黄土旱塬区土壤水分状况与作物生长、降水的关系

土壤水分研究是统筹农业生产和生态环境建设的关键环节.本研究结合4年田间定位试验,通过对黄土高原南部长武旱塬冬小麦和春玉米2012—2015年土壤水分状况的研究,分析农田土壤干层形成情况、土壤水分对作物生长的影响、降水对土壤水库的影响以及作物对土壤水分状况的影响.结果表明: 降水年型是冬小麦地土壤干层形成的主导因素,年内降水分布不均是春玉米地土壤干层形成的主导因素.长武旱塬区冬小麦和春玉米一年一季的种植制度不会导致永久性干层的产生;相较于春玉米,冬小麦根系生长习性更符合黄土旱塬区土壤水分循环特征,黄土旱塬区土壤水分有效性可保证作物产量稳定;降水作用下,冬小麦土壤水库充、放水过程呈现收获期、休闲期和苗期连续充水、缓慢消耗期和大量消耗期连续失水相互交替的特点.0～300和300～600 cm土层土壤水库不一致性现象明显,以最大根深作为野外监测试验中土壤含水量的取样深度时,由于深层土壤水库负反馈作用,不同降水年型下,休闲期和苗期的蒸散均会被高估,缓慢消耗期和大量消耗期的蒸散均会被低估.冬小麦田间过渡层存在的范围为140～360 cm;作物生长的时间跨度影响土壤水库效应的发挥,土壤水库对冬小麦供水表现为年际间的调节作用,土壤水库对春玉米供水表现为季节间的调节作用.     

基于DSSAT模型对豫北地区夏玉米灌溉制度的优化模拟

合理的灌溉制度是提高农业水资源利用效率、保证夏玉米高产稳产的前提。采用农业技术转化决策系统(DSSAT,Decision Support System for Agrotechno1ogy Transfer)探究了河南省北部地区夏玉米不同降水年型下的最优灌溉制度。经过参数的校正和验证,归一化均方根误差(nRMSE)、均方根误差(RMSE)和一致性指数(d)均表现出模拟值与实测值的吻合度很好,DSSAT-maize模型可以准确模拟夏玉米物候期、地上部分生物量、产量和土壤水分状况。然后基于模型模拟了不同灌溉处理下的夏玉米生产潜力,从而评估夏玉米缺水量,并对比分析不同生育时期灌水对产量的影响确定最优灌溉时期,综合考虑产量和水分利用效率确定最优灌溉制度。结果表明:夏玉米生长季的缺水量年际间差异显著,多年平均值为38.91 mm,波动范围为0—193.03 mm。在丰水年,不需要灌溉;在平水年,开花期灌水30 mm;在枯水年,开花期和灌浆期灌水50 mm;在特别干旱年,苗期、拔节期和开花期至少灌水180 mm。优化的灌溉制度下丰水年、平水年和枯水年的WUE达到最高且产量分别占其最高产量的100%、99.72%和97.89%,实现了作物高产节水协同提高的目标。     

石灰岩石器使用功效的模拟实验——以重庆巫山玉米洞遗址为例

本文以巫山玉米洞遗址为例,对石灰岩石器进行复制与使用功效的模拟实验,结果表明有些石灰岩在石器打制层面表现出较好的适用性,石灰岩石器在常规的砍砸、切割、挖掘等行为活动中表现出良好的功能实用性和效率。通过实验标本与遗址出土石器的对比分析,我们认为该遗址应存在优选天然毛坯直接使用而形成的“使用石器”,类型主要集中在砍砸器和手镐等重型工具,但二次加工的石器比“使用石器”更为有效耐用;有尖类石器在作用于硬性对象或结构不稳定、受力不均时容易产生残损,与出土有尖类石器较高的残损率相吻合;把手修理在石器使用过程中显得非常必要,为遗址出土石器普遍存在把手修理现象提供了合理解释。     

