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    组学与生物技术
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    张峻烽, 郭冬, 李辉亮, 朱家红, 王颖
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    天然橡胶是重要的工业原料和战略物质,具有良好的韧性、弹性和耐高温等优良特性,是合成橡胶不可替代的。巴西橡胶树是目前天然橡胶最主要的商业来源。已有研究报道橡胶生物合成关键基因HbSRPPHbHRTHbFDP对提高橡胶产量起到关键作用,同时MYB转录因子可能参与天然橡胶的生物合成与调控。本研究从橡胶树胶乳中克隆1个MYB类转录因子HblMYB16基因,并对其进行生物信息学分析和表达分析。结果表明:HblMYB16基因开放读码框为1116 bp,编码371个氨基酸,亲水性总平均值为-0.498,为亲水性蛋白,含有R2R3-MYB结构域,属于MYB类转录因子家族。HblMYB16在胶乳中表达量最高,且定位在细胞核中,同时发现茉莉酸对HblMYB16、HbSRPPHbHRTHbFDP的表达有促进作用,而乙烯只对HblMYB16HbFDP表达有影响。酵母单杂交结果证明HblMYB16与橡胶生物合成关键基因HbSRPPHbHRTHbFDP互作,这些研究为进一步探究HblMYB16参与调控天然橡胶生物合成的分子机制提供理论依据。

  • 组学与生物技术
    段元浩, 崔世娇, 邹幸江, 冯世鹏
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    菠萝(Ananas comosus)是世界第三大热带水果,是我国热区重要的经济作物。为探究二氢黄酮醇4-还原酶(dihydroflavonol 4-reductase, DFR)基因家族在菠萝花青素积累中的作用,为菠萝的种质改良提供理论基础,本研究对菠萝DFR基因家族成员进行鉴定,并初步分析其功能。结果显示:在菠萝全基因组中工鉴定出17个DFR基因(AcDFR1~17),它们不均匀地分布在10条染色体上;AcDFRs编码的氨基酸长度在313~378 aa之间,分子量在34.73~47.74 kDa之间,等电点介于5.10~8.9之间。AcDFRs蛋白二级结构主要包含α-螺旋和β-折叠,α-螺旋的含量在38.73%~43.07%之间,β-折叠在13.24%~15.64%之间。进化分析发现17个AcDFRs分成4个亚族。AcDFRs的motif排列和外显子数量相似。AcDFRs启动子区域含有多个顺式作用元件,可响应光、激素、非生物胁迫和生长发育。实时荧光定量PCR分析结果显示,AcDFRs在菠萝不同组织(根、茎、叶、花、果肉、果皮)中的表达水平差异较大,但大部分AcDFRs在果肉、果皮中均有较高的表达量。AcDFRs的序列与预测序列基本一致,亚细胞定位结果显示其定位于细胞质和细胞膜。本研究结果为进一步探究菠萝二氢黄酮醇4-还原酶家族(AcDFR)基因的功能以及菠萝的品质改良提供理论参考。

  • 组学与生物技术
    王曦奥, 廖振阳, 安娜, 胡丽松, 黄丽芳, 赵新传, 熊文艳, 庞永青, 王韫镭, 王晓阳, SANCHEZ William Solano, 闫林
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    S-腺苷甲硫氨酸合成酶(S-adenosylmethionine synthase,SAMS)是催化S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosylmethionine,SAM)合成的关键酶,广泛参与植物的表观遗传调控、氧化胁迫及生长发育等多项生物学过程。本研究克隆咖啡CaSAMS3基因的全长cDNA序列,对其编码蛋白进行理化性质、蛋白结构、保守结构域和进化特征分析,通过顺式作用元件分析和蛋白互作网络预测,探讨CaSAMS3参与的代谢过程,并结合qRT-PCR与亚细胞定位分析其表达模式。结果表明:CaSAMS3的开放阅读框长1173 bp,编码一个亲水性蛋白(分子量为42.57 kDa,等电点为6.07),其二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,定位于细胞膜和细胞核;该蛋白具有典型SAMS保守结构域,与猕猴桃SAMS同源性最高;其启动子涉及光、激素、胁迫及生长发育相关响应元件,包含MYB和MYC结合位点;CaSAMS3存在组织特异性表达,且在发育阶段的表达趋势与咖啡因积累一致。本研究结果为解析CaSAMS3在咖啡因合成调控中的生物学功能提供重要理论依据,也为咖啡品质与抗性改良提供潜在靶点。

