为了研究查尔酮异构酶(CHI)对橡胶树叶片发育过程中黄酮类化合物合成的影响,本研究利用CHI的功能域Chalcone(PF02431)鉴定橡胶树查尔酮异构酶HbCHI基因家族成员,分析其蛋白序列理化性质、保守结构域、保守基序和系统进化树分析;利用qRT-PCR分析HbCHI在橡胶树叶片发育过程中的表达模式;利用农杆菌介导的烟草瞬时表达技术分析HbCHI2影响植物黄酮合成的功能。结果表明:从橡胶树基因组数据库中鉴定获得9个HbCHI基因家族成员(HbCHI1~HbCHI9),其编码的蛋白质包含177~474个氨基酸,等电点为5.1~9.52,主要为亲水蛋白;大部分HbCHI含有1~3个数量不等的基序,只有HbCHI1含有6个保守基序(motif1~motif6);系统进化分析显示,HbCHI1~HbCHI4是I型CHI,HbCHI6~HbCHI9表现出脂肪酸结合位点,是III型CHI,HbCHI5是IV型CHI;橡胶树HbCHI基因家族的相对表达量检测结果均表现出从小古铜期到成熟期先下降后上升的趋势,其中在淡绿期时的相对表达量最低,且总黄酮含量与CHI基因相对表达量变化趋势一致;相关性分析表明HbCHI2表达量与黄酮含量相关性最高,皮尔逊系数为0.97;在烟草中过表达HbCHI2促进了本氏烟草中类黄酮的生物合成,增加了叶片的总黄酮含量,是对照的2.13倍。本研究结果表明HbCHI2基因正调控橡胶树叶片中类黄酮生物合成。
本研究以白肉火龙果(Hylocereus undatus)为材料,研究茉莉酸甲酯(MeJA)处理调控白肉火龙果采后成熟的机制。利用高通量测序的数字基因表达谱(DEGs)技术,对MeJA处理16 d的白肉火龙果果实和对照组的样品进行差异基因表达谱分析。结果显示,MeJA处理导致15 596个基因差异表达,其中上调表达基因6135个,下调表达基因9461个。GO功能显著性富集分析表明,差异表达基因主要涉及细胞过程、生物调节、物质合成、催化活性、结合活性和转运活性等。KEGG基因通路富集分析发现,差异表达基因富集于多条代谢通路上,主要涉及光合作用、植物激素信号转导、蛋白质加工、淀粉和糖类代谢等代谢途径。进一步分析发现,MeJA处理导致多个参与乙烯信号途径和细胞壁代谢途径的基因表达量显著下调,如ERF、EIN、XTH、PG和PME家族成员等。上述结果表明,MeJA处理可能抑制了乙烯信号转导和细胞壁代谢过程,从而延缓白肉火龙果采后成熟,延长果实的贮藏时间。本研究结果将为热带特色水果采后保鲜技术的开发与应用奠定基础。
金钗石斛具有较高的观赏价值,是春石斛杂交品种群的重要亲本之一,为探索金钗石斛花响应高温胁迫的生理和分子机制,本研究结合水势、细胞膜通透性监测、乙烯相关化合物含量测定,以及转录组学分析,以36 ℃高温胁迫5、10、24 h为处理组,常温培养为对照组,研究36 ℃下金钗石斛花的生理特性,分析其对高温的响应转录组特征。结果表明:36 ℃高温胁迫在24 h内对金钗石斛花水分状况和细胞膜通透性几乎没有影响,3个高温处理组的金钗石斛花乙烯前体(ACC)含量与对照组(Dno-CK)相比均显著增加;高温处理5 h与常温对照组(Dno-CK vs Dno-5h)、高温处理10 h与常温对照组(Dno-CK vs Dno-10h)、高温处理24 h与常温对照组(Dno-CK vs Dno-24h)3个比较组的差异基因分别为25 204、25 528、26 878个,上调表达与下调表达的基因量约为1∶1,随着高温胁迫时间的延长,金钗石斛花的差异表达的基因总数逐渐上升。KEGG富集分析结果表明,3个比较组差异基因均富集到单萜生物合成通路,说明高温促进金钗石斛花挥发性萜类化合物的合成。GO功能富集分析结果表明,金钗石斛花受高温胁迫大部分差异基因富集到遗传信息处理途径、代谢途径相关的通路,在核苷酸切除修复、淀粉和蔗糖代谢、内质网中的蛋白质加工3条通路中差异基因数量最多,说明高温激发金钗石斛花提高各类代谢活动响应热胁迫。对差异表达基因中热激蛋白基因(HSP)筛选发现,金钗石斛花的HSP基因大量上调表达响应高温胁迫,金钗石斛花在24 h内响应高温胁迫的HSP基因主要是HSP20基因,其次是HSP90基因。金钗石斛花的热响应基因的进一步研究可针对HSP20基因和HSP90基因。本研究结果可为石斛耐热育种研究提供参考,为耐高温春石斛品系的培育提供理论支持。
