旨在发掘甘蓝抗枯萎病基因FOC1中与抗性相关的特异性单核苷酸多态性(SNP),为进一步开发FOC1特异分子标记提供理论依据。在对11份甘蓝自交系材料枯萎病抗病表型鉴定基础上,通过基因测序,对每份材料中FOC1等位基因及相应的氨基酸序列变异进行分析。结果表明,FOC1等位基因序列之间共存在92处SNP变异和2处Indel变异,其中包含C381A/G等18个在抗、感材料中表现出特异性差异的SNPs。此18个特异的SNP中转换型比率为86.11%、颠换型比率为13.89%,4种碱基变异率以T/C、G/A最高,分别占47.22%和38.89%,而C/G和A/C变异率共占13.89%。本研究也发现抗、感材料中存在4个特异的SNP,可造成3个氨基酸的变化。

亚麻荠种子富含大量不饱和脂肪酸和贮藏蛋白。为了获得广泛的育种材料,创建优异的新种质,采用EMS(甲基磺酸乙酯)对亚麻荠种子进行诱变处理。通过EMS不同处理时间(0,8,12,16 h)和不同处理浓度(0,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%,1.2%)条件下诱变亚麻荠种子,建立了EMS诱变亚麻荠种子的优化体系,以0.8%(V/V)EMS处理成熟种子12h效果最佳,筛选获得一个亚麻荠2SP1突变体。与野生型相比,该突变体种子贮藏蛋白成分中缺失了2S清蛋白,但是亚麻荠种子含油量和蛋白含量、株型和种子萌发等农艺性状未发生显著变化。这种特殊的亚麻荠2SP1突变体可作为研究种子贮藏蛋白合成机理及培育高营养品质亚麻荠新品种的优异种质资源,也可用于进行相关功能基因组学等的研究。

为研究玉米Zmcen基因的特征及生物学功能,并对其编码蛋白结构与功能进行分析。以玉米cDNA为模板,将其构建到带有GST表达标签的原核表达载体pGEX-6p-1中,构建的重组载体pGEX-6p-ZmCen转化至大肠杆菌BL21(DE3),通过0.3mmol/LIPTG在27℃下诱导表达20h,获得了可溶性的GST融合蛋白。采用GST亲和层析柱对重组蛋白进行纯化,经12%SDS-PAGE电泳和GST标签抗体Western Blotting检测,鉴定为含有GST-Tag的融合蛋白,纯化的蛋白经PreScission Protease(PPase)过夜酶切切除GST标签,得到较纯的ZmCen蛋白;同时利用生物信息学的方法,解析ZmCen蛋白质的结构特征。结果表明,该基因定位于玉米第7^#染色体上,全长基因含有6个外显子和7个内含子,519 bp的开放阅读框,编码172个氨基酸,分子量约为19.78kDa,等电点为4.78。采用maizeGDB数据库对玉米整个生命周期的表达水平进行分析表明,细胞分裂旺盛的部位,Zmcen基因的表达量较高。对16种植物进行系统发育树分析显示,Zmcen基因与水稻、小麦、拟南芥等的centrin基因同源性高达80.21%,该结果为探索Zmcen蛋白的未知生物学功能提供了线索。

为了给菊花CmFUL基因功能鉴定与遗传改良奠定基础,采用RT-PCR法从菊花叶片中克隆出1个MADS-boxA类基因的编码区序列,命名为CmFUL(GenBank登录号KT894379)。CmFUL基因编码区ORF片段长度为741bp,编码246个氨基酸。CmFUL蛋白属于亲水性蛋白,预测该蛋白内含12个磷酸化位点和2个潜在的N-糖基化位点。氨基酸序列比对和系统进化树分析表明,CmFUL蛋白与CMD41蛋白的相似性为95.6%,同属于AP1/FUL亚家族的FUL-like进化枝。实时荧光定量PCR分析表明,CmFUL基因在花期不同组织中均有表达,但表达丰度不一。在花蕾中表达量最高,其次是管状花,根和舌状花中痕量表达;同一朵花中管状花的表达量约为舌状花中的12倍。分析认为,CmFUL可能在促进开花及子房建成中起重要作用。将CmFUL基因连接到pCAMBIA1300载体上,成功构建了高效植物表达载体。

为克隆盾叶半夏凝集素基因,并对其功能进行分析。采用RACE技术从盾叶半夏中克隆得到盾叶半夏凝集素基因的全长cDNA序列,命名为ppl。同时,构建了ppl基因的原核表达载体,并成功实现了33kDa重组蛋白在E.coli BL21中的表达。纯化后的重组蛋白PPL用于凝血和体外抗癌试验。该基因的全长cDNA序列为1504bp,其中开放性阅读框(ORF)813 bp,编码270个氨基酸,具有3个甘露糖结合识别位点。PPL具有凝血活性,这种凝血活性可受甘露糖抑制。PPL对人鼻咽癌细胞(CNE)、人宫颈癌细胞(Hela)及人乳腺癌细胞(Bcap-37)的生长均具有抑制作用,其中对Hela细胞的抑制效果最好。为进一步研究PPL蛋白的功能奠定了理论基础。

