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2022年, 第43卷, 第6期 刊出日期:2022-06-25 上一期   
组学与生物技术
油棕甾醇合成关键酶基因DWF5的克隆及表达分析
张为圣, 刘智超, 曹红星, 颜彦, 陈萍, 李睿
2022 (6):  1095-1101.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.001
摘要 ( 57 )   HTML ( 11 )   PDF(2024KB) ( 36 )  

DWARF5DWF5)基因,编码7-脱氢胆固醇还原酶(7-dehydrocholesterol reductase),是甾醇合成的关键酶,通过调控甾醇的合成参与植物油体(oil bodies,OBS)的形成。为了探究DWF5基因对油棕果肉中油体发育的影响,以‘热油4号’为材料,提取油棕果肉的RNA,以反转录的cDNA为模板进行基因的全长克隆,获得2个EgDWF5基因并分别命名为EgDWF5-1EgDWF5-2。运用生物信息学的方法对其理化性质、结构特点和亲缘关系等进行分析预测,利用实时荧光定量PCR对其在油棕的根、茎、叶、花及花后不同时期的果实进行表达水平分析。结果表明:EgDWF5-1EgDWF5-2基因编码的氨基酸数量分别为434个和374个,相对分子质量为49.71 kDa和42.68 kDa,等电点为8.61和8.69,其蛋白不稳定指数为38.60和38.13,脂肪族指数为98.80和96.68,总平均亲水性为0.347和0.313,均具有疏水性。EgDWF5与水稻和玉米亲缘关系最近,与其他物种关系较远。qRT-PCR分析表明,EgDWF5基因在油棕的各个器官均有表达,其中EgDWF5-1基因在果肉中高表达,显著高于根、叶、花等部位,其表达趋势为花后12~18周升高,至20周时达到最高后表达量逐渐降低,这与油棕果肉中油体的发育趋势基本一致。EgDWF5-2基因在根和茎中高表达而在果肉中表达量低,其果肉中表达趋势为花后12~18周逐渐降低。因此,推测EgDWF5-1参与调控油棕的油体发育,EgDWF5-2未参与该调控而可能在油棕的生长发育中发挥功能。本研究为进一步探索EgDWF5基因调控油棕中油体的形成机制奠定基础。

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菠萝蜜果实PG基因的克隆与表达分析
陈杰, 黄舒怡, 李真琴, 廖倩贤, 宋康华, 洪克前, 王俊宁
2022 (6):  1102-1113.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.002
摘要 ( 33 )   HTML ( 3 )   PDF(3519KB) ( 16 )  

为明确PG基因在菠萝蜜果实后熟软化过程中的作用,本研究以‘海大2号’菠萝蜜果实为材料,采用0.5 mg/L 1-MCP和1000 mg/L ETH处理,研究了室温(20℃)条件下果实成熟过程中硬度和果胶的动态变化,克隆获得4个PG基因,并对其进行了生物信息学和表达分析。结果表明:随着菠萝蜜果实的成熟,果肉硬度快速下降,可溶性果胶和离子型果胶不断增加,共价态果胶有所下降;ETH处理促进了果实WSP和ISP含量的上升,加速了软化进程,1-MCP处理抑制了贮藏前期果肉硬度的下降,推迟了软化进程,但明显提高了3种果胶的含量。AhePG1~AhePG4基因的开放阅读框(ORF)长度1221~1434 bp,编码406~477个氨基酸。AhePG1蛋白含有4个保守结构域(Ⅰ~Ⅳ),AhePG2和AhePG3只含结构域Ⅰ和Ⅱ,AhePG4缺失结构域Ⅲ;AhePG基因分别与桃(AF095577.1)、菜豆(XM_007162208.1)、葎草(MN971583.1)、菜豆(XM_007151391.1)PG基因编码的氨基酸序列的亲缘关系较近,相似度分别达75.63%、73.11%、79.71%、70.75%。qRT-PCR分析结果显示:AhePG1基因在果实成熟前期表达量低,在后期高表达,而AhePG2/3/4基因的表达量在果实成熟过程中总体较低。ETH处理抑制了AhePG1基因的表达量,而1-MCP处理延缓了4个AhePG基因表达量的增加,但增加了成熟后期AhePG2、AhePG3、AhePG4基因的表达。相关性分析发现,果肉硬度与水溶性果胶含量和AhePG1基因表达呈显著和极显著负相关,而水溶性果胶含量又与AhePG1基因表达呈显著正相关。本研究说明,菠萝蜜果实的软化与果胶降解有关,AhePG1可能是菠萝蜜果实果胶降解和果实软化的关键PG基因之一,控制着果实成熟后期的软化;1-MCP处理能延缓菠萝蜜果实的成熟,但并不影响果实后期成熟时的软化,AhePG1、AhePG2、AhePG3、AhePG4基因可能对其软化均有作用。

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番木瓜镁离子转运蛋白基因CpMGT1的克隆与功能分析
许迎港, 邹智, 郭静远, 孔华, 朱国鹏, 郭安平
2022 (6):  1114-1121.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.003
摘要 ( 28 )   HTML ( 3 )   PDF(6675KB) ( 15 )  

镁是一种大量金属营养元素,其在植物的生长、发育、光合、胁迫响应等生物学过程中起重要作用。在高等植物中,Mg2+的吸收、运输、分布和再分配主要由镁离子转运蛋白(MGT/MRS2)和Mg2+/H+交换体(MHX)介导。其中,MGT/MRS2又名CorA,最先在鼠伤寒沙门氏菌中被发现,后在拟南芥、水稻等模式植物中进行了较为深入的研究。番木瓜(Carica papaya L.)是一种隶属于十字花目番木瓜科的重要热带果树,至今还未见有关MGT基因的报道。本研究基于番木瓜的基因组和转录组数据,采用RT-PCR技术成功克隆到一个MGT基因(CpMGT1),应用生物信息学手段预测蛋白的理化特性和保守基序,运用qRT-PCR分析基因的表达模式,利用缺失CorA、MgtA和MgtB的沙门氏菌突变株MM281进行功能互补。结果表明:CpMGT1的编码区为1332 bp,预测编码443 aa,理论分子量为50.43 kDa、等电点为5.12;该蛋白含有2个疏水跨膜区(TM1和TM2),其中TM1包含高度保守的GMN基序;进化及亚细胞定位分析表明CpMGT1与拟南芥中AtMGT1和AtMGT2的亲缘关系较近,定位于细胞膜;定量分析显示CpMGT1基因为组成型表达,其中在根、茎和果实中的表达量较高;在MM281中异源表达可显著提高工程菌在低Mg2+浓度下的生长速率,表明CpMGT1具有高效的Mg2+转运活性。CpMGT1的克隆与鉴定为进一步揭示番木瓜MGT基因在不同组织特别是在果实中Mg2+的积累机制奠定了坚实的基础。

