种子生产总量在全省同行业中位居前五名助力中国农业腾飞

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博士学位论文答辩公告(5月28日)
更新时间:2022-08-16 | 来源:亚洲体育登录 作者:亚洲体育平台

  水稻是世界上最主要的粮食作物之一,全世界约50% 以上的人口以稻米为主食。由于人口的刚性增长和耕地面积、资源等因素的限制,保障我国粮食安全提高粮食总产的主要技术途径在于大幅度提高水稻等粮食作物的单产。通过高产育种、合理的水肥管理和栽培措施等,水稻冠层对光能的吸收效率和收获指数已逐渐接近理论的上限。试图通过优化上述的途径已很难突破现有品种的产量潜力,因此,提高光能利用效率是大幅度提高作物产量的有效途径。在自然条件下,由于太阳方位的改变、云层遮挡、上部叶片或相邻叶片的遮挡,使得植物叶片表面接受到的光强变化非常复杂,造成了大量的碳损失和不必要的水分的浪费。阐明水稻光合作用响应光强波动的机理及其在波动光下的水分利用策略,将对未来水稻高光效育种提供理论指导。

  根据以上的研究目的,本研究的内容主要包括了以下5个部分:(1)稳态气体交换参数与动态气体交换参数之间的关系,(2)气孔形态特征如何影响气体交换参数对光强波动的响应,从而影响植株生物量的积累;(3)不同水稻品种光合作用对光强波动响应的关键限制因素;(4)不同水分管理对水稻光合作用响应光强波动的影响及机理;(5)不同供氮水平对水稻光合作用响应光强波动的影响及机理。

  植物分生组织是一组具有自我更新能力的功能干细胞,并且能够以特定的模式产生侧生器官。分生组织的特性(identity)和确定性(determinacy)对植株的形态建成和花器官发育至关重要。我们鉴定到一个玉米MADS-box家族基因ZmMADS8,通过转基因家系创制及其后代遗传分析和表现鉴定,旨在解析ZmMADS8在玉米花序形态建成、小花发育、籽粒蛋白和淀粉合成中的生物功能与调控途径,为该基因的育种利用提供理论指导。

  水稻是保障世界粮食安全最重要的作物之一。近年来,随着种植面积下降、粮食需求增长和资源环境约束等多方面的压力,着力提高水稻单位面积产量已成为解决粮食安全问题的重要方向。作物90%以上的干物质来源于光合作用,提升水稻叶片光合速率、促进其生物量的积累,是水稻单产提高的关键。关于叶片结构、气体交换、Rubisco酶活性、营养元素、波动光以及各种环境因子等对光合作用的影响,前人已开展了大量研究,而作为光合作用的主要色素,水稻叶绿素含量及其荧光特性在不同水稻品种的基因型差异及调控机理却少见报道。为此,本研究从3K水稻基因组计划(3K Rice Genome Project, 3K RGP)、华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室迷你核心品种库、作物生理与栽培研究中心历史栽培品种中挑选了174个生育期接近的水稻品种作为供试材料,于2018、2019年在大田条件下测定了各品种齐穗期剑叶的相对叶绿素含量(RC)和叶绿素荧光参数(NPQt、Phi2、PhiNO、PhiNPQ、LEF、FvP/FmP、G、qL和qP),分析各指标的基因型差异、相关性及其聚类和差异特征。同时以此基础,利用NGS高通量测序和全基因组关联(GWAS)分析方法筛选和鉴定水稻相对叶绿素含量(RC)和非光化学淬灭(NPQt)等性状的候选基因;挑选RC和NPQt性状特异的2个代表性品种,利用转录组学(RNA-seq)分析,筛选差异表达基因(DEG),通过GO功能注释和KEGG代谢通路的富集分析,从基因表达层面进一步鉴定候选基因和转录因子;对筛选到的重点转录因子基因家族进行鉴定分析。

  再生稻是我国南方稻区提高复种指数和增加粮食产量的一种重要种植模式。随着我国农村劳动力的短缺和劳动成本的增加,头季机械收获成为再生稻发展的重要方向。然而,现有的水稻收割机碾压率过高,头季机械收获对稻桩损害严重,造成再生季产量和加工品质降低,导致机收再生稻的进一步推广受到限制。在再生稻专用收割机还未商业化的背景下,亟需优化配套的栽培措施以提高机收再生稻的产量和加工品质。适宜的头季水分管理和种植方式可能是减轻机械碾压损害的有效途径。一方面,农民在实际生产中常常于头季机械收获前通过排水晒田增加土壤硬实度以减轻机械对稻桩的碾压破坏,但这种栽培管理措施仍缺乏理论依据作为支撑。另一方面,预留机收行种植可以通过在头季栽植时预留机械走道而避免收割机对植株造成损伤,同时利用植株边际效应弥补因种植密度降低造成的产量损失。然而,边际效应能否弥补预留机收行种植造成的头季和再生季产量损失尚不清楚,且该种植方式能否改善再生季稻米的加工品质也不得而知。鉴于此,本研究于2017-2019年在湖北省黄冈市蕲春县开展大田试验,从优化头季灌浆中后期水分管理和头季种植方式出发,深入探究了头季重晒田水分管理和预留机收行种植对提高机收再生稻产量和稻米加工品质的可行性,并揭示了相关的农学和生理机制。