  • 组学与生物技术
    曾文娟, 张其湘, 贺宁, 刘雅, 龚意辉, 陈致印
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    本研究对茶树品种槠叶齐叶绿体基因组进行测序,并重点分析其结构特征、密码子偏好性及系统发育关系。结果显示:其叶绿体基因组全长157 072 bp,共注释135个功能基因。研究发现其反向重复区(inverted repeat, IR)的GC含量最高(42.96%),并鉴定出clpPycf3等多个含内含子基因。密码子偏好性分析表明,槠叶齐叶绿体基因组的密码子偏好性较弱,且主要受自然选择主导(贡献率86.6%),最优密码子多以A/U结尾,这一结果与突变压力预期不符。系统发育分析进一步证实,槠叶齐与普洱茶、白毛茶等栽培类型聚为一个高支持率的单系分支,存在密切的母系遗传关联。本研究为深入解析山茶科物种进化及叶绿体功能优化提供重要依据。

  • 组学与生物技术
    王艺颖, 武鑫玉, 周俊琴, 袁军, 张铸三, 何书奋, 唐宪
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    植物膜联蛋白(ANX)是一种保守的钙离子依赖性磷脂结合蛋白,参与植物生长、发育和抗逆性的调控。油茶中ANX基因家族的序列特征与表达模式尚不清楚,为此,本研究旨在探究该基因家族在油茶抗逆反应中的表达调控机制。从油茶全基因组筛选出3个ANX基因,并对其进行理化特征、进化关系、基因结构、保守序列、染色体定位、不同组织部位的表达水平以及外界胁迫下膜联蛋白的含量变化分析。进化关系分析显示,15个不同科的ANX聚为5组,其中来自山茶科的茶树CsANX与油茶CoANX1/2聚为一大支,具有相似的基序模式。在CoANX基因的启动子区域中鉴定出许多参与光响应和植物激素响应的顺式元件。染色体定位显示,这3个CoANX基因分布在油茶的3条染色体(A_chr 09/13/14)上。表达模式分析表明,CoANX基因在不同的生长阶段和组织中表现出组织特异性模式。此外,胁迫分析显示,在干旱条件下油茶CoANX3表现出高表达趋势,喷施了油菜素内酯的CoANX3表达量降低;在磷铝胁迫下,油茶CoANX的表达量显著提高,表明CoANX可能在油茶的抗逆反应中发挥关键作用。本研究为阐明ANXs在调控植物生长发育过程中的分子机制奠定研究基础。

  • 组学与生物技术
    邹婉霞, 欧阳勤森, 田海娟, 郝静静, 卓书斌
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    为明确石豆兰属植物叶绿体基因组的结构特征与系统发育关系,本研究对美花卷瓣兰(Bulbophyllum rothschildianum)和长花石豆兰(Bulbophyllum longissimum)的叶绿体基因组进行测序、组装与注释,并与已发表的4种石豆兰属植物叶绿体基因组数据开展密码子偏好、重复序列及序列变异比较分析。结果显示:美花卷瓣兰和长花石豆兰的叶绿体基因组分别为148 447、151 095 bp,均呈典型环状四分体结构,分别包含126、129个功能基因;亮氨酸密码子偏好性最强,以A/U结尾密码子占比较高;SSR以单核苷酸重复(A/T类型)为主,长重复序列多为回文重复;变异区域集中于非编码区和部分编码基因(如matKycf1等),IR/SC边界存在扩张收缩差异;系统发育分析表明,32个石豆兰属物种在系统树上形成高支持率的进化分支,并呈现出亚洲类群与中南美洲类群2个地理分支的明显分化,其中美花卷瓣兰与长花石豆兰在亚洲类群内聚为一支,亲缘关系较近。本研究为石豆兰属植物的资源开发、遗传保护和系统发育研究提供分子依据。

  • 组学与生物技术
    李实东, 高树仁, 于福来, 房一明, 江芊, 官玲亮, 陈松笔
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    丁香罗勒(Ocimum gratissimum)因其显著的药用和食用价值而被广泛应用。然而,不同地理来源的种质资源、栽培条件及环境因素导致其挥发性成分和药用代谢物含量存在显著差异,直接影响药效的稳定性和产业化发展。为此,本研究采用代谢组学和转录组学联合分析技术,系统研究2个不同来源丁香罗勒品种(G096和G134)的香味类型、代谢物组成及其调控机制。感官分析结果显示,2份材料均具有明显的丁香味;代谢组分析结果显示,2个丁香罗勒品种中共鉴定出1094种挥发性代谢物,其中差异代谢物784种;结合差异代谢物与感官分析表明,丁香酚是丁香罗勒独特香味的关键代谢物。转录组分析结果显示,2个丁香罗勒品种中共鉴定出54 936个差异表达基因,其中上调基因27 220个,下调基因27 716个;通过代谢通路预测,构建丁香罗勒中丁香酚生物合成途径,挖掘到PALC4H4CLHCTC3’H是丁香酚生物合成的关键调控基因。本研究不仅阐明了丁香罗勒主要香味物质的生物合成机制,更为其品质改良和标准化生产提供重要的分子理论基础,对推动丁香罗勒产业化发展具有重要的科学意义和应用价值。

