热带作物学报
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2024年, 45卷, 第8期 
刊出日期:2024-08-25
  
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    组学与生物技术
  • 组学与生物技术
    杨先锋, 林秋飞, JINU Udayabhanu, 李季, 钱遵超, 邓玉婷, 黄天带
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    本课题组前期在橡胶树原生质体中分别实现了基于CRISPR/Cas9-RNP及质粒介导的瞬时转化基因编辑,并以HbPDS基因为靶标,在橡胶树愈伤组织中实现了农杆菌介导的稳定转化基因编辑,并获得了出现白化表型的愈伤组织,但由于橡胶树愈伤诱导体胚的技术还不稳定,导致未能获得基因编辑植株。为了获得橡胶树基因编辑幼苗,本研究继续以HbPDS基因为靶标,改用橡胶树体胚为侵染受体,开展农杆菌介导的遗传转化,经潮霉素抗性筛选获得增殖的T0代抗性体胚,通过Cas9基因分子检测共挑选出116个阳性转化体胚,通过对靶点处的测序检测发现有5个胚块发生了基因编辑,编辑效率为4.3%。通过植株再生程序,获得了2株再生植株,表型观测均是嵌合体,表现为同一编辑植株上同时存在绿色及白化叶片。同时取白化叶片和绿色叶片进行高通量测序,发现二者均已发生了基因编辑,除了1个白化叶片发生了纯合双等位突变之外,其余叶片均为嵌合突变。其中,白化叶片编辑细胞的占比介于86%~100%之间,而绿色部位编辑细胞所占比例介于66%~69%之间,说明橡胶树CRISPR/Cas9编辑植株出现预期表型的突变阈值高于69%,介于70%~85%之间,为今后创制有表型的橡胶树基因编辑幼苗提供理论指导。同时,本研究证明了T0代转化体胚及其获得的再生植株嵌合比例太高,不宜作为植株再生的材料,为今后通过对T0代阳性体胚进行继代获得T1代纯合体胚,并以T1代体胚为转化受体获得纯合基因编辑植株提供思路。本研究首次公开报道获得了橡胶树基因编辑植株,尽管是嵌合植株,但也增进了对CRISPR/Cas9在橡胶树中作用的理解,为下一步在橡胶树中改进并应用基因编辑技术奠定基础。

  • 组学与生物技术
    蔡吉苗, 李博勋, 黄贵修, 李超萍, 时涛, 王国芬
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    MLO基因是植物中特有的一类抗病性负调控因子,该基因突变导致植物产生广谱抗病性。本研究从木薯全基因组中克隆获得木薯MLO12基因的DNA和cDNA序列,并将其命名为MeMLO12。该基因全长3743 nt、编码区(ORF)全长1728 nt,具有一个完整的开放阅读框,含有15个外显子和14个内含子,编码586个氨基酸,蛋白的分子质量为67.2 kDa,等电点为8.85。该基因编码的蛋白定位在内质网膜上,无信号肽,在23~45、74~96、161~183、285~307、312~334、371~393、413~435 aa处形成7次跨膜结构域。qRT-PCR定量分析发现,受木薯黄单胞病菌侵染后,MeMLO12基因在木薯抗、感品种中的表达量存在明显的差异,参与木薯与黄单胞菌之间的互作,表现出负调控作用。选择该基因第11个外显子进行Snap Gene Viewer分析,获得了10 455条sgRNA的种子序列,从中选取3条靶序列约23 nt,碱基组成上3°末端含G结尾,将其构建到CRISPR-Cas9载体上,经验证,确认MeMLO12的3条靶序列已经成功构建到基因编辑载体上,将其命名为pSGR-Cas9-AT-MeMLO12载体。

  • 组学与生物技术
    朱博为, 于佳玄, 李新国, 刘菊华
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    胆碱单加氧酶(CMO)是高等植物体内甜菜碱合成过程中的关键酶,在植物抵御逆境生理过程中具有重要作用。在香蕉A、B参考基因组数据库中分别鉴定到1个CMO基因,对MaCMOMbCMO基因组序列进行生物学信息分析,发现MbCMO可能由1个香蕉O-岩藻糖基转移酶家族蛋白编码基因与MbCMO基因串联形成。克隆湛江AA(ZJ;AA基因型)、巴西蕉(BX;AAA基因型)、广东大蕉(GD;AAB基因型)和金粉(JF;ABB基因型)的CMO基因编码序列并测序比对,在ZJ和BX中鉴定到基因CMO-A,GD和JF中鉴定到基因CMO-ACMO-B1CMO-B2,JF中鉴定到基因CMO-H。鉴定到的4种香蕉CMO基因中,有23个共同的高频密码子,密码子CUU和CCG分别是偏性最强和最弱的密码子。CMO-A蛋白与CMO-H蛋白的氨基酸数量最少,均为425个;CMO-B1蛋白的氨基酸数量最多,为470个,且二级结构最为复杂;CMO-B2蛋白分子量最大,为52.02 kDa;CMO-A分子量最小,为47.48 kDa;4种CMO均属于酸性蛋白,均不具有跨膜结构且均为亲水性蛋白;亚细胞定位预测显示4种CMO均定位在叶绿体中。在进化方面,植物CMO在进化时单、双子叶植物有明显的分支,香蕉CMO-A、CMO-H、CMO-B1、CMO-B2蛋白与其他单子叶植物CMO蛋白亲缘关系更近。RT-qPCR结果显示:4种香蕉根中CMO在渗透胁迫前期上调表达,A基因组纯合型ZJ与BX的CMO表达量高于A、B基因组杂合型GD与JF的CMO表达量;4种香蕉叶中CMO在渗透胁迫前期下调表达,其中A基因组纯合型ZJ与BX的CMO表达量在渗透胁迫后期出现上调表达,A、B基因组杂合型GD与JF的CMO表达量高峰出现在10 d,而后15 d时表达量再次下调,并显著低于ZJ与BX的CMO表达量。本研究揭示了香蕉A、B基因组间CMO基因的差异和不同基因型香蕉中CMO基因在渗透胁迫下的表达模式,为进一步研究香蕉A、B基因组CMO基因生物学功能,特别是来源于不同基因组的CMO基因与香蕉抗渗透胁迫能力间的关系奠定基础,为利用基因工程提高香蕉抗逆性提供参考依据。

