Leveraging GWAS data to identify metabolic pathways and networks involved in maize lipid biosynthesis

Maize (Zea mays mays) oil is a rich source of polyunsaturated fatty acids (FAs) and energy, making it a valuable resource for human food, animal feed, and bio‐energy. Although this trait has been studied via conventional genome‐wide association study (GWAS), the single nucleotide polymorphism (SNP)‐trait associations generated by GWAS may miss the underlying associations when traits are based on many genes, each with small effects that can be overshadowed by genetic background and environmental variation. Detecting these SNPs statistically is also limited by the levels set for false discovery rate. A complementary pathways analysis that emphasizes the cumulative aspects of SNP‐trait associations, rather than just the significance of single SNPs, was performed to understand the balance of lipid metabolism, conversion, and catabolism in this study. This pathway analysis indicated that acyl‐lipid pathways, including biosynthesis of wax esters, sphingolipids, phospholipids and flavonoids, along with FA and triacylglycerol (TAG) biosynthesis, were important for increasing oil and FA content. The allelic variation found among the genes involved in many degradation pathways, and many biosynthesis pathways leading from FAs and carbon partitioning pathways, was critical for determining final FA content, changing FA ratios and, ultimately, to final oil content. The pathways and pathway networks identified in this study, and especially the acyl‐lipid associated pathways identified beyond what had been found with GWAS alone, provide a real opportunity to precisely and efficiently manipulate high‐oil maize genetic improvement.     

Diversity of the Fusarium pathogens associated with crown rot in the Huanghuai wheat-growing region of China

To investigate the distribution and diversity of the pathogens associated with Fusarium crown rot in the Huanghuai wheat-growing region (HHWGR) of China, we collected wheat samples with symptomatic stem bases from seven provinces in the HHWGR between 2013 and 2016. A total of 1196 isolates obtained from 222 locations were identified as 9 Fusarium species based on morphological and molecular identification. Of these pathogen species, F. pseudograminearum was the dominant species. Furthermore, F. sinensis was isolated from the disease specimens and tested for virulence to wheat. The result of the pathogenicity revealed that an intraspecific differentiation existed in F. pseudograminearum; sequence analysis of the EF-1α gene showed that 194 F. pseudograminearum isolates were differentiated into two distinct clades which closed to the strains from Australia and China respectively, but neither pathogenicity nor EF-1α sequence was related to the geographic origins of these isolates. However, universal rice primers-polymerase chain reaction showed a correlation with the geographical origins of the 194 isolates, which were divided into eight subclusters, the level of genetic diversity was higher within a geographical population than among the different populations. The results of these analyses can be directly used to facilitate disease monitoring and development of control strategies.     

采伐剩余物的处理方式对杉木幼林土壤磷组分及其有效性的影响

森林采伐剩余物的不同处理方式改变了输入土壤的有机质数量和质量,从而影响森林土壤的养分含量和有效性.而磷(P)作为影响植物生长的关键因子,其含量及有效性对森林采伐剩余物不同处理方式的响应尚不明确.本研究对福建省三明市格氏栲自然保护区杉木成熟林采伐后产生的采伐剩余物进行保留、清除、火烧处理,4年后,对不同处理0～10及10～20 cm土层土壤中各组分P的变化及影响因子进行了研究.结果表明:0～10 cm土层保留处理极有效P、中等有效P、非有效P含量显著高于清除处理,而在10～20 cm土层保留处理中,中等有效P、非有效P含量显著高于火烧处理.各处理不同土层土壤有机碳与有机磷的比值(C∶Po)>200,并且保留处理在不同土层C∶Po均显著小于清除、火烧处理,表明保留处理可以缓解本地区P限制.冗余分析表明,土壤可溶性有机碳、游离型铁、无定形铁是影响土壤P组分的重要因素.土壤有机P和有效P主要来源于植物残体的降解,保留采伐剩余物可以增加土壤P含量,还可以提高土壤P的有效性,缓解地区P限制,为植被生长提供持续的P供应.     

西藏唐北地区湖泊动态及空间格局预测

本研究评估了西藏唐古拉山以北地区(唐北地区)湖泊动态并预测了湖泊空间格局变化.使用面向对象分类和光谱角向量变化检测方法生成了2000-2015年西藏唐北地区每5年一期的生态系统分布数据.以此为基础,分析了湖泊与其他生态系统之间的转换和空间格局特征,评估了湖泊空间格局的动态及其与相关自然地理因素的关系.通过增强回归树识别了不同因素对湖泊动态的贡献,使用GEOMOD模型预测了湖泊到2030年的空间变化.结果表明:唐北地区在2000-2015年间湖泊增加了14.2%,是唐北地区生态系统变化的主要形式之一.区域内15个面积大于10 km2的湖泊有10个增加,另有5个减少,且缩减量较低.通过空间格局分析发现,唐北地区湖泊斑块表现为面积和数量同时增加,大斑块面积比重略有上升.扩张幅度高的湖泊多分布于海拔高、坡度大、温度低、降水少、距离冰川近的区域.位于现有湖泊周边、温度低、降水少、坡度小的区域转变为湖泊的几率较高.根据过去15年的趋势,到2030年,唐北地区湖泊将继续增加119 km2,主要变化形式从大湖扩张转变为小型水面扩张.     

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.     

