广西种植的桂葡柚1号葡萄柚丰产、稳产性好,其果肉多汁、酸甜适宜。为了解其不同成熟度果肉成分差异,测定其不同成熟度果肉广泛靶向代谢组,筛选差异代谢物并进行代谢通路分析。结果显示:从桂葡柚1号中共检测到529种代谢物,其中黄酮159种,氨基酸及其衍生物和酚酸类各64种,其他类包含糖、醇类和维生素共53种,脂质51种,木脂素和香豆素40种,核苷酸及其衍生物34种,生物碱29种,有机酸28种,萜类5种,鞣质2种。不同成熟度果肉差异代谢物主要有黄酮、酚酸类、氨基酸及其衍生物、脂质、木脂素和香豆素,且大多下调。随着果实成熟度上升,下调的酚酸、氨基酸及其衍生物、脂质等种类增加,且大部分呈持续下调趋势;大部分下调黄酮的相对含量在果实成熟初期大幅下降,到果实成熟后期又有增加趋势,下调黄酮种类先增加后减少,在果实成熟中期最多;辛弗林、亚精胺、甜菜苷、诺米林酸、(-)-莽草酸的相对含量持续降低;柠檬苦素的相对含量在果实成熟初期增加,在成熟中后期显著下调。在果实成熟初期,差异代谢物富集最显著的是类黄酮生物合成通路,但在整个成熟过程中,差异代谢物富集最显著的是苯丙烷生物合成通路。G2果实口感最佳,可溶性固形物达12%,固酸比为23.24,适宜鲜食,但该时期咖啡酸、阿魏酸等酚酸类物质,以及异槲皮苷、金丝桃苷等黄酮显著下降。研究表明,桂葡柚1号果肉代谢物种类多、营养和功能成分丰富,鲜食适宜采摘时间为10月下旬至12月上旬,用于保健或药用的果实应根据功效需求提前采摘。该研究为桂葡柚1号葡萄柚的营养及功能成分研究提供一定的理论基础,为不同用途的果实最佳采摘成熟度提供参考。
植物过氧化物酶(POD)参与植物发育、激素信号传导和响应胁迫,但鲜见杧果POD基因的研究报道。本研究以杧果基因组数据为参考,利用生物信息学方法从蛋白质特性、系统进化关系、基因结构、启动子顺式作用元件、基因表达模式等多个方面鉴定POD基因家族成员,通过转录组和实时荧光定量PCR分析POD基因家族成员在增强UV-B照射下的表达模式。杧果POD(MiPOD)基因家族共有77个家族成员,分布于20条染色体与2个碎片片段中,其编码的氨基酸数量为206~500 aa,稳定蛋白占多数,大部分为亲水性蛋白;预测大部分MiPOD亚细胞定位于叶绿体内;根据进化关系分为7个亚组,亚组成员间的基因结构相似;共线性分析结果表明,MiPOD基因参与片段复制的比例较高,推测其可能与MiPOD家族的扩张有关;选择压分析结果表明,共线性基因Ka/Ks值均远小于1,说明MiPOD在进化过程中可能主要受到纯化选择作用;MiPOD基因的启动区域包含大量光响应、激素响应与逆境响应元件;MiPOD在增强UV-B照射下的果实生长发育过程中具有不同的表达模式,其中高表达成员仅MiPOD7的表达量存在显著差异,MiPOD7在UV-B胁迫下的表达量显著高于对照,推测可能在杧果果实响应UV-B胁迫中发挥重要作用。综上所述,MiPOD基因家族成员可能通过片段复制和内含子减少模式进化,并通过感受不同种类的信号而行使不同的功能,从而形成不同的表达模式。本研究为进一步研究杧果POD基因对不同信号的响应机制奠定基础。
溶血磷酸酰基转移酶(lysophosphatidyl acyltransferase,LPAT)是控制溶血磷脂酸生成磷脂酸的关键酶,在植物磷脂合成中发挥重要作用。橡胶树(Hevea brasiliensis)是生产天然橡胶的重要来源,其在国防、医疗、高端制品等领域具有不可替代的作用,具有很高的社会价值和经济价值。本研究采用分子生物学技术在橡胶树胶乳中成功克隆出2个HbLPAT基因家族中负责磷脂合成的关键基因,分别命名为HbLPAT2a和HbLPAT2b,其编码序列全长分别为1161 bp和939 bp,分别编码了386个和312个氨基酸。HbLPAT2a和HbLPAT2b均含有1个PLN02380的溶血磷脂酸酰基转移酶功能结构域和高度保守的NH(X)4D基序。HbLPAT2a有3个跨膜结构域,HbLPAT2b有1个跨膜结构域,二者均无信号肽,为亲水性蛋白,且含有多个磷酸化位点。亚细胞定位分析表明,HbLPAT2a和HbLPAT2b蛋白均定位于内质网上。不同组织部位表达分析表明,HbLPAT2a和HbLPAT2b基因均在橡胶树种子中的表达量最高,推测其具有脂质合成功能,而在胶乳中,HbLPAT2a和HbLPAT2b的表达量在HbLPAT基因家族中位居前2位。本研究结果有助于了解HbLPAT2a和HbLPAT2b在橡胶树胶乳磷脂合成过程中的功能,为后期橡胶树胶乳品质的遗传改良提供科学依据。