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水稻半矮杆突变体‘双辐矮糯’的农艺性状与遗传分析
张林金, 袁定阳, 刘桃李, 谭颖, 杨震, 曾建光, 王学华, 谭炎宁
2022 (6):  1122-1128.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.004
摘要 ( 27 )   HTML ( 2 )   PDF(3469KB) ( 19 )  

倒伏是影响水稻(Oryza sativa L.)生产的重要因素,半矮杆是协调高产和抗倒性的理想资源。前期通过辐射诱变‘湘辐糯1号’获得了半矮杆突变体‘双辐矮糯’。本研究分析了‘双辐矮糯’的茎节配置特点、基本农艺性状及其遗传规律。结果表明:‘双辐矮糯’株高较‘湘辐糯1号’(133.13 cm)降低了24.88 cm,穗、第1节和第2节长度显著缩短,降幅分别达到18.10%、23.06%和19.13%,而第3、4、5节长度缩短程度不明显,表明其株高突变基因主要控制穗和高位茎节的伸长。‘双辐矮糯’的单株有效穗为10.4个,是‘湘辐糯1号’(5.2个)的2.04倍,其强分蘖能力确保了在每穗总粒数下降20.24%和千粒重下降7.51%情况下单株产量仍表现出25.26%的增长。品质分析发现,‘双辐矮糯’的粒长、粒宽、长宽比等外观品质指标及直链淀粉含量、胶稠度等食味品质指标与‘湘辐糯1号’无显著差异,说明‘双辐矮糯’株高的下降未对外观品质与食味品质产生不利影响。遗传分析发现,48对SSR标记在‘双辐矮糯’与‘湘辐糯1号’间扩增出了完全一致的基因型,二者遗传背景相似度达到了100.00%,证实了‘双辐矮糯’是源于‘湘辐糯1号’的真实变异。利用‘双辐矮糯’与‘湘辐糯1号’构建了2个正反交F2群体,分析发现群体中半矮杆植株与野生型植株理论分离比符合1∶3,表明半矮杆性状受一个隐性细胞核基因控制。本研究明确了‘双辐矮糯’的株高表型和遗传特点,为深入挖掘其育种价值奠定基础。

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基于加权关联网络分析的辣椒(Capsicum annuum L.)果实颜色转变相关基因的鉴定
金威恒, 何成尧, 夏禹, 郝园园, 李彩朝, 汪志伟
2022 (6):  1129-1143.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.005
摘要 ( 20 )   HTML ( 1 )   PDF(5536KB) ( 10 )  

辣椒属于茄科(Solanaceae)辣椒属(Capsicum L.)一年生或多年生植物,其播种面积和产值在中国均居蔬菜首位。果色是辣椒众多经济性状中最直观的性状之一,直接影响人们的购买选择。辣椒果色受多种因素调控,相关色素生物合成的分子调控还需进一步解析。本研究以果实发育过程中呈现5种颜色的辣椒种质HNCA0076为实验材料,进行了生理检测、转录组测序以及WGCNA分析。在果实5个不同颜色时期,叶绿素含量变化较大,类胡萝卜素含量整体呈现递增趋势,类黄酮含量无明显变化,花色苷含量在紫色果期后逐渐降低,橙色果期后又逐渐升高。RNA测序数据质量满足进一步分析要求。4个转色期的上调(下调)表达基因数分别为826(276)、390(588)、1248(1800)和1528(2485),随着果实的逐步发育,相邻比较组合中的差异基因的数量逐渐增加。差异表达基因经GO富集分析,主要集中在分子功能中的四吡咯结合、血红素结合、转移酶活性、氧化还原酶活性、铁离子结合和水解酶活性等过程;KEGG富集分析主要富集在类胡萝卜素生物合成、类黄酮生物合成和淀粉、蔗糖代谢等信号通路,其中类胡萝卜素代谢途径的3个基因在紫色时期向黄色时期的转变过程中表达上调,类黄酮代谢途径的11个基因在黄色时期向红色时期的转变过程中表达下调。4个对比组合差异基因分别注释到8877、8736、8689、8573个转录因子,共同注释到8049个转录因子,包括AP2、F-box、MYB和UDPGT等类型。利用非冗余的差异表达基因进行了加权关联网络分析,关联到4个与叶绿素、类胡萝卜素、花色苷、类黄酮含量相关的模块,进一步分析表明p450(LOC107859314)、Pkinase(LOC107839192、LOC107875415)、F-box(LOC107863894)和zf-MYND(LOC107852593)等29个转录因子可能参与辣椒果实转色的调控。本研究为进一步探索辣椒果实色素形成过程中的关键调控因子以及分析相关色素生物合成的调控提供了重要数据。

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STE20L4促进拟南芥下胚轴伸长的机制研究
佘玉婷, 丁勇
2022 (6):  1144-1151.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.006
摘要 ( 19 )   HTML ( 2 )   PDF(7257KB) ( 16 )  

下胚轴伸长是高等植物进行正常生命活动的保障,下胚轴的伸长协助植株破土而出并由异养转变为自养生长。本研究通过对一系列拟南芥突变体材料进行下胚轴观察,鉴定到一个具有短下胚轴的突变体ste20l4,并对其调控下胚轴伸长的分子机制进行初步探索。结果表明:STE20L4编码与酵母中STE20同源的丝裂原活化蛋白激酶,在MAPK级联信号通路中作为MAP4K激活下游的MAP3K。基因型鉴定和半定量结果显示,ste20l4-1ste20l4-2均为功能缺失的突变体。通过表型观察,ste20l4突变体无论在长日照(16 h光照/8 h黑暗)、短日照(8 h光照/16 h黑暗)及黑暗(24 h黑暗)条件下与野生型相比均呈现出短的下胚轴。细胞学结果显示,突变体ste20l4短的下胚轴是由于其细胞长度的变短而不是细胞数目的变化导致的。植物激素赤霉素可促进下胚轴的伸长,对其处理的敏感性可作为是否参与GA信号转导途径的判断方法。在不同梯度浓度的GA处理(0、0.5、1、2、5 µmol/L)下,ste20l4突变体与野生型相比下胚轴伸长作用不明显。多效唑(PAC)是内源GA合成的抑制剂,随着不同梯度浓度的PAC处理(0、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5 µmol/L),ste20l4突变体下胚轴伸长的抑制作用相对于野生型不明显。上述生理学结果表明,STE20L4参与到GA信号转导通路中调控拟南芥下胚轴的生长发育。将STE20L4蛋白与荧光标签融合后转染烟草或拟南芥原生质体观察其亚细胞定位,结果表明STE20L4在细胞膜和细胞质中均有表达。对野生型、ste20l4突变体中进行一系列GA下游与下胚轴伸长相关基因的RT-qPCR检测,结果表明XTH17EXP2PRE1PIF4YUC2SAUR19基因的转录水平在ste20l4突变体中明显下调,即STE20L4可能通过间接调控这些下游基因的表达参与下胚轴的伸长。综上,STE20L4参与GA信号转导通路,且通过促进GA下游下胚轴伸长相关基因的表达调控下胚轴的伸长。本研究初步阐述了STE20L4调控植物下胚轴伸长的分子机制,为进一步研究MAPK与GA互作调控植物生长发育提供参考。

