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    组学与生物技术
  • 组学与生物技术
    刘明洋, 杨洪, 代龙军, 王立丰, 郭冰冰
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    HSP90是维持细胞内稳态的关键成分,其通过调节其底物的成熟、稳定性、活性和翻转来控制多个细胞过程。橡胶树(Hevea brasiliensis Müll. Arg.)是生产天然橡胶的重要来源,其拥有数千种工业用途,具有较高的社会经济价值。利用PCR技术从橡胶树品种热研73397胶乳中克隆1个HSP90家族成员基因,命名为HbHSP90.6基因(GenBank登录号:OP375588),序列分析表明其编码区(CDS)为2112 bp。理化性质分析表明其相对分子量为80 774.85 Da,等电点为5.04,不稳定系数为38.98,总平均亲水性为-0.610,推测HbHSP90.6蛋白是一个稳定的亲水蛋白。保守结构域分析和多序列比对结果显示,HbHSP90.6含有1个PTZ00272的结构域和包含高度保守的MEEVD基序,属于HSP90家族成员。进化分析结果显示,HbHSP90.6与拟南芥AtHSP90.1(NM_124642.4)和水稻OsHsp90-1(LOC_Os04g01740)聚在一起,同源性分别为92.34%和86.44%。组织表达分析显示:HbHSP90.6基因在胶乳中的基因表达量显著高于根、花、枝、茎、叶,HbHSP90.6基因在胶乳中的表达量相对于花达到283倍,推测HbHSP90.6基因可能参与乳管胞内运输和胶乳代谢调控;胶乳中的伤害处理显著上调HbHSP90.6基因的表达,是处理前的19倍,推测HbHSP90.6基因参与机械伤害调控的橡胶树生理与代谢活动反应;HbHSP90.6基因在植物激素乙烯利、茉莉酸处理和吲哚-3-乙酸处理的6 h时表达量均达到最高,分别是处理前的45倍、17倍和6倍;在油菜素内酯处理后的12 h时,HbHSP90.6基因表达量显著上调表达,达到处理前的50倍,推测HbHSP90.6基因参与植物激素介导的转录调控。通过构建35S::HbHSP90.6::GFP融合表达载体进行亚细胞定位,结果显示HbHSP90.6基因定位在细胞质和细胞核中,与亚细胞定位预测结果一致。该研究结果为阐明HbHSP90.6基因在植物激素信号调控的橡胶树逆境胁迫和胶乳代谢分子机制研究奠定坚实基础。

  • 组学与生物技术
    郑乾明, 王小柯, 王红林, 解璞, 付慧敏, 陈传武
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    高等植物糖转运蛋白SWEET(sugars will eventually be exported transporter)家族具有葡萄糖、果糖或蔗糖的转运活性,广泛参与光合产物韧皮部装载和卸载,以及花、果实和种子发育等生理过程。为探讨CitSWEET15基因在甜橙果实发育和成熟期间的生理功能,本研究开展CitSWEET15的基因克隆、表达模式、亚细胞定位和蔗糖转运活性分析。CitSWEET15基因的开放阅读框(open reading frame, ORF)长度为918 bp,编码305个氨基酸,含有7个跨膜结构域。CitSWEET15的理论等电点为6.29,相对分子量为34.15 kDa。系统进化分析表明,CitSWEET15AtSWEET15VvSWEET15LcSWEET15PuSWEET15为直系同源基因,属于SWEET Ⅲ类。序列比对表明,CitSWEET15与克里曼丁橘、莽山野橘、金柑、柚、宜昌橙和枸橼的SWEET15基因的核苷酸序列一致率为98.69%~99.9%,氨基酸序列一致率为97.38%~100%。CitSWEET15和上述柑橘类SWEET15成员,与AtSWEET13的4个蔗糖识别位点和3个蔗糖转运活性相关位点完全一致,说明CitSWEET15和柑橘类SWEET15成员可能均具有蔗糖转运活性。荧光定量PCR检测表明,CitSWEET15基因在甜橙果实的种子和果肉中表达量较高,果肉中CitSWEET15基因的表达水平在花后80~140 d较低,随着果实发育显著上调,在花后230 d达到最高水平。将CitSWEET15的C端融合绿色荧光蛋白,然后在拟南芥叶肉原生质体中瞬时表达。亚细胞定位分析表明,荧光信号分布在原生质体外缘,CitSWEET15定位于细胞膜。通过在酿酒酵母W303a(W303-1A)菌株中异源表达和蔗糖类似物七叶苷孵育,检测CitSWEET15和AtSWEET10(At5g50790,阳性对照)的蔗糖转运活性。表达CitSWEET15的酵母细胞与AtSWEET10相似,其荧光强度显著高于载体对照,表明CitSWEET15具有蔗糖转运活性。因此,CitSWEET15是定位于细胞膜的蔗糖转运蛋白,在柑橘类物种中序列高度保守,参与甜橙果实成熟期间的质外体蔗糖跨膜转运。本研究结果为了解甜橙果实可溶性糖积累提供基础,为改良果实风味和品质提供候选基因。

