Institute of Soil and Water Conservation,Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resources
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增温和氮添加对中国北方温带草原植被生产力与生态系统碳氮磷特征的影响
No full text全球变暖和大气氮沉降对生态系统乃至整个生物圈产生的巨大影响，已成为全球变化的重要现象并引起科学界的广泛关注。我国北方温带半干旱草地生态系统具有对气候变化敏感、碳收支年际波动大等特点，在未来全球变化背景下可能会发生较大的变化。草地生产力和碳氮磷等元素对维持生态系统功能和结构的稳定具有重要作用，并对生态系统碳循环有重要影响。以前关于全球变化对草地生态系统生产力和碳氮磷特征影响的研究大都是基于单个站点，但缺乏在区域尺度或者干旱梯度下多点同时开展控制实验的研究，因而不能清楚地揭示全球变化对生态系统的影响效应是如何随环境梯度变化的。对此，本研究在内蒙古自治区沿东西干旱梯度，选取荒漠草原、典型草原和草甸草原三种草地类型，每种类型设置3个研究站点，并在各研究站点布设增温和氮添加控制实验开展研究。本研究主要探究：（1）草地生态系统生产力和碳氮磷特征随干旱梯度是如何变化的？（2）增温和氮添加如何影响不同类型草地生产力和碳氮磷特征的？（3）干旱度如何对增温或氮添加的效应产生影响的？（4）采用样带调查与控制实验两种研究方法结果有何异同？本研究获得的主要研究结果如下：
（1）在样带上沿自然干旱梯度，禾草与非禾草地上生产力平均变化范围分别为37.2–128 g m-2和13.2–149 g m-2。总地上生产力和根生物量平均变化范围分别为58.9–259 g m-2和725–2274 g m-2。由于不同年份降水对植物生物量分配模式的影响，总地上生产力与根生物量存在相反的年际差异。根系生产力和周转速率的平均变化范围分别为175–406 g m-2 yr-1和0.210–0.311 yr-1。土壤有机碳和氮磷浓度以及根系磷浓度年际差异不明显，而由于降水对不同草地土壤养分和植物吸收的影响不同，根系碳氮和叶片碳氮磷浓度的年际差异因草地类型而异。植物总地上生产力随干旱度的增加而降低，而干旱度对禾草与非禾草地上生产力的影响因年份而异。根生物量、根生产力和根冠比均与干旱度有负的相关关系，而根系周转与干旱度关系不明显。土壤有机碳和总氮磷浓度均与干旱度呈负相关关系，而根系氮浓度与干旱度正相关，但是干旱度对根系磷浓度没有影响。根系碳浓度和叶片元素浓度与干旱度的关系因年份或功能群的不同而异。
（2）增温在干旱年份分别使禾草与非禾草地上生产力平均降低了36.6%和29.2%；由于不同功能群植物对水分的不同需求，在湿润年份增温使禾草地上生产力平均降低了30.2%，使非禾草地上生产力平均增加了23.1%。增温引起的土壤水分的降低在干旱年份使根冠比平均增加了120%。但是在湿润年份增温分别使根生产力和根系周转速率平均降低了28.5%和28.2%，抑制了草地生态系统根系的碳输入和养分循环。增温使土壤铵态氮浓度平均增加了37.7%，表明增温显著提高了土壤氮矿化。但是由于不同草地的水分条件以及植物对养分的吸收差异，增温对硝态氮的影响因草地类型而异。增温使土壤速效磷浓度平均增加了11.7%，表明增温有利于土壤有机磷的矿化。增温有降低土壤有机碳浓度的趋势，但是对叶片和根系碳浓度影响较小。增温对土壤和根系氮浓度没有显著影响，但是有降低禾草叶片氮浓度的趋势，并对非禾草叶片氮浓度没有显著影响。增温能显著改变叶片或根系碳氮或碳磷之间的耦合关系，加强了叶片氮磷的耦合，但是对根系氮磷耦合的影响因年份而异。
（3）氮添加在干旱年份分别使禾草与非禾草地上生产力平均提高了5.83%和13.0%，在湿润年份分别使其提高了24.1%和30.9%。氮添加对根生产力没有显著影响，却在湿润年份使根系周转平均增加了13.2%。氮添加有显著增加表层土壤铵态氮浓度的趋势，并使土壤硝态氮浓度平均增加了250%，表明外源氮输入有利于提高土壤的氮矿化。氮添加降低了干旱草地和增加了湿润草地的土壤有机碳浓度，但对根系和叶片碳浓度影响不明显，表明植物碳浓度有较高的稳定性。氮添加在干旱年份使表层土壤氮浓度增加了4.87%，但是在湿润年份植物对氮的吸收较强，因而氮添加对土壤氮浓度的影响不明显或降低了草甸草原土壤氮浓度。氮添加分别使根系和叶片氮浓度平均增加了6.09%和22.8%。氮添加在干旱年份能够增加干旱草地和降低湿润草地土壤磷浓度，而在湿润年份影响不显著。氮添加使禾草叶片磷浓度平均降低了4.77%。氮添加引起的碳氮比的降低有利于凋落物分解和生态系统的养分循环。氮添加能显著改变叶片或根系碳氮或碳磷之间的耦合关系，加强了叶片氮磷的耦合，但是对根系氮磷耦合的影响因年份而异。