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滇水金凤LWD基因的克隆及表达分析
李新艺, 李洋, 罗超, 魏春梅, 黄美娟, 瞿素萍, 黄海泉
2022 (6):  1152-1159.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.007
摘要 ( 19 )   HTML ( 0 )   PDF(2476KB) ( 13 )  

WD40是转录因子大家族,具有调节花青素苷生物合成、植物生长发育及非生物胁迫响应等功能,LWD(LIGHT-REGULATED WD)基因是该家族中已知的生物钟调节因子,但目前有关植物LWD基因的报道较少,其功能还有待深入研究。为探究LWD基因对滇水金凤花色的影响,本研究以滇水金凤花器官为材料,采用RT-PCR等技术克隆得到2个滇水金凤LWD基因,分别命名为IuLWD1IuLWD2,其cDNA全长分别为1041 bp和1032 bp,分别编码347个和344个氨基酸。基本理化性质分析显示,IuLWD1IuLWD2的GC含量分别为46%和50%,相对分子量分别为38 838.47 kDa和39 029.65 kDa,理论等电点分别为4.71和4.70。IuLWD1和IuLWD2的不稳定指数分别为53.60和52.58,均属于不稳定蛋白;其总平均亲水指数分别为-0.388和-0.366,均为亲水性蛋白。结构域分析显示,IuLWD1和IuLWD2均含有6个典型的WD40-repeat保守结构域,属于WD40超家族。多序列比对发现,IuLWD1和IuLWD2氨基酸序列与牡丹、葡萄及杨梅等氨基酸序列相似度较高。系统发育分析表明,IuLWD1与葡萄和牡丹聚为一支,同源性达85%;IuLWD2与杨梅聚为一支,同源性达90%,然后共同聚类在一支,推测2个基因为旁系亲缘关系。qRT-PCR分析表明,IuLWD1IuLWD2基因在4种不同花色滇水金凤及其4个不同发育阶段均有表达,均以深红色表达量最高,白色表达量最低,2个基因的表达量均与花色呈正相关,且IuLWD1基因的表达量高于IuLWD2基因的表达量,表明IuLWD1IuLWD2基因均在滇水金凤花色素苷的生物合成中发挥了作用,且IuLWD1基因对滇水金凤花色形成的调控作用更强。该研究结果为进一步探究滇水金凤花色形成及变异机理、凤仙花花色改良及新品种培育奠定基础。

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作物栽培与生理生化
外源水杨酸对盐胁迫下巴西蕉生理的影响
曾丽萍, 王楠琪, 李新国
2022 (6):  1160-1165.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.008
摘要 ( 20 )   HTML ( 6 )   PDF(1193KB) ( 14 )  

香蕉是世界进出口贸易中具有重要经济价值的水果,也是非洲国家的粮食作物。盐害是影响香蕉产量和品质的重要因子之一。巴西蕉是我国华南地区的主栽品种。水杨酸在植物生理和代谢中扮演重要角色。盐胁迫下,外源水杨酸处理巴西蕉(Musa AAA Cavendish var. Brazil)幼苗的生理指标的变化未见报道。本研究通过叶面喷施0、0.5、1.0、2.0 mmol/L外源水杨酸,测定70 mmol/L NaCl胁迫下的巴西蕉幼苗叶片相对含水量、叶绿素含量、脯氨酸含量等生理指标的变化。结果表明,盐胁迫下巴西蕉幼苗的叶片相对含水量和叶绿素含量与对照相比显著下降,而脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量以及丙二醛含量与对照相比均显著上升。施加0.5、1.0 mmol/L水杨酸处理与盐胁迫相比提高叶片相对含水量和叶绿素含量,提高叶片脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的含量,并且降低叶片丙二醛含量,而2.0 mmol/L 水杨酸处理的叶片相对含水量、脯氨酸含量、可溶性糖和可溶性蛋白含量与盐胁迫处理的差异不显著。因此,施加较低浓度的水杨酸(0.5、1.0 mmol/L)可在一定程度上缓解盐胁迫现象,但是高浓度水杨酸(2.0 mmol/L)缓解效果不明显,其中以1.0 mmol/L水杨酸处理效果最好。

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田间补充灌溉施肥对菠萝生长、产量及水肥生产力的影响
安东升, 刘亚男, 严程明, 赵宝山, 刘洋, 李昊儒, 窦美安
2022 (6):  1166-1173.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.009
摘要 ( 25 )   HTML ( 2 )   PDF(1305KB) ( 17 )  

为探明菠萝田间控水减肥效应及确定补充灌溉施肥水平,为粤西地区菠萝生产中节水节肥和提质增效提供依据。研究以金菠萝‘MD-2’为材料,设置无灌溉常规施肥(常规),2个补灌W1(-15~-35 kPa)和W2(-35~-55 kPa)与3个肥料F1(100%)、F2(75%)和F3(50%)梯度处理(F1W1、F2W1、F3W1、F1W2、F2W2、F3W2),以无灌溉无施肥作为对照(CK)。研究菠萝光合面积、光合效率、干物质积累、经济性状、灌溉水生产力及肥料偏生产力对不同处理的响应。结果表明,补充灌溉施肥能够显著提高菠萝株高、叶长、叶宽、叶片数和植株干物质含量。水肥限制下,叶片数和叶长的减少是单株叶面积下降的主要因素,而光合面积的减小是干物质量下降的主要因素,菠萝植株生长受限来自于肥料减施和因干旱而导致的肥料利用受限。雨季干旱胁迫解除后叶片实际光化学效率(ΦPSII)能够快速恢复,但营养生长期光合面积显著下降的不可逆转仍然导致果实干物质量和产量显著下降。补充灌溉施肥条件下肥料偏生产力表现为F3>F2>F1,而果实田间产量和田间糖锤度均表现为F3<F2≈F1,因此确定F2是最佳施肥水平;在F2施肥水平下,水分生产力表现为W2>W1,但果实增产率和田间糖锤度在W1和W2之间差异不显著。因此,采用F2W2补充灌溉施肥方式可为菠萝生产中节水节肥和提质增效提供支撑。

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旱季灌水对金菠萝产量、品质及糖酸积累的影响
刘思汝, 马海洋, 刘亚男, 冼皑敏, 徐明岗, 石伟琦
2022 (6):  1174-1182.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.010
摘要 ( 22 )   HTML ( 1 )   PDF(3287KB) ( 17 )  

