TaTPP-7A positively feedback regulates grain filling and wheat grain yield through T6P-SnRK1 signalling pathway and sugar–ABA interaction

Grain size and filling are two key determinants of grain thousand-kernel weight (TKW) and crop yield, therefore they have undergone strong selection since cereal was domesticated. Genetic dissection of the two traits will improve yield potential in crops. A quantitative trait locus significantly associated with wheat grain TKW was detected on chromosome 7AS flanked by a simple sequence repeat marker of Wmc17 in Chinese wheat 262 mini-core collection by genome-wide association study. Combined with the bulked segregant RNA-sequencing (BSR-seq) analysis of an F₂ genetic segregation population with extremely different TKW traits, a candidate trehalose-6-phosphate phosphatase gene located at 135.0 Mb (CS V1.0), designated as TaTPP-7A, was identified. This gene was specifically expressed in developing grains and strongly influenced grain filling and size. Overexpression (OE) of TaTPP-7A in wheat enhanced grain TKW and wheat yield greatly. Detailed analysis revealed that OE of TaTPP-7A significantly increased the expression levels of starch synthesis- and senescence-related genes involved in abscisic acid (ABA) and ethylene pathways. Moreover, most of the sucrose metabolism and starch regulation-related genes were potentially regulated by SnRK1. In addition, TaTPP-7A is a crucial domestication- and breeding-targeted gene and it feedback regulates sucrose lysis, flux, and utilization in the grain endosperm mainly through the T6P-SnRK1 pathway and sugar–ABA interaction. Thus, we confirmed the T6P signalling pathway as the central regulatory system for sucrose allocation and source–sink interactions in wheat grains and propose that the trehalose pathway components have great potential to increase yields in cereal crops.     

滇南地区桃树种植模式对土壤有机碳组分及碳库管理指数的影响

经果林种植可改变土壤质量、改善生态环境,同时具有较高的经济效益。合理的种植模式可通过物种间的互补性提高资源利用效率,改善土壤碳库质量并提高综合效益。为探讨桃树种植模式对土壤有机碳组分及碳库管理指数的影响,以云南省开远市不同桃树种植模式(桃树单种-SP和桃树南瓜套种-PP)为研究对象,以毗邻的天然林地(CK)为对照,分析不同种植模式下活性碳库,即高锰酸钾氧化有机碳(POXC)、颗粒有机碳(POC),惰性有机碳库即矿物结合态有机碳(MAOC)在0—40 cm土层的分布情况,明确土壤有机碳组分与土壤理化性质的关系;计算碳库活度指数(CPAI)、碳库指数(CPI)以及碳库管理指数(CPMI),明确不同桃树种植模式的碳库变化情况。结果表明：桃树种植模式和对照的土壤有机碳组分的含量均随着土层深度的增加而减少,平均土壤有机碳(SOC)含量为：14.68 g/kg(CK)>9.57 g/kg(PP)>8.58 g/kg(SP)。平均活性有机碳组分所占比例与POC/MAOC均表现为：SP>CK>PP,PP的活性有机碳比例较低,具有较高的有机碳稳定性。两种桃树种植模式的CPMI在1...     

1981—2018年新疆草地归一化植被指数时空特征及其对气候变化的响应

在新疆开展长时间序列的草地监测,分析草地生长的时空变化特征,有利于草地环境压力分析和草地生态健康预测。以NOAA-AVHRR NDVI为数据源,采用最大值合成、一元回归分析与相关性分析,分别在年际尺度和多个空间尺度(全疆、南北疆与各地区及其11种草地类型)上探讨了1981—2018年新疆草地归一化植被指数(NDVI)时空特征及其对气温、降水的响应。结果表明：(1)1981—2018年,新疆草地NDVI多年均值0.326,变化范围0.259—0.386,具有轻微年际波动特征;(2)北疆、南疆草地NDVI均表现为轻微增加趋势;全疆占草地总面积41%的区域NDVI呈显著增加趋势,9%为显著减少区域,北疆草地NDVI显著增加的面积是南疆的1.7倍;(3)由于垂直地带性及区域差异,新疆草地NDVI由山区向盆地的荒漠降低;北疆草地NDVI是南疆1.4倍,总体上北疆各地区草地NDVI高于南疆各地区;(4)草地类型植被NDVI对降水的显著响应高于气温,其中温性荒漠类、温性荒漠草原类与温性草原类草地NDVI对降水变化的响应明显高于其余草地类型,降水对草地NDVI的影响更为显著,表明降水引起的地表水分变化...     