  • 组学与生物技术
    骆彩霞, 张涵, 刘樟扬, 赵钢军, 喻敏, 刘敏敏, 吴海滨
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    过氧化物酶(peroxidase, POD)是植物体内普遍存在且活性较高的一种酶,在植物生长发育和胁迫响应中发挥重要作用。从丝瓜基因组层面分析POD家族基因及其对盐胁迫响应的研究鲜有报道。本研究利用生物信息学方法在丝瓜基因组中鉴定出94个POD家族成员,具有相似的基因结构,大多数含有3个或者4个外显子;编码氨基酸数量在89~688之间,平均为309个;理论等电点(pI)介于4.58~10.34之间;其中57个成员为碱性氨基酸,82个成员为亲水性蛋白;POD家族成员不均匀地分布在丝瓜13条染色体上,其中7号染色体最多(20个),12号最少(1个)。系统发育分析将丝瓜POD家族划分为8个亚家族。与拟南芥的POD家族基因共线性分析表明,2个物种之间有12对共线性基因,丝瓜中POD家族基因发生了扩张。蛋白保守结构域分析表明,丝瓜POD家族成员都含有plant peroxidases保守结构域和相似的保守基序。启动子区域的顺式作用元件分析发现,启动子中含有大量的脱落酸、赤霉素、生长素、乙烯、水杨酸、茉莉酸甲酯等植物激素响应元件和低温、低氧、光、干旱、防御和胁迫响应等胁迫响应顺式元件。丝瓜幼苗受到200、500 mmol/L NaCl胁迫处理时,POD活性增强,56个POD家族成员基因表达量显著上升。通过表达趋势分析,获得2个显著富集趋势,包含的35个基因在不同浓度盐胁迫处理下显著上调表达,表明这些基因可能参与丝瓜对盐胁迫响应。本研究从基因组层面鉴定丝瓜POD家族成员,并进行其理化性质分析及盐胁迫下表达分析,为更深入研究丝瓜POD基因家族的生物学功能奠定基础。

  • 组学与生物技术
    赵若男, 玉万国, 陈振林, 宋慕波, 刘英健
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    荸荠(Eleocharis dulcis)的膨大球茎是其主要的可食部位,而参与膨大过程调控的相关基因尚不清楚。COL5CONSTANS-Like 5)基因是COL基因家族成员之一,可能在植物储存器官发育和膨大过程中发挥重要作用。为了研究荸荠COL5在球茎膨大过程中的表达模式及可能的作用,从荸荠转录组数据库中筛选与其它植物COL基因同源性较高的转录本片段并克隆其cDNA序列以及DNA全长,进而对其进行生物信息学分析和时空表达模式分析。结果表明:克隆得到的荸荠膨大相关COL基因ORF长度为1017 bp,可编码338个氨基酸,DNA序列长1275 bp,包含1个长度为257 bp的内含子,将其命名为CwCOL5(ON934922)。生物信息学分析显示,CwCOL5蛋白分子式为C1592H2515N477O508S17,预测蛋白质相对分子量为37 010.39 Da,理论等电点为5.89,总平均亲水值(gravy)为-0.462,不稳定系数为45.63,属亲水性不稳定蛋白质,有31个磷酸位点,无跨膜结构,无信号肽,亚细胞预测分析显示其定位于细胞核。CwCOL5含有2个B-box Zinc finger和1个高度保守CCT结构域。系统进化分析表明,CwCOL5与莲藕(Nelumbo nucifera)、拟南芥(Arabidopsis)的COL5蛋白亲缘关系较近。荧光定量PCR结果显示,CwCOL5在叶片与荸荠皮中有较高的表达量,在球茎膨大前期表达快速上升。荸荠COL5属于典型的锌指蛋白转录因子家族,推测该基因可能参与荸荠球茎膨大过程。本研究在荸荠球茎中克隆COL5基因并分析其表达模式,为植物球茎膨大的分子机制研究提供基础。

  • 种质资源与遗传育种
  • 种质资源与遗传育种
    余应鹏, 李孟凯, 晏启, 庞深深, 陈学达, 邢震
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    西藏兰科植物资源丰富,主要分布于喜马拉雅山脉东麓,其中林芝市墨脱县、波密县、察隅县,日喀则市亚东县、定结县、聂拉木县、吉隆县等地区为西藏兰科植物的主要分布点,随着最新《国家重点保护野生植物名录》的发布,越来越多的兰科植物被列入保护名录。本研究报道了在西藏东南部发现的兰科(Orchidaceae)斑叶兰亚族(Subtribe Goodyerinae)植物新记录4种,分别为开唇兰属(Anoectochilus)短唇金线兰(Anoectochilus brevilabris Lindl.)、叉柱兰属(Cheirostylis)扁茎叉柱兰[Cheirostylis moniliformis (Griff.) Seidenf.]、斑叶兰属(Goodyera)毛梗斑叶兰(Goodyera hispida Lindl.)和川滇斑叶兰(Goodyera yunnanensis Schltr.)。其凭证标本保存于西藏农牧学院植物标本馆(TAAAHUC)和中国科学院武汉植物园标本馆(WIB)。斑叶兰亚族植物大多具有药用价值,本次新记录的报道对西藏药用兰科植物的引种、扩繁驯化、生物多样性保护及开发利用研究具有重要意义。

  • 种质资源与遗传育种
    苏凡, 王清隆, 吉训志, 秦晓威
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    本研究报道了1种可以做香料的海南菊科新记录植物——点叶菊(Porophyllum ruderale (Jacquin) Cassini),介绍其生物学性状、产地和分布等,评估其生态入侵风险,对其在作为香料植物的价值上进行分析,为海南省外来入侵物种的预防、控制及香料资源开发利用提供参考。