大花万代兰(Vanda coerulea),为附生型植物,根裸露在空气中生长,具有重要的观赏价值,也是兰花育种的重要亲本。从组学水平探究大花万代兰根的生长发育机制,能为全面了解气生根独特适应机制提供理论基础。本研究以大花万代兰气生根3个不同发育水平的根部位为材料,结合转录组和代谢组学,揭示大花万代兰根部不同部位的生长发育情况及其防御适应机制。转录代谢联合分析结果显示,2份对比组的差异表达基因(DEGs)和差异积累代谢物(DAMs)显著富集在代谢途径、各种次生代谢物的生物合成途径和植物激素信号传导等途径。转录组结果显示,根部分生区(A)与伸长区(B)有11 995个DEGs,上调6274个,下调5721个。伸长区(B)与成熟区(C)共有3673个DEGs,上调1691个,下调1982个。代谢组结果显示2份对比组DAMs共有102个,上调52个,下调50个。在根系的生长发育上,生长素(auxin)、赤霉素(GAs)、脱落酸(ABA)等相关基因在植物根部发育过程中有显著变化。在防御适应机制上,生物碱(alkaloids)、类黄酮(flavonoids)、木质素(lignins)等化合物合成相关基因在根的分生区和伸长区表达相对成熟区较多。说明气生根的发育受上述激素调控且积累较多种类的次生代谢物,提高自身的防御能力。
ELF3是重要的生物钟基因,调节光信号的输入与昼夜节奏输出,参与调控植物的重要过程。为了了解其在文心兰花瓣衰老启动中的调控作用,本研究对OnELF3基因进行克隆和表达分析。结果表明:利用转录组文库中的ELF3基因序列,从文心兰花瓣中扩增得到OnELF3基因(GenBank登录号:OL613896);OnELF3基因全长2208 bp,编码735个氨基酸。亚细胞定位表明其在细胞核中表达。同源序列比对与系统发育树分析显示OnELF3与铁皮石斛兰和蝴蝶兰亲缘关系最近。原核表达分析表明,OnELF3基因能原核表达出功能蛋白。该基因在长光照、全光照及全黑暗条件下表达模式与其作为生物钟基因功能一致。实时荧光定量分析表明,OnELF3基因在绽口期和盛开期表达量最高,表明OnELF3基因可能在开花和花衰老启动中均发挥作用。本研究为进一步鉴定OnELF3基因在开花和花衰老启动中的功能奠定基础。
红阳猕猴桃属于我国自主培育的优良品种,具有独特的红色性状和高糖低酸特性,因其香气浓郁,味道独特而备受欢迎。其果实的生长发育受到多种因素的影响,其中植物的蔗糖非发酵-1-相关蛋白激酶1(SnRK1)在调控碳水化合物代谢以及应对生物和非生物胁迫方面起重要的开关作用。因此,本研究以红阳猕猴桃为材料,克隆得到红阳猕猴桃SnRK1家族2个基因的全长cDNA,分别命名为AcSnRK1.1和AcSnRK1.2,利用生物信息学方法分析AcSnRK1.1和AcSnRK1.2的理化性质、基因结构、保守基序、蛋白保守结构域及顺式作用元件等,并采用实时荧光定量检测AcSnRK1.1和AcSnRK1.2基因在不同组织和果实不同处理下的表达特性。结果表明:AcSnRK1.1和AcSnRK1.2基因分别含有1548、1545 bp的开放阅读框,编码515、514个氨基酸。生物信息学分析发现AcSnRK1.1和AcSnRK1.2的氨基酸序列与其他植物SnRK1蛋白具有较高同源性;氨基酸序列显示,AcSnRK1.1和AcSnRK1.2包含了SnRK1家族特有的结构STKc_AMPK_alpha、AMPK_C、UBA_SnRK1_plant;进化树分析表明AcSnRK1.1和AcSnRK1.2基因属于SnRK1家族;组织特异性分析显示,AcSnRK1.1和AcSnRK1.2在红阳猕猴桃各个组织中均有表达,在果实中表达丰度最高;在果实发育过程中,AcSnRK1.1和AcSnRK1.2的表达量均呈先下降后上升的趋势;qRT-PCR分析表明AcSnRK1.1和AcSnRK1.2的表达受ABA、GA3、ET、CPPU的调控。随着贮藏时间的增加,AcSnRK1.1和AcSnRK1.2的表达量呈先下降后上升的趋势,推测AcSnRK1基因可能调控蔗糖合酶的表达。本研究结果表明AcSnRK1.1和AcSnRK1.2基因在红阳猕猴桃果实发育和贮藏过程中发挥重要作用,为进一步阐述AcSnRK1.1和AcSnRK1.2基因的功能奠定基础。