液泡转化酶(vacuolar invertase,VIN)不可逆地分解蔗糖生成葡萄糖和果糖,是可溶性糖代谢的关键酶,参与植物的生长发育、产量品质形成和抵御逆境。为探讨VIN基因在红肉火龙果(Hylocereus polyrhizus)可溶性糖代谢中的生理功能,从果实中克隆HpVIN1基因,开展序列比对、系统进化、基因表达、亚细胞定位、酵母生长互补分析和蔗糖分解活性检测。基于RT-PCR(reverse transcription-polymerase chain reaction)扩增获得HpVIN1基因,其开放阅读框(open reading frame,ORF)长度为1935 bp,编码644个氨基酸。序列分析表明,HpVIN1含有转化酶催化蔗糖分解的关键结构域,且在N端含有液泡定位的相关序列。系统进化分析表明HpVIN1与猕猴桃、枇杷、苹果和葡萄的VINs具有较近的亲缘关系。实时荧光定量PCR检测表明,HpVIN1在茎和果实转色期(花后20~25 d)的表达量较高,果实成熟期(花后30 d)表达微弱。HpVIN1融合绿色荧光蛋白在拟南芥叶肉原生质体瞬时表达表明HpVIN1定位于液泡膜和液泡。HpVIN1在蔗糖利用缺陷的酵母株系过表达,恢复酵母以蔗糖为唯一碳源的生长,证明HpVIN1具有蔗糖分解活性。酵母总蛋白的离体催化实验表明,HpVIN1分解蔗糖产生葡萄糖和果糖,蔗糖分解活性在pH 4.0时最大,并随pH的升高快速降低。研究结果表明,位于液泡内的HpVIN1具有分解蔗糖产生葡萄糖和果糖的酶活性,参与红肉火龙果茎和果实转色期的可溶性糖代谢。
番木瓜环斑病毒(Papaya ringspot virus, PRSV)是番木瓜生产上最严重的病害之一,其发病率高,传播快,危害重。为及时发现感染PRSV的番木瓜植株,本研究建立了分别利用酶联免疫吸附测定(ELISA)技术和荧光定量逆转录PCR(qRT-PCR)技术检测番木瓜植株感染PRSV的方法,利用这2种方法检测多株转基因番木瓜与非转基因番木瓜的PRSV含量,并对结果进行比较分析。结果表明:利用PRSV多肽抗原作为标准品制备的抗体建立的标准曲线拟合度较好,可用于ELISA法检测PRSV;qRT-PCR法中选择的内参基因Cpa03g018830在番木瓜的不同生长阶段均稳定表达,可作为PRSV含量测定的内参基因;ELISA法和qRT-PCR法对多株转基因和非转基因番木瓜植株中PRSV含量的检测结果基本一致,表明这2种方法均可用于番木瓜植株中PRSV含量的检测。利用这2种检测手段,可及时发现并铲除感染了PRSV的番木瓜植株,有效预防与控制PRSV传播。
磷作为植物主要的营养元素之一,关乎农作物的产量及品质。在耕地质量下降及土壤磷缺乏或有效性低等多重影响下,提高土壤磷有效性成为国内外关注的焦点。采用2种及2种以上的作物进行轮作,对改良土壤、提高农业生产效率及恢复农田生态系统功能等方面具有积极的影响。因此,本研究梳理总结不同作物轮作情况下对土壤理化性质、土壤磷形态转化、土壤微食物网等方面的研究进展。其中,一方面从土壤理化性质与土壤磷形态转化之间相关关系入手,分析轮作对土壤磷有效性的影响;另一方面,从土壤微食物网的结构变化、基因调控等作用下的土壤磷形态转化与磷的生物地球化学循环角度,在分子水平上深入探讨不同作物轮作对土壤磷有效性的影响。通过文献综述发现不同作物轮作可改变土壤理化性质和土壤微食物网结构,从而影响土壤磷的形态转化,以提高土壤磷的有效性,促进作物产量及品质的提升,说明不同作物轮作是改善土壤磷有效性的重要农业管理措施,今后需加强这方面的研究及不同作物轮作组合模式的探索,为保障国家粮食安全、农作物品质等方面提供重要的支撑,因此相关研究具有重要的社会、经济和生态环境意义。
为研究种间靠接方式对咖啡嫁接苗生长的影响,以中粒种咖啡热研1号为接穗、大粒种查理5号为砧木,采用靠接法进行嫁接。设置2组靠接方式(先剪砧木顶端再靠接、先靠接成活后再剪砧木顶端),分别移入3种土质(黏土、壤土、沙土)和4种不同咖啡连作年限(0、5、10、20 a)土壤中,以中粒种自接苗作为CK,研究种间靠接对嫁接苗成活率、嫁接苗植株长势指标、叶绿素含量和嫁接苗在不同土质中生长、退化以及不同连作年限土壤生长的影响。结果表明:在接穗相同阶段嫁接,保留砧木地上部分的靠接处理嫁接苗成活率显著高于未保留地上部分的靠接处理的成活率。采用相同的靠接方式,在接穗“蝴蝶叶期”嫁接,嫁接苗成活率比“士兵期”嫁接显著降低。