  • 组学与生物技术
    王萌媛, 程科, 杨澜, 赵惠萍
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    Flg22是细菌鞭毛蛋白(flagellin)N端保守的22个氨基酸合成肽段,在调节植物免疫应答调节中发挥重要作用,也常被用于免疫细胞功能研究。由于人工合成的flg22短肽成本较高,其规模化应用受限。因此,本研究拟探究flg22蛋白原核诱导表达的适宜条件并验证其功能,评估其替代商用flg22短肽的可行性。本研究通过合成pET32a-flg22原核表达载体,比较28 ℃与37 ℃诱导温度下的蛋白表达效率,并分别检测经flg22短肽及不同浓度flg22蛋白处理的木薯中活性氧(reactive oxygen species,ROS)的爆发动态,验证其功能。结果显示:28 ℃为flg22蛋白诱导的最佳温度;ROS测定结果表明,在一定浓度范围内,ROS峰值强度随flg22蛋白浓度增加呈递增趋势。进一步将60、600 μg/mL的flg22重组蛋白及2.27 μg/mL flg22短肽分别外源喷施于木薯叶片,3 d后,接种木薯萎焉致病变种XamXanthomonas axonopodis pv. ManihotisXam)病原菌,与无菌水处理相比,经flg22蛋白或flg22短肽处理的木薯植株均表现出对Xam的显著抑菌效果,且60、600 μg/mL flg22蛋白的抑菌效果均显著优于flg22短肽。本研究初步筛选出flg22重组蛋白的原核表达条件,并验证其在诱导植物防御响应的功能与短肽具有一致性,为以flg22重组蛋白替代商用短肽提供初步的理论依据。

  • 种质资源与遗传育种
  • 种质资源与遗传育种
    刘忠亮, 高小俊, 肖再云, 何素明, 杜华波, 李明谦, 和丽岗
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    抗寒高产一直是云南橡胶树育种的核心目标。通过选择抗辐射型、寒害能力强的品种GT1为母本,大规模推广的速生高产品种云研277-5为父本,采用人工隔离授粉,获得杂交后代,经过有性系比试验,从后代群体中选出优异单株,进入无性系初级比较试验和无性系高级比较试验,筛选出产量高、生长快、抗寒性和产胶类型与对照RRIM600相当的优良无性系云研76-235。30 a的系统鉴定表明,云研76-235早期生长快,在初级比较试验中,无性系定植后第6年,年平均茎围增长6.0 cm,为对照RRIM600的115.4%,干胶产量高,无性系1~5割年年均单株干胶产量为2.64 kg,分别为对照RRIM600和GT1的149.26%和168.54%;在高级比较试验中,无性系1~13割年,单株年平均产胶量为4.6 kg,为对照RRIM600的140.12%,抗寒能力强于RRIM600,弱于GT1和云研77-4。该品种的选育成功丰富了云南轻中寒害区橡胶种植的品种资源,为云南橡胶产业发展和提升提供品种支撑。

