基于无人机的冬小麦拔节期表层土壤有机质含量遥感反演

快速监测大面积分布的盐渍化麦田土壤有机质含量,可为推进盐渍土改良和促进碳循环研究提供数据支撑。通过野外采样与获取无人机遥感影像,分别基于裸土和植被情况,采用多元线性回归(MLR)、偏最小二乘回归(PLSR)和支持向量机回归(SVR)3种方法,建立区域有机质含量遥感模型,并进行检验和对比,确定最优的土壤有机质含量反演模型;最后基于最优模型进行研究区表层土壤有机质的反演,并与插值结果进行比较。结果表明: 经5×5的中值滤波处理后的光谱与土壤表层有机质对应最优;3种模型中,SVR模型的预测精度最高,PLSR次之,MLR效果最差。对比两种变量的建模效果,基于植被的SVR建模效果最好,其建模决定系数(R²)、均方根误差(RMSE)分别为0.89、0.20,验证R²、RMSE分别为0.82、0.24;基于裸土的建模效果不理想,最优的也是SVR模型,其建模R²、RMSE分别为0.63、0.26,验证R²、RMSE分别为0.61、0.25。根据最优模型反演得到该区域有机质含量为17.51～22.53 g·kg^-1,平均值为19.51 g·kg^-1,与实地调查结果较为一致;插值结果与反演结果相比,精度受到限制。综上,基于无人机多光谱可以对盐渍土冬小麦拔节期土壤有机质含量进行快速、大范围精准估测。     

不同缓释过氧化钙对潜育环境下水稻土微生物特性的影响

为了解不同缓释过氧化钙对潜育化稻田土壤微生物特性的影响,于网室内进行潜育化稻田环境模拟试验,以不施过氧化钙为对照,探究过氧化钙粉末、过氧化钙颗粒与4种不同释氧效果的包膜过氧化钙在早稻分蘖期同等时期对潜育化稻田土壤活性有机碳、有效养分及微生物特性的影响。结果表明: 施用过氧化钙均能提高土壤活性有机碳、有效养分、微生物生物量及可培养微生物数量和酶活性,包膜过氧化钙对土壤微生物和酶活性的改善效果较好,其次依次为过氧化钙颗粒和过氧化钙粉末。包膜过氧化钙处理中,以乙基纤维素包膜效果最好,与不施过氧化钙处理相比,其土壤活性有机碳、微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物生物量磷分别显著提高19.4%、11.4%、121.5%、127.2%,土壤碱解氮和有效磷分别提高4.0%和45.5%;土壤可培养细菌和可培养微生物总量分别显著提高137.3%和113.7%,真菌和放线菌数量分别提高33.6%和44.7%;蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性分别显著提高92.4%、91.8%和112.5%,过氧化氢酶活性提高17.1%。研究结果可为包膜过氧化钙对潜育化稻田改良提供参考。     

An undiscovered facet of hydraulic redistribution driven by evaporation—a study from a Populus tomentosa plantation

Maintaining the activity and function of the shallow root system of plants is essential for withstanding drought stress, but the associated mechanism is poorly understood. By investigating sap flow in 14 lateral roots (LRs) randomly selected from trees of a Chinese white poplar (Populus tomentosa) plantation receiving three levels of irrigation, an unknown root water transport mode of simultaneous daytime bi-directional water flow was discovered. This mode existed in five LRs confined to the surface soil without attached sinker roots. In the longer term, the bi-directional water flow was correlated with the soil water content. However, within the day, it was associated with transpiration. Our data demonstrated that bi-directional root sap flow occurred during the day, and was driven by evaporative demand, further suggesting the existence of circumferential water movement in the LR xylem. We named this phenomenon evaporation-driven hydraulic redistribution (EDHR). A soil-root water transport model was proposed to encapsulate this water movement mode. EDHR may be a crucial drought-tolerance mechanism that allows plants to maintain shallow root survival and activity by promoting root water recharge under extremely dry conditions.     

