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山西大宁县有机农业建设获重要突破
蒋高明 2020-8-22 09:18
本团队在山西省大宁县昕水镇耳吉村建立的六不用实验田,玉米仅使用有机肥底肥,中间不追肥,不用农药、化肥、除草剂、地膜、激素,也不用转基因种子,不灌溉靠天吃饭,发展旱作有机作物。2019年产量1200斤/亩,2020年因雨水好,产量有望突破1400斤/亩。六不用生态农业模式还减少了追肥与打药的人工,仅物理除草,总体投入人工成本呈现下降趋势。同时获悉,该团队指导的果园生草、落叶归园、枝条粉碎还园、物理+生物控虫、有机肥替代化肥等,在苹果、桃、核桃、梨、樱桃等已在全县基本普及,2020年六不用果树种植面积突破1万亩。
个人分类: 建言新农村|1929 次阅读|0 个评论
从舌尖到眼角——话说观赏作物(二)
df730227 2020-7-24 19:06
观赏荞麦 荞麦是蓼科荞麦属一年生草本植物,我国很早就有荞麦栽培,并广布全国各地。我国有荞麦野生种 25 个,主要栽培种两个:苦荞和甜荞。 荞麦 全身是宝,最为大众喜欢的是: 荞麦 皮的枕头,苦荞的茶,爽滑的荞麦凉面和碗托。茶余饭后,荞麦的观赏价值也从人们的舌尖走到了眼角。白居易很早就借诗 “月明荞麦花如雪”赞美荞麦开花时朴实无华的白色。与我国常见的白花荞麦不同,日本的长野县箕轮町被称为“红荞麦之乡”,每年 9 月,红宝石般夺目的荞麦田会吸引大量游客。以赏荞麦花为主的荞麦节同时也是韩国的特色节目。如今,借着乡村振兴的号角,我国宁夏、重庆和越来越多的地方在重视开发荞麦功能食品的同时,发展荞麦旅游产业。 荞麦手捧花 日本长野县箕轮町荞麦田 山西农业大学荞麦基地红荞麦 彩色玉米 玉米是禾本科玉蜀黍属一年生草本植物,原产中美洲和南美洲,是世界重要的粮食作物,因其耐旱耐瘠薄的适应性成为我国的高产粮食作物。如今,除了走入餐桌,用于饲料,观赏玉米也走进了我们的生活中。与其它观赏作物以整株或花为观赏对象不同,除植株矮小的彩叶玉米供整株观赏外,玉米的果穗也极具观赏性。玉米果穗的观赏性在于丰富的色彩和形态。除了黄色、红色、紫色、蓝色等玉米粒外,美国农民培育出的宝石玉米每一棵果粒都能在阳光下闪烁不同寻常的光芒。 袖珍型彩色草莓玉米 是 当今 玉米果形变化 最 有 创意 的类型,这个 普通玉米的变异品种, 约 1 m 高 ,三个多月即可结果, 还 可生食。 一定要说一句,彩色玉米不是转基因玉米,是自然变异或人工杂交而成,放心食用或把玩吧。 宝石玉米 草莓玉米 彩叶玉米 观赏藜麦 藜麦原产南美洲安第斯山区,是印加土著居民的主要传统食物。藜麦叫 “麦”不是麦,是藜科藜属植物。藜麦被认为是单作物即可满足人类所需全部营养的粮食, 1980 年代,被美国定为宇航员太空食品, 2013 年是联合国钦定的国际藜麦年。我国在上世纪 80 年代引入藜麦,并于 2010 年左右大规模种植。藜麦品种多样,株高 0.2~3.0 m ,种子和果穗成熟后可呈红、紫、黄、黑、白等不同颜色,给原本朴素的农田增添了绚烂的生机。虽然目前还没有培育出专有的观赏藜麦品种,但青海、甘肃、山西、四川等多个省市已经在用实实在在的产业带动旅游发展了。今年,你要不要去甘肃天祝、四川松潘、青海西海欣赏一下多彩藜麦呢? 无特殊说明的图片均来自网络。
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草地贪夜蛾田间危害玉米(图)
热度 1 zhengaiping 2020-7-21 09:19
草地贪夜蛾食量大,没有了嫩叶,连叶尖都要吃,收不到种了。 感虫植株 抗虫植株
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美国粮食有多便宜?