  • 组学与生物技术
    邹智, 郑玉皎
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    油莎豆起源于非洲和地中海沿岸,是一种在块茎中高水平积累油脂的新型草本油料作物。水分平衡对于块茎的发育与代谢至关重要。液泡膜内在蛋白(TIP)是一类液泡膜定位并具有高效水分转运活性的水通道蛋白,包含TIP1~5等5个亚类。本研究基于油莎豆的基因组和转录组数据,采用RT-PCR技术对1个块茎高水平表达的TIP基因CeTIP2;1进行克隆。序列分析表明:CeTIP2;1的基因全长3323 bp,含有2个内含子,编码区长747 bp,编码248个氨基酸,理论分子量为24.73 kDa,等电点为5.09,总平均疏水指数为0.948,脂肪族指数为114.60,不稳定系数为21.76,属于稳定的酸性疏水型蛋白,与其液泡膜定位一致;该蛋白含有保守的MIP结构域,其中包括6个跨膜螺旋、2个半螺旋以及2个典型的NPA基序。CeTIP2;1与AtTIP2;1的序列相似性高达87.20%,远高于与SoPIP2;1的46.23%。进化分析进一步证实,CeTIP2;1隶属于TIP2亚类,是AtTIP2;1的直系同源基因。进化分析同时显示TIP2亚类早在单、双子叶植物分化之前就已经进化出2个小组。表达分析显示:CeTIP2;1在叶片、叶鞘、根、芽尖、匍匐茎、块茎等主要组织中均有较高水平的表达,丰度最高的是块茎和匍匐茎,最低的为芽尖;在块茎的发育过程中,呈现先升后降的钟形趋势,峰值出现在膨大中期,最低的为成熟期。此外,CeTIP2;1还在块茎的蛋白组中被检测到,表明其功能的重要性。这些结果为进一步揭示油莎豆的块茎水分平衡机制奠定坚实的基础。

  • 种质资源与遗传育种
  • 种质资源与遗传育种
    张亚琦, 何云, 李洪立, 洪青梅, 濮文辉, 李琼, 胡文斌, 刘平武
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    为了解不同火龙果果实品质,筛选品质优良的种质资源。本研究以33份火龙果种质资源为材料,对单果重、果实纵横径、蛋白质、总黄酮、甜菜色素等15个植物学特征及品质特性进行测定,利用相关性分析和主成分分析法对果实品质进行综合评价。结果表明:33份火龙果种质资源的单果重为164.67~556.00 g,果实横径为5.86~9.40 cm,果实纵径为7.29~11.94 cm,果形指数为0.99~1.39,总糖含量为78.80~126.05 mg/g,总酚含量为0.64~2.46 mg/g,总黄酮的含量为0.85~9.67 mg/g,硬度为6.62~16.86 N,蛋白质的含量为0.29~1.45 mg/g,甜菜色素的含量为0.69~37.01 mg/100 g,淀粉的含量为14.12~44.60 mg/g,总酸含量为0.33~15.23 mg/100 g。采用Pearson法对其主要植物学特征及品质特性进行相关性分析。总酸与可溶性固形物呈极显著正相关,相关系数为0.478,与糖酸比呈极显著负相关,相关系数为-0.532。纵径、横径与单果重呈极显著正相关,相关系数分别为0.749、0.942。纵径与果形指数呈显著正相关,相关系数为0.426。重量与糖酸比、硬度均呈显著正相关,相关系数分别0.360、0.351。经主成分分析将15个性状综合成7个主成分因子,累积贡献率为82.55%,第一主成分贡献率为22.45%,以单果重、果实纵横径、糖酸比贡献较大。第二主成分贡献率为13.87%,以总糖含量、可溶性固形物含量、淀粉含量贡献较大。第三主成分贡献率为12.28%。其中糖酸组成、单果重、果实横径、果实纵径、可溶性固形物含量、淀粉含量、氨基酸含量等是评价火龙果果实综合品质的关键性指标。经综合评价筛选6个综合得分较高的火龙果种质,即热研1号、菀华粉红、红宝龙、无刺红、临家红韵和红金宝可作为火龙果品质育种的优质亲本。

