Evaluation of effectiveness of enhanced‐efficiency fertilizers as mitigation options for N2O and NO emissions from agricultural soils: meta‐analysis

Agricultural fields are an important anthropogenic source of atmospheric nitrous oxide (N₂O) and nitric oxide (NO). Although many field studies have tested the effectiveness of possible mitigation options on N₂O and NO emissions, the effectiveness of each option varies across sites due to environmental factors and field management. To combine these results and evaluate the overall effectiveness of enhanced‐efficiency fertilizers [i.e., nitrification inhibitors (NIs), polymer‐coated fertilizers (PCFs), and urease inhibitors (UIs)] on N₂O and NO emissions, we performed a meta‐analysis using field experiment data (113 datasets from 35 studies) published in peer‐reviewed journals through 2008. The results indicated that NIs significantly reduced N₂O emissions (mean: ?38%, 95% confidential interval: ?44% to ?31%) compared with those of conventional fertilizers. PCFs also significantly reduced N₂O emissions (?35%, ?58% to ?14%), whereas UIs were not effective in reducing N₂O. NIs and PCFs also significantly reduced NO (?46%, ?65% to ?35%; ?40%, ?76% to ?10%, respectively). The effectiveness of NIs was relatively consistent across the various types of inhibitors and land uses. However, the effect of PCFs showed contrasting results across soil and land‐use type: they were significantly effective for imperfectly drained Gleysol grassland (?77%, ?88% to ?58%), but were ineffective for well‐drained Andosol upland fields. Because available data for PCFs were dominated by certain regions and soil types, additional data are needed to evaluate their effectiveness more reliably. NIs were effective in reducing N₂O emission from both chemical and organic fertilizers. Moreover, the consistent effect of NIs indicates that they are potent mitigation options for N₂O and NO emissions.     

基于MaxEnt模型预测中国兰属植物的分布格局及主导气候因子(附表)

兰属(Cymbidium)中，除了兔耳兰C.lancifolium以外的所有种均被列为国家重点保护野生植物。为探究其在未来气候条件下的潜在分布格局，该研究基于兰属植物已知的分布点和19个气候因子，利用最大熵(MaxEnt)模型和地理信息系统(ArcGIS)模拟兰属以及其中20种兰属植物在9种不同气候情景(当代以及未来2030s、2050s、2070s和2090s 4个时间段各两种温室气体排放情景)下的潜在分布格局。结果表明：(1)最干旱季降水量(Bio17)、年降水量(Bio12)和温度季节性变化(Bio4)是影响兰属植物地理分布格局的主导气候因子。(2)不同兰属植物在未来情景下的适生区表现出不同的变化趋势，并且影响其分布的主导气候因子也有所不同。其中，冬凤兰(C.dayanum)等8个物种的适生区面积整体呈扩张趋势，而西藏虎头兰(C.tracyanum)等12个物种的适生区面积整体则呈缩减趋势。该研究结果为兰属植物就地保护与迁地保护提供了重要参考，对兰属等濒危野生植物的保护具有积极意义。     

基于简化基因组测序揭示水角的濒危机制

物种的遗传多样性是决定物种适应性和生存能力的关键因素。生境片段化是造成生物多样性丧失的重要因素之一,对植物种群的遗传多样性有着重要影响。水角(Hydrocera triflora)作为一种濒危植物,其遗传多样性状况和濒危机制尚未有报道。该文收集了水角7个种群共计34个样本,利用简化基因组测序技术(RAD-seq)获得了单核苷酸变异位点(SNP)。通过种群遗传多样性和遗传结构的分析,并结合种群历史动态分析和不同气候情景下物种潜在分布区预测,探讨了水角的濒危机制。结果表明:(1)水角遗传多样性较低(H_o=0.156 9、H_e=0.165 4、π=0.186 5),遗传分化系数较高; AMOVA分析表明,遗传变异主要发生在种群内。(2)Mantel检测表明环境距离与遗传距离、地理距离均呈显著正相关,分别为P=0.041 2和P=0.008 2。(3)水角的有效种群大小从全新世中期开始持续下降,与琼北火山群的喷发时间一致。(4)与当代气候相比,虽然在未来气候变化下水角的潜在分布区总面积变动不大,但在高CO₂排放的情景下,大量的高适生区将会丧失并转化为低适生区,特别是位于马来群岛的适生区几乎完全消失。该研究结果表明,生境片段化导致了水角较低的遗传多样性和有效种群大小的持续下降。因此,自身更新能力低以及人为活动干扰、城市化等不利的环境条件是导致其濒危的主要原因。建议加强对水角的就地保护,采用人工授粉等方法提高其基因流以增加其种群的遗传多样性,同时,要着重保护湿地免遭破坏。     

球形芽孢杆菌Mtx1蛋白和苏云金杆菌Cyt1Aa晶体蛋白的协同作用

采用常规的生物测定方法确定了纯化的球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)的缺失信号肽的97kDa营养期杀蚊毒素(Mosquitocidal toxin 1,Mtx1)蛋白和苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)27.3kDa的Cyt1Aa晶体蛋白对致倦库蚊(Culex quinquefasciatus)幼虫的杀虫活性。结果表明Mtx1和Cyt1Aa不同比例的混合物对致倦库蚊的毒力比单独毒素蛋白高,经统计分析表明两毒素蛋白对目标蚊幼虫具有明显的协同作用。在LC98处理浓度下,Mtx1和Cyt1Aa按3∶1混合的混合物LT50值比单独Mtx1的提前了6.36h。表明Cyt1Aa和Mtx1对致倦库蚊具有协同毒杀作用,提高对目标蚊虫的毒力、缩短半致死时间。该结果为深入研究Mtx1和Cyt1Aa的杀蚊作用方式奠定了基础,同时为其在蚊虫防治中的应用提供了新的思路和方法。     

