全膜双垄沟播玉米耗水特性和籽粒产量对不同氮素形态配比的响应

为优化陇中干旱、半干旱地区全膜双垄沟播玉米的氮肥运筹,提高玉米籽粒产量,通过大田试验,研究了不同氮素形态配比(NO₃^--N/NH₄⁺-N)[N₁(1∶0)、N₂(1∶1)、N₃(1∶3)、N₄(3∶1)]对旱地全膜双垄沟播玉米耗水特性、产量和水分利用效率的影响.结果表明: 不同氮素形态配比显著影响玉米0～200 cm土层的土壤贮水量,且N₄处理土壤贮水量最低.N₄处理农田总耗水量最高,较N₁、N₂、N₃分别显著增加了2.9%、1.9%、0.9%(2015)和2.3%、1.4%、2.2%(2017).玉米籽粒产量和水分利用效率(WUE)在3个生长季均表现为N₄处理最高,籽粒产量较其他处理分别高出3.3%～9.9%(2015)、3.5%～24.2%(2016)和8.3%～36.1%(2017),WUE则较其他处理分别高出1.6%～6.8%、4.9%～21.8%和6.6%～32.9%.N₄处理下玉米的氮肥偏生产力显著高于其他处理,然后依次为N₃、N₂和N₁.综合考虑,NO₃^--N/NH₄⁺-N=3∶1是适宜陇中干旱、半干旱地区全膜双垄沟播玉米增产的氮肥运筹措施.     

生物炭的稳定性及其对矿物改性的响应机制研究进展

生物炭具有高度的碳素稳定性,是一种能有效缓解温室效应的固碳材料.研发碳素持留率高和稳定性强的生物炭对固碳减排具有重要意义.矿物改性处理能对生物炭的稳定性起调控作用,但目前相关研究并未得到足够重视,相应调控机理尚不十分清楚.本研究首先对生物炭稳定性的评价指标进行了归纳,主要包括H/C原子比、O/C原子比、稳定性系数R₅₀、挥发性物质含量、碳素热失重率、碳素(化学)氧化损失率、微生物矿化量等.其次,在分析生物炭稳定性影响因素(如原料类型、炭化条件、外界环境等)的基础上,综述了矿物改性对生物炭稳定性影响的研究进展,并探讨了稳定性增强和减弱的响应机制,认为生物炭稳定性的增强响应主要是基于矿物本身的物理阻隔作用,以及矿物与生物炭之间通过交互作用形成的有机矿物复合体对生物炭起到的保护作用,在一定程度上抑制生物炭的降解;而生物炭稳定性的减弱响应则主要与特殊矿物组分有关,例如含铁矿物组分在高温下促进生物炭的降解.最后对未来的研究方向进行了展望,以期进一步推动生物炭固碳减排技术的发展,并为获得稳定性更强的生物炭提供技术支撑和理论依据.     

内蒙古珍稀濒危植物濒危现状及优先保护评估

以《中国珍稀濒危保护植物名录》、《中国植物红皮书》、《国家重点保护野生植物名录(第一批)》、《中国物种红色名录》、《中国生物多样性红色名录(高等植物卷)》、《内蒙古珍稀濒危保护植物名录》和《内蒙古珍稀濒危植物图谱》中127种内蒙古珍稀濒危植物为研究对象,通过资料收集及专家咨询,构建了内蒙古珍稀濒危植物受威胁等级、优先保护评估体系.建立了濒危系数、遗传价值系数、利用价值系数、生境系数、繁殖系数5项准则,准则下共设17个指标;运用层次分析法确定指标体系权重,计算出珍稀濒危植物濒危等级及优先保护级别.结果表明: 极危种2种、濒危种13种、易危种37种、近危种44种、无危种31种,分别占总数的1.6%、10.2%、29.1%、34.7%、24.4%.其中,受威胁种(极危、濒危和易危种)共52种,占总种数的40.9%.一级保护植物35种、二级保护植物72种、三级保护植物20种,分别占总数的27.6%、56.7%、15.8%.本评估结果与《中国生物多样性红色名录(高等植物卷)》、《内蒙古珍稀濒危保护植物名录》相比,有75种植物的濒危等级和62种植物的保护级别发生了变化.其中新增了9种植物的濒危等级评估和32种植物的保护级别.     

黄藤染色体核型及基因组大小分析

为探究黄藤(Daemonoropsjenkinsiana)染色体核型和基因组的大小,采用体细胞染色体常规制片法与显微摄影技术相结合的方法,对黄藤染色体进行了核型分析,同时以番茄(Lycopersicon esculentum)为内标,应用流式细胞术对黄藤叶片基因组大小、DNA含量和DNA倍性进行了测定。结果表明,黄藤茎尖是理想的染色体制片材料;黄藤的染色体数为2n=24,核型公式为K(2n)=1M+17m+5sm+1st,核型类型为2C;核型不对称系数61.20%;黄藤的DNA含量为1.57 pg,基因组大小为1 539.53 Mb,黄藤的DNA倍性为二倍体(2n)。这是首次报道黄藤的核型和基因组大小,为深入开展黄藤属及其近缘属植物的核型和基因组比较分析提供了参考依据。     