水分是影响果实生长发育的重要因素,水分通过影响植株生长直接或间接来调控果实品质的形成。季节性干旱严重制约菠萝植株生长发育,但旱季灌水对菠萝产量和品质的影响尚不明确。为了探明季节性干旱期菠萝产量和品质对水分输入的响应特征,以金菠萝‘MD-2’为研究对象,在监测旱季实际降雨量的基础上,设计4个增加灌水量梯度水平(W1 20 mm、W2 50 mm、W3 100 mm、W4 150 mm)的试验,并以不灌水为对照(CK 0 mm),分析测定菠萝产量、品质指标以及糖酸组分含量。结果表明,旱季增加灌水可显著增加金菠萝果实产量、平均单果重及商品果率,其中产量最高和最低的梯度水平分别是W4和CK(W4比CK增加了45.56%);随旱季灌水量的增加,金菠萝果实的维生素C、可溶性固形物和可滴定酸度均逐渐减小,可溶性总糖和糖酸比呈现先增大后减少的趋势,其整体表现为W2>W1>CK> W3>W4,其中W2的可溶性总糖和糖酸比最高为12.94%和26.95,显著大于CK,其增幅分别为87.26%、64.6%;金菠萝果实的蔗糖含量随旱季灌水量的增加呈现一元二次曲线函数增加(P<0.05),其比例由CK的38.8%提高到W4的65.1%,整体表现为W4>W3>W1>W2>CK;而果糖和葡萄糖含量均随旱季灌水量的增加呈线性函数降低(P<0.01),二者比例的整体表现均为:CK>W2>W1>W3>W4。可见,旱季灌水促进金菠萝果实果糖和葡萄糖转化为蔗糖,且改变了其糖种类比例,进而改变了菠萝果实风味品质。随着旱季灌水量的增加,柠檬酸和奎宁酸含量均呈先增大后减小的一元二次函数关系(P<0.05),苹果酸含量呈极显著的线性函数增加(P<0.001),且旱季不同灌水量处理间,柠檬酸比例相对稳定均达到50%,而苹果酸比例仅在W4处理时显著增大,奎宁酸比例在W4处理时显著减小。综合考虑产量及果实风味品质,旱季进行灌水是非常必要的,且根据实际自然降雨量的多少,适当调整灌溉,使其总供水量保持在300 mm左右可实现雷州半岛地区菠萝果实优质高产。

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‘云蔗05-51’与‘云蔗081609’苗期氮吸收利用效率的比较研究
战健, 邓科, 张娣, 孟博, 周一帆, 邓燕
2022 (6):  1183-1190.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.011
摘要 ( 26 )   HTML ( 4 )   PDF(1495KB) ( 14 )  

甘蔗(Saccharum spp. hybrid)是我国食糖生产的重要原料,当前生产中普遍存在施氮量高而氮肥利用率低的问题。除了优化施肥管理,种植氮高效的甘蔗品种也是减氮增效的重要途径之一。本研究以云南蔗区推广的早熟高产高糖甘蔗品种‘云蔗05-51’和‘云蔗081609’为试验材料,设置0、0.1、0.5、1、5、10 mmol/L 6个供氮水平开展水培试验,在苗期测定植株生物量、根系形态、氮浓度与累积量、氮素吸收利用效率等指标。结果表明:(1)2个品种地上部、根系及整株生物量均随供氮水平的升高呈先升后降趋势,‘云蔗081609’根系生物量先于其地上部达到峰值,‘云蔗05-51’则相反,‘云蔗05-51’和‘云蔗081609’达到最佳生长需要的供氮量分别为0.5、1 mmol/L,相同供氮水平下‘云蔗081609’生物量高于‘云蔗05-51’;(2)随供氮水平上升,2个品种的根系总长度和平均根直径先上升后趋于稳定,根表面积持续增加,比根长先升后降,相同供氮水平下‘云蔗081609’的根系总长度、平均根直径和根表面积高于‘云蔗05-51’,比根长则低于‘云蔗05-51’;(3)2个品种植株氮浓度及累积量随供氮水平的升高总体呈先上升后稳定的趋势,相同供氮水平下‘云蔗081609’的植株氮累积量高于‘云蔗05-51’;(4)随供氮水平的增加,2个品种的单位根长吸氮量呈先升后稳定的趋势,单位根表面积吸氮量则呈先升后降并趋于平稳,氮素生理利用效率均随供氮水平升高显著降低,在0.1~10 mmol/L范围内‘云蔗081609’单位根长的吸氮量高于‘云蔗05-51’,但单位根表面积吸氮量变化趋势基本一致,品种间氮素生理利用效率无差异。综上表明,‘云蔗081609’在苗期对氮的吸收量高于‘云蔗05-51’主要得益于更好的根系生长,苗期适宜需氮量低于‘云蔗05-51’。

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利用多种回归模型对比估算琯溪蜜柚叶片钾素含量
栗方亮, 孔庆波, 张青
2022 (6):  1191-1199.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.012
摘要 ( 19 )   HTML ( 1 )   PDF(1187KB) ( 11 )  

钾素是蜜柚营养三要素之一,是准确诊断和定量评价生长状况的重要指标,建立合适的蜜柚叶片钾素含量高光谱估算模型,为实现快速、无损、精确的钾素含量估测提供依据。基于蜜柚叶片高光谱数据和钾素含量实测数据,首先分析蜜柚叶片钾素含量与原始及一阶微分光谱的相关性,然后分析与敏感波段植被参数的相关性,并找出相关性较好的光谱参数,建立蜜柚叶片钾素含量偏最小二乘回归模型(PLS)、BP神经网络回归模型(BPNN)、随机森林回归模型(RF)和支持向量机回归模型(SVM),并确定蜜柚叶片钾素含量最佳估算模型。在513~598 nm和699~735 nm处,蜜柚叶片钾素含量与原始光谱反射率呈显著负相关,最大负相关系数分别为-0.47(554 nm)和-0.45(715 nm)。在507~552 nm和691~711 nm处,蜜柚叶片钾素含量与一阶微分光谱反射率呈显著负相关,最大负相关系数分别为-0.54(528 nm)和-0.53(702 nm);在557~655 nm处,二者呈显著正相关,最大正相关系数为0.58(579 nm)。选择554、715、528、579、702 nm构建光谱参数,建立差值植被指数(DVIλ1, λ2)、比值植被指数(RVIλ1, λ2)和归一化植被指数(NDVIλ1, λ2)等,其中与蜜柚叶片钾素含量相关性较好的光谱参量为NDVI′579,702、RVI554,715、RVI′528,579、R′579。建立PLS、BPNN、RF和SVM等4种回归模型估算蜜柚叶片钾素含量并进行对比验证,4种估算模型的决定系数(R2)分别为0.72、0.74、0.84和0.81,均方根误差(RMSE)分别为2.44、2.28、1.49和1.61;相对误差(RE)分别为9.95%、9.01%、7.84%和8.01%。验证模型的R2分别为0.79、0.84、0.85和0.82,RMSE分别为1.69、1.48、1.34和1.41,RE分别为8.47%、7.70%、6.12%和6.35%,RF估算模型精度稍高于PLS、BPNN和SVM估算模型。