  • 种质资源与遗传育种
    张佳瑞, 房林, 曾晶珏, 李琳, 吴坤林, 曾宋君
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    兜兰花形独特、花色丰富、花期长,具有极高观赏价值,是兰科植物最具观赏价值的类群之一。由于野生资源盗挖严重和其生存环境的破坏,野生资源不断减少,兜兰现成为世界上最濒危的物种之一。本研究通过文献检索法对兜兰属植物在世界和中国的地理分布及生境进行分析,特别关注近年来发表的新种,能为野生兜兰种质资源的保护和利用提供参考。目前全世界约有109种兜兰属植物,26个变种,中国自2009年《中国植物志》英文版后,在原有27种兜兰属植物的基础上,又发现了7个新种,该时期全世界发现的新种有30个。兜兰属植物大多分布在热带和亚热带过渡地区,起源于中国西南部和东南亚,随后向东南亚群岛扩散,印度尼西亚(苏拉威西、爪哇等)和中国(云南、广西等)是兜兰属植物的分布中心区。影响兜兰属分布的因素主要有气候、地形地貌、土壤、共生微生物、传粉昆虫等。

  • 种质资源与遗传育种
    张敬涛, 赖杭桂, 张诗慧, 王文泉, 胡海燕, 刘进平, 李欣窈, 赵欣, 宋家明, 吴文嫱, 黄东益, 王健, 黄小龙, 贾效成, 陈飞飞
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    油茶(Camellia)作为海南岛的传统植物油料资源,在海南生长的大多为常绿中小型乔木,白花大果油茶在海南岛各地区均有广泛分布。本研究通过对海南全岛各市县分布有30龄以上油茶居群调查取样,采用流式细胞术及染色体制片技术进行倍性鉴定。研究表明:在调查采样的23个居群中,鉴定十倍体16份,八倍体7份,涵盖海南16个市县,其中有12个县市(儋州、陵水、琼海、五指山、定安、澄迈、屯昌、临高、昌江、乐东、琼中、保亭)发现了十倍体的油茶居群,超100龄以上的油茶古树及热带雨林野生油茶居群鉴定均为十倍体,而八倍体居群普遍在60龄以下且可溯源为人工栽培,此次调查居群中未发现其他倍性油茶资源。由此可见,海南岛油茶资源分布主要为十倍体和八倍体,而十倍体是本岛原生油茶资源,八倍体树龄未超60年,为20世纪60—70年代从广东等地引种的越南油茶,两类油茶生长适应性均表现良好。鉴于山茶属油茶组在其他油茶分布区并未发现十倍体油茶树种,海南岛大范围十倍体油茶的分布及热带雨林十倍体野生油茶居群的发现,论证了十倍体油茶种应是海南岛区域性原生树种,由海南独特的热带岛屿季风性气候等生态因子演化形成。其资源分布范围为海南岛18°38′42″N~19°49′53″N,108°51′0″E~110°29′46″E,海拔4.17~1090 m。

  • 种质资源与遗传育种
    李昆亮, 黄桂华, 宋希强, 梁坤南, 王先棒, 潘栋康, 周文龙, 韩强
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    通过研究柚木(Tectona grandis L. F.)不同种源、家系种子的表型性状,揭示柚木种子遗传变异规律及其对环境因子变化的响应机制,促进柚木种质资源保护和遗传改良。以广东、广西、海南和云南4个省(区)13个种源81个柚木家系种子为材料,测定种子长度、宽度、长宽比、长宽积和百粒重5个性状。结果显示:(1)柚木种子的5个表型性状在种源及家系间均存在极显著差异(P<0.01),不同家系各性状变异系数为10.27%~23.88%,不同种源各性状变异系数为4.21%~20.32%。(2)各表型性状间呈极显著相关关系,不同环境因子对种子性状的影响程度不同,经纬度、海拔、年降水量是影响柚木种子性状的主要因子,其次是年均温,年均相对湿度的影响相对较小。不同的种子性状对环境因子变化的响应也不相同,种长、种宽和长宽积对年降水量的响应最为敏感,而长宽比和百粒重则对纬度的响应最为敏感。(3)聚类分析将13个种源分为3类。柚木种子在种源和家系间均存在丰富的表型变异,种子性状受母本遗传和地理气候因子等多因素影响。研究结果为柚木多样性种质资源保护和利用提供理论基础和科学依据。

  • 种质资源与遗传育种
    唐珂, 朱安红, 宋子坤, 李玉, 马海霞
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    在形态学研究和分子系统发育分析的基础上,本研究报道了采集自海南省的环纹炭团菌属3个中国新记录种,分别为白色环纹炭团菌(Annulohypoxylon albidiscum)、班帕登环纹炭团菌(A. bahnphadengense)和斯普格环纹炭团菌(A. spougei)。根据国内采集标本材料,文中提供了3个新记录种形态特征描述和图示。基于ITS序列采用最大似然法和贝叶斯法构建系统发育树,3个种均得到分子数据的支持。此外,将每种都与模式标本的特征进行比较,并讨论与相似物种的鉴别特征。研究标本现存放于中国热带农业科学院热带生物技术研究所大型真菌标本馆(FCATAS)。