  • 种质资源与遗传育种
    桂明春, 方芳, 唐敏, 李玲, 缪佳, 梁国平, 孙小龙, 柳觐, 田海
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    为建立橡胶树三倍体品种云研73-46花药体胚植株再生技术体系,本研究以其花药为外植体,采用正交试验设计探讨不同激素组合对愈伤组织诱导及体胚发生效率的影响,并比较不同培养时长下愈伤组织的形态特征与体胚发生能力。结果表明:(1)激素对愈伤组织诱导至关重要,无激素条件下花药无法脱分化产生愈伤并于10 d后褐化死亡,而在含有2,4-D、NAA、KT及TDZ的培养基中,花药可脱分化产生愈伤组织,诱导率的变幅为15%~91.56%,均值为(69.41±30.37)%。4种激素对愈伤组织诱导率及后续体胚发生率的影响差异极显著(P<0.01),影响顺序为2,4-D> TDZ>NAA>KT。综合筛选得到最优激素组合为2,4-D 1.0 mg/L+NAA 0.8 mg/L+TDZ 0.02 mg/L。经过验证,其愈伤组织诱导率和后续体胚发生率分别为(86.15±1.14)%和(14.46±0.89)%,相较于最佳试验组合(G7)分别显著提高2.31%和5.40%;(2)该品种体胚发生能力普遍较弱,体胚发生率的变幅为6.91%~19.31%,均值为(10.58±3.95)%。6-BA、ABA、NAA及KT对体胚发生率的影响差异极显著(P<0.01),影响顺序为ABA>6-BA>NAA>KT,最优组合为6-BA 0.4 mg/L+ABA 0.2 mg/L+NAA 0.2 mg/L+KT 0.2 mg/L(M9),体胚发生率达(19.31±0.60)%,显著高于其他处理;(3)55 d是愈伤组织适宜培养时长,愈伤生长状态较佳,无褐化,且体胚发生能力最强,体胚发生率为(30.83±1.67)%,子叶形体胚发生率为(18.33±0.83)%,平均体胚数为(0.63±0.03)个,极显著高于其他培养时长。通过优化云研73-46花药愈伤组织诱导以及体胚发生阶段的激素配比,同时调整愈伤诱导培养时长,能够显著提升该品种花药体胚植株的培育效率,为构建橡胶树三倍体品种体胚植株规模化繁育体系提供技术支撑。

  • 种质资源与遗传育种
    张敬宇, 李蕊, 胡伟, 刘亚慧, 杨慰农, 张宁
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    椰枣(Phoenix dactylifera)是干旱半干旱地区的关键经济作物,兼具固沙保水的生态功能、深加工驱动的经济价值及深厚宗教文化意义。本文综述其遗传育种研究进展:种质资源领域,沙特费萨尔国王大学(King Faisal University)、伊朗国家植物基因库(National Plant Gene Bank of Iran)、中国热带农业科学院等机构建立核心种质库,结合智能灌溉、冷冻贮藏等技术保存资源,SSR、SNP等分子标记技术揭示品种间遗传差异;育种方法上,传统选择与杂交育种奠定基础,高通量测序、体细胞胚胎发生、CRISPR/Cas9等现代生物技术加速精准育种进程;现存核心挑战包括雌雄异株导致早期性别难鉴别、完整生长周期超10 a、基因组高度杂合且分子研究滞后。未来育种需聚焦培育抗高温、干旱、盐碱等非生物胁迫的品种,防控红棕象甲、镰刀菌枯萎病、叶斑病等病虫害,优化果实产量与品质,同时需深化遗传机制研究、突破基因编辑技术瓶颈,并加强国际种质资源交流与合作,助力全球椰枣产业可持续发展。

  • 作物栽培与生理生化
  • 作物栽培与生理生化
    黄坚雄, 董天站, 冼远然, 潘剑, 陈源泉, 王秀全
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    明确五指毛桃适宜施氮量是构建高效生态的“橡胶-五指毛桃”模式关键种植技术。本研究设置0、150、225、300、375 kg/hm2 5个施氮水平(分别记为CK、N150、N225、N300、N375),从间作五指毛桃的生产力、资源利用效率及生态足迹角度综合分析其适宜的施氮量。结果表明:与CK相比,施氮显著提高了五指毛桃的产量、生物量与经济效益,其中N225和N300处理的综合表现最好,产量分别为15 438、15 150 kg/hm2,利润分别为60 950、57 555元/hm2P<0.05)。与CK相比,施氮能显著提高光能利用率,增幅为59.1%~76.9%,但显著降低碳效率,降幅为46.2%~73.7%,氮肥偏生产力也随施氮量增加而显著降低(P<0.05),N150处理的资源利用率综合表现最好,N225处理次之。N150处理的碳足迹和氮足迹综合表现最好,N225处理次之。各处理五指毛桃的氮吸收量为117.8~174.0 kg/hm2,其中CK和N150处理的氮吸收量高于氮投入量。综合考虑生产力、资源利用率、生态足迹和氮素供给可持续性,本研究得出N225处理为适宜的施氮处理,是构建高效生态的“橡胶-五指毛桃”模式的合理措施。

