RecA-mediated, targeted mutagenesis in zebrafish

We have evaluated the efficacy of RecA, a prokaryotic protein involved with homologous recombination, to direct site-specific mutagenesis in zebrafish embryos. For this we coinjected a vector containing a mutated enhanced green fluorescent protein (EGFP) gene plus 236-nucleotide corrective single-stranded DNAs coated with RecA into I-cell zebrafish embryos. Twenty-hours after fertilization, about 5% to 20% of injected embryos showed EGFP expression in I or more cells when RecA-coated corrective DNAs were used, but not when RecA was omitted. Mutated EGFP genes with 1-bp insertions or deletions were inefficiently activated, whereas those with 7-bp insertions were activated about 4-fold more efficiently. RecA-coated template strand had a higher efficiency than its complementary strand in activation of EGFP expression. Prior irradiation of the embryos with UV light enhanced RecA-mediated restoration of gene activity, suggesting that the effects we observed were augmented by one or more factors of zebrafish DNA repair systems.

Differential screening and characterization analysis of the egg envelope glycoprotein ZP3 cDNAs between gynogenetic and gonochoristic crucian carp

Gynogenetic silver crucian carp, Carassius auratus gibelio, is an intriguing model. system. In the present work, a systemic study has been initiated by introducing suppression subtractive hybridization technique into this model system to identify the differentially expressed genes in oocytes between gynogenetic silver crucian carp and its closely related gonochoristic color crucian carp. Five differential cDNA fragments were identified from the preliminary screening, and two of them are ZP3 homologues. Moreover, the full length ZP3 cDNAs were cloned from their oocyte cDNA libraries. The length of ZP3 cDNAs were 1378 bp for gyno-carp and 1367 bp for gono-carp, and they can be translated into proteins with 435 amino acids. Obvious differences are not only in the composition of amino acids, but also in the number of potential O-linked oligosaccharide sites. In addition, gyno-carp ZP3 amino acid sequence has an unexpected higher identity value with common carp (83.5%) than that with the closely related gono-carp (74.7%). The unique homology may be originated from the ancient hybridization. Northern blot analysis confirmed that expression of the ZP3 gene occurred exclusively in the oocytes. Because O-linked oligosaccharides on ZP3 have been demonstrated to play very important roles in fertilization, it is suggested that the extra O-linked glycosylation sites may be related to the unique sperm-egg recognition mechanism in gynogenesis.

定位施肥对冬小麦生长、产量及水分利用的影响

基于长期定位施肥试验,研究了不同施肥对冬小麦生长、产量及水分利用的影响。结果表明:不同施肥均能促进冬小麦株高、叶面积、生物量的增长,株高、叶面积、生物量均为:单施氮肥处理(N)高于不施肥处理(CK),氮磷配施处理(NP)显著高于CK和N处理,三个有机肥处理(M、NM和NPM)均较高。不同施肥对冬小麦光合速率影响显著,NPM处理的光合速率在各个生育期均最高;其次分别为NM处理和NP处理,而M处理在前期较高,后期下降较快,N和CK处理均较低。不同施肥处理小麦产量:NPM>NM>M>NP>N>CK,不同施肥均能显著增加小麦产量(增产量为341～4388kg/hm2),除M和NM处理,其他处理均有显著差异;冬小麦耗水量和水分利用效率均随施肥水平提高而增加,NPM和NP处理显著高于N和CK处理。表明在本试验年单施氮肥对小麦生长及产量影响较小,单施有机肥及不同肥料配施均能显著促进小麦生长及产量提高,有机肥的增产效应显著高于无机肥,其中NPM处理的产量及水分利用效率均最高。

施肥措施对黄土旱塬区小麦产量和土壤有机碳积累的影响

利用中国科学院长武农田生态试验站的长期田间试验(1984年2~007年),研究了小麦产量,耕层有机碳变化,评价了土壤管理和气候因素对土壤有机碳(Soil organic C,SOC)变化的影响。研究涉及6个处理:休闲地(F);不施肥(CK);有机肥(M);氮肥(N);氮、磷肥(NP)和氮、磷、有机肥(NPM)处理。结果表明,施肥可以显著提高作物产量和SOC积累,CK、M、N、NP、NPM处理平均产量依次为1.5、2.6、2.0、3.3、4.0 t/hm2,2007年F、CK、M、N、NP、NPM处理0—20 cm土层SOC积累量依次为-1.09、0.76、8.59、1.02、3.42和9.5 t/hm2。作物产量与SOC含量呈显著的正相关关系(r=0.80),有机碳输入量与SOC含量相关性更好(r=0.97),外源有机碳的输入也是提高SOC的重要措施。施肥措施对作物固碳和SOC影响存在显著(P<0.05)差异。土壤固碳速率(Y)与SOC输入量(X)符合线性方程Y=0.231X-0.0813(r=0.98)。施肥可以提高黄土高原半干旱地区土壤生产力和SOC的积累,且无机肥和有机肥配施效果最佳。