为了进一步研究小麦谷胱甘肽-S-转移酶基因(TaGST)的功能,采用RT-PCR方法分离了小麦谷胱甘肽-S-转移酶基因(TaGST)的ORF全长cDNA,并进行了生物信息学分析。结果表明:小麦TaGST基因的ORF全长690bp,编码229个氨基酸;TaGST蛋白分子质量为25.81kDa,pI为5.29。系统进化分析表明,该基因编码蛋白与水稻OsGST蛋白的氨基酸同源性最高,与已知植物GST家族成员的氨基酸序列聚类分析将TaGST聚为Phi类GST。构建原核表达载体pET32-TaGST,对TaGST基因进行原核表达,SDS-PAGE结果表明,其所表达蛋白与预期蛋白大小一致。为进一步研究该基因的特性和功能奠定了理论基础。

芸芥与芸薹属植物具有亲缘关系,也是芸薹属植物的重要育种资源。自交亲和性是芸芥的一种重要变异性状。为了探明芸芥自交亲和基因的表达器官,并分离与自交亲和性有关的cDNA片段,以芸芥的一对近等基因系,自交亲和系(SC)与自交不亲和系(SI)为试材,利用差异显示RT-PCR技术分别对开花前和开花后的叶片、花药和柱头进行鉴定。结果表明,不论开花前还是开花后,芸芥自交亲和系与自交不亲和系的叶片或花药间的扩增带型是一样的,但在近等基因系的柱头间得到了差异表达条带。这证明芸芥自交亲和基因不是组成型表达,而是组织特异性表达,柱头是其唯一的表达器官。在开花前的自交亲和系中共得到了2条cDNA片段,一条小于100 bp,另一条为750~1000 bp,在开花后的自交亲和系中得到了1条300 bp的cDNA片段。据分析这3条cDNA片段可能与芸芥的自交亲和性密切相关。在开花前的自交不亲和系中共得到了2条cDNA片段,一条为500 bp,另一条为750 bp,同时在开花后的自交不亲和系中得到了1条500~600 bp的cDNA片段。这些cDNA片段可以用来区分芸芥的自交亲和系与自交不亲和系,还可用于克隆自交亲和基因。

为获得苹果砧木逆境胁迫相关转录因子,以QZ1(平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)×柱型苹果株系CO(Malus domestica Borkh.)和M26为试材,利用同源克隆法克隆得到苹果SBP基因cDNA的全长序列,命名为MdSBP20。对扩增得到的cDNA序列进行生物信息学分析,结果表明,该序列全长1362bp,包含完整开放阅读框1362bp,编码454个氨基酸,具有明显的SBP结构域,包含2个锌指结构Zn-1、Zn-2和双向核定位信号区NLS。系统进化树分析,结果表明MdSBP20与白梨(XM_009339726.1)和苹果(XM_008376435.1)亲缘关系较近。实时荧光定量分析结果表明,MdSBP20基因在低温、干旱、盐害中发挥一定功能,推测QZ1的耐寒性、耐旱性及耐盐性均强于M26。研究表明,MdSBP20基因在苹果响应非生物逆境胁迫中具有重要调控作用。

为了解VvMSA基因的功能,以抗性葡萄品种Vidal Blanc组培苗为试材,克隆得到VvMSA基因,对其序列进行了生物信息学分析,并利用实时定量PCR分析了其组织表达特性和多种非生物胁迫和信号应答表达特性。结果表明,VvMSA基因片段大小为450bp,编码149个氨基酸序列。生物信息学分析结果显示,VvMSA蛋白分子量约为16.703kDa,等电点为5.68,不稳定系数为41.71,推测为不稳定蛋白。VvMSA含有65个氨基酸组成的ABA/WDS保守结构域。在进化上属于单独一个分支,它和已报道过的番茄LeASR1分别属于同一个祖先进化出的2个分支。实时荧光定量PCR分析显示,VvMSA在葡萄不同组织中均有表达,花中表达量最高。多种逆境胁迫因子如盐、干旱和低温等能诱导VvMSA不同程度的上调表达,盐胁迫3h时诱导表达量最高。同时,VvMSA受逆境胁迫信号分子NO和H₂S不同程度诱导表达上调,而SA则抑制VvMSA表达。激素ABA、GA₃、IAA和ET均能不同程度诱导VvMSA表达上调,并且VvMSA盐处理下的表达模式与ABA诱导的类似。综合以上结果推断VvMSA可能通过调控ABA信号途径来调节葡萄对盐胁迫应答。

分析梁山慈竹及其体细胞突变体的转录组,挖掘功能基因并对其差异表达基因进行筛选和分析,为梁山慈竹遗传改良提供理论依据。利用RNA-Seq技术进行转录组测序,对测序结果进行denovo拼接和功能注释;并对差异表达基因进行筛选及COG、GO、KEGG数据库中进行比对注释,此外,基于Swiss-Prot功能注释结果,分析纤维素和木质素相关功能基因的表达量差异。测序结果表明,共获得86575631条reads,denovo组装得到84741条unigenes,共有49829条被Nr、COG、GO、KEGG、Swiss-Prot注释。从梁山慈竹实生植株(对照)和体细胞突变体No.30这2个测序样本中,筛选出3572条差异表达unigenes,757条差异表达unigenes在COG分类体系中具有详细的蛋白功能释义,2213条差异表达unigenes在GO数据库具有功能定义,385条unigenes被注释到94条KEGGPathways中。纤维素合成相关纤维素合酶、过氧化物酶、泛素连接酶和热休克蛋白在梁山慈竹体细胞突变体No.30中表达量升高,木质素合成相关MYB4、4-香豆酸CoA连接酶、肉桂醇脱氢酶、肉桂酰-CoA还原酶和漆酶在突变体中表达量降低。提供了全面的梁山慈竹转录组信息,获得了一批在梁山慈竹纤维素和木质素生物合成过程中有重要功能的基因序列。