  研究结果表明:在机收再生稻生产中,头季重晒田水分管理和预留机收行种植可以有效地缓解机械收获对再生季产量和稻米加工品质的不利影响。与轻晒田处理相比,重晒田显著提高了头季收获时土壤表层20 cm深度的土壤硬实度,进而减轻了收割机对机械碾压区稻桩的损害,促进了碾压区再生芽的萌发、叶面积的生长和花后干物质的积累,最终提高了机收再生稻再生季的产量和稻米加工品质。在重晒田条件下,采用预留机收行种植技术避免收割机对头季稻桩的碾压损害,进一步提高了再生季稻米的整精米率和整精米产量。此外,与常规行株距种植相比,预留机收行种植在密度降低33.3%的情况下,通过植株边际效应的发挥促进了植株分蘖的发生、叶面积的生长、花后干物质的积累以及对氮素的吸收,从而保证了机收再生稻的周年产量不降低。综上所述,头季重晒田水分管理和预留机收行种植可以实现机收再生稻的高产优质栽培,对于促进再生稻的可持续发展和保障国家的粮食安全具有重要意义。

  光合作用是作物生物量和产量形成的基础,尤其在收获指数已经接近理论最大值的情况下,通过提高光合作用来提高作物生物量和产量已经成为科学家们的共识。然而,如何提高作物光合作用还有待进一步探究,尤其是什么样的叶片结构有助于作物光合作用的提升目前还不明确。增施氮肥能够提高作物光合作用从而提高作物生物量和产量,然而,过量的氮肥施用不仅会造成低的氮肥利用效率,还会导致一系列环境问题的发生。因此,在当前提倡减少氮肥施用的大背景下,探究作物高效利用氮肥的叶片和根系结构基础至关重要。此外,光合作用对外界环境因子如温度极度敏感,在当前全球气候变暖的背景下,理解和预测作物生长有赖于人们加深作物光合作用对温度的响应及其机理认识。因此,本论文主要从光合作用的角度尝试探究以上问题。根据研究目的,本论文主要分为3个部分:(1)通过荟萃分析和水稻盆栽实验探究提高作物光合效率的潜在叶片结构性状;(2)通过水培实验探究不同小麦品种在不同氮肥处理下高氮肥利用效率的叶片和根系结构基础;(3)通过盆栽实验探究水稻和小麦等C3作物叶肉导度对温度的响应差异及其可能机理。

  再生稻具有经济效益高、生态效益显著和产投比高等优势,近年来我国再生稻种植呈逐年增加的趋势。然而,强再生力水稻品种的缺乏是目前限制再生稻大面积推广的一个重要因素。再生力的高低与头季成熟期收获后稻桩中残留营养物质密切相关,而头季成熟期稻桩营养物质受头季源库结构的调控。然而,目前关于头季不同源库关系与再生力和再生季产量的关系还鲜有研究。因此,本研究通过剪叶和疏花处理改变头季源库关系来探究其对再生芽萌发、再生力和再生季产量的影响,并从头季物质积累与转运和内源激素含量两个方面来探究再生芽萌发的内在机理。结果表明,头季齐穗期剪叶和疏花处理对再生力和再生季产量的影响主要通过改变头季粒叶比来实现,即头季粒叶比越小,再生力和再生季产量越高。因此,在再生稻品种选育或筛选的过程中,选用头季粒叶比小的品种有利于再生季的高产,并可将头季粒叶比作为一个评价再生力高低的指标。进一步分析可知头季粒叶比的改变影响了头季植株内碳氮代谢和物质积累与转运以及各个节位茎芽中内源激素含量的变化(特别是CTK),从而影响不同节位再生芽的萌发和生长。本研究初步探明了再生芽萌发的内在机理,为筛选强再生力水稻品种和在生产上人为调控再生力和再生季产量提供理论依据。

  猪沙门氏菌与恩诺沙星基于生理药动学-药效学同步模型的耐药抑制剂评筛与耐药干扰机制研究

  沙门氏菌(Salmonella)作为一种人畜共患病原菌,给人类健康和畜禽养殖造成了巨大的威胁。恩诺沙星(ENR)是氟喹诺酮类人工合成抗生素,对沙门氏菌具有较强抗菌活性,其口服生物利用度高、组织分配系数大,在组织和细胞内也呈现出较高药物浓度,是兽医临床治疗沙门氏菌感染的理想药物。然而,近年的报道显示沙门氏菌对ENR的耐药性呈逐年递增的趋势。为了最大层度延缓细菌耐药性的产生,有必要研究抗菌药物科学、合理的给药方案。同时由于遗传异质性和抗生素选择压力的存在,单纯的抗生素疗法很难完全避免细菌耐药性的产生。为了进一步提高ENR抗沙门氏菌的效果、缓解耐药性的发展,有必要筛选出一个合适的抗生素佐剂与ENR联合使用。但佐剂与ENR配伍时在动态治疗情况下的效力如何,以及佐剂抑制细菌耐药进化的机理仍需进一步探索。通过传统的药效学(PD)方法,进行比例筛选和机理探索是相当繁琐的。由于中空纤维感染模型(HFIM)同时具有体外细菌培养和药时曲线重现的功能,为研究佐剂对ENR增效效应,以及佐剂干扰耐药菌亚群产生的机制提供了方便。另一方面,ENR苦味极大,严重影响适口性,迄今没有适用于猪的口服制剂上市。对于肠道感染,经口给药是最便捷有效的给药方式。因此,开发出能掩味的ENR口服固体制剂是促进猪沙门氏菌防控有效性的重要途径。有效性与安全性评价是新制剂研发的重要内容。传统的评价方法主要通过开展药动学、临床治疗试验和残留消除试验等。制定临床给药方案和休药期标准,需耗费大量人力物力和财力,且效率较低。生理药动学(PBPK)模型具有强大的外推和预测能力,其可减少剂型开发中动物的消耗,在剂型产品开发中被广泛使用。

