KOH和NH3·H2O联合固态预处理对青稞秸秆厌氧发酵特性的影响

为提高青稞秸秆的综合利用率,选用KOH和NH₃·H₂O作为青稞秸秆固态预处理试剂进行中温批式厌氧发酵产甲烷试验研究,并通过Box-Behnken响应面法来考察不同含量的KOH、NH₃·H₂O及预处理时间对青稞秸秆累积甲烷产量的交互影响. 结果表明:各因素对青稞秸秆累积甲烷产量的影响程度表现为NH₃·H₂O含量>KOH含量>预处理时间;通过响应面模型验证试验得到最优预处理条件为KOH含量5.13%、NH₃·H₂O含量3.35%、预处理时间13.87 h,该条件下累积甲烷产量实测值为282.34 mL/g(以VS计),与预测值(286.4 mL/g)非常接近,相对误差小于5%,证明验证模型有效. KOH和NH₃·H₂O联合预处理能够显著提高青稞秸秆厌氧发酵产甲烷能力(P<0.05),累积甲烷产量较7% KOH和5% NH₃·H₂O单一预处理及未处理分别提高了7.59%、20.82%和70.78%;二者联合预处理还能够有效降解木质素(降解率为29.21%),提高发酵液营养价值;同时,可减少回收预处理试剂的成本,降低对环境的污染. 研究显示,Box-Behnken响应面法能较好地优化青稞秸秆厌氧发酵的预处理条件,KOH和NH₃·H₂O联合预处理是高效生产生物甲烷和环境友好的木质纤维素类废弃物的处理方法.      

气候变化背景下青藏高原青稞自然灾害暴露研究进展

青稞是青藏高原特有的农作物，是世居民族依赖的主要食物，全球变化背景下自然灾害的加剧，使青稞的灾害暴露加大，威胁到高原世居民族的粮食安全。在梳理高原青稞种植范围、品种变化、产量需求等研究基础上，界定青稞面向自然灾害风险的暴露内涵及时空表达，并对基于现代技术条件下青稞暴露的定量分析方法和未来可能技术进行了总结和展望，以期从青稞暴露研究的角度为农作物自然灾害风险评价提供参考。     

青稞β—1，3—葡聚糖酶Ⅱ基因启动子的克隆分析及表达载体的构建

根据本实验室克隆并公布的藏青稞β—1，3—葡聚糖酶Ⅱ(BGH Ⅱ)基因序列，以藏青稞QB09基因组DNA为模板，构建DNA步移文库，并通过步移技术克隆出BGH Ⅱ起始密码子上游调控序列BGHP．鉴定和分析表明，BGHP具备大多数高等植物启动子的保守元件，预测它对BGHⅡ基因的表达具有一定的作用．为鉴定BGHⅡ基因的基本启动子元件，将基因5′侧翼序列做缺失片段分析，利用PCR方法从BGHP中得到3个不同大小两端带有Hind Ⅲ、BamH I酶切位点的片段BGHP1、BGHP2和BGHP3，定向插人载体pMGFP4(pBI221改建，报告基因为GFP)中，取代原有的CaMV35S启动子，构建了由驱动报告基因GFP的植物表达载体BGHPVl、BGHPV2和BGHPV3，用于大麦的遗传转化，为进一步研究其功能奠定了基础．图5表1参15     

