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    组学与生物技术
  • 组学与生物技术
    文连璇, 杨署光, 史敏晶, 邓小敏, 晁金泉
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    转录调控是生命活动的重要调控方式之一。天然橡胶是一种重要的工业原材料,主要来源于橡胶树。天然橡胶生物合成的转录调控是近年来橡胶树基础研究领域的热点之一。焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶(MVD)是天然橡胶生物合成途径的关键酶,目前对其转录调控尚不清楚。本研究克隆了长度为1500 bp的橡胶树HbMVD1启动子,序列分析显示其含有茉莉酸响应、乙烯响应、机械伤害响应、光响应、MYC结合等顺式作用元件。自激活抑制梯度试验显示,AbA浓度为100 ng/mL时,pAbAi-pHbMVD1诱饵载体的转录自激活得到有效抑制。利用酵母单杂交技术从橡胶树胶乳酵母cDNA文库共筛选到13个与HbMVD1启动子结合的非冗余蛋白,包括1个WRKY转录因子(HbWRKY1)、1个热激转录因子、1个G-box结合因子。组织特异性分析显示这些蛋白的编码基因在不同组织间存在不同的表达模式。转录调控分析显示HbWRKY1在体内可以激活HbMVD1基因的表达。分子对接发现,HbWRKY1与HbMVD1启动子的机械伤害响应元件结合,并鉴定到11个潜在的氨基酸结合位点。本研究为进一步揭示橡胶树HbMVD1转录调控网络奠定基础。

  • 组学与生物技术
    李敏, 魏炳峥, 贾素行, 陈银华, 李春霞
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    木薯是世界三大薯类作物之一,同时也是热带、亚热带地区的重要粮食作物。木薯在生长发育过程中易遭受病虫害影响,其中细菌性枯萎病(cassava bacterial blight, CBB)是为害木薯的重要病害。CCCH(C3H)型锌指蛋白广泛存在于各种生物体内,不仅参与植物生长发育、激素调控,同时也响应生物及非生物胁迫。在拟南芥、水稻、大豆、小麦、矮牵牛、棉花等植物中,部分C3H基因的功能已有报道,但木薯C3H基因功能还鲜有研究。本研究利用生物信息学工具分析木薯MeC3H基因家族成员的系统进化特征、染色体位置、基因结构、启动子顺式作用元件和共线性等,并利用转录组和实时荧光定量PCR(qPCR)技术研究木薯受病原菌(Xanthomonas phaseoli pv. manihotis, Xpm)侵染后,MeC3H基因的表达模式。结果表明:木薯共有89个MeC3H基因,命名为MeC3H01~MeC3H89,分布在18条不同的染色体上;系统进化树显示,这89个MeC3H蛋白分为4个亚家族;MeC3H基因启动子含有逆境、植物激素以及植物生长发育响应元件;共线性分析发现,有39对木薯C3H基因具有同源关系,表明在进化过程中可能通过复制扩增基因家族成员;通过转录组和实时荧光定量PCR分析发现,在Xpm处理后,部分C3H基因表达发生显著变化,其中MeC3H49、MeC3H42、MeC3H68的表达量显著上调,MeC3H35、MeC3H77、MeC3H36、MeC3H31、MeC3H86的表达量显著下调。本研究结果为进一步分析MeC3H基因的功能提供参考。
  • 组学与生物技术
    付淑慧, 王雪波, 于佳宁, 赵哲, 赵婉清, 史晓晶, 张鹤
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    为探究感觉神经元膜蛋白(sensory neuron membrane protein, SNMP)在番茄潜叶蛾(Tuta absoluta Meyrick)中的功能,本研究利用BLAST和HMMER方法在番茄潜叶蛾基因组中鉴定SNMP基因,通过RT-PCR扩增获得该基因的cDNA序列,运用生物信息学方法进行基因结构、理化性质、空间结构和进化关系等分析,并通过qRT-PCR技术检测SNMP基因在番茄潜叶蛾不同组织中的表达模式。结果显示:在番茄潜叶蛾中共鉴定到2个SNMP基因(TabsSNMP1TabsSNMP2),其基因序列长度分别为47 817、41 859 bp,开放阅读框长度分别为1572、1560 bp,分别编码523、519个氨基酸;预测的蛋白质分子量分别为58.64、57.94 kDa,等电点分别为7.54、6.72。空间结构分析表明,这2个蛋白质均含有2个跨膜结构域和1个大的胞外环状结构。系统发育树显示,TabsSNMP1与亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)OfurSNMP1和二化螟(Chilo suppressalis)CsupSNMP1亲缘关系较近,而TabsSNMP2与棉红铃虫(Pectinophora gossypiella)PgosSNMP2亲缘关系最近。组织表达谱结果表明,TabsSNMP1TabsSNMP2在雌雄虫触角中高表达,且雄虫触角中的表达量显著高于雌虫触角,表明二者可能与雄虫识别性信息素有关。本研究结果为番茄潜叶蛾SNMP基因功能的深入研究提供重要的理论依据。