  为提供一种可高效治疗猪沙门氏菌病的ENR口服剂型,延缓沙门氏菌对ENR耐药性的产生、延长ENR的使用寿命。本研究采用固体分散技术研制出适口性好的ENR颗粒剂,完成了制剂处方、工艺及质量评价,获得质量合格的ENR-固体分散体(SD)颗粒剂。构建了PBPK-PD模型评价制剂对猪沙门氏菌的有效性与安全性,提出了初步的临床给药剂量与休药期标准。在此基础上,以猪沙门氏菌AcrAB-TolC外排泵基因为关键耐药靶点,筛选出沙门氏菌的耐药抑制剂,并对耐药抑制剂干扰耐性产生的机制进行初步探讨,进一步结合HFIM阐明了抑制剂在ENR治疗动态情况下干扰沙门氏菌耐药进化、减少耐受亚群产生以及提高抗生素治疗效果的机理。

  靶向受DNA甲基化和Sp1调控的RASSF4缓解T-2毒素所致生长抑制毒性的研究

  T-2毒素是一种常见的污染食品和动物饲料的线毒素污染的食物和饲料会导致儿童和动物生长迟缓,其中炎症和细胞凋亡以及GH的减少是主要的机制。实验室前期的基因芯片结果表明, T-2毒素极显著促进RASSF4表达,但是RASSF4在T-2毒素所致生长抑制和炎性中的作用是不清楚的。所以,阐明RASSF4是否是T-2毒素所致生长迟缓的重要靶标,且靶向RASSF4寻找解毒剂来降低T-2毒素所致的炎性和生长抑制毒性,这将为人类健康和畜牧业发展提供重要保障。本研究首先验证RASSF4靶标的重要性,随后深入探索T-2毒素诱导RASSF4表达的分子机制,最后以RASSF4为靶标,寻找解毒剂缓解T-2毒素所致的炎症和生长迟缓毒性。得出以下的结论:

  (1) 发现 T-2毒素诱导的RASSF4通过激活P38、JNK和NF-κB和抑制PI3K-Akt-mTOR和ERK信号通路,促进细胞炎症、细胞凋亡和细胞生长抑制,表明RASSF4是T-2毒素所致生长迟缓的重要靶点。

  (2) 表明启动子区的去甲基化协同组蛋白修饰(H3K9ac和H3K9me3)介导T-2毒素诱导的RASSF4,且IL-6-DNMT1介导RASSF4启动子区的甲基化,这为RASSF4相关肿瘤的治疗提供重要的理论基础。

  (3) 在T-2毒素暴露下,转录因子Sp1与RASSF4启动子区的GC盒结合,促进RASSF4表达,且Sp1的沉默能逆转T-2毒素所致的细胞生长抑制现象,这为毒素解毒剂的寻找和RASSF4相关肿瘤的治疗提供重要的理论依据。

  (4) 首次发现RASSF4蛋白特异性抑制剂AD-310和RASSF4基因特异性抑制剂AE-562,且AD-310与RASSF4蛋白结合,AE-562抑制Sp1结合于RASSF4启动子区,从而降低RASSF4表达;在细胞水平,AD-310和AE-562能有效缓解T-2毒素导致的细胞炎症、细胞凋亡和细胞生长迟缓毒性;在动物水平,AD-310能减轻T-2毒素对垂体的损伤,降低垂体炎症反应和凋亡毒性,能使因T-2毒素所致体重降低的大鼠采食量提高和体重快速恢复到正常水平。本研究从体内外证明RASSF4的抑制剂缓解T-2毒素的生长迟缓毒性,这将为人类健康和畜牧业发展提供重要的策略。

  生菜常作为沙拉食用,叶卷曲性状直接关系到其感官品质。通过不同材料的组合杂交构建了叶卷曲的遗传分离群体,利用BSA+RNA-seq的方法鉴定到两个主要QTL位点Lettuce wavy leaves 1 (LWL1)和Lettuce wavy leaves 2 (LWL2),并通过图位克隆获得两个位点的候选基因LsKN1和LsTCP4。通过转基因实验对两个基因分别进行了功能验证,对其分子作用机理进行了深入研究。

  结球性是蔬菜作物中的特有的农艺性状,在生菜、大白菜等蔬菜中均有出现。结球性有利于叶用蔬菜的采收、运输和贮藏。结球性是一个复杂的数量遗传性状,其遗传规律和分子机制尚不明晰。本实验室利用结球生菜和不结球生菜为亲本构建了生菜结球性状的分离群体,利用BSR-seq的方法鉴定到了两个控制生菜结球的QTL位点,分别命名为Lettuce Heading Locus1 (LHL1) 和LHL2。本实验室最近解析了LHL2位点编码的LsKN1调控生菜结球的分子机理。本研究将探索LHL1位点调控生菜结球的遗传和分子机理。本研究发现了一个新的参与叶背腹性调控的转录因子LsSAW1,无功能的Lssaw1通过下调近轴基因和上调远轴基因来促进生菜结球的形成。LsSAW1与LsKN1蛋白互作,两者共同参与叶背腹性调控网络,并且协同调控生菜叶背腹性与结球性。本研究解析了生菜结球的遗传和分子机理,为结球蔬菜的育种提供了新的思路,为植物叶发育和叶背腹性调控网络的研究提供了新的材料。

