4-香豆酸:辅酶A连接酶(4CL)作为类黄酮与木质素的主要生物合成酶,与植物黄酮类化合物的形成存在紧密的联系。为了探索甘草4CL基因家族与异甘草素的合成、积累的关系,测定甘草在干旱胁迫后,异甘草素的含量,及甘草4CL基因家族表达特性和生物信息学分析,了解异甘草素积累特性与甘草4CL基因的关系。结果显示,异甘草素主要积累在甘草根中,且干旱胁迫能显著提升甘草根中的异甘草素含量,在聚乙二醇(PEG)胁迫2 h后的含量是对照组(0 h)的3.91倍。干旱胁迫可诱导地下部分中的Gu4CL基因上调,Gu4CL2、Gu4CL4和Gu4CL5经PEG胁迫诱导后表达量较高,而Gu4CL2在PEG胁迫后上调最为明显,Gu4CL2表达与异甘草素含量变化相似。Gu4CL基因的生物信息学分析显示,11个基因都有2个保守的多肽基序BoxⅠ(SSGTTGLPKGV)和BoxⅡ(GEICIRG),并且11个基因分布在11个Scaffold片段上。启动子顺式作用元件分析发现,Gu4CL2、Gu4CL4和Gu4CL5基因较其他Gu4CL基因包含更多的脱落酸和茉莉酸响应元件。因此,干旱胁迫可能诱导茉莉酸、脱落酸的合成,调控甘草根中Gu4CL2、Gu4CL4和Gu4CL5基因的表达,提升异甘草素的积累。

当前,传统育种手段已经不能完全满足棉花市场及生产的需求,可以利用分子生物技术来加快棉花品种的更新,转录因子为棉花基因功能研究和遗传育种提供了重要的帮助。MYB转录因子家族作为最大的转录因子家族之一,在多种植物中存在,并且在植物的生长发育过程中行使着多种功能。MYB转录因子具有很高的研究价值,在模式植物中的功能已经得到较为深入的研究,但在非模式植物,特别是棉花中的研究仍然较为有限,大多集中在陆地棉中。为进一步了解MYB转录因子,对部分植物及棉花中MYB转录因子的相关研究进展进行了综述,主要涵盖了它们的分类依据、结构特点、进化方式以及在响应生物及非生物胁迫、棉花纤维发育和次生代谢等方面的作用,并对目前已知的棉花MYB转录因子的相关功能进行了分析。通过对这些内容的综述,有助于加深我们对棉花MYB转录因子的了解,为后续研究不同棉种中MYB转录因子以及深入研究它们的功能和机制提供了重要的参考。

为了给姊妹系材料的有效利用提供理论指导,加速小麦安农1687品种的推广,为小麦新品种的遗传改良提供参考。以小麦安农1687及其姊妹系和双亲为材料,通过对小麦材料的田间农艺性状进行表型鉴定和利用55K芯片对小麦材料进行基因型鉴定相结合的方法,同时借助SPSS分析数据和RIdeogram包绘图发现双亲和部分姊妹系组合在穗长这一性状上存在极显著差异,亲本安农1106和西农822、姊妹系系Q6、系8和系105、系133在19条染色体上共存在909个差异SNP位点,5B染色体上包含500个,富集在5B染色体物理位置的63~87 Mb和400~410 Mb区间内。对区间内的候选基因进行克隆测序,发现编码生长素诱导蛋白的2个基因TraesCS5B01G225000和TraesCS5B01G058700的CDS区在双亲和姊妹系组合间分别存在着5个错义突变和2个错义突变,造成了氨基酸的改变,同时基因TraesCS5B01G225000的突变导致密码子变为终止密码子TGA,氨基酸合成终止。因此,推测这2个基因可能对于小麦穗长有着一定的影响。

为研究核桃种质资源涩味的遗传多样性,以4个不同核桃涩味群体共118份种质资源为材料,利用SSR毛细管电泳荧光标记技术进行遗传多样性研究,并构建树状聚类图。结果表明:12对引物共检测到93个等位变异位点,变异范围为2~18,平均每对SSR引物可检测到7.75个等位位点;多态性信息量(PIC)为0.357 9~0.785 2,平均0.541 1。4个群体的多态位点数Np为91、多态位点百分率PPB为97.85%、观测等位基因数Na为1.978 5、有效等位基因数Ne为1.198 5、Shannon's信息指数I为0.209 7、Nei's多样性指数H为0.126 3、总遗传多样性指数Ht为0.126 7、群体内遗传多样性指数Hs为0.122 2,说明4个核桃群体的遗传多样性和变异度不高。群体间遗传分化系数Gst为0.035 5,说明群体内遗传变异占总变异的96.45%。其中稍涩群体多态性位点百分率最大,为72.04%,说明稍涩群体在4个群体中遗传多样性最丰富。UPGMA聚类分析表明,4个群体的遗传相似系数为0.989 8~0.997 1,群体的整体相似系数高,说明这4个群体的遗传距离很近。当相似系数为0.993 4时,可将4个群体分成2组。其中,第1组包括不涩、稍涩和较涩3个群体,剩余涩群体单独为一组。通过计算不同群体93个位点的基因频率,发现12对引物的41个位点可将不同涩味等级的资源区分开。利用SSR分子标记技术对4个核桃群体进行与涩味相关的遗传多样性分析,根据转录组测序结果筛选出12对引物用于SSR分析,共扩增出93个SSR位点,多态位点百分率为97.85%,说明引物的多态性高,适用于核桃的遗传多样性分析,为培育轻涩味的优良品种提供技术指导,可用于后续核桃涩味的遗传多样性及育种研究。

为探究肉桂酸-4-羟化酶(C4H)对金线莲类黄酮含量积累的影响,以金线莲为研究对象,利用硝酸铝显法测定其不同组织的总黄酮含量;基于同源克隆技术和RACE技术从金线莲分离克隆出C4H基因(ArC4H,GenBank登录号ON455229);利用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)分析金线莲不同组织C4H基因表达量。结果表明,金线莲不同组织黄酮类物质含量有显著差异(叶>茎>根),其中叶片的总黄酮含量是根和茎的3倍多;系统进化树分析,发现金线莲与大多数兰科植物的亲缘关系比较接近,ArC4H基因的开放阅读框为1 518 bp,编码505个氨基酸,属于细胞色素P450超家族成员之一,理论分子量为65.17 ku,等电点为9.21,属于亲水蛋白;ArFLS具有序列保守性,在不同组织中均有表达,qRT-PCR分析表明,该基因在茎中表达量最高,根中次之,在叶中表达量极低,且总黄酮含量也有相似的趋势。据此初步确定,该基因为金线莲ArC4H基因。

花粉管是植物有性生殖的重要结构之一,其生长需要精密的细胞内外信号协调。钙离子作为重要的第二信使,在花粉管生长的各个阶段发挥重要作用。钙离子通过离子通道从外部或内源性钙离子库进入细胞质,并通过钙离子泵和转运体被逆向转运出去,以维持钙离子动态平衡。这种钙离子内流与外排的协调调节,是钙离子信号建立与维持的关键。钙依赖蛋白激酶(CPK)和类钙调神经磷酸酶B亚基(CBL)是两类重要的钙离子感受蛋白,它们能够感知细胞内钙离子变化,并通过磷酸化下游靶蛋白调控花粉管的极性生长。具体而言,CBL信号通路通过调节离子平衡和液泡动态来参与调控,而CPK信号通路则通过调节水分通道、一氧化氮合成、离子通道等,影响花粉管的膨压、生长速度和生长方向。这些钙离子信号分子与小G蛋白ROP1及其下游通路之间存在复杂的相互调控关系。综述了钙离子信号在花粉管生长中的关键作用,并阐述了参与钙离子信号调节的蛋白激酶家族及其信号通路的调控机制,为深入理解花粉管极性生长的分子机制提供了重要参考。

