大气CO2摩尔分数升高对高、低应答水稻稻田N2O排放的影响

依托稻田大气CO₂摩尔分数（x［CO₂］）升高平台FACE （free-air CO₂ enrichment）,采用静态透明箱-气相色谱法研究x［CO₂］升高（正常x［CO₂］+200 μmol·mol^-1）对高、低应答水稻（产量对x［CO₂］升高的响应分别为>30%和10%~15%）稻田N₂O排放的影响.本试验设置4个处理：A-W （正常x［CO₂］+低应答水稻）、F-W （x［CO₂］升高+低应答水稻）、A-S （正常x［CO₂］+高应答水稻）和F-S （x［CO₂］升高+高应答水稻）.结果表明,对比正常x［CO₂］处理（A-S和A-W）,x［CO₂］升高条件下高、低应答水稻（F-S和F-W）稻田N₂O排放分别降低52.54%（P<0.05）和38.40%（P<0.05）,水稻产量分别增加22.96%（P<0.05）和12.11%（P>0.05）,稻田N₂O排放强度分别降低61.68%（P<0.05）和45.13%（P<0.05）.另外,高、低应答水稻稻田N₂O排放与稻田土壤NH₄⁺-N含量呈显著相关关系,而与NO₂^--N含量无显著相关.x［CO₂］升高条件下,土壤温度是影响高应答水稻稻田N₂O排放的重要因素.综合考虑,未来x［CO₂］升高条件下,高应答水稻品种的"增产减排"效果最佳.     

稻田土壤N2O消纳能力及nosZ-I型功能种群应答机制

稻田土壤长期的淹水厌氧环境有利于反硝化作用的进行,是导致N₂O大量排放的重要原因之一.目前,关于稻田土壤N₂O排放特征的相关研究已有不少,然而关于稻田土壤N₂O的消纳能力及相关功能微生物的应答机制尚不明确.本研究以淹水水稻土原状土柱（0~5 cm）为研究对象,在土柱底部输入外源N₂O气体,系统监测所添加外源N₂O通过土柱的浓度及关键土壤因子的动态变化特征,以及分析nosZ-I型功能种群组成的演替规律,以期揭示淹水水稻土N₂O的消纳能力及nosZ-I型功能种群的应答机制.结果表明,外源N₂O输入后约97.39%扩散进入土柱,逸散出土表的N₂O占0.72%~7.75%,达到排放高峰后被土壤继续消耗,培养192 h后外源N₂O处理比对照多消耗67.10% N₂O,N₂O消耗速率提高144.2%.同时,NH₄⁺-N、NO₃^--N和DOC分别多消耗了19.65%、16.29%和8.41%.N₂O输入192 h后nosZ-I的群落多样性没有显著差异,但是其种群组成发生显著改变：优势菌株OTU5004、OTU5065、OTU960和OTU1282（Proteobacteria）相对丰度显著提高,其中OTU5004菌株相对丰度比初始样和CK升高7.30%和4.63%,非优势菌株OTU5265（Azoarcus sp.）比初始样和CK升高0.33%和0.15%.上述结果表明,0~5 cm深度渍水水稻土壤具有很强的N₂O消耗能力,外源N₂O添加使N₂O消耗速率明显加快,提高了淹水水稻土壤对N₂O的消纳潜力,促进碳氮转化和nosZ-I群落组成变化,这将为降低大气N₂O排放提供新的参考.     

噻虫啉在水稻中的残留消解动态及风险评估

为了评价19.8%噻虫啉悬浮剂在水稻上使用的安全性,于2011—2012年在福州、天津和南京三地进行了为期2年的田间试验,采用超高效液相色谱法(UPLC)研究了噻虫啉在水稻秆、稻米和稻壳中的消解动态和最终残留.结果表明:噻虫啉在水稻植株中的消解规律符合一级动力学模型,在三地的半衰期为3.8~17.3 d.在推荐使用剂量86.4 g·hm-2(以有效成分计)下,距最后一次施药30 d后收获的稻米中噻虫啉的残留量未超过日本规定的最大残留限量(MRL)值(0.1 mg·kg-1).通过计算得出每人每天从稻米中所摄入的噻虫啉为0.121 mg,风险商值(RQ)为0.192,处于安全水平.     

