槟榔是一种重要的热带药用植物,也是海南省第二大经济作物。病虫害是制约槟榔产量和质量的关键因子。近年来,槟榔病虫害研究成果丰硕。本文对槟榔8种主要病害和5种主要虫害的研究进展进行总结,同时提出研究问题与展望,以期为科研人员和种植户提供参考。
由植原体引起的槟榔黄化病是海南特色经济作物槟榔种植上的一种毁灭性病害。本研究通过PCR扩增测序、序列多重比对和系统发育分析,对海南部分代表性地区槟榔致死性病原植原体的序列信息与系统发育关系进行检测分析。结果表明：本研究检测的保亭、屯昌、万宁等海南部分代表性地区的槟榔黄化植原体的16S rDNA序列一致;BLAST分析表明各株系16S rDNA与16SrI组植原体同源性为100%。序列多重比对分析表明,本研究各槟榔黄化植原体株系与海南苦棟丛枝、长春花绿变、马松子变叶、辣椒黄化皱缩、蛇婆子丛枝、细圆藤丛枝和日本洋葱黄化、美国翠菊黄化等植原体同源性为100%;与已报道的海南万宁、印度、海南三亚的槟榔黄化植原体16S rDNA序列同源性分别为99.9%、99.9%、99.8%。系统发育分析表明,本研究槟榔黄化植原体与海南苦棟丛枝、长春花绿变、马松子变叶、辣椒黄化皱缩、蛇婆子丛枝、细圆藤丛枝等株系聚于一个分枝,支持率为100%。此外,在发病槟榔叶片、花穗、心叶等组织部位均可检测到植原体。研究结果表明,海南槟榔黄化植原体与海南苦棟丛枝、长春花绿变、马松子变叶、辣椒黄化皱缩、蛇婆子丛枝、细圆藤丛枝等植原体株系的同源性极高,槟榔黄化病很可能会以这些寄主植物作为病原传播载体进行传播扩散。
为查明海南省万宁市由槟榔隐症病毒1（Areca palm velarivirus 1, APV1）引起的槟榔黄叶病毒病发生情况,2020年9—11月,对该市13个乡镇（区）的黄化槟榔园进行调查、采样,共采集槟榔叶片1454份。利用RT-PCR技术对所采集样品进行了APV1检测,并对携带病毒的槟榔叶片症状进行归类整理。结果显示,由APV1引起的槟榔病毒病发生普遍,最低检出率为75%,最高检出率最达100%;进一步研究发现,感染APV1的槟榔叶片症状主要有6种类型。本研究结果可为万宁市槟榔病毒病的识别与防控提供依据。
粉蚧是一类重要的农林害虫,其种类繁多,分布区域范围广,寄主种类多,在农业生产中容易产生识别混淆。2018—2020年笔者在田间调查棕榈植物病虫害时多次发现一种粉蚧对椰子和槟榔为害较严重,经鉴定为柑橘棘粉蚧[Pseudococcus cryptus (Hempel)],通过对该粉蚧形态观察,其主要特征为：（1）粉蚧体缘具白色粉状蜡丝17对,前端侧蜡丝短,而后端侧蜡丝长,尾端1对最长,约等体长,在尾部正中尚有1对小细丝,夹在2根长尾丝的中间;（2）雌成虫触角8节,单眼基部边缘无伴孔,刺孔群17对,C1、C4、C7具3根锥刺,C3具3~5根锥刺,多格腺主要分布在虫体腹面3~8腹节上,领状管分大、中、小3类,较大的领状管多数分布在腹部节的边缘,少量分布在胸部和头部边缘,蕈状腺大小2种,较大的蕈状腺数量不多,分布在背面体缘和中部,刺孔群C1后方各有1个,较小的蕈状腺,在头胸部腹面边缘分布较多,2~5个一组常出现在胸节边缘和第1腹节腹面上。本文以图文结合形式详细描述了柑橘棘粉蚧各虫态特征,并编制柑橘棘粉蚧及其种近似种检索表,为其鉴定提供依据。
为了建立一种快速、精准且能定量分析槟榔隐症病毒1型（Areca palm velarivirus 1, APV1）的检测方法。本研究参照GenBank中已登录的APV1全基因组序列,在p21蛋白基因保守区域和p60蛋白基因保守区域之间设计1对特异性RT-PCR引物,并构建阳性重组质粒;在p60蛋白基因保守区域部分设计荧光定量PCR特异性引物和TaqMan-MGB探针,利用阳性重组质粒,构建标准曲线,并对该检测方法的敏感性、特异性、稳定性及其应用效果进行验证。结果显示：该方法对阳性质粒标准品检测的敏感性达3.0×101 copies/μL级别,是常规RT-PCR敏感性的100倍;标准曲线显示,Ct值与拷贝数的对数呈线性关系,其标准曲线方程为y=-3.2748x+42.957,扩增效率为102%,相关系数R2为0.9992;该方法对APV1的检测具有较好的特异性,其他槟榔病原物及内生菌不会对本方法产生非特异性干扰;批内与批间重复性试验结果显示,该方法对APV1的检测具有较好的重复性和稳定性;利用该方法对海南万宁、琼海、定安、文昌等4个市（县）采集的181份疑似样品进行检测,阳性率分别为91.95%、86.95%、89.65%、73.68%,其阳性的病毒拷贝数最高达1.59×107copies/μL,表明海南部分地区APV1病毒载量较高、流行情况比较严重。
以澳洲坚果品种‘O.C.’为试材,利用RT-PCR技术克隆获得2个丝氨酸/苏氨酸磷酸酶基因,分别命名为MiSTPP3和MiSTPP7,其编码序列长度分别为2095 bp和1700 bp。序列分析和系统进化分析表明,MiSTPP3含有MPP_PP5_C结构域,属于PP5亚家族;MiSTPP7含有MPP_PP7结构域,属于PP7亚家族。蛋白理化性质和亚细胞定位分析表明,MiSTPP3是一个稳定的亲水性蛋白,可能定位于质膜;MiSTPP7是一个不稳定的亲水性蛋白,可能定位于线粒体基质。生物信息学分析表明,MiSTPP3和MiSTPP7都是非分泌跨膜蛋白,其二级和三级结构的主要元件都是α螺旋、无规则卷曲和延伸链。RT-qPCR分析表明,MiSTPP3和MiSTPP7在澳洲坚果根、茎、叶、花和小果中都有不同的表达量;MiSTPP3受低温胁迫下调表达,而MiSTPP7上调表达,且二者都受干旱胁迫上调表达。因此,推测MiSTPP3和MiSTPP7可能参与澳洲坚果的生长发育及逆境胁迫反应。