  • 作物栽培与生理生化
  • 作物栽培与生理生化
    冯钲权, 邓娜, 李启彪, 孙靖然, 胡永华, 莫坤联
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    土壤盐渍化是世界性生态环境问题,是阻碍作物生长并致使农业生产损失的潜在非生物胁迫因子之一。利用植物根际促生菌促进植物生长,提高植物耐盐性,缓解植物所受的非生物胁迫被视为1种新兴有效可行方法。本研究以实验室前期于南海岛礁根际土壤中分离到的1株特基拉芽孢杆菌(Bacillus tequilensis)Bt-RS为研究对象,利用功能培养基对其耐盐特性和耐盐促生性状进行定性定量分析,并进一步通过土壤盆栽实验评价该菌株在盐胁迫环境下对香蕉幼苗生长的影响。研究结果显示:Bt-RS菌株能够在NaCl含量为0~10%的条件下生长,能耐受多种类型盐分,具有产1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylate, ACC)脱氨酶能力;在1%~5%的NaCl浓度下能够分泌植物生长素吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid, IAA),最大产量值为6.4 mg/L。盆栽实验结果显示:在正常条件下,接种菌株Bt-RS的香蕉幼苗相比未接种菌株其株高、叶面积、地上部分鲜重、地下部分鲜重、地上部分干重、地下部分干重分别提高40.30%、93.00%、102.38%、81.08%、65.82%、50.50%;在200 mmol/L盐胁迫环境下,接种菌株Bt-RS的香蕉幼苗与对照组相比在株高、叶面积、地上部分鲜重、地下部分鲜重、地上部分干重、地下部分干重方面分别提高20.55%、65.01%、98.14%、144.93%、87.85%、54.01%;在正常条件与盐胁迫下接种菌株均能显著提高香蕉幼苗的株高、叶面积以及生物量(P<0.05),盐胁迫环境下的实验组与正常条件下的对照组相比在株高和叶面积上均无显著差异,因此通过施用菌株Bt-RS能够有效缓解NaCl对香蕉幼苗的胁迫,促进香蕉幼苗的生长。综上结果表明,特基拉芽孢杆菌Bt-RS具有较强的耐盐性以及产IAA和ACC能力,能够促进香蕉幼苗生长并在盐胁迫环境下显著提高植物耐盐性,可为开发与利用盐渍土提供菌株资源。

  • 作物栽培与生理生化
    柏是林, 欧斯扬, 杨雪莲, 姜春芽, 陈孝玉龙, 胡小京
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    为探明适合贵州低热河谷地区栽培百香果的硅钙肥配比,本研究以钦蜜9号百香果为试材,试验设置为花前每株土施硅肥50 g,花后10 d左右喷施钙肥,间隔15 d喷1次,连续喷3次,钙肥浓度为500倍、1000倍、1500倍,以不施肥为对照。通过对百香果土施硅肥、花果期喷施钙肥,探究不同中微肥及其用量对百香果品质及细胞壁代谢的影响,并筛选最佳硅钙肥配方,旨在为提高百香果果实品质提供一定的理论依据和实践指导。结果表明:与对照相比,土施硅肥+喷施钙肥1000倍配施能提高百香果的单果重、果实硬度、果实纵横径,增加果实的可溶性固形物(TSS)及Vc含量,减少可滴定酸(TA)含量;提高可溶性糖(SS)、可溶性蛋白质含量(SP);促进过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性;增加果皮中原果胶和纤维素含量,使水溶性果胶(WSP)含量、纤维素酶(CX)、多聚半乳糖醛酸酶(PG)及果胶甲酯酶(PME)活性下降,且各指标与对照均存在显著差异。进而说明土施硅肥+喷施钙肥1000倍配施能显著提高百香果果实品质及果皮机械强度、韧性及稳定性,与对照相比,果实单果重、果实硬度、纵径、横径分别增长11.15%、27.18%、6.23%、3.29%,TSS、Vc、SS、SP含量分别提高16.95%、16.12%、20.57%、24.55%,TA含量降低36.03%,POD、SOD、CAT活性分别提升13.16%、19.67%、21.65%,果皮中原果胶和纤维素含量分别增加19.29%和17.19%,WSP含量降低10.63%,CX、PG及PME活性分别下降8.58%、22.98%、7.52%。

  • 作物栽培与生理生化
    唐军, 王文强, 丁西朋, 马向丽, 毕玉芬, 郭凤根
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    木豆[Cajanus cajan (L.) Millsp.]为热区重要的粮饲兼用作物。为解析木豆响应低温胁迫生理特性及耐寒能力,本研究以8份木豆种质幼苗为试验材料,通过低温胁迫(4 ℃)处理,对木豆8个生理指标测定分析,运用隶属函数综合分析法鉴定其耐寒性。结果表明:随低温胁迫时间的延长,木豆相对电导率(REC)和可溶性糖(SS)、丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)的含量呈升高趋势,超氧化物气化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性随低温处理时间的延长呈先升后降之势,叶绿素(Chl)含量总体呈下降趋,过氧化氢酶(CAT)活性变化存在差异,仅P2中CAT活性差异显著。运用隶属函数综合评价木)豆耐寒性强弱为:缅甸木豆>海南儋州木豆>木豆(170306001)>木豆(060302216)>ICPL7086>木豆(南02137)>广西木豆>海南琼中木豆,且木豆耐寒性与Chl含量、SOD和POD活性呈显著相关,这些指标可以作为木豆耐寒性评价的可信指标。

