辣椒是重要的蔬菜作物,其驯化和传播历史受到广泛关注。野生辣椒起源于南美洲安第斯山脉西北部,在南美洲和中美洲扩张、传播和演化。最早的辣椒栽培种从墨西哥开始,向多个地区传播,并发生了平行驯化。哥伦布大航海将辣椒从南美洲带回西班牙后,辣椒开始传入欧洲其他国家,并在16世纪中叶传遍整个中欧。与此同时,借助葡萄牙人开辟的“欧亚贸易航线”和西班牙人开通的“大帆船贸易”,大量的辣椒品种开始在亚洲、非洲、东欧传播,17世纪盛行的奴隶贸易带动了辣椒在非洲和北美洲的全面传播。随着全球贸易的发展,不同地区驯化的栽培辣椒品种得到更为广泛的交流,其中,一年生辣椒(Capsicum annuum L.)传播到亚洲、非洲、北美洲、大洋洲和东欧,成为全世界种植范围最广、品种类型最丰富的栽培辣椒种。灌木辣椒(C. frutescens L.)和中国辣椒(C. chinense Jacquin)被引入东欧、非洲和亚洲热带地区,下垂辣椒(C. baccatum L.)和柔毛辣椒(C. pubescens Keep)主要在中南美洲、印度尼西亚和南非等地种植。基因组学研究为辣椒的全球传播历史提供了重要的遗传证据,同时为辣椒演化研究提供了全新视角。
自交不亲和性是高等植物通过抑制自花授粉来阻止近亲繁殖的一种繁殖机制。在以茄科、蔷薇科、车前草科为代表的配子体自交不亲和机制中,花粉和雌蕊之间的自我/非自我识别由多态性S位点决定,其中SLF(S-locus F-box)/SFB(S-haplotype-specific F-box)基因是配子体自交不亲和花粉S决定因子。本研究通过生物信息学方法从菠萝基因组中筛选鉴定出21个SLF/SFB家族基因(AcSLF1~AcSLF21),各AcSLF基因在N端具有F-box保守结构域,其氨基酸长度、理论等电点、分子量存在较大差异,编码氨基酸序列大小范围为242~612 aa,分子量为27.778~69.070 kDa,其中18个AcSLFs蛋白偏碱性,总体蛋白稳定性较差,预测18个AcSLFs蛋白亚细胞定位于细胞核中,蛋白二级结构60%以上由α-螺旋和无规则卷曲组成。通过染色体定位分析发现其不均匀地分布在14条染色体上,其中AcSLF21未定位到具体染色体位置,并发现AcSLF4、AcSLF5、AcSLF6、AcSLF8、AcSLF14和AcSLF15与菠萝RNase T2家族基因发生连锁。从进化关系中发现,菠萝SLF/SFB家族与蔷薇科、车前科、茄科植物SLF/SFB进化关系较远。利用qRT-PCR对AcSLFs基因在菠萝雌蕊、雄蕊、叶片、果肉、茎和根的表达量进行分析,结果发现AcSLFs基因在菠萝不同组织中具有明显的表达差异性,其中AcSLF1、AcSLF2、AcSLF4、AcSLF9、AcSLF10、AcSLF11、AcSLF15、AcSLF19、AcSLF20、AcSLF21基因在菠萝雄蕊中呈高表达量,AcSLF3、AcSLF7在果肉中表达量最高,AcSLF5、AcSLF12、AcSLF18在根中表达量显著高于其他组织,总体来说,大部分菠萝AcSLFs基因主要在菠萝雄蕊或叶片中高表达。同时分析了雌蕊自花、异花授粉前后的表达变化,发现AcSLF1、AcSLF2、AcSLF15三个基因在授粉雌蕊中的表达量较未授粉显著上调,尤其在授粉6 h表达量急剧上调,随着花粉管的伸长其表达量降低,但在授粉24 h仍具有较高的表达量,推测这些基因可能在菠萝自交不亲和中起到重要作用。该研究为菠萝SLF/SFB家族基因的克隆提供参考,并为菠萝自交不亲和机制研究奠定良好基础。
为了筛选出控制槟榔花香的关键代谢物,提升槟榔花香,吸引更多授粉者,从而提高槟榔产量。本研究采用顶空固相微萃取气相色谱–质谱联合分析技术对不同时期槟榔花进行非靶向代谢组学检测。结果共检测到236种代谢物。利用VIP值和差异倍数相结合的方法共筛选出75种差异代谢物,主要包括萜类、酮类、醇类等。其中槟榔雌花的挥发性化合物从雌花未开期到初开期发生大量积累,在盛开期又发生轻微下降,所以雌花初开期可能是槟榔雌花花香形成的关键时期。槟榔雄花的挥发性化合物在雄花初开期到盛开期发生了大量积累,所以雄花盛开期可能是槟榔雄花花香形成的关键时期。之后对差异代谢物使用KEGG数据库对其代谢途径进行分析,筛选与植物花香有关且富集显著的代谢通路。结果表明:槟榔雌花中富集显著且与花香合成有关的代谢途径为脂肪酸生物合成,在该通路上富集的物质为癸酸。