  • 作物栽培与生理生化
    汪春, 于珍珍, 王宏轩, 李海亮, 孙海天, 赵云龙
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    为识别菠萝根区缺氧时段、掌握氧气变化机制,并为增氧灌溉技术管理与土壤调控提供充足的反应时间,以应对菠萝根区含氧量的异常波动,本研究基于Monte-Carlo方法,融合多物理场过程,构建土壤氧气扩散-消耗耦合模型,利用参数扰动与不确定性采样,引入实测边界条件与深度分层的初始浓度设定,结合多层土壤剖面监测数据,对壤土、沙土、黏土三类典型土壤在10~40 cm深度范围内的含氧量变化进行模拟,建立了相应的模拟体系。然后通过2025年春季田间试验数据对模型进行验证。结果表明:该模型在多种土壤与深度条件下均具备较强预测能力(R2>0.95,RMSE最低为0.214 mol/m3),误差分布随土层深度增加略有波动,但整体维持在可接受范围。进一步研究表明,该模型能够成功识别灌溉与降雨事件后3~12 h内易发生缺氧的时段,在缺氧识别中,模型对临界浓度(1.5 mol/m3)以下的响应判断准确率超过90%。上述结果验证所构建模型在根区氧气动态模拟与风险预警中的有效性,研究结果旨在为菠萝大田智能化增氧管理提供理论依据与预测基础。

  • 作物栽培与生理生化
    余江敏, 姚继涛, 孟凡雅, 李玉波, 董刚强, 赵雅琦, 王灿
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    针对香露兜种植相对粗放,土壤质量不高制约产量与品质提升的问题,本研究采用不同生物炭比例配施菌渣来改良土壤,并明确其增产效果及机制,旨在为香露兜高效种植提供技术支持。在基础施肥下,通过设置菌渣单独施用800 kg/hm2(MD)、菌渣800 kg/hm2+生物炭1600 kg/hm2施用(MDB1)、菌渣800 kg/hm2+生物炭3200 kg/hm2施用(MDB2)、不添加菌渣和生物炭(CK)共4个处理,采用田间小区试验研究不同处理对香露兜植株生长和产量、土壤理化性质及微生物群落结构的影响。结果表明:较CK处理,单施菌渣(MD)增产效果未达到显著水平,而生物炭配施处理(MDB1、MDB2)均能显著提高香露兜鲜叶产量,这与MDB1、MDB2处理的叶片SPAD值和净光合速率显著上升,从而显著增加平均鲜叶质量有关,但MDB1与MDB2处理间产量无显著差异。土壤养分分析结果显示,与CK相比,MD、MDB1和MDB2处理均显著提高了土壤pH和速效钾含量;但MD处理显著降低了土壤的有机质、碱解氮、速效磷含量,这可能与菌渣中大量有机质被分解微生物利用,导致土壤养分被消耗有关,而配施高用量生物炭(MDB2)则可缓解上述影响,因而MDB2处理的有机质含量和碱解氮含量有所上升。基于土壤细菌OTUs的PCA分析发现,不同处理之间的群落结构存在显著差异。与CK相比,MD处理的土壤细菌Shannon多样性指数下降,Simpson优势度指数升高,而MDB1和MDB2处理则显著提高了土壤细菌多样性;且与MD相比,MDB1和MDB2处理显著增加了潘多拉菌属(Pedomicrobium)、链霉菌属(Streptomyces)、MND1、诺卡氏菌属(Nocardioides)、假单胞菌属(Pseudomonas)等有益促生菌属的相对丰度。RDA分析表明,土壤碱解氮是影响细菌群落结构的主要环境因子。综上所述,单施菌渣虽有增产潜力,但对土壤改良效果不佳;配施生物炭可显著提高土壤pH、速效钾含量,提高土壤微生物多样性,促进有益微生物富集,进而提高叶片叶绿素含量,增强叶片光合速率,从而促进香露兜产量显著增加。因此,生物炭与菌渣协同施用是一种高效、安全的土壤改良策略,为香露兜高效栽培提供绿色可持续技术支撑。

  • 作物栽培与生理生化
    曾诗涵, 商桑, 田丽波, 陈菲帆, 李许真
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    为建立甜瓜种质资源苗期耐低温弱光性的高效鉴定体系,本研究模拟低温弱光环境处理10份甜瓜种质,测定株高、茎粗、叶面积等8个生长指标和叶绿素含量、根系活力、相对电导率等10个生理指标的相对变化值,并计算伤害指数,初步评价各种质的耐低温弱光性。基于模糊数学中的隶属函数法对19个鉴定指标进行标准化处理,并通过主成分分析降维,提取出与耐低温弱光指数、过氧化物酶活性、根长、根系活力和可溶性蛋白含量关系较大的5个主成分(累积贡献率为87.026%)。对10份甜瓜种质进行聚类分析,第Ⅰ类包括Vedrantais和M18,属于强耐低温弱光型;第Ⅱ类包括IranH、Topmark、M4和Nantais oblong,属于中等耐低温弱光型;第Ⅲ类包括PI124111、MR1、M76和PMR5,属于弱耐低温弱光型。最后进行逐步线性回归,建立甜瓜苗期耐低温弱光性的预测模型:D=-0.058+0.008X15+0.442X9+0.058X1‒0.017X19R2=0.998,P<0.001),X15为脯氨酸含量;X9为根长;X1为耐低温弱光指数;X19为过氧化物酶活性。为验证上述鉴定结果的可靠性,分析了M4、PI124111和PMR5在低温弱光处理后不同时间点的响应低温弱光胁迫的关键基因CmADF1CmCYP195的表达模式,结果表明,CmADF1CmCYP195的表达特征与鉴定出的种质耐低温弱光类型一致,这进一步证实了该鉴定体系的可靠性。这些结果可作为鉴定不同甜瓜种质耐低温弱光性的鉴定标准,为后续甜瓜耐低温弱光品种改良提供育种材料。