（4）在干旱梯度上，干旱对增温或氮添加处理下植物地上生产力的变化的影响因年份而异，但对增温处理下根生物量和根冠比的变化没有影响。干旱分别促进了增温以及抑制了氮添加引起的根生产力和根系周转的变化。在增温或氮添加处理下，干旱促进了土壤有机碳浓度的变化，但是对根系以及叶片碳浓度没有显著影响，反映了植物碳浓度的稳定性。干旱对增温或氮添加处理下土壤氮浓度的变化没有显著影响并抑制了根系氮浓度的变化，以及氮添加处理下叶片氮浓度的变化。干旱增加了增温处理下土壤磷浓度变化，并抑制了干旱年份增温或氮添加处理下根系磷浓度的变化，但是对叶片磷浓度的变化的影响因年份而异。干旱对增温或氮添加处理下土壤、叶片和根系碳氮比的变化有促进效应，但是抑制了土壤氮磷比的变化，对叶片或根系氮磷比的变化有促进效应。
（5）本研究显示样带调查和控制实验中温度与氮素的增加对生态系统生产力与碳氮磷特征的影响结果大部分是不一致的，即草地生产力和碳氮磷特征对全球变化因子的短期响应与长期适应性不同。因此，短期的控制实验不能真正反映生态系统生产力和碳氮磷特征对全球变化因子的长期适应性，这表明开展长期定位控制实验是十分必要的。
综上所述，本研究采用样带调查与控制实验相结合的手段，在较大区域尺度上阐明了增温和氮添加对草地生态系统生产力和碳氮磷特征的影响。增温和氮添加通过改变温湿度和养分，直接或者间接地影响土壤理化性质、微生物活性和植物生长、光合与吸收来影响草地生态系统生产力和碳氮磷特征。而干旱度导致不同的草地生态系统具有不同的植被和土壤特性，又会对全球变化因子的效应产生调节作用。本研究显示采用控制实验与样带调查两种研究方法探究环境因子对草地生态系统的影响，会产生不一致的结果。因此开展长期的定位控制实验是十分必要的。本论文有助于深入认识与理解区域尺度上全球变化对草地生态系统的影响过程。</p
The Interaction of Arbuscular Mycorrhizal Fungi and Phosphorus Inputs on Selenium Uptake by Alfalfa (Medicago sativa L.) and Selenium Fraction Transformation in Soil
No full textSelenium (Se) is a beneficial element to plants and an essential element to humans. Colonization by arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and supply of phosphorus (P) fertilizer may affect the bioavailability of Se in soils and the absorption of Se by plants. To investigate the interaction between AMF and P fertilizer on the transformation of soil Se fractions and the availability of Se in the rhizosphere of alfalfa, we conducted a pot experiment to grow alfalfa in a loessial soil with three P levels (0, 5, and 20 mg kg-1) and two mycorrhizal inoculation treatments (without mycorrhizal inoculation [−AMF] and with mycorrhizal inoculation [+AMF]), and the interaction between the two factors was estimated with two-way ANOVA. The soil in all pots was supplied with Se (Na2SeO3) at 1 mg kg-1. In our results, shoot Se concentration decreased, but plant Se content increased significantly as P level increased and had a