气候变化背景下松嫩平原玉米灌溉需水量估算及预测

开展农作物需水规律研究对于干旱半干旱区域旱作物节水灌溉和水分管理实践具有重要意义。以松嫩平原玉米为研究对象,研究玉米生育期需水量规律及灌溉需水量。结果表明:(1)历史时期和未来气候变化情景下,松嫩平原玉米全生育期和L~(mid)时段灌溉需水量等值线沿西南—东北方向递减,其中全生育期和L~(mid)时段2000s灌溉需水量临界等势线(灌溉需水量为0的等势线)分别比1970s北移70.2km和53.4km,全生育期和L~(mid)时段2040s灌溉需水量临界等势线分别比2010s北移30.9km和55.2km。(2)历史时期和气候变化情景下玉米全生育期灌溉需水量随年代呈波动增加趋势,其中前者以29.1mm/(10a)速度增加,后者以17.5mm/(10a)速度增加。(3)未来温度和降雨量变化对玉米需水量的贡献率为波动上升趋势,与1970s相比,2000s温度和降雨量变化对玉米需水量的贡献率为22.1%,增加6.8亿m~3灌溉水量;2040s温度和降雨量变化对玉米需水量的贡献率为38.3%,增加12.6亿m~3灌溉水量。     

三叶木通花粉前纤维蛋白基因的克隆与表达

以三叶木通花蕾为材料,采用RT-PCR、3-′RACE方法克隆了三叶木通花粉前纤维蛋白基因,命名为Atf-Pro(GenBank登录号GQ478584)。结果表明:AtfPro的cDNA全长735 bp、阅读框393 bp、编码131个氨基酸,有1个342 bp的3′端非翻译区。预测分子量约为14.081 kD,等电点4.74。氨基酸和核苷酸序列的同源性分析发现,AtfPro基因属于植物花粉profilin基因家族的新成员。RT-PCR定性分析表明,AtfPro基因在三叶木通花蕾、花药、雌花花瓣和柱头组织中均有表达,但在幼叶、茎尖、根尖组织中低水平表达或不表达,生殖器官中的表达时期从花序分化发育开始到开花散粉结束。     

无花果果皮中花青素的提取工艺的建立

本研究使用单因素方法考察了无花果(Ficus carica L.)果皮中花青素的最佳提取条件,并考察了7种参数对花青素提取率的影响。参数设置如下:溶剂性质(水,甲醇,乙醇和丙酮)、提取次数(1~3次)、固液比(1/50,1/100,1/150和1/200)、提取时间(60 min,120 min,180 min和240 min)、甲醇浓度(0,20%,40%,60%,80%和100%)、酸类型(盐酸,乙酸,柠檬酸和酒石酸)和酸浓度(0,1%,2%,5%和10%)。使用pH-示差法测量无花果果皮中单体花色素的含量。研究显示,无花果果皮中花青素的最佳提取条件为:溶剂为甲醇溶剂,提取次数为2次,固液比为1/100,提取时间为180 min,甲醇浓度为80%,酸类型为柠檬酸,柠檬酸浓度为5%。该最佳提取条件下的花青素的提取率达到最高(345.62 mg/100g DS)。     