  • 种质资源与遗传育种
  • 种质资源与遗传育种
    段品顺, 李开绵, 叶剑秋, 肖鑫辉, 羊春秋, 薛茂富, 韦卓文, 张洁
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    木薯(Manihot esculenta Crantz)具有耐贫瘠、耐干旱、抗逆性强等优良特性,其块根富含碳水化合物,可为全球10亿人提供口粮,在食用方面发挥着重要作用。升糖指数(glycemic index, GI)是表示在一定时间内,进食含有碳水化合物的食物后血糖升高快慢的指标。升糖指数低的食用木薯,可以改善血糖水平,控制体重,推进木薯食用化和多元化发展,资源评价可为实现低升糖指数木薯品种选育和生物育种改良提供依据。以国内3个受欢迎的食用木薯品种华南9号(SC9)、华南12号(SC12)、华南6068(SC6068)为试验材料,测定其块根的重要农艺性状及蒸煮前后的总淀粉、快速消化淀粉、慢速消化淀粉、抗性淀粉、直链淀粉、支链淀粉、粗蛋白、粗纤维等品质性状和体外升糖指数。结果表明:3个品种平均单株薯质量为3.31~4.13 kg,鲜薯淀粉率为25.07%~27.53%,干物率为37.07%~38.91%;蒸煮前SC9、SC12和SC6068的GI分别为42.6、43.5和43.4,均属于低升糖指数食物,蒸煮加工后升糖指数分别为69.4、66.9和64.0,均属于中升糖指数食物。另外,各营养成分蒸煮前后变化显著,其中快速消化淀粉含量和粗纤维含量上升,抗性淀粉含量和可溶性糖含量显著下降;对各指标进行相关性分析发现,升糖指数与快速消化淀粉含量和粗纤维含量呈正相关,相关系数均为0.95,与抗性淀粉含量和可溶性糖含量呈负相关,相关系数分别为-0.99和-0.88,且升糖指数与糊化特性各值均存在相关性。木薯品种差异、加工处理方式、淀粉含量、纤维含量等对升糖指数具有较大影响,蒸煮前SC9升糖指数最低、食味评价最高,且在加工方面具有较好的稳定性,因此在3个品种中最具开发潜力。
  • 种质资源与遗传育种
    任生林, 张静, 赵丽萍, 覃伟, 赵培方, 赵勇, 姚丽, 赵俊
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    为评估2021年国家区试甘蔗新品种在云南开远及云南其他蔗区的适应性,并为云南及其他相似生态蔗区的推广提供科学依据。本研究以参加第十五轮国家甘蔗区试的13个甘蔗新品种为材料,以桂柳05136和云蔗05-51为对照,在云南开远开展1 a新植2 a宿根的比较试验,并基于DTOPSIS法对蔗产量、产糖量、前期平均蔗糖分、全期平均蔗糖分、出苗率、宿根发株率、分蘖率、株高、茎径、有效茎、枯心苗率和黑穗病发病率等12个性状进行综合评价。结果表明:按照DTOPSIS分析结果,各品种的相对接近度(Ci)依次为柳城1539>云蔗15505>中糖1211>桂柳05136>云蔗05-51>桂糖13334>中蔗14号>中蔗8号>桂糖14811>福农1311808>桂糖161253>福农141854>粤甘59号>桂南亚146210>云瑞14662,其中排前三的品种柳城1539、云蔗15505和中糖1211的Ci值分别为0.7413、0.6225和0.5975,这些品种综合性状优良且大于对照桂柳05136和云蔗05-51。在参试品种中,柳城1539的蔗产量(141 279.00 kg/hm2)和产糖量(19 930.44 kg/hm2)均最高,前期发株快,分蘖好,叶片清秀,生势强、丛生性好,脱叶性较好,枯心苗率、黑穗病发病率均较低;中糖1211有效茎数最多(107 226条/hm2),前期发株快,叶片清秀,丰产性好,蔗糖分和产糖量较高,枯心苗率、黑穗病、花叶病发病率均较低;云蔗15505抗病性最强,枯心苗率(2.29%)和黑穗病发病率(0.14%)最低,脱叶性好,抗倒伏,蔗糖分和产糖量较高。甘蔗新品种柳城1539、云蔗15505和中糖1211在田间前期性状、产量性状及抗逆性等方面均展现显著优势,综合表现良好,具备在云南开远及相似生态区大规模推广的潜力。
  • 种质资源与遗传育种
    罗义灿, 李今朝, 邓有展, 姚金洁, 刘力, 王运儒, 林鹰, 韦再行, 马晨
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    为探究广西不同区域主栽芒果品种果实品质差异,以广西百色、南宁、玉林、钦州4个区域的金煌、贵妃、台农、桂热82号(桂七)芒果品种为研究对象,采用国家标准分析方法测定芒果品质,并结合相关性分析、聚类分析及主成分分析(PCA)进行系统评价。结果表明:金煌品种单果质量(748.86 g)、果皮厚度(2.30 mm)、果核质量(98.37 g)、可食率(89.91%)、果形指数(1.92)、硬度(10.53 N)、固酸比(52.73)的平均值均高于其他品种,桂七品种色差值(19.30)、可溶性固形物含量(22.67%)、维生素C含量(52.73 mg/100 g)、总糖含量(52.73 mg/g)、β-胡萝卜素含量(39.30 mg/g)的平均值均高于其他品种。