significant positive correlation with AMF colonization rate. The amount of total carboxylates in the rhizosphere was strongly affected by AMF. The amounts of rhizosphere carboxylates and alkaline phosphatase activity in the +AMF and 0P treatments were significantly higher than those in other treatments. The concentration of exchangeable-Se in rhizosphere soil had a positive correlation with carboxylates. We speculated that rhizosphere carboxylates promoted the transformation of stable Se (iron oxide-bound Se) into available Se forms, i.e. exchangeable Se and soluble Se. Colonization by AMF and low P availability stimulated alfalfa roots to release more carboxylates and alkaline phosphatase. AMF and P fertilizer affected the transformation of soil Se fractions in the rhizosphere of alfalfa.</p
硒对紫花苜蓿种子萌发及幼苗生长的影响
No full text采用土培试验方法,在黄绵土、风沙土和风沙土+砒砂岩3种土壤环境下,研究不同外源硒形态和添加浓度对紫花苜蓿种子发芽率、发芽指数、生物量和幼苗芽长及根系形态的影响.结果表明:不同土壤类型和硒处理对紫花苜蓿种子发芽率没有显著影响.硒酸盐(Se(Ⅵ))和亚硒酸盐(Se(Ⅳ))处理对苜蓿幼苗生长有抑制作用,且Se(Ⅵ)处理下的抑制作用显著强于Se(Ⅳ)处理.不同的土壤类型和外源硒形态有不同的抑制浓度节点,且硒添加浓度越高抑制作用越明显.经相关分析可知,土壤Se(Ⅵ)和Se(Ⅳ)的质量浓度与苜蓿幼苗的根长抑制率呈显著正相关.通过比较EC50值,得出Se(Ⅵ)和Se(Ⅳ)在黄绵土中的抑制作用最弱,在风沙土和风沙土+砒砂岩中相差较小.在这3种土壤中,适宜的Se(Ⅵ)和Se(Ⅳ)添加量范围分别为0～2 mg·kg-1和0～4 mg·kg-1.</p
不同措施黄绵土坡地暴雨侵蚀及磷素流失特点
No full text为探讨不同管理措施对10°、15°和20°黄绵土坡面侵蚀及磷素流失的影响，本文以60 mm·h -1 为试验雨强，采用室内人工模
拟降雨试验方法，以CK（裸坡，0%生物炭，平作）为对照，分析C1（裸坡，0%生物炭，横垄）、C2（裸坡，3%生物炭，平作）、C3（裸坡，
3%生物炭，横垄）、C4（裸坡，6%生物炭，平作）、C5（裸坡，6%生物炭，横垄）、C6（植被，0%生物炭，平作）、C7（植被，0%生物炭，横
垄）、C8（植被，3%生物炭，平作）、C9（植被，3%生物炭，横垄）、C10（植被，6%生物炭，平作）和C11（植被，6%生物炭，横垄）多措施
下黄绵土坡地泥沙及磷素流失特征。结果表明：不同坡度下C1、C6、C7、C8、C9措施能有效降低黄绵土坡面侵蚀及磷素流失；施加
生物炭（C2~C5、C8~C11）加剧了坡地尤其是陡坡的土壤侵蚀和磷素流失；在不同坡面上布设植被措施（C6~C11）均具有拦沙固磷
作用，在15°坡面效果最优；横垄措施（C1、C3和C5）减沙固磷效应随坡度增大而减弱，在20°下易失效，故小于10°坡面上宜推广应
用横垄措施；植被与横垄措施相结合（C7、C9和C11）在不同坡度下的消减率均在50%以上，故在实际农业生产中建议使用横垄搭
配植被措施。黄绵土坡面磷素流失以颗粒态（PP）为主，PP/TP流失比例多在80%以上，并随坡度增大而增大；3种坡度下施加生物
炭（C2、C4）均使PP占比增至90%以上，而横垄和植被措施能有效降低坡面PP/TP比例。综上，缓坡上设置横垄，陡坡上设置植被
或者在植被覆盖基础上合理搭配横垄和3%生物炭措施，均有利于阻控黄绵土坡面土壤侵蚀和磷素流失。</p
不同类型抗蒸腾剂对４种草本植物叶片水分利用效率的影响