为选育出高产、品质优良的小粒种咖啡新品种,提高云南咖啡的产量和品质,本研究从法国雀巢研发中心引进小粒种咖啡新品种杂交种F1,在普洱不同地区开展了植株生长量、结果特性、产量以及咖啡豆物理性状的研究。新品种分别为107、117、118、120、121、10×25、12×25,对照品种为生产主栽品种T8667,共8个参试品种进行对比分析。试验地点设于普洱市思茅区、宁洱县、孟连县、江城县4个咖啡种植区。结果表明:各品种3年生株高为84.20~175.00 cm,茎粗为21.69~53.34 mm,冠幅为74.80~165.30 cm,各品种植株矮生,117的茎粗和冠幅、118、121的冠幅优于对照;3年生一级分枝数量为34.00~62.20条,长度为43.40~89.00 cm,粗度为4.86~11.40 mm,综合来看,117、118、121的一级分枝数量多,粗壮且长度长,是性状表现优良的品种。10×25一级分枝长度超过对照,107、120品种一级分枝粗壮且长,是在今后育种中可以利用的优良性状;CCCA 12×25和T8667的单节果实数较少,其余品种均超过15粒;107、117、118、120、121、10×25单株鲜果产量和每公顷干豆产量最高为4.50~6.58 kg、3289.46~4968.57 kg,品种117、118、120盛产期2年平均每公顷干豆产量大于3000 kg,产量处于较高水平,显示出杂交种高产的优势;鲜干比为(4.31~ 6.48)∶1,百粒带壳豆重为14.93~20.67 g,10×25鲜干比最高,12×25百粒带壳豆重最小,其余各品种果实饱满,粒度中等。本研究筛选出植株矮生、茎粗壮、冠幅宽,一级分枝数量多、粗壮且长、产量高、果实饱满,粒度中等,性状优于生产主栽品种T8667的优良品种117、118、120、121、10×25,为生产上推广丰产优质咖啡新品种提供科学依据。
为筛选果实性状、果肉和可可豆品质均优异的可可育种材料,对11份可可种质的果实质量、果壳质量、果长、果宽、种子鲜质量、果肉含量、可溶性糖、总酸、pH、糖酸比、果肉感官评价(香气、酸甜感、接受度)、可可脂、可可碱、咖啡因和多酚17个指标进行测定,并通过主成分分析和聚类分析对不同可可种质果实的17个指标进行综合评价。结果表明:17个指标的变异系数为4.16%~52.91%,平均为16.73%,其中咖啡因的变异系数最大。果肉含量、总酸、糖酸比、咖啡因的变异系数均在20%以上,11份可可种质在果实性状和品质上均存在较大差异,具有丰富的遗传多样性。对可可果肉的感官评价中,香可16号的测评分数最高,其次是TAS420、TAS1413;此外,测评者的接受度主要与果肉的酸甜有关。相关性分析表明,果实性状与果肉品质间主要呈正相关关系,而可可豆品质性状与它们主要呈负相关关系。主成分分析中,共提取出5个特征值大于1的主成分,累计贡献率为89.521%;基于各指标的主成分得分进行综合排名,TAS420、香可16号、TAS414的综合评分最高,在果实性状、果肉和可可豆品质上表现均优异。主成分1和主成分2在综合评价中起到关键作用,其中pH、糖酸比、感官评价、果实质量、果壳质量、果宽的指标对可可果实的贡献率较大。依据聚类分析,将11份可可种质细分为4个类群,第一类群仅有TAS1413,其果实性状和果肉品质均较为优异,但可可豆品质最差;第二、第三类群为综合排名前四的种质,综合指标较为优异,是培育优良品种的重要材料。剩下的6份种质为第四类群,其果实性状和品质较为一般。本研究为可可优良品种培育提供基础,有助于可可产业的多元化发展。
椰枣为棕榈科作物,雌雄异株,基因高度杂合,性状分离严重。种苗繁育依赖于无性繁殖,组织培养技术是目前实现椰枣种苗商业化生产的主要手段。但是,体胚发生困难、诱导周期长导致体系构建困难、组培成本高,研究激素调控对椰枣体胚内源代谢物质的影响,优化体胚发生体系成为当务之急。本研究基于前期对椰枣外植体种类的筛选、愈伤组织及胚性愈伤组织诱导的基础上,利用正交试验设计,通过对MS培养基中植物生长调节剂种类和浓度进行筛选配比,从愈伤组织中诱导出体胚,计算体胚发生率、诱导周期及成活率,对不同激素水平下获得的椰枣体胚进行取样,观察体胚的形态变化规律;测定样品中总蛋白(Cpr)、可溶性糖(WSS)、过氧化氢还原酶(CAT)、谷胱甘肽还原酶(GR)、氨基酸(AA)、生长素(auxin)、细胞分裂素(CTK)、脱落酸(ABA)、赤霉素(GA)等指标的含量变化规律。结果表明:C5(MS+30 g/L蔗糖+2 mg/L NAA+2 mg/L 6-BA+3 mg/L 2,4-D+3 mg/L 2-ip)处理的体胚发生时间最短,在C9(MS+30 g/L蔗糖+3 mg/L NAA+3 mg/L 6-BA+2 mg/L 2,4-D+3 mg/L 2-ip)处理下,体胚中过氧化氢酶含量和氨基酸含量最高,在C5处理下,蛋白质含量最高;变异系数最大的为谷胱甘肽还原酶含量,极差最大的是氨基酸含量;相关性分析表明,细胞分裂素和生长素均与谷胱甘肽还原酶相关性最强,可溶性糖与蛋白质和氨基酸的相关性最强;主成分分析显示,前4个主成分累计贡献率达到88.714%,第1个主成分的特征值为3.877,贡献率为43.076%,在第1个主成分中,主要由生长素含量、可溶性糖含量、蛋白质含量及赤霉素含量这4个指标共同影响,其中生长素含量的特征值最大为0.921,主要反映生长素对体胚发生的影响。本研究结果为优化椰枣体胚发生体系提供理论依据,同时为实现椰枣高效快繁奠定技术基础。