施肥对黄土旱塬区黑垆土土壤肥力及硝态氮累积的影响

本文以长期定位试验为依托,研究了黄土高原旱塬区黑垆土大田对比试验和长期定位施肥对土壤肥力及硝态氮累积和淋溶的影响。结果表明:长期施用有机肥能够明显增加土壤养分,氮磷和有机肥配施效果显著;和1984年土壤养分状况相比,大田对比试验土壤有机质增加了27.1%,全氮和全磷提高了84.2%和34.8%,有效氮、有效磷和速效钾增加了46.9%、540.0%和10.2%,养分水平与长期定位试验中氮磷配施相近。长期定位试验中氮磷配施或与有机肥配施能够有效地减少土壤剖面中硝酸盐的累积和淋溶,氮肥单施硝态氮累积量最大,为1006.4kg/hm2,大田对比试验土壤硝态氮总累积量较长期定位试验中施用氮肥处理的总累积量少。

长期连续种植苜蓿草地地上部分生物量与土壤水分的空间差异性

基于苜蓿长期连续种植定位试验,研究了不同施肥与采样位置差异对苜蓿草地地上部分生物量和土壤水分的影响。苜蓿长期连续种植19年后,施肥对苜蓿地上部分生物量的影响不显著;试验样地内呈由外及内植株高度逐渐下降、地上部分生物量积累逐渐减小的"生物漏斗"现象,距样地中心位置不同引起的差异远远超过施肥处理引起的差异。中下层土壤水分也呈类似的漏斗状分布。相关分析表明,苜蓿地上部分生物量与1 m以下土壤水分含量呈显著相关,表明在长期连续种植条件下下层土壤水分状况是决定苜蓿草地生长状况的主要因素。

黄土丘陵区免耕条件下两种土壤酶活性变化

为了确定合理环保的耕作制度,2007~2008安塞田间定位试验黄土丘陵旱作农区大豆(Glycine maxL)、玉米(Zea maysL)、红小豆(Semen Phaseoli)、马铃薯(Solanum tuberosumLinn.)在翻耕化肥(CF)、翻耕有机肥(CM)、翻耕无肥(CN)、免耕化肥(NF)、免耕有机肥(NM)、免耕无肥(NN)等水平下的农田土壤脲酶、蔗糖酶活性。结果表明:在作物花期,大豆、玉米土壤脲酶活性较高,蔗糖酶活性较低,而红小豆、马铃薯则与之相反,差异极显著。到作物收获后,玉米土壤脲酶、蔗糖酶活性增高,增幅在83%以上,而马铃薯、红小豆、大豆三种作物土壤脲酶活性降低,降幅在10%以上,蔗糖酶活性增强,增幅在40%以上。从花期到收获后,免耕降低了土壤脲酶活性,提高了土壤蔗糖酶活性,在黄土丘陵沟壑旱作农区两种土壤酶活性表现较优的作物为大豆、玉米,较优的处理为NM玉米、NF大豆,其田间环保效应为:作物生长期间两种酶活性比较高,收获后两种酶活性则降低,有利于提高作物生长期土壤肥效利用率,减少作物收获后温室气体的排放。

施氮水平对黄土旱塬区小麦产量和土壤有机碳、氮的影响

施用氮肥是提高作物产量和土壤有机碳(SOC)、氮(TSN)含量的重要养分管理措施。利用长期田间试验(19842~007),定量评价了常规耕作条件下5个施氮水平N 0(N0)、45(N45)、90(N90)、135(N135)和180(N180)kg/hm2处理下,小麦子粒产量、SOC、TSN和氮肥利用效率的变化。研究了施氮水平对黄土旱塬区小麦产量、SOC和TSN积累的影响。结果表明,19842~007年期间,N0、N45、N90、N135和N180处理小麦产量的平均值依次为1.2、2.4、2.9、3.2和3.4t/hm2;N0处理的小麦产量随试验年限而降低,年降低幅度达67 kg/hm2(P<0.001);但增施氮肥处理小麦产量降低趋势得到显著控制,当施氮水平提高到N 90 kg/hm2时,产量随年限呈现出缓慢升高的趋势。随着施氮水平的提高,地上部氮肥利用率由40%(N45)降低到28%(N180)。不同施氮水平条件下,SOC含量随年限呈缓慢升高趋势。23年后(2007年),N0、N45、N90、N135和N180处理下,0—20 cm土层SOC储量依次为16.9、18.2、18.7、19.0和19.1 t/...