No full text为探究 ３ 种抗蒸腾剂叶片喷施对 ４ 种草本植物水分消耗和利用的影响规律，比较得出不同抗蒸腾剂的最佳
使用浓度，为干旱荒漠区采煤迹地植被保育技术提供参考，本试验以蒙古冰草（ Ａｇｒｏｐｙｒｏｎ
ｍｏｎｇｏｌｉｃｕｍ Ｋｅｎｇ ）、沙
打旺（ Ａｓｔｒａｇａｌｕｓ
ａｄｓｕｒｇｅｎｓ Ｐａｌｌ． ）、白花草木樨（ Ｍｅｌｉｌｏｔｕｓ ａｌｂｕｓ Ｍｅｄｉｃ．ｅｘ Ｄｅｓｒ． ）、蜀葵（ Ａｌｔｈａｅａ ｒｏｓｅａ （ Ｌｉｎｎ． ） Ｃａ －
ｖａｎ． ） ４ 种草本植物为研究对象，每种草叶面分别喷施不同类型和浓度的抗蒸腾剂：旱地龙（ Ｆｕｌｖｉｃ Ａｃｉｄ ， ＦＡ ）浓度
分别为 １ ， ２ ， ３ ， ４ｇ · Ｌ －１ ；冠存（ Ｇｕａｎ Ｃｕｎ ， ＧＣ ）浓度分别为 ３ ， ６ ， ９ ， １２ｇ · Ｌ －１ ；高岭土（ Ｋａｏｌｉｎ ， ＫＬ ）浓度分别为 ２０ ，
４０ ， ６０ ， ８０ｇ · Ｌ
－１ ，以喷施清水为对照，喷施３个月后测定其对４种草叶片蒸腾速率（
Ｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ， Ｔｒ ）、净光
合速率（ Ｎｅｔ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｒａｔｅ ，
Ｐｎ ）、水分利用效率（ Ｗａｔｅｒ ｕｓｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ， ＷＵＥ ）和生物量的影响。结果表明：在试
验浓度区间内， ＦＡ 浓度越高，蒙古冰草、沙打旺、白花草木樨的 Ｔｒ 值越小、
Ｐｎ 值越小， ＷＵＥ 呈现先升高再降低的
趋势； ＧＣ 喷施浓度越高，蒙古冰草、沙打旺、白花草木樨叶片的
Ｔｒ 值越小、 ＷＵＥ 值越大， Ｐｎ 值较对照低但各浓度
间未达到显著性差异； ＫＬ 喷施浓度越高，蒙古冰草与蜀葵各浓度处理的 Ｐｎ 值越小、
ＷＵＥ 值越小， Ｔｒ 值较对照低
但各浓度间未达到显著性差异。 ３ 种抗蒸腾剂对蒸腾速率的抑制程度均为 ＧＣ 和 ＫＬ 大于 ＦＡ ，对净光合速率的抑
制程度均为 ＫＬ 和 ＧＣ 小于 ＦＡ ，对水分利用效率的提升程度均为 ＫＬ 和 ＧＣ 大于 ＦＡ 。综合 ３ 种抗蒸腾剂在植物叶
面的喷施效果， ＧＣ 和 ＫＬ 喷施效果较好，
ＦＡ 较差；蒙古冰草与沙打旺喷施 １２ｇ · Ｌ
－１ 的
ＧＣ 、白花草木樨与蜀葵喷
施 ２０ｇ · Ｌ －１ ＫＬ 的措施可用于干旱荒漠区采煤迹地的植被恢复。</p
不同砾石含量塿土堆积体坡面侵蚀特征研究
No full text为明确砾石含量对关中塿土堆积体坡面径流和侵蚀特性的影响，采用室内模拟降雨试验方法，以土质坡面为对照，
研究了 10%、20%、30%三种砾石含量堆积体坡面的侵蚀特征。结果表明：（1）1.0 mm·min –1 雨强下，10%砾石含量时初始
产流时间最大，雨强＞1.0 mm·min –1 时，各坡面初始产流时间在 10%砾石含量时最小；（2）各砾石含量坡面平均流速均随雨
强增大而增大，1.0 和 2.5 mm·min –1 雨强条件下 10%砾石含量坡面流速最大，而 1.5 和 2.0 mm·min –1 雨强下，含砾石坡面流
速较土质坡面分别减少 15.3%～21.2%和 13.6%～14.1%；（3）不同雨强条件下各含砾石坡面含沙量在产流前期（0～6 min）
急剧下降；产流 6 min 后，含沙量在 1.0、1.5 mm·min –1 雨强下逐渐趋于稳定，在 2.0、2.5 mm·min –1 雨强下呈多峰多谷的变
化，该时期砾石主导产沙过程；（4）次降雨侵蚀量随雨强增大呈显著的幂函数关系；而随雨强的增大各砾石坡面侵蚀量较土
质坡面分别减少 22.4%～42.6%、8.2%～66.3%、2.2%～56.5%和 45.0%～68.3%。该研究可为关中地区堆积体坡面水蚀模型
的建立提供理论依据。</p
大豆调节坡耕地径流和泥沙作用研究
No full text黄土高原地区坡耕地面积占该区总耕地面积的７５％ ，产生严重的水土流失，治理坡耕地水土流失对
该地农业生产和生态环境建设具有重大意义。大豆是黄土高原坡耕地的重要作物，然而，目前对于大豆在
该地区调节径流和泥沙的能力还缺乏深入了解。以种植大豆的坡耕地为研究对象，研究在不同坡度和不
同降雨强度下大豆调节径流和泥沙能力。试验设计包括大豆的 ５ 个生育期（幼苗期、始花期、盛花期、结荚
期和始粒期）， ５ 个坡度（
３° ， ５° ， １０° ， １５° ， ２０°
）和
２ 个降雨强度（ ４０ ， ８０ｍｍ ／ ｈ ）。将大豆调节径流和泥沙的作
