为了解龙眼4-香豆酸:辅酶A连接酶(Dl4CL)基因家族的分子特性及生物学功能。采用生物信息学分析方法进行龙眼4CL基因家族的成员鉴定,蛋白结构域及特性、分子进化树、体胚发生过程和组织器官中的表达规律分析以及可能互作的miRNA预测。结果显示,Dl4CL基因家族包含43个成员,分为6个亚家族;不同亚家族成员的基本理化性质包括等电点、相对分子量、氨基酸个数及信号肽有所差别;Dl4CL蛋白均属于非分泌型蛋白,具有多个保守的motif;各成员基因结构特性与进化树中家族成员亲缘关系的远近有关;Dl4CL启动子序列包含大量光响应元件、厌氧诱导响应元件及MYB结合位点,推测Dl4CL家族成员可能参与龙眼生长发育过程中黄酮类物种的生物合成以及色素的积累;Dl4CL可能参与不同胚胎发育过程和不同组织器官的形态建成;43个Dl4CL成员共有10个受miRNA调控,并且不同成员受不同的miRNA靶向调控,推测Dl4CL可能通过与miRNA互作参与体胚发生、响应环境胁迫等过程。研究表明,Dl4CL在龙眼体胚发生早期除了参与木质素的合成之外,还可能参与色素合成、组织器官特异表达等多种生物代谢途径,表现其生物学功能的复杂性。
以22份特早熟、6份早熟及2份中熟荔枝种质资源为材料,利用SRAP分子标记进行遗传多样性分析,探索特早熟荔枝种质资源的亲缘关系。结果表明:对182对SRAP引物组合进行筛选,获得16对多态性高、条带清晰的SRAP引物组合,共计产生扩增条带182条,其中多态性条带140条,占76.9%。材料间遗传相似系数为0.47~0.99,根据UPGMA聚类分析,在遗传相似系数0.73处可将30份荔枝样本分成4类,其中第Ⅰ类20份,占66.7%,包括绝大多数特早熟荔枝资源;第Ⅱ类4份,占13.3%,包括‘妃子笑’与部分杂交早熟资源;第Ⅲ类和第Ⅳ类各3份,分别占10%。以上研究结果为特早熟荔枝种质资源发掘、评价及新品种培育提供理论参考。
MYC2是茉莉酸信号途径中的关键节点基因,在植物生长发育及逆境信号响应过程中发挥重要作用。本研究基于木薯基因组数据库序列,以木薯‘cv. 60444’品种为材料,采用RT-PCR方法同源克隆得到MYC2基因(数据库No. Manes.17G016000),命名为MeMYC2.1。MeMYC2.1基因开放阅读框(ORF)全长2055 bp,无内含子,氨基酸序列中包含典型的bHLH保守结构域;序列比对分析发现MeMYC2与蓖麻MYC2具有较高同源性。外源施加植物激素水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、过氧化氢(H2O2)以及低温胁迫下,木薯叶片中MeMYC2.1的表达被显著诱导。进一步克隆获得MeMYC2.1基因上游1500 bp启动子序列,利用在线数据库PlantCare分析发现,MeMYC2.1启动子序列中不仅含有响应茉莉酸的顺式元件CGTCA/TGACG,还含有低温响应元件LTR及ABA响应元件ABRE。以上研究结果表明,MeMYC2.1可能是植物激素茉莉酸(JA)、脱落酸(ABA)响应低温物胁迫分子网络中的一个节点基因,对其功能的深入研究将有助于探讨JAs在植物低温胁迫应答中的作用机制。
MYB转录因子是植物最大的转录因子家族之一,其部分成员在植物非生物胁迫响应过程中发挥着重要的调控作用。通过转录组数据分析,筛选到了多个木薯干旱胁迫相关的MYB类基因,本研究针对其中的1个MYB转录因子MeMYB2展开研究。MeMYB2蛋白N末端与AtMYB60蛋白的N末端氨基酸序列具有95%以上的相似度,但其C末端氨基酸序列与AtMYB60只有30%左右的相似度。编码该蛋白的基因在木薯成熟叶片中优势表达,并且其表达受干旱胁迫负调控。MeMYB2蛋白主要定位于细胞核中,且在酵母中具有明显的转录自激活活性,其转录激活结构域在蛋白C末端247~267位点之间的20个氨基酸残基内。利用酵母双杂交系统从木薯cDNA文库中筛选到了8个与MeMYB2互作的蛋白,其中的2个蛋白与气孔运动和光合作用有关。MeMYB2-RNAi转基因木薯成熟叶片的失水率显著低于野生型木薯成熟叶片,说明MeMYB2转录因子负调控木薯叶片失水率,推测其可能具有调控气孔运动的功能。
为探讨辣木(Moringa spp.)种质资源间的遗传关系,采用相关序列扩增多态性(sequence-related amplified polymorphism, SRAP)分子标记方法对18份辣木种质资源的遗传多样性和亲缘关系进行分析。结果表明,从170对引物中筛选出13对多态性较高的引物组合,共扩增出104条清晰稳定的条带,平均多态性条带百分率达62.50%。遗传多样性参数分别为等位基因数(Na)为1.6250,有效等位基因数(Ne)为1.4777,基因多样性指数(H)为0.2632,香农信息指数(I)为0.3797,说明18份辣木种质资源间有较高的遗传多样性。UPGMA聚类分析结果表明,18份辣木种质资在遗传相似系数0.732水平上,可分了3个群,来自非洲卢旺达的狭瓣辣木[M. stenopetala (Baker f.) Cufod.]具有较远的亲缘关系,单独聚类为一个类群Ⅲ;其余样品则分别聚类为类群Ⅰ和类群Ⅱ,类群Ⅰ共11份材料,主要为来源于印度的多油辣木(M. oleifera Lam.)及其改良种‘PKM1’和‘PKM2’,类群Ⅱ共6份材料,主要为来源于我国云南和海南的多油辣木及其改良种‘PKM1’和’PKM2’。SRAP标记反映了辣木种质资源间的遗传关系,本研究结果为辣木杂交育种的亲本选择提供了科学基础。
