果表明,NF-κB信号途径中的两个重要基因IKKα和TBK 1在灰飞虱中广泛表达,且在灰飞虱抵御RSV的侵入过程中可能具有重要功能。这些结果为今后进一步深入研究NF-κB免疫通路在灰飞虱抗病毒中的功能提供了丰富的基础信息。

与南方水稻黑条矮缩病毒外壳蛋白P10互作的寄主因子筛选

为找到水稻中与南方水稻黑条矮缩病毒(SRBSDV)外壳蛋白P10(CP)相互作用的寄主蛋白,利用P10筛选水稻膜系统酵母双杂cDNA文库,寻找水稻中与P10互作的蛋白并结合生物信息学技术进行分析,回转验证。结果表明,筛选到10个可能与P10互作的水稻寄主蛋白,如胚发育晚期丰富蛋白Lea14-A、硫氧还原蛋白TRXh1、铁硫结合蛋白IscA以及真核生物起始翻译因子eIF-5A等。这些蛋白的发现说明水稻受到病毒侵染时,生长发育与营养物质的合成均受到影响。本研究结果为后续进一步研究P10蛋白的功能及其致病机制提供了理论依据。

南荻秸秆厌氧发酵产物含磷量对旱作红壤磷有效性的影响

【目的】洞庭湖区南荻(Triarrhena lutarioriparia)秸秆生物量大,富含磷素,每年大量秸秆废弃于水体带来巨大的环境压力。研究南荻秸秆发酵产物对旱作红壤磷有效性的影响,以期为南荻资源化利用提供理论依据。【方法】试验采用室内培养法,供试土壤为红壤。供试南荻秸秆发酵物有高磷含量(4.23 g/kg)和低磷含量(2.98 g/kg)两个产品,通过厌氧发酵过程中分别接种植物乳杆菌发酵(In1)和黑曲霉菌(In4)获得,以不添加秸秆发酵物作为对照(CK),在25℃恒温培养70天。在培养的第7、20、40、70天进行破坏性采样,分析土壤全磷、Olsen-P、pH、磷库组成和土壤酶活性。【结果】在70天的培养周期中,In1处理的土壤Olsen-P均显著高于CK处理,在培养第7天最为显著,而In4处理的土壤Olsen-P含量与CK无显著差异,除培养第40天时显著低于CK。In1和In4处理土壤中可溶性磷含量均较CK增加,但In4处理显著降低了有机酸交换态磷(疏松吸附态磷),是土壤Olsen-P含量降低的主要原因。南荻秸秆发酵产物显著增加了土壤磷酸酶活性,且In1处理高于In4处理。Pearson相关分析显示,土壤Olsen-P和疏松吸附态磷库与有机碳含量和磷酸酶活性呈显著正相关,说明秸秆发酵物添加对土壤磷吸附性能的影响是In1处理提高土壤磷有效性的重要原因。【结论】南荻秸秆厌氧发酵物进行肥料化利用,可提高旱作红壤的磷肥有效性,含磷量高的发酵物的效果更好。因此,选择可浓缩秸秆磷的发酵菌剂,生产含磷量高的秸秆发酵物,是高效利用南荻秸秆资源的有效途径。

药用野生稻基因组DNA提取方法比较

以药用野生稻为试验材料,分别选用传统的CTAB提取法、CTAB改良方法、碱裂解法、磁珠法、吸附柱法、尿素提取法及酶消化法7种方法提取水稻叶片组织DNA,7种方法分别标记为A~G。通过比较这些方法提取出DNA的浓度和纯度,分析这些方法的优劣势。7种方法均能获得较好的基因组,按获得DNA浓度表现为A>B>F>C>G>E>D,纯度表现为D>E>C>G>B>F>A。综合考量DNA的纯度、浓度、提取时间、成本、安全无毒等方面因素,若对基因组的质量要求不高,只是做简单的检测且考虑成本问题,可以选择CTAB提取法、CTAB改良方法和尿素提取法;若需要高纯度基因组,可以选择磁珠法、吸附柱法、碱裂解法;若考虑安全无毒、快速提取及成本可控,可以选择磁珠法、吸附柱法;若样品稀有,可以选用CTAB提取法和CTAB改良法。

水稻病毒与植物寄主互作研究新进展

水稻是维持世界一半以上人口生存的主要粮食作物,其产量和品质关系到社会稳定。近年来,水稻病毒引起的病毒病严重影响作物的产量及品质。植物在与病毒长期的互作过程中进化出了多种有效的防御机制来抑制病毒侵染。本文围绕近年来国内外关于水稻抗病毒的研究进展,对植物激素、自噬与水稻病毒的互作关系进行总结,并提出了水稻病毒研究过程中所涉及到的一些问题,以期为开展水稻抗病育种相关研究提供参考。

我国马铃薯病虫害发生现状与防控策略

马铃薯在我国是继水稻、玉米和小麦之后的第四大主粮作物,在保障我国粮食安全、精准扶贫、种植业结构调整中发挥着至关重要的作用。我国马铃薯优势产区包括北方一作区(东北、华北、西北)、中原二作区、西南混作区以及南方冬作区,种植面积和总产量均位居世界首位。本文概述了我国马铃薯各优势产区主要病虫害的发生情况和及防控措施。