癸酸是一种脂肪酸类物质,其多用于植物生理和信号传递等功能,槟榔雌花未开期到初开期癸酸含量上调,花香释放量也发生相应的提升,这可能是由于槟榔在雌花初开期开始授粉,需要传递更多的化学信号,从而吸引授粉者。所以癸酸可能是槟榔雌花为了授粉而释放的一种化学信号。槟榔雄花中富集显著且与花香合成有关的代谢途径分别为双萜类生物合成和脂肪酸降解,棕榈醛和(4aR,6aS,9R,11aR,11bR)-4,4,11b-三甲基-8-亚甲基十四氢-6a,9-甲基环庚[a]萘分别富集在这2条代谢途径上。(4aR,6aS,9R,11aR,11bR)-4,4,11b-三甲基-8-亚甲基十四氢-6a,9-甲基环庚[a]萘为萜类物质,中文名为贝壳杉烯是双萜类物质,它的对映体ent-贝壳杉烯在贝壳杉烯合酶的作用下由反式-牻牛儿基牻牛儿焦磷酸开环而合成,是赤霉素的前体。雄花初开期到盛开期该物质含量发生下调,可能是由于雄花盛开期时所需赤霉素含量降低。棕榈醛为醛类物质,是脂肪酸生物降解释放出的代谢物,槟榔雄花初开期到盛开期花香释放量升高,同时棕榈醛的含量也发生上调,二者之间呈正相关关系。因此,以上3种代谢物可能是影响槟榔花香的关键代谢物。
纤维素是植物根系的主要成分之一,在植物抗倒伏中起到关键作用。CesA7是控制纤维素合成的重要基因,在甘蔗中的功能未知。以水稻OsCesA7基因为参考序列,在甘蔗割手密(Saccharum spontaneum)、甘蔗杂交栽培品种(Saccharum spp. hybrid)、甘蔗热带种(S. officinarum)3个基因组中进行同源分析及功能预测。基于该基因及其同源基因的进化分析显示杂交栽培品种的CesA7基因和热带种的CesA7基因更为接近,禾本科植物有明显的聚类,但不能区分草本植物和木本植物。甘蔗CesA7基因的启动子区域含有大量的光反应和茉莉酸甲酯元件,说明该基因可能参与植株的光形态建成和甘蔗抗逆反应。启动子和蛋白互作预测表明CesA7基因与MYB转录因子存在互作,说明其在作物生长发育和胁迫响应中起到一定作用。此外,水稻和高粱中CesA蛋白的功能预测显示,其参与调控了纤维素合成和木质素降解过程。通过对7个甘蔗及其近缘属代表种质的苗期根和叶的转录组数据分析,发现CesA7基因在根中表达量远高于叶,推测该基因参与调控甘蔗根系的发育。在甘蔗及近缘属不同种质中对该基因进行SNP变异检测,发现在割手密中核苷酸多态性最高。外显子区域的核苷酸多态性明显高于内含子区域,在基因第4个外显子(2000 bp左右)区域的多态性最高,推测在该位点可能经受平衡选择造成不同等位基因的功能分化。借助多序列比对结合重测序数据分析,本研究挖掘了2个可区分割手密和热带种的潜在分子标记。该研究结果对进一步研究和利用CesA7基因改良甘蔗品种提供理论指导。
诺丽果(noni)是海南的一种特色水果,具有多种药效价值,但关于其植物蛋白的研究却很少。本研究采用基于BPP+酚提取法的双向电泳技术,通过优化实验条件,对花蕾期、半成熟及成熟期等3个时期产自海南的诺丽果实进行蛋白质的提取分离,获得其植物蛋白指纹图谱;利用Image Master 5.0软件分析凝胶图像筛选出高表达蛋白;再利用MALDI-TOF-MS技术对这些蛋白酶解产物进行质谱鉴定;通过生物信息学手段对3种诺丽果实的高表达蛋白初步进行蛋白功能分析。结果表明:花蕾期、半成熟及成熟诺丽果实分别有44、49和40个高表达蛋白,通过质谱鉴定,确定了其中分别有33、22和39个蛋白,从属不同植物功能的蛋白种类;不同成熟期的高表达蛋白差异较大,涉及叶绿体连接酶、半胱氨酸蛋白酶、蛋白激酶、泛素连接酶、生长素反应因子等多种蛋白质。该研究为进一步开发利用诺丽果的植物蛋白提供科学合理的理论指导。