转mCry1Ac基因玉米BT799对斑马鱼的生态毒理学效应

转基因作物的饲用安全性问题一直是人们关注的焦点之一.为评估转mCry1Ac基因玉米BT799对鱼类的生态毒理效应,本研究以斑马鱼为受试动物,设置5个处理:含20%转基因玉米膨化饲料组(GMF)、含20%亲本玉米膨化饲料组(PF)、转基因玉米粉(GMM)、亲本玉米粉(PMM)以及商业饲料对照组(CF),通过98 d的喂养试验,调查斑马鱼的生长表现、组织病理、繁殖、肝脏中抗氧化酶活性及敏感蛋白mRNA的表达水平.结果表明:转mCry1Ac基因玉米对斑马鱼的各项生长指标、肝脏、脑和肠道的组织病理、产卵量、受精卵孵化率、肝脏中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,以及SOD、CAT、热激蛋白70(HSP70)和卵黄蛋白原(VTG)mRNA表达量均无显著影响.但在试验后期,饲料组(GMF和PF)和玉米粉组(GMM和PMM)斑马鱼的体重、体长和特定生长率显著低于商业饲料组;饲料组斑马鱼的孵化率显著低于玉米粉组和商业饲料组;饲料组(3.85±0.76)雄鱼肝脏中的VTG mRNA表达量显著高于玉米粉组(1.60±0.56).研究表明,转mCry1Ac基因玉米对斑马鱼没有明显生态毒理效应,但由于配制的膨化饲料与商业饲料在营养成分和适口性上的差异,可能导致个别指标与商业饲料组相比有显著差异.     

玉米内生细菌资源研究进展

植物内生菌存在于植物的各个器官,种类繁多,对植物的生长发育具有重要作用。玉米是最重要粮食作物之一,通过研究玉米与其内生细菌的关系,对增产玉米以及生物防治有积极意义。本文归纳了玉米内生细菌资源的分离与收集,包括内生细菌的多样性及新种的鉴定;介绍了玉米内生细菌与宿主的相关性;总结了玉米内生细菌的生物学作用,包括抑菌性、耐受性、固氮作用和促生作用,以及内生细菌对玉米作用机制;并对玉米内生细菌研究趋势进行了前景展望,旨在为玉米内生细菌的研究提供参考。     

红火蚁入侵对玉米植株上节肢动物群落的影响

在农业生态系统中,入侵性红火蚁Solenopsis invicta Buren是一种贪婪的节肢动物捕食者,会不加区分地攻击害虫和有益昆虫。本文以玉米地作为研究生境,系统调查并探讨红火蚁入侵对玉米植株上节肢动物群落的影响。结果表明,红火蚁入侵使得玉米地内节肢动物的种类下降了64.7%,而减少的种类主要隶属于半翅目、鳞翅目和双翅目,并且这种负面影响主要体现在玉米生长后期。随着玉米植株上红火蚁数量的增加,相应的节肢动物群落物种丰富度、多样性和均匀度指数减少,生态优势度指数增加。进一步通过系统聚类分析表明,红火蚁发生区玉米植株上节肢动物类群结构在时间序列上波动较大,其入侵已显著影响了生境内节肢动物群落。     

基于分子标记的入侵陕西草地贪夜蛾种群生物型分析

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda J. E. Smith是一种世界性入侵害虫,为了明确入侵陕西的草地贪夜蛾的种群生物型并了解其发生及扩散规律,本研究对采集自陕西省8个地市180个草地贪夜蛾样本分别进行了基于COI和Tpi分子标记的生物型鉴定。分析发现入侵陕西的草地贪夜蛾84%是水稻型母本与玉米型父本杂交形成的杂合玉米型草地贪夜蛾。COI分子标记的结果显示,样本中水稻型占比为84.44%,玉米型为15.56%;基于Tpi基因片段的结果表明除商洛样本SL-3外,其它样本均为玉米型。值得注意的是,SL-3与非洲特异型序列同源性达100%,此非洲特异单倍型为陕西省内首次、国内第2次出现。本研究为草地贪夜蛾的迁飞扩散规律及早期预警提供了新的理论基础。     

