土壤有机碳微生物利用效率的元素计量学驱动机制研究进展

土壤有机碳的微生物利用效率是描述微生物有机碳同化效率的重要参数,也是衡量土壤固碳潜力的重要指标,与土壤碳库的固定、转化、矿化以及温室气体的排放紧密相关。土壤微生物对有机碳的利用效率取决于微生物的种类、数量以及群落结构,理解和评估土壤有机碳微生物利用效率对于解析土壤碳循环和促进土壤固碳减排具有重要意义。因此,理解土壤有机碳微生物利用过程,及其与氮、磷等元素的计量学耦合关系,为揭示土壤有机碳周转的微生物过程机制提供理论依据。未来的研究应关注在多生态系统中多因子影响下的土壤有机碳微生物利用效率的阈值范围和调控机制,以期为生态系统固碳减排和实现“双碳”目标提供新思路。

点蜂缘蝽在山东小麦、玉米、大豆上的季节性发生规律研究

点蜂缘蝽是引起大豆“症青”的重要原因。为探究该虫在山东地区小麦、玉米、大豆上的季节性发生规律,本研究利用信息素诱捕的方式对桶型诱捕器和船型诱捕器的诱捕效果进行了评价,并监测了点蜂缘蝽在不同作物上的田间发生动态。结果表明,船型诱捕器的诱捕效果优于桶型诱捕器;小麦是点蜂缘蝽重要的春季寄主,4月中旬为高发期;大豆和玉米田高发期集中在7—8月。小麦、玉米、大豆上点蜂缘蝽的发生规律均与其生活史保持一致。山东不同区域点蜂缘蝽动态差异不显著,同一区域不同年份间也无较大差异。研究结果可为及时有效防治点蜂缘蝽提供参考。

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。

褐飞虱G蛋白β亚基基因的功能分析

【目的】本研究旨在鉴定褐飞虱Nilaparvata lugens G蛋白β亚基基因(NlGβ)并分析其功能,以期为基于RNAi技术防治褐飞虱提供潜在的新靶标基因。【方法】利用PCR克隆并验证褐飞虱NlGβ的编码序列(coding sequence,CDS)并进行生物信息学分析;基于褐飞虱不同发育阶段(卵、1-5龄若虫和雌雄成虫)和成虫不同组织(头、足、肠道、表皮、脂肪体、雌性生殖系统和雄性生殖系统)转录组表达谱分析NlGβ的时空表达模式;通过对2和5龄褐飞虱若虫进行显微注射dsRNA沉默NlGβ,观测个体和雌性生殖系统表型,统计存活率、单雌产卵量和卵孵化率,利用透射电子显微镜技术观察侧输卵管膨大区。【结果】褐飞虱NlGβ(GenBank登录号:XP_022200908.1)的CDS长948 bp,NlGβ蛋白包含7个WD40结构域和4个WD_REPEATS_1基序,是一个较为保守的蛋白,除了直翅目昆虫外,来源于其他昆虫目中的NlGβ同源蛋白能很好地聚集在同一簇进化分支上。NlGβ的表达量在1-3龄若虫期呈现周期性变化,在5龄雌若虫和雌成虫中的表达量高于5龄雄若虫和雄成虫中的;NlGβ在成虫不同组织中都表达,但在脂肪体中表达量最高,在雌性生殖系统中的表达量高于雄性生殖系统中的。沉默褐飞虱2龄若虫NlGβ,出现蜕皮困难的现象,导致存活率较ds GFP对照组显著降低;沉默褐飞虱5龄若虫NlGβ,雌成虫腹部异常膨大,卵巢发育畸形,单雌产卵量较对照组显著下降,卵无法孵化,侧输卵管膨大区内分泌物增加,上皮细胞发生降解。【结论】NlGβ与褐飞虱的生长发育和雌虫的繁殖密切相关。

套作蚕豆对梨园土壤肥力和微生物群落结构的影响

为探讨套作蚕豆对梨园土壤肥力及微生物的影响,本研究于蚕豆的苗期、开花期和成熟期,分别采集不套作(对照,CK)、套作苏蚕3号(CT1)、套作苏蚕4号(CT2)和套作慈蚕1号(CT3,本地品种)处理土壤,对土壤理化性质和微生物活性及群落结构变化进行研究。结果表明:套作蚕豆后苗期土壤硝态氮(NO_(3)^(-)-N)和有效磷(OlsenP)含量有所增加,开花期土壤电导率、可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)和NO_(3)^(-)-N含量显著增加,pH和OlsenP含量显著降低;套作蚕豆增加了土壤微生物量碳(MBC),成熟期CT1和CT2土壤MBC含量分别较CK显著增加36%和51%(P<0.05);套作蚕豆还降低了与碳氮磷降解相关的水解酶活性。此外,套作蚕豆增加了细菌微生物丰富度指数和香农指数,其中增加了浮霉菌门(1.5~1.7个百分点)、厚壁菌门(0.9~3.4个百分点)、芽单胞菌门(0.7~1.1个百分点)和疣微菌门(0.3~0.5个百分点)细菌相对丰度,降低了变形菌门(1.3~2.7个百分点)、放线菌门(1.9~2.8个百分点)和酸杆菌门(0.1~1.1个百分点)细菌相对丰度。Mantel和CCA分析结果显示,pH和NO_(3)^(-)-N是微生物活性的重要驱动因子,MBC是影响细菌群落结构的重要因子。研究表明,套作蚕豆有助于提高土壤微生物量及其群落结构多样性,对维持土壤微生态多样性具有重要的保育作用。