华石斛是海南岛特有的热带兰科植物,具有很高的观赏和药用价值。然而,未确定的内参基因限制了该物种基因表达分析。本研究利用之前华石斛转录组数据,筛选出164个变异系数低(CV≤0.2)和表达量中等(TPM在10~300之间)的候选内参基因。为了避免共表达现象对内参基因稳定性分析的影响,根据GO功能聚类分析结果,从不同的功能群中共筛选出24个候选基因。为避免模板中可能残留的基因组DNA在RT-qPCR扩增过程中产生假阳性,本研究设计了跨越内含子引物,并通过电泳筛选出符合要求的15个候选内参基因的扩增引物。为了确保RT-qPCR扩增的特异性,使用LightCycler 96进行熔解曲线分析。依据15个候选基因的RT-qPCR数据,同时综合多个算法分析,在干旱胁迫下,不同软件分别确定CLP1 & SEC23、SEC23 & CPY71、CLP1 & SEC23和RNG1L & PECT为最佳内参基因,综合排序后选取SEC23和CLP1为华石斛干旱胁迫下最稳定内参基因。在华石斛不同组织中,不同软件分别确定了ADF11 & IBR5、PRP19 & CLP1、ADF11 & CLP1、ACBP2 & IBR5为最佳内参基因,综合分析后确定ADF11和ACBP2为不同组织中最稳定内参基因。结合上述干旱胁迫和不同组织分析数据,最终确定IBR5和CPY71为综合条件下较稳定的内参基因。内参基因验证表明,与传统的Actin内参相比,本研究筛选出的内参基因可获得更为精确的RT-qPCR校准结果,表明所筛选的内参基因具有极高的稳定性。综上所述,本研究为利用转录组数据鉴定稳定内参基因提供思路,首次在华石斛全基因组范围内鉴定稳定内参基因,为进一步研究基因表达和功能奠定基础。
淀粉分支酶(starch branching enzyme, SBE)在支链淀粉生物合成中发挥关键作用,直接影响淀粉的含量和结构。芋(Colocasia esculenta)是一种主要的块茎类作物,在世界上热带和亚热带地区广泛栽培。目前,SBE在芋中的研究很少,对SBE基因在芋中的数量、分子结构特征和表达模式还不清楚。本研究首次对芋SBE基因进行了全面分析,鉴定了3个SBE基因(CeSBE1、CeSBE2和CeSBE3)。CeSBE1、CeSBE2和CeSBE3蛋白氨基酸数量分别为828、845和598,分子质量分别为92 956.71、95 625.13、69 169.16 Da,等电点分别为5.22、5.41和7.36。系统进化分析显示3个CeSBE蛋白分别在3个不同的亚群。基因结构分析显示,CeSBE1、CeSBE2和CeSBE3外显子数量分别为16、22、10;保守结构域分析表明,CeSBE1和CeSBE2均具有alpha-amylase_C和alpha-amylase结构域及7个motif,而CeSBE3具有alpha-amylase和CBM_48结构域及3个motif。CeSBE基因启动子区域顺式作用元件分析表明,共预测到55个顺式作用元件,其中29个具有功能注释,涉及光响应、激素响应、植物生长发育及环境压力等相关元件。在不同组织中,3个CeSBE基因均能在所有组织中表达,其中CeSBE2在球茎和叶片显著表达(P<0.05);在球茎不同发育阶段中,CeSBE2在所有的发育阶段均有较高的表达量,呈现先升高后降低的表达趋势,在球茎发育120 d的表达量达到峰值。球茎不同发育阶段总淀粉和支链淀粉含量增加与CeSBE2表达量趋势一致,说明CeSBE2可能是芋支链淀粉生物合成的关键基因。本研究结果可为芋的产量、品质和营养性状的遗传改良提供基础。
面包果被认为是最有潜力解决热带饥荒的粮食作物,具有较高的经济价值。我国面包果资源引种于多个国家,来源较丰富,目前未对其进行系统的分类和遗传多样性分析。为明确面包果资源间遗传距离,揭示其亲缘关系,本研究从75对SSR标记中筛选出33对扩增条带清晰、多态性高、稳定性好的标记,用于面包果资源的遗传多样性分析。对面包果资源进行PCR扩增,使用8%变性聚丙烯酰胺凝胶检测PCR扩增产物,利用NTSYS软件进行遗传多样性相关分析。结果表明:33个SSR标记的扩增条带多态性比率为94.57%,共检测出199个多态性位点,平均每个标记检测出6.030个;SSR标记的PIC值在0.623~0.940之间,平均为0.865;面包果资源间遗传相似系数在0.517~0.951之间,平均遗传相似系数为0.685,且硬面包果Ⅰ型ZZP资源内个体间差异最大,平均遗传相似系数为0.626,无核型面包果XYS1-3资源内个体间差异最小,平均遗传相似系数为0.723;遗传相似系数为0.713时,将30份面包果资源聚成5类,XBL(Artocarpus odoratissimus)和园林栽培硬面包果Ⅰ型种质(ZZP、LX、STH、HJ5)聚为一类,无核型面包果(SLLK、XYS2、XYS3、XYS5、XYS6、YN)聚为一类,硬面包果Ⅱ型(SLM2、YDNXY1、G1、G2)聚为一类,硬面包果Ⅱ型(W1、W3、SMY、8-4、8-3、5-5、5-6)聚为一类;三维图能较好地将XBL和园林栽培硬面包果Ⅰ型与食用价值较大的无核型面包果和硬面包果Ⅱ型区分开。依据聚类分组情况,可推测XYS2、XYS3、XYS5和XYS6可能引种于越南,XYS1-3、YBG和XYS1可能引种于印度尼西亚,FJ可能是无核型面包果。该研究阐明了30份面包果资源间的亲缘关系,为面包果品种选育、鉴别提供理论依据。
