锰肥和锌肥种子包衣对花生的降镉效果

花生对土壤中的镉(Cd)具有较强的富集能力,我国花生Cd超标现象局部地区较为严重,Mn、Zn离子可通过拮抗作用降低作物对Cd的吸收,本研究探究Mn肥、Zn肥种子包衣处理对花生Cd吸收转运的影响,以期为花生产地土壤Cd污染风险管控与修复提供技术支撑。首先通过种子萌发试验筛选出3个锰(Mn)和锌(Zn)较适宜的包衣剂浓度,再进一步通过盆栽试验筛选出降镉效果最优的Mn和Zn包衣剂浓度,并探究了Mn肥和Zn肥种子包衣对Cd污染土壤上花生富集转运Cd的影响。种子萌发试验结果表明,中低浓度的Mn肥、Zn肥种子包衣处理不会影响种子发芽率且可以促进根生长,浓度过高则会明显抑制种子萌发。盆栽试验结果表明,Mn肥和Zn肥种子包衣剂中,3%锰肥包衣剂(Mn3)和2%锌肥包衣剂(Zn2)包衣处理籽粒降镉效果最显著,降镉率分别达到19.0%和24.1%,其中Zn2降镉效果更优。与对照相比,Mn3和Zn2处理根系Cd富集系数均显著降低,根向茎叶Cd转运能力明显增加,茎叶向籽粒Cd转运系数呈下降趋势,根系向籽粒Cd转运系数则无明显变化。Mn3和Zn2处理花生植株总Cd吸收量相比对照分别下降了9.18%和13.6%,花生籽粒及根系Cd含量均与根系中Mn、Zn元素含量呈显著负相关关系。综上,利用Mn、Zn种子包衣处理可通过抑制根系对Cd的吸收以及影响Cd在花生体内的转运来降低花生籽粒Cd含量。本研究提出了利用种子包衣来降低花生Cd含量的技术,为花生产地镉污染风险管控提供了新方法。

富硅或富磷育秧降低水稻砷含量的效果及其分子机制

砷(As)主要通过硅和磷通道进入水稻根系,合理的硅和磷施用方式可有效调控水稻对As的吸收转运。研究通过在水稻育秧阶段进行硅或磷富集,探讨富硅或富磷秧苗移栽至As污染土壤后对糙米As含量的影响及分子机制。试验结果表明,富硅或富磷育秧在不影响生长的前提下,可使秧苗的硅或磷整株吸收量分别增至对照的19.6和2.3倍。与常规育秧相比,富硅育秧处理糙米中总砷、三价砷、五价砷以及二甲基砷含量分别降低31.1%、32.1%、58.3%、33.5%。富磷育秧对糙米总砷含量没有显著影响,但使糙米五价砷含量降低59.2%。富硅或富磷育秧可显著增加As在水稻根系中的滞留且不同程度影响As在水稻各部位之间的转移系数。根系As转运基因相对表达量的分析结果表明,与对照相比,富硅育秧对OsLsi1的相对表达量没有显著影响,使OsLsi2的相对表达量下调26%,OsABCC1的相对表达量上调203%;富磷育秧对OsPT1的相对表达量没有显著影响,使OsPT4以及OsPT8的相对表达量分别下降51%和71%,OsABCC1的相对表达量上调22%。综上,富硅或富磷育秧可通过调控水稻根系As相关转运基因的表达来影响水稻对As的吸收及转运,从而降低糙米As含量。研究结果可为稻田As污染风险管控提供重要参考。