  • 作物栽培与生理生化
    袁淑娜, 潘剑, 黄坚雄, 桂青, 郑定华, 蔡海滨, 王秀全
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    通过搭建遮阴棚设置5个遮光率处理(0、30%、50%、70%、90%),分析不同光照强度下五指毛桃生物量指标的分配规律及各部分矿质元素组成特征、营养成分积累差异。结果表明:五指毛桃生物量指标可塑性指数平均值为0.81,茎生物量占比受遮光影响较小,果生物量及其占比受遮光影响较大,90%遮光率处理一年生五指毛桃植株不结果;50%遮光率处理五指毛桃植株果生物量占比最高;遮光会增加五指毛桃植株常量元素中氮和钾的含量,降低钙和磷的含量;五指毛桃植株钙磷比变化范围为1.65~6.32,果实钙磷比较低,叶片钙磷比较高;微量元素中,铁含量受遮光影响最大;70%和90%遮光率处理五指毛桃叶片、茎秆和果实中铁含量较对照降低65%以上;遮光处理五指毛桃叶片粗蛋白含量范围为13.91%~16.82%,果实粗蛋白含量范围为12.22%~16.46%;叶片和果实粗纤维平均含量分别为13.73%和17.33%;全光照种植五指毛桃果实中粗脂肪含量最高,为13.30%;遮阴显著降低五指毛桃叶片、茎秆和果实中黄酮类化合物含量,但五指毛桃叶片和果实中的多酚含量在30%遮光率处理下达到最高。综上,以采收种子进行种苗繁育为主的生产不适宜在荫蔽度较高的环境下进行,可以用50%遮光种植,以提高结实率。同时遮阴会改变五指毛桃各部位养分积累和组成比例,在用其叶片、茎秆和果实作饲料原料时应注意五指毛桃种植环境对其营养成分组成的影响,合理进行各养分比例调整。而利用其叶片作为饮料原料时,以种植在30%遮光率环境中为宜。

  • 作物栽培与生理生化
    陈瑜娴, 李丽, 李静, 孙健, 易萍, 黄方, 黄敏, 甘婷
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    植物磷脂酶A(phospholipase A,PLA)是细胞膜磷脂代谢中的关键酶,可以催化磷脂分子上多个功能基团发生裂解生成信号分子,参与调节植物生长发育以及环境和生物胁迫,具有重要研究价值。本研究主要考察底物浓度、反应温度、缓冲溶液pH、缓冲溶液体积、反应时间等多种因素对香蕉PLA催化卵磷脂水解活性的影响,从而优化磷脂酶A活性测定方法,进一步根据最佳测定条件研究炭疽病胁迫下香蕉PLA活性的变化趋势。结果表明,酸碱滴定法测定香蕉PLA活性的优化条件:反应体系pH 9,底物浓度为4 g/L,反应温度为55 ℃,底物为15 mL,酶粗提液为3 mL,提取缓冲液体积与果皮重量的比值(mL/g)为3,反应时间为7 h。在最优条件下对炭疽病胁迫下的香蕉果皮组织进行PLA活性测定,发现果皮的病害程度与PLA活力呈正相关,即随着病害程度加深,PLA活性增大,且远大于对照组。表明PLA活性大小可能与果实的抗性有关,随着果实病害程度加深,PLA活性增大,膜磷脂降解,细胞膜的完整性被破坏,从而导致果实腐烂。本研究明确了一种方便可行的香蕉PLA活性测定方法,为深入研究香蕉PLA的催化作用机制奠定基础。

  • 植物保护与生物安全
  • 植物保护与生物安全
    杨迪, 杜婵娟, 张晋, 潘连富, 蒋尚伯, 李春雨, 邓国仙, 付岗
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    香蕉是我国亚热带地区重要的经济作物之一,而香蕉枯萎病的发生严重阻碍了香蕉产业的发展。生物防治技术因其绿色环保、持久抗病等特点,已成为近年来香蕉枯萎病防治的研究热点之一。防病高效、作用机制多样的生防菌株是香蕉枯萎病生物防治的重要基础。本研究通过对已获得的4株不同种类的生防菌进行紫外-亚硝酸钠复合诱变,得到了具有良好防效的诱变菌株,抑菌活性最高提升186.24%,防治效果最高提升46.54%。对得到的4株诱变株的防病机制进行了初步探究,结果表明:菌株Ba62v对香蕉枯萎病菌的菌落生长抑制率最高,同时还可以诱导香蕉苗中SOD活性;菌株Blz02v对香蕉苗具有较好的促生作用,同时可以诱导香蕉苗的POD和SOD活性;菌株Bc11v对病菌的孢子萌发抑制率最高,同时可诱导香蕉苗的PPO、CAT和SOD活性;菌株Pt05v对病菌的产孢抑制率最高,同时可诱导香蕉苗的POD、PPO和SOD活性。4株生防菌诱变株对病原菌和寄主的主要作用机制各不相同,存在复配增效的生防潜力,为今后抗病复合菌剂的开发利用提供了重要的菌株资源,具有良好的应用前景。