几丁质酶（chitinase, EC 3.2.1.14）是一种降解几丁质的糖苷酶,在植物应对非生物和生物胁迫中起重要作用。本研究对辣椒几丁质酶类（Capsicum annuum chitinase-like, CaCTL）基因家族成员进行了全基因组注释、进化分析和基因表达模式分析。从最新的辣椒基因组数据库中鉴定出31个CaCTL成员。根据系统发育进化树将这些成员分为GH18和GH19亚家族,并进一步分为5个亚类（Ⅰ~Ⅴ类）。保守基序分析结果表明,每个亚类中的成员存在功能相关性。对辣椒、矮牵牛以及番茄的CTL基因家族成员同源性分析表明,在矮牵牛和番茄中分别有7个和11个辣椒CaCTL的同源基因。通过qRT-PCR分析发现,在正常环境生长的辣椒植株中,64.2%的GH18亚家族的CaCTL成员表达水平很低,有64.7%的GH19亚家族成员在不同组织中存在差异表达。顺式作用元件分析表明,CaCTL成员启动子区域存在许多激素反应以及生物和非生物应激相关元件。当植物遭受不同的非生物胁迫时,qRT-PCR结果显示,多数CaCTL成员表达上调。当植物遭受高温干旱条件时,多个CaCTL成员的表达上调明显。上述结果丰富了CTL基因家族进化的研究,为探索CaCTL成员的功能提供了数据基础。
本研究结合Illumina高通量测序和Nanopore测序技术,对黑喉石斛（Dendrobium ochreatum）的叶绿体基因组（cpDNA）进行测序,组装得到其cpDNA全长序列并绘制结构图谱。黑喉石斛cpDNA全长154 935 bp,注释共得到125个基因,其中有unigenes 103种,包含73种蛋白编码基因,26种tRNA基因和4种rRNA基因。特征分析结果表明：黑喉石斛cpDNA中共存在58个SSR （simple sequence repeat）位点,大部分为单核苷酸重复和二核苷酸重复类型,碱基组成以A/T碱基类型为主;其偏好的密码子共32个,其中有30个以A/U碱基结尾。以黑喉石斛与其他13种石斛的cpDNA构建系统发育进化树,结果显示,鼓槌石斛（D. chrysotoxum）和梳唇石斛（D. strongylanthum）与黑喉石斛具有较近的亲缘关系,IR/SC边界分析结果也映证了此结论。以黑喉石斛为参照,与3种近缘石斛的cpDNA进行全序列长对比,结果显示,4种石斛的序列变异主要发生在单拷贝区,基因间隔区的变异明显高于基因编码区。
木薯细菌性枯萎病（cassava bacterial blight, CBB）是由地毯草黄单胞木薯萎蔫致病变种（Xanthomonas axonopodis pv. Manihotis, Xam）引起的木薯重要病害,影响木薯产量,我国主栽的木薯品种均不抗Xam。Xam分泌的TAL20效应蛋白可结合木薯MeSWEET10a基因启动子的EBE区,激活该基因表达,促进糖类运输至Xam侵染的部位,为病菌的繁殖提供碳水化合物。本研究利用在线软件CRISPR-P v2.0设计EBE区的基因编辑靶点,构建CRISPR/Cas9基因编辑质粒pCAMBIA1301-Cas9-EBE-sgRNA。将重组质粒转化LBA4404根癌农杆菌,利用农杆菌介导法侵染木薯脆性胚性愈伤组织。提取侵染和未侵染的木薯脆性胚性愈伤组织DNA,PCR扩增靶点EBE区及潜在的脱靶位点,并进行Sanger测序分析编辑效果。结果发现EBE区被成功编辑,且没有脱靶现象。本研究有助于进一步获得MeSWEET10a基因启动子EBE区域的木薯突变体,以增强木薯抗细菌性枯萎病的能力。
本研究克隆鉴定了香蕉枯萎病菌4号生理小种（Foc4）的细胞周期蛋白C1（Fusarium Cyclin C1,FCC1）基因FocFCC1,采用Split-marker同源重组技术获得基因敲除突变体ΔFocFCC1,通过比较突变体和野生菌株在生长速度、产孢量和致病力等方面的差异,探索了FocFCC1基因缺失对香蕉枯萎病菌生物学功能的影响,并评估了FocFCC1作为枯萎菌内源报告基因的可行性。结果表明：与Foc4野生型菌株相比,ΔFocFCC1菌丝生长缓慢、菌丝畸形及产孢量减少,对巴西蕉苗的致病力明显减弱,推测FocFCC1基因在Foc4的生长发育、产孢及致病力等方面具有重要作用。以FocFCC1为靶标基因,评估了两种基因敲除重组方法介导的基因敲除效率,利用红色表型作为判断依据,挑取再生板上有红色表型的转化子进行PCR检测,Split-marker重组方法获得阳性转化子比例为91.7%,而多片段装配融合方法获得阳性转化子的比例为64%。ΔFocFCC1出现典型红色菌落,红色表型与PCR检测的FocFCC1阳性敲除转化子一一对应,FocFCC1基因敲除后红色表型肉眼容易分辨,可作为香蕉枯萎病菌内源报告基因探索新的遗传操作技术在该菌上应用的可行性。