不同区域同一品种芒果果实果皮厚度、固酸比、维生素C含量、总糖含量、β-胡萝卜素含量差异显著(P<0.05);相关性分析表明,单果质量与果核质量、可食率、果形指数呈强正相关(r=0.78),色差值与可溶性固形物呈强正相关(r=0.75),可溶性固形物与总糖呈强正相关(r=0.81),维生素C与β-胡萝卜素呈强正相关(r=0.87),果形指数与维生素C、β-胡萝卜素呈强负相关(r=-0.85),可滴定酸与固酸比呈强负相关(r=-0.80);聚类分析将13项指标分为4类,分别为外观形态描述、皮层描述、理化性质描述、营养品质描述。主成分分析结果表明,提取4个主成分(累计方差贡献率为88.41%),能够代表原品质性状的绝大部分信息;综合得分结果显示,品种品质得分排序为:桂七>金煌>台农>贵妃,区域品质得分排序为:百色>南宁>玉林>钦州。综上,不同品种之间具有显著的品质特征,桂七较甜,贵妃偏酸,桂七在营养品质及综合表现上具显著优势,百色桂七、南宁金煌、南宁贵妃、玉林台农果实品质特性较佳。
  • 种质资源与遗传育种
    李冰, 孙利娜, 陈尔, 唐军荣, 林茂
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    本研究探讨重瓣大花紫薇‘云裳’(Lagerstroemia speciosa ‘Yunchang’)的有性杂交亲和性,以重瓣大花紫薇‘云裳’作为母本,并以大花紫薇(紫色)、大花紫薇(粉红色)、‘红火箭’紫薇、毛萼紫薇、南洋紫薇、绒毛紫薇、‘红叶’紫薇为父本进行杂交。通过进行花粉生活力、柱头可授性检测,杂交、杂种萌发、授粉后花粉管萌发、花粉生长的荧光观察等试验,系统分析重瓣大花紫薇‘云裳’在有性繁殖过程中的杂交亲和性。研究结果表明:(1)重瓣大花紫薇‘云裳’的柱头全天都具备授粉能力,尤其在上午10:00—12:00达到最强,此时柱头表面呈深蓝色,并伴有大量气泡产生;(2)重瓣大花紫薇‘云裳’与大花紫薇(粉红色)杂交组合的坐果率、果实纵径、千粒重及出苗率显著高于其他组合,即坐果率为22.2%,果实纵径为19.45 mm,千粒重为7.9 g,出苗率为8.7%,重瓣大花紫薇‘云裳’与‘红火箭’紫薇杂交组合产生的种子数最多,达153粒,而与南洋紫薇杂交组合未能结实,发现重瓣大花紫薇‘云裳’与大花紫薇(粉红色)杂交存在严重的远缘杂交障碍,特别是重瓣大花紫薇‘云裳’与南洋紫薇杂交亲和性更低。(3)通过选取坐果率高和低的组合进行荧光显微观察发现,授粉后0~48 h,坐果率较低的组合柱头上未见花粉萌发现象。而坐果率高的组合在授粉0 h和2 h也未见花粉粒萌发;但在授粉4 h和6 h观察到少数花粉管开始生长,并伴随着大量胼胝质在柱头上聚集以及花粉管断裂现象。授粉8 h和24 h,花粉管生长现象更加显著。授粉48 h,花粉管已生长至花柱位置,并伴随大量胼胝质干扰和花粉管扭曲现象。这些观察结果揭示了重瓣大花紫薇‘云裳’的有性杂交障碍可能源于柱头上大量胼胝质的干扰。

  • 种质资源与遗传育种
    杨福伟, 关文灵, 张伟, 王乐乐, 宋杰, 李叶芳
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    本研究旨在揭示三角梅花部特征和开花动态,探究花粉活力、柱头可授性的变化和不同品种间的杂交亲和性,为三角梅杂交育种提供理论和技术指导。以9个三角梅品种为研究对象,观测其花部特征和开花动态,检测花粉活力及柱头可授性;筛选出适合的亲本进行杂交授粉,观测花粉管萌发情况和杂交结实率。采用离体萌发法测定的6个父本品种中有3个品种花粉活力较高,可以作为父本。采用联苯胺-过氧化氢法检测3个母本的柱头可授性,结果均显示在第Ⅴ时期的柱头可授性最强。通过对结实率最低的2个杂交组合授粉后的花粉管生长情况进行荧光显微镜观察,发现导致结实率低的原因是授粉后柱头和花柱内产生大量胼胝质并持续堆积,使花粉管发生扭曲变形,从而导致只有少量花粉管伸入胚珠完成受精,不同杂交组合之间结实率差异较大。不同杂交组合均存在不同程度不亲和性,受精前障碍是三角梅杂交不亲和的主要原因。

  • 作物栽培与生理生化
  • 作物栽培与生理生化
    杨文凤, 范睿深, 高宏华, 魏芳, 万炯, 仇键
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    乙烯利作为橡胶生产中广泛应用的增产剂,在促进橡胶树高效采胶中发挥了重要作用。然而,乙烯利刺激增产具有明显的剂量效应,过度施用会造成橡胶树死皮等副作用。本研究以热研73397橡胶树为试验材料,建立了基于超高效液相色谱串联质谱技术(UPLC-MS/MS)的树皮中乙烯利痕量检测方法,并系统研究了外施乙烯利后不同时间和树干不同部位树皮的乙烯利含量分布规律。样品前处理采用甲醇∶1%甲酸(9∶1,V/V)溶液匀浆浸提,过滤后直接进行定量分析。样品经Waters CORTECS HILIC C18色谱柱(100 mm×2.1 mm, 1.6 μm)分离,以0.01%氨水溶液、乙腈∶水(80∶20, V/V)为流动相,流速为1.0 mL/min,在电喷雾离子源、负离子扫描和多反应监测模式(MRM)下进行检测,外标法定量,定量离子为107。