  • 种质资源与遗传育种
    陈永滨, 马良, 高元龙, 李恒, 陈新艳, 叶宝鉴
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    本研究报道了福建省维管植物新记录1属和5种,即荆芥属(Nepeta Linn.)、荆芥(Nepeta cataria Linn.)、中华香简草(Keiskea sinensis Diels)、曲边线蕨[Leptochilus ellipticus var. flexilobus (Christ) X. C. Zhang]、红花青藤(Illigera rhodantha Hance)、岩藿香(Scutellariafranchetiana Levl.)。凭证标本保存于福建生物工程职业技术学院博物馆。

  • 种质资源与遗传育种
    余文迪, 姜贵芸, 刘娟旭, 余义勋
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    为科学评价报春苣苔属植物的观赏性状,以报春苣苔属40种植物为材料,采用层次分析法,确定观叶性状、观花性状、植株特征和栽培表现共4个一级指标构成约束层,并在标准层选取叶形、叶面斑纹、叶色、花色及斑纹、花冠大小、花量、花期时长、叶片排列、株型紧凑程度、花序梗形态、栽培难度、病虫害和抗逆性14个二级指标因子来构建报春苣苔属观赏性状综合评价体系。结果表明:在4个一级指标中,栽培表现所占权重最大,为34.0%,后面依次是株型特征(26.6%)、观花性状(24.0%)以及观叶性状(15.4%)。在14个二级指标因子中,栽培难度、花序梗形态、叶面斑纹以及叶片排列对报春苣苔属植物观赏价值的总权重均超过10.0%,其中栽培难度的总权重达17.2%,是影响报春苣苔属观赏价值的关键指标。根据制定的评分标准对40种报春苣苔属植物进行赋值,结合权重计算总分,并划分为3个等级:Ⅰ级(总分3.5以上),观赏价值高的种类,共计10种;Ⅱ级(总分3.0~3.5),观赏价值中等的种类,共计20种;Ⅲ级(总分3.0以下),观赏价值低的种类,共计10种。其中,被评为观赏价值高的种类(Ⅰ级)有:妖后、雪天使、桂中报春苣苔、星尘、覃塘报春苣苔、蓝色心情、柳江报春苣苔、莲座状河池报春苣苔、翔鸟、大根报春苣苔,这10种报春苣苔属植物均易于栽培且在观花观叶性状和株型特征上各有突出,即可作为优良的杂交亲本参与育种,也可直接推广到市场;被划为观赏价值低的种类(Ⅲ级)往往是在栽培方面有难度、抗逆性差、花序梗形态差以及花色斑纹缺乏特点。通过聚类分析将40种报春苣苔按观赏性状划分为5类,选择性状互补的种类作为亲本有望产生更为优良的杂交品种。

  • 种质资源与遗传育种
    滕建国, 王家保, 徐立, 李琼, 刘国道
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    热带作物种质资源是我国热带农业科技发展的重要基础,为全面落实新时代热带作物种质资源保护与利用工作,推进热作产业高质量发展。本研究详细阐述了我国热带作物种质资源收集保存情况、种质资源圃(库)建设情况,以及种质资源的创新利用情况,依据发展现状和远景定位,指出现阶段我国热带作物种质资源收集保存与创新利用研究存在的问题,并提出针对性发展建议。

  • 种质资源与遗传育种
    何云, 濮文辉, 黄振远, 李琼, 洪青梅
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    种质资源管理信息化是提升种质资源管理效率的必经之路,共享是激活现有种质资源利用价值,实现种业乘数效应的重要手段,共享活动中的惠益分配是推动种质资源共享的原始激励,而惠益权属存证是惠益分配的关键依据。目前热带作物种质资源管理面临着资源流动业务链条管理分散、资源及业务链信息数据失真、资源可信惠益分配证据链缺失等问题。针对这些问题,基于区块链技术,提出了一种面向热带作物种质资源管理的区块链系统,利用区块链去中心化、不可篡改、全程留痕、可追溯、集体维护、公开透明等特点,解决信息不对称问题,从而实现热带作物种质资源的众多有关机构和环节的协作信任与一致行动,有效地解决上述问题和挑战。该系统实现了热带种质资源全生命周期中对种质资源所作处理的全程留痕,以及对种质资源的精准溯源,为今后农业领域与计算机领域相结合、资源溯源等研究工作奠定基础,对热带作物种质资源高效管理与潜在价值的挖掘具有重要意义。