甘蓝型油菜苗期响应渍害胁迫的生理调控机制

长江流域是中国油菜主产区,该区域常年湿润多雨,且产区实行油菜-水稻轮作制度,导致渍害频发。为明确甘蓝型油菜(Brassica napus L.)对苗期渍害的响应机制,本研究采用盆栽试验,以强耐渍品系YZ12、中等耐渍品系YZ45和不耐渍品系YZ59为试验材料,研究苗期淹水对油菜表型性状、生理特性、光合作用、相关基因相对转录水平等的影响,同时分析了外源激素抑制剂对油菜渍害胁迫的影响。结果表明,淹水胁迫严重抑制油菜生长,根系活力可作为衡量淹水胁迫对油菜生长影响的指示指标。根细胞超微结构观察发现,淹水胁迫导致油菜根系细胞发生质壁分离及细胞器破碎解体,强、中耐渍油菜的细胞器受损程度较小,能够在淹水胁迫中维持较为正常的细胞形态;淹水胁迫下根部细胞骨架相关基因Bnamicrotubule1.A3、Bnatubulin-α2.C3、Bnatubulin-β7.C6、Bnalamin-like.A2相对转录水平显著下调至对照水平(CK)的0.2~0.5倍;无氧呼吸相关基因BnaPDC.C9、BnaLDH.A1、BnaADH.A7表达量显著升高,为CK的3~6倍,且在中、强耐渍油菜中诱导表达水平更高。过氧化物酶(peroxidase,POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性随淹水时间延长呈先升后降趋势,过氧化氢酶(catalase,CAT)活性和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量呈升高趋势,其中强耐渍品系抗氧化酶活性相对较高,而MDA增幅较小。淹水胁迫严重影响油菜叶片光合效率及叶绿素含量,导致油菜叶绿素含量、光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著下降,胞间CO_(2)浓度显著升高,且不耐渍品系变化幅度相对较大。淹水胁迫导致油菜乙烯(ethylene,ET)和脱落酸(abscisic acid,ABA)含量显著升高,其中强耐渍品系ET含量较高,不耐渍品系ABA含量较高;强耐渍品系的ET信号相关基因BnaACO1.C8、BnaERF73.C6相对转录水平显著上调,不耐渍品系ABA合成相关基因BnaZEP.A7相对转录水平上调。外源喷施激素抑制剂可改善淹水胁迫对油菜的伤害,但不同外源激素抑制剂效果差异明显。综上,不同耐渍性甘蓝型油菜苗期对淹水胁迫响应在表型、生理代谢、光合、激素和基因转录水平存在差异。甘蓝型油菜通过调控细胞骨架、无氧呼吸、激素代谢相关基因的相对转录水平,引起植株内抗氧化酶活性、激素水平、光合效率、根部超微结构及根系活力改变,进而响应淹水胁迫。

2017~2020年采暖期沈阳市空气质量变化研究

由于在以往空气质量分析中,经济活动连续性和持续性使得无法准确估算供暖行业对大气质量的直接影响。而2019~2020年供暖期的城市社会经济活动受到抑制,这为科学评估供暖企业排放影响空气质量提供了机会。为此,对比分析了2017~2020年沈阳市冬季供暖期间的气象因子、空气质量指数和主要污染物浓度指标,明确了供暖行业、社会生产和交通运输对空气质量污染物排放量的贡献。结果表明:2019~2020年集中供暖期沈阳市大气环境质量比往年有明显改善,且空气质量主要受地面污染物总排放量的调控,与气象因子无显著相关性。供暖企业污染物排放量占冬季大气环境污染物总排放量的60%~80%,且与供热面积正相关;而社会生产和交通运输对空气污染物总量的贡献占比20%~40%。因此,集中供暖污染物排放仍是沈阳市冬季空气污染物的主要来源,提出了从供暖行业视角进行节能减排仍是提高和改善冬季空气质量的重要措施和手段。