‘培矮64S’与其eui突变体‘长选3S’穗颈节间蛋白质组差异分析

为从蛋白质表达水平了解长穗颈温敏核不育水稻穗颈节间伸长机理,该研究以长穗颈(EUI)温敏核不育水稻‘长选3S’为材料,温敏核不育水稻‘培矮64S’为对照,采用固相pH梯度双向凝胶电泳和质谱分析方法,对2个水稻材料抽穗前2 d的穗颈节间蛋白质进行分离,并进行差异蛋白质组学的比较研究。结果表明:(1)获得了分辨率和重复性较好的双向凝胶电泳图谱。(2)对40个差异蛋白质点进行MALDI-TOF-TOF-MS肽质谱指纹图谱分析,成功鉴定其中27个差异蛋白质点;与‘培矮64S’相比,‘长选3S’中有17个上调表达和10个下调表达的蛋白质。(3)差异蛋白质按照其功能可分为6类,其中主要是与细胞代谢相关蛋白,其次是与细胞壁重建相关蛋白;并且这些差异蛋白质可能与‘长选3S’抽穗期穗颈节间剧烈伸长生长有关,尤其是细胞壁重建相关蛋白与细胞的伸长密切相关。(4)实时荧光定量PCR对随机挑选的蛋白点2、7、8、24、35和36所对应的基因在两个材料最上节间的表达结果显示,‘长选3S’的2(Os10g08550)、7(Os12g42876)、8(Os01g55830)基因的表达量较‘培矮64S’明显下调,而24(Os06g48760)、35(Os05g25850)、36(Os07g42300)基因的表达量较‘培矮64S’显著上调,表明q-PCR的结果与蛋白凝胶图分析结果一致。研究认为,水稻eui基因可能是通过调节抽穗期穗颈节间这些蛋白质的表达,从而促进穗颈节间细胞分裂,尤其是细胞的伸长生长。     

水稻矮杆突变体的细胞学特征及基因定位研究

赤霉素合成基因在植物的生长发育中起着重要的作用。甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate, EMS)诱变的超矮杆突变株水稻ag1 (ai-gan1)表现出明显的节间和叶片伸长缺陷,成熟期株高仅为野生型的34.81%,穗长以及各节间长度占整株高度的比例发生明显变化,其中倒二节间和倒三节间所占比例显著降低。MBS(mapping-by-sequencing)基因定位及CRISPR-Cas9基因敲除验证显示,该突变基因为赤霉素-3β羟化酶2 (gibberellin 3-beta-hydroxylase 2, GA3ox2)编码基因D18的等位基因。细胞的形态分析显示,突变体倒二节间的细胞长度显著变短,纵向细胞数量显著减少,而节间中横向薄壁细胞层数显著增加;突变体剑叶中横向小叶脉的数量显著增加,但维管束周围的纵向薄壁细胞数目显著减少。同时,部分与细胞分裂和伸长相关基因的表达量在突变体中都显著降低。上述结果说明GA3ox2在水稻中严重影响地上节间细胞的伸长及节间和剑叶中细胞的分裂活性,从而导致水稻地上部分的形态出现异常。     

莴笋地蜘蛛优势种的空间生态位研究

通过对莴笋地蜘蛛优势种的空间生态位研究,发现蜘蛛优势种在每天的上午、中午和下午的空间生态宽度指数值和生态位重叠指数值大小均有较大变化,下午的蜘蛛生态位宽度指数值和生态位重叠指数值较大,上午的次之,中午的最小。     

海南黄鳝体内新棘衣虫和胃瘤线虫感染初报

首次报道了海南产野生黄鳝对新棘衣虫和胃瘤线虫(幼虫)的感染情况。结果表明,新棘衣虫的感染率为46.7%,感染强度为3.80,平均丰度为1.78;胃瘤线虫的感染率为24.3%,感染强度为2.15,平均丰度为0.52;黄鳝的感染与其自身的体长有一定关系,体长190 mm以下黄鳝对线虫未发现有感染,对棘头虫的感染率亦最低,为20%,而体长191 mm以上黄鳝对棘头虫和线虫均有较高的感染率,其中体长191~220 mm黄鳝的感染率最高;棘头虫和线虫的种群在黄鳝种群中均呈聚集分布,其负二项参数k值分别为0.2539和0.2176;棘头虫和线虫的感染均以210~220 mm体长段的阳性宿主最多,分别占26.0%和34.6%。     