  • 作物栽培与生理生化
  • 作物栽培与生理生化
    史敏晶, 张世鑫, 丁欢, 蒋毅, 田维敏
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    巴西橡胶树是最重要的人工栽培产胶植物,树干割胶是当前从橡胶树乳管组织中获取天然橡胶的唯一途径。割胶后的排胶特性直接决定胶乳的产量,但其排胶机理目前尚不完全清楚。橡胶树树皮的膨压是乳管排胶的主要初动力,而细胞壁的主要成分木质素含量的高低与膨压密切相关。目前关于橡胶树树干树皮细胞中木质素含量的研究较少,缺乏通过形态结构研究分析木质素含量高低的研究。以橡胶树RY8-79和PR107成龄树树皮为研究材料,制备石蜡切片,分别以Wiesner反应方法、Máule反应方法以及番红染色结合荧光显色的方法对树皮组织中的木质素进行了染色定位分析。研究结果表明:光镜明场下,Wiesner反应方法和Máule反应方法能显色薄壁细胞壁中的木质素成分,但颜色浅淡,很难区分不同品系之间的差异;番红染色后能观察到薄壁细胞中浅紫红色的木质素成分,但不同组织以及不同品系之间同样很难区分;番红显色后结合546 nm绿光激发则能观察到木质素组织明显的红色荧光,不同细胞类型和不同品系之间差异明显,RY8-79薄壁细胞中木质素荧光明显弱于PR107,表明该品系中木质素的含量低于PR107。碘-溴染色显示次生乳管的结果表明,次生乳管分布的位置和木质素显色较深尤其是荧光强的部位一致。由此推测乳管及其周围的细胞中木质素含量较高,这一现象在PR107中尤其明显。此外,Wiesner反应和Máule反应不仅需要间苯三酚、盐酸和高锰酸钾(KMnO4)等危险化学试剂,而且反应时间不好把控,切片容易从载玻片上脱落以及细胞壁易破损;而番红染色结合荧光观察所用试剂则是安全无毒的且细胞结构完整。综合比较不同的方法,番红染色结合荧光显色是当前最适合橡胶树树皮组织细胞中木质素显色的方法,不仅能清晰区分木质素含量的高低,而且安全、简便易操作。

  • 作物栽培与生理生化
    孙彬杰, 姜舒雅, 林萱, 陈璐, 陈文杰, 邹天浩, 宋勇
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    为了研究木薯间作甜瓜模式下木薯产量、品质、光合性能及土壤酶活性的变化,为进一步改进长沙产区木薯间作甜瓜栽培技术提供理论依据。本研究以木薯(南植199)和甜瓜(湘甜薄脆)为试验材料,设计以木薯单作(CK)为对照,木薯间作甜瓜时,以甜瓜3种种植密度(T1、T2、T3,株距分别为0.5、0.7、0.9 m)为处理,研究木薯间作甜瓜对木薯产量、品质、光合性能及土壤酶活性的影响。结果表明:与木薯单作相比,木薯间作甜瓜处理下,木薯单株结薯数、干物率和淀粉含量无显著性变化,间作提高了木薯单株产量、经济产量、可溶性蛋白和维生素C含量,各处理对木薯产量与品质的影响大小依次为T2>T3>T1>CK。在间作模式下,木薯叶片的光合能力得到显著提升,在块根形成期与膨大期木薯叶片的净光合速率(Pn)显著高于单作处理;在块根成熟期T2处理下,木薯叶片的Pn显著高于其他处理,间作处理下木薯叶片的胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均显著高于单作处理。随着木薯植株的生长,土壤中蔗糖酶活性表现出先降后增的趋势,脲酶表现出先增后降的趋势,而酸性磷酸酶和过氧化氢酶表现出逐渐下降的趋势。不同时期间作对土壤中蔗糖酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶的活力有明显的促进作用,但对脲酶活性的影响较小,其中T2处理在木薯块根膨大期与块根成熟期土壤中蔗糖酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶的活力显著高于单作处理。综上表明,与木薯单作相比,木薯间作甜瓜模式提高了木薯光合性能及土壤肥力水平,从而提高了木薯的经济产量和品质,其中以2行木薯间作1行甜瓜,甜瓜株距为0.7 m的栽培模式最优,为适合长沙产区的木薯间作甜瓜模式。

  • 作物栽培与生理生化
    刘晓燕, 梁强, 李毅杰, 庞天, 宋修鹏, 李杨瑞, 王维赞
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    为探明甘蔗机械收获后的土壤压实效应对宿根蔗生长的影响以及根系中内源激素的动态变化规律,以广西蔗区糖料蔗主栽品种桂糖42号作为研究对象,设计了机收时运输车碾压植蔗行和碾压行间2种处理方式,以人工砍收作为对照。结果表明:在宿根蔗苗期阶段,碾压处理后植蔗行和行间土表以下0~50 cm的土壤紧实度均大幅升高,其中0~10 cm区域增幅最大,随着土层加深,土壤紧实度增幅逐渐减小;至伸长期后,植蔗行中土壤0~30 cm纵向区域的紧实度与对照无显著差异,但30~50 cm及行间0~50 cm纵向区域的紧实度仍显著高于对照。在农艺及产量性状方面,碾压植蔗行使宿根蔗发株率显著减少42.0%,12月株高降低19.4%,有效茎数减少26.1%,蔗茎产量减产36.9%,而11月、12月和1月蔗糖分含量分别比对照提高1.40、0.75和0.58个百分点,碾压行间处理的株高、茎径、有效茎数和产量与对照相比均无显著差异。在根系形态及内源激素水平上,机收碾压植蔗行处理的根系干重和根长分别减少9.12%和10.72%,根总表面积和总体积也显著下降,而机收碾压行间的根系形态指标与对照相比无显著差异。压实处理后甘蔗根系中的IAA、GA3、ZR含量均不同程度降低,IAA/ABA、GA3/ABA、ZR/ABA也有同样表现,而ABA含量则显著升高;根系的内源激素含量、比值、根系形态及蔗茎产量之间存在一定相关性,IAA、GA3、IAA/ABA、GA3/ABA与根系干重、根长、株高、有效茎数呈正相关,ZR和ABA则呈负相关。综上,机收碾压可使蔗田土壤紧实度显著增加,使根系内源激素水平发生改变,进而影响甘蔗根系生长和产量,不同处理的减产效应差异显著,即压实植蔗行与压实行间相比,后者可显著降低压实对宿根蔗生长的影响。