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植物保护与生物安全
橡胶树种质资源对白粉病和炭疽病的田间抗病性评价
李裴春, 李增平, 梁晓宇, 马展, 林春花, 贺军军, 李文秀, 张华林, 张宇, 罗萍
2022 (6):  1200-1213.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.013
摘要 ( 23 )   HTML ( 1 )   PDF(3019KB) ( 11 )  

白粉病和炭疽病是我国橡胶树的主要病害,严重影响胶乳产量,给天然橡胶产业带来了很大的经济损失。挖掘培育抗病性种质资源是最经济、有效的防治措施。本研究通过分析2018、2019、2021年白粉病和炭疽病田间自然发病数据,评价192份橡胶树种质的抗病性,旨在为橡胶树抗病育种提供数据支撑。结果表明,白粉病2019年发病严重,种质群体的病情指数平均值达34.37,最大值为94.07;2018年和2021年则发病较轻,病情指数平均值分别为10.68和9.70。炭疽病2021年发病严重,种质群体的病情指数平均值达29.12,最大值为65.31;2018年和2019年则发病较轻,病情指数平均值分别为18.64和18.15。利用重病年数据鉴定出白粉病高抗品种24个、中抗品种9个,炭疽病抗性品种35个。这33份和35份抗性种质在3 a内对白粉病和炭疽病均达到抗性水平,分别占供试种质的22%和19%。利用隶属函数和聚类分析对这些候选抗病种质进行抗性水平排序,对白粉病抗性排名前10的种质隶属函数平均值为0.86~1.00,标准偏差值为0.003~0.073。在白粉病抗性聚类树遗传距离2.5处,排序第1的‘湛试5025’单独聚为一类,排序前2~6位的种质聚为一类,与其他类区分明显;对炭疽病抗性排名前10的种质隶属函数平均值为0.83~0.90,标准偏差值为0.020~0.102。在炭疽病抗性聚类树遗传距离2.5处,排序前5的种质单独聚集为一类,与其他类区分明显。初步筛选出抗白粉病优异的种质‘湛试5025’‘湛试12-3’‘湛试5005’‘天任31-45’‘湛试5026’,筛选出抗炭疽病优异的种质‘湛试477-6’‘湛试366-2’‘湛试485-114’‘湛试41-3’‘RO42’。本研究建立的抗性鉴定、隶属函数和聚类分析相结合的分析方法为橡胶树种质抗病性综合评价提供了重要的技术参考。

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六点始叶螨在7个橡胶树无性系上的生物学特性和药效试验
苏雪芳, 孙晶, 位明明, 李维国, 黄肖
2022 (6):  1214-1220.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.014
摘要 ( 21 )   HTML ( 0 )   PDF(1055KB) ( 15 )  

六点始叶螨(Eotetranychus sexmaculatuss)作为橡胶树的重要害螨,对橡胶树的生长发育产生巨大危害,严重影响橡胶树产量。为进一步明确六点始叶螨在不同橡胶树无性系上的发育和繁殖情况,以及不同螨态对杀螨剂的敏感程度。本研究以‘热研87-6-62’‘热研87-6-47’‘热研93-59’‘热研87-4-19’‘热研89-4-51’‘PR107’‘RRIM600’7个橡胶树无性系稳定期叶片作为六点始叶螨的寄主,分析了各螨态的形态特征、发育历期以及繁殖能力。同时,采用浸叶蝶法、叶片残毒法、玻璃浸渍法测定了4种杀虫剂对六点始叶螨各螨态的活性。结果显示,在(28±1)℃、RH(75±5)%、光照[16(L)∶8(D)]条件下,六点始叶螨在以上7个橡胶树无性系上各螨态发育时间从长到短为:成螨期>后若螨→成螨>前若螨→后若螨>卵→前若螨,六点始叶螨各螨态在‘RRIM600’无性系上的发育历期最短,在‘热研87-6-62’和‘热研87-6-47’无性系上的发育历期相对较长;六点始叶螨在7个橡胶树无性系上的单雌产卵量由多到少依次为:‘PR107’>‘RRIM600’>‘热研89-4-19’>‘热研93-59’>‘热研89-4-51’>‘热研87-6-47’>‘热研87-6-62’,其中‘PR107’上单雌产卵量最多,平均单雌产卵量为12.17个,‘热研87-6-62’单雌产卵量最少,平均单雌产卵量为7.33个。筛选不同化学药剂对六点始叶螨进行防效试验,结果表明4种药剂在药后15 d的校正死亡率均在80%以上,其中15%哒螨灵乳油和1.8%阿维菌素·高效氯氰菊酯乳油的速效性较好,在施药3 d后死亡率可达80%以上。

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喷施参数对四旋翼植保无人机雾滴在橡胶林中分布的影响
黄曦泽, 梁晓宇, 任赛豪, 田方, 张宇, 王萌
2022 (6):  1221-1230.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.015
摘要 ( 17 )   HTML ( 1 )   PDF(1302KB) ( 11 )  

雾滴分布特征影响作物上喷雾的施药效果,而喷施参数是影响植保无人机雾滴分布特性的重要因素之一。为了揭示施药量和雾滴粒径等喷施参数对电动四旋翼植保无人机雾滴在高大乔木橡胶树林段中分布的影响,以成龄‘热研7-20-59’胶林为试验地,分别设置18.75、37.50、75.00、90.00、105.00 L/hm2施药量,70、100、150、250 μm雾滴粒径,采用5点采样法在6个高度上测量水平方向及垂直方向的雾滴谱宽度、雾滴覆盖密度、雾滴分布均匀度等主要作业质量技术指标数据,结合橡胶树白粉病的防治效果,筛选四旋翼无人机的最佳喷施参数。结果表明,随施药量的增加,雾滴谱宽度呈下降趋势,雾滴覆盖密度显著增加;施药量在75 L/hm2及以上时满足最低施药雾滴覆盖密度的要求。随着雾滴粒径的增加,雾滴谱宽度呈上升趋势,雾滴覆盖密度无显著差异,雾滴粒径100 μm的水平分布均匀度最优。不同施药量和雾滴粒径的雾滴在橡胶林垂直方向的分布均匀度一致,穿透性良好。本研究筛选出施药量75 L/hm2和喷雾粒径100 μm的最佳喷施参数,在橡胶树白粉病最佳防治时期使用咪鲜胺(EW)和戊唑醇(SC)复配药剂进行田间飞防试验,效果优异,2块试验地的防效分别为65.7%和82.9%。本研究提供了一组橡胶树白粉病防治的四旋翼无人机施药参数,为植保无人机在橡胶林病虫害防治作业中提供参考。