不同嫁接方法能够显著影响咖啡嫁接苗成活率,且接穗苗龄较小有利于提高嫁接苗成活率。不保留砧木顶端的靠接处理相对增大了根系,增大根冠比,促进地上部分生物量增大,植株生长较快。保留砧木顶端的靠接处理前期地上部分生物量大,促进地下部分的生长。芽接成活后剪掉大粒种顶端,相对降低了地上部分生物量,使根系生长受到抑制,降低根系生物量。不同土质对嫁接苗根系的生长产生显著影响,在黏土中,中粒种根系比大粒种根系发达,在沙土中,大粒种根系比中粒种根系发达。随着靠接苗的生长,嫁接成活后不及时剪除中粒种根系,大粒种根系会随着生长缓慢退化。在不同种植年限土壤中,种间嫁接苗成活率均为100%,可以有效缓解连作障碍,显著提高成活率,恢复地上部分生长。靠接后2~3 d开始出现愈合的皮层薄壁细胞,4 d时可见砧木与接穗之间有愈伤组织形成,6~8 d时砧木与接穗间2/3的茎段已经愈合,8~10 d中愈合明显。因此,以大粒种为砧木、中粒种为接穗,在接穗“士兵期”采用先剪掉大粒种顶端再靠接的方法可获得生长旺盛的种间嫁接苗,可有效缓解土壤连作障碍,提高咖啡长势。
椰枣作为外来引进作物,国内缺乏栽培管理经验。选择合适的营养剂,快速高效构建椰枣生根体系,保障椰枣在田间定植期间根系对营养的充分吸收,缩短椰枣的生长周期,是我国椰枣产业发展的当务之急。为研究不同种类的微藻肥对2个品种Mabroom、Sillege椰枣幼苗生长的影响,选用鲜微藻(M1)、发酵微藻液(M2)、微藻营养液(M3)、微藻循环液(M4)对幼苗进行处理,对椰枣幼苗生长及生理指标叶长、细胞膜的相对透性、丙二醛(MDA)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽还原酶(GR)进行测定。结果表明:在M3和M4处理后,Mabroom幼苗叶长显著高于CK,M4>M3,M3和M4能够促进Mabroom幼苗的生长;叶片细胞的渗透调节能力强;CAT、POD活性及MDA含量变化低于CK。而在M1、M2处理后,Sillege幼苗叶片伸长长度显著高于CK,M1、M2更适合Sillege幼苗的生长,M1>M2;叶片细胞的渗透调节能力高于CK;CAT活性变化低于CK。该研究表明M3和M4在培养微藻的过程中,可合成相关活性物质产生初级代谢产物,此种生物活性物质被幼苗根系吸收,促进了椰枣叶片的伸长生长,Mabroom幼苗更适合施用微藻的次生代谢产物作为肥料,Sillege椰枣幼苗更适合新鲜微藻和发酵后的微藻。
在龙眼果实发育过程中因碳水化合物供应不足而频繁发生采前落果。碳水化合物的代谢与能量代谢密切相关,而能荷的变化涉及到呼吸及碳水化合物消耗,是衡量果实生理机能的重要指标。为了揭示龙眼果实非正常脱落与能荷的关系,本研究以储良龙眼发育后期(花后80 d)果实为材料,采用果穗环剥处理阻断碳水化合物供应人为制造饥饿胁迫,可导致5 d内果实完全脱落。在此过程中,本研究分析了果实脱落过程中各组织ATP、ADP和AMP含量及能荷水平的变化。结果表明:果实各组织能荷值表现为种子>果皮>果肉,而伴随着饥饿胁迫加剧,果实脱落进程中,整个试验过程,ATP显著降低,AMP显著上升,各组织的能荷值呈现下降趋势,但种子能荷值降幅最小,种子是能荷最稳定的器官。这些结果表明,饥饿胁迫可导致果实能量水平降低,但是不同组织能量变化幅度不同,种子可维持相对稳定的能荷水平,暗示饥饿胁迫下,果实的资源优先供应种子,进而维持其能量状态。
光合作用是植物生长和发育的重要过程,而光响应曲线可以描述植物在不同光照条件下的光合速率与光照强度之间的关系。诺丽作为一种热作植物,明确其光合特性对于了解其生长和发育过程至关重要,而目前关于诺丽光合方面的报道相对较少。为了深入研究诺丽的光合特性及其环境适应性,本研究以4种(CK、T1、T2、T3)处理的诺丽为研究对象,采用LI-6400便携式光合仪测定光强日变化、净光合日变化、光响应曲线,并采用4种常用光响应模型进行拟合,筛选最佳模型后得出相应光合特征参数。