  • 作物栽培与生理生化
    陆芃希, 张峻, 肖本木, 衣萌, 王平, 李延, 吴良泉
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    开展脐橙钼缺乏症的诊断及其光合生理响应研究,为柑橘缺钼诊断和合理施用钼肥提供依据。通过田间调查结合形态诊断、叶片分析诊断以及钼酸铵喷施试验,明确脐橙叶片的黄斑型黄化是缺钼引起,采集不同程度缺钼的脐橙叶片,研究缺钼胁迫对脐橙光合生理的影响。结果表明:轻度黄化、重度黄化和正常叶片的氮、钾、镁、硼含量均处于柑橘营养适宜范围,锌、钙含量三者间无显著差异,但轻度黄化和重度黄化叶片的钼含量低于柑橘钼缺乏的临界值(0.10 mg/kg),且均显著低于正常叶片。喷施0.05%钼酸铵可矫治脐橙叶片的黄化症状,进一步证实了缺钼是造成脐橙叶片黄化的原因。新叶出现近圆形、鲜黄色水渍状斑点或斑块,叶扭曲、叶缘向上向内卷曲是诊断脐橙缺钼的主要特征。缺钼显著降低脐橙叶片的光合色素含量、RUBP羧化酶活性、PSⅡ反应中心的潜在活性(Fv/Fo)、最大光化学效率(Fv/Fm)、电子传递能力(ETo/RC)以及量子产额(ETo/CSm),明显提高热耗散系数(DIo/RC),引起光合速率(Pn)的降低,叶片可溶性糖和蔗糖含量减少,光合作用受到抑制。

  • 作物栽培与生理生化
    袁淑娜, 涂寒奇, 潘剑, 黄坚雄, 王秀全
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    为明确五指毛桃植株矿质营养构成,充分利用五指毛桃生产中的副产物,提高五指毛桃种植的经济效益,增加养殖业饲料来源,本研究对胶园林下间作和单作种植条件下一年生和两年生五指毛桃植株(叶片、茎秆和果实)的生物量和矿质元素含量进行分析。结果表明:①五指毛桃地上部分生物量范围在3.06~9.22 t/hm2之间,表现为单作>间作,两年生>一年生;间作条件下五指毛桃叶生物量占比增加,茎生物量占比降低,林下间作两年生五指毛桃植株以果实发育为主,果实生物量占比较一年生增加99.64%。②五指毛桃植株叶片中N、Ca、Mg、Mn含量较高,果实中P、K、Ca、Mg、Fe、Zn含量较高,茎秆中Zn、Cu含量较高;两年生五指毛桃植株N、P、K、Mg、Fe、Mn、Cu含量均显著高于一年生,但Zn含量显著下降,Ca含量一年生和两年生植株无显著差异;橡胶林下间作可增加五指毛桃植株中N、K、Mg、Mn、Cu、Zn含量,降低P、Ca、Fe含量。③五指毛桃植株矿质营养丰富,叶片和果实中矿质元素含量高于茎秆,林下种植可以提高植株N、K、Mg、Cu和Zn总含量,降低Ca和Fe总含量;常量元素中钾含量最高,磷含量最低,五指毛桃叶片、茎秆和果实中钙磷比在1.52~4.84之间;微量元素中,Mn含量最高,Cu含量最低。本研究结果显示,五指毛桃植株叶片和果实矿质元素含量高于茎秆,两年生植株矿质营养优于一年生,林下间作会改变其植株矿质营养组成。从矿质营养组成看,五指毛桃植株不适合单独饲喂,可作为饲料添加剂替代部分粗饲料,节约饲料成本。

  • 作物栽培与生理生化
    吴丽芳, 魏晓梅, 蔡建
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    为探讨白刺花幼苗抗旱与耐寒协同响应的生理生化适应机制,以白刺花实生苗为材料,采用盆栽自然干旱及人工控温方法,分析幼苗抗旱生理,再以人工低温处理对白刺花抗氧化酶系、细胞膜损伤以及渗透调节的影响。结果表明:自然干旱胁迫下,白刺花叶片相对含水量随着干旱时间的增长显著减小,复水后2 d又能恢复生长;适度的干旱有利于光合色素的积累,严重时光合色素含量反而降低;超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)3种保护酶随着干旱时间的延长呈先升后降变化,SOD和POD活性8 d时达到峰值,分别为458.85、5.30 U/g,比对照增加142.53%、68.25%。丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量随干旱增强呈缓慢上升的趋势,15 d达到高峰,峰值为6.20 mmol/g,比对照增加108.75%;渗透调节物质脯氨酸(proline,Pro)含量呈先增后降趋势,10 d高达459.67 mg/g,比对照增加226.45%;干旱胁迫与低温交叉处理,白刺花叶片光合色素含量明显减小,3种保护酶变化与干旱胁迫相似,呈先升后降变化;MDA含量随低温胁迫延长呈缓慢上升的趋势,Pro含量的变化呈上升趋势。不同胁迫时期3种保护酶对白刺花抗旱性与耐寒性主导作用不同,表现为相互协调的作用方式。逆境胁迫下白刺花通过提高抗氧化酶并积累渗透调节物质Pro以减轻活性氧对膜伤害;干旱胁迫可提高白刺花对低温的适应能力,这种交叉适应性可能与保护酶系和渗透调节能力的增强有关。