研究澳洲坚果种质资源叶片解剖结构并评价其抗旱能力,为澳洲坚果良种选育及引种栽培提供理论依据。利用石蜡切片技术,分析比较20份澳洲坚果种质资源的11项叶片解剖结构特征参数,运用主成分分析法、隶属函数法和系统聚类法对不同种质资源的抗旱性进行综合评价。结果表明:澳洲坚果叶片为典型的异面叶,不同种质资源的叶片解剖结构指标间均存在极显著差异(P<0.01)。采用主成分分析法得出11项指标反映澳洲坚果抗旱能力的顺序为:栅栏组织厚度>叶片厚度>叶片结构紧密度>栅海比>叶片结构疏松度>上表皮角质层厚度>下表皮厚度>上表皮厚度>下表皮角质层厚度>中脉厚度>海绵组织厚度。采用隶属函数法,结合各指标所占的权重,得出20份澳洲坚果种质资源的抗旱性顺序为:1号>19号>5号>10号>14号>11号>16号>7号>2号>20号>8号>13号>18号>15号>9号>3号>6号>4号>17号>12号。将抗旱性度量值经过“Z-score”标准化后进行聚类分析,在遗传距离15处,20份种质资源分为三大类群。1号、5号、10号、11号、14号、16号和19号的叶片较厚,栅栏组织发达,栅海比和叶片结构紧密度明显高于其他种质,具有较高的保水和光合能力,为高抗旱类群;3号、4号、6号、9号、12号、15号和17号的叶片、表皮及角质层偏薄,且叶片结构疏松度较高,表现出较低的抗旱能力,为低抗旱类群;其余种质抗旱能力居中。
根据标本鉴定及文献研究,报道了贵州省被子植物6个新记录种,即臭荠(Lepidium didymum L.)、野莴苣(Lactuca serriola L.)、丽江紫金龙[Dactylicapnos lichiangensis (Fedde) Hand.-Mazz.]、三列飞蛾藤[Dinetus duclouxii (Gagnep. & Courchet) Staples]、川东姜(Zingiber atrorubens Gagnep.)和密苞叶薹草(Carex phyllocephala T. Koyama),分别隶属于十字花科独行菜属、菊科莴苣属、罂粟科紫金龙属、旋花科飞蛾藤属、姜科姜属、莎草科薹草属。本研究提供了以上物种的主要形态鉴别特征、凭证标本、地理分布及图片,并讨论了部分物种的系统位置变化情况。凭证标本存放于贵州大学自然博物馆植物标本室(GACP)。
以江门市同质园11个月生的8个菠萝品种(金钻菠萝、红皮菠萝、红香菠萝、手撕菠萝、金菠萝、巴厘菠萝、西瓜菠萝、芒果菠萝)为研究对象,探讨植株的生长、叶片气孔、解剖和元素(C、N、P、K)生态化学计量特征,拟揭示不同菠萝品种功能性状的差异,叶片元素含量和生态化学计量与植株生长的关系,以及生长的营养限制。研究结果表明:在菠萝成熟叶片的上、中、下不同部位中,多数品种中部的气孔密度最大;叶片厚度从上部到下部基本呈增大的趋势。且不同叶片部位或同一叶片部位菠萝品种间的气孔密度、保卫细胞长度、叶片总厚度和各组织解剖结构比例大小存在显著差异。不同菠萝品种间叶片C、N、P、K含量差异显著。菠萝对K的需求较高,因为其叶片K含量远远高于其N和P含量。菠萝叶片N和P含量远低于中国草地植物叶片N和P含量,但其C含量、C:N和C:P值高于全国草地植物和农田生态系统中植被的叶片平均水平。这表明菠萝吸收单位营养物质所能同化C的能力较高;可能是通过特殊的叶片形态或组织结构减少对营养元素的依赖,从而采取“减少需求策略”。8个菠萝品种间叶片C含量、C:P和N:P与植株的叶片总生物量呈显著负相关,符合生长速率假说。叶片N和P元素化学计量(N:P)的初步研究结果表明,金菠萝和芒果菠萝受P限制,金钻菠萝、红皮菠萝、手撕菠萝和西瓜菠萝受N限制,而红香菠萝和巴厘菠萝受N和P的共同限制。该研究结果可为菠萝优质品种的选择和农业管理提供理论参考。