FT(FLOWERING LOCUS T)基因是植物开花调控过程中的关键整合基因。为探明黑喉石斛(Dendrobium ochreatum)FT同源基因功能及其在黑喉石斛嫩茎开花过程中扮演的角色,本研究以黑喉石斛为试验材料,基于转录组测序结果,克隆得到黑喉石斛FT同源基因,命名为DoFT1。DoFT1基因编码区长度为537 bp,共编码178个氨基酸;生物信息学分析结果表明,该基因编码的蛋白属于PEBP家族蛋白,其含有关键保守氨基酸位点Tyr84和11个连续保守氨基酸残基序列,为FT同源基因;进化树分析结果显示,DoFT1氨基酸序列与铁皮石斛和小兰屿蝴蝶兰同源基因亲缘关系较近;Real-time PCR分析结果显示,DoFT1主要在黑喉石斛叶片部位表达,其表达量在花芽开始分化阶段出现上调,并在花芽成熟期达到峰值后呈下降趋势;将DoFT1导入烟草中超量表达,可以显著促进烟草提前开花。
为了解甘蔗亲本组合的遗传特性和育种潜力,准确地评价筛选甘蔗杂交亲本组合,采用甘蔗家系评价试验方法,利用R软件计算亲本和组合的主要性状的配合力,对126个亲本、146个组合的蔗产量、锤度、锤重配合力进行聚类分析。结果筛选出适合作母本的高糖高产类的甘蔗亲本15个,适合作父本的高糖高产类的甘蔗亲本13个;筛选出高糖高产类甘蔗杂交组合13个。结果表明,利用甘蔗配合力+聚类分析方法可有效地对甘蔗杂交亲本组合进行综合分析。YT00-236×GT96-211、GT02-761×NJ03-218和CP92-1167×CP07-2547这3个组合配合力高,综合性状较好,可作为甘蔗杂交育种的生产性组合加以利用。
火龙果为仙人掌科量天尺属和蛇鞭柱属植物,不同类型火龙果种质的染色体倍性尚不明确。为明确所收集的种质资源以及创制的新材料的染色体倍性,利用流式细胞技术对29份火龙果材料进行了倍性鉴定。结果显示,供试的18份种质资源中共鉴定出二倍体火龙果14份,四倍体4份,无三倍体材料。通过不同倍性亲本杂交和秋水仙素诱变所创制的8份后代材料经鉴定发现有二倍体材料1份,三倍体材料3份,四倍体材料4份,这表明火龙果属间杂交和化学诱变可获得多倍体材料。研究结果对火龙果资源的遗传学评价以及开展倍性杂交育种提供重要的参考依据。
本文报道了浙江省兰科植物4个新记录种,分别是藓叶卷瓣兰(Bulbophyllum retusiusculum Rchb. f.)、秉滔羊耳蒜(Cestichis pingtaoi G. D. Tang, X. Y. Zhuang & Z. J. Liu)、政和石斛(Dendrobium zhenghuoense S.P. Chen, L. Ma & M. H. Li)和无叶美冠兰[Eulophia zollingeri (Rchb. f.) J. J. Sm.],凭证标本保存于温州大学植物标本室(WZU)。新记录种的发现丰富了浙江植物区系的种质资源,为其地理分布的研究提供基础资料。
为探索出一套适于珠芽魔芋的组培快繁技术体系,本研究以珠芽黄魔芋不同发育时期的叶片为外植体,开展组培快繁技术研究。结果表明:以开始伸出鳞片叶片作为外植体材料,75%酒精消毒30 s后,0.1% HgCl2溶液中浸泡15 min为宜,其成活率达到96.7%;最优愈伤组织诱导培养基配方为MS+TDZ 0.5 mg/L+NAA 0.1 mg/L+蔗糖30.0 g/L+琼脂6.0 g/L,其诱导率达到95.6%;最优不定芽诱导培养基配方为MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.5 mg/L+蔗糖30.0 g/L+琼脂6.0 g/L,不定芽诱导率达到71.1%,单位接种质量愈伤组织分化芽数达到2.88;全展叶片苗在MS+NAA 0.25 mg/L+蔗糖15.0 g/L+琼脂 6.0 g/L培养基的生根率达到100.0%,平均根数达到1.36。以开始伸出鳞片叶片为外植体建立的珠芽黄魔芋组培快繁技术体系,达到了魔芋种苗的规模化生产技术水平,对解决珠芽魔芋产业发展中种芋供不应求的问题具有积极意义。
本研究通过调查2008—2017年广西甘蔗新品种区域试验中‘新台糖22号’(‘ROC22’)的农艺性状,结合分析同期该品种在广西蔗区的生产性状表现,以及种植面积、经济效益变化等情况,结果表明,‘ROC22’的分蘖能力和宿根发株能力随年份增加而逐渐减弱,株高和茎径则在一定范围内波动。2012年之后,平均甘蔗单产持续下降,蔗糖分也出现一定程度下降,以11月蔗糖分下降较为显著;黑穗病发病率迅速上升,从2.94%上升至9.02%,已成为广西甘蔗生产的最主要病害;螟虫危害程度逐年加重,枯心苗率从2.29%上升至4.27%。该品种种植面积于2011年达到顶峰,之后迅速下降,从756.4×103 hm2下降至255.9×103 hm2,占比从69.5%下降至31.6%。广西蔗农种植该品种所获取的原料蔗经济收入从2011/2012榨季的340.4亿元下降至2017/2018榨季的115.2亿元。可见,‘ROC22’在广西作为主栽品种多年,为广西蔗糖产业发展作出了巨大贡献,但随着种植年限的增加,其种性已明显退化,病虫对该品种为害加重,甘蔗产量和蔗糖分显著下降,被其他优良新品种替代已不可避免。