结果表明:乙烯利在0.02~1.00 µg/mL浓度范围内线性关系良好(R2=0.9997),在0.1~1.0 µg/kg添加水平下,回收率为85.3%~101.2%,相对标准偏差为1.14%~7.28%,检出限为0.1 µg/kg。应用该方法研究了橡胶树涂施不同浓度乙烯利(0.5%、2.0%、4.0%)0~96 h后割线及其上下5、10 cm树皮中乙烯利的分布特征。结果显示:外施的乙烯利在橡胶树中分布不均匀,施药部位的含量显著高于其他部位,且近施药部位含量高于远施药部位,施药部位下方的含量高于上方。施药部位的乙烯利含量与外施乙烯利浓度呈显著正相关,且随着施药时间的延长呈先增后降的趋势,3种浓度均在施药后12~24 h达到峰值,随后逐渐下降,96 h仍能检测到较高浓度的乙烯利。与气相色谱法间接测定乙烯释放速率相比,本研究建立的检测方法具有简便快速、重现性好、灵敏度高等优势,为橡胶树中乙烯利的定量分析提供了可靠的技术支撑。研究初步揭示了橡胶树割线外施乙烯利后的吸收、分布及运输规律,发现其扩散运输不明显,主要集中在施药部位,可为深入解析乙烯利刺激增产的剂量效应及指导其安全高效施用提供理论依据。

  • 作物栽培与生理生化
    郑硕恒, 杜晓愚, 史敏晶, 杨署光, 吴绍华, 田维敏, 张世鑫, 张华
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    橡胶草根部含有乳管,可产生天然橡胶,与橡胶树乳管中产生的天然橡胶的结构和性能非常相似,被认为是理想的天然橡胶替代植物。由于形态结构差异,传统的碘溴染色方法在橡胶草的乳管形态学研究中不适用;其次,传统染色剂——碘溴染液(I2Br2)的主成分溴素(Br2),有强刺激性气味和强腐蚀性,属于第二类易制毒化学品而受到严格管控,且试剂价格和运输成本昂贵。为了探究更适合橡胶草乳管形态学的染色方法和更安全、实惠的染色试剂,本研究采用溴化钠(NaBr)和溴化氢(HBr)代替Br2作染色剂对橡胶草根的乳管进行形态学研究。使用光镜技术观察不同NaBr和HBr染色剂配方对橡胶草根进行染色的形态学结构,结果显示:(1)使用I2Br2染液对橡胶草的根进行染色,乳管中的胶乳能被染为浅棕褐色,而且根的形态结构破损严重,染色效果和切片质量均欠佳;(2)使用NaBr代替Br2配制染色剂对橡胶草根进行染色,其中1 mol/L NaBr、0.2 mol/L I2的乙酸溶液的染色效果较好,且根的形态结构较好;(3)使用HBr代替Br2配制染色剂对橡胶草根进行染色,其中2.5 mmol/L HBr、0.2 mol/L I2的乙酸溶液的染色效果最好,且根的形态结构完整性好;(4)使用水代替乙酸做溶剂,配制NaBr+I2和HBr+I2染色剂,均不能使乳管着色,且形态结构破损严重。研究结果表明,使用安全性更好、价格更实惠的NaBr和HBr,能够代替Br2作染色剂进行橡胶草乳管的形态学研究。本研究提供的染色方法和染色剂配方,可为橡胶草、莴苣等非木本产胶植物的乳管形态学研究提供技术储备和研究基础。

  • 作物栽培与生理生化
    罗含敏, 蒋雅琴, 周慧文, 韦远克, 游建华, 熊发前, 阳太亿, 李鸣, 韦宏锤, 刘明, 闫海锋, 丘立杭
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    本研究开展宿根蔗不同品种间补种栽培的群体稳定性与生产力研究,为从栽培管理上延长甘蔗宿根年限及提高宿根蔗群体稳定性与生产力提供有益借鉴。以机械收获后即将翻蔸重种的2 a宿根桂糖42号(GT)为研究对象,利用桂辐98-296(GF)种茎对其缺蔸断垄处进行品种间补种(简称“种间补种”)处理,并以同期宿根为对照(不补种,CK),调查处理后第1年被补种的GT(R1)、R1+补种的桂辐98-296(新植)(GF0)(同期的CK设为CK1)及处理后第2年被补种的GT(R2)、R2+桂辐98-296(第1年宿根)(GF1)(同期的CK设为CK2)的出苗率、发株率、株高、成茎率和产量等指标,并分析不同处理间的经济效益。结果表明:处理后第1年,GF0的出苗率为88.61%,显著高于R1和CK1;从5月和12月的株高差异看,桂辐98-296的株高增长量极显著大于CK1和R1,但CK1与R1间的株高增长量差异不显著;从成熟期看,CK1和R1间的成茎率和产量均无显著差异,但R1+GF0甘蔗群体的有效茎数显著增加,高达62 265条/hm2,导致总产量极显著高于CK1,增产24.60 t/hm2,增幅达35.34%。处理后第2年,GF1的发株率达260.48%,极显著高于R2和CK2,5月和12月的株高差异也极显著大于CK2和R2,但CK2与R2间的株高生长量差异不显著;从成熟期看,CK2和R2的成茎率和产量比上茬的均显著下降,但R2+GF1的总产量极显著高于CK2,增产4.62%,增幅达161.75%,表明甘蔗混合群体增产主要来自桂辐98-296。经济效益分析结果显示,处理后第1年蔗农和制糖企业分别增收8164.88元/hm2和17 655.00元/hm2;处理后第1年和第2年蔗农和制糖企业增收产值相差约2.98倍。以甘蔗良种桂辐98-296种茎对机械收获下我国甘蔗主栽品种桂糖42号宿根蔗进行补种,可有效解决机械碾压后宿根蔗缺株断垄严重问题,显著增加甘蔗群体的有效茎数,延长2 a宿根年限,增产增收效果明显。因此,桂辐98-296补种技术体系值得在我国蔗区推广应用。