3种杓兰属植物菌根真菌系统发育和多样性分析

兰科植物菌根真菌(Orchid mycorrhizal fungi, OrMF)在兰科植物种子萌发和后续生长发育过程中具有重要作用。该研究采用培养(菌丝团分离)和非培养(克隆文库)2种方法获得同一栖息地3种不同杓兰属植物根中菌根真菌ITS序列并划分可操作分类单元(Operational taxonomic units, OTUs),分析其系统发育关系和多样性。结果表明:(1)所有根段中都有菌丝团定植,共分离出菌根真菌64株,其中63株为胶膜菌科(Tulasnellaceae)真菌,1株为角担菌科(Ceratobasidiaceae)真菌;可划分为7个OUT,每个OTU代表菌株的菌丝都能形成OrMF典型的近球形或椭球形链状排列的念珠状细胞;分离出来的菌根真菌均为无性型菌丝且不产生无性孢子。(2) 非培养法得到的3种杓兰属植物的根中OrMF分别隶属于胶膜菌科(Tulasnellaceae),腊壳菌科(Sebacinaceae)、角担菌科(Ceratobasidiaceae)和革菌科(Thelephoraceae),其中胶膜菌科OTU在种类和数量上占有绝对优势,培养和非培养2种方法得到的OrMF OTU类型和数量均为西藏杓兰(Cypripedium tibeticum)>无苞杓兰(C. flavum)>黄花杓兰(C. bardolphianum),但培养法少于非培养法。(3)对胶膜菌进行系统发育分析显示,优势和非优势OTU均分布在系统发育树的3个不同分支上,这种与多种亲缘关系较远的OrMF共生的现象可能与杓兰属植物对环境的适应性有关,且不同杓兰的OrMF物种丰富度没有显著差异,但群落结构存在差异。     

生态视角下宁夏鸽子山遗址尖状器的形态与功能

宁夏鸽子山遗址是一处旧石器时代末期遗址,工作人员自上世纪90年代以来在该遗址中采集了大量石制品。尖状器是其中数量较多、形态不一、制作精细的类型。本文通过尖状器形态与功能的比对研究,结合该地区晚更新世末段至早全新世的环境特点,探讨石制品形态所体现的古人类对生存环境的适应变化。分析认为,鸽子山尖状器形态特征可能是适应环境的很好例证,类似变更也为北方原始农业的萌生提供了必要的技术储备。     

基于单链DNA开关调控的多功能生物电路

合成生物电路在生物传感及生物计算方面成为了广泛应用的工具。工程化生物电路系统具有良好的灵活性,同时也具备模块化的特征。在本文中,研究了基于单链DNA开关调控的多功能生物电路的构建方法。通过将计算机辅助设计的单链DNA开关作为核心控制元件,并利用长度为20 bp的toehold区域来激活单链DNA开关,驱动了简单的单向式、循环式以及级联的多层次的生物电路系统。在级联式电路系统中,通过调整单链DNA开关的结构,使信噪比从2.996变成5.274。同时,单链DNA开关作为长单链DNA（784 bp）的一部分,在无细胞蛋白质系统中实现了基因表达调控。因此,本文研究的工程化方法为今后复杂的人工生物电路的构建提供了坚实的技术基础。     

基于CRISPR/Cas9技术的基因敲入/敲除策略

成簇的规律间隔性短回文序列(CRISPR)基因编辑系统,因其设计简单操作方便和无种属限制,已成为一种广泛应用的基因组定点编辑工具,在复杂的基因组编辑,例如基因的人源化改造以及条件等位基因的构建中有所应用。在自然界中,CRISPR系统拥有多种类别。其中,CRISPR/Cas9系统是研究最深入、应用最成熟的一种。本文针对CRISPR/Cas9系统,分别从基因敲入/敲除片段的大小、同源臂长短、构型即递送方式等技术环节进行综述,阐述不同设计及操作条件下由CRISPR/Cas9系统介导的基因敲入/敲除的效率差异。     

基因前定点敲入FLAG标签表达的FLAG-SND1蛋白参与胞内应激颗粒的形成

CRISPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats-Cas9 nuclease) 基因编辑技术是近年来新兴的一种可以实现基因特异性敲除和敲入的技术。本文利用CRISPR/Cas9基因编辑系统,将3×FLAG标签定点敲入HeLa细胞SND1基因前方,使细胞内源性表达的SND1蛋白带有3×FLAG标签,并观察SND1与应激颗粒及加工体的定位情况。设计针对SND1基因起始密码子ATG附近的sgRNA,以px459为表达载体,构建出重组真核表达质粒。设计含有3×FLAG及待插入位置上下游150 bp同源臂的序列,经公司合成获得重组质粒。将2个质粒共同转染HeLa细胞,使用嘌呤霉素筛选阳性细胞,挑取单克隆后培养。Western 印迹表明,细胞表达3×FLAG-SND1融合蛋白质。提取细胞基因组DNA进行测序。测序无误获得稳定株后,用流式细胞术检测细胞周期和凋亡,发现与WT细胞相比无显著性差异。同时,使用0.5 mmol/L亚砷酸钠处理,细胞发生氧化应激,eIF2α蛋白磷酸化增加,胞浆中出现应激颗粒,SND1与应激颗粒标志蛋白TIAR存在共定位现象,但不存在与加工体蛋白DCP1α的共定位。