火龙果属于仙人掌科量天尺属,是具有重要经济和营养价值的热带水果之一,其果实富含花青素和甜菜红素。在果实成熟后期甜菜红素的大量积累引起红心火龙果果实转色的现象。果肉色泽是评价火龙果果实品质的重要指标之一,然而其果实转色背后的基因表达调控模式并不清晰。深入研究火龙果果实发育过程中果肉颜色调控的分子机理有助于丰富火龙果品质形成的理论基础。本研究以‘美红一号’红心火龙果为实验材料,采集果实发育过程中9个不同时期的样品,通过比较转录组学共识别了96种差异表达的基因,最后分析发现15个与色素代谢通路相关的基因在果实发育不同阶段显著差异表达。GO功能富集分析发现差异表达基因主要富集在与结合活性、催化活性、转运活性和结构分子活性相关的功能分类上,且与色素代谢都有重要联系;KEGG代谢途径富集结果显示,次生代谢物合成途径、氨基酸和核酸代谢途径、酪氨酸代谢途径富集基因较多。利用实时荧光定量PCR技术对15个与色素相关的差异表达基因进行了验证,其结果与转录组分析结果一致。生理分析和转录组分析结果表明,红皮红肉火龙果发育过程中伴随大量甜菜色素的合成,且甜菜色素合成途径中DODA基因逐渐上调,在果实转色其中在P4时期明显的上升趋势,其它关键基因表达逐渐下调。本研究发掘火龙果中与果实转色相关的相关基因,为后续火龙果遗传改良提供了重要的目标基因和遗传基础。
本研究通过比较二斑叶螨为害前后抗、感螨木薯品种转录组差异,筛选差异表达基因,并采用qPCR验证水杨酸、茉莉酸信号途径基因的差异表达。转录组分析结果表明,与螨害前相比,螨害1、8 d后,抗螨木薯品种C1115的差异表达基因为589、587个,感螨木薯品种BRA900的差异表达基因为1271、930个,C1115相对于BRA900的差异表达基因分别为383、251个。GO和KEGG富集分析发现这些差异表达基因主要显著集中在次生代谢物质合成、苯丙烷生物合成、类黄酮生物合成和氧化还原反应等过程。qPCR验证结果显示,二斑叶螨为害后,抗螨参照标准木薯品种C1115的水杨酸信号途径基因PAL2、4CL3、WRKY7和NPR3的表达量较为害前呈现先显著提高后降低的趋势,而感螨参照标准木薯品种BRA900中上述4个基因的表达始终维持在显著高于为害前的水平。受螨害后抗螨木薯C1115中茉莉酸信号途径基因JAR1、LOX2和OPR11的表达量也较为害前显著提高,而感螨木薯BRA900中这3个基因的表达量则降低至显著低于螨害前的水平,qPCR验证结果和转录组分析结果相一致。本研究结果表明,抗螨木薯品种C1115受螨害后能够同时激活水杨酸、茉莉酸信号途径以抵御二斑叶螨为害,为深入阐明木薯抗螨分子机理,选育和创制抗螨木薯品种提供了理论参考依据。
狗尾草是重要的模式植物,是研究C4光合作用的优秀模型,具有热带植物的典型特征。U6启动子主要用于构建RNAi和CRISPR表达载体,有启动干扰发夹结构的表达和基因编辑引导序列复合结构的表达的作用,该启动子具有特殊的启动位点G,能够保证转录后RNA结构的完整性。随着CRISPR 技术的发展,利用狗尾草进行基因编辑的研究日益增多和深入,目前还没有针对狗尾草U6启动子的克隆及功能鉴定。U6启动子具有种属特异性,在转基因技术中,使用转化物种本身或亲缘物种的U6启动子能取得更高的的启动效率,本研究克隆了狗尾草2个U6启动子基因,并构建不同序列长度的U6启动子序列驱动GUS基因的表达,GUS融合表达载体转化狗尾草胚性愈伤,瞬时表达验证表明,克隆出的2个狗尾草 U6启动子在狗尾草上具有很强的启动效率;并且将该载体转化狗尾草后,获得了能够稳定表达GUS基因的转基因植株;将该U6启动子用于构建狗尾草PDS基因CRISPR编辑载体,获得能够稳定表达的白化苗,说明克隆的狗尾草U6启动子能够很好的启动基因编辑载体的转录。
采集华南荔枝主产区荔枝园土壤样本470个,根据第二次全国土壤普查土壤养分分级指标对土壤性质进行评价,并对各产区土壤性质进行对比,进一步探讨土壤性质之间的关系。结果表明,华南荔枝园土壤普遍酸性强,90%以上果园土壤为酸性和强酸性。土壤阳离子交换量整体处于低水平,保水保肥能力弱。土壤有机质、碱解氮、速效钾及有效钼含量处于中低水平,交换性钙和镁及有效硼处于低水平,而有效磷、有效锌含量适中,有效硫和有效铜含量丰富。整体上荔枝园土壤养分肥力偏低且不均衡。不同产区土壤养分肥力差异较大。海南产区土壤有机质、碱解氮、有效磷和有效锌含量最高;云南产区速效钾、交换性钙、交换性镁、有效铜含量明显高于其他产区,而有机质、有效磷、有效硫、有效钼含量最低;广东产区则土壤有效硼含量最高。Pearson相关分析结果显示,土壤多种性质之间关系密切。其中,pH和交换性钙、交换性镁均呈极显著正相关关系（P<0.01）;交换性钙和交换性镁之间,有效铜和有效锌之间,速效钾与交换性钙之间均为极显著正相关（P<0.01）。针对华南荔枝园土壤酸性强及养分不均衡的问题,建议重视土壤pH改良,加强有机肥的施用,合理施用氮、磷、钾肥,并增加钙、镁、硼肥。
木薯种植中的不合理施肥容易引起徒长、产量下降。本研究通过田间试验,设置不施肥、常规施肥、减量施肥、减量同步施肥4个处理,以探明不同施肥量及施肥时期对木薯产量及养分吸收利用的影响,为提高肥料利用效率、增加木薯产量提供依据。结果表明：施肥能够显著增加木薯的株高、茎粗及生物量;减量施肥、减量同步施肥处理木薯块根的产量极显著高于常规施肥与不施肥处理,与不施肥和常规施肥处理相比,减量施肥木薯鲜重依次增加28.15%、32.73%,减量同步施肥依次增加15.46%、19.57%;与常规施肥相比,化肥减量施用能提高木薯块根的收获指数;施肥能够提高木薯的淀粉含量,与常规施肥相比,适当减少化肥用量不会导致木薯块根淀粉含量的下降;化肥减施能够提高肥料的利用率,与常规施肥处理相比较,减量施肥处理氮、磷肥利用率分别提高8.52、5.01个百分点,钾肥利用率两者相近,减量同步施肥处理氮、磷、钾肥利用率分别提高12.65、8.09、6.26个百分点,对肥料利用率的作用更为明显。在本试验条件下,2个化肥减施的处理块根产量分别为44.93 t/hm2及40.08 t/hm2,显著高于常规施肥处理的32.58 t/hm2,肥料利用效率显著提高,达到了“减肥增效”的目的。