2000—2019年四川省植被恢复成效与影响因素

国家实施天然林资源保护工程与退耕还林等生态建设工程,为构筑长江上游生态屏障、促进长江流域经济可持续发展做出了突出贡献;评估退耕还林等生态工程实施后植被恢复成效及影响因素是促进区域植被恢复优化与生态环境改善的关键一步。基于MODIS MOD13Q1数据,应用Theil Sen斜率与Mann-Kendall趋势检验、“基线”评价方法、时空地理加权回归模型等量化不同时间尺度的植被时空变化、恢复成效和恢复机制。结果表明(1)植被覆盖状况良好,截止2019年底,四川省91%的区域植被出现增长,四川盆地东北部、四川省南部地区以及东南部乌蒙山、川西北高原地区植被覆盖较高;成都市内以及周围市区植被覆盖率较低。(2)植被恢复成效时空差异显著,占全省面积98.68%的区域植被恢复成效明显,高值区面积占比71.47%,集中于除成都平原外的四川省绝大部分区域。(3)气候变化对植被变化的影响以不显著为主,气温、降水对四川省植被恢复影响微弱,海拔和>35°坡度面积比等地理环境因子则以弱抑制作用为主。(4)在相对平稳的气候背景下,人均财政支出、耕地面积与人均GDP所代表的社会经济因素是植被恢复成效改善的重要影...     

道路建设对西南地区景观格局的影响

为揭示西南地区道路建设对景观格局的影响,基于2015年土地覆被和道路数据,计算了研究区道路核密度与景观指数,在此基础上分析了道路建设的直接、间接和综合影响,探讨了影响的空间异质性和对不同土地覆被影响的特点,指出了各景观指数的适用性。结果表明：(1)道路建设使斑块密度增加,斑块离散化加剧,发生明显的破碎化趋势,同时道路核密度与PD、SHDI、SPLIT变化百分比呈显著正相关,与COHESION、CONTAG、PAFRAC呈显著负相关;(2)道路建设对景观指数的影响程度由大到小依次表现在：破碎化、斑块空间分布形态、聚集连通性,其中PD能很好的表征道路建设对景观破碎化的作用程度,SPLIT在识别破碎化程度高的区域更具优势;(3)不同景观指数具有不同适用性,PAFRAC适用于道路不发达区域,CONTAG适用于道路分布异质性较高的区域,DIVISION适用于人类活动强度不大的区域,COHESION、SPLIT适用于探究道路及伴随的人类活动共同作用的区域,PD、SHDI在探究道路的直接作用时适用性广泛;(4)探究不同土地覆被类型受道路建设的影响,林地优先选取PD、DIVISION;草地优先选取DI...     

末次冰盛期以来香果树潜在地理分布格局变迁

香果树是中国特有的单种属孑遗树种,探讨末次冰盛期以来香果树在中国的潜在地理分布格局及其变化,对研究茜草科乃至中国亚热带植物区系的系统发育、古生态和古气候变迁等具有重要作用。研究基于最大熵MaxEnt模型与ArcGIS空间分析技术,利用香果树分布点位信息与气候数据,构建其在末次冰盛期(LGM)、全新世中期(MID)、当前(1960—1990年)以及未来(2061—2080年)的潜在地理分布格局,探明其分布格局的变化趋势,揭示引起其潜在地理分布格局改变的关键因子。结果表明,香果树当前适生区总面积约197.575×10⁴ km²,主要位于中国亚热带地区,其中高适生区集中分布于四川盆周山地、武陵山与武夷山地区,最干季度平均温、最湿月降水量、最冷季度降水量是限制其分布的主要气候因子。末次冰盛期时香果树广泛分布于中国亚热带地区,随后适生区开始缩减且向内陆退缩,全新世中期后适生区面积继续缩减并向高纬度地区迁移。随着全球气候变暖,在不同排放情景下香果树适宜生境面积均进一步缩减并向西与高纬度地区迁移。总体而言,从末次冰盛期至未来,香果树适生区呈现持续缩减并向西...     