结果表明:光强日变化呈现单峰抛物线变化趋势,在中午12:00时日光强达到最大,而诺丽的净光合日变化则呈现倒“U”型变化,在6:00—10:00时快速上升,10:00—16:00这一阶段缓慢下降,到16:00时快速下降,二者日变化存在一定同步性和非同步性变化;不同处理之间,净光合速率(Pn)和光强(I)均随着遮荫度的增加出现明显的下降趋势;直角双曲线修正模型(MRHM)对诺丽光响应曲线拟合效果最好,除90%遮荫度外,其均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)较其他3个模型最小,分别为0.06~0.12和0.05~0.09;随着遮荫度增加,诺丽的光合表观量子效率(AQE)、最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)和暗呼吸速率(Rd)逐步下降,而光补偿点(LCP)逐步增加,表明在弱光诱导下,诺丽光合效率逐步下降,过度遮荫时甚至大幅下降,其高光效特性须在强光刺激下才能激活。本研究揭示了诺丽光合特性及其对不同荫蔽度的应对策略,为深入了解诺丽生态适应性提供理论依据,也为生产上诺丽开展林下种植或遮荫措施提供参考。
油茶(Camellia spp.)是我国重要的木本油料,在保障国家粮油安全中占有重要地位。前人初步研究表明,油茶的自交不亲和性可能是导致油茶结实率低的重要原因之一。本研究拟采用荧光显微镜观察法,结合形态观察,以热研2号、热研3号海南油茶为材料,自交和杂交组合分别为热研3号×热研3号、热研3号×热研2号,进行自交和异交授粉后采样,采用“双载玻片贴合两面观察法”制片后,进行花粉管荧光显微观察,比较二者花粉管生长的差异。结果表明:热研系列海南油茶柱头前端均有不同程度的弯曲,柱头数为3~5个不等,雌蕊长度略大于雄蕊长度;雌蕊长度和雄蕊数量、雄蕊长度呈显著正相关。其单花开放持续5~8 d,花粉散粉时间和柱头具可授性的时间重叠。花粉管荧光观察表明,热研3号海南油茶自交与异交花粉管前期生长速度大致相同,二者生长速度均在授粉后12~24 h内达到顶峰,自36 h后,杂交花粉管生长长度超过自交花粉管,直至生长至子房内。授粉48 h后,自交与异交花粉管均能到达花柱基部,此时已观察到异交花粉管能进入子房,但自交花粉管生长速度则变慢,直至在花柱基部接近子房处生长停滞。该研究结果为海南油茶品种配置和高效栽培提供理论基础。
龙眼(Dimocarpus longan Lour.)原产于我国南方,在南部和东南部地区广泛栽培,是经济价值较高的果树。龙眼种子作为典型的顽拗性种子,对低温和干燥具有高度敏感性,因此在传统的低温种子库中难以保存。本研究在排除冰晶对种子影响后,对新鲜和干燥种子进行玻璃化冷冻和直接冷冻超低温保存,并比较生理生化指标、内含物和淀粉的变化。结果表明:在经过脱水和超低温保存后,龙眼种子活力急剧下降;与新鲜种子相比,脱水导致丙二醛含量大幅度增加,细胞膜受损严重;过氧化氢含量呈下降趋势;抗氧化酶系统表达增加,含水量16%的龙眼种子玻璃化冷冻处理后SOD活性最高,且玻璃化冷冻处理降低了POD和CAT活性。低温和脱水导致种子内可溶性糖和可溶性蛋白质含量增加,脱水导致蛋白质变性,含量降低。观察龙眼种子淀粉发现,经过玻璃化冷冻处理后淀粉颗粒表面有空洞和凹陷生成,直接冷冻处理造成淀粉颗粒破裂。脱水和低温对淀粉分子结构未造成影响,但对内部有序结构造成了一定程度的破坏。
火龙果是海南省的特色热带水果,主要种植于海南省红壤中,其交换性镁常年流失,导致一些果园出现镁缺乏现象,影响火龙果生长及产量。镁参与了光合作用及其他代谢过程,为此本研究以国内主要火龙果品种大红为试验材料,采用水培试验,设置0、0.5、2.0、4.0 mmol/L 4个镁浓度梯度,测定镁对火龙果表观形态、生物量以及景天酸代谢相关酶活性变化。结果表明:(1)不同镁浓度处理对火龙果嫩茎长度、宽度、厚度、茎粗和鲜质量产生很大影响,缺镁或镁过量时嫩茎长度、宽度、厚度、茎粗和鲜重均显著小于2.0 mmol/L镁处理,其中缺镁会使火龙果长度、宽度、厚度、茎粗和鲜质量明显下降,以2.0 mmol/L镁浓度条件最适合植株生长;(2)磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶PEPC活性随着镁浓度增加呈先增后降趋势,4.0 mmol/L镁浓度处理PEPC活性低于2.0 mmol/L处理,但活性高于0.5、0 mmol/L处理。在第84天,2.0 mmol/L镁浓度下,嫩茎和老茎PEPC活性较其他处理最高分别为90.44±1.40、92.77±0.67 nmol/(min·g),其初步固定CO2的能力远高于其他处理;苹果酸脱氢酶NAD-MDH活性在嫩茎中随镁浓度增加而呈下降趋势,随着处理时间的延长,镁浓度对NAD-MDH的影响逐渐显现,首先在嫩茎中观察到,然后逐渐影响老茎。在第 84 天,缺镁处理嫩茎和老茎活性最大分别为(12631.82±286.04)nmol/(min·g)、(10500.16±108.34)nmol/(min·g);在2.0 mmol/L镁浓度处理下火龙果嫩茎和老茎的苹果酸酶NAD-ME活性均维持较高水平,总体平均达到28.41~ 65.87 nmol/(min·g)。(3)缺镁对嫩茎PEPC和NAD-MDH活性影响有显著差异,缺镁降低了PEPC活性,导致草酰乙酸含量减少,限制了CO2转化为苹果酸的过程。夜间苹果酸积累减少,白天光合作用的原料不足,从而降低了有机物的积累能力。因此,国内红肉火龙果培养中最佳镁浓度为2.0 mmol/L,当前火龙果种植区土壤中镁浓度低于此值,因此建议在火龙果种植时合理增施镁肥。