为探明不同农艺节水措施在甘蔗应对季节性干旱中的作用机制,本研究以‘粤糖94-128’为材料,设置地膜覆盖+有机肥(T1)、保水剂+有机肥(T2)、蔗叶覆盖+有机肥(T3)、蔗叶覆盖+保水剂(T4)4个处理,以常规种植为对照(CK),研究不同农艺节水处理下土壤水分和出苗率、农艺性状和干物质积累、光合活性和根系指标以及经济性状对季节性干旱的响应。结果表明:干旱胁迫前期土壤含水量表现为地膜覆盖>蔗叶覆盖>无覆盖;T1处理出苗率最高且显著高于CK。2015年,与CK相比,T1处理显著增加株高(18.1%)和+1叶长(30.6%),T4处理显著增加茎粗(21.8%),而T2处理的株高、茎粗和叶宽则显著降低;T1处理显著增加+1叶的最大光能利用效率(Fv/Fm)和叶片SPAD值(SPAD-502叶绿素仪测定值),T3处理显著增加+1叶PSII实际光化学效率(ΦPSII),其余各处理与CK之间差异不显著;T1、T2、T3、T4处理的总干物质积累分别增加94.5%、-37.0%、53.4%、79.9%;T3处理显著增加根长密度、根表面积和根数,T2处理各根系指标则显著降低;T2和T3处理单茎重高于T1处理,但有效茎数远低于T1处理,有效茎数高是T1处理高产的主要原因;有机肥处理显著增加田间锤度,T3处理增幅最高。2016年,与CK相比,甘蔗不同处理的农艺性状、生理指标和干物质积累差异不显著;但与2015年相比,T1处理农艺性状指标呈下降趋势,而T2处理则呈上升趋势;各处理+1叶的ΦPSII均呈下降趋势;T1、T2和T3处理总干物质积累呈下降趋势,而T1和CK则呈上升趋势。T3处理根系生物量和根长密度显著高于CK,主要是由于细根增加所致;T4处理有效茎长显著高于CK,但茎径和单茎重并无显著差异,产量差异源于有效茎数的差异;有机肥处理显著增加田间锤度且各处理的田间锤度与2015年比呈上升趋势。综上,农艺节水措施主要通过在旱季减少土壤水分散失而提高甘蔗出苗率从而增加有效茎数,并通过增加植株干物质积累和促进根系生长以应对季节性干旱,进而保障后期经济性状。
为研究胡椒不同时期体细胞胚中内源激素变化,以‘热引1号’胡椒外种皮经培养获得的非胚性愈伤组织(Y)、胚性愈伤组织(P)、胚性愈伤组织与体细胞胚混合物(H)、体细胞胚(T)与体细胞胚增殖(Z)5个时期样品为试验材料,采用LC-MS/MS技术检测不同时期胚性培养物的内源激素种类与含量,以期找出内源激素影响胡椒体细胞胚发生的关键因素。结果表明:在胡椒体细胞胚发生过程中,吲哚-3-乙酸(IAA)含量在H时期最高,在P时期最低,在H、T与Z时期逐渐降低。吲哚-3-丁酸(IBA)含量在Y时期最高,在P时期最低,在H、T与Z时期基本不变。吲哚-3-甲酸(ICA)含量在H时期最高,且只存在含有愈伤组织的Y、P与H时期。异戊烯腺嘌呤(IP)含量在H时期最高,在P时期最低,在T与Z时期接近于零。顺式玉米素(cZ)含量在Y时期最高,其他时期都接近于零。茉莉酸甲酯(ME-JA)含量只存在Y时期和P时期,但Y时期含量高于P时期。茉莉酸(JA)含量在Z时期最高,在P时期最低,在H、T与Z时期逐渐升高。水杨酸(SA)含量在H时期最高,在Y时期最低,且H、T与Z时期先降后升。脱落酸(ABA)含量在H时期最高,在P时期最低,在T与Z时期基本不变。赤霉素类(GAS)主要存在于Y与P时期,H、T与Z时期含量很低。由此可见,IAA、SA与ABA可能与体细胞胚发生的相关性强,而cZ、MEJA与GAS可能与愈伤组织产生相关性强。
氮素是影响植物生长和养分吸收的重要养分之一,为深入理解菠萝氮素营养生理,本研究以金菠萝为试验对象,通过盆栽试验研究不同施氮水平(0、25、50、100、150、300 mg/kg)对金菠萝苗期植株生长、叶绿素和类胡萝卜素含量以及养分吸收的影响。结果表明:随施氮水平增加,金菠萝植株的叶片数、地上部干重、根系干重和总干重都持续增加,在300 mg/kg时生长最好;D叶中叶绿素a、b和类胡萝卜素含量随施氮水平升高呈先升后降的趋势,在100 mg/kg时达到最大值;施氮水平增加提高了金菠萝植株N、P、K的吸收;随施氮水平升高,茎、叶中Ca、Mg、Mn、Cu、Zn含量上升,但茎、根中Fe含量下降,除Fe以外的中微量元素吸收量呈增加趋势。因此,本试验条件下,施氮水平增加促进了金菠萝苗期生长与养分吸收。
本研究通过探索红心火龙果营养品质和产量对稻壳有机肥施用量的响应,旨在为红心火龙果的施肥管理提供参考。以5年生‘台农二号’红心火龙果为供试材料,设置3个稻壳有机肥施用水平(低施肥量L:22 500 kg/hm2;中施肥量M:45 000 kg/hm2;高施肥量H:90 000 kg/hm2),调查火龙果全年各批次果实的还原糖、可溶性蛋白、维生素C(Vc)、可溶性固形物、花青素、可食率及产量。结果表明:(1)稻壳有机肥施用量对部分批次火龙果的果实营养品质、果数及产量影响显著;(2)存在显著差异的批次中,增加有机肥施用量对火龙果花青素、可溶性固形物、Vc、果数以及产量具有显著的促进作用,其中相较于L处理,花青素含量在7月19日批次中M处理增大5.59%,可溶性固形物在9月6日批次中H处理增大6.95%,Vc含量在10月23日批次中M处理和H处理分别增大24.11%和14.29%,果数在9月6日批次中M处理和H处理分别提高372.73%和172.73%,产量在9月6日批次中M处理和H处理分别提高373.44%和165.63%(P<0.05);(3)还原糖和可溶性蛋白含量在差异显著的批次中随有机肥施用量的增加而减少;(4)在3个有机肥施用量下,L处理的经济效益最好,同时营养品质和可食率较优。综上所述,调控稻壳有机肥施用量显著改善红心火龙果果实营养品质和可食率。