春化是冬小麦生长发育过程中特有且必需的生理阶段,决定了冬小麦的生态适应性和产量。本研究简要概述了冬小麦春化作用的生产应用价值;通过对小麦春化作用关键基因TaVRN1、TaVRN2和TaVRN3的结构、功能及其调控网络进行总结分析,认为研究TaVRN1的表观遗传学调控是小麦春化作用机制解析的核心工作;结合现有的TaVRN1表达调控的研究,重点介绍了小麦春化需求差异的成因,冬季长期低温感知的机制,春化后越冬记忆及越冬记忆重置的研究进展,以及春化作用对小麦耐寒性调控、小穗发育、分蘖等农艺性状的影响。此外,本研究针对春化作用中未解决的科学问题进行了总结,并且对小麦春化作用未来的研究方向进行了讨论,为小麦高产快速育种的研究提供了参考建议。

为研究播期对冬小麦产量及产量构成的影响,生长发育及株型结构对积温的响应特征,明确适应气候变化的小麦生育特点及合理株型结构。2017年秋至2019年夏在河北藁城进行大田试验,设置5个播期,9月25日、10月5日、10月15日、10月25日和11月4日。结果表明,10月5-15日播种,冬前≥0 ℃积温410~549 ℃,小麦产量较高,该条件下穗数较高,穗粒数适中;积温过高达733 ℃时,无效分蘖多,分蘖成穗率降低,穗数下降;积温低于279 ℃时,穗数和穗粒数均下降。提出高产稳产小麦冬前个体指标:单株主茎和分蘖数量2.3个,次生根数量2.5条,主茎叶片数4.1片,单棱期越冬。积温对小麦株型结构有明显影响,随播期推迟,旗叶变长、变宽、叶面积增加,倒3叶至倒5叶变窄、叶面积降低,基部茎粗增加,上部1~2节节间增长,下部3~5节节间缩短,株高显著降低。由产量和冬前积温的拟合方程得出,气候变暖背景下高产稳产小麦适期晚播期限为10月8-14日,该条件下冬前积温范围为433~541 ℃,植株冬前生长发育适中,旗叶较小、茎节较短,倒3~5叶较大、茎节稍长,株型结构合理。

以镉敏感小麦川麦28(CM28)为研究对象,探究在不同浓度镉胁迫下喷施外源甘氨酸对其生理生化过程的影响。测定了不同处理下CM28的株高和根长、镉的地上部转运系数与富集系数、叶绿素含量和丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性,并利用qRT-PCR技术分析不同处理下根部和叶片中PEPC基因的表达水平。结果表明,30 μmol/L镉胁迫下,喷施外源甘氨酸会导致CM28地上部干质量与鲜质量下降,总叶绿素含量下降,MDA含量上升,表明植物受活性氧的影响程度增强。50 μmol/L镉胁迫下,甘氨酸能有效缓解镉胁迫对CM28产生的负面影响,使其总叶绿素含量上升,地上部干质量与鲜质量上升,MDA含量下降,表明植物受活性氧影响的程度降低。CM28的抗氧化酶活性随着镉浓度的升高而整体升高,喷施外源甘氨酸能在整体上提升抗氧化酶的活性,缓解镉胁迫导致的活性氧影响。根部PEPC基因的表达随着镉浓度的上升而整体上升,表明PEPC在植物根部抗逆性胁迫的过程中起着重要作用,外源甘氨酸的喷施在整体上也能有效缓解CM28受到的镉胁迫,引起PEPC基因的表达降低。综上所述,镉胁迫对CM28的生理生化过程具有不利影响,喷施外源甘氨酸能在一定程度上缓解镉对CM28的影响。

为明确不同大小果穗穗粒特性对玉米机械粒收籽粒破碎率的影响,以玉米品种先玉1171和正红505为试验材料,将果穗分大穗、中穗和小穗,测定不同收获时期玉米果穗的农艺性状、力学强度、籽粒含水率和籽粒破碎率等指标,探讨不同大小果穗玉米籽粒含水率和力学强度变化规律,分析果穗大小对玉米机械粒收籽粒破碎率的影响。结果表明:随收获期推迟先玉1171籽粒破碎率表现为先降低后略微上升的趋势,正红505表现为下降趋势,品种间籽粒破碎率差异逐渐缩小。各时期小穗机械粒收籽粒破碎率均显著低于中穗和大穗,正红505小穗籽粒破碎率较中穗、大穗分别降低16.98,20.96百分点,先玉1171小穗籽粒破碎率较中穗、大穗分别降低了18.63,22.43百分点。随收获期的推迟玉米籽粒含水率逐渐降低,各时期正红505籽粒含水率均显著高于先玉1711。先玉1171小穗籽粒含水率显著高于中穗和大穗,而正红505小穗籽粒含水率低于中穗和大穗。先玉1171小穗籽粒胚乳穿刺强度多显著低于中穗和大穗;正红505果穗大小间籽粒力学强度差异不显著。相关分析表明,籽粒破碎率与含水率、穗长、穗粗和果穗体积呈显著或极显著正相关,而与籽粒力学强度极显著负相关。适度降低玉米果穗穗长、穗粗和果穗体积,可显著降低机械粒收玉米籽粒破碎率。因此,生产上可通过选择小果穗玉米品种,或通过增密等栽培措施降低果穗大小,是降低机收籽粒破碎率有效措施。

低温逆境严重影响水稻尤其是机插稻的安全生产。为明确机插双季稻适宜植物生长调剂及其喷施时期,以早稻品种中嘉早17和晚稻品种H优518为材料,研究了不同植物生长调剂(烯效唑,C1;脱落酸,C2;壮谷饱,C3)与喷施时期(早稻:浸种,D1;一叶一心期,D2;两叶一心期,D3;移栽前,D4;返青期,D5;晚稻:孕穗期,F1;始穗期,F2;齐穗期,F3;齐穗后7 d,F4)对机插稻产量和抗寒特性的影响。结果表明,3种植物生长调剂中,壮谷饱处理茎蘖数最多,叶面积指数最高,干物质积累量最大,且显著高于其他2个处理。壮谷饱处理产量最高,早稻较烯效唑和脱落酸处理实际产量分别高7.58%,7.13%,晚稻壮谷饱较烯效唑和脱落酸处理实际产量分别高13.54%,11.59%。喷施时期方面,早稻于返青期喷施,晚稻于始穗期喷施,对产量形成各指标提升效果最佳,产量最高。分析产量构成因素,植物生长调剂及喷施时期主要通过提高水稻穗粒数而增产。不同植物生长调剂处理下抗氧化酶活性存在差异,早、晚稻SOD、POD及CAT活性均以壮谷饱处理最高,同时早稻返青期喷施,晚稻始穗期喷施植物生长调剂对提升抗氧化酶活性效果更佳。综合来看,湘南双季机插稻植物生长调剂选用壮谷饱,且早稻返青期喷施、晚稻始穗期喷施的抗寒增产效果最好。

为筛选适宜新疆奇台县种植的酿酒高粱品种,同时为新疆地区高粱新品种的选育及推广提供参考依据,2020-2022年对省外引入的20个高粱新品种进行了生育期、农艺性状及产量进行比较,同时分别对籽粒淀粉、赖氨酸、单宁、可溶性总糖、粗蛋白、粗灰分、粗纤维等营养品质进行了鉴定,分析了各品种的丰产性和稳产性。结果表明,不同高粱品种的生育期、农艺性状、产量和营养成分不一致,品种及种植年限之间有差异。20个品种的平均生育期为84~146 d,株高为68.44~250.46 cm,其中属于极早熟特矮品种有龙杂18和龙杂20等2个品种,株高150 cm以下适合于机械化栽培的矮秆品种有凤杂4、辽糯11、吉杂124、吉杂127、辽杂37、辽粘3、冀酿3号、晋杂34、晋糯3、通杂108、锦杂109、赤杂106、金糯粮5等13个品种。晚熟高秆品种只有红缨子1个品种。平均产量为4 364.32~13 779.84 kg/hm²,锦杂109产量最高,沈杂5产量最低。籽粒品质在各品种之间存在差异,其中辽杂10号淀粉含量高达759.93 g/kg,而晋杂34单宁含量最低1.80 g/kg。综上,考虑生育期、农艺性状、产量及品质等特性,参试品种锦杂109属于矮杆、中熟品种产量为最高、稳产性最好、综合表现为最佳,可作为适合机械化栽培的首选品种在奇台地区进行推广种植。