基于分布式水文模型的小麦渍害对气候变化响应研究

为探讨长江中下游地区小麦渍害对气候变化的反应,以湖北省监利县为研究对象,收集1970-2018年监利气象观测数据和CMIP5(coupled model intercomparison projectphase5)四种情景[RCP(representative concentration pathway)2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5]2020-2069年全球气候模式模拟气象结果数据,通过分布式水文模型(DHSVM模型:distributed hydrology soil vegetation model)模拟了近100年四种情景监利农田土壤表层(0~30cm)土壤体积含水量,并以此来计算小麦受渍指数[sub-surface waterlogging index(SSWI),每年3-4月(小麦拔节至灌浆期)受渍天数比率]。结果表明,监利小麦受渍指数有逐年递减的趋势,但受渍时间的年际间差异会越来越大,四种情景也呈现出相同的变化规律,其中RCP4.5情景规律最明显,其主要原因是全球CO2排放增加。降雨量增加可能会加大渍害的危害程度,但同期辐射量和气温升高会导致农田蒸散和空气中水汽含量提高,降低农田土壤含水量,有利于渍害的危害程度降低。由于农田水平衡建立在高降水、高蒸散的基础上,因此出现极端天气的可能性增加。

水稻减数分裂期高温对苯丙烷类代谢及下游分支代谢途径的影响

【目的】探究水稻减数分裂期高温如何影响苯丙烷类代谢,并分析其与水稻耐热性的关系。【方法】以N22、广陆矮15、SDWG005、全两优681、Y两优900、Y两优1号、两优培九和绵恢101(MH101)等8种耐热和不耐热水稻品种为试验材料,设置常温和高温处理,分析减数分裂期高温胁迫对水稻的花粉活力与苯丙烷类代谢关键酶活性、木质素、总黄酮及总酚等主要代谢产物含量之间的相关性;并进一步选择极端耐高温的SDWG005和极端不耐高温的MH101为材料分析苯丙烷类代谢、碳水化合物代谢和抗氧化系统对水稻耐热性的影响。【结果】1)与对照相比,高温显著降低水稻花粉活力和颖花受精率,不同的水稻品种受高温影响后,花粉活力和颖花受精率的降幅不同。2)高温显著增加颖花中肉桂酸-4-羟化酶和4-香豆酸辅酶A连接酶活性以及木质素、总黄酮和总酚的含量,且耐热品种增幅高于敏感品种。3)高温下花粉活力与肉桂酸-4-羟化酶活性、木质素含量显著相关,颖花受精率与木质素含量以及木质素含量与类黄酮含量极显著相关。4)与MH101相比,SDWG005小穗颖壳中木质素受高温显著诱导积累,且高温下能够维持较高细胞壁过氧化物酶活性。5)与MH101相比,SDWG005颖花在高温下能够维持较高过氧化物酶、超氧化物歧化酶和抗坏血酸氧化酶活性,进而减少颖花中过氧化氢和丙二醛的积累。高温下SDWG005颖花中淀粉含量更高,酸性转化酶、蔗糖合酶及ATPase基因的表达量显著增加。【结论】减数分裂期高温促进颖花中苯丙烷类代谢关键酶活性的上升和代谢产物含量的增加,耐热品种高温下能够积累较多的木质素和类黄酮,具有较高抗氧化酶活性,同时蔗糖代谢和能量产生效率较高,从而具有较强的耐热性。

氮钾肥互作对杂交稻产量和辐射利用效率的影响

以籼型杂交稻(Y两优900和荃优华占)为供试材料,设置90(N1)、120(N2)和180(N3)kg/hm^(2)3个氮肥量和120(K1)、160(K2)和210(K3)kg/hm^(2)3个钾肥量处理,研究氮钾肥互作对杂交稻产量、干物质积累和辐射利用效率的影响。结果表明,氮钾肥互作效应显著,Y两优900和荃优华占在N2K3和N3K3处理下产量最高,分别达到9.33和9.66 t/hm^(2)。分析产量构成发现,在低氮水平下,增施钾肥对结实率影响显著,其中K2较K1处理提高了3.2%,而K3较K1处理提高了5.6%;在中氮和高氮水平下,增施钾肥对每穗颖花数和结实率均有显著影响。此外,增施钾肥提高了2个品种的干物质积累量、冠层光截获率、拦截辐射量和辐射利用效率,相关分析表明,以上指标均与产量呈显著正相关。因此,适量增钾减氮栽培有利于改善杂交稻的光合辐射利用率,从而增加干物质积累量,进而提高结实率和产量。