萱草花粉类动力蛋白生物物理学及药理学性质

利用FPLC技术从萱草花粉中鉴定并纯化了动力蛋白,研究了它的酶学性质及部分生物化学性质。结果如下:纯化的类动力蛋白分子量为100kD,等电点pI=6·15和6·80。在280nm波长激发下,最大的荧光发射波长是346nm。荧光光谱分析结合紫外吸收光谱及导数光谱分析推断它含有色氨酸和酪氨酸残基。药理学性质研究表明巯基可能在酶的活性中心起重要作用。     

苏云金芽孢杆菌芽孢萌发相关基因gerM的克隆及功能研究

采用土壤平板法和稀释平板法,自湖北神农架自然保护区的14份土壤样品中分离得到40个暗色丝孢菌分离物,鉴定为16属23种。其中,湖北弯孢Curvularia hubeiensis为一新种,嗜热革节孢Scytalidium thermophilum和禾色串孢Torula graminis为中国新记录种。对新种及中国新记录种作了详细的描述。其余20种为国内已报道种。所有研究菌株的干制培养物标本与活菌种均存放在山东农业大学植物病理学标本室(HSAUP)。     

酿酒酵母糖酵解途径中酶量变化对乙醇浓度影响的模拟分析

代谢组学是系统生物学的一个重要组成部分,应用相关方法获得了大量的数据。如何处理这些数据以及如何将这些数据与其他组学数据结合起来的问题不容忽视。在酶的反应动力学方程中引入“酶量倍数因子”能够解决其中的部分问题。如果反应动力学方程中酶的量发生变化,只需要改变相应的酶量倍数因子的数值。为了观察酿酒酵母糖酵解途径中酶量变化对乙醇浓度的影响,设定了高低两个酶量水平进行计算机模拟,对应的酶量倍数因子分别为10和0.1。基于计算机模拟结果,使用聚类分析方法,12种酶被分为两类。属于第一大类的四种酶ADH、HK、PFK和PDC,均催化不可逆反应。第二大类8种酶中的6种,ALD、GAPDH、GlcTrans、lpPEP、PGI和TIM均催化可逆反应。第二大类中另外两种酶lpGlyc和PK催化不可逆反应。按照这种方法,代谢组和蛋白质组数据能较容易地结合起来对系统作出较全面的分析。     

翅果油树幼苗对NaCl胁迫的生理生化反应

研究了不同浓度NaCl处理对翅果油树幼苗高度、叶绿素含量、膜脂过氧化和保护酶活性的影响.结果表明,随着NaCl浓度的升高和胁迫时间的延长,幼苗高度明显受到抑制,叶绿素含量呈下降趋势.整个处理过程中,丙二醛(MDA)含量逐渐增加,但增加幅度不大,表明脂质过氧化反应水平不高.各处理浓度的叶片相对电导率、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性均呈上升趋势.研究表明,翅果油树幼苗在NaCl胁迫下有活性较高的膜保护酶系统,具有一定的抗盐能力.     

地黄属种间亲缘关系研究

对地黄属6个物种进行了形态解剖学观察、染色体计数、核核糖体内转录间隔区(ITS)序列分析.结果表明,茎的高度、幼叶形态、花萼和花冠形态及颜色、种子千粒重和大小、外种皮网壁厚度、外种皮内侧网纹直径等均是该属内分类的可靠依据.高地黄与裂叶地黄在外部形态及解剖结构的各个方面均极为近似,地黄与茄叶地黄间也存在较大的相似性.茄叶地黄、高地黄、湖北地黄、天目地黄的染色体数目,分别为n=28、14、14、14,确认地黄和茄叶地黄为属内四倍体物种,其余种均为二倍体.ITS测序分析显示,地黄属为单系起源,天目地黄与湖北地黄、高地黄与裂叶地黄、地黄与茄叶地黄构成属内3个分支,与形态学及细胞学研究结果一致.研究认为,天目地黄与湖北地黄有较近的亲缘关系;高地黄和裂叶地黄应为同一物种;地黄与茄叶地黄是属内进化水平最高的类群.     

小麦CEN/TFL1-like cDNA克隆及其编码序列分析

以水稻、金鱼草、拟南芥CEN/TFL1蛋白质序列为参考,以小麦中CEN/TFL1基因同源EST片段为依据设计特异引物,利用RT-PCR从普通小麦‘中国春’幼穗总RNA中扩增出549 bp的特异片段。测序结果表明,该片段包含了完整的ORF,编码产物为典型的CEN/TFL1-like蛋白家族成员。序列比对表明,该基因编码产物与黑麦草LpTFL1、水稻FDR2和FDR1以及玉米ZmTFL1亲缘关系最近,分别具有96.5%、96.0%、93.6%和95.4%的相似性;与哺乳动物Rattus norveqicus磷脂酰乙醇胺结合蛋白(PEBP)具有38.9%相似性。空间结构预测表明,该蛋白具有PEBP家族成员的典型三维结构。