为揭示牦牛抗逆性及抗病育种积累更多的分子遗传学资料,通过检测DRB1基因在牦牛和普通牛群体中的变异,分析该基因检测区域遗传参数。以甘南牦牛、青海牦牛、天祝白牦牛、大通牦牛和普通牛为研究对象。应用PCR-SSCP方法检测BoLA-DRB1基因第1内含子及第2外显子部分序列多态性。DRB1基因第1内含子区检测到4处SNPs及1处插入/缺失突变,第2外显子区检测到17处SNPs,两区域均表现为高度多态;单倍型连锁分析发现21种intron 1-exon 2单倍型组型且存在单倍型连锁不平衡现象,A-A₁、A-B₁、B-A₁和B-B₁单倍型在牦牛和普通牛中频率较高;聚类分析表明,牦牛DRB1基因第2外显子区碱基序列与普通牛及山羊的同源性最高,系统进化情况与它们亲缘关系远近一致。牦牛和普通牛BoLA-DRB1基因第1内含子及第2外显子多态性丰富,可作为牦牛和普通牛BoLA-DRB1的遗传标记。

为阐明松墨天牛寡糖基转移酶亚基STT3B的结构特点和在不同虫态、成虫的不同部位以及幼虫组织中的表达情况,采用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和快速扩增cDNA末端(RACE)技术克隆松墨天牛STT3B基因cDNA,命名为MaSTT3B,其GenBank登录号为KT362368。序列分析显示其长度为2552bp,其中开放阅读框长2322bp,编码773个氨基酸。MaSTT3B的氨基酸序列与赤拟谷盗相似性最高,为93%,在系统发育树的同一个分支上。用实时荧光定量PCR分析MaSTT3B的相对表达量,结果表明:STT3B在蛹中的表达量高于成虫;在成虫足的表达量最高;在幼虫各组织中,体壁的相对表达量最高。

为探讨HIF-2α基因核苷酸序列变异与绵羊高原适应的相关性,以540只(甘肃高山细毛羊200只,湖羊340只)绵羊为研究对象,采用PCR-SSCP技术分析HIF-2α基因第11外显子和内含子部分区段在甘肃高山细毛羊和湖羊中单核苷酸多态性(SNPs)。结果显示:HIF-2α基因扩增片段在2个绵羊品种中共检测到4种等位基因(A、B、C和D)和10种基因型(AA、BB、CC、DD、AB、AC、BC、AD、BD和CD),存在6个SNPs位点,其中外显子11检测到5个SNPs位点(G/A、G/C、C/T、T/C、G/A、),内含子11检测到1个SNPs位点(G/A),甘肃高山细毛羊未检测到DD基因型。2个绵羊品种的优势基因型均为AB,基因型频率分别为34.50%和16.47%。HIF-2α基因在2个绵羊品种中具有丰富的多态性,且等位基因频率在品种间存在极显著差异(P<0.01)。推测在高海拔低氧适应过程中,HIF-2α基因的基因型可能受到了选择,随着长期的高海拔低氧环境的选择,有利于低氧适应的基因型在高海拔绵羊品种中受到选择并富集,携带基因型AA、BB和AB的绵羊可能更加适应高海拔低氧环境,而携带基因型CD、BD和DD的绵羊对高海拔低氧环境适应的能力可能较差。

旨在构建可高效表达pGH基因和IGF-Ⅰ基因的双基因共表达载体,制备转双基因(pGH+IGF-Ⅰ)猪,以期探索pGH基因和IGF-Ⅰ基因对猪生长发育的影响,为节粮型高瘦肉率新品种猪的培育奠定理论基础。从长白猪耳样中提取总RNA,经反转录RT-PCR获得pGH基因不含终止密码子的编码序列和IGF-Ⅰ基因完整的编码序列,经酶切连接克隆至pcDNA3.1(+)真核表达载体上,构建pcDNA3.1(+)-pGH-IGF-Ⅰ双基因共表达载体。将其转染PK15细胞,Q-PCR检测2个目的基因在PK15细胞中的表达情况。将构建的双基因共表达载体用纳米材料包裹后转染长白猪精子,采用精子载体法制备转双基因猪。PCR及测序鉴定转双基因阳性个体,Q-PCR检测2个目的基因在转双基因猪体内的表达情况。PCR及测序鉴定追踪检测转双基因猪体内pGH基因和IGF-Ⅰ基因的稳定情况。RT-PCR及测序结果表明,成功克隆了长白猪的pGH基因和IGF-Ⅰ基因的编码序列。酶切和测序分析表明成功构建了双基因真核共表达载体,转染PK15细胞后,Q-PCR检测表明,pGH基因和IGF-Ⅰ基因均在mRNA水平成功表达。母猪妊娠获得13头仔猪,经PCR及测序检测,其中4头仔猪为转双基因阳性,转双基因阳性率为30.76%。Q-PCR检测外源pGH基因与IGF-Ⅰ基因在转双基因猪体内成功表达。1~7月龄均可检测到外源pGH基因与IGF-Ⅰ基因,证明2个外源基因在转双基因猪体内稳定存在,并未随着生长而丢失。在转双基因公猪的精液中均能检测到2个外源基因,证明外源基因存在稳定传代的可能。