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甘蔗线条花叶病毒RNA沉默抑制子的寄主互作蛋白鉴定
冯小艳, 王俊刚, 王文治, 沈林波, 赵婷婷, 冯翠莲, 张树珍
2022 (6):  1231-1239.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.016
摘要 ( 19 )   HTML ( 1 )   PDF(4156KB) ( 18 )  

甘蔗线条花叶病毒(Sugarcane streak mosaic virus, SCSMV)是引起甘蔗花叶病的一种主要病原。SCSMV编码的P1蛋白是RNA沉默抑制子,在SCSMV抑制寄主的RNA沉默防御中发挥关键作用,但其作用机制尚未清楚。与寄主蛋白互作是RNA沉默抑制子发挥其抑制作用的主要途径之一,因此鉴定与病毒RNA沉默抑制子互作的寄主蛋白是研究抑制子作用机制的一个重要方法。为探究SCSMV P1抑制寄主RNA沉默的机制,本研究首先将SCSMV P1基因连接到质粒pGBKT7上构建诱饵质粒pGBKT7-P1,然后对pGBKT7-P1进行毒性和自激活检测,最后以pGBKT7-P1为诱饵,采用酵母双杂交技术从甘蔗cDNA文库中筛选与P1互作的寄主蛋白。结果显示,成功构建pGBKT7-P1诱饵质粒。将pGBKT7-P1诱饵质粒转入Y2H Gold酵母菌株后,酵母菌株在SD/-Trp平板及液体培养基中生长良好,表明pGBKT7-P1诱饵质粒对Y2H Gold酵母菌株无毒性。含pGBKT7-P1诱饵质粒的酵母菌株在SD/-Trp/X-α-Gal平板上长出白色菌落未变蓝,在SD/-Trp/X-α-Gal/AbA和SD/-Trp/-Leu/X-α-Gal/AbA平板上无菌落生长,表明pGBKT7-P1诱饵质粒无自激活活性。用pGBKT7-P1诱饵质粒对甘蔗cDNA文库进行筛选,经SD/-Trp/-Leu/X-α-Gal/AbA平板筛选1次及SD/-Trp/-Leu/-His/-Ade/X-α-Gal/AbA平板筛选3次后,获得42个阳性酵母克隆,提取阳性酵母质粒并导入大肠杆菌中扩大培养,经测序及blastx比对分析,获得13个可能与SCSMV P1互作的寄主甘蔗蛋白,分别是生长素应答蛋白IAA1、IAA15,转录因子NAC、GATA4、OFP4,真核翻译起始因子eIF5A,分子伴侣DnaJ,辅分子伴侣SBA1,重金属相关异戊二烯化植物蛋白HIPP35,mec-8和unc-52蛋白同系物抑制子SMU2,外膜孔蛋白OEP24,及2个未表征蛋白。基于这些蛋白的功能,推测P1可能通过与寄主蛋白互作来调控寄主防御反应相关基因的表达,和/或通过与寄主蛋白互作来影响寄主RNA沉默相关蛋白的合成、加工或转运,从而发挥其RNA沉默抑制子的功能。研究结果为后续深入解析P1抑制RNA沉默的作用机制奠定了重要基础。

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海南白蚁共附生放线菌的分离鉴定及其抗热带作物病原真菌活性研究
吴炜城, 陈必婷, 张世清, 郭志凯, 李吉涛
2022 (6):  1240-1247.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.017
摘要 ( 17 )   HTML ( 0 )   PDF(2948KB) ( 13 )  

白蚁(Isoptera)的筑巢和觅食活动主要在土壤及腐烂的木材上进行,所以白蚁极易受到来自环境病原微生物的侵害。因此,白蚁需要依赖共附生微生物菌群形成防御体系,放线菌是其中一个重要的类群,且放线菌能产生具有抗菌活性的次级代谢产物。但是白蚁共附生放线菌能否对热带作物的病原真菌有抑制活性有待研究。为了挖掘在热带农业绿色健康发展中具有应用潜力的海南特色农用放线菌资源,以海南白蚁共生放线菌为研究对象,利用平板分离法从采集的健康白蚁体内分离纯化放线菌,利用平板对峙法筛选生防菌株;通过分子生物学确定其分类地位;平板对峙法研究拮抗菌株的抗菌稳定性、持效性和广谱性;滤纸片法研究抑菌物质的热稳定性。结果从海南白蚁体内分离得到1株拮抗活性较好的放线菌菌株W7,系统发育树分析结果表明该放线菌与链霉菌属(Streptomyces)亲缘关系接近。菌株W7的抗菌活性持久性强,平板接种30 d后仍对植物病原真菌具有抑菌活性,抗菌稳定性好;菌株W7抑菌谱广,对16株植物病原真菌有不同程度的抑菌活性,其中对芒果胶孢霉(Colletotrichum gloeosporioides Penz.)、香蕉炭疽霉(Colletotrichum musae)、辣椒棒孢霉(Corynespora cassiicola)、豇豆瓜果腐霉[Pythium aphanidermatum (Edson) Fitzp]抑制作用较强,对芦笋拟茎点霉(Phomopsis asparagi)、荔枝疫霉(Peronophythora litchi)抑制作用较弱;菌株W7发酵粗提物有较好的热稳定性,但是抑菌率会随着水浴温度的增高而降低。本文首次对海南白蚁共附生放线菌进行了分离鉴定,并从中筛选得到1株具有抑制多种热带作物病原真菌活性的生防菌株,为高效生防菌剂的研发提供新资源。

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采后处理与质量安全
不同木薯品种主要根系分泌物提取与鉴定
韩笑, 杨慰贤, 覃锋燕, 范晓苏, 黎亮武, 黄凯, 阳太亿, 申章佑, 韦茂贵
2022 (6):  1248-1258.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.018
摘要 ( 17 )   HTML ( 1 )   PDF(1239KB) ( 13 )  

本研究通过对木薯根系分泌物进行提取、分离与鉴定,探究不同木薯品种根系分泌物的差异,为筛选抗化感耐连作木薯新种质提供参考。以木薯组培苗琼脂培养基为试验材料,采用正交试验设计,结合GC-MS技术考察不同萃取材料和洗脱剂对木薯根系分泌物的提取和分离效果,选择最优方案测定‘新选048’‘南植199’和‘华南205’的根系分泌物。结果表明:(1)木薯根系分泌物水溶性物质提取的最优方案为:用去离子水超声提取捣碎的琼脂培养基30 min,固液分离后用XAD-2萃取、无水乙醇洗脱,浓缩后用GC-MS检测,成功鉴定出包括有机酸类、醇类、酯类、酮类、醛类等26种有机化合物。(2)醇溶性物质提取的最优方案为:用50%乙醇超声提取捣碎的琼脂培养基30 min,固液分离后用XAD-4萃取、无水乙醇洗脱,浓缩后用GC-MS检测,鉴定出包括有机酸类、醚类、酯类、酮类、醛类等15种有机化合物。(3)不同品种根系分泌物的水溶性和醇溶性成分均有差异。‘南植199’根系分泌物的主要水溶性物质有羟乙酸甲酯(相对含量为3.72%)、羟基丙酮(2.40%)、甲肼(1.79%)等,主要醇溶性物质有乙醇醛(18.89%)、羟基丙酮(2.47%)、甲酸(2.25%)等;‘新选048’的主要水溶性物质有甲酸(2.68%)、1,5-戊二醇(2.39%)、丙烯酸羟乙酯(2.01%)等,主要醇溶性物质有乙醇醛(17.00%)、甲酸(2.62%)、羟基丙酮(2.46%)等;‘华南205’的主要水溶性物质有甲酸(2.23%)、羟基丙酮(1.80%)、羟乙酸甲酯(1.43%)等,主要醇溶性物质有乙醇醛(16.58%)、甲酸(3.06%)、八氟戊醇(2.98%)等。不同木薯品种的根系分泌物种类和含量均有差异,从而导致其抗化感耐连作能力的差异,为筛选耐连作品种缓解木薯连作障碍成为可能。