  • 作物栽培与生理生化
    许可欣, 杨绪磊, 黎曼缇, 吴乐康, 黄钰博, 何文丽, 刘桃李, 谭炎宁
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    为探究尿黑酸(HGA)在水稻盐胁迫响应中的作用,以五山丝苗(R534)一叶一心幼苗为对象,从表型、生理及基因表达层面分析了外源HGA对幼苗生长、花青素合成及抗氧化系统的调控作用。结果表明:在140 mmol/L NaCl胁迫下,0.25 mmol/L HGA处理显著提高了水稻幼苗的耐盐性,处理后第3天的株高、根长、鲜质量和干质量分别较未添加HGA对照组提高43.95%、60.00%、41.86%和76.38%,处理7 d后复水第7天的幼苗存活率提高56.69%;实时荧光定量PCR分析显示,HGA显著上调了叶片花青素合成关键基因OsPAL3OsCHS8OsCHIOsF3HOsDFR6OsANS1OsUF3GT的表达,处理后第3、5、7天花青素含量分别提高15.18%、24.58%和39.56%;第3天叶片中活性氧(H2O2和O2-)及丙二醛(MDA)含量下降,而抗氧化酶SOD、POD、CAT活性显著提高。本研究初步明确了盐胁迫下HGA可激活花青素生物合成来增强抗氧化能力,为深入认识HGA的生理作用奠定基础。

  • 作物栽培与生理生化
    秦富林, 朱鹏宇, 李长江, 李昌珍
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    为研究C3和C4作物对碳同位素脉冲标记的响应差异及其标记效率。本研究选取C3作物(水稻和花生)和C4作物(玉米和甘蔗)为试验对象,通过盆栽试验进行5轮13C脉冲标记,分析植株13C富集丰度、固定量及标记效率,以揭示C3、C4作物固碳及脉冲标记效率差异。结果表明:标记处理下,C3与C4作物植株的δ13C值和同位素丰度(F值)之间均存在显著差异,且规律呈现一致现象,均为C3作物高于C4作物,4种作物类型的δ13C值表现为:水稻(396.90‰~410.05‰)>花生(269.51‰~364.66‰)>玉米(148.15‰~182.47‰)>甘蔗(152.50‰~153.91‰);未标记处理下,δ13C值表现为甘蔗(-15.63‰~ -15.16‰)>玉米(-18.25‰~ -16.52‰)>水稻(-34.53‰~ -33.82‰)=花生(-35.41‰~ -33.37‰)。13C固定量和标记效率表现一致,C3与C4作物间均无显著差异,4种作物表现为花生和甘蔗处理显著高于水稻和玉米,花生显著高于水稻处理;花生标记效率最高,为46.02%,其次是甘蔗,为33.27%,水稻标记效率最低,为24.55%。本研究揭示了C3与C4作物对13C脉冲标记的响应差异,为稳定性同位素技术在作物碳标记中的应用提供重要数据支持。

  • 植物保护与生物安全
  • 植物保护与生物安全
    邓南, 郑肖兰, 吴伟怀, 谭施北, 梁艳琼, 易克贤
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    橡胶树炭疽病是橡胶树叶部“两病”之一,危害程度仅次于白粉病,在我国橡胶树种植过程中对橡胶树胶乳的生产造成了严重经济损失。在此背景下,本研究针对橡胶树炭疽病病原菌展开基础生物学特性、分子鉴定、生防菌抑菌谱测定和绿色防控等研究。首先在海南省主要橡胶树栽培区进行炭疽病发病情况的调查,对琼海、保亭、澄迈的橡胶林炭疽病病叶进行采样收集,并进行病原菌的分离和纯化,对收集到的病原菌菌株进行分子鉴定和生防菌抑菌谱测定,最后对从保亭收集到的菌株HZS-BT进行基础生物学特性研究。结果表明:通过对海南各地区田间橡胶树炭疽病病情的调查,发现在总体上热研73397、PR107、RRIM600等海南主要种植的橡胶树品种在当前的气候及生态条件下对炭疽病并不具备良好的抗性。通过扩增相关核心基因、多基因测序、特异性引物检测,并将其与NCBI数据库中模式菌株的基因组进行BLAST比对,将从保亭收集到的病原菌HZS-BT鉴定为Colletotrichum siamense。最适合参试炭疽菌株的生长温度为28 ℃;最适pH为8.0,但参试炭疽菌的pH适应范围较广;最适合其生长的碳源和氮源分别为山梨醇和牛肉浸膏。抑菌谱测定结果表明,11株生防菌均在对炭疽菌的生物防治上具有潜在的应用价值。本研究将为橡胶树炭疽病的绿色防控提供理论基础。