辣椒及其制品以其独特的风味深受各国人民喜爱,而代谢物质的组成及其含量对辣椒风味品质有重要影响。小米辣是云南区域性特色辣椒品种,因其营养成分丰富、辣味香浓深受消费者青睐。为了探明不同栽培种云南特色小米辣果实在成熟过程中代谢产物和代谢途径的异同,本研究以绿熟期和红熟期云南本地传统小米辣(Capsicum frutescens L.)和晶翠(C. baccatum L.)小米辣果实为研究对象,借助非靶向代谢组技术揭示2种小米辣果实在不同生育期的代谢物变化和代谢途径差异。结果表明:在云南小米辣中共鉴定出12类880个代谢产物,其中脂类、有机酸类占比最高,表明云南小米辣营养物质丰富,可以作为一种潜在的功能性食品原料。差异代谢物的种类、数量因生育期、品种差异出现显著不同,但小米辣红熟果较绿熟果的营养物质更丰富;2种栽培种相比,云南本地小米辣中的黄酮类物质较丰富,而晶翠中的氨基酸数量、种类更多。从不同比较组筛选出特有差异代谢物,黄酮类、甘油磷脂类、氨基酸类等物质可作为2种栽培种在不同生育期的潜在生物标志。KEGG富集分析发现包含了常见代谢物的代谢通路(脂质、氨基酸、糖类、碳水化合物、次生代谢产物、萜类和多酮类等),小米辣在2个生育期的关键代谢通路主要富集在甘油磷脂代谢通路、黄酮和黄酮醇生物合成、植物次生代谢产物的生物合成、苯丙素的生物合成,并找到不同比较组特有差异代谢通路。综上,2种小米辣果实代谢物种类、数量差异显著且独具特色,本研究结果为小米辣风味品质育种及后期采收策略提供数据支持。
云南怒江干热河谷流域是小粒咖啡(Coffea arabica L.)种植的理想区域,但是咖啡叶部病害的持续发生,对咖啡树的健康、产量和品质造成了严重影响,给当地农业生产带来一定损失。为了有效防控这些病害,本研究采集怒江干热河谷流域不同咖啡种植地的典型病叶样本,对咖啡叶部病害进行病原菌分离与鉴定。通过病原分离、纯化、柯赫氏法则验证、形态学观察、ITS基因序列比对分析,鉴定到7个致病菌株,分别为Lu 11-2、Lu 9-1、Xin 5-2、Xin 7-5、Xin 8-2、Xin 15-2和Lu 23-1,其中Lu 11-2、Lu 9-1、Xin 5-2和Xin 7-5鉴定为链格孢菌(Alternaria sp.),Xin 15-2和Lu 23-1菌株鉴定为炭疽菌(Colletotrichum sp.),Xin 8-2菌株鉴定为拟盘多毛孢菌(Pestalotiopsis sp.)。该地区的咖啡叶部病害主要致病菌有3类:链格孢菌、拟盘多毛孢菌和炭疽菌,其中链格孢菌、拟盘多毛孢菌为咖啡褐斑病的主要致病菌,炭疽菌为咖啡炭疽病的致病菌。研究结果不仅为深入了解云南怒江干热河谷流域的咖啡叶部病害类型提供科学依据,还为该地区咖啡病害的有效防控提供理论支持,对当地的咖啡种植业具有重要的指导意义,也为其他地区的咖啡病害防控提供参考。
介壳虫是重要的农林害虫,对农作物、果树、观赏植物和林木均有不同程度的危害。爪哇虫草菌(Cordyceps javanica)IJID003对介壳虫具有强致病性,在微生物农药开发方面具有较大潜力,对其可湿性粉剂的研发以及生产工艺优化,是推进其产业化、商业化的措施之一,且对推进农林业的绿色发展具有重要意义。本研究通过单因素试验设计,筛选爪哇虫草菌IJID003最优固体发酵基质和外源添加物;通过测定助剂与爪哇虫草菌IJID003的相容性及其有效性能,筛选适宜菌株的最佳载体、润湿剂、分散剂和紫外保护剂,初步研制爪哇虫草菌的可湿性粉剂配方;在室外对白兰捷氏吹绵蚧(Icerya jacobsoni)雌成虫进行田间防效试验。结果表明:爪哇虫草菌最优发酵基础基质为大麦,最适基质配方组合为大麦与麦麸7∶1(w/w);最优外源添加物组合为1%葡萄糖的碳源、1%酸水解酪蛋白的氮源、2%氯化钾的无机盐、1%甘氨酸的氨基酸和0.1%蜂蛹壳粉的几丁质成分。爪哇虫草菌IJID003可湿性粉剂的最佳配方为20%爪哇虫草菌纯孢子粉、1%润湿剂Morwet EFW、5%分散剂Morwet D-450、1%紫外保护剂荧光素钠CBS-X和73%载体硅藻土。田间防效结果表明,用孢子浓度为6×108 CFU/mL爪哇虫草菌制剂能有效防治捷氏吹绵蚧雌成虫,第21天防效达92.50%,与对照药剂25%噻虫嗪可湿性粉剂4000倍液防效(95.50%)相比无显著差异。综上所述,研制爪哇虫草菌IJID003可湿性粉剂对捷氏吹绵蚧具有较好的防效,在替代部分化学农药进行绿色防控中具有重要的应用前景。