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采后褪黑素处理对余甘子果实品质和耐贮性的影响
蒋璇靓, 姜雪, 陈洪彬, 曾雅琪, 郑金水, 吴少慧, 蔡英卿
2022 (6):  1259-1266.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.019
摘要 ( 18 )   HTML ( 0 )   PDF(1354KB) ( 21 )  

余甘子(Phyllanthus emblica L.)是联合国卫生组织指定的全世界推广种植的3种保健植物之一,在中国也被列为药食两用的水果,具有营养丰富,保健价值突出的特点。然而采后余甘子果实易发生失水皱缩、腐烂变质等问题,极大地影响了其商品价值。褪黑素(melatonin)是一种小分子吲哚胺类物质,在动植物体内广泛存在,其在植物中可有效清除自由基,在植物的抗逆抗病中也具有重要的调控作用。采用适宜浓度的褪黑素处理果蔬可以起到较好的保鲜作用,有效延缓果蔬腐败变质,提高采后耐贮性。为提高余甘子果实采收后的耐贮性,以‘蓝丰’余甘子果实为试材,探究采后褪黑素处理对于常温下贮藏的余甘子果实品质和耐贮性的影响。将挑选出的无机械损伤及病虫害,大小和色泽相近的余甘子果实,随机平均分为2组,处理组余甘子用0.3 mmol/L褪黑素溶液浸泡处理20 min,空白对照组则用去离子水浸泡20 min,取出晾干1 h后用聚乙烯薄膜袋包装,而后置于温度为(25±1)℃、在相对湿度85%~90%的恒温箱中贮藏,每3 d取样测定果实的商品率、感病指数、呼吸强度等品质和耐贮性相关指标。试验结果表明,采后褪黑素处理使余甘子果实在贮藏末期的商品率提高22%,显著降低了余甘子果实的感病指数、呼吸速率和失重率;且经褪黑素处理的余甘子果实可溶性固形物、可滴定酸度和维生素C的含量均高于对照组,余甘子表皮颜色和果肉质地的劣化也比对照缓慢。褪黑素处理有利于延缓采后余甘子病害的发生和提高果实品质及耐贮性。本研究为褪黑素在余甘子果实采后贮藏保鲜应用提供理论依据,丰富了褪黑素应用于果蔬保鲜的理论基础。

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茶多酚-壳聚糖复合膜的制备及保鲜效果研究
梁杰, 赵晓旭, 刘涛, 王莉滨, 林清火, 蔡力锋
2022 (6):  1267-1279.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.020
摘要 ( 14 )   HTML ( 0 )   PDF(7784KB) ( 13 )  

本研究以聚乙烯醇(PVA)和壳聚糖(CTS)为基材,甘油作为增塑剂,以茶多酚(TP)为功能性添加剂制备无污染、可降解且具有抗氧化功能的活性包装材料TP-CTS/PVA复合膜,分析TP浓度对复合膜机械性能、抗氧化能力、抑菌能力等理化性质的影响,研究复合膜与包装相关性能的影响,以期提高复合膜的综合性能。将其应用于圣女果的保鲜,测定其在贮存期间理化指标及微生物指标,进一步将不同TP浓度的复合膜涂抹于新鲜圣女果表面,分析圣女果在贮存期间的感官品质、腐烂率、失重率、可溶性糖、可滴定酸等指标的变化,系统研究复合膜对圣女果的保鲜效果。结果表明:以TP为功能性添加剂共混CTS和PVA制备的复合膜兼具抗氧化和抑菌效果;随着TP浓度增加,复合膜的颜色逐渐变深,TP浓度为1.5%时,复合膜的水溶性最低(19.85±0.64)%,此时复合膜的抗张强度呈最大值(13.19±0.77)MPa;当TP浓度增大,其对Escherichia coliStaphylococcus aureus的抑菌能力也不断增强,能有效抑制细菌生长; TP浓度为2.0%时,复合膜对DPPH自由基清除率达到最大值(38.53±0.91)%;采用复合膜涂覆对圣女果能减少水分蒸腾、延缓果蔬机体衰老从而起到良好的保鲜效果,涂膜能有效延缓圣女果的腐烂和失水变质的现象,表明TP-CTS/PVA复合膜能改善果蔬的保鲜货架期和商品价值;在相同贮存时间内,当用TP浓度为1.50%复合膜涂抹圣女果时,圣女果的感官评价得分、失重率、腐烂率、可滴定酸含量、可溶性糖含量等各项指标较其他TP浓度试验组效果更好。研究表明,当TP浓度为1.5%~2.0%时制备的TP-CTS/PVA复合膜其抑菌性、耐水性、抗氧化性、以及保鲜性能等各项指标较为均衡,将其实际应用于生产中可根据需求调整TP浓度。本研究目的为探索开发抗菌抗氧化功能型复合膜和功能型包装材料替代塑料包装材料的可能性,为同时解决食品保鲜与环境污染问题提供依据。

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基于二次通用旋转组合设计的草果含片配方优化
胡一凡, 高晓余, 刘磊, 赵存朝, 田洋, 范源洪
2022 (6):  1280-1287.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.021
摘要 ( 15 )   HTML ( 1 )   PDF(1209KB) ( 10 )  