空心莲子草ApCAT基因家族鉴定和表达模式

过氧化氢酶(CAT)是可清除生物体内多余的过氧化氢(H_(2)O_(2))并将其还原成水和氧气的氧化还原酶,在植物响应胁迫的过程中发挥多种功能,保护植物细胞免受活性氧毒害。目前,尚缺乏对空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)CAT基因家族成员的系统研究。本研究通过生物信息学分析,从空心莲子草中鉴定到20个ApCAT基因,根据系统发育关系将其依次命名为ApCAT1至ApCAT20。特征分析表明,所有ApCATs均为亲水性蛋白。亚细胞定位预测发现,所有ApCATs均预测定位于过氧化物酶体,个别ApCATs也预测有定位线粒体、叶绿体和细胞核的可能。表达模式分析表明,ApCAT成员受纬度、海拔、温度、光照、水分条件等的影响较小,表达水平相对稳定。除草剂药效测试发现,20%氯氟吡氧乙酸和13%噁草酮的防治效果最好;结合定量PCR分析发现,ApCAT家族成员在空心莲子草响应除草剂处理过程中显著差异表达,参与对除草剂胁迫的应答过程。本研究系统分析了ApCATs家族成员的基本特征和表达模式,揭示了其除草剂诱导表达特征,为进一步研究ApCATs在空心莲子草响应除草剂胁迫中的生物学功能奠定了基础。

冬油菜与杂草对长期不同施肥的差异性适应

研究长期水旱轮作条件下,施肥模式对田间冬油菜、杂草、土壤养分及冬油菜–杂草空间分布的影响,为长江流域冬油菜轻简化生产提供依据。2011年在湖北省粮油主产区——江汉平原布置水稻–冬油菜轮作肥效定位试验。2016年冬油菜收获期,调查农田杂草群落多样性和分析油菜–杂草–土壤养分三者状况。结果表明,长期土壤养分亏缺会显著影响油菜–杂草的生长和空间分布、形成不同的杂草优势群落。平衡施肥(NPK处理)有助于增加冬油菜根茎粗、有效分枝数、角果数和最终产量,降低杂草总生物量,提高杂草群落多样性Shannon-Wiener指数。与NPK处理相比,–N、–P和–K均会不同程度地降低籽粒、茎秆、角壳和杂草的养分吸收量,尤以–P处理降幅最为明显。与土壤养分含量的初始值相比,长期不施用化肥会引起土壤氮磷钾有效含量下降,尤其对于土壤钾,现有平衡施肥措施不足以弥补农田钾素亏缺,应重视秸秆还田的补钾效果。总之,长期科学的农田养分管理与调控措施,不仅可以降低杂草对冬油菜的危害、增强生物多样性和形成良性的油菜-杂草竞争环境,也有利于减少化学药剂使用、推动冬油菜的轻简化生产。