  栽培莴苣 (Lactuca sativa) 是由野生莴苣 (L. serriola) 驯化而来,是世界上最重要的绿叶蔬菜之一。叶形是莴苣等叶用蔬菜的重要农艺性状,也是人工选育的重点育种目标。栽培莴苣和野生莴苣都具有缺刻叶片和全缘叶片的多态性。栽培莴苣的叶缘缺刻多态性来源于野生种L. serriola,控制该性状的基因为3号染色体上的LsZFP4基因。莴苣叶片具有不同的缺刻形式,包括羽状缺刻叶片和掌状缺刻叶片。以前的研究主要集中在莴苣的羽状缺刻叶片方面,对于莴苣掌状缺刻叶片的遗传定位和分子机理知之甚少。

  本研究通过BSA+RNA-seq的方法对掌状缺刻叶片表型进行遗传分析,精细定位并克隆了2个控制莴苣掌状缺刻叶片的基因。LsKN1▽通过转基因互补实验进行了验证,并且解析了其分子机理。本研究首次解析了植物掌状缺刻叶片的遗传机制,丰富了植物叶发育的调控网络。掌状缺刻叶片有助于提高莴苣的外部感官品质,为育种学家培育出新品种开辟更好了的途径。主要结果如下:

  (1)莴苣掌状缺刻叶片的遗传分析。我们构建了掌状缺刻叶片亲本(FZ-118)和羽状缺刻叶片亲本(CGN04971)的双亲分离群体。F2群体表现为从羽状缺刻叶片到掌状缺刻叶片的连续分布。BSA+RNA-seq分析表明2号染色体、3号染色体、7号染色体均存在控制掌状缺刻叶片相关的基因,将这三个位点分别命名为掌状缺刻叶片1号基因(Palmately Lobed Leaf 1,PLL1)和掌状缺刻叶片2号基因(Palmately Lobed Leaf 2,PLL2)以及掌状缺刻叶片3号基因(Palmately Lobed Leaf 3,PLL3)。

  (2)PLL3位点的候选基因为LsKN1。通过单基因分离群体(1, 004株)最终将基因PLL3定位在标记LG7-18.4和标记LG7-18.9之间,约0.4 Mb的区间内。该候选区域共编码8个基因,其中只有1个基因存在差异表达,该基因是一个编码玉米KN1(拟南芥STM)的同源基因,猜测LsKN1为控制莴苣掌状缺刻叶片的候选基因。通过序列分析发现该基因在亲本中存在比较大的结构变异,相比于羽状缺刻叶片植株,掌状缺刻叶片植株中一个长度为3,935 bp的CACTA转座子插入到该基因的第一个外显子中,位于起始密码子下游99 bp的位置。掌状缺刻叶片植株中LsKN1的表达被CACTA转座子激活,同时通过互补验证等转基因实验证实了LsKN1▽的功能。

  (3)LsKN1通过多条途径调控莴苣叶片的掌状缺刻。本研究发现LsKN1通过不同的机制激活LsCUC2b和LsCUC3,它们的上调表达对掌状缺刻叶片的发育至关重要。LsKN1可以与 LsPID的启动子特异结合,通过调控生长素的生物合成及极性运输过程促进掌状缺刻叶片的形态建成。与之相反,LsKN1通过抑制赤霉素的生物合成促进掌状缺刻叶片的发育。LsKN1还与调控叶片背腹性的基因LsAS1特异结合并沉默其表达,LsAS1的过量表达削弱了LsKN1的作用,掌状缺刻叶片转变为羽状缺刻叶片。综上,LsKN1的上调表达通过生长素、赤霉素和叶片背腹性途径等多种途径调控莴苣掌状缺刻叶片。

  (4)PLL1基因的遗传克隆。筛选单基因分离群体对PLL1基因进行精细定位和遗传克隆。通过单基因分离群体中1,763株单株将基因定位于标记LG2-203.13和标记LG2-203.23之间,2号染色体上200 kb的候选区间内。PLL1的候选基因为LsDRL1,该基因由于一个14 kb的CACTA转座子插入促使莴苣叶片表现为掌状缺刻。

  (5)LsZFP4对掌状缺刻叶片的基因PLL1/PLL2/PLL3具有隐性上位性。本实验室前期的研究结果表明LsZFP4调控莴苣中的叶缘缺刻。我们在LsZFP4和Lszfp4的遗传背景下比较了PLL1/ PLL3的表型。有趣的是,所有Lszfp4背景下的植株叶片均表现为全缘,而LsZFP4和LsZFP4/Lszfp4遗传背景下叶片表现为掌状缺刻表型。因此,LsZFP4基因在调控掌状缺刻叶片发育过程中对PLL1/PLL2/PLL3具有隐性上位性。

  当前集约化高密度水产养殖中,大量的含氮有机物很容易沉积在水体中,如不及时的处理,它们将会被氨化反应转化为氨氮,导致水体中氨氮积累。高浓度氨氮往往导致鱼类生长变缓、氧化应激、组织病理损伤以及抗病力减弱。为阐明氨氮毒性潜在分子机制以及探索可行的治疗方案,本研究以团头鲂幼鱼作为研究对象,开展了30 d亚慢性氨氮暴露实验,揭示氨氮胁迫对团头鲂幼鱼生长、免疫和抗氧化性能影响的分子调控机理,进一步通过饲料添加茶多酚和酵母硒实验,探讨天然抗氧化剂茶多酚和酵母硒对氨氮毒性的缓解作用及机制。