地膜对农业生产的影响及其污染控制

地膜覆盖具有显著的农业生产效益,可以增温保墒,防虫抑草,扩大作物种植适宜区,从而提高农作物产量和品质,因此在世界范围内尤其是在干旱半干旱地区农田中得到广泛应用。然而,塑料地膜降解速率极其缓慢,加上中国地膜回收工作的开展较为落后,导致大量的塑料碎片残留在农田中,从而造成土壤环境的残膜及微塑料污染。本文基于文献资料、调研和统计数据,就地膜对中国农业生产的影响及其污染防控进行了分析。残膜及微塑料污染会改变土壤理化性质,限制土壤水分和养分运移,并对土壤动植物的生长、发育和繁殖产生危害,改变土壤微生物的丰度和群落结构,损害土壤健康,长此以往会造成作物产量和品质下降,甚至威胁到粮食安全。微塑料存在被植物吸收的可能性,从而通过食物链进入人体,对人体健康产生威胁。此外,微塑料巨大的比表面积使其极容易通过吸附作用成为其他污染物(重金属、农药和抗生素等)的载体,增加污染物的转移富集风险,从而造成土壤生态环境复合污染。中国地膜生产、使用相关标准正在逐步完善,但同发达国家和地区相比仍有一定的差距。中国尚未形成完善可持续的地膜回收体系,农田土壤中的微塑料污染研究仍不够充分,同时针对残膜及微塑料污染防控的政策和法规也有待于进一步完善。因此应进一步借鉴发达国家和地区的经验,结合中国实际情况,因地制宜制定地膜生产、回收相关标准以及残膜和微塑料污染防治的政策法规。

铁氧化物对厌氧水稻土中乙酸矿化、转化及其激发效应的影响

乙酸是甲烷产生过程的重要底物,其在水稻土中的矿化和转化过程对水稻土碳循环和固碳减排具有重要意义。在长期淹水的水稻土中,铁作为重要的变价金属元素,对乙酸的矿化和转化可能具有重要影响。通过室内培养试验,向水稻土中添加^(13)C-乙酸、水铁矿和针铁矿,动态监测厌氧培养(100d)期间CO_(2)和CH_(4)排放规律和土壤环境因子的变化规律,同时分析乙酸的矿化和转化特征以及CO_(2)和CH_(4)的激发效应,并解析不同铁氧化物在其中的作用效应。结果表明,培养结束后,仅添加乙酸的处理中33%和36%的乙酸分别矿化为CH_(4)和CO_(2),另外0.12%、2%和28%的乙酸分别形成了可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)和土壤有机碳(SOC)。乙酸添加引起了CO_(2)负激发效应和CH_(4)正激发效应。土壤产生CO_(2)和CH_(4)比例因乙酸的添加由3.46︰1变为1.83︰1。针铁矿的添加显著增加了乙酸来源的CO_(2)累积排放量,但水铁矿对乙酸来源的CO_(2)累积排放量却无显著影响。水铁矿和针铁矿均显著降低了SOC来源的CO_(2)累积排放量,加剧了乙酸引起的CO_(2)负激发效应。水铁矿和针铁矿均显著降低了乙酸来源的CH_(4)累积排放量,对SOC来源的CH_(4)累积排放量无显著影响。水铁矿和针铁矿显著增加了乙酸转化为MBC和SOC的比例。因此,乙酸在土壤中的矿化和转化行为会影响土壤原有有机碳产生CO_(2)和CH_(4);水铁矿和针铁矿结晶程度不同,对乙酸的矿化、转化及其激发效应的影响也不同。研究结果可为稻田的固碳减排提供一定的理论依据和技术支撑。

水稻黑条矮缩病抗病品种的筛选及其抗病机制初探

为有效防治水稻黑条矮缩病的大面积发生,本研究通过室内大量饲养无毒灰飞虱,饲毒后对浙江省20个主栽水稻品种进行传毒,人工接种水稻黑条矮缩病毒(rice black-streaked dwarf virus,RBSDV)后移栽田间,观察病苗症状,测量株高,统计发病率并分析病毒含量。结果表明,籼稻品种深两优5814和Y两优302的抗性较强,粳稻品种淮5和秀水14的抗性较弱。此外,病毒侵染后,籼稻品种深两优5814和Y两优302的OsMYC2和OsNPR1的mRNA表达水平显著高于粳稻品种淮5和秀水14。上述结果表明,籼稻品种深两优5814和Y两优302抗病毒能力与其体内茉莉酸(JA)和水杨酸(SA)激素水平相关,这为今后筛选抗RBSDV材料提供了新的策略和思路。

稻田土壤固碳关键过程的生物地球化学机制及其碳中和对策

稻田生态系统具有碳源和碳汇双重功能,调控稻田土壤固碳减排,对于保障我国粮食安全以及实现“碳中和”目标具有重要意义。近年来,国内外学者在稻田土壤有机碳周转过程与机制方面开展了大量研究,本文从土壤有机碳的来源、转化、稳定与技术调控等方面,总结和分析稻田土壤固碳过程和机制,并提出应对“碳中和”的策略。稻田土壤有机碳主要来源于水稻秸秆、根系、根际沉积碳、微生物同化碳以及有机肥等。外源有机碳输入土壤后,其分解矿化过程首先受控于有机碳溶出过程,而微生物矿化溶出的有机碳过程与土壤水分条件、养分含量及其计量比、微生物活性等因素密切相关。除了矿化释放的有机碳,其余部分主要是通过微生物的同化代谢,形成活体微生物及其残留物,最终以团聚体保护、矿物结合态保护、微生物残体保护等形式固持于土壤中。我国水稻土具有显著的固碳效应,近40年来的实测数据表明,在水肥管理和秸秆还田等多举措实施下,我国亚热带水稻土耕作层有机碳含量增加了约60%。采用增碳减排措施,优化稻作系统耕作方式和田间管理模式,建立碳减排生态补偿机制,推动稻作系统纳入“碳交易”市场,对实现“碳中和”起到了积极作用。所以,在今后的研究中,需要深入阐明稻田固碳功能形成机制,提升核算与预测稻田碳中和能力,加快稻田碳中和技术研发,为提前实现“碳中和”战略目标提供科技支撑。