草果是药食兼用的中药材和香料植物之一,富含多种生物活性物质,具有调节胃肠、通便等多种药理作用。但对于草果功能性新产品的研发却鲜有报道,在市场上也极其少见,又因含片具有便于携带和食用的特点,因此本研究采用草果为主要原料制作水提物,喷雾干燥后添加一定的辅料,以感官评分为依据,利用单因素和二次通用旋转设计优化工艺配方,并测定其微生物指标和理化指标,研制一款风味独特的新型草果含片。通过实验探究新型草果含片的最佳工艺流程和最优配方。新型草果含片的最佳工艺流程为:沸水中加入草果粉煮3 min(粉∶水=1∶10),尼龙网过滤(重复3次),浓缩滤液,喷雾干燥后得到草果水提物,原辅料混合,制粒,干燥,造粒,过筛(100目筛网),添加硬脂酸镁,压片成型。新型草果含片的最佳配方为:草果水提物含量为25 g,蜂蜜粉含量为100 g,百香果含量为150 g,β-环状糊精含量为15 g,麦芽糊精含量为50 g,白砂糖粉含量为200 g,硬脂酸镁含量为10 g。此条件下制得的草果含片不仅保留了草果的独特风味,且口感细腻、微甜,食用方便,且具有一定的保健功效,是一款对草果开发利用具有极大研究价值的新型产品。在未来的研究中,可对草果含片的保健功效及具体有效成分进行进一步地探究,对草果功效及成分的研究和新产品开发对草果的精深加工和产业发展具有重要意义。

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农业生态与环境保护
海南橡胶林生态系统净碳交换物候特征
杨思琪, 杨川, 龚元, 章杰, 宋波, 吴志祥
2022 (6):  1288-1296.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.022
摘要 ( 26 )   HTML ( 1 )   PDF(1477KB) ( 17 )  

橡胶林是我国热区重要的森林生态系统,在区域碳循环中扮演着重要角色,其碳汇功能不能忽视。本研究中将海南儋州橡胶林作为研究对象,采用位于中国热带农业科学院试验农场三队的50 m微气象观测系统观测的2018—2020年数据,分析橡胶林净生态系统交换量(NEE)、生态系统呼吸(Re)和总生态系统光合生产力(GPP)的物候变化特征,并结合物候模型分析影响因子。结果表明:(1)橡胶林生态系统扮演着碳汇的角色且具有明显日变化特征,呈现“U”型,NEE白天为负值,夜间为正值,11:00—13:00达到峰值;(2)以年度为单位时,会发现明显的趋同物候变化。在橡胶的生长季(3—11月)时,Re及GPP明显大于非生长季,NEE(负值)小于非生长季,均呈现单峰,在8—9月的橡胶生长旺盛期均达到峰值;(3)橡胶林生态系统物候特征显示,在第Ⅱ期生产力上升,在第Ⅲ期达到顶峰,第Ⅳ期开始下降,第Ⅴ至翌年Ⅰ期落叶盛期生产力持续降低;(4)橡胶林生态系统生长季较长,NEE与Re均在生长季达到最大值,雨热同期导致橡胶树在第一、二蓬叶抽发时期,净生态系统碳交换增加迅速;(5)不同物候时期NEE与环境因子关系不同,海南儋州橡胶林的环境因子影响物候,物候影响NEE的变化。研究物候与生态系统碳交换的关系,同时结合环境因子综合讨论,可为后续橡胶林碳循环及对气候变化的响应研究提供理论支持,为橡胶林生态系统评价和经济社会可持续发展规划提供更多的依据和参考。

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橡胶初加工废水污染土壤的微生物固定化修复
祝大宇, 王俊, 孙宏飞, 葛成军, 刘颖婕
2022 (6):  1297-1304.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.023
摘要 ( 14 )   HTML ( 1 )   PDF(2330KB) ( 11 )  

橡胶初加工废水产生大量富含高有机质,并具有高粘度、酸性和高有机物等特点。因其处理成本较高且经常存在厌氧处理失效导致后端废水处理不达标、甚至有较多废水直接排出而污染了周边土壤,但目前对于橡胶初加工废水污染土壤的危害及修复关注度不够。前期从天然橡胶加工厂附近的受污染土壤中分离和驯化出了一种以芽孢杆菌为优势菌属的高效降解菌群命名为WR-2。WR-2在橡胶初加工废水降解方面表现出优异的性能,但在应用上WR-2需要一定的准备期及环境适应期。因此,本研究采用包埋法,以海藻酸钠–木薯渣生物质炭、甘蔗渣、椰糠3种载体材料及1.5%、2%两种材料浓度下进行固定化小球制备实验,同时进行橡胶初加工废水中典型的胶清废水污染土壤的固定化小球模拟修复实验,研究WR-2的包埋固定化基础性能及其生物修复能力。经过6组固定化微球在机械性能和对污染土壤的修复效果方面比较发现,2%椰糠改良固定化微球不仅具有较优良的机械性能,在模拟修复实验中对污染土壤的有机质(TOC)降解率高达(96.7%),土壤二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)在14 d全部降解,且使土壤pH从4.42调节至中性,土壤阴阳离子总数降低并具有良好的微生物活性。2%椰糠固定化小球极大地改善了土壤微观结构及土壤通气性和排水性。因此,海藻酸钠2%椰糠作为WR-2的固定化小球制备方式,对优化橡胶初加工废水污染土壤的生物修复能力具有效果优和即时应用的作用。

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不同环境因子对多效唑在海南芒果园土壤中降解的影响
吴东明, 阴文芳, 宋怡柯, 李勤奋, 武春媛
2022 (6):  1305-1312.  doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.024
摘要 ( 10 )   HTML ( 1 )   PDF(1271KB) ( 13 )  

多效唑是一种三唑类植物生长调节剂,在海南芒果园使用量大,环境风险高。然而,多效唑在海南芒果园土壤中的降解行为尚不明确。为此,采集海南芒果典型种植区(乐东、东方、昌江)土壤为研究对象,考察了多效唑的本底降解特征,分析了土著微生物、外源铁还原菌、土壤持水量等环境因子对多效唑降解的影响。结果显示:多效唑在海南芒果园土壤中的降解半衰期(t1/2)为51~114 d,属中等降解或较难降解农药。其中,乐东土壤中的t1/2最大,残留风险最高。在海南芒果园土壤中,环境因子对多效唑降解的影响与土壤类型密切相关。在乐东土壤中灭杀土著微生物和添加外源铁还原菌对多效唑降解的影响微弱,而在东方土壤和昌江土壤中,灭杀土著微生物可使多效唑的降解速率下降67.47%~69.12%,t1/2延长2.4~3.0倍,表明多效唑在这2种土壤中的降解主要是微生物参与的生物化学过程。同样,添加外源铁还原菌也抑制了多效唑在这2种土壤中的降解,使t1/2延长2~4倍,表明胞外电子传递不但未能氧化还原降解多效唑,甚至可能影响土著微生物对多效唑的降解活性。不同土壤持水量的多效唑t1/2表现为:60%持水量>30%持水量>100%持水量,表明适度的持水量可加速多效唑在土壤中的降解。主成分分析表明,在海南芒果园土壤中,土壤理化性质对多效唑降解的影响大于外部环境因子,其中,pH和阳离子交换量(CEC)是2个关键土壤因子,较低的土壤pH或较高的CEC更有利于多效唑的降解。研究结果可为海南芒果园土壤中多效唑残留的风险预防和管控提供基础数据。

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