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。

当阳鱼腥草花叶病病原分子鉴定

明确当阳鱼腥草花叶病致病菌种类,为当阳鱼腥草花叶病的田间防治提供依据。采集鱼腥草花叶叶片提取当阳鱼腥草典型病样的总RNA,利用sRNA深度测序,结合生物信息学分析初步确定病原菌,利用该病毒外壳蛋白(CP)特异性引物进行RT-PCR检测,所得序列进行BLAST比对和系统进化树构建,以进一步确定病原菌种类。利用sRNA深度测序和生物信息学初步确定鱼腥草花叶病致病菌为黄瓜花叶病毒(CMV),特异性引物扩增得到878 bp特异性条带,经BLAST比对发现其与已发表的CMV序列高度同源,相似性最高达97.84%。通过CMV病毒CP基因的核苷酸序列构建系统进化树可得鱼腥草花叶病病毒属于CMV亚组Ⅱ。引起鱼腥草花叶病的病原属于黄瓜花叶病毒Ⅱ亚组,研究结果为鱼腥草花叶病防治提供了理论基础。

中国蚕豆主产区土壤有机碳储量特征及其环境因子分析

土壤是重要的碳储存库,增加农业土壤有机碳储量是缓解大气CO_(2)浓度增加和应对全球气候变化的有效手段.该文以中国西北地区、华北地区和华东地区的蚕豆种植区域为研究对象,结合气候、土壤性质等影响因素,探究在区域尺度下表层土壤有机碳储量差异及其环境因子的影响机制.研究结果表明:研究区土壤有机碳储量共同受到气候因子、生物因子和化学因子的综合作用,其中气候因子和化学因子的交互作用对碳储量的影响最显著.在气候因子中经度、纬度、海拔对蚕豆产区土壤有机碳储量影响较为显著,体现在3个蚕豆产区的土壤有机碳储量中贡献最大的环境因子是纬度,且土壤有机碳储量呈现随经度的增加而减少,随海拔的增高而增高的趋势.在化学因子中DOC、TN、pH值对蚕豆产区土壤有机碳储量影响较为显著,在生物因子中影响较为显著的是土壤q_(CO_(2)).分区域而言,西北地区的土壤有机碳储量主要与年平均降水量呈正相关关系,华北地区和西北地区的土壤有机碳储量均与年平均气温呈负相关关系,在华东地区对土壤有机碳储量的影响相对显著的化学因子是可溶性有机碳(DOC).

浙西南山区菜用蚕豆水肥一体轻简化高产高效栽培技术

针对菜用蚕豆种植中成本上升和效益下降的问题,提出了水肥一体轻简化高产高效栽培技术。该技术通过精准水肥管理,有效促进分枝、提高结荚率并延长采收期,每667 m^(2)产量增加至1500 kg以上。同时,通过减少人工和生产成本,提升了生产效率。详细介绍了关键技术要点,包括品种选择、基地选择、整地作畦施基肥、铺设轻简化水肥一体化系统、苗期管理、花期管理,以及病虫害防治和采收等,为菜用蚕豆的现代化种植提供了有效的技术方案,有助于推动产业的可持续发展。

传毒媒介基因组中内源性病毒元件多样性及功能的研究进展

在病毒与宿主的长期相互作用中,部分病毒基因序列可以被整合到宿主基因组中,形成内源性病毒元件(endogenous viral element,EVE)。随着近年来基因组学和宏病毒组学的发展,研究人员发现除逆转录病毒外,非逆转录RNA病毒同样可以被整合到传毒媒介等真核生物基因组中,形成内源性非逆转录RNA病毒元件(non-retroviral EVE,nrEVE),但关于其具体功能的研究较少。鉴于传毒媒介传播的动物病毒和植物病毒对人、动物及植物造成严重危害,该文聚焦近年来国内外关于传毒媒介基因组中的EVE,特别是nrEVE的研究,总结了EVE的定义及发现,蚊子、蚜虫、蓟马、飞虱和蜱虫等重要传毒媒介中EVE的多样性及功能,并对该领域的后续研究重点进行展望,以期为揭示RNA病毒与宿主的长期协同进化关系及发展新的抗虫策略提供理论基础。

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。

植物医学学科:历史、重大需求与发展思路

本文首先回顾了我国植物保护(plant protection)学科的历史、发展、人才培养及存在的问题,包括学科的概念、人才培养模式、招生、就业及与国家农业(含林业)重大需求相关的关系;总结了国内、外植物医学(plant medi-cine)的历史、发展、现状及未来的发展趋势;提出了我国从植物保护学科到植物医学学科建设变革的必要性、前瞻性、战略需求及存在的问题与解决方案。建议在我国尽早设置植物医学学科,成立植物医学专业,培养植物医生(plant doctor),为国家粮食安全、生态安全与食品安全培养更多植物医学优秀人才。

表达中国小麦花叶病毒(CWMV)外壳蛋白基因增强烟草对CWMV的抗病性

【目的】中国小麦花叶病毒(Chinese wheat mosaic virus,CWMV)是引起小麦黄花叶病的重要病原之一。获得表达CWMV外壳蛋白(coat protein,CP)的转基因烟草Nicotiana benthamiana(OECP)并分析其抗病性,为培育小麦抗病材料奠定工作基础。【方法】利用体外重组DNA技术构建含有CWMV外壳蛋白基因的表达载体,并通过农杆菌介导的转化方法,获得OECP。进一步利用Western Blot和PCR检测明确CWMV的外壳蛋白在OECP中能够正常的表达。【结果】部分转基因阳性植株出现矮化表型。此外,OECP阳性植株接种CWMV后7 d的定量分析表明,OECP中CWMV运动蛋白的表达量显著受到抑制。【结论】在烟草中表达CWMV的CP蛋白基因可显著增强烟草对CWMV的抗病性。

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。