花铃期受涝棉花的高光谱-光合特征及关系模型

为探索高光谱监测涝害棉花叶片光合参数的可行性,利用灌排可控的试验田模拟花铃期受不同程度涝害情形,分析了涝害对棉花倒四叶光合参数及高光谱参数的影响规律,评价了利用叶片光化学反射指数(photochemical reflectance index, PRI)和荧光比值指数(fluorescence ratio indices, FRI)拟合光合参数的效果。结果表明:花铃期受涝倒四叶净光合速率下降的主导限制因素随涝害持续时间而变化,涝害<3 d是叶片固定碳的能力下降,涝害3~6 d以气孔限制为主,涝害≥6 d由叶片气孔限制和非气孔限制共同造成。花铃期受涝1 d时实际光化学效率、表观光合电子传递速率(apparent photosynthetic electron transfer rate, ETR)和光化学淬灭系数就显著降低,非光化学淬灭系数(photochemical quenching coefficient, NPQ)显著升高,受涝3 d时初始荧光显著升高,最大光化学效率到受涝6 d时才显著降低。天线热耗能和非光化学耗能增加率、光化学耗能降低率分别与受涝天数呈显著对数、一元二次、幂函数关系。涝害3 d左右时倒四叶PRI显著下降、而FRI=R600/R690、FRI=R740/R800显著提高。综合考虑决定系数、归一化均方根误差和光谱参数对涝害的敏感性,建立的基于PRI的用于拟合净光合速率、气孔导度、初始荧光、最大光化学效率动态的模型可用于监测花铃期涝害棉花倒四叶光合参数动态。

秸秆还田下直播稻-油轮作的钾肥效应及适宜用量

2017-2018年在湖北省江汉平原开展钾肥一次性施用肥效田间试验,研究秸秆全量还田下钾肥用量对江汉平原直播水稻-油菜轮作产量及其构成因子、农田钾素表观平衡和钾肥(钾素)吸收利用率及农学利用率的影响,并结合肥效模型明确直播稻-油轮作的钾肥适宜用量。结果表明:钾肥施用能够显著提高直播水稻和油菜的产量、地上部干物质量及钾素吸收,并通过增加直播水稻的密度、单位面积有效穗数、每穗粒数,结实率和直播油菜的密度、一级分枝数,角果总数来实现增产。秸秆不还田、周年钾肥投入量(K 2 O)360 kg/hm 2条件下,轮作系统的钾素表观平衡仍为负值,亏缺量达85.4 kg/hm 2;而秸秆全量还田下,年投入90 kg/hm 2钾肥即可实现农田钾素表观盈余。直播水稻和油菜的钾肥农学利用率平均分别为10.6 kg/kg和2.9 kg/kg,而钾肥吸收利用率则为42.6%和54.1%,表明直播水稻施用钾肥增产效果明显高于油菜,同时也反映出直播油菜更依赖于外源钾肥投入。水稻季钾素农学利用率、吸收利用率与其钾肥农学利用率、吸收利用率结果一致,而油菜季的钾素农学利用率和吸收利用率则分别为2.1 kg/kg和38.5%,均显著低于油菜季钾肥农学利用率和吸收利用率。根据线性加平台方程拟合并结合农田钾素平衡得出秸秆还田下直播水稻和油菜的钾肥适宜用量分别为62.31 kg/hm 2和70.18 kg/hm 2,对应的经济产量为10 066 kg/hm 2和2 182 kg/hm 2,比当地推荐钾肥用量分别减少44.4%和28.2%,且旱地直播油菜需要更多钾肥投入来支撑群体生长。因此,鉴于直播方式下作物生长对养分需求存在差异,应根据农业轻简化生产要求重视直播稻-油轮作的钾素养分管理,以提高作物产量、养分利用率和经济效益。