为探究栽培型木薯Ku50的高光效生理特性,选用野生型木薯W14,近缘野生型A4047以及栽培型木薯Ku50为材料,通过对其功能叶片光合色素含量,净光合速率(包括光合日变化及光强-光响应曲线)及不同光强条件下的叶绿素荧光参数[包括光系统Ⅱ的实际光能转换效率Y(Ⅱ)及非光化学淬灭系数NPQ]进行测定分析,研究不同品种木薯的光合生理特性。结果表明:栽培型木薯Ku50各项光合色素含量显著高于野生型木薯W14,与近缘野生型A4047无明显差异,推测Ku50及A4047具备更高的光合碳固定能力;光合日变化测定结果显示,净光合速率Ku50略大于A4047,均远大于W14,且Ku50及A4047不存在午间光抑制现象,而W14存在较明显午间光抑制现象,推测Ku50及A4047对强光的光能转化效率较高,耐强光性更强。进一步测定光强-光响应曲线结果显示,截至最大光强2500 μmol/(m2·s),3种木薯品种均未达到光饱和点,且随着诱导光强的升高,其净光合速率同样呈现Ku50>A4047>W14的趋势,其中Ku50可达到约40 μmol/(m2·s),A4047可达到约34 μmol/(m2·s),而W14仅可达到约15 μmol/(m2·s),表明Ku50的耐强光性更强,光能转化效率更高。此外,通过测定叶绿素荧光参数深入分析不同品种木薯对光能的吸收及分配利用,结果表明,在强光作用条件下,Ku50光系统Ⅱ的实际光能转化效率[-Y(Ⅱ)]显著高于W14,略高于A4047,但无明显差异(P>0.05);而Ku50的非光化学淬灭系数(-NPQ)则显著低于W14及A4047,表明Ku50耗散为热量的光能较低,反向证明Ku50其光能转化效率较高,与光合色素含量及净光合速率测定结果相统一。因此,研究结果表明,栽培型木薯Ku50高光效特性由强光诱导产生,且对强光的耐受性更强,利用率更高。
木霉菌在绿色农业病害防控中是一种重要的生防功能微生物,普遍开发为木霉菌剂用于生物防治、生物肥料及土壤改良剂。传统木霉菌剂的开发局限于木霉菌株的筛选及发酵条件的优化等,因此探索木霉菌新型应用方式具有重要的意义。椰子水在椰子工业生产中因其不耐储存、运输及开发成本高常作为废弃物直接排放丢弃。本研究以木霉孢子粉和热带废弃椰子水为材料,将废弃椰子水与木霉孢子粉复配成中量元素水溶肥,探究该水溶肥对黄瓜种子萌发与黄瓜幼苗生理指标的影响。结果表明:椰子水中添加中量元素并调整pH 7对木霉产孢效果最好,产孢量达到2.32×107 CFU/mL;木霉与椰子水复配中量元素水溶肥(A处理)和椰子水与木霉复配水溶肥(B处理)黄瓜种子萌发率分别为94.44%、87.50%,相对于无菌水(CK)提高了28.30%、18.87%,显著促进黄瓜种子的萌发。盆栽试验表明A处理株高与根长分别为24.01、27.76 cm,较CK分别提高48.03%、47.27%,显著促进黄瓜幼苗的生长;同时该处理组黄瓜幼苗茎鲜重与茎干重以及根鲜重与根干重也显著高于CK。进一步测定黄瓜幼苗的总叶绿素、还原糖与可溶性蛋白含量以及过氧化物酶(POD)与过氧化氢酶(CAT)活性,相较于CK分别提高97.46%、66.32%、58.85%、32.67%、40.31%;并且能显著降低丙二醛(MDA)含量,较CK降低79.96%。综上,木霉与椰子水复配中量元素水溶肥处理组可以显著促进黄瓜种子萌发和幼苗生长,提高了幼苗的总叶绿素、还原糖、可溶性蛋白含量以及POD和CAT活性,降低MDA含量,增强黄瓜抵抗逆境胁迫的能力。
纽荷尔脐橙果实采后容易品质劣变和腐烂,严重影响其商品价值和货架期。商品名为卡多赞(Kadozan)的壳聚糖是一种新型液态壳聚糖溶液,可通过用水将其稀释到所需的浓度,是一种方便的新鲜农产品采后处理方法。为了评估应用新型液态壳聚糖保持采后纽荷尔脐橙果实品质、延长其果实保鲜期的可能性,研究壳聚糖(稀释800倍的卡多赞)处理对纽荷尔脐橙果实贮藏品质和耐贮性的影响。采后纽荷尔脐橙果实分别经蒸馏水(对照)和壳聚糖(稀释800倍的卡多赞)浸泡处理5 min,在(18±1)℃、85%相对湿度下贮藏,贮藏期间每隔30 d取样测定果实商品率、失重率、呼吸速率、果实外观颜色特性、果皮叶绿素和类胡萝卜素含量及果肉营养物质含量。结果表明:与对照组相比,采后贮藏期间,壳聚糖处理能降低纽荷尔脐橙果实失重率和呼吸速率,保持较高的果实商品率、较高的果皮叶绿素和类胡萝卜素含量、较高的果皮L*、b*、h°值及较低的果皮a*值和柑橘颜色指数(CCI)。此外,壳聚糖处理能保持较高的纽荷尔脐橙果肉可溶性固形物(TSS)、可滴定酸(TA)、可溶性总糖、蔗糖、维生素C、类胡萝卜素、类黄酮、总酚含量。贮藏120 d时,壳聚糖处理的果实商品率为95.56%,失重率为4.39%。因此,壳聚糖(稀释800倍的卡多赞)能提高采后纽荷尔脐橙果实的耐贮性,较好地维持采后果实贮藏品质,可作为维持采后纽荷尔脐橙果实品质、延长其保鲜期的安全、简便处理的方法。