为了明确黑果枸杞不同组织器官内酚类物质以及钙对土壤盐渍化响应。以一年生(F₁)、二年生(F₂)、三年生(F₃)的黑果枸杞分枝及野生(Q₁)、轻度(Q₂)、中度(Q₃)、重度(Q₄)盐渍化土壤的黑果枸杞三类器官为材料,采用比较及主成分分析评价黑果枸杞的品质。结果表明,不同处理下黑果枸杞各指标存在显著差异,果实中 Q₁钙与黄酮含量(1.623 g/L,73.963 mg/g)最高,Q₄总酚、花青素及原花青素含量(2.049 mg/g,151.836 mg/L,286.167 mg/g)最高;分枝中 Q₂钙含量(4.167 g/L)最高, Q₃总酚含量(0.491 mg/g)最高,Q₄黄酮、花青素和原花青素含量(25.704 mg/g,2.463 mg/L,10.208 mg/g)最高;叶:Q₁钙与黄酮含量(5.469 g/L,34.593 mg/g)最高,Q₄总酚及原花青素含量(0.943 mg/g,21.000 mg/g)最高,Q₂花青素含量(2.880 mg/L)最高;一~三年生分枝:F₁钙含量(2.561 g/L)最高,F₂总酚、花青素及原花青素含量(0.409 mg/g,0.163 mg/L,8.858 mg/g)最高,F₃黄酮含量(34.593 mg/g)最高。土壤盐分与各指标之间存在相关性,与果实钙含量显著正相关,与果实黄酮含量及叶钙含量呈极显著正相关。果实钙含量与叶钙含量显著正相关,与果实黄酮含量呈极显著正相关,与果花青素含量、分枝黄酮含量呈显著负相关,同时,其与果实原花青素含量呈极显著负相关。

为了研究缺钾胁迫下活性氧(ROS)对甘薯生长和抗氧化系统的影响,进一步揭示活性氧调控甘薯缺钾胁迫下的抵御机制。选用低钾耐受型品种徐薯32和低钾敏感型品种宁紫薯1号2种甘薯品种为试验材料,通过人工气候室内水培的方式确保试验过程中环境因素保持一致,采用外源H₂O₂和二苯基氯化碘ROS抑制剂(DPI)预处理甘薯幼苗之后再进行缺钾处理,检测缺钾处理后不同时间点下甘薯根系内源H₂O₂相对含量、抗氧化基因表达水平及酶活力指标的变化,记录甘薯的形态特征,探索ROS信号对缺钾胁迫下甘薯苗期生长的影响。研究结果表明,缺钾处理下,甘薯生物量降低,叶色变淡;甘薯幼苗根系ROS相对浓度在第14天荧光强度表现最高;甘薯根系中抗氧化相关基因的表达量普遍升高,H₂O₂预处理表达量升高更显著;与-K处理相比,H₂O₂和DPI预处理均可提高甘薯叶片中的抗氧化酶活性,不同种酶活性在缺钾处理21 d内的变化趋势有所差异;不同处理的影响效应存在品种差异。H₂O₂可作为胁迫信号分子,提高甘薯幼苗抗氧化基因表达水平,提高抗坏血酸酶(APX)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的酶活,从而清除多余ROS,有效缓解缺钾胁迫对甘薯幼苗生长的抑制,而DPI可以抑制内源H₂O₂的产生,维持抗氧化酶活,保护甘薯幼苗ROS酶促清除系统,避免组织的氧化损伤。

为探究尿囊素的最佳施用时期,以甜研8号为试验材料,在黑龙江省肇东市尚家镇五间村盐碱地进行,共设置6个处理,分别于苗期(M)、叶丛快速生长期(Y)、块根膨大期(K)、苗期+叶丛快速生长期(MY)和苗期+叶丛快速生长期+块根膨大期(MYK)喷施质量浓度为0.1 mmol/L的尿囊素,对照喷施清水(CK)。测定不同时期喷施尿囊素对甜菜光合特性、抗氧化酶活性以及块根产量指标的影响。结果表明,尿囊素处理后叶绿素含量与CK相比有所提高,其中MY处理在各个时期高出27.8%,12.4%,21.8%,32.2%;喷施尿囊素的处理气孔导度在RuBP活性、蒸腾速率、光化学淬灭能力、实际光合效率和抗氧化酶活性与CK相比均有不同程度的提升;非光学淬灭能力、丙二醛含量以及胞间CO₂浓度均低于CK,其中MY处理效果最好,MYK处理与MY处理间并没有显著差异。与CK处理相比,MY处理块根的产量提高了26.6%,产糖量增加了21.3%。综上所述,苗期+叶丛生长期喷施尿囊素能有效缓解盐碱胁迫给甜菜带来的危害,从而提高甜菜产量,为外源尿囊素提高甜菜耐盐碱性提供理论依据。

为探究不同环境对大豆-根瘤菌共生结瘤能力的影响,筛选适宜大豆-根瘤菌共生结瘤的培养条件,设置4种环境因素共10种处理(培养温度:22,26,30 ℃;培养基质:蛭石,蛭石营养土;接种时期:0 d接种,10 d接种;摇菌终浓度:OD₆₀₀=0.5,OD₆₀₀=0.9,OD₆₀₀=1.3),组合出36种培养条件。测定36种培养条件下大豆-根瘤菌的5个结瘤相关表型,即单株根瘤数、单株根瘤干质量、根瘤大小、叶片生长10,24 d的SPAD值,运用主成分分析、模糊数学隶属函数法和聚类分析法对各条件下大豆-根瘤菌共生结瘤能力进行综合评价和分类,建立大豆-根瘤菌结瘤能力综合评价体系,并根据综合评价D值筛选最优培养条件。结果显示:培养温度是影响大豆-根瘤菌共生结瘤的主要环境因素,不同培养条件下的单株根瘤数、单株根瘤干质量、根瘤大小、叶片生长10,24 d的SPAD值的最大值对应的培养温度分别为30,26,26,30,26 ℃。在本研究设置的培养条件下,大豆-根瘤菌共生结瘤体系最优培养温度为26 ℃;通过基于综合评价D值的多元线性回归分析和灰色关联度分析得知,单株根瘤干质量和根瘤大小与大豆-根瘤菌共生结瘤能力的相关性较强,可作为结瘤能力鉴定的重要参考指标。该研究结果建立了一个大豆-根瘤菌共生结瘤能力的综合评价体系,为选择鉴定结瘤能力的表型和培养条件提供了理论依据。

钙依赖蛋白激酶(CPK)是一类响应钙信号的蛋白激酶,参与调节植物繁殖中钙信号和细胞骨架精密控制的花粉管极性生长。为揭示拟南芥CPK在花粉管极性生长中的功能,利用生物信息学方法分析CPK家族成员的表达模式和进化关系,构建持续激活(CA)和显性抑制(DN)型CPK17突变体。基于基因枪技术,观察CA-CPK17和DN-CPK17过表达花粉管的表型变化,比较高钙和低钙胁迫对CPK17和CA-CPK17过表达花粉管生长的影响,分析CPK17与同源蛋白CPK34的共同表达情况。另外预测CPK17的互作蛋白网络,并对部分互作蛋白进行验证。结果显示,拟南芥中有7个花粉特异表达的CPKs,其中CPK17和CPK34具有高度的相似性(93%),并在成熟花粉中高表达,在其他组织中低表达或不表达。过量表达CPK17对花粉管生长没有显著影响,而CA-CPK17则导致花粉管去极化生长和顶端肿胀,DN-CPK17无明显效果。过量表达CPK34也引起类似的花粉管生长缺陷,而同时过表达CPK17和CPK34则使缺陷加重。钙胁迫试验显示,CPK17过表达花粉管对低钙条件不敏感,而对高钙条件敏感。而缺乏调控域的CA-CPK17过表达花粉管对高钙和低钙条件均不敏感。预测的CPK17互作蛋白主要是ROP负调节因子,但酵母双杂交试验未能证实存在互作关系。这些结果表明,CPK17的C端调控域在钙信号的响应中起重要作用。CPK17和CPK34在花粉管生长中具有协同作用,可能通过调控钙离子的内流,进而影响胞内的钙离子梯度。