蒋高明 2020-1-7 10:00
美国粮食有多便宜 蒋高明 都说美国的粮食便宜,便宜到什么程度呢?有位在饲料厂打工的农民告诉我,进到他们厂的美国玉米大约0.4元/斤; 最近有企业老总告诉我,美国本土玉米价格只有3美分/斤,合人民币0.2元/斤左右,感觉到这个价位低到不可思议。今查到下面的图,发现高价时也就7.5美分/斤,合0.52元/斤人民币,低价时玉米真是三四分美元/斤。如此低廉的粮食,果真是打遍天下无敌手! 直逼我国农民纷纷撂荒,粮食进口依赖的度不断加大。美国粮食价格为什么那么低?他们为什么赔钱卖给中国(美国农民种地会得到大约40%的政府补贴)?背后的原因非常值得深思。除了满足粮食数量之外,美国的粮食质量是很差的,大豆,玉米,油菜,甚至苜蓿都是转基因的,是给牲口吃的,或者是做燃料的。美国种了全球最多的转基因,中国消费了全球最多的转基因,大都是以饲料或工业原料进入我国食物链。有一天,当美国白送我们粮食时,我们还敢要吗?经济学必须要考虑政治,军事,社会,健康乃至生态环境各要素,不能任由他人管我们的饭碗。反过来讲,我们也白送美国农民美元,只要他们三年不种地,看看他们敢要么?那样的战争成本实在太低了。
个人分类: 海外见闻|8869 次阅读|0 个评论
不同耕作与施肥方式对有机玉米田杂草群落和作物产量的影响
蒋高明 2019-11-17 10:55
不同耕作与施肥方式对有机玉米田杂草群落和作物产量的影响 博文静 , 郭立月 , 李静 , 韦继光 , 李彩虹 , 李勇 , 蒋高明 * (*通讯作者 ) 中国科学院植物植物研究所植被与环境变化国家重点实验室 山东农业大学农学院 植物学报 , 2012, 47(6): 637-644. 【摘要】 农田杂草是农业生态系统的重要组成部分。有机农田杂草控制是农业生产的一大难题 ,通过施肥方式改变杂草的竞争格局有望成为杂草控制的新途径。以暖温带有机玉米田为研究对象,设置了5种不同处理,即不施肥对照处理(CK)、施用牛粪处理(CM)、施用蚯蚓处理过的牛粪处理(EM)、免耕秸秆不覆盖处理(NT)和免耕秸秆覆盖处理(NS),研究不同耕作和施肥方式对田间杂草密度、生物量、生物多样性及作物产量的影响。结果表明,在有机玉米农田内共发现杂草17种,CK杂草总密度最高,但杂草总生物量和生物多样性指数较低。EM杂草总生物量和牛筋草(Eleusine indica)生物量最高,分别比CK增加了192.6%和224.8%(P0.01),物种丰富度和生物多样性指数较低,优势集中度指数较高。NS杂草总密度、总生物量和生物多样性与NT相比显著降低。此外,EM玉米(Zea mays)产量比CK高40.2%(P0.01),比CM高19.6%(P0.01)。施用蚯蚓处理过的牛粪不仅提高了玉米产量,而且可以促进优势种杂草的生长,提高杂草群落的优势集中度。 关键词 : 生物多样性;生物量;优势种;施肥;杂草 Effects of different tillage and fertilization methods on weed community and crop yield in an organic corn field Bo Wenjing , Guo Liyue , Li Xiao , Wei Jiguang , Li Caihong , Li Yong , Jiang Gaoming* (*Correspondence author) State Key Laboratory of vegetation and environmental change, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, No. 20, Nanxin cun , Xiangshan, Beijing 100093 Agricultural College of Shandong Agricultural University Chinese Bulletin of Botany, 2 012, 47(6): 637-644 Weeds are an important part of agricultural ecosystem. Weed control in organic farmland is a big problem in agricultural production. It is expected to be a new way to change the competition pattern of weeds by applying fertilizer. Five different treatments, CK, cm, EM, NT and NS , were used to study the effects of different tillage and fertilization methods on weed density, biomass, biodiversity and crop yield. The results showed that 17 kinds of weeds were found in organic corn field, and CK had the highest weed density, but the total weed biomass and biodiversity index were low. The total biomass of EM weeds and the biomass of Eleusine indica were the highest, increased by 192.6% and 224.8% respectively compared with CK (P 0.01), the species richness and biodiversity index were lower, and the dominant concentration index was higher. The total density, biomass and biodiversity