  • 作物栽培与生理生化
    肖自敏, 彭一峰, 武晓元, 刘峰, 陈文超, 邹学校, 杨伟光, 远方
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    为筛选抗旱辣椒品种,明确辣椒苗期抗旱性与苗期主要形态及生化指标的相关性,本研究选取8个辣椒自交系开展苗期干旱试验。试验采取盆栽自然干旱处理的方式,并利用隶属函数值分析法对8个辣椒自交系的抗旱性进行排序,抗旱性顺序为4-1>163-2 UP>112 D>10-2 UP>134 UP>34>158 D>115 D。通过辣椒苗期抗旱性与苗期主要形态及生化指标的相关性分析发现,形态学指标与苗期抗旱性的相关性顺序为地上地下面积的比值>地上面积>根系面积>叶面积>主根长,且地上地下面积的比值与苗期抗旱性呈显著负相关,相关系数为-0.625;生化指标与苗期抗旱性的相关性顺序为:过氧化物酶(POD)>脯氨酸(PRO)>丙二醛(MDA)>超氧化物歧化酶(SOD),其中过氧化物酶、脯氨酸与苗期抗旱性呈显著相关,相关系数分别为0.675、-0.638。研究结果为逐步完善辣椒抗旱筛选体系的建立和进一步实现利用表型组大规模筛选辣椒抗性品种提供理论基础,为辣椒抗旱品种的选育提供新思路,对于推动辣椒产业的可持续发展具有重要意义。

  • 作物栽培与生理生化
    王紫莹, 张永平, 乔永旭, 张卫华, 何金秀, 张佳怡, 高丽红
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    为筛选适宜红掌幼苗生长的光质,以红掌粉冠军二倍体(2n=2×=30)与四倍体(2n=4×=60)幼苗为试材,利用具有不同比例的红光(R)与蓝光(B)的LED灯为光源,以荧光日光灯为对照(CK),设置7种光质:CK、R、B、R5∶B5、R6∶B4、R7∶B3、R8∶B2,研究不同光质对红掌幼苗生长,叶片可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)及过氧化物酶(POD)活性的影响。结果表明:与对照相比,R降低了2种幼苗叶宽、叶面积、生物量、H2O2含量,增加了2种幼苗叶片POD活性及二倍体幼苗CAT活性与MDA含量;B显著降低四倍体幼苗生物量、SS与H2O2含量,增加了二倍体与四倍体幼苗叶片CAT、POD活性及二倍体的SOD活性;红光与蓝光复合光质具有缓解R或B引起的生长降低或MDA增加的特性,红蓝复合光质增加了2种幼苗叶片数量、叶面积、叶宽、根长、生物量、SP含量、SOD与CAT活性,随着红光比例增加,生物量与保护酶活性均呈现先上升后下降的趋势,并在R7∶B3处理下达到最大值,而H2O2与MDA含量则呈现相反趋势。总之,适宜比例的红蓝复合光质可促进红掌幼苗的形态建成和生物量积累,增强其抗氧化能力;经隶属函数综合评价,R7∶B3在7种光质中表现最优,可作为红掌幼苗生长的适宜光质。
  • 作物栽培与生理生化
    张光旭, 赵凤亮, 李杨, 燕宇萱, 邹刚华, 刘贝贝, 殷大伟
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    镉(Cd)是土壤中移动性较高的重金属之一,比其他重金属更易通过游离态进入土壤表层,更易被作物吸收。施用硅肥(Si)和锌肥(Zn)能够影响水稻对重金属镉的吸收,新型纳米肥料因其具有独特的理化性质可以有效缓解水稻镉胁迫。本研究通过盆栽试验,设置常规肥(CF)、镉+常规肥(Cd)、镉+常规硅肥(Cd+Si)、镉+纳米硅肥(Cd+nSi)、镉+常规锌肥(Cd+Zn)、镉+纳米锌肥(Cd+nZn)共6个处理,探讨镉胁迫条件下不同类型硅肥和锌肥对水稻生长、镉吸收和转运的影响。结果表明:(1)在镉胁迫下,水稻株高、茎粗、生物量和根系生长均显著下降。施用硅肥和锌肥能够有效地缓解镉胁迫对水稻植株生长的影响,纳米硅肥处理孕穗期株高和茎粗恢复到常规施肥处理水平;Cd+nSi和Cd+nZn处理植株生物量分别增加38.68%、35.20%,根系鲜质量分别增加31.44%、24.84%。(2)镉胁迫处理叶片叶绿素含量均显著下降,抑制了叶绿素的合成;硅肥和锌肥处理孕穗期叶片叶绿素提高5.99%~7.68%,氮含量提高4.70%~ 8.19%,纳米硅肥处理叶片叶绿素和氮含量均最高。(3)施用硅肥和锌肥后土壤pH明显提升,纳米硅肥处理土壤pH最高,比Cd处理增加10.51%。硅肥和锌肥处理土壤有效镉显著下降,Cd+nSi处理和Cd+nZn处理土壤有效镉含量比Cd处理分别降低14.54%和16.36%,镉转化系数降低17.77%和15.54%。(4)在抑制水稻镉吸收转运方面,纳米硅肥比纳米锌肥具有更好的抑制效果;Cd+nSi和Cd+nZn处理富集系数分别比Cd处理下降36.63%、31.08%,转运系数下降13.70%、2.72%。总体而言,纳米肥料对水稻镉胁迫的缓解效果好于普通肥料,而且纳米硅肥比纳米锌肥在抑制水稻镉吸收和转运方面更具有优势。