锑矿废水影响下水库沉积物中细菌群落结构特征研究

【背景】水库沉积物中的微生物是水生态系统的重要组成部分,在沉积物物质循环中起重要作用。【目的】揭示含锑废水影响下水库表层沉积物中细菌群落结构特征及影响因子。【方法】基于Illumina高通量测序技术,对冷水沟水库表层沉积物细菌群落结构进行研究并分析其与沉积物理化性质的相关性;基于FAPROTAX软件对细菌功能进行预测分析。基于重金属污染负荷指数法评价水库重金属污染情况。【结果】高通量测序结果表明冷水沟水库的细菌群落较为丰富,主要由变形菌门(Proteobacteria,40.32%-20.19%)、拟杆菌门(Bacteroidetes,25.89%-4.44%)、脱硫杆菌(Desulfobacter,9.43%-2.02%)等81个门570个属组成。相关性分析表明,不同提取形态的锑及水溶态锑与多个不同分类水平下的细菌群落有显著的相关性。FAPROTAX软件对细菌功能进行预测,结果表明,化能异养功能细菌占优势(占总细菌的14.59%-23.58%),包括化能异养(Chemoheterotrophy)和需氧化能异养(Aerobic Chemoheterotrophy);此外,与碳、氮、硫元素循环有关的功能微生物以及人类病原致病微生物的相对丰度(占总细菌的12.42%-32.89%)也较高,这与水库的地理条件、周边环境及污染物类型有较大的相关性。重金属污染负荷指数法评价结果表明,水库范围重金属污染较重。【结论】研究区域受锑矿废水影响的水库(2015年建成蓄水)沉积物中细菌的群落以变形菌门(Proteobacteria)及拟杆菌门(Bacteroidetes)为最优势菌群,细菌功能主要以化能异养为主。     

林麝源支气管败血波氏杆菌FMDBb1株的分离鉴定及全基因组序列分析

[背景] 呼吸系统疾病是圈养麝常见疾病之一,其中部分由支气管败血波氏杆菌引起,但目前关于林麝源支气管败血波氏杆菌的研究甚少。[目的] 对分离自患病林麝鼻黏液的一株疑似支气管败血波氏杆菌进行分离鉴定和全基因组序列分析,为林麝相关疾病的防治奠定基础。[方法] 将病原菌纯化培养后,通过菌落形态和生化试验初步鉴定病原菌类型,然后进行药敏试验和小鼠致病性试验以观察其耐药和毒力表型,最后对其进行全基因组测序,通过平均核苷酸一致性（Average Nucleotide Identity,ANI）比对在全基因组水平进一步评估物种间的亲缘关系,并进行基因功能注释和遗传进化分析。[结果] 该病原菌经ANI分类属于经典波氏杆菌亚种,结合菌落形态和生化结果综合鉴定为支气管败血波氏杆菌,菌株命名为FMDBb1,药敏表型显示其对林可霉素、利福平及大多数β-内酰胺类抗生素耐药,对小鼠的半数致死量为8.55×10⁶ CFU。全基因组测序显示该菌基因组大小为5 133 936 bp,基因功能注释显示其拥有强代谢能力,基因组内检测到65个经典波氏杆菌毒力因子,以及1个粉霉素和1个利福平的靶向耐药基因,同时发现19个插入序列和1个噬菌体区域的存在。序列类型为ST33,克隆复合体类型为CC6,管家基因联合建树分析显示与分离于韩国短毛猫的KVNON-570株相似性最高。[结论] 研究分离了林麝源支气管败血波氏杆菌并对其进行了全基因组测序及分析,为该病原菌感染的防治提供了宝贵的信息。     

PARP1 rs1136410 C/C genotype associated with an increased risk of esophageal cancer in smokers

Molecular Biology Reports - DNA repair system plays a crucial role in maintaining genomic integrity and stability and in protecting against cancer. Poly(ADP-ribose) polymerase 1 (PARP1) functions...     