of NS weeds were significantly lower than NT. In addition, the yield of EM maize ( Zea mays ) was 40.2% higher than CK (P 0.01), 19.6% higher than CM (P 0.01). The application of cow manure treated by earthworm not only increased the yield of corn, but also promoted the growth of dominant species of weeds and the dominant concentration of weed community. Key words: biodiversity; biomass; dominant species; fertilization; weeds
个人分类: 建言新农村|2051 次阅读|0 个评论
牛粪堆肥与化肥配施对中国东部小麦-玉米轮作系统有机质、容重和蚯蚓活动的影响
蒋高明 2019-11-10 07:55
牛粪堆肥与化肥配施对中国东部小麦 - 玉米轮作系统有机质、容重和蚯蚓活动的影响 土壤与耕作学研究 , 156 (2): 140–147. ( 影响因子: 4.675) 郭立月 ab1 吴光磊 a1 李勇 c 李彩虹 a 刘文静 d 孟杰 a 刘海涛 a 虞晓凡 ab 蒋高明 * a ( * 通讯作者) 中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室、中国环境科学院 摘要 将牛粪堆肥( CMC )与化肥( CF )配施于我国东部小麦 - 玉米轮作田,对土壤理化性质、生物活性和土地生产力进行了评价。对表层土壤( 0-20cm )有机质、碳储量和固碳量、容重、含水量、全氮含量和蚯蚓种群等指标进行了分析。该研究( 2009-2014 年)是在相同的氮、磷、钾总量( 375.0 kg N ha-1 yr-1 、 92.4 kg P2O5 ha-1 yr-1 和 316.3 kg K2O ha-1 yr-1 )的基础上进行的。六个处理设计为:( 1 )对照,不施肥;( 2 ) NPK , 100%CF ;( 3 ) NPKM1 , 25%CMC+ 75%CF ;( 4 ) NPKM2 , 50%CMC+50%CF ;( 5 ) NPKM3 , 75%CMC+25%CF ;( 6 ) CM , 100%CMC 。结果表明,表层土壤有机质、含水量、全氮和蚯蚓密度与 CMC 显著正相关( P0.01 ),土壤容重与 CMC 显著负相关。与对照相比,小麦 - 玉米轮作系统的 NPK 、 NPKM1 、 NPKM2 、 NPKM3 和 CM 年平均产量显著提高( P ≤ 0.05 ),其中 NPKM1 产量最高。单施 CF 不仅降低了蚯蚓的 SOM 、水分和全氮含量,而且对蚯蚓活动产生了负面影响,而 CMC 则减轻了这种负面影响。该发现可能有助于在环境友好前提下,增加粮食供应,改善土壤条件与有机肥堆肥的应用。 关键词: 牛粪堆肥、化肥、土壤有机质、土壤容重、土壤含水量、蚯蚓活性 Effects of cattle manure compost combined with chemical fertilizer on topsoil organic matter, bulk density and earthworm activity in a wheat-maize rotation system in Eastern China LiyueGuo ab1 GuangleiWu a1 YongLi c CaihongLi a WenjingLiu d Jie Meng a HaitaoLiu a XiaofanYu ab Gaoming Jiang a Soil tillage research , 156 (2): 140–147. (IF=4.675) Abstract Cattle manure compost (CMC) combined with chemical fertilizer (CF) was applied to a wheat–maize rotation field, in Eastern China, to assess soil physical and chemical properties, biological activity and land productivity. Indicators of organic matter, carbon storage and sequestration, bulk density, water content, total N content and earthworm population from topsoil (0–20cm) were quantified. This consecutive study (2009–2014) was carried out on the base of the same total N, P, K application rate (375.0kg Nha − 1yr − 1, 92.4kg P2O5ha − 1yr − 1and 316.3kg K2Oha − 1yr − 1) in each treatment that was fertilized. Six treatments were designed as: (1) CK, without any fertilizer; (2) NPK, 100% CF; (3) NPKM1, 25% CMC combined with 75% CF; (4) NPKM2, 50% CMC combined with 50% CF; (5) NPKM3, 75% CMC combined with 25% CF; and (6) CM, 100% CMC. The results