  • 作物栽培与生理生化
    汪结明, 彭虹云, 李瑞雪
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    为探究丛枝菌根(AM)真菌对紫藤(Wisteria sinensis)扦插苗抗铅(Pb)胁迫的影响及其生理机理,以接种摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae)的紫藤扦插苗为材料,Pb污染浓度设置为400、800、1200 mg/kg,通过盆栽模拟试验,测定紫藤幼苗相关生长指标(生长量、生物量、耐性指数)和生理指标(叶绿素含量、丙二醛含量、脯氨酸含量、相关抗氧化酶活性)。结果表明:接种AM真菌能促进紫藤幼苗的地上部和根系生长,并提高紫藤对Pb的耐受性。转移系数以及地上部的富集系数低于CK,根系富集系数均高于CK,表明AM真菌降低了紫藤地上部的Pb含量并显著提高紫藤根系对Pb的富集能力。生理机制分析发现,在AM真菌作用下,紫藤叶片的叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶活性均高于CK,丙二醛(MDA)积累量显著低于CK。主成分分析和聚类热图分析也显示,AM真菌主要通过激活抗氧化酶活性,调控相关生长指标及叶绿素合成途径来增强紫藤对Pb胁迫的耐受能力。该研究结果为菌根化植物修复重金属污染提供理论与实践依据。
  • 作物栽培与生理生化
    刘宇霄, 代世文, 王茜, 裴宋雨, 邹学校, 远方
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    植物根尖感知水分梯度并向高水势区域弯曲生长的生物学特性称为向水性。向水性是植物响应动态水分环境的重要适应策略,驱动根系主动趋近水源以优化水分获取。向水性调控机制涉及第二信使(活性氧与钙离子)、植物激素(脱落酸、生长素与细胞分裂素)及MIZ1等关键调节因子协同介导。植物通过整合水分梯度感知、信号传导及激素不对称分布等过程实现对水分胁迫的适应性响应,但不同物种间向水性调控机制及其与向重力性、向光性、向触性等其他向性的互作关系存在显著差异。解析向水性核心调控因子及其信号网络互作模式,可为作物水分高效利用的遗传改良及农业可持续发展提供理论依据。

  • 植物保护与生物安全
  • 植物保护与生物安全
    黄吉力, 罗东程, 陈苑玲, 唐诗, 陈真凤, 梁嘉振, 杨春敏, 谢雨轩
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    柑橘是我国优势水果产业,对推动乡村振兴具有重要意义。但柑橘表面存在许多自然孔口,在采后贮藏和运输过程中极易受到病原菌的侵染而发生病害。其中,柑橘绿霉病是由指状青霉(Penicillium digitatum)侵染而成,发病过程快,传染性强,造成果实采收后品质严重下降,给柑橘产业带来巨大的经济损失。本团队以柑橘绿霉病病原菌为靶标菌,从广东省湛江市廉江九洲江红橙园红橙植株的根部土壤中分离筛选出1株对柑橘绿霉病病原菌具有良好拮抗作用的放线菌R2A-77,对菌株进行形态学观察、生理生化特征和分子生物学鉴定,采用生长速率法对靶标菌生长圈直径判断发酵液的抑菌活性,采用单因素和交叉组合试验优化菌株发酵条件,以提高发酵液抑菌活性。结果表明:放线菌R2A-77初步鉴定为链霉菌属(Streptomyces);最优发酵培养基为蔗糖10 g/L、大豆蛋白胨35 g/L、蒸馏水1000 mL;最优发酵条件为发酵初始pH 7.0、发酵时间为6 d、接种量为3%、装液量为150 mL/250 mL;放线菌R2A-77发酵条件优化后,其发酵液的抑菌活性比优化前提高15%,抑菌率为98%。结果说明,放线菌R2A-77对指状青霉具有较好的拮抗效果,有较好的实际应用前景,该研究结果为绿色防控柑橘绿霉病积累了资源,为后期规模化发酵以及生防菌剂的开发奠定基础。
  • 植物保护与生物安全
    张江帆, 吴文嫱, 黄东益, 赖杭桂, 胡海燕, 丁元昊, 刘进平, 王健, 黄小龙
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    油茶(Camellia oleifera)是中国重要的木本油料作物,但由于栽培管理不当,土壤肥力下降,病害频发,其中炭疽病是影响油茶产量的主要病害之一。为探索绿色可持续的防治策略,本研究利用生物炭作为载体,负载贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis SK1-5-2),评估其对油茶生长促进作用及对炭疽病的抑制效果。通过盆栽试验验证,生物炭负载贝莱斯芽孢杆菌(SK1-5-2-GFP)在促进油茶生长、改善土壤理化性质及提高抗病性方面表现出显著协同效应。与对照(CK)相比,生物炭负载SK1-5-2(BB)的植株高度、叶面积、地径、叶绿素含量及鲜质量均显著提高,其中BB的地径增幅明显高于单独接种菌液处理组(BV)。