长穗颈(eui)水稻上部节间伸长与植物激素的关系

选取含有诱变的长穗颈基因eui1、eui2和野生型基因Eui的水稻(OryzasativaL.)协青早保持系3个等基因系,通过供试植株在不同生育期的GA1和ABA含量测定及喷施GA合成抑制剂,并辅之器官删除试验等方法,探索长穗颈水稻上部节间伸长的生理机制.结果表明,在抽穗期,含eui1的协青早保持系XeB1幼穗和剑叶里的GA1含量显著增加,分别约为对照协青早B的16倍和3.4倍,其GA1/ABA比值也明显增加;含eui2的XeB2幼穗和剑叶里的GA1含量显著提高,但仅在剑叶里GA1/ABA比值明显增加,其幼穗内的GA1水平显著低于XeB1.GA合成抑制剂S3307处理使XeB1和XeB2的株高生长均受到严重抑制.删除幼穗使XeB1最上节间伸长的受抑程度远大于XeB2和XB.由此推测,在抽穗期,eui1能使水稻自身产生GA1,高含量的GA1诱导了长穗颈水稻最上节间的剧烈伸长;在促进最上节间的伸长方面eui1强于eui2.图5表1参12     

“全民小白鼠”时代

正转基因大米能吃吗?如果谁拿这样的问题来问我,我只能老实地告诉你:不知道。因为对我这样一个生物学知识最多只有中学水平的文科生来说,这个问题实在说不清楚。但已经有很多"专家"(我们的"专家"在很多时候反应是极为敏捷的,尤其是"有关部门"需要的时候,尽管在斩获诺贝尔奖乃至推出     

遨游太空让种子沾沾“仙气”

神舟九号顺利返航,带回的不仅仅只有让人瞩目的三位成功的宇航员,还有一批包括茶种、灵芝、铁皮石斛在内的植物种子,就连去年拿到天宫一号“船票”的4种濒临灭绝植物的种子——珙桐、普陀鹅耳枥、望天树和大树杜鹃,也一同被带回了地球.除此之外,首次被运送至太空的活体蝴蝶也足足赚足了人们的眼球.     

水稻流入施肥法及流入肥料效果研究

进行了流入施肥法可行性，流入肥肥效及替代进口肥料试验。结果表明：流入施肥法与人工撒施，均能使肥料在田间分布均匀，流入施肥法比人工撒施增产3．4％，流入施肥法是可行的，日本流入肥和国产复合肥流入施肥田间3－4d后，在田间分布都较均匀，水稻追施分蘖肥和穗肥时水的温度都在30℃左右，两种肥料的溶解度比较大，易配成溶液，适合作流以施用，日本流入肥和中国复合肥对水稻的增产效果相差不大，可用国产复合肥料替代进口肥料；吸附试验表明，施肥5d后，流入肥料和其它氮素肥料中氮素的吸附率达82．5％－89．3％，流入施肥后5d内不要排水。流入施肥法适合土地平整，田块较大，灌溉条件好，人多地少或农业人口老龄化和血吸虫疫区等平原湖区稻田。     

基于水分变化的砷抑制土壤碱性磷酸酶动力学特征研究

为研究水分条件对砷抑制土壤碱性磷酸酶动力学特征的影响,本文采用室内模拟培养试验方法,以江苏水稻土为供试土壤,在35%、65%、110%最大持水量(WHC)下,利用酶动力学手段较为系统地分析了砷污染下水分对土壤碱性磷酸酶动力学参数及机理的影响.结果表明:碱性磷酸酶动力学参数Km随砷浓度增加而增大,Vmax(110%WHC)、Vmax/Km、k则相应降低,表明砷污染从本质上抑制了酶促反应的进行.Km、Vmax、Vmax/Km、k、Ki随水分含量增加而减小,表明水分含量升高虽增加了酶-底物亲和力,但最终减缓了酶促反应的发生.Y=A/(1+B×C)模型较好拟合了动力学参数Vmax/Km(Y)与土壤砷浓度(C)的关系,表明Vmax/Km在一定程度上可表征不同水分下土壤砷污染程度,并计算获得水稻土砷轻度污染临界值为20.45 mg·kg~(-1),此值与国家土壤质量标准中的二级污染标准较为接近.干燥(35%WHC)和湿润(65%WHC)下砷抑制碱性磷酸酶活性机理为完全竞争性抑制,淹水(110%WHC)下则为以完全非竞争性抑制为主的线性混合抑制作用.研究表明,各个酶动力学参数可分别从不同角度揭示砷抑制碱性磷酸酶活性机理上的差异,水分主要通过影响Km、Vmax而改变抑制机理.     