  • 植物保护与生物安全
    刘子杰, 娄永根, 吕宝乾
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    山栏稻(Oryza sativa L.)是海南特有品种,有着优异的食味品质性状,营养丰富,同时还具有抗病、抗旱、耐热等优良的抗逆特性。但目前对山栏稻抗虫方面研究较少。为此,本研究分别以TN1和RHT为感虫和抗虫对照品种,对山栏柴红米、山栏尖山栏糯和山栏硬米高产3个山栏稻品种对褐飞虱的抗性进行评价,并分析其抗性机理。结果表明:在3个山栏稻品种中,山栏尖山栏糯在苗期的抗性表现为抗,另外2个品种均表现为感;在分蘖期,3个山栏稻品种对褐飞虱的抗性均显著高于TN1。抗性机理研究表明:3个山栏稻品种和抗虫对照品种RHT外层叶鞘部位厚壁组织的厚度以及细胞壁组成成分木质素、果胶、纤维素和半纤维素含量均显著高于感虫对照品种TN1。同时,3个山栏稻品种中本底和褐飞虱为害诱导的JA、JA-Ile、ABA和SA含量在各个时间点均显著高于TN1,并且山栏尖山栏糯体内ABA的含量在各个时间均为最高。这些结果表明,山栏稻外层叶鞘部位厚的厚壁组织及其JA、ABA和SA信号途径快速且强烈的响应,可能是山栏稻品种对褐飞虱抗性强于TN1的一个主要原因。

  • 植物保护与生物安全
    覃茜, 丁丽琼, 池昭锦, 陆祖正, 单彬, 谢振兴, 黄歆怡, 许恬
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    本研究旨在分离并鉴定造成苏铁属植物羽叶褐斑病的病原真菌,筛选出对该病原真菌具有强烈抑制作用的化学防治药剂,为苏铁的保护提供理论依据。首先,通过病斑组织分离、纯化后回接滇南苏铁叶片,根据科赫氏法完成其致病性验证。其次,对其进行形态鉴定;再应用SSULSUGAPDHtef1rpb2AltOPA10-2ITS 8个基因序列,构建多基因进化树进一步鉴定病原真菌。最后,通过平板抑菌试验,从7种化学药剂中筛选出高效的抗菌药剂。本研究发现,形态学鉴定与多基因联合进化分析表明,该病原菌为链格孢属的巴斯基链格孢(Alternaria burnsii);在7种化学药剂平板抑菌试验中,氟酰羟·苯甲唑效果最佳,其浓度在0.67 mg/L时抑菌率达到73.48%。

  • 植物保护与生物安全
    梁嘉振, 郭家勇, 杨铮蕴, 罗婉, 罗东程, 杨春敏, 李羽, 谢雨轩
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    柑橘是我国最重要的水果之一,其采后发生的柑橘绿霉病严重威胁柑橘的质量安全,而且还会引起果品中真菌毒素的污染。本团队从广东省湛江市廉江九洲江红橙园的红橙植株根部土壤中,分离筛选出一株对柑橘绿霉病病原菌具有良好拮抗作用的链霉菌R2A-15,对其进行发酵条件优化和抑菌活性稳定性分析,为柑橘绿霉病生防菌剂的制备与应用提供参考。本研究以指状青霉(Penicillium digitatum)为靶标菌,根据纸片扩散法的抑菌圈直径大小判断发酵液抑菌活性。采用单因素和交叉组合试验优化菌株R2A-15发酵培养基,通过响应面分析法对发酵条件进行优化,提高发酵液抑菌活性,并对发酵液进行不同的酸碱、温度和紫外线条件的稳定性研究。在单因素试验和交叉组合试验中,菌株发酵培养基的最适碳源为玉米面,最适氮源为酸水解酪蛋白。根据响应面分析法,得出玉米面和发酵时间对发酵液抑菌活性有显著影响。经验证试验得出,最大的发酵液抑菌活性的最优发酵培养基为:玉米面12.09 g,酸水解酪蛋白4.00 g,碳酸钙2.00 g,硫酸镁2.00 g,磷酸氢二钾2.00 g,氯化钠1.00 g,蒸馏水1 L;最优发酵条件为:发酵初始pH 7.0、发酵时间37.50 h、发酵温度34 ℃、接种量3%、摇瓶装液量100 mL/250 mL。菌株发酵液抑菌活性优化后比优化前提高了39%。菌株发酵液经过不同的温度和紫外线条件处理后,整体抑菌活性能维持在一个相对稳定的高活性水平上,但在强酸强碱条件下,发酵液抑菌活性有所下降。结果表明,链霉菌R2A-15对柑橘绿霉病病原菌具有较好的稳定抑菌效果,有较好的实际应用前景,为后期规模化发酵以及菌剂的开发奠定基础。