西藏地区春青稞耗水特征及适宜灌溉制度探讨

以中科院拉萨高原生态试验站为依托,通过开展春青稞生长与土壤水分定位观测实验,利用SHAW模型实现对春青稞农田蒸散发与土壤水深层渗漏与补给过程模拟,分析了春青稞的耗水特征,并对其适宜的灌溉制度进行了初步探讨:①春青稞生长期间,耗水450 mm左右,其中,分蘖—拔节、拔节—抽穗、抽穗—蜡熟这3个阶段是春青稞的耗水旺期,耗水量占整个生长期的72%。把握住该时期的水分供应,对提高作物产量十分重要。②在春青稞的需水关键期降水量仅能满足作物需水的58%,必须补充人工灌溉;但现行的灌溉制度由于灌溉量较大,不仅加大土壤蒸发,更造成较大的深层渗漏。③在播种—出苗、拔节—抽穗期分别灌溉50 mm,抽穗—蜡熟期灌溉60 mm,共减少灌溉用水125 mm后,深层渗漏减少了81%(131 mm);深层土壤水向上补给量增加了55%(44 mm)。节水灌溉不仅减少了土壤蒸发与深层渗漏也促使深层土壤水向上补给根系层,应该大力推广这一灌溉制度。     

Effect of different pearling times on the quality of hull-less barley rice北大核心CSCD

Hull-less barley is a special food crop rich in various nutrients in Qinghai-Tibet Plateau. Six-pearling is often used to produce commercial hull-less barley rice in order to improve its rough taste and inferior cooking quality. This study evaluated the differences in the nutritional, cooking, sensory, and storage qualities of hull-less barley rice with different pearling times to obtain suitable processing conditions for the production of high-quality hull-less barley rice. With increasing pearling time, the contents of vitamin B6, vitamin E, dietary fiber, iron, zinc, phenols, and flavonoids significantly decreased to a large extent, protein and vitamin B3 decreased slightly, the contents of total starch and β-glucan increased significantly, and γ-aminobutyric acid (GABA) initially increased and then decreased. The peak, trough, and final viscosity of whole grain barley were 1 860.50 cP, 914.50 cP, and 2 150.00 cP, respectively, and increased after six-pearling to 4 219.00 cP, 2 628.00 cP, and 5 074.00 cP, respectively. At the same time, the water absorption and volume expansion of the pearled hull-less barley increased significantly. The hardness of pearled hull-less barley reduced from 4 708.50 g to 2 282.00 g, its adhesiveness increased from 0.00 to -7.33, and its taste and sensory quality exhibited better. The activities of α-amylase, polyphenol oxidase, lipase, and catalase in pearled hull-less barley slightly decreased. Hull-less bran flour is rich in a variety of nutritional components and could be a potential resource with great developmental value. In general, hull-less barley rice obtained from three-pearling has high nutritional value, high cooking quality, low enzyme activity, and low energy consumption; therefore, it can be used to produce high-quality barley rice. This study provides important information for high-quality pearled hull-less barley and further utilization of barley bran flour. © 2022 Science Press. All rights reserved.     

青稞β-1,3-葡聚糖酶Ⅱ基因启动子的克隆分析及表达载体的构建

根据本实验室克隆并公布的藏青稞β-1,3-葡聚糖酶Ⅱ(BGH Ⅱ)基因序列,以藏青稞QB09基因组DNA为模板,构建DNA步移文库,并通过步移技术克隆出BGH Ⅱ起始密码子上游调控序列BGHP.鉴定和分析表明,BGHP具备大多数高等植物启动子的保守元件,预测它对BGHⅡ基因的表达具有一定的作用.为鉴定BGHⅡ基因的基本启动子元件,将基因5’侧翼序列做缺失片段分析,利用PCR方法从BGHP中得到3个不同大小两端带有HindⅢ、BamH Ⅰ酶切位点的片段BGHP1、BGHP2和BGHP3,定向插入载体pMGFP4(pBI221改建,报告基因为GFP)中,取代原有的CaMV35S启动子,构建了由驱动报告基因GFP的植物表达载体BGHPV1、BGHPV2和BGHPV3,用于大麦的遗传转化,为进一步研究其功能奠定了基础.图5表1参15     