demonstrated that organic matter, water content, total N content and earthworm density from topsoil were significantly and positively (P≤0.01) related to CMC input, with significantly negative correlation being observed between soil bulk density and CMC input. The average annual yield of the wheat–maize rotation system significantly increased (P≤0.05) in NPK, NPKM1, NPKM2, NPKM3, and CM compared with CK, with the highest yield being obtained from NPKM1. Applying merely CF not only led to the lower SOM, water content and total N content, but also resulted in negative effects on earthworm activity, while CMC alleviated such negative effects. Our finding may help to increase food supply by improving soil conditions with organic fertilizer compost application. Keywords: Cattle manure compost, Chemical fertilizer, Soil organic matter, Soil bulk density, Soil water content, Earthworm activity
个人分类: 建言新农村|1964 次阅读|0 个评论
大刍草等位基因有利于紧凑株型,提高玉米高密度种植的产量
zhoutianshun 2019-10-22 09:28
大刍草等位基因有利于紧凑株型,提高玉米高密度种植的产量 名称: Teosinte ligule allele narrows plant architecture and enhances high-density maize yields 期刊: Science 作者及其第一单位:田金歌 , et al, 田丰 ( 中国农业大学 ) DOI: 10.1126/science.aax5482 通过密植提高单位面积产量是解决粮食短缺的有效手段。直立叶株型有助于减少密植时植株间的遮挡,从而植株能够捕获足够的光进行光合作用。叶片和叶鞘形成的叶夹角(叶舌区域,包括叶舌和叶耳)决定了植株的整体株型。 UPA2 通过 ZmRAVL1 调控叶夹角 利用 866 株 BC 2 S 3 重组自交系群体( W22 X CIMMYT8759 )共鉴定到 12 个 QTLs ,其中具有最大效应的时位于 2 号染色体的 UPA2 基因,且大刍草所携带的等位基因有助于减少叶夹角。 UPA2 的近等基因系 UPA2 -NIL W22 和 UPA2 -NIL 8759 的上、中、下叶的叶夹角全部不同,表明 UPA2 能够改表玉米株型。电子扫描显微镜和组织学分析发现两个近等基因系的耳廓细胞大小相似,但耳廓扩张有差异。 UPA2 -NIL 8759 表现出直立叶,舌状区更小,成熟时耳廓更小,叶舌区域的近轴面具有更多的厚壁组织细胞层数。 (A) BC 2 S 3 群体中间叶叶夹角的 QTLs 定位 (B) UPA2 -NILW 22 和 UPA2 -NIL 8759 的大体形态 (C) UPA2 -NILW 22 和 UPA2 -NIL 8759 的上中下叶叶夹角比较 (D) UPA2 -NILW 22 和 UPA2 -NIL 8759 的叶舌区域的扫描电镜分析 (E) UPA2 -NILW 22 和 UPA2 -NIL 8759 的叶舌宽和耳廓边缘比较 (F) UPA2 -NILW 22 和 UPA2 -NIL 8759 成熟耳舌区的横切面比较 (G) UPA2 -NILW 22 和 UPA2 -NIL 8759 近轴面耳廓细胞层的数量比较。 UPA2 最终定位于 240bp 的非编码区域, GRMZM2G10205 9 ( ZmRAVL1 ) 位于 UPA2 下游 9540bp ,且定位在细胞核。 UPA2 -NIL 8759 叶中的表达量比 UPA2 -NIL W22 低,表明 UPA2 可能是 ZmRAVL1 的远端顺势调控元件。 ZmRAVL1- RNAi 和 ZmRAVL1- KO 株系的叶夹角减小,而 ZmRAVL1- OE 植株的叶夹角增大。表明 ZmRAVL1 正调控玉米叶夹角。 UPA2 的图位克隆 (A) ZmRAVL1- KO 株系叶夹角减小 (B) ZmRAVL1- RNAi 株系的叶夹角减小 (C) ZmRAVL1- OE 株系的叶夹角增大 W22 和 8759 品种中 UPA2 的序列分析表明,两者具有一个 SNP 和 3 个序列多态性( S1-S4 )。其中 S2 (TG/-) 侧翼序列包含一个 C2C2 结合基序,且 drl1 (drooping leaf1) 和 drl2 的 N 端包含 C2C2 结合基序,且其突变体叶夹角增加,表现为披叶。电泳迁移率变化分析 (EMSA) 和染色质免疫沉淀 PCR(Chip-qPCR) 表明 UPA2 的 S2 位点突变改变了和 DRL1 的结合能力。 lg1 和 lg2 突变体中 ZmRAVL1 的表达受到抑制,而 ZmRAVL1- KO 株系中, lg1 和 lg2 的表达没有变化,且 ZmRAVL1- KO 株系中叶舌发育正常,仅耳廓扩张受到影响,表明 ZmRAVL1 与 lg1 和 lg2 下游。酵母单杂 (Y1H) 和 EMSA 表明 LG1 能结合到 ZmRAVL1 启动子区域的 GTAC 位点。 (A) UPA2 和 ZmRAVL1 .S2 的相对位置 (B) S2 突变体的 EMSA 实验表明 S2 位点突变使与 DRL1 的结合能力改变 (C) ChIp-qPCR 表明 DRL1 能在体内结合到 S2 序列附近 (D) EMSA 实验表明 LG1 能结合到 ZmRAVL1 启动子区域的 GTAC 位点 (E) ChIp-qPCR 表明富集片段包含 ZmRAVL1 启动子区域的 GTAC 位点 酵母双杂 (Y2H) 和荧光素酶互补实验表明 LG1 和 DRL1 互作。荧光素酶报告系统表明 DRL1 与 LG 直接互作,减少其对 ZmRAVL1 的抑制作用。 (A) Y2H 实验表明 LG1 和 DRL1 在体外互作 (B) 荧光素酶互补实验表明 LG1 和 DRL1 体内互作 (C) 瞬时转录激活实验所用载体的示意图( D) DRL1 抑制 LG1 对 ZmRAVL1 的激活 UPA1 编码 brd1 GRMZM2G103773 ( UPA1 ) 位于 1 号染色体,编码 brd1 (油菜素内酯合成最后一步催化酶), UPA1 改变近轴面耳廓大小和厚壁组织细胞层数,增大叶夹角,且对于不同的叶具有冠层效应。 W22 和 8759 品种中 UPA1 的序列分析表明 UPA1 具有 7 个 SNPs ,其中有两个非同义突变但未位于保守区域。 UPA1 -NIL 8759 叶中的表达量比 UPA1 -NIL W22 高, UPA1 -NIL W22 表现为小叶夹角。 brd1 -OE 叶舌发育正常但叶夹角增大,表明 brd1 参与玉米叶夹角的调控。 ZmRAVL1- KO 株系中甾酮含量下降, brd1 的表达下降,而 brd1 -OE 中甾酮含量上升, ZmRAVL1 的表达量未发生变化表明 ZmRAVL1 影响内源油菜素甾醇的含量。 (A) UPA1 -NIL W22 和 UPA1 -NIL 8759 的大体形态 (B) UPA1 -NIL W22 和 UPA1 -NIL 8759 的不同叶片的叶夹角比较 (C) UPA1 位于 1 号染色体 (D) UPA1 的精细定位 (E) 定位片段仅包含 UPA1 ( GRMZM2G103773 )一个基因。 UPA1 - UPA2 共同调节叶夹角模型 位于 ZmRAVL1 上游 9.5Kb 的 UPA2 由 2-bp 的突变控制, UPA2 -NIL 8759 包含 TG 核苷酸,和 DRL1 具有高的亲和力, DRL1 与 LG 结合,并抑制 LG1 对 ZmRAVL1 激活表达作用,低 ZmRAVL1 表达下调 brd1 的表达,使内源油菜素甾醇含量下降,叶夹角减少。 UPA2 -NIL W22 具有低的 DRL1 结合能力,释放 LG1 激活 ZmRAVL1 的表达,进一步上调 brd1 的表达,内源油菜素甾醇上升,叶夹角增大。 大刍草的 UPA2 和编辑 ZmRAVL1 提高玉米产量 在 508 份玉米自交系、 50 份地方品种和 45 大刍草品种中检测是否含有 S2 基因型,发现仅 2 份大刍草品种含有 S2 基因型,表明 S2 突变在驯化时丢失。 在高密度种植条件下 (67,500 and 105,000 株 / 公顷), UPA2 -NIL 8759 产量更高,密植增加所造成的减产比列降低。将大刍草等位基因 UPA2 渗入到农大 108 中,发现低密植条件下与野生型产量相似,但高密植条件下, UPA2 渗入系得产量更高。表明大刍草等位基因 UPA2 能够用于现代玉米品种的株系改良,并提高密植时的产量。 ZmRAVL1 -KO 株系的叶夹角减少,高密植条件下产量增高。利用剔除 Cas 蛋白的 ZmRAVL1 -KO 株系、 ZmRAVL1 -RNAi 与其他自交系杂交,发现杂交种 ZmRAVL1 表达下降,叶夹角减少。因此,操纵 ZmRAVL1 可以产生直立叶株型,提高密植状态下的产量。 (A) UPA2 -NILW 22 和 UPA2 -NIL 8759 株系的单株产量比较 (B) UPA2 -NILW 22 和 UPA2 -NIL 8759 株系每公顷产量 (C) 农大 108 和农大 108 的 UPA2 渗入系的单株产量比较 (D) 农大 108 和农大 108 的 UPA2 渗入系的每公顷产量比较 (E) ZmRAVL1 -KO 株系和 WT 的单株产量比较 (F) ZmRAVL1 -KO 株系和 WT 的每公顷产量比较 可能存在的问题 1、 大刍草和玉米之间是否存在杂交不亲和? 2、 是否有和大刍草等位基因连锁的其他不利基因? 3、 玉米中是否有 ZmRAVL1 的自然变异品种?
个人分类: 论文阅读日记|3273 次阅读|0 个评论
ZmFBL41的自然变异赋予玉米纹枯病抗性
热度 1 zhoutianshun 2019-10-16 21:02
ZmFBL41 的自然变异赋予玉米纹枯病抗性 题目: Natural variation in ZmFBL41 confers banded leaf and sheath blight resistance in maize 期刊: Nature Genetics 作者及第一单位: Ning Li, et al, Zhaohui Chu ( 山东农业大学 ) DOI : https://doi.org/10.1038/s41588-019-0503-y 研究背景 玉米纹枯病是由坏死性真菌立枯丝核菌 ( Rhizoctonia solani ) 所引起的重要病害。研究表明纹枯病抗性是由多基因控制的数量性状,且未发现有主效基因存在。目前,虽然有很多抗性相关的 QTLs 和防御相关的基因被鉴定,但是对立枯丝核菌病原菌的认识较少,且玉米和水稻抗纹枯病的机理尚不清楚。 材料和方法 材料: 318 份自交系群体( 133 份热带 / 亚热带起源自交系、 78 份温带起源自交系和 71 份混合起源自交系) 处理方式及性状鉴定:随机选取 10 株接纹枯病病原菌, 5 天后测量病变长度 研究结果 1、 玉米自交系纹枯病抗性的 GWAS 分析 自然变异群体中的病变长度出现差异,且热带 / 亚热带起源自交系的更强的纹枯病抗性。