为了研究花粉致死基因ZmAA1的功能,进而创制转ZmAA1基因玉米不育新材料。在GenBank中找到花粉致死基因ZmAA1及启动子Pg47,并在目的片段的上下游设计増加酶切位点,基因合成构建到克隆载体puc57上,采用传统酶切连接的方法构建了植物表达载体pCAMBIA3300-Pg47-ZmAA1-35S-bar,并利用农杆菌介导法转化优良玉米自交系郑58萌动胚。成功构建植物表达载体pCAMBIA3300-Pg47-ZmAA1-35S-bar;共获得94株除草剂抗性植株,其中47株目的片段PCR呈阳性反应,对温室中表现为花粉败育的PCR阳性植株进行目的片段及筛选标记bar基因RT-PCR与蛋白免疫学试纸条检测,结果表明,花粉致死基因ZmAA1及启动子Pg47已经整合到玉米基因组并表达。

为了研究大白菜中是否存在花粉直感效应,以14S116为母本,14S443、14S375、14S120、14S502、14S393、14S536为父本,配置杂交种;以14S193为母本,14S443、14S125、14S116、14S375、14S531为父本,配置杂交种;以92S24A为母本,8407、72M、DaT511、Da164-2-1、14S126、14S375、山东4号、芥菜、Da秦3为父本,配置杂交组合。测定杂交当代角果的果荚长、果荚宽、果喙长、种子形状、单荚种子数以及千粒质量,获得中亲优势、杂种优势和父本效应。另外,JY3与JY4、JY5与JY6、JY19与JY20、Bre与夏胜、92S24与夏胜、14S375与14S116进行互交,测定千粒质量,得到中亲优势、杂种优势和父本效应,并观测了部分组合的种子形状和种皮颜色。结果表明:花粉在杂交当代直接影响组合千粒质量、荚果的果荚长、果荚宽、果喙长、种子形状及单荚种子数,也表现出杂种优势和超亲优势。

为了建立Lm型雌性系蓖麻不同发育时期的标雌/单雌/两性系花序MSAP反应体系,提取不同类型不同发育时期的花序基因组DNA,混合成基因池;用EcoRⅠ和HpaⅡ/MspⅠ的组合,12h可将DNA酶切完全;16℃条件下,将酶切产物与EcoRⅠ、HpaⅡ/MspⅠ接头过夜连接;连接产物用于预扩增。优化后的预扩增反应体系为10×PCRBuffer2.5μL、dNTPs(10mmol/L)2.5μL、Mg²⁺(25mmol/L)2.0μL、模板2.0μL、E₀扩增引物(10pmol/μL)1.5μL、H₀扩增引物(10pmol/μL)1.5μL、LATaq(5U/μL)0.25μL、ddH₂O12.75μL。预扩增产物稀释10倍后用于选择性扩增。优化后的选择性扩增体系为10×PCRBuffer2.5μL、dNTPs(10mmol/L)2.0μL、Mg²⁺(25mmol/L)4.0μL、模板3.0μL、E_X扩增引物(10pmol/μL)1.0μL、H/M_X扩增引物(10pmol/μL)1.0μL、LATaq(5U/μL)0.30μL、ddH₂O11.2μL。

为给滨海盐土快速脱盐改造提供参考依据,以工农业废弃物秸秆、牛粪、脱硫石膏、醋渣为调控材料,研究不同组合下滨海盐土快速脱盐效果。结果表明,4种组合与对照相比,均可显著降低土壤容重,提高土壤孔隙度,增加土壤渗透性,其中T4(牛粪+醋渣)综合效果最好,与对照相比,土壤容重降低37.93%,土壤孔隙度提高12.37个百分点;各处理0~60cm土层平均含盐量高低顺序为T1(秸秆+脱硫石膏) >CK(对照) >T2(牛粪+脱硫石膏) >T3(秸秆+醋渣) >T4(牛粪+醋渣),T1、T2、T3、T4与CK相比分别降低-123.9%,2.23%,30.45%,39.77%;各处理pH值与CK相比均显著下降,由高到低的顺序为CK >T3 >T4 >T2 >T1,T1、T2、T3、T4与CK相比分别降低0.71,0.50,0.35,0.39个单位;各处理土壤CO₃^2-、HCO₃^-含量均明显下降,脱硫石膏处理还能增加土壤SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺含量。综上所述,在改善土壤物理结构、降低土壤盐分方面,牛粪效果明显好于秸秆,醋渣明显好于脱硫石膏;在抑制土壤脱盐碱化方面,脱硫石膏明显好于醋渣,但脱硫石膏容易增加土体总体含盐量。因此,推荐滨海盐土低成本快速脱盐方式为"牛粪+醋渣"。