为探究不同类型槟榔果品质,本研究以海南地区种植的不同种源槟榔果为材料,分别对其外观性状、纤维素、半纤维素、木质素、原果胶和槟榔碱的含量,以及硬度、咀嚼性、胶黏性、弹性和内聚性等质构指标进行综合评价。结果表明,不同种源槟榔果在果形、半纤维素、咀嚼性、胶黏性、内聚性和槟榔碱含量方面存在显著差异。海南槟榔椭圆果表现出软纤维和粘稠度高的良好品质特征;海南槟榔圆果硬度小、弹性大;海南槟榔椭圆果和海南槟榔长椭圆果槟榔碱含量高,分别达5910.61、7121.70μg/g。此外,所有性状中槟榔碱含量在不同种源槟榔果中变异最为频繁,且变异系数较大;原果胶含量最不稳定,变异系数在27.78%~74.88%之间;台湾槟榔果各项性状变异系数普遍较大,具有丰富的遗传多样性。本研究为海南省现有的不同种源槟榔果提供重要品质信息,同时通过不同种源槟榔果13项性状指标变异系数的测定,为槟榔开发利用提供科学依据。
木薯被誉为“地下粮仓”,是世界超过10亿人的口粮,也是我国华南地区特色优势作物。近年来,全球粮食安全形势加剧,木薯在我国作为薯类杂粮的开发利用越来越多,食用木薯新品种选育具有重要意义。本研究以自交分离群体为材料,结合SNAP分子标记辅助技术,选育出桂木薯11号食用木薯新品种,该品种株型紧凑,块根肉质浅黄色,鲜薯薯肉氰化物含量为12.30 mg/kg,鲜薯产量为43.35 t/hm2,比当前主栽食用木薯品种华南9号增产24.64%;鲜薯干物质含量为38.40%、淀粉含量为28.20%、可溶性糖含量为4.71%、粗纤维含量为1.80%;中抗朱砂叶螨。桂木薯11号的选育,是基于自交分离群体利用分子标记技术辅助选育木薯新品种的又一成功案例,为推动木薯产业转型升级提供技术支撑和品种支撑。
探究绿农林®31复合微生物菌剂活性及其对海南大叶种茶茶饼病发生和茶叶内生细菌群落结构的影响,为合理应用微生物制剂绿色防控茶饼病提供理论依据。通过测试室内抗菌谱、激光共聚焦显微镜观察形态、测试病原真菌孢子萌发抑制率评价绿农林®31复合微生物菌剂(LNL31)活性,开展田间随机区组试验测试LNL31不同稀释倍数对海南大叶种茶茶饼病的防效,以及对海南大叶种茶茶树芽长、芽密度、鲜重和叶绿素的影响;采用16S rDNA测序技术,探究施用微生物菌剂条件下茶树叶部内生细菌群落结构的差异。结果表明:LNL31稀释液对坏损外担菌ER01、胶孢炭疽菌CG02、尖孢镰刀菌FOC4、柑橘黄单胞杆菌XC01、大肠杆菌DH5α 5种病原菌的抑制作用明显,对ER01、CG02和FOC4的孢子萌发抑制率达89.04%~93.00%。田间施用LNL31 500倍稀释液处理的防病促生作用最显著,与化学药剂吡唑醚菌酯处理相当,LNL31 1000倍稀释液次之。施药后14 d,LNL31 500倍液、1000倍液对茶饼病的防效分别达91.98%和89.17%。LNL31对芽长、芽密度、鲜重和叶绿素的促生作用分别达23.14%~36.17%、32.10%~51.38%、27.66%~40.00%和28.88%~36.14%。喷施不同浓度的LNL31后,茶树叶部内生细菌群落的丰富度和均匀度均增加,主坐标分析(PCoA)结果表明,喷施LNL31对叶内细菌群落有显著影响;在目分类水平上,根瘤菌目(Rhizobiales)和鞘脂单胞菌目(Sphingomonadales)是较占优势的细菌目;在属分类水平上,甲基杆菌属(Methylobacterium)是最优势的内生细菌属,其次是1174_901_12、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和根瘤菌属(Rhizobium);线性判别分析(LEfSe)结果显示,喷施LNL31的处理中具有9~14个指示菌群,而对照指示细菌属只有7个;物种丰度聚类分析表明,喷施LNL31的处理中独有优势属拜叶林克氏菌属(Beijerinckia)与伯克霍尔德菌属(Burkholderia)的丰度相似,根瘤菌属与1174_901_12的丰度相似。