菌株定殖试验结果显示,SK1-5-2-GFP能够在生物炭多孔结构内稳定附着,并在油茶根际细胞间隙实现高效定殖,且其存活率及功能性未受GFP标记影响。在土壤理化性质方面,BB的全氮、速效磷和有机质含量较CK分别提高55.2%、334.0%和181.0%;生物炭单独处理组(BC)速效钾含量较CK增加63.1%。在土壤酶活性方面,BB组的过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶及酸性磷酸酶活性分别较CK增加28.0%、44.4%、57.9%和338.6%,均达到显著水平。根际微生物群落分析表明,BB处理显著提升有益菌的相对丰度,Bacillus属和Priestia属成为优势菌群,同时真菌群落中蓝状菌属(Talaromyces)丰度升高,致病性镰刀菌属(Fusarium)丰度则明显降低。在病害防控方面,BB油茶炭疽病的发病率降至55.6%,显著优于BV(60.1%)和BC(77.8%)。综上所述,生物炭负载贝莱斯芽孢杆菌通过优化根际微环境、调控微生物群落结构及抑制病原菌,实现了促进油茶生长与病害防控的双重效益。本研究为油茶可持续种植提供新的微生物调控策略,也为农业微生物应用与土壤改良技术的发展提供科学依据。

  • 采后处理与质量安全
  • 采后处理与质量安全
    姜士宽, 张桂梅, 岩利, 徐荣
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    天然橡胶乳清(NRS)是天然橡胶(NR)加工产生的副产物,含有植物所需的全部营养成分及白坚木皮醇、麦角硫因、谷胱甘肽、活性蛋白等众多高附加值活性成分,具有较高的资源化利用潜力。若能有效开发利用,既减少环境污染和处理成本,又延长NR产业链,提高NR产业经济效益。近年来,通过膜分离、结晶提纯、发酵及生物提取等技术创新,NRS的资源化利用取得重要进展。本研究系统综述NRS的成分特征及其在多个领域的应用研究进展。阐述NRS中植物营养成分的研究利用状况,并重点介绍NRS中活性成分在生物医药和化妆品等高值化利用领域的应用研究进展。最后,对其应用前景进行展望,旨在为相关研究提供参考,助力NR产业绿色转型及可持续发展。

  • 采后处理与质量安全
    徐函兵, 耶兴元, 姚全胜, 涂行浩, 洪克前
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    菠萝果实富含水分,不耐贮藏,货架期相对较短,严重制约菠萝鲜果销售。低温贮藏是延缓采后菠萝果实品质劣变的有效措施之一。为探讨低温贮藏后不同货架期菠萝抗氧化活性和品质的变化,以巴厘菠萝为试材,采用相关性分析、主成分分析等方法,对10 ℃低温贮藏、25 ℃货架期菠萝果实12个抗氧化活性和品质指标进行综合评价。结果表明:低温贮藏后货架期菠萝苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性与总酚(TP)含量变化趋势一致,可滴定酸(TA)、维生素C(AsA)含量显著下降,但过氧化氢(H2O2)、可溶性固形物(TSS)含量无显著变化。相关性分析显示,货架期菠萝AsA含量与总抗氧化能力(TAOC)呈显著正相关。主成分分析表明,H2O2、丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)、多酚氧化酶(PPO)活性等决定货架期菠萝抗氧化活性,TP、TA含量等可以作为评价菠萝货架期品质的重要指标。低温贮藏15 d菠萝综合评价分值最大,货架期1 d菠萝综合评价分值较高。因此, 菠萝低温贮藏15~20 d,低温贮藏后货架期1 d,可有效维持菠萝的抗氧化活性和品质。
  • 采后处理与质量安全
    胡廷花, 钟绍丽, 雷凤雨, 韩学琴, 赵琼玲, 刘昀, 刘彦培, 何志邦, 薛世明, 张美艳
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    云南良好的气候资源孕育了丰富多样的植物资源,为当地草食畜牧业发展提供了多种多样的饲草来源,但绝大多数植物资源未得到很好的挖掘利用,这不仅严重制约了草食畜牧业的发展,还造成饲料粮的高消耗。因此,挖掘饲用价值高的蛋白饲用植物,对云南省草食畜牧业的绿色健康发展具有重要意义。本研究对云南亚热带地区采集的25种常见蛋白饲用植物的粗蛋白、粗纤维、中性洗涤纤维、钙、磷等16个营养指标进行测定,并采用灰色关联度分析法对其营养价值进行综合评价。结果表明:(1)供试植物粗蛋白含量为11.03%~21.73%,其中,海法白三叶、扁豆、紫花苜蓿、白刺花、紫穗槐、刺槐6种植物粗蛋白含量在20%以上,具较好的蛋白饲料潜力;其余19种植物如杂交构树、银合欢等粗蛋白含量为11.03%~18.69%,具备蛋白饲料的基本条件。(2)通过综合评价,营养价值为优良的植物有15种,前4名为扁豆、海法白三叶、杂交构树和圭亚那柱花草,这些植物具较大开发利用价值;评价为中等的10种植物中,白刺花、刺槐的粗蛋白含量大于20%,蔓草虫豆、木豆、刺槐、白刺花、须弥葛、截叶铁扫帚的Fe、Cu、Zn、Se等微量元素含量明显优于玉米。在今后的开发应用中,应充分发挥蛋白饲草自身的营养特性,与其他饲料配合使用,以满足家畜的均衡营养需求,实现豆粕减量替代和草食畜健康养殖的节本增效。