利用 542438 个 SNP 进行纹枯病抗性的 GWAS 分析,鉴定到 28 个纹枯病抗性关联 SNP ,这些 SNP 对应 9 个位于 1 、 4 、 7 和 8 号染色体的基因座。 (a) 不同自交系群体在接种纹枯病后的病变长度 (b) 不同起源的自交系群体的病变长度 (a) GWAS 的曼哈顿图 (b) ZmFBL41 区域的局部曼哈顿图 关联最显著的 SNP 位于 4 号染色体 GRMZM2G109140 的第二外显子, GRMZM2G109140 为假定的分子量为 41KDa 的 F-Box 蛋白,命名为 ZmFBL41 。 ZmFBL41 定位在细胞质。对 23 个抗性自交系( RH )和 28 个敏感自交系( SH )的 ZmFBL41 测序发现, 4 个位于 ZmFBL41 第二外显子的 SNP 与纹枯病抗性连锁。 51 个自交系可以分为两个单倍型: ZmFBL41 B73 和 ZmFBL41 Chang7-2 ,且 ZmFBL41 B73 和纹枯病敏感型呈线性相关。对 20 个 SH 和 17 个 RH 的表达检测发现, RH 和 SH 之间的表达量差异不显著,表明 ZmFBL41 的单倍型的抗病和感病与表达量无关。 (a) 基于 ZmFBL41 的连锁作图和不平衡分析 (b) 玉米自然变异群体的单倍型 (c) 抗性自交系和感性自交系的 ZmFBL41 的表达分析比对 2、 ZmFBL41 B73 是玉米纹枯病的负调控因子 转座子插入突变体 Zmfbl41 中的 ZmFBL41 表达量下降,且抗病能力增强,抗病相关基因 ZmPR4 和 ZmPR10 的表达量升高。在水稻中异源过表达 ZmFBL41 B73 的抗病能力下降,抗病相关基因 ZmPR4 和 ZmPR10 的表达量降低。 (a) 转座子插入突变体 Zmfbl41 的纹枯病抗性鉴定 (b) 转座子插入突变体 Zmfbl41 的抗性基因表达 (c) 水稻异源过表达 ZmFBL41 B73 植株对纹枯病敏感 3、 ZmFBL41 B73 与 ZmCAD 互作,促进 ZmCAD 的泛素化降解 利用无细胞翻译系统检测细胞提取物中 ZmCAD 的降解程度,发现 ZmCAD 蛋白能够被 ZmFBL41 B73 介导的 26S 蛋白酶体降解。当蛋白酶体的活性被抑制时, ZmCAD 蛋白更加稳定,且 ZmCAD 蛋白的降解部分依赖于 ZmFBL41 B73 。 (a 、 b 、 c) ZmFBL41 B7 通过 LRR 结构域与 ZmCAD 互作 (d) ZmCAD 的降解依赖于 26S 蛋白酶体 ( 无细胞降解实验 ) (e) zmfbl41 突变体的细胞提取物的降解速度更慢 (f) MG132 处理抑制 ZmFBL41 B37 诱导的 ZmCAD 降解。 4、 ZmCAD 通过调控木质素合成途径正调控作玉米纹枯病抗性 玉米转座子插入突变体 zmcad 的纹枯病抗性降低,且相关基因 ZmPR4 和 ZmPR10 的表达量降低。水稻 ZmCAD 同源基因 OsCAD8B 敲除株系的株高降低,木质素含量下降,抗纹枯病能力下降。这表明 ZmCAD 和 OsCAD8B 时纹枯病抗性的正调控因子。 通过测量 10 个抗病自交系和 12 个敏感性自交系侵染 48h 后的木质素含量发现,木质素在所有自交系中均先上升后降低,但抗病自交系的木质素含量更高。此外, zmfbl41 和 zmcad 突变体的木质素低于野生型。敲除 ZmCAD 后木质素合成途径并没有完全阻断,且玉米中存在 12 个 CAD 基因, CADs 之间这表明可能存在功能冗余。 (a) zmcad 转座子插入突变体的抗病能力下降 (b) zmcad 转座子插入突变体抗性相关基因表达降低 (c) OsCAD8B 敲除株的抗病能力下降 (d) 10 个抗病自交系和 12 个敏感性自交系的木质素含量 。 (e), zmfbl41 和 zmcad 突变体的木质素含量测定。 5、 ZmFBL41 B73 的自然变异阻碍 ZmFBL41 B73 与 ZmCAD 的互作 通过点突变获得 ZmFBL41 B73 LRR(E214G),ZmFBL41 B73 LRR(S217R) 和 ZmFBL41 B73 LRR (E214G/S217R) 突变体,用 Y2H 验证是否与 ZmCAD 互作。 ZmFBL41 B73 LRR(E214G) 和 ZmFBL41 B73 LRR(S217R) 仍然与 ZmCAD 互作,但 ZmFBL41 B73 LRR(E214G/S217R) 和 ZmFBL41 Chang7-2 LRR 不能与 ZmCAD 互作。这表明 LRR 结构域突变能妨碍 ZmFBL41 Chang7-2 和 ZmCAD 互作。 玉米细胞提取物的降解实验和烟草瞬时表达系统降解实验表明 ZmFBL41 Chang7-2 由于 LRR 结构域的 E214 和 S217 突变导致不能与 ZmCAD 互作, ZmCAD 积累。 (a) LRR 结构域突变阻碍 ZmFBL41 Chang7-2 和 ZmCAD 互作。 (b) ZmFBL41 Chang7-2 细胞提取物中 ZmCAD 的稳定性 (c) ZmFBL41 Chang7-2 不能促进 ZmCAD 的降解 (d) ZmFBL41 B37 的单个氨基酸替换不影响 ZmCAD 的降解 小结 敏感型玉米品种在纹枯病菌侵染早期, ZmFBL41 与 SKP1 互作形成 SCF FBL41 复合体, 招募 ZmCAD 蛋白被 26S 泛素化降解, ZmCAD 蛋白含量降低,使得木质素合成减少,细胞壁防御强度下降,最终被纹枯病菌侵染。而抗性品种中 ZmCAD 蛋白不能与复合体互作使得抗纹枯病能力增强。 问题: 1、 木质素含量是否可以作为纹枯病抗性的生物标记,若不能,该如何寻找? 2、 突变敏感型品种的 ZmFBL41 或者过表达 ZmCAD 基因是否会增加植物在正常条件下的能量损耗,从而影响作物的正常生长或者产量? 3、 作者推测 CAD 家族成员存在功能冗余,是否真的存在该现象,若有,该如何鉴定?若没有,是否存在其他互补途径?