河流景观生态服务供给与需求/消费的互馈机制

河流景观系统孕育了人类文明,为人类社会提供类型多样的生态系统服务。其本身是一个自然景观过程和社会经济过程高度耦合的社会-生态系统,具有极高的空间异质性、时间动态和鲜明的组织尺度等级结构。当前,对河流景观系统这种特点所决定的生态系统服务供给与需求/消费互馈的机制研究不够深入,普遍缺乏从过程角度刻画生态服务供给与需求/消费互馈关系及其时空异质性和尺度特征。生态服务供给、需求和消费产生于社会-生态系统,是社会-生态耦合的纽带。阐述了河流景观生态服务供给和需求/消费的时空异质性,阐释了它们时空耦合机制和尺度特征,梳理了当前对生态服务供给、需求/消费互馈机理研究的不足。认为未来需要在社会-生态系统的框架下,从景观结构和生态过程出发,融合景观生态过程和社会过程来深入认识河流景观系统的生态服务供给与区内人类对生态服务的需求/消费之间的互馈机制。未来应重点关注：（1）河流景观结构和过程决定的生态服务供给和消费的空间分异及驱动机制;（2）河流生态服务传输的自然和人文载体及其耦合格局;（3）将生态服务需求/消费通过景观结构和生态过程对生态服务供给的反馈融入生态服务评估的方法框架,研发基于生态服务供给和需求/消费的社会-生态互馈过程模型。     

我国主粮作物的化学农药用量及其温室气体排放估算

现代农业中化学农药在提高作物产量中发挥着重要的作用,但是我国普遍存在过量用药现象,导致环境污染和危害食品安全.基于2012年的全国性农户问卷调查,本研究分析了2011年我国水稻、小麦和玉米使用农药现状,并估算了它们的温室气体排放.结果表明: 这3种作物至少使用了54种杀虫剂、24种杀菌剂和50种除草剂,其中32%的水稻种植农户使用了生物农药.全国3种作物使用了30.8 kt杀虫剂、16.5 kt杀菌剂和58.3 kt除草剂,它们的温室气体排放总量为1.5 Tg Ce,杀虫剂、杀菌剂和除草剂的排放分别占23.8%、16.9%和59.3%.南方区的农药用量占全国用量的51%;全国水稻、小麦和玉米的单位产量农药用量分别是0.22、0.18和0.24 g·kg^-1粮食,3种作物用药总量分别为44.4、21.4和39.7 kt,温室气体排放分别为665.5、250.1和547.5 Gg Ce;在不同农药种类中,有机磷类杀虫剂占我国所用杀虫剂总量的69%,苯丙咪唑类、有机磷类、唑类和有机硫类等杀菌剂占杀菌剂总量的87%,酰胺类、有机杂环类和有机磷类等除草剂占除草剂总量的85%.因此,减少农药用量,对于我国粮食安全和环境安全及减少农业温室气体排放都具有重要意义.     

武陵源风景区生态承载力预警

随着人类面临的严重环境挑战,可持续发展模式作为全人类共同的选择变得越来越重要。生态承载力作为可持续发展的衡量指标,通过生态承载力水平与生态荷载状况表现出来。可持续承载力预警是以可持续发展为目标进行生态承载力调控。利用主成分分析法、层次分析法构建了武陵源风景区的生态承载力评价指标体系,作为模型的输入层预警指标,并利用状态空间法求算的生态承载指数进行警度区间的划分,通过样本训练、建立BP神经网络模型,进行生态承载预警。从风景区的资源承载、环境承载、生态弹性和生态承压等方面来考虑,析出17个资源类、环境类、社会经济类指标作为评价指标体系。对于武陵源风景区的承载状态,从时间上看,2000年曾出现超载状态,主要是风景区的核心区范围内出现城市化现象所致;从空间上看,协和乡出现超载状态,其主要原因在于资源的开发利用上。基于BP网络模型实现的生态承载力预警,用于预测预报未来的可持续发展的发展状态,可以及时反映可持续状态的调控效果,为区域系统的可持续发展提供科学依据。