有机污染土壤电动修复过程中微生物的分布特征及模型构建

外加电场下土壤微生物会发生快速繁殖和定向迁移.本研究在十四烷污染土壤中不同位置投加十四烷高效降解菌,并施加1 V·cm^-1的单向直流电场,考察目标菌群的迁移分布及降解特征.结果表明:微生物受电渗析和电泳作用分别向阴极和阳极迁移,电渗析迁移量是电泳的3.5倍.同时,施加电场还会使土壤环境在空间上存在差异进而影响微生物生长,施加电场的土壤中微生物数量平均值为1.16×10⁸ CFU·g^-1 (6 d),是不施加电场处理组的2.3倍;S₂～S₄区是微生物的高效生长区域,电动30 d后,区域平均数量是阴阳极的2.8～3.5倍,是对照处理组的2.1倍.十四烷降解率与微生物数量呈显著正相关关系(r=0.895, P<0.05),最佳降解区域在近阴极区(S₄),可达94.6%.基于试验结果模拟,建立了环境因子修正的电动区域微生物分布模型.该模型结合电动激活和电动运移作用对土壤微生物的叠加影响,实现了定点投加微生物在电动过程中数量的分布模拟.研究结果可为外源功能菌在电动-微生物修复有机污染土壤中的高效引入提供理论依据.     

四川省猕猴桃溃疡病潜在分布预测及适生区域划分

为探明猕猴桃溃疡病在四川的适生性,选用MaxEnt模型,基于分布信息和环境变量,对该病在四川潜在分布区进行预测,分析主要环境变量对其分布的影响,并利用受试者工作特征曲线对模拟准确度进行评价.结果表明: 10次重复模拟的曲线下面积平均值为0.914,预测结果准确.猕猴桃溃疡病在四川的高适生区主要位于成都市、德阳市、绵阳市、广元市、巴中市、达州市和雅安市,中适生区在四川21地市州均有分布.刀切法筛选出影响猕猴桃溃疡病潜在分布的主要环境变量及其指标为:最冷月最低气温(-6.8～7.5 ℃)、最暖季度平均气温(15.6～32.3 ℃)、最干季度平均气温(-0.8～21 ℃)、年降水量(709～950.9 mm)和气温季节性变化标准差(4.7～9.6 ℃).本研究对制定猕猴桃溃疡病早期监测、预警及控制措施意义重大.     

山东东营和烟台潮间带海草床食物网结构特征

为了探明海草床内主要生物类群间的营养关系以及食物网结构, 作者于2018年8月分别在东营黄河口潮间带和烟台西海岸潮间带海草床采集大型底栖生物样品, 采用δ ¹³C和δ ¹⁵N稳定同位素方法, 对生物样品的碳、氮同位素组成进行了测定和分析。结果表明: 东营海草床内生物的δ ¹³C、δ ¹⁵N值范围分别为-21.99‰至-12.13‰和5.23‰-11.05‰, 烟台海草床内生物的δ ¹³C、δ ¹⁵N值范围分别为-18.11‰至-14.06‰和6.60‰-10.22‰。东营海草床主要生物的营养级范围为2.00-3.85, 烟台海草床主要生物的营养级范围为2.00-3.15。根据δ ¹⁵N值计算所得的营养级图分析可知两区域海草床内初级消费者主要为滤食性双壳类和多毛类, 次级消费者为植食性或杂食性甲壳类,肉食性鱼类和腹足类。与近海海域大型底栖生物食物网相比, 海草床内底栖生物的营养级均值普遍较低。     

关于尾尖奇蒿(菊科-春黄菊族)合格发表问题的一条简注（英文）

尾尖奇蒿(Artemisia anomala var.acuminatissima)(菊科-春黄菊族)1992年发表时未指定模式,故为不合格发表。该名称2011年得以合格发表,故2016年的再次合格发表纯属多余,是有关作者没有仔细查阅文献的结果。该名称的正确引证应为“Artemisia anomala var.acuminatissima Y.R.Ling,Bangladesh J.Plant Taxon.18:203.2011”,而非“Artemisia anomala var.acuminatissima Y.R.Ling,Phytotaxa 273:213.2016”。     

中国东南部不同海拔亚热带森林中马尾松径向生长对气候的响应

为了解我国东南部亚热带森林不同海拔树木生长对气候响应的差异,建立了福建省武夷山脉东麓2个样点的4个马尾松(Pinus massoniana)轮宽年表,对树木径向生长与气候因子进行了bootstrapped相关分析和线性混合模型(LME)拟合。结果表明,在高海拔地区马尾松径向生长对气候因子年际波动敏感性较强,主要表现为与生长季前冬季光温条件以及生长季内7月降水的正相关,生长-气候关系在不同样点间表现出较强的一致性。线性混合模型可以较好地拟合高海拔树木生长变化,当使用前1年12月平均日最高温、当年1月日照时长和当年7月降雨量3个气候变量进行拟合时,模型解释量达到0.5,其中前1年12月最高温和当年1月日照时数在模型中起到主导作用,累积相对贡献率约占80%,说明生长季前冬季的光热条件是限制高海拔马尾松径向生长最主要的气候因子。因此,我国亚热带地区高海拔的树木径向生长可能对未来气候变化有更强的敏感性,相关森林管理政策的制定需要将此纳入考虑;同时我国亚热带地区高海拔森林中的树木有被用于树轮气候重建的潜力。