本研究旨在筛选出对双条拂粉蚧(Ferrisia virgata)毒杀效果较好的杀虫剂,为双条拂粉蚧的科学防治提供依据。采用喷雾法在室内测定14种杀虫剂在6、12、24、48 h对双条拂粉蚧的毒杀效果,对效果较好的7种杀虫剂测定处理24、48 h对双条拂粉蚧3龄若虫的致死中浓度(median lethal concentration, LC50);基于各杀虫剂的推荐使用剂量,采用人工喷雾法于2024年5月在海南省三亚市崖州区槟榔园对啶虫脒、氟啶虫胺腈、甲氰菊酯、二嗪磷、噻虫嗪、丙·虱螨脲、氟啶虫酰胺·联苯菊酯进行双条拂粉蚧田间防效评价。初步筛选结果显示,啶虫脒、氟啶虫胺腈、甲氰菊酯、二嗪磷、噻虫嗪、丙·虱螨脲、氟啶虫酰胺·联苯菊酯对双条拂粉蚧3龄若虫的毒杀效果较好,药后48 h的死亡率均在70%以上。室内毒力测定结果显示,处理后24、48 h,7种药剂的相对毒力由大到小依次为噻虫嗪、甲氰菊酯、氟啶虫胺腈、啶虫脒、二嗪磷、氟啶虫酰胺·联苯菊酯、丙·虱螨脲。田间药效试验结果显示,噻虫嗪、甲氰菊酯、氟啶虫胺腈和啶虫脒的田间防效较好,药后1~7 d的校正防效达60%以上,二嗪磷、氟啶虫酰胺·联苯菊酯、丙·虱螨脲药后7 d的校正防效低于60%,噻虫嗪对双条拂粉蚧的田间防效最佳,施药1 d后校正防效为90.13%,施药3 d后校正防效达到峰值94.53%,施药7 d后校正防效降至87.20%,显著高于其他杀虫剂。研究结果表明,噻虫嗪、甲氰菊酯、氟啶虫胺腈对双条拂粉蚧兼具较好的室内杀虫活性与田间防效。本研究结果为选择合适的药剂防治双条拂粉蚧提供科学依据,也为槟榔黄化病的防控提供技术支撑。
二斑叶螨是世界危险性有害生物。阿维菌素是二斑叶螨防治中使用最为广泛的杀螨剂之一,其不合理施用导致的抗药性问题日益严重。探究二斑叶螨对阿维菌素的抗性机理,可为延长药剂的使用寿命及制定综合防控策略提供理论依据。为此,本研究首先开展了阿维菌素对二斑叶螨田间种群、实验室筛选的抗性种群、敏感种群的生物测定,发现3个种群的24 h致死中浓度(LC50)分别为7.19、2061.43、0.10 μg/mL, 48 h的LC50分别为6.32、1971.55、0.09 μg/mL。以敏感种群的LC50为基准,田间种群和实验室抗性种群的抗性倍数超过70倍和20 000倍,分别属于中等水平抗性和高水平抗性。对LC50处理下存活二斑叶螨的解毒酶活性分析表明,抗性种群的谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)和尿苷二磷酸糖基转移酶(UGTs)的活性最高,田间种群次之,并均显著高于敏感种群的酶活性,与用药前相比,用药处理后高抗种群和田间中抗种群的酶活性均随着处理时间的延长而提高,而敏感种群的酶活性显著被抑制。采用荧光定量PCR比较上述解毒酶的编码基因表达量差异,发现用药处理后,GSTm09、GSTd10和UGT204a2、UGT201d3基因在高抗种群和田间中抗种群的表达量显著高于敏感种群,并随着处理时间的延长,抗性种群和敏感种群的解毒酶基因表达的差异倍数进一步增大。相关性分析表明,解毒酶活性及其编码基因表达与阿维菌素的抗性水平呈显著正相关。本研究结果为深入挖掘二斑叶螨抗性靶标基因和研发抗性治理策略提供理论参考。
咖啡是世界三大饮料植物之一,是服务热区乡村振兴建设和国家“一带一路”倡议的重要经济作物。海南咖啡品质佳、价格高、收益好,然而目前市场上存在以次充好、冒名顶替的现象,导致海南咖啡品牌形象严重受损。因此,开发海南咖啡产地溯源鉴定技术对推进海南咖啡的身份标识化具有重要意义。本研究借助电感耦合等离子体质谱技术(inductively coupled plasma-mass spectrometry, ICP-MS)对国内外中粒咖啡主产区68份咖啡商品豆的13种矿质元素(K、Mg、Ca、Cu、Fe、Ba、Co、Mo、Ni、Zn、Se、Cd、As)含量进行测定,利用主成分分析(principal component Analysis, PCA)、正交偏最小二乘法判别分析(orthogonal partial least squares-discriminant analysis, OPLS-DA)和聚类分析对我国海南和国外中粒咖啡商品豆的产地进行分类,并利用线性判别分析(linear discriminant analysis, LDA)建立中粒咖啡的产地判别模型。