增氧型复混肥提高土壤氧化还原电位促进水稻养分吸收

【目的】稻田长期淹水所导致的土壤通气性差妨碍水稻的生长。探索增氧型复混肥对改善土壤通气状况的作用,为水稻专用肥研发提供理论依据。【方法】在复混肥制造过程中,添加特制的粘结剂和3.6%、4.8%、6.1%的过氧化钙制成具有增氧功能的复混肥OCF1、OCF2、OCF3。以Q681(全两优681)和EK1(鄂科1号)两种常规中稻品种为试材进行盆栽试验。设淹水(WL)、增氧灌溉(MBWI)和分次增施过氧化钙(FCP)为对照,一次性基施OCF1、OCF2、OCF33个处理,在水稻主要生育期,测定土壤氧化还原电位、无机氮含量和pH,测定水稻叶片光合作用、水稻产量及氮磷钾养分含量。【结果】增氧措施OCF2和OCF3处理均能不同程度地提高移栽期、分蘖期、齐穗期和乳熟期土壤的氧化还原电位。与WL、MBWI和FCP处理相比,OCF1、OCF2和OCF3处理的土壤在分蘖期和齐穗期保持较高的氧化还原电位,其中以OCF2和OCF3的作用最明显;整个生育期,对照和各处理的土壤pH没有显著差异,与WL处理相比增氧型复混肥还可提高齐穗期土壤过氧化氢酶的活性。所有增氧处理均能够保持或显著提高耕层土壤铵态氮含量,其中OCF2和OCF3表现最明显。与WL处理相比,各增氧处理均不同程度地提高水稻叶片的光合速率,其中OCF3处理增幅最大,提高了11%以上,高于或显著高于增氧灌溉和分次增施过氧化钙处理(MBWI和FCP)。OCF3处理的有效穗数、千粒重和产量比淹水灌溉WL处理分别提高25%、38%和107%,比MBWI和FCP处理提高29%~58%。【结论】增氧型复混肥能较长时间提高土壤通气性和土壤的氧化还原电位,有利于水稻对土壤养分的吸收利用。与分次追施过氧化钙和增氧灌溉相比,肥料制作过程中添加过氧化钙制备增氧型复混肥提高水稻土通气性的效果更好,操作更加方便,是提高水稻专用肥效益的有效途径。

淹水胁迫对小白菜幼苗地上部生长和生理特性的影响

采用双因素随机区组设计研究了淹水胁迫对小白菜(Brassicacampestris ssp.chinensis L.)幼苗地上部生长和生理特性的影响。结果表明,淹水10、15 d时,4个小白菜品种的地上部鲜重和干重都显著低于对照,说明淹水胁迫抑制了小白菜地上部的生长,但4个小白菜品种在淹水15 d时都没有死亡,说明4个小白菜品种都比较耐淹。淹水5、10和15 d时,4个小白菜品种的叶绿素含量都显著低于对照,丙二醛含量都显著高于对照,说明在淹水胁迫下,小白菜的光合作用被抑制,受到了较高程度的伤害。在淹水10和15 d,4个小白菜品种的SOD、POD、CAT、PPO、APX活性和可溶性糖、可溶性蛋白质、脯氨酸含量都显著高于对照,说明4个小白菜品种一方面通过提高抗氧化酶活性来抵抗淹水胁迫,另一方面通过增加渗透调节物质含量来适应淹水胁迫。恢复5 d后,4个小白菜品种的CAT活性、丙二醛和脯氨酸含量都比淹水15 d时显著降低,说明小白菜的生理状态有所恢复。

“新农科”背景下《地质与地貌学》课程思政教学实践

以新农科和一流专业建设为契机,围绕资源与环境专业课程教学与个人、社会价值引领相结合的课程目标,将思政元素融入《地质与地貌学》教学活动,充分发挥新课堂教学和实践教学在农林人才兴趣热度和专业培养上的重要作用,解决农科类大学生思想不牢的问题,为新农业的可持续发展培养应用型人才。