中国南海北部不同岛屿植被与土壤的耦合协调发展度

植被和土壤是陆地生态系统两个重要的组成部分,二者相互影响相互促进,探明两者的耦合协调关系是生态恢复与重建的顺利实施的关键。基于中国南海北部大庙墩岛、涠洲岛、大汉三墩岛、甘蔗岛和蜈支洲岛等个海岛的典型植被群落植被土壤的全面调查和取样分析,建立10个植被因子和14个土壤因子的2级层次指标体系,采用层析分析法确定各因子的权重,构建5个海岛植被土壤耦合度和耦合协调度模型。结果表明,不同岛屿的植被土壤耦合度和耦合协调度模型并不完全对应,植被与土壤的综合指数在不同岛屿中也不完全一致,甘蔗岛的植被效应和大汉三墩岛的土壤效应最佳。中国南海北部5个岛屿的植被土壤耦合协调状况较好,均处于初、中级协调发展状态,且除甘蔗岛外处于植被土壤同步型。总的来说,由于岛屿远离内陆,人类干扰相对较小,在植被土壤长期的演替过程中,中国南海北部岛屿植被土壤耦合协调较好,在其恢复与生态重建时要注重提高植物多样性、抚育水平和土壤管理水平。     

植物光合作用限制因素与植被生产力研究进展

随着全球气候变化的加剧,陆地生态系统中植物光合作用限制影响程度的增加已成为降低全球植被净初级生产力的主要因素。系统了解植物光合作用限制因素是科学评估植被生产力的重要前提,也是缓解植物光合作用限制,增加植物光合碳同化能力的先决条件。对植物光合作用限制因素进行了系统解析,分析了光合作用三种限制因素生化限制(Biochemical limitation,l_b)、气孔限制(Stomatal limitation,l_s)、叶肉限制(Mesophyll limitation,l_m)的环境响应,重点讨论了叶肉限制及其影响机理,述评了光合作用限制定量分析方法及改善措施,最后以提高植被生产力为驱使目标,对未来植物光合作用限制因素研究提出以下内容：(1)基因工程技术与系统生物学数据相结合提高植被生产力;(2)气孔响应速度对植物光合作用的影响机制;(3)水通道蛋白(Aquaporin, AQPs)和碳酸酐酶(Carbonic anhydrase, CAs)感知环境信号变化的驱动基因。以期为未来气候变化背景下,深入认识和降低植物光合作用限制,提...     

应对暴雨洪涝灾害的平原城市生态水文调节服务供需评估——以天津市为例

生态水文调节服务是生态系统服务的重要组成,能够有效调节地表径流,缓解暴雨洪涝灾害。但由于城市建设扩张、生态环境退化、极端降雨频发等因素,导致生态水文调节服务出现供需失衡。平原城市中地形水动力较弱及城市发展需求高的特征更是加剧了这种现象。基于生态系统供需视角,以生态水文调节率表征城市生态水文调节服务的生态供给,以暴雨洪涝风险表征城市生态水文调节服务的社会需求,构建应对暴雨洪涝灾害的平原城市生态水文调节服务供需研究框架。以典型平原城市天津市为例,应用SWAT模型、随机森林模型和ArcGIS定量测度城市生态水文调节服务供需水平,划分四种供需空间匹配类型,识别供需失衡关键区域,并进行五级规划干预等级分区。结果表明：(1)供给能力呈现“东南沿海高,西北近山低”的空间分布;需求水平表现出“多中心聚集,圈层向外递减”的分布规律。(2)供需空间分布呈现正相关关系,低供-低需在四种供需匹配类型中占据主导,同时空间聚集性最明显。(3)规划干预分区存在明显的空间差异,优先干预区占比5.41%,整体与建成区分布一致,大部分集中在市内六区,其次分布在滨海新区核心区,是未来规划治理的重点。研究结果为城市规划管理从...     

生长抑素受体2的小鼠时空组织表达谱

生长抑素(somatostatin, SST)作为一种抑制性多肽激素,在多种生物过程中发挥重要的功能。生长抑素受体2 (somatostatin receptor 2, SSTR2)作为生长抑素表达最广泛的受体在多种组织中表达,但其表达的具体细胞类型尚不清楚。本研究在小鼠不同发育阶段的多种组织中鉴定了SSTR2蛋白表达的细胞类型。通过多色免疫荧光在小鼠胚胎期15.5 d、出生后1 d、7 d、15 d、3个月和6个月的脑、骨、肺、肠道、皮肤、胃、脾和肾等组织中检测了Sstr2基因的表达。结果发现Sstr2在不同发育阶段的多种组织的特定细胞类型中表达,包括脑神经元和星形胶质细胞,骨的间充质基质细胞、造血细胞和B细胞,肺的巨噬细胞、Ⅱ型肺泡上皮细胞和气道纤毛细胞,肠道的上皮细胞和神经元,皮肤的毛囊细胞,胃体的上皮细胞,脾的造血干细胞、造血祖细胞和神经纤维,肾的肾小管上皮细胞等。本研究确定了小鼠多组织不同发育阶段Sstr2表达的细胞类型,为生长抑素与生长抑素受体2的生理功能研究提供了新的线索。