  自2004年开始,我党便出台多个中央一号文件、聚焦村庄居住环境治理问题。然而,虽然部分农村地区实现了人居环境的优化和提质,但仍有少数村庄面临行路艰、如厕难、垃圾多、污水臭、村容差等困扰。可见,政府主导下的农村人居环境整治行动仍有较大的改进空间,而良好整治效果的达成离不开公众的积极参与,农户作为这一行动的主要执行者和受益者,促使其主动投身农村人居环境整治对于现阶段乡村环境治理工作而言至为关键。

  农户的环境治理行为决策由其权衡内部和外部因素后做出。而在过去的几十年间,劳动力外出务工是我国农村外部环境变化得最为明显的一点。对此,学者们提出了“劳动力外流之殇”的观点,认为外出务工会导致农村公共事务陷入“治理困境”、农户参与人居环境整治等村庄建设动力薄弱。但也有学者指出,外出务工对农户参与农村人居环境整治而言是一把“双刃剑”,尤其是在村庄认同的作用下,外出务工能够实现效果“扬长避短”的发挥,且村庄认同作为深刻影响农户行为决策的内部因素,本身也能为农户参与农村人居环境整治提供直接驱动力。可见,在农村劳动力大规模外流背景下讨论农户参与农村人居环境整治问题,需要将村庄认同考虑在内。

  然而遗憾的是,上述研究在开展分析时只关注了生活垃圾集中处理这一项农村人居环境整治措施,且仅讨论了农户是否实际参与这一个环节,未对农户参与农村人居环境整治的认知、意愿、方式、意愿和行为悖离等内容进行系统而又全面的剖析,从而导致研究结论未能完全明晰外出务工和村庄认同的影响、亦不足以充分指导农村人居环境整治实践。那么,外出务工对农户参与农村人居环境整治认知、意愿、方式、意愿和行为悖离的影响究竟如何?村庄认同能否直接影响农户参与农村人居环境整治的认知、方式、意愿和行为悖离,并调节外出务工在其中的作用?上述问题的解答无疑对在农村劳动力大量外出务工背景下、引领农户自发加入农村人居环境整治队伍、进而实现生态宜居乡村的建设目标提供了一定参考。

  本文按照“认知→意愿→行为”的研究主线,基于外部环境因素——外出务工和内部情感因素——村庄认同的双重视角,依据相关理论和已有成果,利用湖北省777份农户数据和多种实证分析方法,聚焦于使用或建造冲水式卫生厕所、合理排放生活污水、集中处理生活垃圾、绿化村容村貌这4项整治措施,探讨了外出务工、村庄认同对农户参与农村人居环境整治认知、意愿、行为响应(参与决策和参与方式)以及意愿和行为悖离的影响。结果发现:

  (1)对于农村人居环境整治,农户不仅具备强烈的参与意愿,同时普遍做出了实际参与决策,但农户的参与意愿、参与决策在不同农村人居环境整治措施中有所差别;同时,在参与农村人居环境整治上,农户存在一定程度的意愿和行为悖离,且对于不同农村人居环境整治措施的悖离情况有所差别;农户对参与农村人居环境整治持有较高的积极认知和消极认知,且存在一定认知冲突。

  (2)外出务工、村庄认同显著影响农户对参与农村人居环境整治的认知:二者均能强化农户对参与整治的积极认知,前者能增强农户对参与整治的消极认知、认知冲突,后者能降低农户对参与整治的消极认知、认知冲突;此外,对于不同受教育程度、外出务工时长、乡镇驻地等特征的农户,二者对其参与整治认知的影响存在差异。

  (3)外出务工、村庄认同显著影响农户参与农村人居环境整治的意愿:前者抑制农户的参与意愿,后者激发农户的参与意愿,同时,农户参与农村人居环境整治的积极认知在其中发挥了一定中介作用;进一步,村庄认同在外出务工影响农户参与意愿中起到显著的负向调节作用,不同村庄认同度下外出务工对农户参与意愿的影响存在差异,当村庄认同度高于阈值0.698时,外出务工的正向作用得以强化,并显著激发农户的参与意愿;此外,对于不同性别、代际、宗族等特征的农户,二者对其参与意愿的影响有所差别。

  (4)外出务工、村庄认同显著影响农户参与农村人居环境整治的决策:前者阻碍参与决策的做出,后者促使农户做出参与决策,同时,对于不同性别、代际、培训接受、宗族等特征的农户,二者对其参与决策的影响不同。此外,外出务工、村庄认同均对农户参与农村人居环境整治方式存在显著影响:前者能够推动农户选择以投资、建言的方式参与整治,后者有助于促使农户选择以投资、投劳、建言、监督的方式参与整治,后者在前者影响农户参与方式中起到显著的正向调节作用;对于不同代际、受教育程度、宗族等特征的农户,二者对其参与方式的影响存在差异。

  (5)外出务工、村庄认同显著影响农户参与农村人居环境整治意愿和行为的悖离:前者会引发农户出现参与意愿和行为的悖离,且是首要影响因素(相对重要性为32.20%),后者能抑制农户在参与整治上表现出悖离的意愿和行为,且是第三影响因素(相对重要性为19.39%),同时,村庄认同在外出务工影响参与意愿和行为悖离中起到显著的负向调节作用。此外,对于不同代际、培训接受等特征的农户,二者对农户参与意愿和行为悖离的影响有所区别,且就不同整治措施而言,影响农户参与意愿和行为悖离的因素不尽相同。