长期水稻-冬油菜轮作模式下钾肥的适宜用量

研究长期施用钾肥对水稻-冬油菜轮作系统作物生产力、钾肥利用率和土壤供钾能力的影响,为水旱轮作区钾肥的统筹分配提供科学依据。2011—2016年在湖北省粮油主要生产区江汉平原布置中稻-冬油菜轮作定位田间试验。共设5个钾肥用量处理,分别为0 kg hm^(-2)(K0),45 kg hm^(-2)(K1),90 kg hm^(-2)(K2),135 kg hm^(-2)(K3)和180 kg hm^(-2)(K4),其中K2处理为当地测土配方推荐钾肥用量(K2O 90 kg hm^(-2))。在土壤供钾能力较高情况下,水稻和油菜年均产量分别为6.87 t hm^(-2)和2.25 t hm^(-2),经过一个轮作周期后施用钾肥具有明显的增产效果,且冬油菜季的产量和地上部吸钾量增幅最为明显,分别为16.9%和63.8%。长期施用推荐钾肥用量后,水稻和冬油菜的钾肥农学利用率年均分别为5.1kg kg–1和3.2 kg kg–1,而钾肥吸收利用率和钾肥贡献率水稻季明显低于冬油菜,这表明水稻吸收的钾素主要来自土壤,而冬油菜则需要较多的外源钾来满足自身对养分的需求。通过线性加平台肥效模型拟合得出,水稻季适宜钾肥用量为70.5~100.9 kg hm^(-2),平均96.6 kg hm^(-2),比推荐用量提高了7.3%;冬油菜季适宜钾肥用量为75.6~118.2 kg hm^(-2),平均107.0 kg hm^(-2),比推荐用量提高18.9%,且冬油菜对钾肥需求高于水稻。因此,在本试验条件下,长期施用年均推荐钾肥用量(180 kg hm^(-2))不仅影响作物产量的稳定性,还导致轮作系统钾素持续亏缺和土壤有效钾含量降低,故钾肥应优先施用于油菜季并且重视作物秸秆还田、归还秸秆钾素,以维持农田钾素平衡和生产力可持续性。

鱼藕轮作对池塘底质环境的影响

为推广鱼藕轮作这种节约型、生态型的绿色无公害的养殖新技术提供更充分的理论依据,试验研究了多年养鱼塘在不同种藕年限下底泥的理化性质及种藕对微生物群落代谢功能多样性的影响。结果表明,多年养殖鱼塘在未种藕与种藕2、3和4年之后的底泥中总氮(TN)、总磷(TP)和有机质(OM)含量的水平分布特点是中心处略高于四角处;多年养殖鱼塘连续种藕2年,其TN、TP和OM含量会明显下降,但随着种藕年限的继续增加,TN、TP和OM含量又会呈现增加的趋势;且鱼藕轮作中栽种莲藕后底泥微生物群落的代谢功能多样性高于未种藕的养鱼塘。

空心莲子草MTP基因家族的鉴定、特征及表达分析

金属耐受蛋白(MTP)是阳离子转运蛋白家族(cation transporter family,CDF)的重要成员,在植物重金属转运及解毒中发挥关键作用。为系统鉴定和分析空心莲子草MTP基因家族(ApMTP),本研究以模式物种MTP序列作为种子序列,BLASTP比对空心莲子草氨基酸序列数据库,成功鉴定到40个ApMTP候选,随后对它们进行了系统发育、保守结构域、基因结构等生物信息学分析。结果表明:鉴定到的40个ApMTP中,大部分成员含有2~6个跨膜结构域(transmembrane domain,TMD);系统发育分析将40个ApMTP分为Fe/Zn-CDF(7)、Mn-CDF(20)和Zn-CDF(13) 3个亚家族;在Zn-CDF和Zn/Fe-CDF亚家族ApMTP的TMD-Ⅱ和TMD-Ⅴ上或附近识别到保守基序HXXXD,在Mn-CDFs亚家族的TMD-Ⅱ和TMD-Ⅴ上识别到保守基序DXXXD。表达模式分析发现,ApMTP具有组织特异性表达和响应根部低钾等不同处理的特征。