作物的生物量与产量的形成密切相关,建立生物量预测模型可实时分析植株的生长情况,有利于进行科学管理、合理施肥。本试验通过测定3个品种火龙果3个不同时期的部分形态指标对火龙果的生物量进行拟合。结果表明:火龙果植株结果枝的干物质积累量与其叶肉的长、宽、厚等指标显著相关,其预测模型为W(结果枝干重)= -43.5430+ 0.7100×叶肉长+0.5919×叶肉宽+2.7955×叶肉厚,验证系数R=0.8760;火龙果花的干物质积累量与花长、基部直径等指标密切相关,其预测模型为W(花干重)=-14.8919+0.4499×花长+4.5402×基部直径,验证系数R=0.8815;果的干物质积累量与果横径、横纵比显著相关,其预测模型为W(果干重)=-35.7435+16.3456×果横径-62.6395×横纵比,验证系数R=0.8782;地上部的干物质的积累量与分枝数、主茎的叶肉厚、节点个数、髓部直径、髓部厚度等指标显著相关,其预测模型为W(地上部干重)=0.058707+0.1337955×分枝数+0.0153781×主茎叶肉厚-0.041053×节点个数-0.083695×髓部直径+0.2397029×髓壁厚度,验证系数R=0.8864。本研究通过对红心火龙果植株的多个形态指标进行观测分析,建立红心火龙果生物量预测模型,可以对火龙果植株结果枝、花、果以及地上部分的生物量进行估算,具有一定的应用价值。
对福建省平和县100 m和500 m不同海拔‘琯溪蜜柚’结果母枝春梢直径生长、花芽分化过程开展研究,以探寻不同海拔对花芽分化的影响,为不同海拔蜜柚采用环剥促花措施时期提供依据。结果表明:在9月底不同海拔的蜜柚都有少数芽开始花芽生理分化,花原基渐渐形成;当春梢直径增长率经历一个高峰值后,花芽生理分化开始加速;同一时期,低海拔蜜柚花芽分化率高于高海拔;当春梢直径进入一个增长率为1.4%左右的低速期时,花芽分化进入形态分化阶段;不同海拔蜜柚在达到相同花芽分化率(大于35%)的时间差、进入低增长率时间差、进入形态分化的时间差和开花时间差大致吻合,低、高海拔大约相差14 d。花芽生理分化阶段和形态分化的初始阶段对蜜柚树体进行环剥可以提高花和果实的数量,提早开花,使果实成熟期提前,并且环剥时间越早越明显。由此,相对于传统的12月中旬蜜柚环剥促花措施,低海拔可提前至10月中旬,高海拔在11月初左右,环剥促花效果好且能使果实提前成熟。
通过研究2个品种番石榴果实生长发育和营养品质的变化规律,为制定番石榴丰产优质栽培技术措施和品种推广提供参考依据。以福建省漳州市栽培的‘彩虹’和‘红宝石’2个品种的番石榴果实为试验材料。花谢后第1天,作为果实发育的起点,每7 d采样一次,直到果实成熟。测定果实单果质量、纵径、横径、果形指数、可溶性固形物、可滴定酸、总糖和维生素C等指标。结果表明:‘彩虹’和‘红宝石’番石榴果实质量增长变化曲线十分相似,均表现为“快-慢-快”的双S型动态变化曲线,其质量增长过程可分为3个生长期:第1次膨大期、生长缓慢期和第2次膨大期;2个品种果实生长过程纵、横径的变化也分为3个生长时期,即2个生长高峰期和1个生长缓慢期,均表现为“快-慢-快”的双S型动态变化曲线,果实形状均由长椭圆形变为椭圆型;果实第2次膨大期(‘彩虹’为花后78~113 d,‘红宝石’为花后71~99 d)),2个品种果实的可溶性固形物、可滴定酸、总糖和维生素C含量均随着时间延长而增加,但‘红宝石’果实的可溶性固形物、可滴定酸和维生素C含量在整个过程中显著高于‘彩虹’。
为了筛选出最适合灵芝菌种复壮的培养基和灵芝菌种的保藏方法,通过添加不同含量的甘蔗渣提取液作为灵芝菌株复壮的培养基,观察灵芝菌丝在不同培养基下的生长速度和生长状况,并通过对灵芝菌种酶活力进行测定分析,比较几种不同保藏方法对灵芝菌种活力的影响。结果表明:马铃薯葡萄糖培养基(PDA)培养基添加甘蔗渣提取液能更好促进灵芝菌丝生长,添加100 g/L甘蔗渣提取液,赤灵芝GL102、紫灵芝GS63和GS15菌丝生长速率分别提高48%、70%和28%。与PDA保藏和石蜡油保藏培养基相比,甘蔗渣保藏的灵芝菌丝生长快、长势好,脱氢酶活力高。因此,甘蔗渣可用于灵芝菌种的复壮和保藏。
为了解毛竹林带状采伐后采取垦复施肥经营方式对竹林快速更新恢复的效果,筛选最优组合模式,为毛竹林采伐更新恢复过程中高效培育提供理论依据。本研究以福建省漳平市毛竹林地为研究对象,设置8 m采伐宽度,采用竹蔸施肥(A)、垦复方式(B)和施肥比例(C)3因素3水平L9(34)正交试验设计,探讨带状采伐下毛竹林垦复施肥对出笋数、立竹数以及土壤氮、磷、钾养分含量的影响,分析新竹生长及土壤养分的相关关系。结果表明:3个因素对毛竹出笋数和立竹数重要性顺序相同,均为B>C>A,但对土壤不同养分指标表现不同,其中B因素为首要因素且占较大比例;相关性分析表明,出笋数、立竹数均与土壤全磷、全钾、速效钾呈显著正相关(P<0.05),出笋数与立竹数、立竹数与土壤速效钾均呈极显著正相关(P<0.01)。综合考虑毛竹林带状采伐后林地迹地更新效果,最优的垦复施肥组合为A3B2C3,即用竹篼施肥2(200 g/竹篼),垦复方式为带状深翻,氮、磷、钾配比为17∶8∶5。
为研究烟草新型土壤调理剂在植烟沙泥田的改良效果,与传统产品进行比较,了解其对烟草的促进作用以及沙泥田土壤理化性质的影响。通过盆栽试验,比较了烟草新型土壤调理剂和其他3种产品在植烟沙泥田土壤的改良效果。结果表明:(1)新型土壤调理剂促进烟草的生长发育,与对照处理相比,新型土壤调理剂处理的有效叶片数、茎秆鲜重显著增加10.71%、54.3%;同时,单株生物量显著高于对照处理、健地调理剂处理、烟叶宝调理剂处理,达到1604.18 g。(2)新型土壤调理剂处理显著改变了沙泥田土壤理化性状,在移栽前显著提高土壤pH至7.36,土壤速效氮、磷养分含量显著提高22.5%、48.8%。(3)新型土壤调理剂处理显著提高了烟叶的还原糖、钾含量。综上所述,在盆栽试验条件下,以新型土壤调理剂对沙泥田的土壤改良和促进烟草生长效果最好。