  • 采后处理与质量安全
    王标诗, 胡小军, 刘淑敏, 李恒, 何韵晴, 韩志萍, 李春兰, 黄海燕
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    本研究以辣木籽为原料,采用微波预处理辣木籽粉再经水酶法提取辣木籽油,以清除羟自由基能力来评价提取的辣木籽油的抗氧化活性。选择原料粉碎粒度、微波功率和微波时间进行单因素试验,并在此基础上通过正交试验对微波预处理条件进行优化,获取最佳微波预处理条件。结果表明:最佳微波预处理条件为原料粉碎粒度60目、微波功率800 W、微波时间7 min,在此条件下,得到的辣木籽油(浓度为0.5 mg/mL)对羟自由基(·OH)的清除率为43.98%,与未经微波预处理的样品相比,抗氧化活性提升率达到15.16%(抗氧化活性增加了5.79%),说明微波预处理能增加水酶法提取的辣木籽油的抗氧化能力。抗氧化活性试验表明,微波预处理结合水酶法提取的辣木籽油具有较强的清除·OH的能力,半数抑制浓度(IC50)为0.14 mg/mL,对Fe3+具有一定的还原能力。此外,与未经过微波预处理相比,微波预处理使得水酶法提取的辣木籽油的酸价、碘值及多酚、总黄酮、角鲨烯和植物甾醇均有所增加。因此,微波预处理是一种适宜辣木籽油水酶法提取的预处理方式,与单纯的水酶法相比,能够显著提高辣木籽油的抗氧化活性,增加其中的活性物质多酚、总黄酮、角鲨烯和植物甾醇的含量,但是其酸价和碘值等质量指标也会增加,导致其品质有所降低。本研究结果可为辣木资源的综合开发及高值化利用提供技术支持和参考。
  • 农业生态与环境保护
  • 农业生态与环境保护
    赵雅琦, 罗丽霞, 李志刚, 祖超, 杨建峰, 康杰, 郑维全, 王灿
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    连作胡椒在槟榔间作后长势恢复,且连作障碍得以缓解,这一现象主要与槟榔根系分泌物提高了连作胡椒土壤微生物多样性有关,但其中起作用的具体组分及其作用机制尚不清楚。本研究在已探明的有机酸、酚酸、黄酮3类槟榔根系分泌物特异组分的基础上,以添加去离子水为对照,采用BIOLOG微平板法分析对比不同添加处理的土壤微生物碳源利用能力的差异,以明确特异组分对连作胡椒根际土壤微生物群落功能多样性和群落结构的影响,并结合PCA方法分析添加处理与测定指标的相关性。结果表明:3类特异促生组分处理的平均吸光度值(AWCD)在达到最大且稳定时均显著高于对照;黄酮类、酚酸类处理的香农指数和香农均匀度指数均显著高于对照,而有机酸类处理仅香农指数有显著差异;对照的辛普森指数显著高于其他处理,而黄酮类处理显著低于其他处理;有机酸、酚酸、黄酮类和去离子水处理土壤引起Biolog培养板31种碳源变化的数量分别为17、18、15和12种,且被3类特异组分处理分解的碳源主要为碳水化合物类;随着特异组分的添加土壤微生物群落结构也发生明显变化,黄酮类处理的变化最为明显,其次为有机酸和酚酸类。另外,特异组分处理对连作土培胡椒根际土壤养分含量也有一定影响。综上所述,槟榔根系分泌物中3类特异促生组分的添加均大幅提升了连作土培胡椒根际土壤微生物碳利用活性,提高了土壤群落功能多样性;3类特异组分处理均主要通过增加碳水化合物类利用微生物来提升多样性,并维持群落结构稳定,从而使胡椒根际养分状况趋好,减轻了胡椒连作障碍的危害。
  • 农业生态与环境保护
    夏枫, 刘一宁, 路旭, 傅慧珍, 陈贻诵, 王小娟, 汪志伟, 邓勤, 成善汉
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    有机肥能有效提高设施栽培土壤肥力、微生物多样性及其代谢活性,能有效缓解设施大棚生产存在的水热失衡、土壤次生盐渍化、酸碱失调、微生物多样性降低、养分供应不足等问题,然而,目前有机肥研究对象多为露地和大田作物,且多使用动物粪便有机肥。本研究选用海南椰糠有机肥和生物酵素·活性菌肥为底肥,利用高通量测序技术,研究不同底肥及其用量对设施大棚土壤养分和微生物变化的影响,以筛选土壤改良的有效施肥方法。结果表明:(1)14 286 kg/hm²椰糠有机肥施用量在提升土壤pH、有机质、全氮、有效磷和速效钾方面效果显著;生物酵素·活性菌肥在土壤全氮、有效磷和速效钾等指标上具有改善作用,但整体效果弱于椰糠有机肥;CK的各项指标普遍低于种植前水平。(2)种植后的土壤细菌OTUs数量普遍下降,但有机肥处理,尤其是生物酵素处理可部分恢复或提升微生物多样性,椰糠有机肥更利于根瘤菌目(Rhizobiales)拟青霉属WSH L07(Paecilomyces sp. WSH L07)等有益菌群增殖;生物酵素·活性菌肥对鞘氨醇单胞菌目(Sphingomonadales)、红螺菌目(Rhodospirillales)及土曲霉(Aspergillus terreus)的丰度提升效果更好。总体而言,不同基肥及施用量对土壤微生物的基本种类影响不大,但对丰度的影响较明显,椰糠有机肥及施用量为14 286 kg/hm²时,对设施大棚土壤肥力的改良效果较好。