为了筛选百香果最佳施肥模式,本研究设置5种不同施肥处理：不施肥（CK）、氮磷钾肥（NPK）、有机肥（M）、氮磷钾与有机肥配施（MNPK）、高量氮磷钾与高量有机肥配施（2MNPK）,通过分析比较百香果的生长状况、产量、营养成分差异,进一步采用多元统计分析方法进行主成分分析及综合评价。结果发现：与CK处理相比,NPK、MNPK、2MNPK处理百香果生长最快,尤其在定植66 d后效果最明显。NPK、M、MNPK和2MNPK处理均提高了百香果产量及品质,MNPK、2MNPK处理效果最明显。与CK处理相比,NPK、M、MNPK和2MNPK处理百香果产量分别增产112.86%、74.40%、191.00%、244.30%,维生素、矿质元素、糖类物质、氨基酸含量均有上升趋势,总酸呈下降趋势,2MNPK处理总氨基酸、必需氨基酸、风味氨基酸含量分别增加了82.40%、76.11%、76.89%,总酸含量降低了22.61%。对36种指标进行多元统计分析,从中提取了3个主成分因子,其累计方差贡献率为97.925%。建立综合评价模型计算综合总得分排序为2MNPK（123.04）>MNPK（39.06）>M（-12.01）>NPK（-45.36）>CK（-104.73）。说明在这5种施肥处理中,2MNPK处理是百香果种植过程中最佳施肥模式。该研究可以为百香果大面积推广应用奠定理论基础。
解析甘蔗间作不同豆科作物对甘蔗植株内生细菌多样性的影响,旨在评价甘蔗间作不同豆科作物对甘蔗植株健康状况及抗性的作用效果。结果发现,与单作的甘蔗（CK）相比,甘蔗间作黄豆显著提高甘蔗内生细菌的多样性和丰富度;间作绿豆虽然有助于提升甘蔗植株内生细菌多样性与丰富度,但与CK之间无显著差异;间作花生导致甘蔗植株内生细菌多样性与丰富度显著降低。门分类水平,与CK相比,间作处理甘蔗植株中变形杆菌门（Proteobacteria）内生细菌丰度占比急剧下降,放线菌门（Actinobacteria）以及属于其他（others）分类的内生细菌丰度占比上升;属分类水平,与CK相比,间作处理甘蔗植株中泛菌属（Pantoea）和Burkholderia-Paraburkholderia属丰度占比下降,红球菌属（Rhodococcus）内生细菌丰度占比上升;另一方面,unclassified_f__Micrococcaceae和Pseudarthrobacter是间作甘蔗植株中特有的内生细菌优势属,但同时草螺菌属（Herbaspirillum）和Williamsia属内生细菌缺失。此外,Rubrobacter、norank_f__MSB-1E8、类诺卡氏菌属（Nocardioides）、norank_c__Actinobacteria、norank_f__Euzebyaceae、Gaiella、Defluviicoccus、norank_f__Elev-16S-1332、norank_o__Acidimicrobiales、norank_f__Propionibacteriaceae、norank_o__Gaiellales、norank_f__Gemmatimonadaceae是甘蔗/黄豆间作（A）处理中甘蔗植株特有的内生细菌优势属;链霉菌属（Streptomyces）、马赛菌属（Massilia）、分枝杆菌属（Mycobacterium）、甲基杆菌属（Methylobacterium）、Sinomonas、罗思河小杆菌属（Rhodanobacter）、金黄色杆菌属（Chryseobacterium）、根霉菌属（Rhizomicrobium）是甘蔗/绿豆间作（B）处理中甘蔗特有的内生细菌优势属。甘蔗/花生间作模式下,甘蔗植株根系中不存在特有的内生细菌优势属;而草螺菌属（Herbaspirillum）和Williamsia是甘蔗单作模式下甘蔗植株根系中特有的内生细菌优势属。甘蔗间作黄豆和绿豆不仅有助于提升甘蔗植株根系内生细菌的多样性与丰富度,而且改善了甘蔗植株根系内生细菌群落结构组成,尤其间作黄豆效果更佳;与之相反,甘蔗间作花生无助于提高甘蔗植株根系内生细菌的多样性与丰富度,亦不利于改善甘蔗植株根系内生细菌群落结构组成。
通过研究不同菌株和栽培技术对南方羊肚菌生长的影响,探明南方羊肚菌高产栽培关键技术,为羊肚菌产业的推广发展提供参考和理论依据。设置4个不同羊肚菌菌株、5个不同播种期、3种不同播种方式、6个不同外源营养袋配方以及5种不同土壤,研究南方羊肚菌的生长情况。结果表明：4个菌株中六妹羊肚菌LM-s原基密度中等、出菇集中、产量最高、商品性状好,而梯棱羊肚菌TL-s原基密度大、但有效原基少、产量不高、商品性较差;当地气温稳定在20 ℃以下后的11月下旬至12月这段时间播种,羊肚菌产量无显著性差异,均适宜播种,而11月下旬之前由于气温较高,播种后菌丝生长较弱,产量较低;3种不同播种方式中,在菌丝阶段各处理菌丝爬上土层盖面时间不一样,菌丝长势有强有弱,但在出菇阶段无显著差异;6种外源营养袋中,处理1和处理2的产量较高,但采摘时间较迟;5种不同土壤处理中,沙壤土的处理产量最高,其次是稻田土。综上所述,在南方栽培羊肚菌,应选择抗性较强的六妹羊肚菌,适宜在11月下旬至12月播种,采用撒播、沟播或穴播,外源营养袋的原料主要以小麦或玉米粒为主,栽培地土壤以沙壤土或稻田土为佳。
