Gateway技术构建盐和干旱胁迫下水稻根系混合cDNA文库及其质量鉴定

为研究水稻非生物胁迫响应信号转导的网络途径,揭示水稻抗逆的分子机制,以NaCl胁迫、干旱胁迫处理及正常生长的水稻根系为材料,采用Gateway技术构建了水稻根系受盐和干旱诱导的混合cDNA文库.cDNA文库质量分析表明,未经扩增的原始文库容量为1.5×106 cfu,插入片段大小主要为1 kb左右,重组率为100%.文库随机挑选克隆测序,结果显示插入序列完整性良好,文库中包含水解酶基因、逆境响应蛋白基因、氧化还原酶基因和富含甘氨酸的RNA结合蛋白质基因等.因此,本研究构建的盐和干旱诱导的水稻根系混合cDNA文库符合高质量文库的标准,可以用于进一步开展相关基因的克隆及功能研究.     

复合污染下Cu、Cr、Ni和Cd在水稻植株中的富集特征

掌握水稻对污染土壤中重金属的吸收和富集特征,为科学认识水稻中重金属的残留问题、健康风险提供理论依据。采用田间试验,研究了4个不同处理量Cu、Cr、Ni、Cd复合污染下水稻的富集特征及其随生育期的变化规律。结果表明,重金属在水稻植株各部位中吸收富集系数的大小依次为：Cd〉Cu〉Ni〉Cr,根部重金属吸收富集系数是地上各部位的吸收富集系数的2~100倍。各重金属在水稻植株不同部位的积累分布明显不同,成熟期水稻植株中Cu在水稻不同部位的质量分数为根〉茎≥叶〉米粒〉谷壳,Ni的分布规律为根〉叶〉茎〉米粒〉谷壳,Cr的分布规律为根〉叶〉谷壳≥茎〉米粒,Cd的分布规律为根〉茎〉叶〉米粒〉谷壳;且随着重金属处理量的增加,水稻植株不同部位的重金属质量分数也呈上升趋势。成熟期米粒中Cu、Ni、Cr和Cd的质量分数范围分别为：4.50~6.19、1.86~4.63、0.72~0.76和0.08~0.39 mg·kg-1,与无公害食品标准（GB15199-94、GBT2762-2005）相比,米粒中Cu和Cr的质量分数均未超标,而Ni和Cd（Cd高剂量处理时）的质量分数均超标,存在食用安全风险。重金属在水稻植株不同部位的质量分数随生育期均呈现先升后降的趋势,灌浆中期达到最大,而到成熟期又明显降低。不同重金属在水稻植株中的富集能力和分布规律均呈现明显差异,不同生育期水稻植株中重金属的质量分数明显不同但其质量分数变化呈明显规律性。     

有机与常规水稻生产中土壤养分平衡比较

以江西省万载县水稻生产作为研究对象,在对有机农户和常规农户的农业生产状况进行问卷调查的基础上,针对不同操作模式下的土壤培肥措施和水稻-土壤系统养分投入、产出及其平衡状况进行分析和比较。结果表明,采用施用有机肥和绿肥种植这2种方式进行土壤培肥的有机农户比例极显著高于常规农户(P0.01),有机农户采用间套作和秸秆还田的比例也显著高于常规农户(P0.05)。在养分管理方面,有机和常规水稻生产的氮素平衡均处于盈余状况,分别盈余57.8和36.3 kg·hm-2,盈余率分别为21.7%和7.6%;有机和常规水稻的磷素平衡亦处于盈余状态,分别盈余35.4和64.7 kg·hm-2,盈余率分别为147.5%和217.9%,远高于允许平衡盈亏率。相比常规农户,更多的有机农户会采取生态农业措施进行土壤培肥,但其氮素和磷素盈余率也较高,同样存在一定环境风险。     

中华圆田螺抗氧化-代谢酶系统对转cry1Ab/Ac基因抗虫水稻的响应

对生长在不施农药转Bt基因抗虫水稻华恢1号(HH1)、非Bt稻明恢63(MH63)及施药的明恢63(MH63C)3种稻田生境中的中华圆田螺抗氧化系统物质(SOD、CAT、GSH-PX、GSH)及代谢酶(GST、ACP)差异进行了研究.结果表明:HH1稻田生境田螺肝脏和鳃SOD、CAT、GSH-PX活性均高于MH63稻田,其中SOD和CAT活性差异极显著(p＜0.01);肝脏GSH含量和GST活性在HH1和MH63稻田生境中差异不显著;HH1稻田生境中田螺肝脏ACP活性显著高于MH63稻田生境组(p＜0.01).对于MH63C和MH63组,MH63C稻田生境田螺肝脏中SOD、CAT和GST活性均显著提高,而鳃GSH-PX、GST活性和GSH含量在MH63C生境组表现为明显提高.由此可见,转Bt水稻生境可提高田螺抗氧化能力,对解毒酶系统活性没有明显影响,即对田螺未产生明显的毒副作用;而施用农药明显激活田螺抗氧化系统和解毒代谢酶活性.     