强化玉米饮食对小鼠肠道菌群结构和功能的影响

【目的】采用高通量测序方法研究强化玉米饮食对小鼠肠道菌群结构的影响以及可提高宿主糖代谢相关菌群功能基因的分析。【方法】分别给予两组小鼠(各10只)常规饮食和强化玉米饮食(1/4的玉米粉加3/4的常规饮食成分),喂养10周,之后采集小鼠粪便样本,提取DNA,使用高通量测序仪进行宏基因组测序分析,比较两组小鼠肠道菌群和功能基因的差异。【结果】两组小鼠的终末体重没有明显差异。各样本DNA的测序有效率足够,肠道菌群的多样性存在一定差异。属放线菌门(Actinobacteria)的双歧杆菌(Bifidobacteriales)-B.pseudolongum分支和Coriobacteriia-Collinsella/Enterorhabdus分支的丰度在强化玉米饮食组的小鼠中显著升高,相应的宏基因组中涉及糖酵解和胆汁酸合成的一些酶和功能单元的含量也在强化玉米饮食组显著升高。【结论】强化玉米饮食可以提高肠道菌群中双歧杆菌等益生菌的丰度,增加宏基因组糖脂代谢相关基因和通路的含量,从而可能促进宿主的糖代谢功能。     

玉米种质和新品种对腐霉茎腐病和镰孢穗腐病的抗性分析

玉米是我国最重要的农作物之一,腐霉茎腐病和镰孢穗腐病是玉米生产上的重要病害。2006-2012年期间,对1647份玉米种质进行了抗肿囊腐霉茎腐病和拟轮枝镰孢穗腐病鉴定,筛选出高抗茎腐病和穗腐病的种质分别为564份和27份,占鉴定总材料的34.2%和1.6%,抗性材料分别为209份和352份,占比为12.7%和21.4%,表明高抗肿囊腐霉茎腐病的资源较为丰富,高抗镰孢穗腐病的种质相对匮乏。其中,13份种质对2种病害均表现高抗,207份种质对2种病害均表现抗性或对其中一种表现高抗而另一种表现抗性。自交系中对肿囊腐霉茎腐病和拟轮枝镰孢穗腐病表现抗性以上(含HR和R)的种质分别占总鉴定种质的56.5%和23.6%,在农家种中分别为21.2%和21.4%,表明玉米自交系中的抗性资源较农家种丰富。2009-2013年期间参加国家玉米区试的品种中,对腐霉茎腐病表现高抗、抗性、中抗、感病和高感的品种分别占11.5%、11.9%、40.1%、17.6%和18.9%。2009-2011年间,中抗以上的育成品种所占比例呈现明显上升趋势,但2012-2013年间,中抗以上的品种所占比例呈下降趋势。     

玉米重金属铅含量的配合力分析与育种对策

选择有代表性的12个玉米自交系,按Griffing4模式组配获得66个组合(F1),用温室盆栽,在3个Pb2+污染水平下对叶片和子粒Pb2+含量配合力和遗传参数进行分析。结果表明:玉米叶片和子粒的Pb2+含量一般配合力与特殊配合力差异均达到显著水平,非加性方差大于加性方差,遗传方差大于环境方差,广义遗传率大于狭义遗传率,该性状的变异主要来自遗传因素,遗传力较强。玉米种质筛选过程中,土壤Pb2+浓度在333.32 mg/kg以下,用亲本郑58组配的组合在筛选时不仅注重子粒Pb2+含量未超标而且要注重叶片Pb2+高富集,其主要是兼顾饲料和粮食安全的同时进行土壤Pb2+污染的生物修复;土壤Pb2+浓度高于715.46 mg/kg时,用亲本178组配的组合筛选应注意叶片和子粒低Pb2+积累的种质选育,对今后在不同Pb2+污染土壤中开展玉米品种筛选和规避污染育种策略的选择具有一定的指导意义。