采用随机区组设计,研究不同配比的红壤、泥炭、椰糠和珍珠岩6种基质配方对闭鞘姜生长的影响。测定6种基质的物理和化学性质,观测萌芽率、叶片数、茎粗、株高、株幅、光合日变化、根茎鲜重和根茎干重。结果显示,基质S4（泥炭+椰糠+珍珠岩=1∶2∶2）的植株净光合速率（Pn）显著高于其他基质处理。在6种基质生长的植株叶片净光合速率曲线呈单峰或双峰变化,而蒸腾速率曲线呈单峰变化。最大株高、最大根茎鲜重和根茎干重也出现在基质S4种植的植株。从以上结果可知,基质S4比较适合闭鞘姜的生长和根状茎干物质积累。
木薯是热带和亚热带地区重要的粮食和经济作物。木薯种茎是目前唯一的繁殖方式,然而采收后木薯种茎如何应对脱水胁迫及糖代谢基因的表达尚不清楚。本研究通过检测对照组和保水处理组的木薯种茎在采后不同时间点水分和糖分的含量变化来探究离体条件下木薯种茎内糖类发挥的作用。通过检测糖类代谢相关基因的表达来解析不同糖分间的代谢关系及离体种茎的活性状态。结果表明,在保水处理组中随着采后时间的延长,种茎中的果糖、葡萄糖和蔗糖的含量先降低后升高,而海藻糖含量变化正好相反。同时,保水处理组的果糖、葡萄糖和蔗糖的含量显著高于对照组,而海藻糖含量显著低于对照组。qPCR分析发现,严重的脱水胁迫显著地提高了糖酵解基因的表达。这些结论表明,脱水胁迫显著影响木薯茎中糖类的相互转化。推测脱水胁迫前20 d通过合成海藻糖来响应脱水胁迫,在20~30 d则通过分解海藻糖为木薯种茎提供必要的能量物质。同时本研究通过甘油处理提高了木薯种茎的贮藏时间,为木薯种茎的贮藏提供新的方法。
为揭示饥饿胁迫下澳洲坚果果实脱落与能量代谢的关系,以‘H2’澳洲坚果为试材,在果实发育早期对结果母枝进行环剥+去叶处理,定期测定果柄及果实不同组织中能量物质（ATP、ADP与AMP）含量、能荷（EC）水平和能量代谢关键酶（H+-ATPase与Ca2+-ATPase）活性的变化。结果表明：与对照相比,环剥+去叶处理明显促进了澳洲坚果早期果实脱落。自处理起至果实开始剧烈脱落时（处理后0~3 d）,果皮的AMP与ADP、种子的ATP与ADP以及果柄的ATP、ADP与AMP含量均显著增加,果皮与种子的H+-ATPase以及果柄的H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性明显增强,果柄与种子的EC水平显著升高,但果皮的EC值明显下降。在处理后期（处理后4~5 d）,随着果实脱落加剧,果柄的Ca2+-ATPase以及果皮与种子的H+-ATPase及Ca2+-ATPase活性均显著增加,果柄和果皮的ATP以及果皮与种子的AMP含量均明显升高,而EC水平仅在果柄中显著提高。这些结果说明,饥饿胁迫可能通过影响澳洲坚果果柄及果实的能量代谢特性来影响早期果实脱落。
为了解建兰花色多样性及其形成机理,对58个建兰品种的萼片进行了颜色表型分析和色素成分初步分析。结合目测分析、比色卡比色以及色差仪测色,将58个建兰品种的萼片分为4大色系,分别为紫红色系、红色系、黄绿色系和白色系。选择各色系的代表品种进行显色反应、类黄酮特征颜色反应和紫外-可见光谱扫描,分析不同花色系的建兰萼片中含有的色素成分。结果表明：白色系萼片中色素成分较为单一,不含叶绿素和类胡萝卜素,有黄酮类化合物存在;紫红色系和红色系的萼片所含的主要色素成分为类黄酮化合物和花色素苷;黄绿色系萼片所含色素种类最多,包括叶绿素、类胡萝卜素和黄酮类化合物等。该试验为建兰花色素成分的进一步研究以及建兰花色的形成机理奠定了理论基础,同时为建兰色花品种培育提供了参考。
近些年兜兰产业发展迅速,但花期调控难成为限制兜兰产业发展的瓶颈。以带叶兜兰为试验材料,采用高效液相色谱分析的方法,研究带叶兜兰开花期间叶片中内源激素及多胺含量的变化规律,分析内源激素及多胺对其开花的影响。结果表明,高水平的ZT、IAA、GA3、多胺含量和GA3/IAA比值有利于带叶兜兰花芽分化;带叶兜兰花朵形态建成需要更高水平的ZT、IAA、GA3、多胺含量和Spd/Put、Spm/Put比值;带叶兜兰叶片GA3具有调控IAA水平和Put水平的作用,多胺和激素之间存在密切的关系。
为在巴拿马枯萎病高抗品种‘中蕉9号’推广应用中合理施肥和进行有效的养分管理。以大田正常管理条件下的‘中蕉9号’为试材,采用整株肢解法研究‘中蕉9号’香蕉根、茎、叶、果穗4个器官的干物质氮磷钾养分累积及分配规律,以探讨其养分综合管理技术。结果表明,‘中蕉9号’单株鲜重、干重平均为(145.35±6.42)、(18.18±0.70) kg/株,干物质不足整个植株鲜重的1/8,干物质中灰分仅占8%。4个器官鲜重大小依次是茎（93.53 kg/株）>果穗（33.38 kg/株）>叶（14.93 kg/株）>根（3.51 kg/株）。干物质累积分配规律和鲜重一致,即茎>果穗>叶>根。茎的干重为8.44 kg/株,其中干物质主要分配在假茎中（76%）,球头仅占24%。叶的干重为2.77 kg/株,干物质在叶片中的分配比例是56%,在叶柄中的分配比例是44%。果穗的干重为6.71 kg/株,其中果实的干物质分配比高达94%,果轴的仅占6%。对整株香蕉而言,约2/3的干物质分配到根茎叶中,即2/3的光合产物用于根茎叶的生长,而只有约1/3的光合产物用于果实生长。平均而言,‘中蕉9号’每株累积吸收纯氮116.89 g、纯磷23.67 g、纯钾510.29 g,氮磷钾的吸收比例为1.00:0.20:4.37。氮磷钾吸收累积量在4个器官中的分配大小依次是：茎>果穗>叶>根;根、茎、叶、果穗中的N:P:K比例分别为1.00:0.21:6.82、1.00:0.25:7.38、1.00:0.13:1.96、1.00:0.21:3.10,可见4个器官中,茎部吸收累积氮磷钾总量以及钾的比例最大。‘中蕉9号’根茎叶特别是茎中干物质和钾的吸收累积量远大于巴西蕉是其养分管理值得重视的一个特点。根据‘中蕉9号’生物量和氮磷钾吸收累积分配规律,参考巴西蕉的研究结果,本研究提出‘中蕉9号’的养分管理的建议：孕蕾前应适当控制养分水分供应,限制茎叶徒长和养分消耗;肥料N:P2O5:K2O的比例可参考巴西蕉的营养特性,在孕蕾前采用2.0:0.5~1.0:1.0,在孕蕾至抽蕾期,采用1.0:0.5:2.0,抽蕾后至收获前采用1.0:0.5:2.5~3.0的配方。为了做到更好的养分管理和实现化肥高效利用,‘中蕉9号’茎和叶中积累如此多的碳水化合物和钾以及如何促进他们运输到果实是值得研究的课题。