长江中下游两种典型水稻土微生物对砷污染的响应

基于温室盆栽实验,利用磷脂脂肪酸分析(PLFA)方法研究了As污染、土壤类型和水稻品种对水稻抽穗期土壤微生物群落的影响.结果表明,水稻土土壤中微生物生物总量(总PLFAs)以及微生物组成均不同程度的受到了As污染、土壤类型及水稻品种的影响;As污染增加了土壤总PLFAs,黄泥田的土壤总PLFAs、真菌/细菌(F/B)、革兰氏阳性细菌/阴性细菌(G+/G-)、腐生真菌/丛枝菌根真菌(SF/AMF)显著高于红泥田;在黄泥田中,种植籼稻品种的土壤总PLFAs较杂交稻和粳稻品种平均减少30.0%,而在红泥田中平均增加24.8%.偏Mantel检验和冗余分析(RDA)表明土壤pH值、DOC、NH4+和As浓度是驱动水稻土微生物群落演变的主控因子,其中受As影响较大的特征PLFAs包括20:0、i17:1ω9c、18:1ω9c、cy17:0和18:3ω6c;ABT预测模型显示水稻品种和土壤类型对总PLFAs、F/B、G+/G-和SF/AMF指标的贡献相对较大,而As处理的影响较小.     

非饱和高液限红粘土土-水特征试验研究

基于滤纸法的测试原理,制作了一种新型基质吸力量测装置,用以研究干密度和温度对高液限红粘土土-水特征曲线的影响。结果表明:土中体积含水率越低,土的干密度越大,基质吸力随时间波动的幅度越大,达到平衡所需的时间越长。在测定该类土的基质吸力时,平衡时间以10d为宜。干密度和温度对高液限红粘土的土-水特征曲线有明显的影响,相同体积含水率条件下,干密度增大,温度升高,基质吸力减小。土的体积含水率与基质吸力的对数之间呈线性关系。     

非饱和土边坡三维稳定性分析方法及考例

为了同时考虑边坡的饱和状态和三维尺度,根据非饱和土Barcelona模型进行了三维有限元数值模拟,确定了非饱和土边坡的应力位移分布。结合稳定性分析理论,将吸力对强度的贡献嵌入安全系数公式中,研究了非饱和土边坡的三维稳定性分析方法,并通过标准算例边坡的稳定性分析,确定了吸力对安全系数的贡献,并证明了该方法能够很好地退化到常规稳定性分析。     

水稻、小麦和油菜种子萌发POD与CAT对酸雨胁迫的响应

研究了pH 2.5～5.0模拟酸雨对水稻(O.sativa)、小麦(T.aestivum)和油菜(B.chinensis var.oleifera)种子萌发过程中POD、CAT活性影响.静态与动态实验结果表明,酸雨胁迫下,3类种子萌发时CAT与POD活性的变化幅度是水稻(28.8%,31.7%)<小麦(34.7%,48.3%)<油菜(79.3%,50.0%);CAT与POD与CK达到差异显著水平(p<0.05)的胁迫强度是水稻(pH3.5)>小麦(pH4.0)>油菜(pH5.0),说明保护酶抗酸雨能力是水稻>小麦>油菜.相同胁迫强度下,水稻、小麦和油菜种子CAT变幅     

水稻幼苗对纳米氧化铜的吸收及根系形态生理特征响应

以纳米氧化铜nano-CuO(10, 100mg/L)为研究对象,以微米氧化铜micron-CuO(10, 100mg/L)及铜离子Cu2+(1.4, 2.3mg/L)为对照,通过水培实验,探讨水稻对nano-CuO的吸收积累及其根系形态和生理特征响应.结果表明,各浓度(10, 100mg/L)nano-CuO处理条件下,水稻根部及地上部铜含量(根351~1444mg/kg dw;地上部9~45mg/kg dw)总体高于micron-CuO处理(根248~817mg/kg dw;地上部1.57~1.60mg/kg dw)及Cu2+处理(根147~220mg/kg dw;地上部14~26mg/kg dw),且在水稻幼苗根及茎透射电镜图片中均观察到nano-CuO的存在,指示水稻可通过纳米颗粒的形式吸收、转运nano-CuO. Nano-CuO在水稻根细胞中主要存在于核内体中,指示内吞作用是其进入根细胞的主要方式. Nano-CuO对水稻幼苗根系有较强的毒性作用,对各根系形态指标的抑制率为28%~74%,其中总根长、根体积和比表面积为最敏感;nano-CuO的吸收累积及纳米效应是其水稻根系毒性的主要原因.低浓度nano-CuO (10mg/L)胁迫时,水稻幼苗根系活力显著提高,总吸收面积和活跃吸收面积无显著差异;高浓度nano-CuO (100mg/L)胁迫时,水稻幼苗根系活力和总吸收面积显著降低.     

气候因素对水稻单产影响的实证分析—基于湖北农户层面的分层模型

温度、降水及高温热害等气候条件与水稻生产息息相关。论文基于2003—2011年湖北农户层面的2 610个样本数据及气象数据,在考察湖北地区水稻生长期高温热害时空变化特征的基础上,建立了水稻单产及其影响因素的分层模型,重点探讨了温度、降水、极端高温等气候因素对湖北水稻单产的影响,并检验了温度、降水对水稻单产的非线性影响。研究发现,湖北省高温热害呈现明显的时空变化特征。2003—2011年湖北省高温热害呈先降后增的变化趋势,伴随“V”型波动。空间上,高温热害在鄂中和鄂东地区比较严重,鄂西地区和江汉平原则相对更轻。另一方面,气候因素对水稻单产的影响存在明显差异。温度对水稻单产具有显著的促进作用,且两者间存在显著的倒“U”关系,降水对水稻单产的影响并不显著,而高温热害对水稻单产具有显著的负向影响。另外,机械、劳动等要素投入与农田水利等基础设施建设能够显著提高水稻单产。因此,加强对湖北省气象因素的预警及预报,改善农田水利设施、优化播种期、选择适宜品种等方式对于提高水稻单产具有重要意义。