盐碱地是我国重要的后备耕地资源,普遍存在无机盐分含量高、有机质匮乏、土壤肥力低等问题,这严重影响了我国粮食安全。因此,需要改善盐碱土壤状况、提升土壤肥力,并为我国粮食安全提供更可靠的保障。在我国,秸秆作为一种重要的农业有机废弃物,秸秆的资源化利用已成为农业可持续发展的重要组成部分。其中,秸秆还田作为一项核心措施被广泛推广。经大量研究表明,通过将其合理还田可以有效地改善土壤的结构,增加土壤的有机碳含量,提高土壤的肥力。目前,秸秆资源如何在盐碱土壤上高效利用从而使盐碱土壤有机碳得到提高是我国农业现在面临的重大课题。因此,本研究从秸秆不同还田方式、还田量等方面进行概述来探究其对盐碱地土壤有机碳库及组分的影响。在此基础上,提出秸秆还田技术存在的不足并找到其解决办法。在实践中,采取适当的处理措施来实现秸秆还田对盐碱地的改良。此外,进行盐碱地研究不仅是对特定土壤环境的深入分析,更是一项涉及多学科交叉的复杂系统工程。在这一过程中,必须充分考虑到各种因素,包括但不限于土地管理、水文地质、生态系统、农业经济等。通过这样的努力,才能更加深入地理解盐碱地的特性,为改善和利用这些宝贵资源提供科学依据和技术支持。

淡水资源短缺是限制农业可持续发展的重要因素,而采用适宜浓度的咸水灌溉成为弥补这一短板的有效途径,但是持续利用咸水灌溉可能增加土壤次生盐渍化风险,因此,利用咸水灌溉的同时应保证盐分淋洗。为准确评估咸水灌溉对土壤的长期影响以及增施有机肥对盐分淋洗的效果,依托连续10 a旱作处理以及1,3,5 g/L的咸水灌溉,分别施用化肥和化肥基础上增施有机肥开展工作。通过分析0~200 cm土壤剖面每20 cm土壤含水量、电导率、pH值、有机质、全氮、有效磷和全磷含量,发现不同浓度咸水灌溉对表层土壤电导率等特征没有显著影响,而采用5 g/L的咸水灌溉处理增加了增施有机肥下0~20 cm和120 cm以下土层土壤含盐量。此外,相较于化肥处理,增施有机肥处理显著提高了土壤耕层含水量、有机质、全氮、有效磷和全磷含量,各指标提高幅度为14.16%,38.27%,32.39%,44.25%,9.56%。可见,尽管增施有机肥提高了土壤电导率,但是土壤仍处于低盐环境,而增施有机肥对土壤养分(尤其是有效磷)含量的提升幅度更大。同时,由于降雨和冬小麦种植前的淡水灌溉,在该区域采用<5 g/L的咸水灌溉不会引起表层土壤积盐。

为探究饲用甜高粱在盐碱地的生产性能以及土壤改良效果,在南疆种植中科甜438号饲用甜高粱,测定其产量,并且饲用甜高粱种植前和收割后在盐碱地上选取0~10 cm,10~20 cm,20~30 cm土层,测定比较分析土壤理化性质、土壤离子和土壤酶活性的影响。结果表明:饲用甜高粱种植后土壤总盐度、pH值、电导率呈下降趋势,与种植前相比,Na⁺、K⁺、HCO₃^-、Cl^-、SO₄^2-含量及全钾、全磷、有效磷和碱解氮含量下降,而Ca²⁺、Mg²⁺含量及土壤总孔隙度、有机质、全氮、速效钾含量均呈上升趋势。土壤阳离子中Mg²⁺含量最高,阴离子中SO₄^2-含量高于Cl^-。土壤酶活性中,过氧化氢酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性之间无显著差异,而脲酶活性差异显著。与种植前相比,不同土层中10~20 cm土层的变化较明显。相关性分析结果可知,pH值和总盐度之间呈极显著正相关关系;容重和pH值、总盐度之间呈显著正相关关系;蔗糖酶和碱性磷酸酶之间呈显著正相关关系。上述结果表明,该地区的盐碱土壤是Na₂SO₄为主的土壤类型,并且该地区盐碱地种植饲用甜高粱不仅可以收获高产的饲草,还能降低土壤中的部分离子改善土壤理化性质。

为有效控制畜禽粪便堆肥过程中的氮素损失,采用反应器进行模拟堆肥试验方法,以鲜牛粪为原料、玉米秸秆为辅料,研究不同黏土矿物与化学物质复配添加剂对牛粪堆肥过程中氮素损失、氮素形态转化规律以及理化性质的影响。结果表明,添加剂未对物料的腐熟过程造成显著影响,堆肥结束后有机肥种子发芽率和pH值均达到《有机肥料》(NY525-2021)的要求。添加黏土矿物蛭石和膨润土后,牛粪堆肥过程中氨气总排放量均较对照显著下降,分别为21.83%和14.22%;而黏土矿物与化学物质复配可进一步降低堆肥氨排放,以蛭石+过磷酸钙组合的氨减排效果最佳,其次是蛭石+磷酸二氢钙组合,氨气排放总量均较单一蛭石处理显著下降,分别为28.47%和21.18%。相关分析表明,在物料pH值7.0~8.0,堆体氨排放总量与物料pH值呈线性相关关系(y=52.97x-351.77,r=0.83),物料pH值每降低0.1个单位,氨排放总量可降低5.30 g/kg。堆肥结束后各处理全氮含量较对照处理增加6~14百分点。可见,黏土矿物与磷酸二氢钙、木醋液、过磷酸钙等化学物质复配,可有效降低堆体pH值,减少堆肥过程中的氨排放总量,增加堆肥中氮含量,进而实现牛粪堆肥过程中的保氮增肥功效,以蛭石和过磷酸钙复配的效果最佳。

为明确在添加土壤调理剂基础上不同灌溉施肥组合对张家口坝上地区土壤养分的影响。设置灌溉频率与施肥量和灌水频率与灌水量2个双因素试验,因素一为不同灌水频率:分别是 6 d(D6)、8 d(D8)、10 d(D10);因素二为不同施肥用量:100%施肥(F100)、调理剂+100%施肥(PF100)、调理剂+85%施肥(PF85)、调理剂+70%施肥(PF70);因素三为不同灌水量:100%灌水(W100)、85%灌水(W85)、 70%灌水(W70),共 24 个处理,分析不同灌溉施肥水平对土壤含水量和养分的影响以及各土层间养分的变化规律。结果表明,高频或中频灌水(D6 或 D8)的土壤平均含水量在 0~60 cm 土层中最高。与中频灌水(D8)处理相比,D6处理能够显著提高0~20 cm 土壤有机质以及20~40 cm 土壤全氮和速效钾含量。与常规灌水和施肥(F100和W100)相比,PF100 和PW100 均能够显著提高 0~20 cm 土层土壤含水量、全氮、速效磷、速效钾以及 20~40 cm 土壤平均有机质和硝态氮含量。在添加土壤调理剂基础上减水减肥仍然能够显著提高表层的土壤养分含量。PF85、PW85 或 PF70、PW70 能够显著提高 0~20 cm土层平均土壤有机质(14.4%~19.0%)、全氮(2.2%~11.2%)、速效磷(22.2%~41.7%)、速效钾(4.9%~42.8%)以及 20~40 cm土层平均土壤硝态氮(20.8%~95.0%)含量。通过相关性分析可知,土壤含水量在高频灌水条件下,与有机质、全氮和土壤速效钾(R²=0.081,0.092,0.166)以及在中频灌水条件下,与土壤速效磷和速效钾(R²=0.114,0.153)均呈极显著正相关。综上所述,高频灌溉条件下 100%施肥和 70%灌水+调理剂(PF100D6 和PW70D6)水肥组合对土壤养分的提高为最优,该结果可为我国北方干旱及其他环境相似地区的灌溉施肥优化管理提供科学依据。