用分为 ２ 部分：减少产流和减少产沙。采用产流时间、降雨初损量、径流量、产沙量、减流效益（ ＲＲＢ ）和减
沙效益（ ＳＲＢ ）
６个指标进行综合对比分析。结果表明：大豆在调节径流和泥沙方面作用显著。与裸地相
比，大豆从幼苗期到始粒期，坡面径流量减少１０． ７５％～６４． ９４％ ，产沙量减少１５． ３８％～８４． ２４％ 。大豆的
ＲＲＢ和ＳＲＢ值从整个生育期来看整体均呈增大趋势，且均与坡度成反比。同样，随着降雨强度增加，大豆
的 ＲＲＢ和ＳＲＢ略有降低且差异不显著，并且ＳＲＢ值始终大于 ＲＲＢ值，因此发现大豆在减少泥沙方面比
减少径流更有效。综上，黄土高原坡耕地上种植大豆对坡耕地土壤侵蚀具有积极的作用，并且对泥沙的拦
截作用强于对径流的拦蓄作用。</p
Change in composition and potential functional genes of soil bacterial and fungal communities with secondary succession in Quercus liaotungensis forests of the Loess Plateau, western China
No full text Vegetation succession is one of the most important factors driving changes in microorganisms. It is unclear, however, how the microbial composition and the potential function of C and N cycling change with forest secondary succession. Using soil metagenomic sequencing methods, we studied these changes in bacterial and fungal communities with secondary succession from cropland to a Quercus liaotungensis forest over approximately 120 years on the Loess Plateau of China. The results revealed the following. (1) Soil microbial biomass C, N, and P increased significantly in topsoil (0–20 cm) with vegetation succession. (2) The abundances of bacteria increased initially and then decreased slightly, whereas an increase in fungal abundances and the ratio of fungi to bacteria was detected along a successional gradient. Microbial communities tended to shift from r- to Kstrategists, both at the phylum and genus levels. (3) With vegetation succession, the abundances of C and N cycle-related potential functional genes first significantly increased and then stabilized. Among them, the relative abundances of recalcitrant C degradation-, N fixation-, and ammonification-related genes increased,
whereas labile C degradation-, N reduction-, and denitrification-related genes tended to decrease. (4) Redundancy analysis indicated that bacterial communities were influenced by available phosphorus contents