由柑橘黄单胞菌芒果致病变种(Xanthomonas citri pv.mangiferaeindicae, Xcm)引起的芒果细菌性角斑病是芒果上的一种重要的细菌性病害。利用同源基因克隆技术克隆了Xcm上内切葡聚糖酶(endoglucanase)基因CEL的全长,经测序后运用多种生物信息学软件对其序列进行分析。结果表明:CEL基因的完整阅读框包含1134 bp,编码377个氨基酸;预测分子量为40.72 kDa;等电点为9.01;不稳定指数39.93,为稳定蛋白;亲水性为-0.081,有信号肽;总磷酸化位点有51个,无跨膜螺旋;在二级结构预测中,α-螺旋、β-转角、无规则卷曲和延伸结构分别为35.28%、6.10%、16.45%和42.18%。经保守结构域预测,具有Cellulase保守结构域。系统进化树结果显示,该基因的氨基酸序列与X. citri pv. punicae str. LMG 859(CCF67690.1)的亲缘关系最近。以gyrB、GAPHD和rpoD作为内参基因,经qRT-PCR分析CEL在Xcm侵染芒果叶片12 h后表达量持续上升,明显高于对照,在72 h处为最大表达量,由此推断该基因在病菌侵染时发挥重要作用。
椰心叶甲(Brontispa longissima Gestro)是近年来危害棕榈科植物的主要入侵害虫之一,能够对多种棕榈科植物造成严重危害。本研究通过对椰心叶甲肠道共生菌进行分离培养,并鉴定其相关功能,以探究肠道共生菌对椰心叶甲环境适应性的作用。对椰心叶甲幼虫肠道共生菌进行分离培养,提取DNA以通用引物扩增鉴定后,以透明圈染色实验对纤维素、木聚糖和果胶功能进行分析。椰心叶甲幼虫肠道中分离得到22株细菌和2株真菌,其中可培养细菌的优势菌群为变形菌门(Proteobacteria)。芽孢杆菌属细菌具有降解纤维素和木聚糖的能力,而带化红球菌具有降解木聚糖的能力。椰心叶甲肠道中具有能够降解纤维素与木聚糖的微生物,并占据一定优势地位,因此椰心叶甲能够取食危害多种纤维素含量较高的棕榈科植物,而这一类肠道共生菌对于椰心叶甲入侵过程中的适应性也提供了一定的帮助。
为明确甘蔗施用硅肥对甘蔗条螟(Chilo sacchariphagus Bojer)抗性的影响,在田间自然螟虫胁迫条件下,对甘蔗含硅量、抗条螟性指标和产量性状等进行测定。结果显示,硅肥在187.5~750 kg/hm2施用量范围内能显著提高整个生长季甘蔗植株的硅含量,显著降低甘蔗条螟钻蛀率和为害程度。硅肥施用量、植株硅含量和抗条螟性指标间响应一致。采用因子分析对7个抗条螟性指标进行简化,可分为3个公因子,即苗期条螟为害因子、工艺成熟期条螟为害因子和条螟生长发育因子。苗期螟害枯心率、工艺成熟期螟害节率和羽化率可作为硅肥调控甘蔗对条螟抗性效应的评价指标。经逐步回归分析可知,在7个抗条螟性指标中,苗期螟害枯心率和累积蛀道长度对蔗茎产量影响最大。562.5 kg/hm2硅肥施用量对甘蔗条螟防治效果和甘蔗增产效应最适宜。研究表明,硅肥能显著提升甘蔗植株硅含量,增强甘蔗植株对条螟的抗性,有效降低甘蔗条螟发生为害,促进甘蔗增产增收。
为明确百香果炭疽病菌(Colletotrichum karstii)的生物学特性,并筛选出防治效果较好的杀菌剂,采用生长速率法探究该病菌的生物学特性及9种杀菌剂对该病菌的室内毒力。结果表明:该病菌适宜在萨氏(SDAY)培养基上生长,适宜pH为6~9,适宜生长温度为20~30 ℃,最适温度为25 ℃,可高效利用蔗糖与甘氨酸;室内毒力测定发现9种杀菌剂对该病菌菌丝生长均有一定的抑制作用,其中75%肟菌·戊唑醇WG的抑制效果最好,EC50为0.0667 mg/L,其次为18.7%丙环·嘧菌酯SE、42.4%唑醚·氟酰胺SC、25%吡唑醚菌酯SC、50%咪鲜胺锰盐WP,EC50值分别为0.3335、0.4567、0.4630、0.8187 mg/L。
为鉴定钝叶草叶斑病的病原,通过对61份来自中国海南、广东、广西、云南、福建、江苏,以及美国和南非的疑似钝叶草叶斑病的叶片样品进行分离培养,获得120个菌株,对其进行纯化培养、形态学观察、致病性测定,利用来自海南的钝叶草为靶标寄主,并利用rDNA-ITS、GAPDH、TUB2引物对55号菌株进行分析鉴定。结果表明,经柯赫氏法则验证40株菌株不致病,70株致病性较弱,10株致病性强;选择55号致病性强菌株,进行形态观察,初步确定该病的病原菌为新月弯孢霉(Culvularia lunata),经3种引物的PCR扩增测序鉴定,和C. lunata相似性达到99%,进一步确定钝叶草叶斑病的致病菌为新月弯孢霉。研究结果将为今后对钝叶草叶斑病的发病规律、防治方法及抗病机制等方面的研究提供理论依据。