陕北黄土丘陵沟壑区水土保持耕作及施肥下农田土壤种子库特征

为了探明多年免耕下农田恶性杂草发生的机理,提高保护性耕作下作物对农田恶性杂草持久稳定的抑制效果,依据陕西安塞田间4a的定位试验,采用小区调查取样和室内实验相结合的方法,从物种组成、密度特征、多样性以及相似性特征等方面,研究了黄土丘陵旱作农区大豆(Glycine max)、玉米(Zea mays)、红小豆(Semen Phaseoli)、马铃薯(Solanum tuberosum)在翻耕化肥(CF)、翻耕有机肥(CM)、翻耕无肥(CN)、免耕化肥(NF)、免耕有机肥(NM)、免耕无肥(NN)等水平下的农田土壤种子库。结果表明:(1)4种作物24种土样中共萌发出12个物种1965株幼苗,隶属于7科12属。1年生杂草占94%,棒头草(fugax nees ex steud)、苋菜(Acalypha australis)、马唐(Digitaria sanguinalis)、早熟禾(Poasphondylodes)为优势种,占87%。(2)在0～20cm土层不同处理间,土壤种子库的密度变动于(282.9±63.4)～(7482.5±1078.3)粒.m-2,其中,红小豆小区>马铃薯小区>大豆小区>玉米小区;翻耕小区>免...

水肥处理对黄瓜土壤养分、酶及微生物多样性的影响

以津优1号黄瓜为试材,设3个土壤相对含水量水平(50%～60%、70%～80%、90%～100%)和2个肥料追施量(600kgN·hm-2和420kgP2O5·hm-2,420kgN.hm-2和294kgP2O5·hm-2)处理,研究了不同水肥供应对日光温室黄瓜土壤养分、酶活性及微生物多样性的影响.结果表明:土壤中NH4+-N含量随施肥量的增加而提高,随土壤相对含水量的增加而降低;水肥供给的增加有利于提高土壤中速效磷含量和蔗糖酶活性;肥料增加使土壤中蛋白酶活性降低,而水分降低使土壤中脲酶活性提高.土壤中微生物多样性与土壤中养分含量无显著相关性,与土壤脲酶活性呈显著正相关,与蔗糖酶活性呈显著负相关.土壤相对含水量70%～80%、氮肥追施量600kgN·hm-2和420kgP2O5.hm-2处理的土壤养分含量、蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性较高,且土壤中微生物多样性和均匀度显著高于其他处理,土壤生产潜力最优.

黄土旱塬区冬小麦不同施肥处理的土壤呼吸及土壤碳动态

依据黄土旱塬区黑垆土上中国科学院长武站长期定位试验(始于1984年),于2008年3月到6月,测定了冬小麦连作系统中返青期、拔节期、抽穗期、灌浆期和收获期土壤呼吸日变化、生育期变化以及土壤可溶性有机碳(Dissolved organic C,DOC)和微生物量碳(Soil microbial biomass C,MBC),研究了施肥措施对土壤呼吸、DOC和MBC的影响以及土壤呼吸与碳组分之间的关系。研究涉及6个处理:休闲地(F)、不施肥(CK)、有机肥(M)、氮肥(N)、氮磷肥(NP)和氮磷有机肥(NPM)。结果表明,冬小麦连作系统中土壤呼吸的日变化格局呈单峰曲线,最高值出现在12:00左右(拔节期)和14:30左右(成熟期),最小值出现在0:00～3:00之间或6:00左右;冬小麦土壤呼吸速率拔节期最高,其次是灌浆后期,抽穗期最低;不同施肥条件下,各生育期土壤呼吸速率大小顺序:NPM>M>NP>N>CK>F。土壤水分亏缺是导致抽穗期和灌浆期土壤呼吸速率降低的重要原因。各施肥处理DOC含量高低顺序为灌浆期>抽穗期>成熟期>返青期>拔节期;除M,NPM处理MBC含量拔节期>灌浆期外,各施肥处理MBC含量高低顺序...