结果表明:不同矿质元素间存在显著相关关系,海南产区和国外产区咖啡商品豆的As、Ca、Fe、K和Zn含量间存在显著差异;OPLS-DA分析依据5种元素的组成特征将咖啡样品分成海南和国外2组;利用元素As、K、Ca含量建立的线性判别模型可以将海南和国外的中粒咖啡商品豆进行区分,交叉验证和回代验证的正确判别率分别是92.3%和96.2%;聚类分析的产地判别准确率为89.7%。上述研究结果证明矿质元素指纹特征可用于海南咖啡的产地溯源,为今后海南咖啡的品牌保护提供关键的技术支撑。
本研究以木薯块根为原料,采用单因素试验结合Box-Behnken响应面方法,优化超声波辅助木薯粗多糖的提取工艺,分析4种不同酶酶解鲜木薯块根的工艺,比较木薯粗多糖(crude polysaccharide of cassava root, CPCR)得率的差异。结果表明:4种酶酶解最优工艺均有所差异,加酶提取CPCR得率显著高于不加酶,4种酶的CPCR得率大小为中温α-淀粉酶>普鲁兰酶>半纤维素酶>低温α-淀粉酶,其中低温α-淀粉酶酶解超声处理时间最长(360 min),但CPCR得率最低为7.02%;中温α-淀粉酶CPCR得率最高(20.25%),其最佳酶解提取工艺为超声功率300 W,超声温度70 ℃,加酶量5 KU/g,料液比(g/mL)1∶2.5,超声时间240 min;普鲁兰酶酶解超声处理时间最短(60 min),CPCR得率为13.98%;半纤维素酶酶解条件下CPCR得率为7.99%。进一步对优化条件进行验证,结果表明,粗多糖得率和预测值接近,但是在仅加入酶不加木薯样本的条件下也检测到粗多糖含量,扣除酶的影响后中温α-淀粉酶的提取率仍然为最高(17.22%),可见,中温α-淀粉酶酶解木薯块根是一种高效率提取CPCR的方法。本研究有望为鲜木薯粗多糖的深入研究和开发利用提供技术基础。
本研究以大红火龙果为试验材料,经不同浓度的褪黑素MT(0.2、0.4、0.8 mmol/L)处理,在温度(7±1)℃、相对湿度75%~85%的条件下贮藏,明确MT对其保鲜效果的影响。结果表明:0.2、0.8 mmol/L MT处理有效降低了火龙果果实腐烂率(DI),MT处理能有效降低呼吸速率(RR),抑制相对电导率(RC)的增加。0.2 mmol/L MT可有效延缓抗坏血酸(AsA)含量下降,抑制丙二醛(MDA)含量的增加及过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子(O2-)的生成,提高抗氧化酶(SOD、CAT、APX)活力,有效促进活性氧(ROS)代谢,清除自由基,提高果实抗氧化能力。同时,0.2 mmol/L MT可有效维持抗病相关酶(PAL、POD、PPO)活力,从而诱导提高火龙果果实抗病能力。此外,0.2 mmol/L MT能增加可溶性糖(SS)、类黄酮(flavonoids)含量,但CK和MT处理果实的失重率(WLR)无显著差异。相关性分析表明,19个指标间存在显著相关性且火龙果果实腐烂率与ROS代谢紊乱、膜质过氧化密切相关。主成分分析表明,0.2 mmol/L MT处理的火龙果各贮藏时期得分均高于CK,且其累计综合评分最高,表明其综合保鲜效果最好。综上,0.2 mmol/L MT处理主要通过维持ROS代谢平衡及提高火龙果果实抗病性来延缓衰老并维持其品质。本研究为MT处理技术在火龙果低温贮藏保鲜中的深入研究及应用推广奠定基础。
为改善香草兰挥发油水溶性差、稳定性低等问题,以马达加斯加香草兰豆荚提取得到的香草兰挥发油作为主要原料,采取自发乳化法构建香草兰挥发油纳米微乳化体系并对其稳定性进行评价。结果表明:香草兰挥发油纳米微乳液最佳组成为表面活性剂Tween 40与助表面活性剂丙二醇的质量比为2,混合表面活性剂与油相的质量比为9∶1,可得到水包油型(O/W)香草兰挥发油纳米微乳液,纳米微乳液的粒径为(16.75±0.06)nm,聚合物分散系数(PDI)为0.240±0.003,Zeta电位为(-3.15±0.46)V。采用离心法、加热法以及低温贮藏法对香草兰挥发油纳米微乳液进行稳定性评价。结果表明,在离心速率为2000~10 000 r/min,加热温度为40~90 ℃条件下,香草兰挥发油纳米微乳液能保持澄清、透明状态,在4 ℃条件下放置30 d,未产生浑浊、沉淀等现象,表明香草兰挥发油纳米微乳液具有良好的离心稳定性、热稳定性以及贮藏稳定性。研究结果为香草兰挥发油的应用提供一定的技术支撑。