球孢白僵菌(Beauveria bassiana)在宿主昆虫体壁穿透和体内定植过程中分泌了Bbchitinase 1和Bbchitinase 2两种胞外几丁质酶,但二者的作用分工尚不明确。本文通过菌株胞外总几丁质酶活性与侵染毒力的相关性分析,Bbchitinase 1和Bbchitinase 2基因表达水平与侵染毒力的相关性分析,Bbchitinase 1和Bbchitinase 2的生物信息学分析以及在侵染过程中的表达模式分析,以期明晰Bbchitinase 1和Bbchitinase 2在菌株侵染宿主过程中的作用分工。结果表明,菌株胞外几丁质酶活性与侵染毒力呈正相关,但Bbchitinase 1和Bbchitinase 2表达水平不同。菌株间Bbchitinase 1表达水平与菌株侵染毒力(MMT和LT50)呈显著正相关,而Bbchitinase 2表达水平却与侵染毒力不相关。生物信息学分析结果显示,Bbchitinase 1和Bbchitinase 2具有显著的结构和功能差异,可能结合不同的配体蛋白,参与不同的代谢过程。表达模式分析结果表明,Bbchitinase 1和Bbchitinase 2基因在侵染宿主过程中均上调表达;但Bbchitinase 1仅在侵染家蚕的体壁穿透阶段显著上调表达,而Bbchitinase 2在芽生孢子生成阶段和菌丝大量增殖阶段显著上调表达。以上研究结果说明,Bbchitinase 1可能参与菌株侵染早期的侵入钉形成和体壁穿透过程,与侵染毒力呈正相关;而Bbchitinase 2可能参与侵染过程中的芽生孢子发育和菌丝大量增殖代谢调控。本研究明晰了球孢白僵菌不同几丁质酶在侵染过程中的作用分工,建立了以Bbchitinase 1基因表达水平判定菌株毒力的数学模型,为高毒、高稳定性球孢白僵菌生防菌株的筛选提供重要科学依据,对提升绿色生态防治应用效果具有重要意义。
豇豆是海南最主要的冬季瓜菜之一。2019年,调查发现豇豆贮运期间出现一种严重的软腐病。通过病原菌分离、致病性测定、形态学观察和分子生物学鉴定,鉴定该病原菌为瓜果腐霉[Pythium aphanidermatum (Edson) Fitzp.]。采用生长速率法对该病原菌生物学特性进行初步研究。结果表明:该菌菌落适宜生长温度范围为30~35 ℃,最适生长温度为35 ℃,菌落致死温度为50 ℃、10 min;适宜生长的pH为7.0~9.0,最适pH为9.0;最适碳源为可溶性淀粉;最适氮源为蛋白胨;不同光照条件对菌落生长没有显著影响。本研究首次报道瓜果腐霉(P. aphanidermatum)引起豇豆的采后病害。
为了更好地了解市售椰浆中椰子蛋白质量状况,本研究以市售的10种椰浆为样品,采用反向高效液相色谱(reversed-phase high performance liquid chromatography,RP-HPLC)及十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium laurylsulfonate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)对提取蛋白进行分析,采用基质辅助激光解吸电离飞行时间串联质谱(matrix-assisted laser desorption/ionization tandem time-of-flight mass spectrometry,MALDI-TOF/TOF-MS)对蛋白进行鉴定。结果表明:椰浆RP-HPLC约在10.4 min和11.9 min分别出现1个色谱峰,大多数样品峰面积大小都与蛋白标签含量一致,SDS-PAGE条带数量和颜色的深浅与RP-HPLC得到的峰面积结果一致,个别样品标签含量高,SDS-PAGE能分离出的蛋白条带数量也较多,但RP-HPLC的椰子蛋白峰面积小,经MALDI-TOF/TOF-MS鉴定,部分条带没有鉴定出椰子有关的肽段或蛋白。研究结果为椰浆蛋白的食品安全与质量控制提供了方法参考和示范。
设置水培试验对‘16-17’(谷蛋白前体聚合物明显,含量高)和‘16-20’(谷蛋白前体聚合物不明显,含量低)分别进行CK(氮2800 μmol/L,硫80 μmol/L)、N(氮3640 μmol/L,硫80 μmol/L)、S(氮2800 μmol/L,硫260 μmol/L)、N+S(氮3640 μmol/L,硫260 μmol/L)处理,以此改变稻米品质和稻米贮藏蛋白质的组成与含量,从而对稻米蛋白质各组分及相关品质性状进行分析。结果表明:(1)在N、S和N+S的不同处理下均增加了粗蛋白的含量,使‘16-20’的稻米粗蛋白百分含量分别增加2.35%、2.67%和2.73%;(2)在2个品种的各组分蛋白含量变化中,‘16-17’的醇溶蛋白和谷蛋白的百分含量在N、S和N+S下较对照分别增加了9.75%、4.21%和4.67%,3.92%、7.38%和12.92%。‘16-20’的谷蛋白百分含量在S和N+S处理下增加了17.72%和29.38%,醇溶蛋白百分含量在N+S下增加了3.73%,而球蛋白百分含量在N、S和N+S三个处理下降低了2.86%、3.78%和3.69%,清蛋白在N、S处理下显著降低;(3)谷蛋白的2个亚基的相对含量和57 kDa谷蛋白前体及57 kDa以上谷蛋白聚合体的积累在‘16-20’品种中明显增加。(4)稻米品质中,N、S配施对2个参试品种的碾磨品质性状的影响不明显,但有利于2个品种稻米外观品质和食味品质的改善,并使‘16-20’的营养品质显著增加,另外,‘16-20’的千粒重在S和N+S处理下显著增加。故不同N、S配施处理下,不同品种水稻贮藏蛋白质的组成和积累形态差异很大,并改变了含巯基蛋白质组分的积累量和积累形态。尤其是在富S条件下,蛋白质积累过程中形成较多的巯基及二硫键,并通过二硫键来改变含巯基的蛋白质亚基之间的聚合程度,形成不同分子量的谷蛋白聚合体,使蛋白质的积累形态发生明显改变,进而使稻米相关品质性状发生改变。