  虽然学术界针对外出务工引发的乡村事务“治理性困境”,提出了“劳动力大量外流削弱了乡村振兴的社会基础”“劳动力外流之殇”等观点,但本文的分析发现却在一定程度上反驳了上述研究。实证分析结果表明,对于以农村人居环境整治为重要任务的乡村振兴战略而言,农村劳动力外出务工不仅实现了经济实力、认知水平、学习能力的增强,同时也助力于农村人居环境整治参与,在一定意义上为乡村振兴战略的顺利实施注入一剂强心针,既衍生出挑战,又提供了机会,故而,应正视并科学把握农村劳动力外出的务工趋势。同时需要明确的是,外出务工在农户参与农村人居环境整治上积极作用的发挥离不开村庄认同这一关键机制,因此,着重培育并不断增强农户的村庄认同对于生态宜居的美丽乡村目标的达成至为重要。另外,政府支持不仅能够直接推动农户参与农村人居环境整治的意愿向实际行为转化,同时还能降低外出务工引发农户出现参与农村人居环境整治意愿和行为悖离的可能性,由此,增强政府支持的力度亦诚有必要。此外,考虑到外出务工、村庄认同对不同特征农户参与农村人居环境整治的影响存在明显差异,故还应根据村庄居民特点、制定和采取差异化的推广措施。

  论文以乡村振兴背景下农民在生产经营中的经济互助行为为观察对象,立足于传统与现代契合,深入剖析了农民经济互助的组织模式与作用机理,重点探究了经济互助在推动小农户与现代农业有机衔接中的重要作用。研究认为:(1)农民经济互助是经济交换与社会交换的有机结合,有助于增进农民的组织力、凝聚力和创造力,推进农民稳步向现代化发展;(2)兼具现代法理与传统情理双重优势的农民经济互助,在面临农民过度趋利而导致的市场失灵问题时,能够通过社会性对市场性的渗透来增益政府干预效果,以政府主导下的市场与社会协同作为弥补市场失灵的有益且有效的补充方案,发挥出社会主义的制度优势。(3)农民经济互助是互助研究由传统民间领域向现代市场领域和公共领域的体系化拓展,可以丰富互助理论的作用空间。

  本研究聚焦武陵山区的乡村旅游发展,以乡村振兴背景下乡村旅游与可持续生计的协同效应为拟解决的科学问题,通过构建二者协同发展的分析框架,尝试从宏观区域尺度的生计资本和微观村域尺度村民的生计转型发展的角度出发,基于乡村旅游与可持续生计的协同关系建立分析框架,定量分析乡村旅游与可持续生计的协同特征及效应,并选择典型案例村剖析了不同乡村旅游发展模式下原住民的生计结构转型及其与乡村振兴发展的关系,为资源丰富地区的乡村旅游发展定位与可持续发展提供了新的理论视角及分析方法。主要研究结论如下:(1)武陵山区乡村旅游发展与减贫呈现出显著的相关性;(2)乡村旅游与可持续生计协同水平总体呈上升趋势,县区之间差异显著且存在扩大倾向;(3)乡村旅游与可持续生计协同发展对农户增收具有显著的正向促进作用;(4)乡村旅游与可持续生计协同发展空间溢出效应显著;(5)采取因地制宜的发展路径,推动可持续生计转型,促进乡村旅游与乡村振兴的可持续发展。本研究可能的创新点主要体现三个方面:(1)尝试性地构建了乡村旅游与可持续生计协同研究的分析框架;(2)乡村旅游与可持续生计既存在协同发展特征也存在空间溢出效应,可以为同类区域乡村旅游驱动乡村振兴发展模式提供重要逻辑起点。(3)分析结果为补充可持续生计分析框架的文化维度提供了可能性。

  保护和发展农产品地理标志品牌对于培育乡村发展新动能,促进乡愁产业发展和乡村振兴具有战略意义。由于产品质量和信誉等与产地的内在关联性是农产品地理标志品牌的本质特征,同时,与生俱来的地域群体身份是消费者群体认同的重要内容,因此,消费者与地理标志品牌原产地之间的地缘关系成为研究农产品地理标志品牌消费行为的一个关键视角。大量研究虽然探讨了消费者群体身份对地理标志品牌消费行为的影响,但在既有研究中,群体身份常常被划分为内群体与外群体二元对立结构,人与品牌的地域关系往往采用“本地”与“外地”概念进行笼统地概括,忽视了消费者与农产品地理标志品牌来源地之间的关系多样性、可变性和多重结构,并且,也鲜有研究探讨地域流动所带来的人地互动关系的变化如何影响人们对不同来源地的农产品地理标志品牌的偏好,这为本研究的研究提供了深入探索的广阔空间。本研究创新性地将消费者与农产品地理标志品牌来源地之间的地域关系划分为“家乡”、“近乡”与“他乡”等三个层次的相对概念,分别构建消费者对家乡、近乡和他乡农产品地理标志品牌偏好的形成机理模型,并综合运用调查法与实验法进行实证检验。首先,依据社会认同理论和地方认同理论,构建了农产品地理标志品牌的内外群体偏差效应及其发生机理的理论模型,采用457份调研问卷数据,检验了地域群体身份对农产品地理标志品牌的偏好的影响,以及地方认同的中介作用;其次,立足于人口频繁流动的社会现状,依据社会认同理论和解释水平理论,从家乡概念的动态视角出发,构建了消费者对近乡农产品地理标志品牌偏好的形成机理模型,运用三个实验研究,检验了消费者离家空间距离对近乡农产品地理标志品牌偏好的影响以及内群体边界扩展的中介作用;最后,从时间维度看待地域流动形成的个体居住流动经历,依据社会认同理论和地方认同理论,构建了消费者对他乡农产品地理标志品牌偏好的形成机理模型,采用433份调研问卷数据,检验了居住流动性对他乡农产品地理标志品牌偏好的影响以及他乡地方认同的中介作用。