小G蛋白MoRho3在稻瘟病菌生命活动中具有重要的生物学功能。前期研究表明,MoRho3的缺失对于稻瘟病菌分生孢子的形态建设、附着胞萌发和侵入能力以及对宿主的致病性等表型都存在严重缺陷。为了进一步解析MoRho3在稻瘟病菌中的网络调控途径,通过生物信息学的方法预测了MoRho3的互作蛋白。在众多假定互作蛋白中,蛋白激酶MoKin1与酿酒酵母中KIN1和KIN2是同源蛋白。在酵母细胞中,KIN1和KIN2可以抑制△rho3的表型缺陷。为了验证在稻瘟病菌中MoKin1与MoRho3之间是否存在着相似的调控途径,本研究通过分析MoKin1与同源蛋白的进化关系,序列结构,定位状态以及相关的互作蛋白,揭示了MoKin1的功能特点,为后续病原菌中MoKin1与MoRho3互作机制的研究,以及病原菌致病机制的解析提供了新的思路和方向。
桑树青枯病是由青枯雷尔氏菌引起的细菌性病害,热带、亚热带地区发病严重,严重影响蚕桑产业的可持续发展。雷尔氏菌不同种间致病力和宿主各不相同,其防治策略也相应不同,准确地分离鉴定病原菌是青枯病有效防控的先决条件。本研究采集、分离了海南省琼中县桑青枯病发病桑园（‘桂桑优62’）桑树根部、茎部病原菌,并通过致病性、生理小种、生化变种测定,结合16S rDNA、特异性引物、复合PCR检测体系、序列变种等分子鉴定方法初步确定了病原菌的种类和分类地位。结果表明,引发海南省琼中县桑青枯病的病原菌属于青枯雷尔氏菌（Ralstonia solanacearum）、生理小种5（race 5）、生化变种Ⅴ（biovar Ⅴ）,病原菌遗传进化分析结果显示病原菌属演化型Ⅰ（phylotype Ⅰ）即亚洲分支菌株,序列变种12（sequevar 12）。这些结果将为海南桑青枯病的有效防控奠定基础。
为有效控制贵州省独山县茶叶斑病的发生与危害,本文研究了该区域茶叶斑病的病原和生物学特性。结果表明,从该地区茶叶斑病组织中分离的代表性菌株GZDS2018BXT10的菌落形态、分生孢子器、分生孢子和厚垣孢子等形态与高粱附球菌（Epicoccum sorghinum）一致。对ITS、RBP2、TUB、rDNA-LSU核酸或基因进行测序,采用PAUP软件及最大简约法构建多基因系统发育树,结果表明,GZDS2018BXT10菌株与高粱附球菌模式菌株CBS179.80在系统发育树上聚为一支,自举支持率为100%。致病性试验表明,在室内和自然条件下,GZDS2018BXT10菌株可通过损伤方式导致茶树叶部产生病斑,符合柯赫氏法则。因此,确认该区域叶斑病病原为高粱附球菌（E. sorghinum）。菌株可在PDA、OA和MEA培养基上生长,GZDS2018BXT10菌株在OA培养基上生长速率最快,为(0.76±0.01) cm/d,显著高于MEA和PDA培养基（P<0.05）,在PDA上最适生长温度为22 ℃,最适pH为6.0。碳素营养和氮素营养均可影响菌丝的生长。
在盆栽条件下,以柑橘砧木枳（Fructus aurantii）幼苗为试验材料,在基质中接种从广西土壤中分离得到的不同丛枝菌根（AM）真菌菌株,探讨不同AM真菌对枳根系的侵染能力和植株生长的影响。结果表明：用于试验的14个AM真菌菌株均能与枳根系形成共生关系,平均侵染率为36.16%,其中侵染率最高的菌株是黄雷德克囊霉（Redeckera fulvum, Rf）,侵染率高达92.83%,侵染率最低的菌株是副冠球囊霉（Glomus coronatum, Gc）,侵染率仅为0.23%;接种黄雷德克囊霉、摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae, Fm2）和副冠球囊霉这3个菌株处理的枳植株的株高、茎粗、叶片数和叶柄长均高于CK,是枳的优势菌株,能促进枳的生长。
为探究橡胶树死皮恢复的生理基础,本研究采用死皮康复营养剂创制死皮不同恢复程度的实验材料,分析了健康、死皮和死皮不同恢复程度植株间胶乳干胶含量、总固形物含量、pH、黄色体破裂指数、硫醇含量、无机磷含量、蔗糖含量和转化酶活性等生理参数的变化规律。结果表明：橡胶树发生死皮后,胶乳产量、无机磷含量、硫醇含量和转化酶活性显著降低,而干胶含量、总固形物含量、pH、黄色体破裂指数和蔗糖含量显著升高。死皮康复营养剂处理能促使死皮橡胶树的恢复,具有一定的防治效果,其促使死皮恢复过程中,干胶含量、总固形物含量、黄色体破裂指数和蔗糖含量逐步降低,无机磷含量、硫醇含量和转化酶活性逐渐增加,胶乳产量回升,而pH变化不明显。由此可见,胶乳生理参数的异常与死皮发生密切相关,死皮恢复过程中,干胶含量、总固形物含量、黄色体破裂指数、硫醇含量、无机磷含量、蔗糖含量和转化酶活性等胶乳生理参数趋向于正常水平,调节这些胶乳生理参数向正常水平转变将有助于橡胶树死皮的恢复。研究结果为研发高效死皮防治药剂提供了理论基础。