以武夷水仙茶叶籽为原料,采用乙醇水剂法提取武夷水仙茶叶籽油,通过单因素试验考察了提取温度、料液比、乙醇浓度和pH对提取率的影响,并采用正交试验设计优化了提取工艺条件。结果显示,武夷水仙茶叶籽油最佳提取条件为乙醇浓度30%(V/V)、料液比1∶7、pH 9、提取温度60 ℃,在该条件下武夷水仙茶叶籽油提取率为93.61%。在提取的武夷水仙茶叶籽油中共检测到18种脂肪酸,以油酸(51.77%)、亚油酸(23.14%)为主,∑SFA∶∑MUFA∶∑PUFA=1∶2.64∶1.27,各项理化指标均符合国家标准。结果表明武夷水仙茶叶籽油是一种营养价值较高的植物食用油,研究结论可为武夷山茶产区茶叶籽油提取、品质评价提供理论依据。
建立并优化猴耳环多酚的纯化工艺并对其组分进行定性分析。本研究以猴耳环多酚粗提物为原料,以吸附及解吸附效果筛选了最优大孔树脂,再以吸附、解吸附和纯度为评价指标,考察各工艺参数对AB-8树脂纯化多酚的影响,最后采用超高效液相色谱-四级杆-飞行时间串联质谱(UPLC-Q-TOF-MS)法进行多酚组成定性分析。结果表明:优选 AB-8树脂,粗提物以质量浓度3 mg/mL、流速1 mL/min上样10 BV(柱体积:1 BV=10 mL),水洗后,用60%乙醇5 BV以1 mL/min的流速洗脱。在此工艺条件下,多酚纯度达到58.64%。UPLC-Q-TOF-MS定性分析了纯化后猴耳环多酚14种组分。建立的猴耳环多酚的纯化工艺稳定可行,实现了其组分定性分析,为进一步研究提供了依据。
以6个不同花色的小苍兰品种为实验材料,在量化小苍兰花色表型和初步确定花瓣色素类型的基础上,利用UPLC-Q-TOF-MS技术鉴定花瓣中的花黄色素组成并比较分析各组分含量。结果表明:在小苍兰花瓣中鉴定到13种黄酮及黄酮醇物质,分别为槲皮素、山萘酚、异鼠李素、柚皮素、黄芩素及其糖苷;槲皮素及其糖苷是小苍兰花瓣中重要的黄酮醇物质;随着小苍兰的花朵开放,花黄色素含量多呈下降趋势;在不同小苍兰品种中,花黄色素含量存在明显差异,其中,红、紫色系品种含量显著高于黄、白色系品种,尤其是‘上农红台阁’‘Red Passion’和‘Castor’,其含量在各发育阶段均表现为较高水平的积累。此外,花色表型为复色的‘Red Passion’和‘Castor’中上部与基部花瓣的花黄色素含量存在显著差异。相关分析表明,各花黄色素组分的积累与小苍兰花色明度均呈极显著负相关;槲皮素、异鼠李素及其糖苷含量与花色红度呈极显著正相关,柚皮素、山萘酚及其糖苷与花色红度呈显著正相关;山萘酚及其糖苷含量与花色鲜艳程度呈显著正相关。可见,花黄色素影响小苍兰的花色呈现。
为探明橡胶林的生物量和碳储量,以更好地了解橡胶林在区域生态系统中的碳汇作用,研究了西双版纳地区成龄橡胶林及另外2种主要类型人工林——澳洲坚果林和茶园的生物量与碳储量及其分配特征。采用完全收获法采集平均标准木全株,划取样方采集土壤、林下植被和枯落物,并对所有样品进行实际称重和含碳量测定,进而计算生物量和碳储量。结果表明:橡胶林的总生物量为(289.18±15.15)t/hm2,其中林木生物量占比97.06%;橡胶林的总碳储量为(285.02±15.12)t/hm2,其中土壤碳储量占比54.18%、林木碳储量占比45.30%。橡胶林的总生物量远高于茶园[(56.82±12.10)t/hm2]和澳洲坚果林[(44.46±3.83)t/hm2],但三者生物量分配特征相同,均是林木生物量占绝大部分而枯落物和林下植被占比很小;橡胶林的总碳储量也远高于澳洲坚果林[(162.70±3.83)t/hm2]和茶园[(112.03±8.52)t/hm2],且三者都是土壤碳储量占比最大、林木碳储量其次,但澳洲坚果林和茶园都是土壤碳储量的占比(88.18%和77.64%)远高于林木碳储量的占比(10.76%和21.70%)。尽管橡胶林的生物量和碳储量与热带雨林(生物量约420 t/hm2,碳储量约310 t/hm2)相比低很多,但比其他类型人工林高,而橡胶林复合种植模式可进一步显著提高林分生物量的积累和储碳固碳能力,提升橡胶林生态系统的生产力和碳汇功能。本研究为评估橡胶树种植对区域生态系统碳平衡的影响提供了基础依据。
为准确评估不同橡胶树种植区的年产胶潜力的变化,根据2000—2015年遥感和气候数据,分别建立了橡胶产量气象影响指数和橡胶树气候适宜性指数序列,通过统计分析和利用ArcGIS空间分析功能,研发了基于年综合气候适宜度指数的橡胶树产胶年景评估模型,模型空间分辨率1 km×1 km,实现了橡胶树种植区产胶潜力精细化评估,克服了传统意义上依靠单站数据预测橡胶产胶年景的缺陷。结果表明:该模型实现了依靠气候数据客观、定量预测种植区橡胶树在不同区域的年产胶能力变化,能从宏观上区分不同区域的差异,为橡胶树精细化气象决策服务提供技术支撑。
为揭示热带沿海地区不同森林类型凋落物现存量及其养分元素储存能力的差异,选取林地相邻、生境条件基本一致的青皮林和木麻黄林为研究对象,设置随机样地,采集未分解层、半分解层、已分解层凋落物样品,测定凋落物层现存量和主要养分元素含量、储量及其释放率。结果表明:(1)木麻黄林凋落物层现存量为29.49 t/hm2,是青皮林的2倍,2种林型不同分解层表现为:已分解层>半分解层>未分解层;(2)2种林型不同分解层养分元素含量基本遵循C>N>Mg>K>P的变化模式,随着凋落物分解,青皮林各养分元素含量逐级降低,木麻黄林则因养分元素不同而异,可能因凋落物C含量流失过多出现损失速率大于分解释放养分速率而造成半分解层N、P、Mg的含量相对增加,但均在已分解层含量最低;(3)木麻黄林凋落物层养分储量值为8448.23 kg/hm2,是青皮林的2倍,各分解层凋落物养分元素的储量依次为C>N>Mg>K>P,与养分元素含量变化规律一致,而养分释放率从未分解层(-1.79%、-0.97%)到半分解层(0.65%、1.23%)呈现增加趋势。总之,同一立地条件下,不同林型的凋落物现存量、养分含量及其储量的差异可能与植物叶片生物学特征、微环境条件、微生物种群及活性不同有关。