马铃薯是世界第四大粮食作物,但是关于稻壳覆盖和铜(Cu)素在该作物的研究较少。通过以马铃薯“费乌瑞它”为材料,设置裸地(CK)、稻壳(6000 kg/hm2)覆盖(DK)、黑膜覆盖(HM)3种覆盖模式处理进行田间全生育期冬作栽培,研究不同覆盖模式下马铃薯植株对Cu素的积累与分配特征。研究结果显示,不同覆盖模式下,茎和叶的Cu素积累量均呈先增加后减小趋势,块茎和全株Cu素积累量则呈逐渐增大趋势。茎和叶Cu素积累量从齐苗后10 d时分别占全株的13.45%~17.70%和82.30%~86.55%,到齐苗后58 d时的2.99%~3.53%和8.40%~10.56%。块茎累积量从齐苗后22 d时的26.76%~29.60%增加到齐苗后58 d时的85.91%~88.68%。DK处理下的植株Cu素积累量在全生育期总体上高于CK和HM处理的数值。其中DK比CK处理在茎、叶、块茎、全株最高可分别高38.01%、80.92%、40.24%、72.45%,比HM处理分别高92.21%、47.22%、48.12%、45.16%。马铃薯植株在齐苗后10 d时的Cu素积累量与后期的Cu素积累量呈正相关,茎和叶中Cu素积累量在齐苗后58 d前同产量也呈正相关。因此,供试条件下,在6000 kg/hm2水平的稻壳覆盖下能够有效提高马铃薯植株对Cu素的积累量。
本研究采用7种不同山茶属植物作为砧木,与4种不同金花茶接穗,组成28个组合,进行砧穗组合筛选及嫁接亲和力研究,开展嫁接成活率、保存率、嫁接苗生长性状等嫁接试验指标测定分析,调查嫁接苗移栽18个月后的生长状况,评价嫁接口砧、穗可溶性糖含量与嫁接亲和性关系。结果表明:博白大果油茶与罗斯曼金花茶、中东金花茶接穗的嫁接成活率及存活率均达到90%以上,与普通金花茶接穗的嫁接成活率和存活率均达到80%以上,是嫁接亲和力最好的砧木;茶花黑牡丹仅与罗斯曼金花茶的嫁接苗有6.67%的保存率,与其他3种接穗保存率均为0,作为砧木亲和力最差。中东金花茶和罗斯曼金花茶2种接穗与不同砧木嫁接亲和性较好,中东金花茶与广宁红花油茶、多毛金花茶、黑牡丹、博白大果油茶嫁接成活率均达到90%以上,罗斯曼金花茶与博白大果油茶、越南抱茎茶嫁接成活率达到90%以上,与广宁红花油茶、宛田红花油茶嫁接成活率达到80%以上。嫁接亲和力与砧穗的可溶性糖含量有关,砧穗糖含量越接近,比值越接近1,嫁接成活率就越高。利用主成分分析法开展嫁接亲和力综合评价,根据得分值筛选出5个优良组合,分别为:博白大果油茶/中东金花茶、多毛金花茶/中东金花茶、越南抱茎茶/罗斯曼金花茶、博白大果油茶/罗斯曼金花茶、博白大果油茶/普通金花茶。
芒果风味独特、营养丰富,被誉为“热带果王”,但芒果在采后后熟过程中极易腐烂变质,其中由炭疽病引起的腐烂损失最为严重。因此,如何防治芒果采后炭疽病,成为制约芒果产业健康发展的瓶颈问题。以台农1号芒果为试材,研究绿色环保的肉桂精油复合壳聚糖乳液对采后芒果炭疽病的防治效果及作用机制。研究结果表明:0.5%肉桂精油+0.3%壳聚糖处理对芒果炭疽病的防治效果最好,0.03%肉桂精油处理可完全抑制离体芒果炭疽菌的生长和产孢,0.01%、0.02%肉桂精油处理对芒果炭疽菌菌丝有明显的破坏作用;复合处理显著抑制了芒果炭疽病病斑的扩大,提高了抗病相关物质木质素、总酚(TP)和过氧化氢(H2O2)的含量,提高了抗病相关酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)、β-1,3葡聚糖酶(β-1,3-GA)、几丁质酶(CHI)的活性。由此可见,肉桂精油复合壳聚糖乳液对芒果炭疽病有较好的防治效果,一方面是由于复合处理抑制或破坏了芒果炭疽菌菌丝的生长和产孢,另一方面是复合处理诱导芒果果实提高了抗病性。因此,适宜浓度的肉桂精油复合壳聚糖乳液处理为防治芒果采后炭疽病提供了一种绿色新途径,研究结果可为我国芒果采后贮运保鲜产业的发展提供理论依据和应用参考。