  • 作物栽培与生理生化
    洪鹏, 和敏, 周会明, 张焱珍, 卯明娟, 王瑞, 马凯云, 邓云
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    在马铃薯蔗糖琼脂培养基的基础上,采用单因素与L16(45)正交优化试验的方法,研究5种环境条件对盖囊菇菌丝体生长与孢梗束形成的影响。结果表明:盖囊菇菌丝体在温度10~30 ℃、琼脂浓度0.5%~3.0%、pH 4.00~10.00、培养皿直径60~100 mm、光照时间0~24 h的范围内均能生长,其中在温度25 ℃、琼脂浓度3.0%、pH 5.80、培养皿直径100 mm、黑暗条件下菌丝体生长最快。盖囊菇孢梗束在15~30 ℃温度范围内均能形成,其余环境条件与其菌丝体相同,在温度27 ℃、琼脂浓度2.0%、pH 8.00、培养皿直径100 mm、光照时长24 h下孢梗束形成数量最多。正交优化试验表明,盖囊菇菌丝体生长最适环境条件组合为:温度25 ℃、琼脂浓度3.0%、pH 5.80、培养皿直径100 mm、光照时长0 h;其孢梗束形成最适环境条件为:温度25 ℃、琼脂浓度2.0%、pH 8.00、培养皿直径100 mm、光照时长14 h。总之,环境条件对盖囊菇菌丝体生长与孢梗束形成的影响较大且存在交互作用。

  • 采后处理与质量安全
  • 采后处理与质量安全
    赵立广, 陈松, 宋亚忠, 丁丽, 李建伟, 王岳坤, 陈施显, 邓大雨, 桂红星
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    低氨、无氨浓缩胶乳在乳胶制品加工应用过程中存在性能不足的问题,包括稳定性较差、硫化速度慢、湿凝胶强度低等,主要与稳定剂的使用有关。稳定剂对天然胶乳的性能影响很大,本研究选用氢氧化钾(KOH)、氨、十二烷基硫酸钠(SDS)和月桂酸钾4种稳定剂添加到天然胶乳中,研究不同稳定剂对鲜胶乳和超低氨浓缩胶乳稳定性的影响。结果表明:KOH能快速提升天然胶乳pH;维持鲜胶乳黏度稳定;提升鲜胶乳的机械稳定性(MST),尤其是当用量超过0.3%时作用更明显;但KOH会使浓缩胶乳黏度上升,导致浓缩胶乳增稠,对提升浓缩胶乳MST和氧化锌机械稳定性(ZST)作用不明显;KOH能显著提升浓缩胶乳的热稳定性以及橡胶粒子的粒径。氨用量较低时能快速提升天然胶乳的pH,但用量较高时提升作用下降;氨能稳定鲜胶乳的黏度,提升鲜胶乳MST,但当用量超过0.2%时提升作用不明显;同时,氨能维持浓缩胶乳的流动性,稳定黏度值;氨对提升浓缩胶乳的MST、ZST和热稳定性作用不明显;对胶乳橡胶粒子的粒径影响较小。SDS单独添加时会导致鲜胶乳增稠;但能维持浓缩胶乳流动性,抑制黏度升高;能缓慢提升浓缩胶乳的MST和ZST,提高橡胶粒子粒径,但对热稳定性提升作用不明显。月桂酸钾单独使用时同样会导致鲜胶乳增稠,同时也会导致浓缩胶乳缓慢增稠;但月桂酸钾能快速提升浓缩胶乳MST和ZST,同时月桂酸钾会导致浓缩胶乳热稳定性快速下降,对提高橡胶粒子粒径也有一定效果,但当用量超过0.3%时粒径降低。因此,在浓缩胶乳生产过程中需要控制稳定剂的种类和用量。