and soil C: N ratios, and that fungal communities were mainly affected by ammonium N contents and root biomass. (5) Predicted microbial functional genes were affected by ammonium N and activated C contents. Our study showed that with vegetation succession, microbe communities tended to shift from r- to K-strategists both at the phylum and genus levels, which increased the abundance of organisms expressing C- and N-cycle related genes.</p
丹参5个 SmGRAS转录因子在调控丹参酮类和酚酸类物质 合成中的功能
No full text作为重要的传统中药材之一，丹参（Salvia miltiorrhiza Bunge）的市场需求量
逐年递增，同时作为“模式药用植物”，其次生代谢调控受到了广泛的关注。丹参
干燥根中丹参酮类与酚酸类成分的含量是评价药材品质的重要指标。因此，研究 其有效成分的代谢调控机制具有着重要的意义。赤霉素（GA）在调控植物生长与 发育过程发挥着十分重要的作用，虽然有研究表明 GA 处理可以显著提高丹参毛 状根中丹参酮类与酚酸类的含量，但其调控机制并不清楚。植物特有的 GRAS 蛋 白家族作为 GA 信号通路的关键调控因子，已被报道参与调控了 GA 信号通路、
根的生长发育和抗逆等很多生物过程，但其在次生代谢调控中的作用仍不清楚。 因此，本研究以丹参毛状根为材料，分析了5个SmGRAS基因对丹参毛状根生长， 以及丹参酮、酚酸类和 GA 物质合成过程中的调控作用，并进一步分析了其促进 丹参酮合成的调控机制。得到以下主要结果： 1. 分析了 GA 处理野生型丹参毛状根后，毛状根的干鲜重、丹参酮类、酚酸 类物质含量均显著升高。对 GA 处理的毛状根与对照组进行转录组分析，发现 GA 主要调控了次生代谢过程，Mapman 对次生代谢路径差异基因进一步深入分析表 明，次生代谢合成路径的差异基因大部分是 GA 诱导的，尤其是莽草酸途径、MVA 途径、酚类、甜菜碱类、蜡质和花青素类代谢途径。还分析了 GA 信号通路中的 差异基因，发现 GA 受体 GID1 与部分 SmGRAS 家族基因表达水平都发生了显著 的升高。 2. 全基因组鉴定了35个SmGRASs家族基因，并对其进行了生物信息学分析。 系统进化树分析显示 SmGRASs 家族蛋白聚为 10 个亚家族。氨基酸序列比对显示 35 个 SmGRASs 蛋白均具有保守的 GRAS 结构域，但不同亚家族的 SmGRASs 蛋 白具有不同的基序，因此可能发挥着不同的功能。进一步分析了 35 个 SmGRASs 基因的结构组成和理化性质。另外，转录组数据的筛选结果发现大部分 SmGRASs 的转录水平受到 GA 的显著影响。 3. 在丹参毛状根中筛选并克隆了 5 个对 GA 响应显著的 SmGRAS 基因，分析 了 SmGRAS1~5 的组织特异性表达模式，发现他们在根周皮的表达量是最高的， 在其他部位的表达略有差异。烟草原生质体的亚细胞定位显示 SmGRAS1~5 蛋白
定位在细胞核，可能作为转录因子行使调控功能。转录自激活实验表明SmGRAS1/3 具有转录自激活活性，SmGRAS2/4/5 则不具有。SmGRAS1~5 的启动 子元件分析发现它们都含有 GA 响应元件，还有其他激素（ABA、MeJA 和 Aux）、 光响应与非生物胁迫的响应元件。在 GA、MeJA、ABA、NAA 和 SA 处理下，大 部分的 SmGRAS1~5 的表达量均有显著的变化，但在时间和趋势上略有差异，表 明其在激素信号通路中具有不同的功能。 4. 分别获得 SmGRAS1~5 的过表达与反义表达毛状根，发现 SmGRAS1~5 的
过表达毛状根出现了生长受抑制的情况，其干鲜重均显著降低。分别过表达 SmGRAS1~5 可以显著提高丹参酮类的含量，降低 GA 的含量。但是对酚酸类的调 控是不同的，过表达 SmGRAS1/2/3/5 降低了酚酸的含量，而过表达 SmGRAS4 提 高了酚酸的含量。SmGRAS1~5 反义表达株系中的成分变化趋势与过表达株系中相 反。进一步分析丹参酮、GA 和酚酸合成路径基因的表达，结果显示大部分基因