相关性网络分析表明,芽孢杆菌属(Bacillus)与真杆菌属(Eubacterium)和副拟杆菌属(Parabacteroides)呈正相关,与甲基杆菌属、拜叶林克氏菌属和藤黄色杆菌属(Luteibacter)呈负相关;Bugbase菌群功能预测表明,LNL31处理的好氧菌、生物膜形成、革兰氏阴性菌、耐受压力、可移动元件、兼性厌氧菌丰度增幅达到3.24%~14.78%,潜在致病菌下降5.70%。该研究结果表明,LNL31表现出良好的防病促生作用,能显著改变茶叶内生细菌群落结构和功能特性,使少数抗病相关物种优势生长,为茶饼病的生物防治提供依据。
本研究选取不同产量水平(高产、中产、低产和死皮)的橡胶林,基于高通量测序技术分析土壤微生物群落组成、多样性及其与土壤理化性质的关系,以期为橡胶林土壤改良提供科学依据。结果表明:从4种产量水平橡胶林的土壤样本中共鉴定出17门、53纲、99目、164科、305属、385种细菌种类,获得2116个OTUs。共有的细菌优势门类为酸杆菌门(Acidobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)。共获得1622个真菌OTUs,分属17门、49纲、113目、242科、424属、644种,其中担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)和被孢霉门(Mortierellomycota)为优势真菌门类。随着橡胶树产量水平的降低,土壤细菌群落丰富度呈下降趋势,但多样性指数无明显变化;真菌Ace指数、Chao1指数呈增加趋势,Shannon指数显著增加,Simpson指数显著降低,表明随着产量水平的下降,橡胶林土壤真菌群落的丰富度和多样性均上升。主坐标(PCoA)分析表明,细菌或真菌群落结构在不同产量水平橡胶林间均存在显著差异。此外,优势菌门的相对丰度也存在不同程度的差异,土壤微生物群落特征与土壤pH和C/N等理化因子密切相关。RDA分析表明,土壤pH、速效钾和全氮是影响细菌优势门类的主要土壤理化因子,真菌优势菌门则主要受土壤pH、速效钾和碳氮比的影响。
火龙果的生长发育与根际微生物密切相关,但对火龙果生产周期中根际微生物的季节性特征缺乏了解。本研究以海南红心火龙果为研究对象,采用高通量测序技术探讨火龙果根际微生物群落在不同季节的动态变化,以及微生物群落与土壤理化因子的相关性。结果表明:火龙果根际微生物群落丰富度和多样性受季节驱动,各季节微生物群落的Ace指数、Chao1指数、Shannon指数和Simpson指数存在一定差异,特别是在秋季呈上升趋势。从火龙果四季采集的12个根际样品中共获得6132个细菌OTUs和1850个真菌OTUs。其中,细菌分别隶属于43门、135纲、319目、502科和963属;真菌分别隶属于15门、42纲、103目、214科和423属。厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度在四季中稳定且占据前三,为优势细菌门。芽孢杆菌属(Bacillus)相对丰度在整个细菌群落中一直保持最高,为优势细菌属,但春、冬季的相对丰度明显高于夏、秋季。子囊菌门(Ascomycota)为火龙果根际的优势真菌门,毛壳菌属(Chaetomium)为优势菌属,且春季的相对丰度远高于其他季节。差异物种分析显示,四季中细菌共产生了15个差异物种,真菌产生了3个差异物种。火龙果根际土壤理化因子季节变化明显,且与根际微生物群落密切相关。FAPROTAX预测显示火龙果根际细菌主要表现为化能异养、好氧化能异养、尿素水解、硝酸盐还原、纤维素水解、固氮作用、芳香族有机物降解以及人畜致病性等功能;FUNGuild预测显示火龙果根际真菌主要表现为腐生生存和某些未知功能等。本研究结果显示海南红心火龙果根际微生物群落结构在四季发生显著变化,秋季具有最高的多样性和丰富度,芽孢杆菌属和毛壳菌属分别是根际的优势细菌属和优势真菌属。研究结果可为基于根际微生物的火龙果栽培改良措施的设计提供理论依据。