  • 采后处理与质量安全
    赵康云, 朴春红, 徐飞, 陈小爱, 张彦军
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    胡椒(Piper nigrum L)作为世界上最重要的香辛料之一,因其香气和口感而广受欢迎。现有研究主要聚焦于胡椒中胡椒碱的开发,但是淀粉作为胡椒颗粒中的主要组成成分,迄今为止,很少有人进行研究,人们对这种淀粉了解甚少,而胡椒淀粉可能与胡椒中的活性成分发生相互作用,对于胡椒的生产和产业的发展具有重要作用。为探究不同加工方式生产的胡椒中(黑胡椒和白胡椒)淀粉的特性,本研究采用硫代硫酸钠法分离了黑胡椒和白胡椒中的淀粉,并通过多种表征方法对2种胡椒淀粉的结构和理化特性进行分析。结果表明:黑胡椒淀粉和白胡椒淀粉的纯度分别为96.38%和97.70%,蛋白质、脂肪和灰分含量均较低,属于高纯度淀粉;SEM和粒径分布结果分析可知,黑胡椒淀粉和白胡椒淀粉均具有极小的淀粉颗粒(体积加权平均直径:3.44 μm和4.83 μm),但黑胡椒淀粉的粒径分布较广,呈不规则多边形,2种胡椒淀粉均为A型结构;与黑胡椒淀粉相比白胡椒淀粉具有较高的直链淀粉含量(24.21%)、相对结晶度(34.21%)、糊化温度(90.42 ℃)、凝胶强度(1466.72 g)、胶黏性(157.53)、咀嚼性(87.55)、凝胶焓(15.80 J/g)和回生值(1294.00 cP),但是白胡椒淀粉分子短程有序性(0.67)、峰值粘度(3074.00 cP)、谷值粘度(2615.67 cP)、崩解值(458.33 cP)和最终粘度(3909.67 cP)显著小于黑胡椒淀粉(P<0.05),表明不同加工方式生产的胡椒在结构和理化特性方面存在差异。综上所述,2种胡椒颗粒形貌相似,白胡椒淀粉具有更高的直链淀粉含量和分子短程有序性,同时有较好的凝胶性能和回生特性,白胡椒与黑胡椒主要区别在于有无外果皮,因此产生差异的可能是黑胡椒外果皮中少量淀粉影响。本研究结果对胡椒淀粉作为一种新的非常规作物小颗粒淀粉在食品和非食品工业的应用提供理论依据,并促进胡椒产业的可持续开发。

  • 采后处理与质量安全
    叶霞, 吴倩, 谢国芳
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    为探究采前喷施油茶饼粕提取液对火龙果果实采后抗病性的影响,本研究以紫红龙火龙果为试材,在果实采前喷施不同浓度油茶饼粕提取液,同时以喷施清水为对照(CK),采后果实贮藏于(10±0.5)℃,相对湿度90%~95%条件下,分析各处理的火龙果果实的采后理化、营养成分、活性氧(reactive oxygen species, ROS)代谢及防御酶活力的变化,并对各指标进行相关性分析和综合评分。结果表明:采前喷施油茶饼粕提取液处理均能有效降低火龙果果实的腐烂指数(decay index, DI);贮藏后期,经油茶饼粕提取液处理的火龙果果实的呼吸速率(respiratory rate, RR)、乙烯释放速率(ethylene release rate, ERR)得到有效抑制;油茶饼粕提取液处理能有效延缓其抗坏血酸(ascorbic acid, AsA)含量下降,提高其过氧化氢酶(catalase, CAT)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)等抗氧化酶活力,有效促进其过氧化氢(hydrogen peroxide, H2O2)代谢,降低果实体内H2O2含量,有效清除其生理代谢过程中积累的自由基。同时,油茶饼粕提取液处理能有效提高火龙果果实的苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonialyase, PAL)、过氧化物酶(peroxidase, POD)、多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)、β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3-glucanase, GLU)及几丁质酶(chitinase, CHI)等防御相关酶活力,从而提高果实抗病能力。相关性分析发现,火龙果果实腐烂指数与ROS积累、膜脂过氧化密切相关,减轻氧化应激、维持细胞膜完整性是提高火龙果果实抗病性的基础,增强果实的抗病能力有助于减轻腐烂。主成分分析发现,采前喷施1.00%油茶饼粕提取液组的火龙果综合评分最高,表明其效果最佳。综上所述,采前喷施1.00%油茶饼粕提取液处理通过提高火龙果果实抗氧化及抗病性来维持其品质。该研究结果为油茶饼粕提取液在火龙果采后贮藏保鲜中的应用提供理论参考。

  • 采后处理与质量安全
    王露露, 刘欣怡, 王雅丽, 唐文, 洪少友, 王军
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    本研究分别采用GB/T 1933—2009《木材基本密度测定方法》、GB/T 6043—2009《木材pH的测定》、蒽酮比色法、考马斯亮蓝法、木材解剖学方法和气相色谱-质谱(GC-MS)法测定了马达加斯加特有种茶鹃木(Humbertia madagascariensis Lam.)的木材(又称“药香黄檀”)的基本密度、pH、淀粉含量、可溶性蛋白含量、解剖结构及挥发性成分,为茶鹃木木材识别、植物保育及加工利用等研究提供依据。研究表明:茶鹃木木材的基本密度为1.684 g/cm3,水试发现其沉水。茶鹃木木材的pH为6.78,淀粉含量为10.953 mg/g,可溶性蛋白含量为0.271 mg/g。茶鹃木木材的宏观构造:黄褐色,木材有光泽;有“柑橘檀香”味,散孔材,管孔较大;管孔内、边缘含有白色至金黄色侵填体,弦切面上特别明显;横切面上射线清晰,均匀细密;径切面上射线斑纹明显,分布密集;弦切面上呈细线状,波痕略可见。微观构造:管孔为椭圆形、圆形,数目为3~5个/mm2;单管孔,分散,管孔内、边缘含有金黄色树胶;木射线非叠生,同形,单列,7~9根/mm;射线细胞较大,多数为椭圆形、长圆形,通常不含有树胶;横卧射线方形细胞3~7层;三切面上导管外侧及纤维组织中椭圆状晶体明显,数量众多,纵向排列规则。GC-MS分析表明:其主要成分为脂肪酸类(88.81%),其次为脂类(8.12%)和萜烯类(0.94%),其中含量最高的化合物为棕榈酸(47.32%),其次为硬脂酸(38.79%),另外,还含有少量的不饱和脂肪酸,如亚油酸(0.23%)和油酸(0.61%),推测茶鹃木木材的“柑橘檀香”味可能与此挥发性成分有关。