表达量的变化与成分含量结果相一致，其中丹参酮合成路径下游合成酶基因 SmKSL1 的变化是最显著的，其次还有 SmCPS1。 5. 酵母单杂交结果显示 SmGRAS1/3/4/5 可以与 SmKSL1 启动子区域结合， EMSA实验进一步证明SmGRAS1/3/4/5可以与SmKSL1启动子区域的GARE-motif 元件结合。Dual-LUC 实验表明，SmGRAS1/3/4/5 可以激活 SmKSL1 启动子的表 达，说明 SmGRAS1/3/4/5 可以通过直接激活丹参酮合成路径下游关键酶基因 SmKSL1 的表达，从而促进丹参酮的合成。 本研究发现了 SmGRAS1~5 在调控丹参毛状根生长与调控丹参酮、GA 与酚
酸类合成过程中的作用，并分析了它们的生物信息学、表达模式、诱导表达、靶 基因的互作等功能。</p
农艺措施对中国北方地区小麦和玉米产量及水分利用效率影响的meta分析
No full text 北方地区作为我国重要的粮食生产基地，在保障我国粮食安全和经济发展中占有举足轻重的地位。受气候等环境因素的影响，北方降水整体偏少，水资源短缺一直是制约该地区粮食生产的关键因子，如何实现有限水资源的高效利用是该地区农业可持续发展面临的挑战之一。农艺措施是农业生产中保证作物产量的重要举措，合理的农艺措施在维持作物高产的同时能提高水资源的利用效率。针对北方地区农业生产中水资源短缺的问题，前人从农艺措施角度进行了大量试验研究，这些研究结果为该地区农业水资源高效利用和作物高产提供了理论依据，但前人研究普遍存在试验区域小、试验年限短等不足，且不同研究结果间往往存在较大差异，因而无法在区域尺度上提供生产指导。为此，本研究整合了北方地区（包括新疆、青海、甘肃、宁夏、陕西、内蒙古、山西、山东、河南、北京、天津、河北、黑龙江、吉林和辽宁15个省市）近20年的相关研究数据，建立了一个共包含737个独立研究，6496组试验观测的数据集，对不同农艺措施在北方主要粮食作物小麦和玉米生产中的应用效应进行了分析探究，以期为该地区农业生产中水资源高效利用和粮食高产提供理论借鉴。本研究主要结果如下：
（1）氮肥显著提高了作物产量和水分利用效率。其中冬小麦整体增幅略高于春小麦，春玉米显著高于夏玉米。氮肥效应在不同区域间存在差异，其中西北地区小麦和玉米对氮肥的响应程度最高。施氮下玉米产量和水分利用效率增幅在年均温 ≤ 10℃时最高，显著高于年均温 ˃10℃地区。在小麦中，氮肥效应随年均降水量增加而逐渐增强，而玉米中则在年降水量400 – 600 mm时达到最高。作物产量和水分利用效率均随施氮量的增加先增加后降低，且实现最高水分利用效率的施氮量低于最高产量对应下的施氮量。
（2）地表覆盖显著提高了两种作物的产量和水分利用效率，且在相同条件下地膜覆盖效果优于秸秆覆盖。与裸地对照相比，地表覆盖下春小麦产量和水分利用效率增幅高于冬小麦，春玉米产量和水分利用效率增幅显著高于夏玉米，其中增幅最大的为春玉米，产量和水分利用效率分别提高了44.1%和40.8%。地表覆盖下西北地区作物产量和水分利用效率增幅最大，其中小麦产量和水分利用效率分别提高了21.7%和25.4%，玉米分别为51.0%和46.1%。在年均温 ≤ 10℃地区，地表覆盖对作物产量和水分利用效率的影响高于年均温˃10℃地区。整体上，地表覆盖效应随年降水量的增多而逐渐降低。
（3）在北方地区，深松耕对作物产量和水分利用效率的促进效应整体上优于免耕处理。深松耕处理下春小麦和冬小麦产量及水分利用效率的增幅基本一致，在玉米中，春玉米产量和水分利用效率增幅更大。深松耕在西北地区的效应优于华北地区，其对产量和水分利用效率的正效应随年降水量的增加有减弱的趋势。在年均温≤ 10℃地区，深松耕处理下作物产量和水分利用效率的增幅较年均温˃ 10℃地区高。免耕对夏玉米产量和水分利用效率的促进效应最佳，在春小麦和春玉米上也表现为显著正效应，而冬小麦产量和水分利用效率均未出现显著变化。免耕措施在西北地区的应用效果优于华北，在东北玉米生产中也表现出显著正效应。免耕效应随年均降水的增多而降低，在年均温低的地区其应用效应更好。
（4）在北方地区，与无灌溉对照相比，灌溉处理下作物整体产量和水分利用效率均显著提高，其中春玉米产量和水分利用效率增幅最大，分别为49.4%和40.8%，而夏玉米和冬小麦水分利用效率未发生显著变化。在年均温 ≤ 10℃地区，灌溉效应显著高于年均温˃10℃地区。灌溉对作物产量和水分利用效率的影响随降水量增加而降低，当年降水量 ˃ 600 mm时，灌溉处理下作物水分利用效率显著降低。随着灌溉水用量的增加，两种作物产量和水分利用效率均呈先增后减的变化模式，其中小麦在灌溉额达170 mm时水分利用效率达最高，而玉米则在225 mm时实现水分利用效率的最大值。</p