  • 采后处理与质量安全
  • 采后处理与质量安全
    万立红, 仪明源, 方林, 汪志芬, 廖建和
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    云研774作为云南新开割的橡胶品种,对其胶乳成分与性能的研究,以及对其推广应用具有重要意义。本研究以新品系云研774浓缩天然胶乳为对象,以混合品系为对照,研究云研774浓缩天然胶乳在贮存过程中非胶组分、胶体性能和分子量及其分布的变化,以及贮存90 d后胶乳硫化胶膜交联密度、物理机械性能、老化性能和胶乳粒子大小及其分布等。结果表明:贮存90 d后,云研774的总固体含量和灰分含量基本不变,干胶含量下降1.1%,这与一些非胶物质反应生成加酸无法沉淀的物质有关;挥发物含量略有下降,而丙酮溶物含量、水溶物和氮含量则有不同程度的增加。云研774的高级脂肪酸含量随着贮存时间的延长而增加,生成有保护作用的铵皂,在前期起到提高机械稳定性的作用;热稳定度则逐渐下降,黏度先降低后基本恒定。挥发脂肪酸含量的增加在一定程度上不利于胶乳的保存;云研774胶乳硫化胶膜的物理机械性能和老化性能优于混合品系,与混合品系相比,云研774的分子量分布变宽,分子量稍低,粒径大小相差不大。

  • 采后处理与质量安全
    陈娃容, 曹建华, 范博, 张以山, 肖苏伟, 邓祥丰
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    为了获取橡胶树皮结构力学特性参数,解决机械化采胶装备研发中采胶深度精准探测和耗皮厚度精准控制技术无可靠依据提供参考的问题,设计一种基于可编程序逻辑控制器(programmable logic controller, PLC)的橡胶树皮非线性力学性能测量的试验装置,实现橡胶树皮力学特性的自动化连续探测和数据采集,以及树皮厚度的高精低损测量。并应用于热研7-33-97和PR107两个品系的15龄、20龄、25龄橡胶树上进行树皮力学性能试验研究,建立刺入过程中刺入力随刺入深度变化的数学模型。结果表明:该装置工作性能稳定,不同品系、不同树龄的树皮刺入力随刺入深度的变化曲线形态相近,均呈高-低-高的趋势变化,并与树皮结构分层特性高度相关;相同树龄下,热研7-33-97和PR107两个品系的刺入力情况差异不明显,同品系的大树龄比小树龄刺入力更大,在1.0 mm针刺下,刺入力最大峰值可达48.5 N。该试验装置满足橡胶树皮结构力学特性参数的探测需求,并为机械化采胶装备的研发提供理论基础。

  • 采后处理与质量安全
    苏璋, 胡发广, 于鑫欣, 李贵平, 付兴飞, 夏光华, 董文江
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    为探索咖啡蛋白在食品加工中的应用,以脱脂生咖啡粉为原料,探究不同超声波功率(0、200、400、600、800 W)与低共熔溶剂法、碱法协同作用对咖啡蛋白组成成分(聚丙烯酰胺凝胶电泳,SDS-PAGE)、结构特性(粒径分布、傅里叶红外光谱、圆二色光谱、荧光光谱和扫描电镜)和功能特性(溶解度、吸水性、吸油性和乳化特性)的影响。结果表明:由低共熔溶剂提取的咖啡蛋白(DES)平均粒径(12.30 μm)显著小于由碱法提取的咖啡蛋白(AEP)平均粒径(113.67 μm);DES在酸性条件下溶解度更高,AEP在碱性条件下溶解度更高;DES比AEP有更好的吸水性和吸油性。经超声预处理后,咖啡蛋白电泳图谱、傅里叶红外光谱、圆二色光谱和荧光光谱结果分析表明,不同超声波功率预处理未引起蛋白质分子量分布的重大变化,但是对蛋白质的二级结构和三级结构产生影响。表面微观结构表明,DES表面结构较疏松多孔,AEP表面紧密平坦,超声预处理后AEP微观结构变得疏松多孔,纹理变得分散,并呈现出更多的不规则碎片;DES表面发生略微变化,在400 W和600 W处理15 min时表现出更多小颗粒多孔无序结构,微观结构变化可影响蛋白质的化学和物理性质及其功能特性。在超声功率为400 W时,DES粒径显著减小,粒径参数D[3,2]D[4,3]分别从10.50、30.43 μm减小到7.89、11.27 μm;溶解度显著提高,在酸性、碱性条件下溶解度分别由47%、71%上升到75%、81%。此外,超声预处理可提高咖啡蛋白的吸水性和乳化活性,这些均为蛋白质在食品应用中的重要功能特性。研究表明采用超声波技术对咖啡蛋白进行改性有效果,研究结果可为咖啡蛋白在食品加工中的应用提供理论依据。