旱塬冬小麦水分利用特征及对施肥的响应

为了揭示施肥对黄土高原旱地冬小麦水分利用效率(WUE)的影响,通过对不同施肥处理条件下水分利用效率相关指标的研究发现:增施氮肥降低了小麦生育前期的叶片WUE,而提高了小麦生育后期的叶片WUE,并显著提高了小麦的叶面积指数(LAI),而增施磷肥效果不明显。增施氮肥显著提高了小麦的生物量和产量,从而提高了相应的生物量WUE和产量WUE;增施磷肥对小麦的生物量和产量的提高有一定的促进作用,但对生物量WUE和产量WUE的提高不明显。生物量、产量、LAI和相应的生物量WUE、产量WUE都呈极显著正相关,说明通过施肥提高了小麦的LAI,进而提高了群体光合效率和干物质积累,从而提高了水分利用效率。

黄土高原长期施用磷肥效应研究

以黄土高原长期定位试验为基础,研究施一定量氮肥(90 kg/hm2)的前提下,长期施用磷肥对黄土高原旱作冬小麦的肥料效应。结果表明,长期施用磷肥的农田施磷仍能显著提高小麦的产量,增产量达1393.75~2121.00kg/hm2,增产率为48.41%~73.67%,本试验中施磷39.6 kg/hm2时小麦产量达最大值5000 kg/hm2,这与小麦成穗数最大时的施肥量结果一致;产量与施磷量关系用回归方程Y=-0.8667X2+82.641X+3008.4(R2=0.92)拟合效果良好;施磷主要是通过影响小麦成穗数来影响小麦产量,而对穗粒数和千粒重的促进作用不明显;施磷还可促进小麦对氮磷钾养分的吸收利用,提高肥料的肥效和利用率;施磷过少不能满足作物需求,小麦产量较低,施磷过多小麦产量不会随施肥量的增加继续提高,反而有一定幅度的下降。

水土保持耕作及施肥对盛花期大豆光合生理的影响

依据陕西安塞田间试验,采用LI-6400便携式光合仪,在自然条件下对黄土丘陵区旱作农田传统翻耕化肥(CF)、翻耕有机肥(CM)、翻耕无肥(CN)、免耕化肥(NF)、免耕有机肥(NM)、免耕无肥(NN)等处理下盛花期大豆叶片的净光合速率、气孔导度、水分利用效率及影响因子日变化进行了研究。结果表明:6种不同处理的大豆叶片净光合速率日变化均为双峰曲线,峰值分别在11:30、16:00出现。NM、NF处理对提高大豆净光合速率有明显的促进作用,其中以有机肥(NM)最为显著。气孔导度与蒸腾速率之间达极显著正相关(P<0.01,r=0.9994)。气孔导度日变化也为双峰,峰值分别出现在11:30、16:00。不同处理下,大豆的水分利用效率呈单峰曲线,峰值出现在10:00,低谷出现在13:00以后。其中,NF、NM处理能显著提高大豆盛花期的水分利用效率。相关分析表明:气孔导度、蒸腾速率、叶温、光合有效辐射及基于叶温的蒸汽压亏缺是大豆光合作用的促进因子,而胞间CO_2浓度、空气CO_2浓度、空气相对湿度则为主要的限制因子。CF、NF处理在8:30~10:20和13:00,CM、NN处理在8:30、11:30~13:00、17:...

黄土高原旱区长期施肥条件下土壤钾素形态空间分布特征及有效性研究

在黄土高原南部旱地长期肥料定位试验的基础上研究了土壤钾素空间分布特征及其有效性。结果表明:长期施肥后土壤中特殊吸附性钾(SAK)和非特殊吸附性钾(NSAK)储量增加,但水溶性钾(WSK)和非交换性钾(NEK)则有明显的下降,单施N水溶性钾下降了48.24%,单施P下降32.32%,NP配施和NPK配施分别下降10.61%和17.93%,非交换性钾降幅为8.56%~24.91%。增施钾肥可以缓解因长期施肥作物生长所携出的钾素,增加耕层土壤中的水溶性钾、非特殊吸附性钾及特殊吸附性钾。相关分析结果表明,土壤不同形态钾素对速效钾的重要性依次为WSK>NSAK>SAK>NEK,土壤速效钾与水溶性钾、非特殊吸附性钾呈显著相关,与特殊吸附性钾和非交换性钾无显著相关性。