为探究氨基酸肥与尿素配施对辣椒土壤活性有机碳组分及酶活性的影响,明确提高辣椒土壤活性有机碳组分含量的施肥模式。在同一施氮水平下,设不施肥(CK)、单施尿素(N0)、80%尿素N+20%氨基酸肥N(N20)、60%尿素N+40%氨基酸肥N(N40)、40%尿素N+60%氨基酸肥N(N60)、20%尿素N+80%氨基酸肥N(N80)和单施氨基酸肥(N100)7个处理,分析各处理土壤理化性质、土壤活性有机碳组分含量和酶活性变化。结果表明: 氨基酸肥与尿素配施能有效提升土壤活性有机碳组分含量及土壤酶活性。土壤有机碳含量随着氨基酸肥施入量的增加而增加,土壤活性有机碳组分含量和酶活性随着氨基酸肥施入量的增加呈现先增加后平稳或者微降的趋势。其中N60处理的土壤易氧化有机碳含量、颗粒态有机碳含量、微生物量碳含量、纤维素酶活性、过氧化氢酶活性和淀粉酶活性提升效果最佳:在0~20 cm土层,对比CK处理分别提高了105.50%,19.43%,142.60%,126.57%,22.28%,308.20%;在20~40 cm土层,对比CK处理分别提高了39.75%,59.32%,59.00%,130.27%,33.24%,342.16%。相关性分析表明:土壤总有机碳及各活性有机碳组分与酶活性均呈显著正相关。可见,氨基酸肥与尿素配施能够有效提高辣椒土壤中的活性有机碳含量和酶活性,且以40%尿素N配施60%氨基酸肥N提升潜力最大。

为探究新增耕地土壤肥力快速科学提升模式,以复垦新增耕地玉米小麦轮作系统为研究对象,开展不同施肥处理试验(包括不施肥对照(CK)、有机肥15 t/hm²(OF15)、化肥(MIN)、有机肥7.5 t/hm²+化肥(OF7.5+MIN),有机肥15 t/hm²+化肥(OF15+MIN)和有机肥30 t/hm²+化肥(OF30+MIN))。基于土壤全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质等土壤理化性质基础数据,采用土壤养分综合肥力指数(IFI)对不同施肥土壤肥力进行定量综合评价。结果表明:新增耕地施用化肥基础上增施有机肥提高土壤速效养分,分别增加土壤全氮108.6%~149.0%,土壤碱解氮253.6%~311.0%,土壤速效磷78.8%~171.6%,土壤速效钾35.6%~80.5%,土壤有机质含量增加5.8%~41.9%,土壤容重降低1.0%~8.3%,土壤pH值降低3.4%~7.3%,土壤综合肥力指数提高21.6%~27.7%,增加玉米小麦周年产量33.2%~127.1%。新增耕地土壤速效养分、有机质、土壤肥力水平和玉米小麦周年产量均表现出随着有机肥施用量增加而增加的趋势,其中以有机肥30 t/hm²效果最佳。与单施有机肥相比,有机肥与化肥配施有效增加土壤有机质和土壤综合肥力指数分别增加12.3%和22.0%。综上,有机肥+化肥相较单施化肥、单施有机肥的土壤综合肥力和作物周年产量均提高,有机肥30 t/hm²+化肥处理显著提升复垦新增耕地土壤肥力和作物产量。

为了探讨不同施氮水平和基追比对安徽省长江中下游稻茬麦小麦叶片生理、源库调节籽粒库容以及产量的影响。以白湖麦1号为试验材料,设置不同施氮水平和基追比(180,210,240 kg/hm²的3个施氮量;5∶1∶4,7∶1∶2,5∶4∶1的3个基追比),通过测定不同源库指标,以期明确适宜的长江中下游稻茬麦氮肥运筹模式。结果表明,随着施氮量的增加(0~240 kg/hm²),小麦叶面积指数(LAI)、花后叶绿素相对含量(SPAD)以及源器官生物分配量呈上升趋势,成熟期籽粒生物分配量和花后源生产能力转化率呈现先高再低的趋势,以210 kg/hm²的施氮量为最高;相同施氮水平,基追比7∶1∶2(基肥∶分蘖肥∶拔节肥)条件下小麦的叶面积指数和基追比5∶1∶4下的叶绿素含量最高,成熟期籽粒生物分配量和经济系数以7∶1∶2基追比为最高。在相同基追比处理下增加施氮量能提高小麦穗粒数和有效穗数,而小麦千粒质量随施氮量的增加而降低。籽粒产量随施氮量的增加呈先升后降趋势,在施氮量为210 kg/hm²和基追比7∶1∶2时小麦群体潜在库容大、粒叶比高、籽粒充实指数适宜,小麦籽粒产量达到最大值。综合高产、高效的选择条件,施氮量210 kg/hm²和基追比7∶1∶2是安徽省长江中下游稻茬小麦白湖麦1号最适宜的氮肥运筹,在此条件下白湖麦1号可以实现最大的潜在库容以及产量。

为改善盆栽红掌生产过程中的养分利用率、提高红掌品质和经济效益,探究了缓释肥替代水溶肥对红掌品质和养分利用的影响,以期优化红掌的生产栽培措施。以盆栽红掌特伦萨、骄阳2个品种为试验材料。设置3个施肥处理:清水对照(CK)、普通水溶肥(T)和缓释肥(AL),通过测定其株高、冠幅、最大叶片长、最大叶片宽、叶片数量、叶柄直径等生长指标发现:缓释肥处理组(AL)的盆栽红掌各项指标均明显优于对照组(CK)和普通水溶肥组(T)。进一步测定了叶绿素含量、干物质积累以及植株氮磷钾积累量,结果表明:相比普通水溶肥组(T),缓释肥组(AL)在2个品种中叶绿素总量分别增加1.9%(骄阳)和60.3%(特伦萨);植株干物质量分别增加3.9%(骄阳)和35.4%(特伦萨);氮素分别增加13.6%(骄阳)和32.1%(特伦萨);同时植株整体状态和商品性更佳。因此,缓释肥替代普通水溶肥能够通过提高植株叶绿素含量进而增加植株的养分利用率,提高红掌品质,同时减少资源浪费和环境污染,在未来红掌盆花生产中具有良好的前景。

为探究不同矿化度微咸水灌溉对冬小麦田土壤CO₂、N₂O、CH₄等温室气体排放和土壤微生物群落的影响,于2023年3-6月在中国科学院南皮生态农业试验站进行了3种(1,3,5 g/L,W1、W3和W5)矿化度微咸水灌溉冬小麦的大田试验。结果表明,从冬小麦返青期至收获期间,CO₂排放呈现出前期高,中期低,后期又上升的趋势;N₂O排放表现为前期高后期低的变化趋势;CH₄则在正与负排放之间波动。与W1处理相比,W3处理土壤CO₂和N₂O平均排放速率显著较低,CO₂和N₂O平均排放速率分别降低39.4%,68.9%。W5土壤CO₂和N₂O平均排放速率降低21.9%,40.0%,但统计学意义上无显著差异。不同浓度微咸水灌溉,对于土壤微生物α多样性影响较小,但显著改变了其群落结构。聚类分析表明,W1和W5处理的微生物组成存在显著差异,而W3的聚类结果介于W1和W5之间。相关分析表明,CO₂排放速率与土壤TN含量呈显著正相关,N₂O排放速率与土壤TN、TOC、DOC以及MBC呈显著正相关,土壤NO₂和CH₄排放速率分别与S0134 terrestrial和Sphingomonas以及Subgroup 25的丰度呈显著正相关。RDA分析表明,影响Sphingomonas和Subgroup 25丰度的关键理化因子分别为pH值、NH₄⁺、EC和DOC。综上所述,使用3 g/L的微咸水灌溉,能够在不显著增加土壤含盐量的基础上,降低土壤呼吸速率,减少农田碳排放量,是北方缺水区微咸水灌溉冬小麦的适宜灌溉水阈值。