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放线菌农用研究(14):放线菌对玉米发育进程的促进作用发现
热度 1 xuequanhong 2019-7-28 15:43
在 2013 年之前,我们对放线菌的防病促生作用研究,重点放在园艺作物及高附加值经济作物上,对大田作物涉及很少。主要原因是粮食作物种植效益差,农民没有种植积极性。另外,粮食作物的连作障碍也不明显。 从 2013 年开始,我的想法发生变化,认为过去将放线菌的应用对象仅限于园艺作物有局限性,应将放线菌的应用研究扩大到大宗粮食作物。 尽管种粮食农民不赚钱,但粮食生产涉及国家粮食安全,粮食高产种植技术研究不能停止,要保证实现和达到“藏粮于地,藏粮于技”的目标。 换言之,即使我们的粮食够用了,过剩了,暂时不种了,但如果需要,我们的土地就能立即生产出大量粮食,我们的技术贮备就能支持生产出大量的粮食。在粮食生产与供给上,决不能受制于人。“中国人的饭碗要始终端在中国人的手里”。 有了上述想法,我们就开始放线菌在小麦玉米上的增产效果研究。选这两种作物是有原因的。 中国小麦种植面积约 3.6 亿亩,玉米种植面积约 5.4 亿亩。小麦玉米单产决定着我国的粮食安全。从 2013 年开始,我们就将部分力量转到放线菌对小麦玉米的增产作用及机理研究上。 放线菌活菌剂生产成本高,其发挥作用的方式不同于化学肥料和有机肥,不能采用化肥和有机肥的用法在小麦玉米上使用放线菌。 对放线菌而言,在小麦玉米等大宗作物上,最经济简便的用法就是将放线菌活菌包裹在玉米小麦种子上,再按常规方法种植。这种使用方法,接种量少,成本低,操作简单,便于推广应用。 在 2014 年的夏玉米上,我们进行了种子包衣试验。 种子包衣,就是给玉米种子表面均匀包裹上一薄层放线菌活菌粉,数量约为 90mg/ 粒。相当于给玉米种子穿上用放线菌菌粉为“布料”制作的“衣服”。 包衣后,带菌的种子种到土壤中,放线菌就发挥作用:直接促进玉米发芽、生根及生长;调整种子周围的土壤微生物数量与种类,通过土壤微生物影响玉米根系生长发育,达到抗病增产效果。 包衣种子播种后,出现了许多令我们高兴的现象。 最先看到的令人鼓舞的现象:玉米出苗快,植株生长良好。该现象与放线菌在其他作物上的促生作用吻合,也在我们的意料之中(图 1 )。 出乎我们意料的是,通过种子包衣试验,发现了放线菌具有促进玉米发育进程提前的功能: 抽雄早,吐丝早,开花授粉时间提前(图 2, 图3 );种子灌浆进程加快,菌剂包衣处理玉米籽粒饱满,干物质累积多(图 4 )。 这又是一个偶然的发现,一个意料之外的现象! 让记忆的镜头回到 2014 年 9 月 3 日上午 10 点左右: 我们去试验地观察放线菌种子包衣玉米的生长情况:包衣处理的玉米抽雄扬花已结束,玉米雄蕊上的花粉已荡然无存,而未包衣对照玉米的抽雄扬花正在进行,雄蕊上布满花药;包衣处理的玉米穗上雌蕊已干枯,授粉结束(图2,图3),而对照玉米穗上雌蕊正在吐丝,花丝鲜嫩(图 2 , 图 3 )。 菌剂包衣与对照玉米形成天壤之别,犹如一个人已步入老年,另一个还风华正茂。 上述现象表明,用放线菌活菌种子包衣接种,可显著加快玉米的发育进程。 为了研究放线菌种子包衣对玉米生长的影响,我们进行破坏性采样,对照与处理各采 3 株,测定茎叶鲜重,根系鲜重等指标。 当对所采玉米棒称重后准备上锅,蒸熟食用时,又发现一个令人意外的现象: 剥开玉米棒的外苞皮时,发现对照玉米棒上的籽粒颜色浅,用手指掐时有白浆流出,而包衣处理玉米穗籽粒颜色深,饱满,用手指掐时无白浆流出。该现象表明,包衣处理灌浆速度快,干物质累积多(图 4 )。 看到如此大的差异,我们非常惊奇,立即将玉米棒带回实验室,拍照,并将籽粒剥下测定玉米穗的各项参数。经测定,对照、包衣处理的百粒鲜重分别为 24.8g 、 32.8g ;烘干后,对照百粒干重仅为 5.6g ,包衣处理为 10.3g ;籽粒含水量,对照为 342.8% ,菌剂包衣处理为 218.4% (以干基计);单穗籽粒重,对照为 22.6 g/ 穗,包衣处理为 45.0g/ 穗。 上述在玉米灌浆期间的测值表明,菌剂包衣对玉米的灌浆速度影响显著:灌浆快者,含水量低,干物质多,灌浆慢者,含水量高,干物质少。 此前,我们曾经在辣椒、草莓、黄瓜及西红柿上观察到菌剂穴施处理开花提前 3-7 天,但这些作物的发育进程差异仅体现在开花时始花时间早晚上,对比不够强烈、显著。 玉米的开花授粉与其他作物相比,别具一格,开花的早晚在抽雄和吐丝上差异表现强烈,从而更容易观察到放线菌对植物开花授粉等发育进程的影响。 