香蕉(Musa spp.)是全球消耗量最大的水果之一,因其味美香甜、营养丰富而广受喜爱,其食用方式以熟果鲜食为主。香蕉在成熟之前富含90%以上的抗性淀粉,有效利用青香蕉中的抗性淀粉可以显著提高香蕉种植产业附加值。此外,青香蕉在采收过程中易产生大量残次果,造成淀粉资源的严重浪费。本研究拟探究压热处理对不同品种青香蕉中抗性淀粉(resistant starch,RS)消化性能影响,选取天然青大蕉、粉蕉和贡蕉为原料,对压热处理前后的青香蕉粉采用扫描电子显微镜、动态光散射仪、快速糊化粘度测试仪、差示扫描量热仪、傅里叶变换近红外光谱、X-射线衍射分析等手段,探究其结构变化与消化性的关系。结果表明:经压热处理后,青香蕉粉中抗性淀粉含量由91.50%~93.33%(RS2型)下降至39.17%~44.63%(RS3型),扫描电镜结果显示,青香蕉粉中的颗粒完全糊化崩解,颗粒表面粗糙,粒径分布不一,形状不规则;直链淀粉含量由23.3%~28.3%增加至32.7%~37.0%;青香蕉粉的热稳定性和凝胶焓显著下降(P<0.05),峰值黏度和崩解值升高,糊化温度降低。经压热处理后青香蕉粉仍维持B型结晶结构,相对结晶度由28.98%~32.56%下降至20.66%~22.26%。经过压热处理的青香蕉粉与天然青香蕉粉相比,未产生新的化学键或官能团,短程有序性R1047/1022由1.031~1.166降低至1.016~1.122。研究结果表明,尽管经过压热处理后RS含量降低,但抗性淀粉由RS2转变为RS3,表明经过高压处理后抗性淀粉的稳定性显著提升。该研究可为热稳定性香蕉抗性淀粉的制备提供理论依据,有助于天然淀粉基材料的开发,对缓解香蕉产业中的产销矛盾具有重要意义。
番木瓜(Carica papaya Linn.)属十字花目番木瓜科,广泛分布于热带、亚热带地区。课题组前期研究发现,番木瓜籽挥发油的主成分为异硫氰酸苄酯(BITC),含量高达99%,具有天然、无污染、纯度高等特点,且对多种假丝酵母菌均具有明显的抑制作用。但由于BITC水溶性差、易挥发、易降解等缺点,限制了其应用。本研究采用熔融乳化超声法制备异硫氰酸苄酯纳米结构脂质载体(BITC-NLC),并进行形态、粒径及Zeta电位、包封率、载药量等方面的表征及其抗假丝酵母菌活性研究,旨在提高BITC的稳定性和抑菌效果。在单因素试验基础上通过正交试验设计,优化纳米结构脂质载体(NLC)的制备工艺和BITC-NLC的处方组成,得到最佳制备工艺:初乳搅拌20 min,超声分散15 min(振幅80%);最佳处方组成:单硬脂酸甘油酯50 mg,辛癸酸三甘油酯50 mg,聚醚F188 400 mg,大豆卵磷脂400 mg,BITC 100 mg,蒸馏水20 mL。采用透射电子显微镜观察形态,纳米粒度及Zeta电位测定仪测定粒径及Zeta电位,高效液相色谱法测定包封率和载药量。最终制备得到的BITC-NLC呈类球形,平均粒径为79.13 nm,Zeta电位为-21.77 mV,包封率为91.52%。初步稳定性试验结果显示,BITC-NLC在25 ℃下贮存30 d的稳定性良好。采用微量稀释法测得制剂对供试白假丝酵母菌(Candida albicans)和热带假丝酵母菌(C. tropicalis)的最低抑菌浓度(MIC)为8~32 μg/mL,比原料药BITC的抑菌效果好,且对耐药菌株也具有抑菌效果。综上,本研究制备的番木瓜籽挥发油新剂型BITC-NLC粒径小,稳定性好,包封率高,对假丝酵母菌抑制作用强,为大量存在且多被丢弃的番木瓜籽的合理开发和综合应用提供依据。
探索枇杷(Eriobotrya japonica L.)外泌体及细胞液对体外人皮肤细胞的生物活性,为其在护肤品上的开发提供科学依据。采用超高速离心法和机械破碎法分别获得枇杷外泌体和细胞液,以CCK8法检测不同浓度枇杷叶来源外泌体、枇杷细胞悬浮培养来源的外泌体及其细胞液对人皮肤成纤维细胞(HSF)存活率的影响;对HSF细胞采用脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)处理进行炎症造模,选取显著促进细胞存活率的浓度,后续开展添加外泌体或细胞液处理,进行细胞凋亡及迁移能力检测。对黑色素瘤细胞(A375)开展外泌体或细胞液处理,进行黑色素含量及酪氨酸酶活性检测。