  • 植物保护与生物安全
    IJITI Oluwole Gregory, 梁晓, 刘迎, 伍春玲, 安兴奎, 牛长缨, 陈青
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    二斑叶螨是木薯上的重要害虫,长期使用阿维菌素使其抗药性问题突出,选用抗螨木薯品种是绿色、有效、简便的虫害防治途径,当前,抗螨木薯品种对抗性二斑叶螨的控制效果尚不明确,难以为害螨的抗药性治理提供决策支持。据此,本研究以抗螨木薯品种C1115、感螨木薯品种SC205及二斑叶螨适宜的繁育寄主豇豆为参试材料,探究其对阿维菌素抗性(AB-R)和敏感(AB-S)品系发育繁殖和解毒代谢能力的影响。结果表明:与取食豇豆相比,取食SC205的AB-R、AB-S的发育历期、种群增长[净增殖率(R0)、内禀增长率(rm)、平均世代周期(T)]和种群加倍时间(DT)无显著差异,而取食C1115显著延长了AB-R、AB-S的发育历期,显著抑制种群增长(R0rm显著降低,T和DT显著延长),且AB-R在C1115上的T和DT也显著低于B-S。在解毒酶活性方面,与取食豇豆相比,2种害螨品系取食SC205和C1115后,细胞色素P450酶(CYP450s)、谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)、尿苷二磷酸糖基转移酶(UGTs)3种解毒酶活性均显著提高,并且取食C1115的酶活显著高于取食SC205,此外,取食3种寄主后,AB-R的酶活也均显著高于AB-S。阿维菌素抗性相关的解毒基因表现出不同的表达特性,与取食豇豆相比,虽然2种害螨品系取食C1115和SC205后,体内6个基因的表达量均显著提高,但是当AB-R和AB-S取食相同木薯品种时,CYP389C10UGT201D3UGT11的表达量无显著差异,而AB-R中的CYP392A16GSTd01GSTm09表达量显著高于AB-S。上述结果表明,二斑叶螨AB-R品系因其解毒代谢能力更强,可能在解毒抗螨木薯品种的有毒次生物质时更具优势,从而削弱抗螨木薯对二斑叶螨的控害效果,但该假设需通过后续的田间试验进一步证实。本研究结果为评估抗螨木薯在害螨抗药性治理中的应用潜力提供前期理论基础。

  • 植物保护与生物安全
    王丹阳, 梁伟红, 叶露, 李海亮, 郑倩, 黄贵修
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    针对田间复杂场景下芒果叶片病害识别中,复杂背景干扰与多叶片同时出现病症导致的特征识别困难和多任务分割问题,本研究提出了结构空间引导的G-Mask2Former模型,实现对叶片实例与病斑语义的协同分割。该模型在共享特征空间内同时学习叶片和病斑分割,并辅助叶片结构先验对病斑进行空间约束。首先,基于Mask2Former的多尺度像素表征与掩码注意力提取复杂场景中芒果叶片病害有效特征,结合构建病斑伪实例,在单一模型中实现叶片实例和病斑语义分割,简化模型部署和推理流程;然后,通过叶片结构空间软门控模块,引导模型关注叶片区域,以减少复杂环境干扰;最后在复杂场景下芒果叶片病害数据集上进行试验,并与其他模型进行对比分析。结果表明:该模型对复杂场景芒果叶片与病害分割的综合表现优于其他传统模型。在测试集上,实例分割平均精度(AP)达到87.37%,语义分割平均交并比(mIoU)达到82.83%。该方法可为复杂环境中芒果叶片病害的诊断提供有效的量化解决方案。