橡胶木中淀粉含量远高于其他树种,易发霉、蓝变。碘代丙炔基丁基氨基甲酸酯（3-iodo-2-propynyl butyl carbamate,IPBC）绿色环保,对霉菌、蓝变菌有特效,尤其适用于橡胶木保护。目前橡胶木中IPBC分析方法的研究报道较少,其防腐处理材的质量监督尚缺乏有效手段。为了准确分析防腐橡胶木中的IPBC,建立了一种高效液相色谱（high-performance liquid chromatography,HPLC）方法,检验了该方法的检出限、加标回收率等性能,并比较了不同提取方法、提取溶剂、木粉粒径等因素对防腐橡胶木中IPBC提取效果的影响。建立的HPLC方法使用C18反相色谱柱,乙腈-水（55︰45,V/V）为流动相,流速1.0 mL/min,检测波长204 nm,IPBC保留时间约6.45 min。在2~80 mg/L浓度范围内,线性关系良好,相关系数0.9998;检出限0.2 mg/L,平均加标回收率99.61%。超声法提取的效果显著优于索氏抽提器法;以甲醇或甲醇-水（9︰1, V/V）混合液为溶剂超声提取的效果较好,乙酸乙酯和石油醚不适于提取木材中的IPBC。以甲醇-水（9︰1, V/V）混合液为溶剂制备样品可改善色谱峰形,有助于提高分析方法的准确性。木粉粒径差异对IPBC超声提取的影响较小。高温条件会导致IPBC降解,严重影响分析结果准确性,因此在整个分析过程中应避免高温条件。本方法检出限低、重现性好,准确性高,适于分析防腐木材中微量的IPBC。
为分析不同色泽菠萝蜜果肉中类黄酮物质的差异,以红色和黄色菠萝蜜果肉为材料,基于超高效液相色谱串联三重四级杆质谱平台,定性和定量分析类黄酮物质。结果表明：菠萝蜜果肉中共鉴定出82种类黄酮物质,包括27种黄酮、24种黄酮醇、12种黄烷酮、11种黄酮碳糖苷以及8种其他类型类黄酮物质;定性定量分析的整体结果表明,红色果肉中类黄酮物质的种类和总含量要明显优于黄色果肉;红色果肉和黄色果肉之间差异组分的统计结果表明,在红色果肉中优势积累的类黄酮物质有19个,仅3个黄酮碳糖苷在黄色果肉中优势积累。研究结果揭示了红色果肉中类黄酮总含量和种类的优势,为菠萝蜜品种选育提供了数据和材料参考。
以澳洲坚果壳作为碳源,采用高温碳化技术制备澳洲坚果壳生物活性炭材料,研究了磷酸、氢氧化钾、氯化锌作为活化剂对澳洲坚果壳生物活性炭材料微观形貌和吸波性能的影响。结果表明：活化剂对澳洲坚果壳生物炭造孔效果明显,可获得丰富的孔隙结构;与未活化的澳洲坚果壳生物炭相比,活化方式调控的澳洲坚果壳生物活性炭吸波性能得到了改善,氯化锌活化的澳洲坚果壳生物活性炭反射损耗达-16 dB;氢氧化钾活化的澳洲坚果壳生物活性炭反射损耗达-26 dB,通过调节厚度,有效吸收带宽最高可以覆盖14 GHz。澳洲坚果壳生物活性炭良好的吸波性能归因于活化造孔产生的多孔结构,多孔结构进一步促进传导损耗、界面极化、多重散射等对电磁波进行衰减。经分析讨论进一步确定了不同活化方式调控澳洲坚果壳生物炭吸波性能强弱的顺序为MNAC-K（氢氧化钾活化）> MNAC-Zn（氯化锌活化）> MNAC-H（磷酸活化）> MNC（未活化）。
以海南兴隆地区咖啡豆（Coffea robusta）为研究对象,研究不同烘焙方式（即快速烘焙、中速烘焙以及慢速烘焙）对咖啡豆理化性质和挥发性成分的影响,采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术（headspace solid-phase microextraction-gas chromatograph-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS）鉴定3种烘焙速度下产生的挥发性成分,再以电子鼻技术和主成分分析（principal component analysis,PCA）法进一步分析不同烘焙豆样品整体风味的差异。结果表明,3种烘焙方式下共鉴定出92种挥发性成分,其中快速、中速和慢速烘焙豆中分别鉴定出82、72、76种;烘焙豆样品间挥发性成分含量相差较大,在中速烘焙豆中检测出最高的挥发性成分总含量（1080.51 μg/g）;电子鼻检测发现不同烘焙方式咖啡豆挥发性成分存在差异,PCA结果显示三者差异明显,其中中速和慢速烘焙样品的挥发性成分有部分重叠现象,二者与快速烘焙样品差别较大。本研究可为咖啡烘焙工艺改进及品质提升提供参考。
绿咖啡油是一种富含生物活性成分的功能性油脂,贮藏过程中极易氧化酸败影响产品品质。本文以海南地区兴隆咖啡为原料提取绿咖啡油,系统研究在60 ℃加速贮藏36 d内氧化指标、生物活性成分及表征氧化的光谱特征峰变化。结果表明：过氧化值、茴香胺值、硫代巴比妥酸、总氧化值初始值分别为0.97±0.04 meq/kg、4.19±0.14、55.08± 1.98 nmol/mL、8.05±0.06,经过36 d的氧化分别显著升高到28.56±0.15 meq/kg、19.19±0.13、102.38±2.18 nmol/mL、133.43± 0.45。本研究中共鉴定出11种脂肪酸,在绿咖啡油氧化过程中,饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸比值由1.14上升至1.49。利用高效液相色谱测定绿咖啡油中的二萜类物质和生育酚,咖啡豆醇、咖啡醇的初始含量分别为21.01±0.31 mg/g、23.44±0.52 mg/g,在氧化24 d后升高至8.21±0.10 mg/g、8.99±0.02 mg/g,随后含量趋于稳定。共定性出α、δ和γ-生育酚,总生育酚含量由初始的49.75±0.88 mg/100 g在氧化18 d达到最大值53.70±1.72 mg/100 g,在氧化结束时降至34.58± 0.05 mg/100 g。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）从特征官能团的角度分析绿咖啡油的氧化过程,油脂在3008、2927、2854、1745、1461、1375、1238、1164、721 cm-1处有特征吸收峰。采用拉曼光谱技术表征绿咖啡油加速贮藏中的氧化变质,在1000~1800 cm-1波段的峰强度有明显减弱趋势。本研究表明绿咖啡油在热诱导下的贮藏过程中发生了明显的氧化反应,可为提升绿咖啡油贮藏稳定性提供理论参考。