为探究促芽肥对头季稻的调控效应,以Ⅱ优1273为材料,在头季稻齐穗后18d设置施用促芽肥和未施用促芽肥2种处理,采用比较蛋白质组学的方法和技术,并结合相关生理指标测定,分析了促芽肥对头季稻灌浆后期叶片蛋白质表达及相应生理特性的影响。不同促芽肥处理的头季稻灌浆后期叶片蛋白质经双向电泳分离后共获得了15个差异表达的蛋白质点,涉及头季稻灌浆后期叶片的光合碳同化、电子传递与光合磷酸化和抗逆抗衰老响应等,分析结果表明,头季稻后期剑叶中与光合碳同化、电子传递与光合磷酸化相关蛋白随灌浆进程呈下降趋势,施用促芽肥能明显减缓其下调幅度,从而使头季稻灌浆后期剑叶具有相对较高的叶绿素含量和净光合速率,提高了头季稻灌浆后期的干物质积累和源供应能力;还能明显提高头季稻灌浆后期剑叶中与抗性相关蛋白的表达量,从而增强稻株的活性氧清除能力,抑制功能叶的膜脂过氧化作用,延缓头季稻灌浆后期剑叶的衰老速率,从而显著提高了头季稻的结实率和产量。

为蒙东地区荫蔽环境合理选用不同类型的草坪草种植提供借鉴。以冷季型草坪草草地早熟禾的优异(Merit)、新哥来德(NuGlade)和肯塔基(K.B.G)3个品种和紫羊茅的2个品种宝瑞(Boreal)和梦神(Rubra),共5个品种草坪草为研究对象,在人工遮荫控制下,对其幼苗耐荫性进行了比较研究。试验设置的遮荫处理分别是:遮荫度22%,45%,66%,83%,以不遮荫的全光照为对照(CK)。结果表明:苗期遮荫显著提高了草坪草(肯塔基)的株高(P<0.05),株高先增加后降低,幼苗生长细弱,高遮荫度对株高生长也产生抑制,幼苗株高以全光照的最低,45%或66%遮荫下株高达到最高,83%遮荫时株高显著(新哥来德除外)降低(P<0.05);遮荫对幼苗根系生长有抑制作用,根系长度随遮荫度增加而降低;随着遮荫度提高,各品种的叶片含水量和茎含水量逐渐增加,叶绿素含量先增后减,叶绿素a/b值先降低后增加,可溶性糖含量逐渐降低。

为明确花生生长过程中是否存在生长冗余,探讨花生高产的适宜生长度,以高产花生品种青花7号为试材,设长×宽×深分别为40cm×20cm×20cm、40cm×20cm×40cm、40cm×20cm×60cm、40cm×20cm×80cm4种规格不等的根土空间,采用网袋法,研究了根系生长空间对花生生长发育和产量的影响。结果表明,随着根土空间增大,株高逐渐增高,分枝数逐渐增多,根系干质量和茎叶干质量逐渐增大,其生育进程的推进差异越来越大。根土空间过小显著影响各时间段花生开花数、下针和结果;根土空间过大则中前期开花数、下针和结果少,中后期开花数、下针和结果多;适当的根土空间(如限根深度60 cm)则中前期开花数、下针和结果多,中后期开花数、下针少。说明根土空间过小影响产量提高的主要原因是生长量不足,而根土空间过大影响产量提高的主要原因是冗余生长。适当空间则既能保证足够的生长量,产生的冗余生长又少,从而提高荚果产量和籽仁产量,为花生高产新品种的选育和栽培提供理论依据。

为进一步了解和认识APB及其在盐碱湖中的生态功能及其作用机制,通过构建和分析不产氧光合细菌bchY基因克隆文库,揭示其中不产氧光合细菌的多样性、群落结构及其与生存环境的关系。样品采自内蒙古浑善达克沙地盐碱度较高的扎格斯台和达格淖2个湖的水样,提取了样品总DNA。以bchY作为检测APB的通用标记,用PCR扩增方法构建了其bchY文库,并对扩增产物进行了测序与系统发育分析。结果表明,达格淖湖和扎各斯台湖均为富营养化盐碱湖,且两湖盐度相差很大。利用bchY文库中核酸序列对应的氨基酸序列进行分析,两文库覆盖度均达93.0%以上,代表性较强,共得到108条bchY编码的氨基酸序列,以cutoff=0.03和0.12分别在种和属水平进行同源性和系统发育分析,在cutoff=0.03分为17个OTUs。两湖的多样性指数(Shannon-Weaver和Simpson)和均匀度指数(Evenness)较接近,其种群多样性程度和均匀程度比较相似,但二者的Chao1都不太高,说明两湖APB的多样性较低,种群不丰富。达格淖湖的Margalef指数较高,说明前者物种数目比后者多。两湖的不产氧光合细菌均属Alphaproteobacteria纲,最优势菌群均为Roseibacterium elongatum。同源性及系统发育性分析表明,达格淖湖和扎各斯台湖中不产氧光合细菌的主要类型为AAPB-like类群、多样性低。