水稻成熟衰老期叶际及根际氮氧化物排放的光控机制

为研究水稻成熟衰老期叶际及根际NOGs(nitrogen oxides gases, 氮氧化物)排放的光控机制,在同步测定条件下,采用密闭箱法,研究了不同光质(黄、绿、白、红、蓝光)、光强〔0.00、(50.00±2.35)(75.00±2.32)(100.00±3.89) μmol/(m2·s)〕对水稻成熟衰老期叶际及根际NOGs排放的影响. 结果表明:在相同氮源〔NH₄NO₃-N,ρ(N)为90 mg/L〕下,日间光强为(75.00±2.32) μmol/(m2·s)时,水稻成熟衰老期叶际N₂O和NO的平均排放速率分别为18.09、0.39 μg/(pot·h),二者排放量分别占各自总排放量的28.88%、30.78%;在(100.00±3.89)μmol/(m2·s)光强条件下,叶际N₂O和NO的平均排放速率则分别为23.27、0.50 μg/(pot·h),二者排放量分别占各自总排放量的36.74%、27.92%. 在0.00～(100.00±3.89)μmol/(m2·s)日间光强下,水稻叶际及根际N₂O和NO排放随随光强增加而增强,但不同光照条件下水稻叶际及根际均无明显的NO₂净排放作用. 在光强一致〔(20.00±0.48)μmol/(m2·s)〕条件下,同期黄、绿、白、红、蓝光处理的水稻叶际N₂O平均排放速率分别为24.90、15.46、13.85、16.40和19.77 μg/(pot·h),红、蓝光在抑制水稻叶际N₂O及根际NO排放的同时,也促进了水稻根际N₂O的排放. 研究显示,水稻成熟衰老期叶际及根际NOGs排放均以N₂O为主,叶际N₂O的排放可以反映根际N₂O的排放情况. 光照越强,NOGs排放就越明显. 适度控制日间光强并增加红、蓝光比例,可抑制N₂O和NO排放.      

模拟酸雨对水稻叶片抗氧化系统影响的时间效应

采取有效措施减轻酸雨对植物的伤害必须建立在明晰植物对酸雨适应机制的基础上。为探究植物的抗氧化系统及质膜上重要功能蛋白对酸雨胁迫的适应机制,采用模拟试验方法,以pH=7.0为对照(CK),分析pH=4.0和2.5酸雨对水稻叶片内丙二醛(MDA)、过氧化氢(H_2O_2)、超氧化物自由基(O-2·)含量及抗氧化系统(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸(ASA))和质膜H+-ATPsae活性影响的时间效应。结果表明,与对照(CK)相比,pH=4.0、2.5酸雨在胁迫1~5 d时引起水稻叶片MDA、H_2O_2、O-2·含量,SOD、CAT活性,ASA质量比和质膜H+-ATPsae活性上升,仅pH=4.0组SOD活性在第5 d出现峰值,其他指标出现"时滞";在胁迫解除后,pH=4.0组各指标在第6~10 d逐渐恢复至CK水平,而pH=2.5组各指标(除质膜H+-ATPase活性低于CK外)仍显著高于CK。这表明在pH=4.0酸雨胁迫下水稻幼苗叶片中SOD和CAT活性与ASA质量比上升有效降低了H_2O_2和O-2·积累、MDA含量、质膜过氧化程度,因而,质膜H+-ATPsae活性恢复至CK并保持稳定;pH=2.5酸雨引起H_2O_2、O-2·过量积累,不仅超出抗氧化酶的清除能力且致使酶钝化,导致MDA含量持续增加,氧化伤害加剧,造成质膜上功能蛋白H+-ATPase活性受抑,其调节胞内pH值功能受阻。水稻抗氧化系统对酸雨胁迫的响应呈明显时间效应,且响应的敏感性从强到弱依次为SOD、CAT、ASA。水稻抗氧化系统恢复程度与恢复进程的快慢受胁迫强度制约。