为揭示绿肥对咖啡园杂草多样性及功能群的影响,调查了云南省保山市常规种植咖啡园(CK)、种植绿肥田菁咖啡园(SC)、种植绿肥硬皮豆咖啡园(MU)的杂草群落,探讨种植绿肥对咖啡园杂草群落的生态位、多样性、群落结构相似性及功能群的影响。结果表明:CK有杂草12科21种,SC有杂草10科16种,MU有杂草7科10种。3种类型咖啡园杂草生态位宽度大于0.600的杂草有10种,其中,CK有6种,SC有2种,MU有3种。种植绿肥的咖啡园杂草的物种丰富度、个体数、ACE估计值、Fisher α指数、Shannon-Wiene指数及生物量均低于常规种植咖啡园(CK),其中,杂草物种丰富度、ACE估计值和鲜重具有显著性差异。常规种植咖啡园与种植绿肥咖啡园杂草群落结构不相似。3种类型咖啡园杂草单子叶一年生或越年生植物功能群占据最大优势,但种植绿肥咖啡园的占比更高。种植绿肥改变了咖啡园杂草群落的生态位、群落结构及功能群,降低了咖啡园杂草群落多样性,对咖啡园杂草群落产生了影响。
为了解云南保山喀斯特石漠化地区农田杂草种群组成及多样性特征,为当地的农田杂草的科学防治提供依据。在保山石漠化地区选择主要作物皇竹草(Pennisetum sinese Roxb)、核桃(Juglans regia L.)、烟草(Nicotiana tabacum L.)、玉米(Zea mays L.)进行农田杂草多样性调查。结果表明,该地区共有30科49种杂草,其中菊科(Compositae)和禾本科(Gramineae)杂草种类最多,发生频度最高的前10种杂草分别是:白花鬼针草(Bidens pilosa L. var. radiata Sch.-Bip.)、牛膝菊(Galinsoga parviflora Cav.)、马唐[Digitaria sanguinalis (L.) Scop.]、鸭跖草(Commelina communis)、金荞麦[Fagopyrum dibotrys (D. Don) Hara]、尼泊尔蓼(Polygonum nepalense Meisn.)、豨莶(Siegesbeckia orientalis L.)、牛筋草[Eleusine indica (L.) Gaertn.]、荷莲豆草(Drymaria diandra)、铁苋菜(Acalypha australis L.);生态位宽度值前10的杂草与发生频度最高的杂草种类一致。核桃地的杂草物种数最多,烟草地最少,样地Shannon(H)指数、均匀度平均数分别为2.83、0.64,农田两两间的Jaccard相异系数、Baray-Curtis距离系数最大的为核桃与烟草,烟草与玉米的Jaccard相异系数最小,距离系数最小的为核桃与玉米,其平均数分别是0.67、0.74,说明保山喀斯特石漠化地区农田杂草多样性高,应结合土壤气候、农事操作等科学防治杂草。
为了探究景迈山普洱茶区不同生境茶园根际土壤微生物群落结构多样性和差异性,对景迈山普洱茶区的微生物进行溯源,更好地保证景迈山原产地生产的普洱茶微生物的一致性。采用平板涂布分离技术,对从3个有机台地茶园(TS-A、TS-B、TS-C)和景迈山古茶园(GS-D)采集的根际土壤微生物进行培养,并利用分子生物学技术鉴定其种类。在茶园根际土壤微生物中经分离纯化共得到417株细菌和143株真菌,分别归类于27个细菌属和18个真菌属,4个茶园根际微生物多样性不同,细菌多样性和真菌多样性的排序分别为:GS-D>TS-A>TS-C>TS-B和TS-A>TS-B>TS-C>GS-D。4个茶园的微生物群落均含有节细菌属(Arthrobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)、杆菌属(Lysinibacillus)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、曲霉属(Aspergillus)和青霉菌属(Penicillium),其中芽孢杆菌属(Bacillus)和青霉菌属(Penicillium)为优势菌属。结果表明,景迈山不同生境下的根际土壤微生物群落组成有差异性,3个有机台地茶园的细菌多样性低于古茶园,但真菌多样性高于古茶园。3个有机台地茶园的规律如下:茶树品种一样,套种品种多的茶园的细菌和真菌多样性都高于套种品种少的茶园,套种品种相似的茶园,茶树品种越多,细菌的多样性更高,而真菌多样性更低。
以650 ℃下制备甘蔗渣生物质炭(BC650)为研究对象,在模拟自然条件下,在BC650上负载环境中常见的溶解性有机质(DOMs)即小分子没食子酸(GA)和大分子黄腐酸(HA),并对其性质进行表征;再以典型抗生素土霉素为目标污染物,探究外源DOMs耦合生物质炭对抗生素的吸附性能的影响。结果表明,DOMs的负载提高了生物质炭的比表面积,生物质炭的表面化学性质发生改变;预载DOMs后,生物质炭对土霉素的吸附能力明显降低,且GA负载的抑制作用较HA更为显著,就平衡吸附量而言,HA处理后其下降了10%,而GA的处理使其降低了30%,DOMs的预载对生物质炭吸附抗生素的影响可能是由DOMs处理改变了生物质炭的表面化学性质而致;DOMs负载前后生物质炭对土霉素表现出非线性吸附,氢键作用为主要吸附机制。所得结果可为生物质炭在抗生素污染控制中的实际应用提供重要的理论依据。