为进一步研究JsWRKY1的生物学功能,构建JsWRKY1的植物超表达载体并转入烟草中过表达。再生的JsWRKY1转基因烟草与野生型烟草在表型上无明显差异。JsWRKY1过表达上调了转基因烟草体内几个防卫相关基因MnSOD、Cu/ZnSOD、CN、NADPHoxidase和PR1的转录水平。与野生型烟草相比,JsWRKY1转基因烟草体内的超氧化物歧化酶、过氧化物酶和抗坏血酸过氧化物酶活性在正常生长以及胶孢炭疽菌接种后均显著增强。平板抑菌试验结果显示,JsWRKY1转基因烟草叶片总蛋白对病原真菌葡萄座腔菌、串珠状赤霉菌、胶孢炭疽菌和尖孢镰刀菌的菌丝生长具有不同程度的抑制作用。此外,用胶孢炭疽菌接种烟草叶片,转基因烟草对胶孢炭疽菌的抗性明显增强。显然,JsWRKY1是漾濞大泡核桃中正调控病害防卫反应的转录因子。

为进一步完善普通小麦春化特性理论基础,从不同春化特性小麦品种RNA-Seq结果中筛选得到一个春化诱导上调表达的EST序列Unigene3230,经NCBI比对与小麦wcor14a基因序列一致。为进一步明确该基因在春化过程中的功能,利用荧光定量PCR分析了wcor14a基因在非生物胁迫下的表达特性,结果显示,wcor14a基因能够响应低温、ABA、干旱等非生物胁迫。对wcor14a基因在不同春化发育特性小麦品种中的表达分析表明,该基因在不同发育特性小麦品种中的表达总体表现为春性>半冬性>冬性>强冬性,而且表达时间表现为冬性和强冬性早于春性和半冬性。

为了更准确、有效地揭示油菜资源遗传多样性,探索SSR和SRAP2种分子标记在油菜菌核病抗性资源遗传多样性分析中的应用,采用40对SSR核心引物及陕西理工学院生物学院分子与遗传实验室筛选出的40对多态性高、条带清晰的SRAP引物,对陕西省汉中市农科所经过连续3年牙签茎秆接种试验结合多年的田间抗性表现筛选出的43份菌核病抗性较好的油菜材料进行遗传多样性分析,并对2种分子标记揭示的多态性条带数、多态性信息含量(PIC)进行比较。结果表明:2种标记共检测出634个条带,SRAP标记检测的多态性条带数(335)较SSR(287)高,而SSR引物的平均多态性信息含量(PIC)值较SRAP引物高,分别是0.76和0.69。在遗传相似系数0.67处,43份油菜材料被分为Ⅲ类,白菜型油菜(丰油10号白菜型选系)可较好地与甘蓝型油菜区分。主成分分析(Principal component analysis,PCA)、群体结构分析与聚类分析结果相似,说明SSR与SRAP标记结合能准确有效的反映油菜材料的亲缘关系。供试43份油菜材料遗传相似系数分布在0.65~0.81,表明遗传相似性较高,亲缘关系较近。因此,应进一步加强抗源筛选及引进,对现有材料进行遗传改良,拓宽其遗传背景,从而为抗菌核病油菜品种选育奠定基础。

为明确长期单一施肥模式效果间的差异,研究了5种长期定位(34年)施肥模式对砂姜黑土小麦根系和光合的影响。结果表明,CK(不施肥)的根系性状表现最差,MNPK(有机肥与化肥配施等氮)与HMNPK(有机肥与化肥配施高氮)的总根长、总根表面积、总根体积和总根尖数显著高于NPK(单施化肥)和M(单施有机肥)处理,NPK与M间的总根表面积、平均根直径、总根体积差异不显著。长期有机肥与化肥配施(MNPK和HMNPK)相对于长期单施化肥(NPK)和有机肥(M)能提高小麦上3叶的长宽。在孕穗期,MNPK的光合速率、气孔导度和蒸腾速率最高,但与HMNPK差异不显著;在灌浆中期(MNPK与HMNPK发生倒伏),NPK和M处理的光合特性表现优于有机肥与化肥配施处理MNPK和HMNPK,MNPK的光合特性亦优于HMNPK(倒伏最重)。在孕穗期,有机肥与化肥配施相对于长期单施化肥和有机肥利于小麦叶绿素荧光参数的改善;灌浆中期,M处理的叶绿素荧光参数表现最优,MNPK的Φ_psⅡ、Fv/Fm、ETR、qP显著高于HMNPK。总根长、总根表面积、平均根直径、总根体积、总根尖数皆与光合高效叶片长宽及产量呈显著或极显著正相关关系;根系性状、产量与光合特性、叶绿素荧光参数Fm、Φ_psⅡ、Fv/Fm、ETR、qP呈显著或极显著正相关关系,与胞间CO₂浓度、Fo、qN呈极显著负相关关系。研究得出,有机肥与化肥配施虽有利于小麦根系及高效光合叶片长宽的改善,但有机肥与化肥配施高氮下遇特殊天气由于肥力较高易发生倒伏,造成光合速度的下降。