薇甘菊(Mikania micrantha)是中国首批外来入侵物种,对亚热带地区生态安全的危害极大,土壤酶活抑制剂和植物生长调节剂在植物生长调控中发挥至关重要的作用。本研究通过7个月的盆栽连续培养试验,研究不同浓度土壤酶活抑制剂和外源植物调节剂对旺长期、现蕾期、开花期、盛花期和结籽期薇甘菊生长的影响,浓度设置为:1、15 g/L脲酶抑制剂[N-(N-butyl) thiophosphoric triamide, NBPT],1、15 g/L硝化抑制剂(nitrification inhibitor, DMPP),25、50 mg/L脱落酸(abscisic acid, ABA),1、10 g/L矮壮素(chlormequat, CCC)。结果表明:高、低浓度的土壤酶活抑制剂和植物生长调节剂对薇甘菊生长及土壤碱解氮、速效磷含量的影响有一定差异,其中,矮壮素和DMPP对薇甘菊的抑制作用明显,而15 g/L NBPT对薇甘菊生长具有促进作用。总之,10 g/L矮壮素对旺长期薇甘菊生长具有抑制作用,而15 g/L DMPP则对盛花期薇甘菊生长具有抑制作用,二者联合施用可为薇甘菊全生命周期的综合防治提供理论依据。
对柑橘种苗传带有害生物风险分析,评估其在我国的风险水平,为其风险管理提供技术支持。通过查阅国内外文献资料,确定境外输华柑橘种苗中可能传带的有害生物259种,包括53种真菌,9种细菌,9种病毒,11种线虫,167种昆虫,1种软体动物,1种杂草,8种螨类(包括蜘蛛)。根据在中国的分布情况(未分布或分布未广)、官方管制情况、随输华柑橘种苗传带的可能性,确定需要进一步评估的潜在检疫性有害生物18种,包括真菌4种,细菌7种,病毒4种,线虫2种,昆虫1种。从入境、定殖、扩散可能性、经济影响等方面对以上18种潜在的检疫性有害生物进行定性分析和定量分析,确定高风险有害生物14种,极高风险有害生物4种。根据有害生物中风险水平最高者作为柑橘种苗的检疫风险,判定输华柑橘种苗的检疫风险为极高。最终确定以上双胞双镰孢(Bisifusarium dimerum)等18种有害生物为输华柑橘种苗中需关注的检疫性有害生物,并提出相应的风险管理措施。
为了提升链霉菌17-7菌株的抑菌活性,合理利用菌株的代谢产物,本研究以橡胶树褐根病菌为靶标菌,采用正交试验和单因子试验相结合,在原培养基的基础上对链霉菌17-7菌株的发酵培养基配方进一步优化,获得该菌株最适宜产活性物质的配方为:大豆粉25 g/L、玉米粉10 g/L、葡萄糖10 g/L、酵母粉2 g/L、K2HPO4 1 g/L、NaCl 0.5 g/L、CaCO3 0.5 g/L。发酵滤液稀释500倍后对橡胶树褐根病菌的相对抑菌活性为51.37%,较优化前提高了17.66%,并且具有广谱的抑菌活性。在此基础上测定了温度、紫外线辐射、蛋白酶、酸碱度和贮存条件对17-7菌株发酵滤液抗真菌物质稳定性的影响。结果表明:17-7菌株发酵滤液对高温不敏感;紫外线照射1 h后发酵滤液的抑菌活性开始显著下降,长时间紫外照射并不会丧失抑菌活性;17-7菌株发酵滤液还具有较好的酸碱耐受性,pH为3~10时其发酵滤液均能发挥较好的抑菌活性;并且对胰蛋白酶和胃蛋白酶不敏感;菌株发酵滤液在低温(4 ℃)和室温(25 ℃)条件下贮存120 d仍能保持较强生物活性。对17-7菌株无菌发酵滤液稳定性和贮存条件的研究可为后续该菌株的开发利用提供理论依据和数据支持。
桑黄(Sanghuangporus spp.)水提物中多糖、萜烯类化合物等生物大分子具有抑制肿瘤细胞的作用,但桑黄水提物中小分子化合物的功能尚不明确。本研究通过3000 D超滤法获得桑黄小分子化合物,通过双荧光标记法研究其对小鼠肝癌细胞Hepa 1-6的抑制活性,通过代谢组分析法解析其抑癌活性成分。结果表明:桑树桑黄(Sanghuangporus sanghuang Sheng H. Wu, L. W. Zhou & Y. C. Dai)和杨树桑黄(Phellinus baumii)小分子化合物均能诱导小鼠肝癌细胞Hepa 1-6的损伤和凋亡,其抑制率分别为(38.64±4.35)%和(32.52±3.57)%;桑黄小分子化合物与桑黄粗多糖共同处理Hepa 1-6细胞,其抑制率则分别达到(77.27±6.21)%和(76.92±5.45)%;代谢组分析表明桑黄小分子化合物中包括玫瑰树碱、左旋水苏碱、脑苷-B等已知明确具有抑癌功能的化合物,同时鉴定出杂环类(6-氟吲哚、2,4,6-三甲基吡啶、1'-萘酰基-2-甲基吲哚等)、核苷-碱基类(1-甲基腺苷、N6-甲基腺苷、2'-O-甲基腺苷等)、二肽类(如亮氨酸+*、异亮氨酸+*和γ-谷氨酰+*)、糖醇类(木糖醇、核糖醇、甘露醇、赤藓糖醇等)等可能参与肿瘤抑制作用的活性物质。研究表明桑黄水提物含有多种抑制肿瘤细胞的小分子化合物,且与桑黄粗多糖等生物大分子起到协同抑癌作用。研究结果为解析桑黄抑制肿瘤作用机制和功能物质开发应用提供科学依据。
巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)胶乳底部成分生物膜(包括黄色体和Frey-Wyssling复合体)的生物化学组成(膜脂与膜蛋白)变化可能影响排胶过程中的胶乳凝固和乳管切口的堵塞速度,进而阻止排胶并降低产量。本研究旨在发现底部成分中影响胶乳稳定性/凝固速度的脂质种类。选取胶乳快速凝固和正常速度凝固2种橡胶树,采用液质联用技术(正、负离子2种检测模式),对2种胶乳底部成分的脂质进行定性和定量分析,获得差异脂质信息。正常排胶树胶乳底部成分中,磷脂酰乙醇胺是丰度最高的甘油磷脂亚类(负离子模式下约占总脂的22%,正离子模式下约占总脂的5.9%),高于磷脂酰胆碱(正离子模式下约12%,负离子模式下约4%);磷脂酸有较高丰度(正离子模式下约4%,负离子模式下约12%),与磷脂酰胆碱相当;心磷脂在底部成分中丰度较高(约6%,负离子模式),可能存在于Frey-Wyssling复合体中。胶乳易凝橡胶树底部成分心磷脂显著下降(降至约3.4%,负离子模式)。底部成分的磷脂占比在31%~56%之间,中性脂占35%~54%,糖脂仅占1%~2%。底部成分存在丰度和数量较高的非双层磷脂,即磷脂酰乙醇胺、磷脂酸和心磷脂,显示胶乳底部成分的高度动态性质。易凝胶乳心磷脂的大幅下调可能影响底部成分的稳定性,进而影响胶乳凝固、乳管堵塞和排胶。本研究关于底部成分高丰度非双层磷脂的发现,为胶乳凝固、乳管堵塞机制的研究提供新视角。
辛烯基琥珀酸淀粉钠(starch sodium octenyl succinate, SSOS)是以淀粉与辛烯基琥珀酸酐(octenyl succinic anhydride, OSA)酯化制得的食品添加剂。本研究采用OSA乳化法替代有机试剂分散OSA对木薯淀粉进行酯化制备辛烯基琥珀酸木薯淀粉钠(tapioca starch sodium octenyl succinate, TSSOS)并对其进行表征。结果表明:大豆卵磷脂(soybean phospholipid, SP)为乳化剂制备的OSA乳液体系具有较好的稳定性和分散性,SP添加量为1.00%制备的SSOS(1.00% SP-SSOS)比异丙醇分散OSA制备的SSOS(IPA-SSOP)具有更高的辛烯基琥珀酸基团(OS基团)含量、取代度(DS)以及取代效率(SE)。傅里叶红外光谱显示,1.00% SP-SSOS和IPA-SSOS均在1572 cm-1和1726 cm-1处出现了2个新的特征峰,其中1.00% SP-SSOS的特征峰强度更强。激光共聚焦扫描显微镜分析也证实了荧光标记的OS基团在1.00% SP-SSOS中荧光强度略强,少部分淀粉颗粒内部显示亦有OS基团,这说明利用高压均质以及SP乳化剂将OSA分散为微米级乳液再进行酯化,可以提高OSA与淀粉的接触面积从而提高酯化反应效率。综上所述,采用OSA乳化法替代有机试剂分散OSA制备SSOS的方法可行,本研究为无醇酯化反应体系应用在SSOS大规模工业化生产中提供参考依据。
椰粕(coconut oil residue, COR)和椰麸(coconut milk residue, CMR)是椰肉2种主要加工副产物,分别在椰油和椰奶加工过程中产生,为探究2种椰肉加工副产物的加工适宜性,对其营养和理化特性进行了全面分析。结果发现,COR的脂肪含量(19.37 g/100 g)要低于CMR,而蛋白质(11.32 g/100 g)、总膳食纤维(63.92 g/100 g)、可溶性膳食纤维(4.42 g/100 g)等营养成分以及多糖(25.67 mg/g)、黄酮(4.21 mg/g)、总酚(1.15 mg/g)等活性成分含量均高于CMR。COR与CMR的水解氨基酸种类相似,但含量存在明显差异,其含量分别为94.955、56.975 mg/g。理化特性方面,不同温度下COR均比CMR显示出更好的水合特性,但二者的流动性均较差。COR比CMR具有相对较高的热稳定性、较完整的晶体结构和较高的基团活性。综上,与CMR相比,COR的营养成分和活性成分更加丰富,水合特性和流动性也具有相对优势,且具有较高的热稳定性和稳定的晶体结构,是理想的低脂低糖高纤食品加工原料,本研究结果可为椰肉加工副产物在食品工业中的高值化利用提供理论指导。