水稻纹枯病病菌β-微管蛋白基因克隆及其与多菌灵抗药性的关系

测定湖北省不同地区水稻纹枯病病菌对多菌灵的敏感性,结果发现,抗性菌株的抗药性水平不高。根据常见植物病原真菌β-微管蛋白基因设计引物,从水稻纹枯病病菌对多菌灵的敏感和抗性菌株中扩增β-微管蛋白基因,均获得了大小为695 bp的基因片段,其中含有1个53 bp的内含子,与粗糙脉孢菌具有较高的同源性。序列分析结果表明,水稻纹枯病病菌抗性菌株β-微管蛋白基因的第271、第453、第612位碱基发生了突变,分别由T、T、T突变为G、C、C,但这3个位点相对应的氨基酸却没有发生变化。此外,内含子的第15位碱基由G突变为A。由此可见,水稻纹枯病病菌对多菌灵抗药性的产生与β-微管蛋白基因的变异有一定的关系。

长期不同养分缺乏对冬油菜土壤微生物群落组成及多样性的影响

为探明长期不同养分缺乏对冬油菜根际与非根际土壤细菌和真菌群落组成结构及多样性的影响,以江汉平原中稻-冬油菜田间定位试验为研究对象,选取施磷钾肥不施氮肥(-N)、施氮钾肥不施磷肥(-P)、施氮磷肥不施钾肥(-K)和施用氮磷钾肥(NPK)4个处理,于成熟期采集各处理冬油菜非根际土壤(标记为0)和根际土壤(标记为1)。基于Illumina MiSeq高通量测序技术对土壤样本的细菌16S rDNA和真菌ITS进行扩增、测序,并结合生物信息学分析根际和非根际土壤中细菌和真菌群落组成和多样性。结果表明:长期养分的投入缺乏造成土壤pH和养分含量均有不同程度的降低。相比非根际土壤,冬油菜根际土壤的有机质、有效磷和速效钾含量有富集的趋势,而缓效钾差异不显著。长期平衡施肥(NPK处理)条件下,油菜根际土壤的细菌多样性比非根际土壤高,而根际真菌多样性低于非根际土壤。门分类水平上,各处理土壤中的细菌优势物种是绿弯菌门、酸杆菌门和变形菌门,平均相对丰度分别为30.9%、25.7%和17.6%;真菌优势物种是子囊菌门和担子菌门,平均相对丰度分别为52.0%和6.3%。相比NPK处理,-N、-P和-K处理对冬油菜根际和非根际细菌、根际真菌群落分布有显著影响,但对非根际真菌群落分布无明显作用,从而导致各处理的优势属种类型和相对丰度差异显著。冗余分析结果表明,pH、速效钾和有效磷含量对土壤细菌群落结构的影响最为显著,而有机质和碱解氮含量对真菌群落结构的影响最为明显。可见,长期不同养分缺乏会显著改变冬油菜根际细菌和真菌群落的组成结构及其多样性,尤其是缺磷、缺氮,其次是缺钾。因此,平衡施肥仍是维持农田微生物生态系统平衡与稳定的重要措施。

无人机在江汉平原冬油菜生产中的应用现状及展望

油菜无人机飞播技术是一种随着无人机产业蓬勃发展而兴起的播种技术,它以农用无人机为作业平台完成油菜籽播种任务,具有省时、省工、成本低、效率高和智能化的特点,同时具备田间信息获取、完成追肥和打药任务等功能,能够与其他智能装备互联互通,真正实现农业现代化生产。江汉平原作为湖北省冬油菜主产区,无人机已广泛应用在其冬油菜生产中,参与播种、施肥和喷药等多个环节,有力推动了冬油菜精简化生产。通过对江汉平原主要农资服务公司、无人机销售服务公司、农民合作社和种田大户的实地调研,总结当前无人机在江汉平原冬油菜生产中的应用现状(油菜籽飞播、肥料飞施、植保飞防),分析存在障碍物干扰、插花田的干扰、天气因素干扰、飞播配料选择的干扰等问题,并提出“改进电池材料,提高蓄电能力;采用新型复合材料,降低机身重量的同时增强机壳硬度,以增加载荷量和续航能力,提高单次作业效率;针对不同冬油菜生产区域的气候和种植模式差异,配套不同的操作规程”等展望。