为探明不同耕作与保墒措施下冬小麦不同生育阶段的水分利用特征,采用田间试验,研究了普通耕作、深松、秸秆覆盖、保水剂、有机肥等措施对小麦不同生育阶段的耗水量、干物质积累量、水分利用及产量等的影响。结果表明,在小麦不同生育阶段均以秸秆覆盖和深松处理的保墒、储水效果较佳。在小麦整个生育期中,有机肥处理的耗水量最大,而深松和秸秆覆盖处理较少。在小麦拔节期前,有机肥处理更利于干物质的积累;在小麦拔节-孕穗期,以保水剂和深松处理积累的干物质量较高。孕穗期以后,秸秆覆盖处理的干物质积累量均高于其他处理,且秸秆覆盖处理在小麦全生育期的干物质积累量也较高。除返青-拔节期和孕穗-扬花期外,小麦不同生育阶段的水分利用效率均以秸秆覆盖处理最高,且其产量和水分生产效率均高于其他处理,其产量较普通耕作提高了50.9%,水分生产效率提高了11.7kg/(mm·hm²)。综上所述,秸秆覆盖处理较其他措施更能有效地改善小麦不同生育阶段的水分环境,从而促进小麦产量和水分利用率的提高。

在高肥力(文水)、中肥力(祁县)、低肥力(东阳)条件下,研究了不同管理模式(无氮肥对照、农户习惯、优化处理、高产高效处理)对春玉米土壤剖面硝态氮分布、累积与氮素平衡以及氮肥利用率的影响。通过3年定位试验,结果表明,春玉米收获后0~200cm土壤剖面硝态氮累积量,在2011,2012年3个试验点都表现为:农户习惯 >高产高效 >优化处理 >无氮对照。文水试验点硝态氮累积量最高,三季平均为287.7kg/hm²,比东阳和祁县土壤硝态氮累积量分别高18.4%和11.6%。氮素表观损失在3个肥力水平都均表现为农户习惯>高产高效>优化处理>无氮对照。作物携出量在3个肥力水平均表现为:高产高效 >优化处理 >农户习惯 >无氮对照。在2011,2012年氮素农学利用率均表现为:高产高效处理 >优化处理 >农户习惯,2013年氮素回收率最高为祁县。高产高效处理达67.6%。通过合理的管理模式,可以在提高产量的同时显著提高氮素的利用率,并降低土壤中硝态氮的残留量。

氮素是生菜最重要的营养元素之一,影响生菜的产量和品质,通过动态监测水培生菜生长及营养液矿质元素变化过程,为水培生菜合理有效的营养液管理提供理论依据。采用深水培方法,在5个氮素浓度9,8,6,4,3mmol/L条件下对生菜产量、品质及营养液元素动态变化过程进行了试验观测,分析了氮对水培生菜生长、矿质元素利用效率及动态吸收量的影响。不同氮素处理生菜的干物质积累量随时间差异越来越显著,在氮素水平为6mmol/L时生菜可获得最大产量;硝酸盐含量随氮水平的增高先增高后稍有降低,氮素浓度为8mmol/L时最高;Vc和可溶性蛋白不断增高,在氮素浓度为9mmol/L时含量最高;可溶性糖先增高后减小,氮素浓度为6mmol/L时含量最高;不同氮素浓度显著地影响了生菜对氮的吸收,高浓度氮素水平有利于生菜对氮、磷的吸收,较低氮素水平则有利于生菜对钾、钙、镁的吸收。生菜对氮、磷的吸收主要集中在定植后的20~30d,平均吸收量分别占到全生育期的64.81%和61.88%,对钾的吸收在定植后30~40d较多,平均吸收量占到全生育期的44.46%,生菜对钙、镁的吸收在定植后都较均匀。生菜对磷、钾、钙、镁的利用效率呈现出先增大后减少的趋势,对氮的利用效率线性减小。当氮素水平为8mmol/L时,生菜全生育期对矿质元素的吸收量最大,为582.31mg/株,此时生菜获得较好的产量和品质,较高的磷、钾、钙、镁利用效率,但是氮的利用效率较低。

为探究不同施氮量对茄子产量、品质及肥料利用率的影响,以陇优长茄为试验材料,采用盆栽试验,测定了不同施氮水平下(0,192,231,288,384kg/hm²),茄子干物质积累量、产量、营养品质及各器官养分含量。结果表明,茄子产量随着氮肥用量的增加先升高后降低,T2产量最高,为61920kg/hm²。氮肥用量(x)与茄子产量(y)之间存在显著的相关关系,数学模型为y=-0.570 9x²+290.03x+22915,R²=0.9899^**。各施肥处理中,可溶性糖和可溶性蛋白含量均以T2最高,分别为3.433%和2.264mg/g;维生素C以T1最高,为70.610mg/100g;硝酸盐含量以T1最低,为311.952mg/kg。氮肥利用率随着施氮量的减少而升高,T1最高,为36.78%;磷、钾的利用率都以T2最高,分别为23.23%,33.82%。因此,适当减少氮肥用量(T2)能够使茄子产量达到最高的同时,还可显著改善茄子品质、提高肥料的利用率。