为探究水松(Glyptostrobus pensilis)叶挥发性成分的地理变化规律,本研究采用GC-MS方法测定广西6个地理分布(宾阳县、天等县、雁山区、苍梧县、平乐县和覃塘区)的野生水松叶挥发物成分。结果表明:不同地理分布水松叶挥发性成分共检测出139种化学成分,其中,萜烯类的α-蒎烯和D-柠檬烯在各地理分布中的相对含量均较高,分别为18.61%~28.32%、16.80%~49.02%。通过对比6个地理分布水松叶挥发性成分发现,覃塘区水松叶挥发物种类最少,宾阳县的最多;雁山区的醇类、芳香烃类、醚类、醛类、萜烯类、酮类和酯类相对含量均最低,而天等县的芳香烃类、酚类、醚类、醛类、酸类、萜烯类和烷烃类相对含量均最高。不同地理分布水松叶挥发性成分主成分分析表明,前3个主成分累计贡献率达97.53%,可以反映大部分成分信息,其中,醚类、萜烯类、烷烃类、芳香烃类、酸类、烯烃类、酚类、酯类、酮类、醇类和其他类的特征向量绝对值较大,是区分不同地理分布水松的差异性物质。聚类分析结果显示,覃塘区、苍梧县和雁山区聚为一组,平乐县和宾阳县聚为一组,天等县单独为一组。挥发性成分与环境因子的相关性分析表明,经度和海拔对挥发性成分含量的影响最大。本研究结果可为水松的培育和资源利用提供参考依据。
本研究旨在探究不同施肥水平下第2年宿根蔗根围土壤丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal, AM)真菌的多样性,为AM真菌在甘蔗上的应用提供理论依据。本研究以甘蔗品种桂糖29号(GT29)和桂糖58号(GT58)为试验材料,设4个施肥水平:0.0 kg/hm2(A)、562.5 kg/hm2(B)、1125.0 kg/hm2(C)、2250.0 kg/hm2(D)。研究结果表明:不同施肥水平对GT29的根系菌根侵染率有显著影响,而对GT58影响不显著。随着施肥水平的提高,AM真菌多样性和丰富度均显著下降。不同施肥水平的GT29根围土壤中共获得185个OTUs,GT58根围土壤中共获得175个OTUs。不同施肥水平下2个甘蔗品种根围土壤的优势AM真菌均为球囊霉属(Glomus)。在OTU水平对不同施肥水平甘蔗根围土壤AM真菌群落进行差异物种分析,发现GT29的2个差异物种均为球囊霉属,而GT58中的3个差异物种均为近明球囊霉属(Claroideoglomus)。经Mantel检验,发现土壤中的Ca、Mg含量与4个AM真菌属之间均呈极显著正相关,土壤pH与3个AM真菌属间也呈显著正相关。因此,过量施肥会使增产效果大幅降低,且造成土壤酸化及磷元素过剩,同时使甘蔗根围土壤AM真菌群落组成改变,多样性和丰富度降低,但品种间有差异;适量施肥有助于丰富土壤AM真菌的多样性,促进甘蔗产业的可持续发展。
为科学客观评价南充市农用田地土壤养分状况及综合肥力,本研究以872个土壤样品的12个养分指标为依据,采用综合肥力指数法、因子分析法、熵权系数法、变异系数法对南充市农用田地土壤肥力进行分析。结果表明:南充市农用田地土壤呈碱性,有机质含量偏低,磷、铁含量丰富,铜、锌含量偏高,钾、锰含量适宜,氮、硼、钼含量偏低;综合肥力指数法中综合肥力指数值为0.75,处于第3级,土壤整体肥力为贫瘠,仅有蓬安县土壤综合肥力达到第2级,为0.96;因子分析法中第4级的样品占比为42.09%,第3级的样品占比为34.52%,第2级与第5级样品比例接近,1~3级的样品占总体的比例为46.68%,4~6级的样品占总体的比例为53.52%,土壤整体肥力为略偏低;熵权系数法中土壤综合肥力值(IFI)为0.082 96,处于第2级与第3级之间,土壤整体肥力为中等;变异系数法的土壤IFI为34.09,处于第1级与第2级之间,土壤整体肥力为偏高。在4种评价方法中,变异系数法的土壤肥力等级最高,其次为熵权系数法和因子分析法,综合肥力指数法的肥力等级最低。通过对比分析,因子分析法的结果更加符合南充市的实际情况。南充市农田土壤综合肥力为略偏低,提升农用田地综合肥力应降低土壤碱性,提升有机质含量应注重氮、硼、钼等肥料的补充。