为了探讨蚯蚓粪是否能对设施内外玉米土壤细菌多样性产生影响,以便在微生物水平上研究蚯蚓粪对设施内外土壤生态质量差异提供参考。基于Illumina NovaSeq测序平台,对不同种植模式(分别为蚯蚓粪设施内外和常规设施内外种植模式下不同品种玉米)下的玉米的根际土壤细菌进行 16Sr RNA 测序。质控后共获得 35 627个操作分类单元(Operational taxonomic units,OTUs),共计 1 832 428 条有效序列。比较不同种植模式下土壤样本OTU数、细菌群落结构组成、相对丰度、优势菌属组间差异性及细菌多样性分析的差异性。土壤样本OTU数在蚯蚓粪和常规种植模式下差异明显,蚯蚓粪种植OTU数高于常规种植,而与设施内外和不同玉米品种间差异不明显;土壤群落结构的优势菌门基本相同,但是在设施内外与是否施用蚯蚓粪之间的细菌门所占丰度大小之间存在较大差异,而在不同玉米品种之间的差异不大。在门水平上,变形菌门和细菌门在常规种植设施内外玉米(D类)中相对丰度比在蚯蚓粪种植的设施内外玉米(E类)高,而放线菌门和芽单胞菌门在蚯蚓粪种植的设施内外玉米(E类)比在常规的设施内外玉米(D类)中相对丰度高。在属水平上,鞘氨醇单胞菌属、Unclassified_Gemmatimonadaceae、Subgroup_10、Uunclassified_Bacteria和Unclassified_Vicinamibacteraceae,这5个属在蚯蚓粪种植中丰度高于常规种植,而Unclassified_Microscillaceae、交替赤杆菌属、黄杆菌属,Unclassified_Vicinamibacteraceae和Uncultured_gamma_proteobacterium,这5个属在常规种植中丰度高于蚯蚓粪种植。多样性分析结果显示,蚯蚓粪种植(E类)的Chao1、Ace和Shannon、Simpson指数显著高于常规种植(D类)。蚯蚓粪种植模式的土壤细菌数量和多样性高于常规模式种植,不同种植模式显著影响土壤细菌群落构成。

为了实现对三七根腐病菌的快速准确诊断、及时阻断病菌传播、开展针对性防治,建立了一种现场快速检测三七根腐病菌尖孢镰刀菌的实时荧光LAMP技术。首先从GenBank中筛选出尖孢镰刀菌类跨膜蛋白(TP)基因,并针对其保守区域设计了一套LAMP特异性引物,通过对尖孢镰刀菌LAMP检测体系的反应温度、内引物、外引物、环引物、Mg²⁺、dNTPs浓度进行优化,并评价体系的特异性及灵敏性,最后应用建立的LAMP检测方法分析三七病株及土壤样品中尖孢镰刀菌的含量。结果表明,LAMP检测方法最佳反应条件为: 反应温度64 ℃,内引物、外引物以及环引物的最佳浓度分别为1.6,0.2,0.1 μmol/L,Mg²⁺浓度6 mmol/L,dNTPs浓度0.4 mmol/L。利用建立的LAMP检测体系能从7种三七根腐病菌中特异性检测出尖孢镰刀菌,且灵敏度高,检测的最低模板浓度为0.2 pg/μL。此外,将DNA简提法和钙黄绿素指示剂与LAMP检测体系结合,建立了一种三七根腐病菌尖孢镰刀菌的现场快速检测方法,可快速准确检测三七植株及种植土壤中的尖孢镰刀菌,为土壤处理、根腐病的早期诊断和动态监测以及三七种子、种苗流通过程中的带菌分子检测提供技术支持。

为明确抗病次生代谢物香豆素对核桃炭疽病生防菌枯草芽孢杆菌 B2菌株的协同抗病机制,通过外源添加不同浓度香豆素测定其对枯草芽孢杆菌B2菌株生长、生物膜形成和定殖能力的影响。采用香豆素0.001(XD-1),0.010(XD-2),0.100(XD-3),1.000(XD-4),2.000 mmol/L(XD-5)5个处理,测定了不同浓度对枯草芽孢杆菌B2菌株生长的影响;观察生物膜形成情况并采用称质量法和结晶紫染色法对生物膜形成能力进行定量测定;通过涂布平板法测定荧光标记枯草芽孢杆菌B2菌株的定殖情况。结果表明,不同浓度香豆素均会促进菌株生长,0.100 mmol/L香豆素处理较对照差异显著,2.000 mmol/L香豆素处理与对照无显著差异;0.100 mmol/L香豆素处理显著强化生物膜的褶皱和立体程度,同时,镜检结果也显示,该处理的生物膜细胞显著聚集在一起;对生物膜的定量结果表明,0.100 mmol/L香豆素处理的生物膜形成能力最强;此外,香豆素可提高B2菌株的叶际定殖能力,定殖量在培养7 d达到顶峰,且0.100 mmol/L处理显著增加菌株叶际定殖数量。综上所述,本研究揭示了香豆素在调控枯草芽孢杆菌B2菌株对核桃炭疽病的生物防治效果方面的重要作用,高效发挥生防菌的生防潜力,为核桃炭疽病的生物防治提供了一种有效的策略。

拟轮枝镰孢菌显色方法的建立可以明确其在玉米植株中的侵染途径,进一步确定其致病作用机制。以拟轮枝镰孢菌为研究对象,探讨FDA、台盼蓝、甲苯胺蓝、酸性品红、碱性品红、FM4-64、转红色荧光载体等显色方法对拟轮枝镰孢菌真菌孢子和接种拟轮枝镰孢菌的玉米幼苗根系的染色效果,建立一种拟轮枝镰孢菌显色示踪法。结果发现,5%碱性品红和1%甲苯胺蓝对拟轮枝镰孢菌孢子染色效果较好,颜色明显、结构清晰,5.00 g/L FDA、0.4%台盼蓝、0.50 g/L酸性品红染色剂进行染色后,拟轮枝镰孢菌孢子能染上极浅的颜色,很难观察到孢子形态;对玉米幼苗根系染色剂染色对于根腐的观察,发现0.4%台盼蓝、1%甲苯胺蓝染色后玉米的根系会产生蓝色和棕色,可以明显看出棕色为玉米被拟轮枝镰孢菌侵染后发生根腐的部位,而0.50 g/L酸性品红和5%碱性品红染色过的则不能明显看出发生根腐的部位;对拟轮枝镰孢菌孢子的红色荧光显色观察发现,FM4-64颜色较深、结构不清晰、对观察时间有限制,而转红色荧光载体后荧光颜色明显、结构清晰、对观察时间无要求,后期可用于拟轮枝镰孢菌引起玉米、小麦等穗(粒)腐病的致病机理研究。综合比较之后,转红色荧光载体的拟轮枝镰孢菌比其他染色方法在致病机理研究等方面更具优势。

为获得具有和天然蛋白质类似功能与活性的尼帕病毒核衣壳蛋白(N蛋白),通过PCR扩增NiV N蛋白开放阅读框基因,克隆pFastBac^TMHTB载体,转化DH10Bac感受态细胞,转染sf9昆虫细胞,蛋白免疫印迹鉴定,生物信息学分析研究N蛋白特性。结果表明,经PCR和双酶切鉴定,获得重组质粒pFastBac^TMHTB-NiV-N;经SDS-PAGE和Western Blotting鉴定,获得具有免疫活性的重组蛋白Bacmid-NiV-N;经分子生物信息学软件分析预测,重组蛋白含有532个氨基酸,分子大小为58.34 ku,为不稳定、亲水性蛋白,无跨膜区,蛋白二级结构主要以无规则卷曲为主,有5个T细胞抗原表位和18个B细胞抗原表位。上述研究为深入进行NiV N蛋白的功能和建立相应抗原检测方法提供物质基础。