  • 植物保护与生物安全
  • 植物保护与生物安全
    郑丽旧, 符悦冠, 张方平, 吴知, 王建赟, 叶政培, 韩冬银, 李磊, 陈俊谕
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    为明确六点始叶螨在我国植胶区不同主栽橡胶树品系上的种群适合度,室内采用生物学方法观察六点始叶螨在热研73397、热研72059、热垦628、大丰95、PR107和RRIM600六个橡胶品系上的发育和繁殖情况,并组建实验种群生命表。结果表明,橡胶树品系对六点始叶螨的发育和繁殖存在显著影响。六点始叶螨的世代历期在RRIM600品系上最短,为10.93 d;在热垦628上最长,为12.82 d;幼期存活率在大丰95品系上最低,仅为65.00%,其他品系之间差异不显著;单雌产卵量在RRIM600上最大,为18.38粒/雌,PR107品系最不利于成螨的存活和繁殖,且寿命和产卵期也均最短;后代雌性比在不同橡胶树品系之间差异显著,在大丰95品系上雌性百分比最高,为78.67%。通过组建种群生命表进行参数分析,六点始叶螨的内禀增长率和周限增长率在RRIM600上最大,在热研73397上最小,其次为热研72059、热垦628和PR107,三者间内禀增长率参数值差异不显著;种群倍增所需时间在RRIM600上最短,在热研73397上最长,其次为热研72059、热垦628和PR107;净增殖率在PR107上最小。综合分析得出,六点始叶螨种群在RRIM600品系上有较高的适合度,在PR107上的适合度较低。

  • 植物保护与生物安全
    王燕, 黄曦泽, 冯德宇, 王萌, 梁晓宇, 张宇
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    由白粉菌(Erysiphe quercicola)引起的白粉病是橡胶树的主要病害之一,近年来在我国植胶区大面积暴发,严重影响橡胶树的产胶量。作为常见的胶园防护林树种,常绿乔木马占相思(Acacia mangium)是橡胶树白粉菌重要的寄主之一,研究橡胶树白粉菌与马占相思的生物互作,可进一步了解白粉菌在寄主上的行为反应,为有效控制橡胶树白粉病的初侵染源提供技术指导。研究发现:低温驯化可显著增强马占相思对橡胶树白粉病的抗性。23 ℃培养的马占相思嫩叶接种橡胶树白粉菌时发病严重,19 ℃驯化30 d的马占相思嫩叶发病较轻,15 ℃驯化30 d的嫩叶和23 ℃培养的成熟叶均不发病。扫描电镜观察发现,23 ℃培养的马占相思嫩叶表面不平整,蜡质晶体结构凸起且排列不规则,相互叠加缠绕;19 ℃驯化的嫩叶表面趋于平整,蜡质晶体结构凸起,排列有序;15 ℃驯化的嫩叶和23℃培养的成熟叶的表面平整,蜡质晶体结构表面平滑且有明显的晶体状蜡质。利用气相色谱质谱联用仪(gas chromatography-mass spectrometer, GC-MS/MS)对马占相思叶片的蜡质组成进行定性定量分析,与23 ℃培养的马占相思嫩叶相比,15 ℃和19 ℃驯化的嫩叶和23 ℃培养的成熟叶的蜡质组成更为复杂。15 ℃驯化的嫩叶主要蜡质成分及其含量与23 ℃培养的成熟叶更为一致,C36烷、C30酮、C32酯和C30醇的相对含量均显著降低。另外,15 ℃驯化可提高马占相思嫩叶在接种白粉菌时的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)氧化酶活性,其中SOD表现最明显。综上所述,推测低温驯化可能通过促进马占相思嫩叶蜡质晶体结构及组成的成熟化,阻止橡胶树白粉菌的侵染,从而提高植株抗病能力。本研究结果有利于了解橡胶树白粉病与寄主的互作关系,为橡胶树白粉病的高效防治提供理论依据。

  • 植物保护与生物安全
    梁秋杨, 白新鹏, 李国胜, 常会敏, 朱恒伟, 桥振栓, 黄桂花
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    为了探究火龙果茎多糖(PSP)对环磷酰胺所致免疫低下小鼠细胞免疫功能的调节作用,本研究对火龙果茎多糖进行毒性评价,通过检测小鼠淋巴细胞在有丝分裂原诱导下的增殖能力,计算小鼠体重、脾指数、全脾免疫计数以及血细胞计数等来评价小鼠细胞的免疫功能。结果表明:PSP对淋巴细胞存活率无抑制作用,PSP-1和5倍浓度条件下的PSP-2对T淋巴细胞有相同的增殖效应,对B淋巴细胞无明显影响;在免疫低下小鼠模型中,经PSP处理的小鼠脾指数和血细胞计数均有所缓解,且高剂量组效果较好,而对全脾免疫细胞的提升不明显。本研究表明,PSP-2可能是PSP-1中发挥免疫功能的活性组成成分,T淋巴细胞为主要效应细胞,火龙果茎多糖发挥免疫功能主要是通过促进淋巴细胞增殖能力来实现的。