抑咽侧体素基因在大猿叶虫生殖滞育准备中的功能分析

【目的】本研究旨在明确大猿叶虫Colaphellus bowringi促咽侧体素(allatotropin, AT)和抑咽侧体素(allatostatin, AST)基因的分子特征,分析其在该虫生殖和滞育过程中的表达差异,并探究其在大猿叶虫生殖滞育准备中的功能。【方法】利用前期建立的大猿叶虫转录组数据库,鉴定大猿叶虫CbAT和CbASTs基因序列并克隆其开放阅读框(ORFs),并对其序列进行生物信息学分析;通过qRT-PCR技术检测CbAT和CbASTs在大猿叶虫注定滞育和注定非滞育雌蛹和雌成虫头部的表达模式;对注定滞育大猿叶虫2日龄雌蛹进行CbAST-B, CbAST-C以及CbAST-B+CbAST-C RNAi试验后,检测4日龄雌成虫保幼激素(juvenile hormone, JH)信号基因以及卵黄原蛋白基因的表达量变化。【结果】鉴定并克隆了大猿叶虫的一个促咽侧体素基因CbAT(GenBank登录号: MT977128)及两个抑咽侧体素基因CbAST-B(GenBank登录号: MT977126)和CbAST-C(GenBank登录号: MT977127),其开放阅读框分别长408, 600和303 bp。通过氨基酸序列比对和系统进化分析发现,CbAT, CbAST-B和CbAST-C均与鞘翅目昆虫的同源蛋白聚在一支,在进化上表现出较高保守性。qRT-PCR检测发现,CbAT基因在注定滞育与注定非滞育2日龄雌蛹到4日龄雌成虫头部中始终无表达差异;而CbAST-B和CbAST-C基因分别自雌成虫1和2日龄开始在注定滞育雌成虫头部显著高表达,且在注定滞育和注定非滞育个体中的差异表达状态一直持续到滞育准备期结束。在注定滞育2日龄雌蛹中沉默CbAST-B, CbAST-C以及同时沉默CbAST-B和CbAST-C后,检测4日龄雌成虫头部的干扰效率发现,CbAST-B和CbAST-C的表达均受到显著抑制,干扰效率达70%以上。在去除触角的头部中,JH合成途径基因AACT, FPPS和JHAMT以及脂肪体中JH应答基因Kr-h1和JHE1的表达在dsCbAST-B, dsCbAST-C和dsCbAST-B+dsCbAST-C处理组中均被显著上调,脂肪体中卵黄原蛋白基因Vg1和Vg2的表达也被显著上调。【结论】CbAT基因可能并非造成大猿叶虫产卵前期与滞育准备期保幼激素信号产生差异的主要原因,而在生殖滞育准备期CbAST-B和CbAST-C抑制了JH的合成,进而抑制Vgs的表达以促进滞育的发生。本研究进一步揭示了昆虫生殖滞育准备期保幼激素信号的上游调控机制,有助于进一步理解昆虫对环境的季节性适应策略,为挖掘害虫防治的新靶标提供了新的指导和借鉴。     

家蚕抗真菌因子BmSPI39对球孢白僵菌入侵的表达响应

【目的】制备家蚕Bombyx mori抗真菌因子BmSPI39的多克隆抗体,分析BmSPI39对球孢白僵菌Beauveria bassiana入侵的表达响应。【方法】利用原核表达和固定化镍离子亲和层析技术获得高纯度的BmSPI39重组蛋白,利用胶内活性染色检测重组蛋白BmSPI39对枯草杆菌Bacillus subtilis蛋白酶A的抑制活性;利用重组蛋白BmSPI39,通过免疫新西兰大白兔制备BmSPI39的多克隆抗体。基于家蚕开放性数据库SilkDB 3.0,分析BmSPI39在4龄第3天至化蛹后1 d家蚕免疫相关组织体壁、中肠和脂肪体中的时空表达特征。利用制备的BmSPI39抗体通过Western blot分析感染球孢白僵菌不同时间后家蚕幼虫和蛹体壁中BmSPI39应答球孢白僵菌入侵的表达响应。【结果】胶内活性染色结果显示,重组BmSPI39蛋白能够强烈抑制枯草杆菌蛋白酶A的活性。酶联免疫吸附结果显示,BmSPI39抗血清的抗体效价达1∶128 000。Western blot和胶内活性染色结果显示,纯化后的BmSPI39抗体能够有效结合不同多聚体化状态下的BmSPI39抗原蛋白。BmSPI39表达数据的热图分析显示,BmSPI39在游走期和预蛹期的家蚕体壁中有表达,在预蛹期的脂肪体中的表达量较高,但在各发育阶段的中肠中均不表达。Western blot分析结果表明,家蚕幼虫体壁中的BmSPI39的表达在感染球孢白僵菌后84 h上调表达,108和120 h下调表达。【结论】本研究成功制备了BmSPI39的多克隆抗体。BmSPI39蛋白的表达能够响应球孢白僵菌入侵,可能参与蛹期家蚕抵御真菌入侵的过程。