为探究牦牛Akirin1基因的序列特征,详细了解其组织表达特性。以甘南牦牛肌肉组织cDNA为模板,利用RT-PCR技术克隆甘南牦牛Akirin1基因CDS序列,并使用多种生物在线软件及工具进行生物信息学分析,再利用qPCR技术检测Akirin1基因在甘南牦牛心、肝、脾、肺、肾、肌肉、脂肪和睾丸组织中表达差异。结果显示,甘南牦牛Akirin1基因CDS长579 bp,共编码192个氨基酸,基因编码的蛋白分子式为C₉₆₄H₁₅₂₅N₂₇₅O₂₉₁S₈,蛋白理论等电点为8.91,不稳定系数和总平均亲水性分别为84.14,-0.822,属于不稳定亲水性蛋白;蛋白潜在磷酸化位点有29个,分别为14个丝氨酸,11个苏氨酸和4个酪氨酸;无信号肽和跨膜螺旋结构,亚细胞定位显示,主要存在于细胞核中,属于非分泌型蛋白;蛋白高级结构主要由39.06%的α-螺旋和56.25%的无规则卷曲结构组成。同源性分析比对牦牛与普通牛亲缘关系最近,符合实际情况,说明Akirin1基因在进化过程中相对具有一定保守性。实时荧光定量结果显示,Akirin1基因在成年甘南牦牛心、肝、脾、肺、肾、肌肉和脂肪组织均有所表达,而在肾脏组织中相对表达最多,显著高于其他组织,在肌肉和肝脏组织中表达相对较少。本试验为进一步研究牦牛Akirin1基因功能特征提供一定的理论基础。

旨在建立牦牛肌肉和皮肤成纤维细胞系,并分析比较两者的形态、生长、标志基因和蛋白的差异,为更好地了解和研究牦牛相关特性提供材料。首先,从妊娠3个月的牦牛胎儿分离皮肤和肌肉组织块,分别采用组织块法和酶解法培养其原代细胞,观察其生长状态和形态特点;之后,利用CCK8法检测皮肤成纤维细胞和肌肉成纤维细胞的增殖活力,并对2种细胞进行免疫荧光染色分析;最后,利用RT-qPCR分析2种细胞中成纤维细胞标志基因的表达。结果显示,酶解法比组织块法更容易获得胎牦牛皮肤和肌肉成纤维细胞,胎牦牛皮肤成纤维细胞的活力显著高于肌肉成纤维细胞(P<0.05),且皮肤成纤维细胞中标志蛋白VIMENTIN的荧光强度显著高于肌肉成纤维细胞,但二者组蛋白修饰H3K27me3的差异不显著;VIMENTIN和S100A4基因在皮肤成纤维细胞中显著高表达,而FAP和SMA基因在肌肉成纤维细胞中显著高表达,与免疫荧光染色结果一致。综上,建立了牦牛胎儿皮肤和肌肉成纤维细胞系,并通过CCK8、免疫荧光染色和RT-qPCR等方法比较了2种细胞的生理特性。

为调查云南大理州一处奶牛养殖小区BEFV的感染情况及其流行毒株G基因的遗传多样性。对该大理州奶牛养殖小区的10份疑似病例,参考GenBank中牛流行热病毒的G基因序列,设计并合成2对特异性扩增G基因,测序并完成序列分析。同时,采60份血清样本进行抗体检测。结果显示,对10份疑似BEF病牛全血样的检测结果,6份呈BEFV核酸阳性。去除重复序列,获得4株牛流行热病毒云南流行株G基因扩增、测序,序列全长均为1 872 bp,编码623 aa。4株毒株之间组内核苷酸序列相似性为99.7%~99.9%,遗传进化分析与亚洲毒株聚为一类,并独自为一个细小分支。与泰国2017年分离TH-NP0065毒株和中国的毒株关系最近。与我国疫苗株JB76H的氨基酸同源性比较,发现7个氨基酸突变位点,为K⁵³→N⁵³、K⁶²→R⁶²、P¹⁸³→S¹⁸³、G²⁶³→E²⁶³、K⁴⁶¹→E⁴⁶¹、K⁴⁵⁷→R⁴⁵⁷、I⁴⁷⁵→M⁴⁷⁵。除中和抗原位点G1外,G2、G3、G4均出现变异位点。抗体检测试剂盒检测结果,抗体浓度≥52.5 ng/L临界值的样品有19份,阳性率为31.67%。综上所述,该奶牛养殖小区存在BEFV的感染,且流行株G基因存在多位点变异。

旨在基于代谢组学分析,探究不同月龄安格斯牛肉质风味差异的机制。以17,20,24月龄的安格斯牛为研究对象,在相同饲养管理条件下对不同月龄安格斯牛背最长肌进行肉质性状检测和代谢组学分析。代谢组结果表明,分别在B17 vs B20、B17 vs B24和B20 vs B24组中鉴定出69,51,53个正离子差异代谢物,53,46,58个负离子差异代谢物,其中上调差异代谢物166个,下调差异代谢物164个。KEGG通路分析表明,差异代谢物主要富集到脂质代谢、氨基酸代谢、碳水化合物代谢和内分泌系统等多个代谢途径,包括胰岛素抵抗、胆碱能突触、亚油酸代谢、磷酸戊糖途径、碳水化合物的消化与吸收、胰高血糖素信号传导以及花生四烯酸代谢通路。相关性分析表明,还原谷胱甘肽、甜菜碱、肉碱、胆碱、次黄嘌呤、棕榈油酸、柠檬酸和乳糖等关键代谢物与表型数据具有显著的相关性,可以作为安格斯牛肉质的潜在候选代谢物。结果表明,不同月龄安格斯牛肉质风味存在显著差异,鉴定到的差异代谢物和代谢通路可以为今后安格斯牛育种提供理论基础。

bta-miR-6523a是前期史远刚课题组通过测序数据筛选出的牛脂肪沉积相关基因之一。为筛选bta-miR-6523a的靶基因,鉴定其在不同组织中的表达规律,探索其对牛脂肪沉积的可能调控机制,采用多种数据库信息对bta-miR-6523a靶基因进行预测及筛选,并探究预测的靶基因功能富集通路,最后采用qRT-PCR方法检测bta-miR-6523a在成年牛和犊牛各组织中的表达情况。结果表明,bta-miR-6523a的预测靶基因有SCD、CIDEA、LIPE等;这些预测靶基因显著富集于Ras、Rap1、肌动蛋白细胞骨架的调节以及Hippo等与脂肪细胞的生成与分化、细胞骨架的组织和维护、代谢途径相关信号通路中。qRT-PCR结果表明,牛miR-6523a在肺中的表达量最高,在肾周脂肪中的表达量最低;bta-miR-6523a在心和肝中的表达显著高于皮下脂肪、肌间脂肪、背最长肌以及肾周脂肪,皮下脂肪、肌间脂肪、背最长肌以及肾周脂肪之间差异不显著;miR-6523a在犊牛皮下脂肪、肌间脂肪和背最长肌中的表达差异显著,且显著低于成年牛组织;bta-miR-6523a在肺组织中的高表达以及在脂肪组织表达低于其他组织提示bta-miR-6523a及其靶基因生物学作用可能较为广泛。

通过对外泌体及其miRNA和乳腺相关泌乳因子的研究及乳汁中外泌体miRNA(bta-miR-146a、bta-miR-224)的差异表达,探索牛乳腺上皮细胞来源外泌体miRNA在亚临床型乳房炎早期诊断中的可行性,寻找亚临床型乳房炎早期诊断和治疗的新靶标,为奶牛乳房炎的早期防治提供理论依据和实践指导。运用20 μg/mL LPS刺激奶牛乳腺上皮细胞,体外构建亚临床型奶牛乳房炎细胞模型,检测体外模型中乳腺上皮细胞来源外泌体bta-miR-146a和bta-miR-224及泌乳基因的差异表达,进一步采集健康和患病奶牛乳汁并其检测外泌体中bta-miR-146a和bta-miR-224的差异表达。结果显示,20 μg/mL的LPS作用24 h即可成功建立亚临床型奶牛乳房炎细胞模型。在该模型中,产奶量和乳汁质量下降的重要标志因子ACSL1的表达量极显著下降。从乳腺上皮细胞培养液和乳汁中成功提取并鉴定了外泌体,运用透射电子显微镜也可以清晰地观察到外泌体的脂质双层膜结构,囊泡大小为30~150 nm。20 μg/mL LPS刺激乳腺上皮细胞和乳汁来源外泌体中bta-miR-146a和bta-miR-224的表达均显著降低。总之,牛奶来源外泌体bta-miR-146a和bta-miR-224可以作为奶牛乳房炎早期诊断的候选因子。