根据玉米种子包衣出现的玉米抽雄授粉提前,以及多种园艺作物施用放线菌活菌后开花提前现象可知,放线菌促进作物发育进程提前不是个例,具有一定普遍性。其原因与放线菌产植物激素有关。 玉米包衣剂所用的两株防病促生放线菌为密旋链霉菌 Act12 及娄彻氏链霉菌 D74 。 从上述两株放线菌的无细胞发酵液中,我们检测到 4 种已知植物激素(图 5 ),其中包括脱落酸。 脱落酸影响植物发育进程,通过该激素可以解释放线菌施用后开花、灌浆提前的有趣现象。 从玉米种子包衣试验中出现的奇特现象,我们发现了放线菌能加快玉米的发育进程。同时,试验结果也表明,放线菌对玉米的增产效果也很显著,干燥后的 籽粒 产量增加25.3%,在后续的多点试验中,增产幅度大多在15%左右。仅种子包衣处理,增产幅度就如此之高,令人欣慰,该技术值得继续研究推广。 结合此前我们在辣椒、草莓、黄瓜及西红柿等作物上观察到的菌剂施用后开花提前现象,我们得出了放线菌对植物发育进程有显著促进功能的结论。 放线菌对其他作物的发育进程有无影响,尚待进一步观察研究。 相关论文: http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotalYYSB201701039.htm 图1.放线菌种子包衣玉米生长状况 图2.放线菌种子包衣(右)与未包衣对照(左)的玉米抽雄比较 图3.放线菌种子包衣(右)与未包衣对照(左)的吐丝比较 图4.放线菌种子包衣与未包衣对照的玉米穗 图5.2株放线菌无细胞滤液中的植物激素
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草中笋的每日体悟(18)
jiangjiping 2019-2-19 07:36
草中笋的每日体悟(18) (十八)友好的工作环境是人生幸福的一个重要因素 蒋继平 2019年2月19日 因为人生的很大一部分时间是在工作场所度过的, 所以, 工作场所的环境和气氛对于人生的幸福起着一个重要的作用。 在我的人生经历中, 在许多不同场所学习和工作过。 在大多数场所, 都感到友善的人际关系, 只有两次遇到了怀有敌意的个别同事。 在这种环境下, 我立即决定离开这样的场所, 另找施展才能的地方。 我现在工作的场所, 同事之间的关系很友善。大家互相关心, 互通有无。 比如说, 同事们都喜欢吃中国的馒头, 饺子和包子。 我就利用同事们的生日宴会为他们专门做这些中国特色的食品。 他们对我非常感激。 同样, 他们也非常慷慨地给我一些我喜欢的东西。 比如说, 他们自己院子里种了许多果蔬, 通常会主动地给我一些。 今天有个同事从家里拿来一大包玉米棒子,有十几穗, 放在厨房的桌子上让大家分享。 我向她要了六穗, 结果她马上又拿来几十穗, 叫我全部拿回家。 不过, 因为我们家只有我和夫人两个人, 很多玉米是在短时间内是吃不完的, 考虑到不要造成不必要的浪费, 我只拿了六穗。 不管怎么说, 我们都很高兴。 非常实事求是地说, 一个友好的工作环境确实使人感到幸福。 很容易理解, 当工作是一种幸福的时候, 那么人生一定不会差到那里。
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关于叶倾角的理解。。。
luopl 2018-6-7 15:01
我现在在做的方向是:基于遥感进行玉米生长参数(LAI、Biomass等)的反演,因此涉及到叶倾角的测量,首先对 叶倾角 有个正确的认识非常重要。 由于没有好意思找同学和老师讨论(大家都很忙,没好意思打扰,也许别人看来这是一个too simple iterm),自己查询了一些资料,我认为自己有了基本的理解,请大家帮忙批评指正。 叶倾角就是叶片腹部法线与地面的法线的夹角(有点绕),或者说,它是叶片方向与地面水平方向的夹角。画个图(图是自己用画图软件画的,轻喷),展示一下: 从上图可以看出,叶倾角其实没那么复杂。 (1)当叶片弯曲时,可以测量叶腹法线与地面法线的夹角(如图1)。 (2)当叶片弯曲时,连接叶耳与叶尖,测量与水平方向的夹角(如图2)。 (3)当叶片较直时,直接测量叶片方向与水平地面的夹角即可(如图3)。 但是我有个问题,当叶片弯曲度比上图大时,该如何处理?是不是需要分段测量?分段测量的话,该怎样理解该叶片的叶倾角是什么?怎样测量比较合适?困惑。。。恳请专业人士支招 。非常感谢。
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