  关于农产品地理标志品牌的内外群体偏差效应及其发生机理的研究表明:消费者的身份认同是多重和复杂的,与生俱来的籍贯将会赋予人们地域群体身份的构建基础。相对于地域外群体成员,地域内群体对农产品地理标志品牌的购买意愿更高;地方认同在地域群体身份与农产品地理标志品牌购买意愿之间起中介作用;消费者与品牌的空间位置关系能够调节地域群体身份对地方认同和农产品地理标志品牌购买意愿的影响,即相比于消费者居住地与农产品地理标志品牌来源地不一致的情况,对于居住在品牌所在地的消费者而言,地域群体身份对地方认同的影响会减弱,进而导致地域群体身份对该农产品地理标志品牌购买意愿的影响减弱。

  关于近乡农产品地理标志品牌偏好形成机理的研究表明:家乡身份既指代地理群体,又指代文化群体,家乡概念在个体认知中具有主观性和动态性,个体对家乡边界的认知常常视具体情境而定,而不是一成不变的。空间距离会影响个体对事物整体性的认知判断。相对于离家空间距离近的消费者,离家空间距离远的消费者更偏好近乡农产品地理标志品牌;内群体边界扩展在离家空间距离与近乡农产品地理标志品牌偏好之间起中介作用,即当消费者离家空间距离更远时,其内群体边界扩展程度更高,更倾向于将近乡纳入更广泛的家乡概念中,从而增加对近乡农产品地理标志品牌的偏好程度;但区域文化差异性会抑制消费者内群体边界扩展的距离效应,进而近乡农产品地理标志品牌偏好的距离效应也受到减弱。

  关于他乡农产品地理标志品牌偏好形成机理的研究表明:居住流动性能够提高人们的个体自我显著性,削弱集体自我的重要性,这使得有居住流动经历的消费者群体区分动机更弱,其地域建构的群体身份更为广泛。相对于居住稳定的消费者,有居住流动经历的消费者对他乡农产品地理标志品牌的购买意愿更高;居住流动性正向促进消费者对他乡的地方认同,且消费者对他乡的地方认同在居住流动性与他乡农产品地理标志品牌购买意愿之间发挥中介作用;区域形象正向调节居住流动性对他乡地方认同的影响,即在区域形象感知水平高的情况下,他乡农产品地理标志品牌购买意愿受居住流动性影响的程度更大,在区域形象感知水平低的情况下,他乡农产品地理标志品牌购买意愿受居住流动性影响的程度较小。

  以上三个层次的研究层层递进,从地缘关系视角对农产品地理标志品牌偏好形成机理及适用情景进行了较为系统的探讨,为农产品地理标志品牌市场拓展路径选择和对策制定提供理论依据。本研究的理论意义主要体现为:首次从多个层次分解地缘关系的内涵并基于该视角探讨消费者对农产品地理标志品牌偏好的形成机理,具体揭示了消费者对家乡、近乡和他乡农产品地理标志品牌偏好的形成机制,充实了农产品地理标志品牌的消费者行为研究;立足于社会流动的现实背景,从动态视角解析家乡概念,构建了消费者离家空间距离对近乡农产品地理标志品牌偏好的作用框架,扩充了有关家乡身份建构和群体身份延展性的研究;拓展了地方认同研究的研究视角,既检验了一般意义上的地方认同对来源于该地方的农产品地理标志品牌偏好的正向影响,又构建了他乡视角的地方认同对他乡农产品地理标志品牌偏好的积极效应;丰富了居住流动性与地方认同之间关系的相关研究,揭示了居住流动性对消费者他乡地方认同的促进作用,进一步深化了地方认同的前因与后果的理解。本研究的实践意义主要体现为:基于地缘关系视角提出的巩固内群体、拓展内群体边界和吸引外群体的路径,为农产品地理标志品牌建设与市场容量扩展提供了理论参考,为农产品地理标志品牌市场细分与市场定位提供了管理启示;从多个维度探讨了农产品地理标志品牌偏好形成机制与作用边界,为农产品地理标志品牌文化情感塑造与区域形象维护提供了营销指导。

  基于光催化的高级氧化技术可以直接利用太阳光的能量,诱导产生种类众多、数量庞大的活性氧物种(ROS)参与有机污染物降解,被认为是环境污染控制和食品安全保障方面极具潜力的技术手段之一。实现ROS的光化学诱导增强和精准调控对促进有机污染物的高效降解意义重大。虽然众多研究者在ROS光催化调控和相关机理研究方面做出了大量的工作,但目前ROS光催化产生效率依然有待提高。此外,光催化诱导ROS的产生往往是多途径同时进行,不同类型的ROS之间的相互影响和相互转化也会增加ROS光化学调控的复杂性,这使得ROS的光化学精准调控变得困难重重,深入理解不同类型ROS介导的有机污染物降解机制也充满挑战。鉴于此,发展分子氧活化增强的光化学技术手段,实现ROS的全面增强和精准调控有利于深刻理解ROS在污染物降解过程中的作用机制。揭示ROS介导的污染物降解和解毒机制有助于人们更加科学、精准和高效处理环境污染物,进而保障食品安全和实现生态环境的改善。

  本论文旨在从分子层面上,全面揭示异相光催化过程中ROS的游离态、吸附态和原位诱导的三位一体的光化学调控机制,实现ROS的诱导增强和精准调控,促进有机污染物的高效光催化降解和深度矿化解毒,开发ROS介导的有机污染物治理和光化学修复新策略。主要研究内容如下:

  1.分子氧活化增强有助于ROS的产生。本章开发了一种湿化学法诱导氧空位的合成策略,实现了Bi2MoO6光催化剂表面氧空位的温和引入和可控构筑,揭示了氧空位的表面缺陷在活化分子氧和去除环丙沙星有机污染物的作用机制。利用四甲基乙二胺(TMEDA)与Bi2MoO6表面的质子氢形成氢键作用,减弱了Bi-O键的键能,使与之相连的氧原子在乙二醇还原性氛围下更容易逃脱从而形成氧空位。通过调节TMEDA的用量,实现了氧空位温和可控的构筑。形成的氧空位能够产生电子局域态和缺陷能级,极大地促进了分子氧活化,进而诱导产生更多的·OH、·O2-和1O2等活性氧物种,这些ROS可以加速脱氟过程和哌嗪环的开环,进而促进环丙沙星的降解和解毒。光催化降解2小时后,环丙沙星的降解率达90%以上;处理6小时后,降解液的生物毒性几乎完全消失。

  2.分子氧活化能力的增强往往依赖于界面载流子的迁移。采用在Bi2MoO6材料表面负载金属Bi构筑肖特基结的方法来增强界面载流子的分离和迁移。从理论和实验上证明了金属Bi可以诱导电子局域化并加速Bi2MoO6表面分子氧活化。由于金属Bi与(001)晶面暴露Bi2MoO6材料表面[Bi2O2]2+层和[MoO4]2-层都存在强烈的电子相互作用,因此形成了[Bi2O2]2+→Bi→[MoO4]2-的快速电子转移通道,加速光生电子的分离和迁移,进而促进分子氧活化。光电性质实验和ROS测试结果表明,金属Bi负载的(001)晶面暴露Bi2MoO6材料的光生电子寿命延长,电子-空穴分离和迁移能力明显加强,超氧阴离子自由基(·O2-)和单线)等ROS的生成能力明显加强,这使得其光催化降解五氯酚钠(NaPCP)的性能提升了2.9倍。降解机理分析发现,分子氧活化产生的大量·O2-和1O2在降解进程中扮演了十分重要的角色,可以促进NaPCP的降解脱氯过程和后续的开环矿化,最终实现完全去除。该部分工作揭示了晶面依赖Bi沉积的Bi2MoO6材料促进活化分子氧的内在机理。

  3.实现ROS的精准调控并揭示不同ROS介导的污染物降解机理具有重要的环境意义。通过氧空位和金属Bi沉积的复合改性策略,实现了光诱导ROS的定向产生和精准调控。具体而言,通过溶剂热法一步合成了Bi负载的氧空位Bi2MoO6光催化剂。表征测试和理论计算证明了氧空位和Bi助催化剂能够优化Bi2MoO6材料能带位置并提供氧气活化位点,为ROS的精准调控创造了重要基础。活性物种测试结果表明,改性后的催化剂产生·O2-和1O2的速率提升至原来的2倍,而干扰自由基·OH 的生成被完全抑制。随后利用理论计算和捕获剂实验相结合,探明了·O2-参与的羟基化脱氯过程和1O2诱导的直接脱氯过程。最后,利用ECOSAR软件评估了脱氯产物及其后续主要降解中间体的毒性。这部分工作揭示了·O2-和1O2介导的NaPCP降解脱氯机理和解毒机制。

  4.表面羟基是分子氧活化和水氧化过程中重要的中间活性物种,但由于数量少和转化过程不清晰而经常被忽视。发展了氨水热处理的表面羟基修饰新策略,成功制备了富含表面端接羟基和桥接羟基的Bi2MoO6光催化剂,并在分子层面上研究了这些表面羟基在污染物氧化降解过程中的化学作用。通过理论计算和实验确定了桥连羟基和端接羟基在Bi2MoO6材料表面的化学构型并研究了不同类型表面羟基的化学特性。然后通过吸附实验和原位红外测试,揭示了桥连羟基和端接羟基在多氯酚有机污染物降解过程中的协同作用机制。具体而言,桥连羟基作为路易斯酸,可以提供吸附位点促进氯酚污染物的界面吸附,而端接羟基提供反应位点能够加快羟基化脱氯解毒过程。该部分工作探明了表面羟基的产生和作用机制,提供了表面羟基主导的水体污染物光化学降解新途径。

  持久性自由基(PFRs)是污染物迁移和化学转化过程中出现的新型环境中间介质,具有一定的迁移能力和反应活性,是污染物迁移转化过程中不可忽视的影响因素。基于NaPCP降解机理的前期研究工作,研究了NaPCP光化学迁移和转化过程原位产生的PFRs的产生和作用机制。利用原位电子顺磁共振波谱仪(EPR)在线监测了光催化降解NaPCP过程中PFRs的生成与转化情况。结果表明,NaPCP首先被空穴和ROS等氧化为四氯氢醌中间体,然后被空穴进一步氧化形成四氯代半醌型自由基,该自由基稳定的吸附在催化剂界面上,形成PFRs,这类PFRs容易受酸碱环境、氧气、日光和载体影响,在稳定环境下具有长达数小时的寿命。同时,自由基捕获实验表明,这类原位产生的PFRs也具有较高的反应活性,能够诱导分子氧活化产生包括·OH、·O2-和1O2在内的多种ROS,进而自加速NaPCP的降解和深度矿化进程。该研究首次发现了NaPCP光化学转化过程中PFRs的生成和迁移转化行为,揭示了PFRs在诱导ROS产生和氯酚污染物的光化学深度矿化等方面的作用机制。