结果表明:每克枇杷叶含8.54×109个外泌体颗粒,粒径86.78 nm;每毫升(约1 g)枇杷悬浮细胞上清液中含8.67×108个外泌体颗粒,粒径80.39 nm。浓度为20 μg/mL时,枇杷叶外泌体、枇杷悬浮细胞外泌体、枇杷悬浮细胞液均显著提高体外HSF细胞存活率(P<0.05)。与阳性对照(LPS处理)相比,枇杷叶外泌体浓度为20 μg/mL,枇杷悬浮细胞外泌体浓度为20 μg/mL和枇杷悬浮细胞液浓度为10 μg/mL时,均极显著降低LPS处理引起的细胞凋亡(P<0.01),均显著促进细胞迁移(P<0.05)。浓度为5 μg/mL的枇杷悬浮细胞外泌体和枇杷悬浮细胞液均可显著降低体外A375细胞黑色素含量,枇杷细胞液还显著降低酪氨酸酶活性(P<0.05)。
为研究海南岛典型农用地土壤肥力情况,对海南省林地、耕地、园地和草地用地类型下的土壤pH、机械组成、有机质、阳离子交换量、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾进行测定及统计分析,参考《全国第二次土壤普查养分分级标准》,采用内梅罗(Nemerow)指数法对各用地类型进行土壤综合肥力评价。结果表明:不同用地类型中,氮素含量均表现为缺乏水平;磷素含量均表现为丰富或很丰富水平;而钾素含量在林地和耕地中为丰富水平,在园地中属于中等水平,在草地中表现为缺乏水平。在4种不同农用地类型中,土壤有机质与阳离子交换量、全氮、碱解氮均呈显著相关(P<0.05)或极显著相关(P<0.01),土壤阳离子交换量与全氮、碱解氮也呈较强的相关性,其他土壤养分之间几乎无相关性或相关性较弱。而4种不同农用地类型的土壤综合肥力值依次为园地(1.164)>林地(1.058)>耕地(0.879)>草地(0.784),其中园地和林地的土壤综合肥力水平均属于一般,而耕地和草地属于贫瘠。因此,应该加强土地管理,合理利用土地,改善土壤养分结构,最终提高土地生产力。
探究地区干湿气候变化特征及其对作物产量的影响,可为气候变化下农业生产规划布局和气象灾害防御提供科学依据。本研究利用1960—2020年湛江地区气象站点逐日地面观测资料以及1990—2020年该地区水稻、糖蔗和花生产量的统计数据,以参考作物蒸散量(ET0)和降水量确定的干燥度指数(AI)为干旱指标,分析该地区干湿气候变化特征,并确定气候变化对3种作物产量的影响。结果表明,湛江地区降水量年际变化波动较大,年平均降水量1534.41 mm,上升趋势不显著;气温以0.18 ℃/10 a的速率显著上升;年平均ET0和AI分别为1242.72 mm/a和0.87,上升趋势不显著。依据干燥度指数年变化情况,1—4月和10—12月是湛江地区干旱易发生时段。1990—2020年该地区水稻、糖蔗和花生产量呈显著增长趋势,4月干燥度指数升高降低3种作物的产量,5月干燥度指数升高显著提高花生产量,而对水稻和糖蔗产量影响不显著,6月气温升高和降水量减少有利于显著提高水稻和花生产量。糖蔗产量受气温和降水变化的影响不显著,而12月干燥度指数升高显著提升糖蔗产量。本研究结果对湛江及周边地区农业应对气候变化及提高农作物生产潜力具有重要意义。
为明确中国雪茄烟主产区与国外优势雪茄烟主产区在气候条件上的差异性和相似性,本研究选取中国海南省、云南省、四川省、湖北省雪茄烟叶主产区和国外雪茄烟优势主产区古巴Pinar del Rio、多米尼加Santiago、印度尼西亚Jember、巴西Bahia共17个雪茄烟主产区为研究区,采用一般统计分析和聚类分析方法,分析不同产区雪茄烟叶生产大田期和晾制期的月平均气温、最高温、最低温、降雨量、相对湿度、温差6个关键气象因子的差异。结果表明:国内与国外主产区雪茄大田期、晾制期和整个生产季总体气候条件无显著差异,而国内与国外主产区雪茄生产季内最高温、最低温、降雨量和温差4个气象因子呈显著差异(P<0.05),其中最高温、最低温和温差3个气象因子呈极显著差异(P<0.01)。以欧氏距离15为临界值,大田期气候条件17个雪茄烟主产区可聚为4类,晾制期17个雪茄烟主产区可聚为3类,整个生产季17个雪茄烟主产区可聚为2类。该研究结果为国内雪茄烟主产区向国外优势雪茄烟主产区在种植布局、品种选择、品质提升借鉴等提供科学依据,也为国内雪茄烟种植区气候评价和品种优化提供数据基础。