  • 采后处理与质量安全
    李慧婷, 王露露, 王雅丽, 王军, 徐诗涛, 李思, 杨照剑
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    本研究旨在为区分白木香不同种质、品种选育及有针对性地开发利用等方面提供科学依据,以白木香6个不同种质的结香样品为研究对象,分别为海香1号(Aquilaria sinensis ‘Haixiang 1’)、海香2号(A. sinensis ‘Haixiang 2’)、海香3号(A. sinensis ‘Haixiang 3’)、皮油种、大叶种和囊泡种。采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)法对乙醚法超声提取的结香样品成分进行分析研究。结果表明:6个不同种质所结沉香的挥发性成分中倍半萜类较高,而色酮类较低;种质间差异较大,共有成分仅有2个,即叔丁基对甲酚和2,2ʹ-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)。倍半萜类成分的数量(10~26种)和总相对含量(25.39%~87.50%)较高,以白木香醛为主,其中海香3号中的倍半萜类数量和含量最高。色酮类的数量(1~3种)和总相对含量(4.66%~37.32%)较低,以2-(2-苯乙基)色酮为主,其中海香1号中的色酮类数量和含量最高,而海香3号、大叶种和囊泡种中均未检出。海香1号、海香2号、海香3号和皮油种所结沉香具有较丰富的致香成分,如白木香醛、7α-H-9(10)-烯-11,12-环氧-8-氧艾里莫芬烷和卡拉酮等;海香2号、海香3号、皮油种和囊泡种所结沉香中含有多种倍半萜成分,如沉香螺旋醇和沉香雅槛蓝醇等;海香1号和海香2号所结沉香中的苄基丙酮成分含量较高;海香1号、海香3号和大叶种所结沉香中的7α-H-9(10)-烯-11,12-环氧-8-氧艾里莫芬烷和6,7-二甲氧基-2-(2-苯乙基)色酮等成分含量较高。白木香6个不同种质所结沉香的挥发性成分在种类及含量上具有较大差异,可根据活性成分的差异进行有针对性地开发。

  • 农业生态与环境保护
  • 农业生态与环境保护
    琚旺龙, 詹正豪, 秦震宇, 张军
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    天然橡胶作为世界上重要的工业原料,也是老挝农民收入的重要组成部分,受替代种植政策和橡胶价格变化的影响,准确快速地监测当地人工橡胶林对于促进橡胶产业的良性发展具有重要意义。目前大部分研究都集中在小区域的橡胶林提取,多为单时相或双时相影像的分类提取,无法得到长时间序列的橡胶林扩张特征。为探究长时间、大尺度的橡胶林种植扩张特征,本研究选取1990—2020年连续30年的Landsat时间序列影像,利用LandTrendr算法对老挝30年间橡胶林变化进行提取,并借助国际橡胶期货价格和地形数据进行时空变化分析。结果表明:经过优选后的特征组合可以更好地进行橡胶林分布提取,2020年橡胶林分布提取的总体精度为89.85%,Kappa系数为0.82,得出老挝在2020年的橡胶林总面积为32.1万hm2;使用LandTrendr算法和二次分类的橡胶林扩张变化监测总体精度为92.44%,Kappa系数为0.82;老挝人工橡胶林的扩张和橡胶期货市场密切相关,通过地形因素分析,得出橡胶林适宜种植在低海拔、坡度平缓且向阳的区域。本研究能够很好地在国家尺度上对橡胶林变化进行长时间的监测,为橡胶产业的发展和政策的把控提供数据支撑。

  • 农业生态与环境保护
    李海鹏, 易伟鹏, 孙晓东, 曹启民, 黄月华, 孙楚涵
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    本研究以海南不同质地砖红壤(文昌市文城镇砂土、儋州市大成镇壤土、澄迈县永发镇黏土)为试验对象,探究番茄青枯病对海南不同质地砖红壤肥力的影响。青枯病发生后,比较处理组和对照组植株发病情况,以及比较处理组和对照组根系土壤的理化性质(pH、有机质-OM、有效氮-AN、有效磷-AP、有效钾-AK、孔隙度-SP、容重-BD、质量含水量-MWC)与酶活力(过氧化氢酶-CAT、过氧化物酶-POD、蔗糖酶-SC、脲酶-UE、酸性磷酸酶-ACP),分析青枯病发生与各指标的关系;通过Spearman相关性分析与冗余分析(RDA)确定土壤受番茄青枯病显著影响的肥力指标。结果表明:在3种质地土壤中,黏土青枯病发病率、病情指数最高,而壤土最低;3种质地土壤处理组的pH、AP、SP、POD均低于对照组,黏土处理组的AN、AK、MWC、UE均高于黏土对照组,而壤土处理组的CAT、ACP、MWC、BD高于对照组;Spearman相关性分析结果显示3种质地土壤的OM含量、AP含量、SP、POD活力均与发病率呈负相关,其中砂土的pH、ACP与发病率呈显著负相关(P<0.05),CAT、UE与青枯病发病率呈显著正相关(P<0.05);壤土的pH、OM、POD、UE与发病率呈显著负相关(P<0.05),CAT、ACP与发病率呈显著正相关(P<0.05);黏土的SP、POD活力与发病率呈显著负相关(P<0.05),AK含量与DI呈显著正相关(P<0.05)。RDA结果表明对照组与处理组的SP、OM与AN含量与UE相关性高,对照组与处理组的SP、AK分别与ACP、CAT相关性较高。青枯病发生后,砂土与壤土的对照组、处理组大部分肥力指标均低于黏土,但土壤肥力水平并不是青枯病发生的充分条件;尽管如此,土壤大部分肥力指标会因青枯病爆发而降低。砂土中青枯病发病率、病情指数低于黏土的可能原因是砂土的AP含量较高,壤土的青枯病发病率、病情指数最低主要由于较低的pH条件不适宜青枯菌生存。黏土青枯病病害情况最严重,其pH、氮素水平、质量含水量均适宜青枯菌的生长繁殖,而且潜在的有益微生物群落相对丰度也可能低于砂土与壤土。因此,不同质地土壤的青枯病防治措施应当因地制宜。本研究相关结论可为今后海南青枯病防治体系的建立提供理论依据。