本文揭示锰毒胁迫下甘蔗根分泌烟酰胺及其作用,为解决甘蔗锰毒问题提供依据。采用液质联用技术分离、鉴定甘蔗分泌物中的烟酰胺;采用水培试验方法,在培养液中添加烟酰胺研究烟酰胺对锰毒引起的甘蔗根伸长、胼胝质和活性氧积累及其相关酶活性等的影响。结果液质联用质谱图上显示,甘蔗根系分泌物中存在烟酰胺质谱峰,且锰胁迫条件下烟酰胺信号更强;锰毒胁迫下甘蔗根系伸长受阻、根系活力降低,根尖积累胼胝质,根系中过氧化氢、活性氧及丙二醛含量和超氧化歧化酶、氧化氢酶、抗坏血酸氧化物酶活性显著提高;在锰胁迫下添加于培养液中的烟酰胺显著降低或消除锰的上述影响。可见,过多的锰诱导甘蔗根系分泌烟酰胺,而烟酰胺显著抑制过多的锰对甘蔗生长及过氧化胁迫伤害。
为遥感监测全球橡胶主产区橡胶的长势,选取橡胶产量最大的泰国、马来西亚、印度尼西亚三国,开展基于Google Earth Engine（GEE）的橡胶林分布遥感提取研究。通过目视解译选择典型样本区,根据Landsat 7多波段光谱特征、MODIS NDVI反映的植被物候特征建立分类回归树CART分类模型提取橡胶林分布。精度评价显示模型总体分类精度为95.8%,Kappa系数为0.94,生产者精度达到94.8%,用户精度为88.2%,达到较高水平。模型提取结果显示：橡胶林在泰国中部、南部半岛,马来半岛的东部和南部地区,苏门答腊岛分布较为集中,而泰国北部、加里曼丹岛及其他岛屿橡胶林相对稀疏。
土地利用/覆盖变化（land use/cover change,LUCC）是当前全球变化研究的核心内容之一。土地利用遥感监测是土地利用变化相关研究的重要技术手段,尤其是高分辨率遥感技术和谷歌地球引擎（Google Earth Engine,GEE）云计算平台的出现,为土地利用空间信息的获取提供了新的途径和方法。本研究基于GEE云平台提供的Landsat-8 OLI时间序列卫星影像数据,采用随机森林（random forest,RF）和支持向量机（support vector machines,SVM）分类算法,对海南岛土地利用类型进行了遥感分类研究。结果表明：RF与SVM算法对海南岛土地利用中水体和建筑用地的分类精度均较高,对耕地、园地和林地分类精度较低。与SVM方法相比,RF分类方法能够更准确识别各类地物信息,更适于海南岛土地利用分类的研究。海南岛林地（包括天然林、橡胶林等）所占比例最大,主要分布在海南岛中部;耕地和园地面积接近,相间分布于海南岛大部分区域;水体和建筑用地面积较小,在海南岛均呈零散的分布状态,以沿海地区为主。GEE平台对于开展大区域土地利用分类与遥感动态监测具有重要的意义。
本研究以广东茂名和东莞区域的经济植物白木香（Aquilaria sinensis）为对象,基于高通量测序方法,分析2个不同区域生境中4个品种白木香结香部位真菌群落结构多样性及分布规律,结合不同品种的结香特性,进一步挖掘与白木香结香显著相关的真菌类群,促进结香技术的提升。结果表明：相同生境条件下,同种白木香不同高度结香位点真菌组成结构非常相似,但不同真菌的丰度存在差异;不同区域生境下,相同品种结香部位真菌群落组成结构存在显著差异,生境差异可能是导致结香部位真菌群落结构差异的主要因素之一;同一区域生境下,不同品种白木香结香部位的真菌群落结构存在显著差异,品种差异可能是导致白木香结香部位真菌群落结构差异的主要因素之一,同时特有真菌类群的存在也可能是影响白木香结香特性的关键。Fusarium spp. 和Hypomontagnella spp. 等真菌在易结香品种分布广泛且丰度极高,可能与易结香品种的结香特性相关,具有重要的应用潜力。
红茴砂是姜科茴香砂仁属多年生草本植物,我国仅在海南地区有自然分布,是具有很高药用价值的濒危植物。为了解红茴砂在未来气候变化下的潜在适生区及其主要环境影响因子,以期对红茴砂的保育提供科学指导,将45条红茴砂分布位点数据与20个环境因子相结合,运用最大熵生态位模型MaxEnt和ArcGIS软件模拟了当前气候和未来2050年RCP2.6和RCP8.5两种不同气候条件下红茴砂在中国的潜在分布区,并分析影响红茴砂分布的主导环境因子。结果表明：当前气候条件下,红茴砂适生区总范围在18°~32° N、27°~122° E,面积约为1.24×106 km2,主要集中分布在海南、贵州、福建、广东、广西、云南等地;影响红茴砂地理分布的主导环境因子为最湿月降水量、最暖季度降水量、年均温度变化范围、最冷月份最低温、海拔和最热季度均温,累计贡献率达87%;在未来2050年RCP2.6和RCP8.5两种不同气候情景下,红茴砂适生区域丧失面积均达到95%以上,潜在分布区缩小到云南、四川、西藏、贵州和台湾这5个省区,新增区域主要在西藏东南部和四川中南部,同时潜在总适生区和高适生区的质心有向西北方迁移的趋势。