溴代阻燃剂在中国川藏地区的污染和分布特征

利用气质联用仪(GC-NCI-MS)对中国川藏地区饮用水、表土和青稞样品中PBDEs(包括十溴联苯醚在内)和TBBPA的含量进行了检测,分析了PBDE同系物的分布模式,比较研究了不同区域的溴系阻燃剂(BFRs)的污染水平、可能来源和环境影响因素.结果显示,西藏地区饮用水中均未检出PBDEs和TBBPA.表土样品中∑13PBDEs的含量范围为0.87~10.56 ng·kg-1(以干重计),PBDE主要同系物为BDE-15、209、47和99(所有样品中100%检出),分别占∑13PBDE含量的39.0%、16.5%、10.5%和10.5%.另外,研究发现,土壤中∑13PBDEs与TBBPA的含量显著相关,暗示了它们相似的空间分布,且PBDEs和TBBPA均与TOC值显著相关,PBDEs和TBBPA与海拔高度呈显著线性关系.这表明川藏地区土壤中PBDEs和TBBPA的污染为同一来源,且其含量不仅受TOC值和海拔高度的影响,也可能受与PBDE和TBBPA有关的大气传输、稀释或吸附、沉降多种因素影响.在偏远地区的农作物青稞中检测到了PBDEs和TBBPA,可能是通过大气沉降到农作物表面,被生物富集和吸收.青稞为该地区居民主食的原料,尽管PBDEs和TBBPA的含量非常低,但可能对当地居民健康产生影响.     

青稞B-hordein基因表达载体构建及对小麦的遗传转化

利用从具有特殊B-hordein亚基组成的青藏高原青稞材料中克隆的B-hordein编码基因(SL60)和小麦高分子量谷蛋白亚基胚乳特异表达启动子PGlu1Dx构建了真核表达载体pCB2007-SL60.通过农杆菌介导对普通小麦进行遗传转化,共获得227株再生植株,经PCR鉴定和转化片段测序验证,最终获得5株阳性植株.研究为进一步分析B-hordein基因在小麦背景中的遗传和表达,以及对小麦加工特性的影响奠定了基础.图5表2参21     

Progress of the scientific expedition and research on farmland ecosystem and food security in Qinghai-Tibet Plateau北大核心CSCD

介绍第二次青藏高原综合科学考察研究任务三生态系统与生态安全专题三“农田生态系统与粮食安全”科学考察背景、总体思路、研究内容、研究目标和取得的阶段性进展.该专题针对青藏高原地区农业生产中逐渐出现的局部农田生态系统结构失稳、功能失衡、地力衰退、作物品质下降、农残渐增等问题,在区域尺度上,从耕地肥力和土壤生物、农田植被、农业生产经营管理、作物产量品质和利用、农业气象条件等方面开展科学考察研究,在青藏高原农田生态系统相关生态环境参数的时空特征、分布规律与作物开发利用等考察研究方面取得阶段性重要进展,可为青藏高原农业生态系统可持续经营管理和粮食安全提供数据及科技支撑.(图1参90)     

氮肥施用对西藏青稞产量及氨挥发损失的影响

为了解西藏农田系统氮肥施用对青稞产量和氨挥发氮损失的影响规律,通过田间随机区组试验,设置了N0～N3共4个施氮水平,采用田间原位测定-通气法,研究了土壤氨挥发通量、变化规律及其与产量的关系。结果表明:青稞产量与施氮量呈显著正相关(P0.05),氮肥贡献率高达32.13%,氮肥农学效益为3.62～4.78 kg·kg~(-1)。氨挥发总累积量为3.38～21.51 kg·hm~(-2),氨挥发导致的氮肥损失率为10.75%～15.49%,与施氮量呈极显著相关(P0.01)。青稞农田氨挥发主要发生在基肥期,基肥氨挥发周期44 d,第10天开始陆续出现挥发峰,追肥氨挥发集中在施肥后7 d内。综合考虑生产效益和以氨挥发为指标的环境安全,该区域青稞农田纯N建议施用量为:基肥40.02 kg·hm~(-2),拔节追肥13.32～26.70 kg·hm~(-2),抽穗追肥40.02 kg·hm~(-2)。