利用土壤无机磷分级方法,研究长期施肥对黄壤中不同组分磷累积、迁移的影响。结果表明,施肥土壤全磷、有效磷、无机磷的含量均较不施肥处理有明显增加,随土层深度的加深而显著减少,施肥主要增加了Ca₂-P、Ca₈-P、Fe-P、Al-P含量,而对Ca₁₀-P、O-P含量影响较小。Ca₂-P、Ca₈-P、Fe-P、Al-P、Ca₁₀-P、O-P以表聚为主,同一土层上表现为O-P> Fe-P> Al-P、Ca₁₀-P> Ca₂-P> Ca₈-P。不同形态的无机磷含量随土层深度呈现垂直分布规律,在0~100cm土层中无机磷形态以O-P、Fe-P为主,且该比例随土层深度的增加而增加。因此,从长远来看,有机无机配施促使无机磷组分在土壤剖面的移动得以放缓,还不足以影响到地下水质量,更有利于黄壤区农业的可持续发展。

为探讨沼液连续长期农用的可行性,研究了连续3年定位施用沼液对水稻产量和品质的影响。以规模化养殖场猪粪尿发酵的沼液作为肥源,在四川省邛崃市固驿镇黑石村黄壤性水稻土上种植水稻,分别设置1个清水处理对照(1#),1个常规施肥处理对照(2#)和10个不同施用量沼液处理(分别为3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#、11#、12#),研究不同量沼液处理对水稻产量和品质的影响。结果表明,适量沼液施用能不同程度地提高水稻产量和品质。在后2年沼液施用量水平高于第1年施用水平的情况下,随着沼液施用量的增加,后2年水稻的产量、蛋白质含量和矿质元素含量呈现明显的变化趋势。沼液处理下,每年最高水稻产量比常规施肥处理的产量分别提高9.9%,87.2%,69.8%;第1年稻米蛋白质含量较后2年高,且随着沼液施用量的增加呈先增加后减少的趋势;随着沼液施用量的增加,后2年稻米中Mg、Fe、Mn、Cu含量均呈先上升后下降的趋势,Zn含量呈上升趋势;而第1年稻米中Cu、Zn含量有明显变化趋势,Mg、Fe、Mn含量变化无明显规律。表明适量的沼液施用比常规化肥处理更有利于水稻产量和品质的提高,当沼液施用量控制在3200~5300kg/hm²时,水稻产量和品质维持在相对较高的水平。

为了明确生物炭与传统土壤培肥方式对土壤中生物活性的影响,通过连续6年微区定位试验,以传统的土壤培肥方式作为对照,探究较长时间施用生物炭和炭基肥对土壤酶活性的影响,以更好地揭示施用生物炭对农业土壤微生态环境的影响,为生物炭农用提供理论参考。定位试验于2009年开始,连续6年进行了花生微区田间试验(2m²)。试验设4个处理,分别为秸秆还田+NPK(CS)、施用猪厩肥+NPK(PMC)、生物炭+NPK(BIO)和炭基肥(BF)处理。测定了2014年播前以及花生各生育时期土壤中过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶以及微生物量碳和可溶性有机碳含量等指标。结果表明,连续施用6年后,BIO处理中土壤过氧化氢酶活性除播前和成熟期与CS及PMC处理相近外,其他生育时期均显著(P<0.05)低于这2个处理;土壤蔗糖酶活性除成熟期外其他时期均高于CS和PMC处理。BF处理中土壤过氧化氢酶活性除播前处于较高水平,其他生育时期与CS和PMC相比均处于较低水平;土壤蔗糖酶活性除结荚期外其他生育时期均接近或者低于CS和PMC处理。与CS和PMC处理相比,BIO和BF处理对脲酶活性的影响没有表现出明显的规律性。BIO和BF处理除成熟期外,其他生育期中土壤微生物量碳含量均低于PMC处理。在花针期相对于CS和PMC处理,BIO处理中可溶性有机碳含量提高,BF中处理可溶性有机碳含量降低。与CS和PMC相比,施用生物炭会抑制土壤过氧化氢酶活性,提高蔗糖酶活性,提高了土壤可溶性有机碳含量;施用炭基肥抑制了过氧化氢酶、蔗糖酶活性,降低了可溶性有机碳含量,生物炭和炭基肥对脲酶活性的影响没有表现出明显规律性,对微生物活性提高的作用在秸秆还田和施用猪厩肥之间。

为探讨黄瓜温室土壤溶液中钾含量的变化特征,以河北永清县黄瓜主产区的黄瓜温室为研究对象,研究了黄瓜温室整个生育期根层(35~40cm)和非根层(95~100cm)不同深度土壤溶液中钾的动态变化规律及土壤中钾的淋失特征。结果表明,根层(35~40cm)各处理土壤溶液钾含量为47.7~114.0mg/L,呈现升高-降低-升高的趋势;在非根层(95~100cm)土壤溶液中,常规施钾处理(施钾量为3022kg/hm²)的钾含量(40.3~105.0mg/L)动态变化规律与根层相似,而对照处理(不施钾)的钾含量(49.6~66.5mg/L)和推荐施钾处理(施钾量为600kg/hm²)的钾含量(30.6~42.8mg/L)随时期无明显变化。土壤淋溶液中钾的浓度随施钾量的增加呈不同程度的升高趋势,其浓度为27.9~65.1mg/L,黄瓜整个生育期土壤钾的总淋失量为154kg/hm²。综上所述,该试验区黄瓜温室存在一定程度的钾淋失风险,推荐600kg/hm²在保证产量的基础上可以降低钾素的淋失,可有效增加经济效益和环境效益。