为探究海南热带雨林国家公园天窗社区土地利用空间格局及驱动力,本研究以海南热带雨林国家公园3个典型天窗社区毛阳镇、南开乡和水满乡为研究对象。基于2000、2010、2018、2023年的遥感影像,通过综合运用土地利用转移矩阵、土地利用程度综合指数、景观格局指数、地理探测器等方法,对海南热带雨林国家公园典型天窗社区2000—2023年土地利用演变驱动力进行分析。结果表明:(1)林地是典型天窗社区主要用地类型,林地面积演变趋势呈先升高(2000—2018年)后降低(2018—2023年),耕地面积演变趋势呈先减少(2000—2018年)后增加(2018—2023年)。典型天窗社区土地利用变化主要经历退耕还林(2000—2018年)、林地转化为耕地和建设用地(2018—2023年)2个阶段。(2)典型天窗社区景观格局变化主要是由于用地类型的改变,典型天窗社区景观类型呈现聚集度降低,破碎化程度增加,景观类型多样性增加的特征。在空间分布上,天窗社区景观破碎化程度呈现中心高,四周低的特征。(3)2000—2018年,距道路的距离是典型天窗社区土地利用变化主要驱动力;2018—2023年,NDVI和距道路的距离共同驱动典型天窗社区土地利用变化。NDVI、距道路的距离始终是影响土地利用变化的主要因子,DEM是影响土地利用变化的重要因子。交互探测结果表明,各因子间交互作用均表现为双因子增强或非线性增强,双因子交互对土地利用变化解释度大于单因子解释度。以期为国家公园天窗社区的科学合理建设发展提供参考。
竹特殊的气质、优美的姿态符合中国人传统审美情趣和道德意识,也因生长迅速、种类丰富及适应强等特点自古以来都是我国环境建设的重要元素。本研究采用线样法对福州市44个城市公园实地调研和数据收集,探究福州城市公园中竹类植物应用及竹景观营造特征,为城市公园环境质量的提升提供理论和实践指导。结果表明:44处城市公园竹类植物应用共计12属38种(含种、变种、变型和品种),其中簕竹属、刚竹属和牡竹属的竹种使用频率较高,分别为15种、8种和2种。竹种应用中红哺鸡竹、淡竹和麻竹使用频率较高。不同类型竹景观中竹与植物、竹与设施小品组景的竹种类应用占比超过70%;其次为竹与建筑、竹与铺装地面组景,竹种应用占比分别为63%和55%;竹与地形、竹与水组景竹种类应用最少,占比分别为45%和32%;各类型竹景观中单一竹种应用频次占比均低于30%。福州市城市公园竹景观数量分布整体呈现城市中心高、四周低的特点,竹景观应用集中在传统中式园林风格和2000年左右建设且规模较大的城市公园内。竹景观应用中竹与植物组景154处,使用频率最高;其次为竹与建筑组景140处、竹与设施小品组景109处、竹与铺装地面组景103处,最少的为竹与地形组景46处、竹与水体组景42处。竹与植物、建筑组景都分布于34处公园,分布最广;其次为竹与设施小品、竹与铺装地面组景,分布于32处和27处公园中;最少的为竹与地形、竹与水体组景,分别位于16处和11处公园中。除茶亭公园和于山风景名胜公园外,福州市城市公园内竹景观整体分布密度较低,竹景观节点分散。福州市城市公园竹类植物应用和竹景观的营造依然处于较低的水平,在未来城市公园建设中,应加强系统性的规划,增加观赏竹类植物的多样性,并根据公园特征做到有所侧重,综合提升城市公园的环境质量。
为开展海口市城乡环境梯度带不同区域土壤重金属富集特征,采集海口市城市中心区、城乡交错区、农村区、自然区等4个不同区域的农用地土壤剖层样品,测定Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn等8种重金属含量,通过剖面土壤重金属的垂直分布迁移特征、重金属与理化指标相关性、重金属富集系数等分析海口市土壤重金属富集特点。结果表明:表层土壤Cd、Pb、Zn含量平均值均大于深层土壤,重金属存在不同程度的累积效应。土壤pH与Cd含量呈显著正相关,土壤pH对Cd重金属富集程度影响较大。土壤有机质(SOM)与Hg、Cr、Cu、Zn、Ni含量呈正相关,表层、中层相关性强于底层,表层土壤SOM对重金属富集有明显影响。各重金属富集系数大于1.2的点位比例从高到低为Cd(70.0%)、Hg(41.7%)、As(36.7%)、Pb(28.3%)、Zn(21.7%)、Cu(18.3%)、Ni(18.3%)、Cr(15.0%)。海口市农用地土壤重金属富集程度表现出一定的距离梯度变化特征,即随着距离城市中心区距离的增加,8项土壤重金属富集程度呈逐渐下降的趋势。自然区仅Cd呈现富集现象,其他7项重金属未发现富集点位。Cd、Hg、As土壤重金属富集系数涉及范围大,Cd城市中心区富集系数大于8的点位数量远超城乡交错区和农村区,Hg富集系数大于2的点位仅位于城市中心区和城乡交错区。Cd富集系数大于1.2的点位比例远超其他7个重金属项目,城乡环境梯度的覆盖度最大,区域性富集特点明显,且有30%点位富集系数大于4,土壤富集程度较强,应引起关注。