为掌握绵羊尾长性状的遗传特性,评估绵羊尾长变异相关候选标记TBXT基因c.C334A基因型的遗传效应,为选育绵羊短尾性状提供参考。选择长尾特克赛尔羊和无尾哈萨克羊及其杂交F₁、F₂群体为研究对象,分析了尾椎数变异的遗传规律,开展了尾椎数和尾长的相关性分析。利用SPSS 26.0回归分析,在特克赛尔羊和哈萨克羊的杂交群体中评估TBXT c.C334A对尾长变异的基因型效应。结果显示,特克赛尔羊平均尾椎数为17.87±1.30、偏度1.18±0.58、峰度1.37±1.12,哈萨克羊平均尾椎数为3.52±1.03、偏度0.54±0.50、峰度0.34±0.97,F₁群体平均尾椎数为12.61±1.82、偏度-0.40±0.54、峰度1.52±1.08,F₂群体平均尾椎数为11.67±2.63、偏度-0.70±0.23、峰度-0.12±0.46,表明绵羊尾椎数在亲本和子代的遗传符合数量性状遗传规律。绵羊尾椎数对尾长的决定系数R²为0.726,表明尾椎数变化是尾长变异的主要影响因素。在受试的杂交群体中,TBXT c.C334A对尾长变异的加性效应、显性效应和替代效应分别为2.62,0.14,2.57,该位点解释了尾长表型变异的43.96%,提示TBXT c.C334A是通过影响尾椎数进而影响尾长作用效应较大的遗传标记。

旨在探明五指山猪断奶后仔猪肠道的应激变化以及对肠道黏膜AA转运载体表达量的影响。共用五指山仔猪24头,分别在断奶0天、断奶后第3,7,10天进行屠宰,并收集仔猪血清、小肠肠段和黏膜。测定其血液免疫指标、小肠形态学和肠道黏膜AA转运载体相关基因表达量。结果表明:与断奶前相比,断奶后第3天肠绒毛断裂稀疏,十二指肠和回肠绒毛高降低,空肠和回肠绒毛表面积的变化差异显著。断奶后第7天后绒毛高等数值均有好转;血清中总蛋白、白蛋白、球蛋白和葡萄糖含量在断奶后显著降低,天门冬氨酸氨基转移酶、总胆固醇、乳酸脱氢酶和天门冬氨酸氨基转移酶含量差异显著;断奶后血清中二胺氧化酶、D-乳酸和脂多糖变化显著;断奶后小肽转运载体PepT1相对表达丰度按照十二指肠、空肠和回肠的顺序依次进行增加,酸性AA转运载体EAAT3相对表达丰度在肠道中不显著,中性AA转运载体B⁰AT1、ASCT2和rBAT在空肠以及回肠中的相对表达量更高,碱性AA转运载体CAT1、y+LAT1和4F2hc,在断奶后十二指肠的表达量降低,载体在回肠的表达中相对更加稳定。综上所述,早期断奶应激引起五指山仔猪绒毛缩短和隐窝增生等明显肠道变化,血液免疫蛋白及二胺氧化酶、D-乳酸和脂多糖等含量降低,同时肠道AA转运载体表达量变化,尤其断奶后第3天各项指标变化明显,但随着断奶日龄增长至第10天逐渐恢复,仔猪免疫力增强,肠道黏膜通透性增加。

旨在探究PLA2G4A基因对坝上长尾鸡腿肌肌肉组织中肌苷酸(IMP)的调控水平,为进一步探究坝上长尾鸡PLA2G4A基因的生物学功能奠定基础。以选取270日龄的坝上长尾鸡腿为试验材料,将坝上长尾鸡腿肌组织以肌苷酸含量高低进行分组,每组各5个样本,从腿肌组织中提取总RNA,对其进行转录组测序分析,并进行KEGG富集分析GO功能注释和蛋白互作网络分析;利用RT-qPCR技术,分析差异基因在坝上长尾鸡腿肌组织中的mRNA表达水平;从测序结果中筛选参与甘油磷酸酯代谢通路的基因PLA2G4A。KEGG富集分析结果表明,与肌苷酸合成相关的信号通路包括甘油磷酸酯代谢、醚脂代谢、花生四烯酸代谢等。GO功能注释表明,PLA2G4A基因参与11个生物学过程,包括甘油磷酸酯代谢,醚脂代谢、花生四烯酸代谢、亚油酸代谢等。蛋白互作发现,PLA2G4A基因与花生四烯酸代谢和甘油磷酸酯代谢过程中的重要调控酶共享功能。RT-qPCR结果显示,坝上长尾鸡腿肌组织中PLA2G4A基因的表达量在样本中存在显著性差异。综上所述,PLA2G4A基因可能是影响鸡肉IMP沉积的主效基因。

为探讨沙门氏菌感染对番鸭的影响,拟通过转录组测序技术检测并分析沙门氏菌人工感染番鸭后不同时间脾脏组织的转录调控变化。14 d雏番鸭在肠炎沙门氏菌人工感染后1,3,10 d分别采集试验组和对照组脾脏组织样本。Illumina测序平台测序后进行生物信息学分析,筛选差异基因、信号通路,并预测基因功能。结果表明,在番鸭感染沙门氏菌1,3,10 d分别发现95,53和12个差异基因(P<0.05,|log₂(fold change)|>1)。GO分析表明,3个时间点中这些差异基因在生物学进程、分子功能、细胞部分均有富集。KEGG分析表明,感染1 d差异基因富集在细胞因子-细胞因子相互作用信号通路最多,包括CXCR4、CCL3、GDF9和CNTFR;感染3 d,富集在神经活性配体-受体相互作用信号通路的差异基因最多,包括ADRA1A、ADRA1b、GRIA1和MC5R;感染10 d获得的差异基因H2-EB1参与多条信号通路。结果提示,在番鸭沙门氏菌感染过程中这些信号通路和差异基因可能发挥了重要作用。

PTH 1-34对鹿茸间充质干细胞具有促成骨作用,旨在利用高通量无参转录组测序方法探索PTH 1-34促进鹿茸间充质干细胞成骨的可能机制。选用第3代鹿茸间充质干细胞,按试验要求随机分为3组(对照组、诱导组、PTH 1-34干预组),每组3个重复,诱导组添加成骨诱导液诱导鹿茸间充质干细胞成骨分化,PTH 1-34干预组在诱导组基础上添加10 nmol/L PTH 1-34。培养21 d,采用碱性磷酸酶和茜素红染色的方法对标志物和钙结节进行鉴定,鉴定完毕后,使用TRIzol法进行总RNA提取并采用第二代测序技术(Next-Generation Sequencing),基于Illumina测序平台,对这些文库进行双末端测序。添加浓度为10 mmol/L PTH 1-34进行成骨诱导,可明显增加鹿茸间充质干细胞碱性磷酸酶活性和钙结节的产生量。因与NCBI所发布的鹿科动物基因序列比对效率低于50%,选择了无参转录组测序。通过对差异基因富集分析,共筛选出5 737个差异表达基因,其中1 877个上调,3 860个下调;GO富集分析显示,在生物过程作用下,差异基因的种类主要包括细胞运动、细胞增殖、细胞迁移、骨发育、血管生成和形态发生相关;通过筛选,找到了8个与成骨相关基因:RUNX2、BGN、ALPL、SPARC、OPN、CPNE1、STRN4、VAPB;2个与细胞自噬相关基因:WiPi2、ATG14;4个与血管生成相关基因:UNC5B、SHC1、FLNA、TNFSF15,使用qRT-PCR方法进行验证,结果与测序结果一致;转录因子预测相关性较高的家族为zf-C2H2,并筛选到了成骨转录因子SP7。PTH 1-34可通过上调RUNX2、SP7、BGN、ALPL、SPARC、OPN、CPNE1、STRN4、VAPB的mRNA表达来促进鹿茸间充质干细胞的成骨分化;可能通过抑制血管生成和细胞自噬来调节鹿茸的骨化过程。