  • 植物保护与生物安全
    何狄霏, 田钰洁, 董玲玲, 李亚铭, 何丽莲, 李富生
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    为筛选出对甘蔗赤腐病具有良好防治效果的放线菌,丰富甘蔗赤腐病的生防菌资源,本研究从甘蔗根际土壤中筛选得到JY53、WK29、JR28三株对甘蔗赤腐病菌抑菌效果较优的放线菌,经鉴定分别为弗吉尼亚链霉菌(Streptomyces virginiae)、伊朗链霉菌(S. iranensis)和淡紫灰链霉菌(S. lavendulae)。WK29对6种植物病原菌的抑菌率为68.41%~78.22%;JY53对5种病原菌的抑菌率为58.66%~72.85%;JR28对4种植物病原菌的抑菌率为27.69%~ 60.15%,3株菌均具有一定广谱性。进一步探究其抑菌机理发现,菌株JY53通过产β-葡聚糖酶、嗜铁素及挥发性物质抑制病原菌生长,菌株WK29、JR28则通过产蛋白酶、β-葡聚糖酶、纤维素酶、嗜铁素及挥发性物质抑制病原菌生长。盆栽试验表明,放线菌JY53、WK29、JR28菌液处理后,甘蔗赤腐病发病指数分别为28.00、25.33、22.67,显著低于CK的64.00,并且具有较好的促生长效果。本研究表明,JY53、WK29、JR28三株放线菌对甘蔗赤腐病具有一定防治效果,进一步丰富了甘蔗赤腐病生防菌资源。

  • 植物保护与生物安全
    孟倩倩, 马连杰, 于永浩, 郭萧, 皇甫佳一, 郭璐璐, 龙秀珍
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    生防真菌的介入会影响土壤中微生物的群落结构,而土壤微生物群落结构的改变反过来可能会影响其控制效果。本研究以最具危害性的重大入侵害虫红火蚁(Solenopsis invicta Buren)为对象,通过对蚁巢施用较强致病性的球孢白僵菌菌株HHY-B,揭示病原菌侵染前后对红火蚁蚁巢土壤微生物群落结构的影响。采用高通量测序技术对球孢白僵菌侵染蚁巢后48、96 h及未侵染蚁巢的土壤样品进行微生物组学分析,共获得细菌648 708条有效序列,隶属38门、127纲、274目、451科、897属;真菌898 443条序列,隶属12门、38纲、88目、197科、377属。变形菌门和放线菌门在蚁巢土壤细菌群落中占据主导地位,球孢白僵菌处理蚁巢显著提高了变形菌门的相对丰度(P<0.05),而对放线菌门的相对丰度无显著影响。子囊菌门在蚁巢土壤真菌群落中占据主导地位,球孢白僵菌处理蚁巢显著提高了子囊菌门的相对丰度(P<0.05)。从属水平相对丰度来看,处理组中增加了白僵菌属,且为优势菌群,对照组真菌群落中未发现有白僵菌属。差异细菌KEGG通路分析主要聚集在代谢通路、次级代谢产物的生物合成、多种环境中的微生物代谢、氨基酸的生物合成、碳代谢、双组分系统和核糖体等代谢途径中,对照组的富集程度高于处理组。本研究揭示了球孢白僵菌处理红火蚁蚁巢后巢内土壤微生物群落结构的变化,有助于深入了解球孢白僵菌对红火蚁及其生存环境的作用机制,为红火蚁的生物防治提供理论依据。

  • 采后处理与质量安全
  • 采后处理与质量安全
    庄辉发, 苏凡, 黄鑫, 潘梦妮, 王辉
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    本研究以海南大叶种和云南大叶种红茶为研究对象,通过对五指山、万宁和白沙3个产区的茶叶样品进行多组分分析与香气特征测定,系统探讨品种与气候条件对红茶品质的影响。结果显示:海南大叶种在万宁和五指山产区表现出显著的光合特性优势,净光合速率(Pn)最高达7.28 μmol/(m²·s),且积累了丰富的氨基酸(最高为93.50 μmol/g)和适中的咖啡碱(3.93%~4.31%),形成独特的“高氨基酸-适中苦涩”风味特征。香气成分分析结果表明,海南大叶种呈现明显的产区差异,万宁产区以苯乙醛(14.51%)为主的果香特征显著,白沙产区则以芳樟醇(31.18%)为主的花香特征突出。气候适应性分析结果发现,万宁高温气候(年平均温度为24.40 ℃)促进茶多酚和儿茶素合成,而白沙凉爽气候(年平均温度为22.30 ℃)更利于茶黄素形成和芳香物质积累。与云南大叶种相比,海南大叶种在光合效率、氨基酸积累和香气物质组成方面均表现出明显优势。本研究为海南红茶产区的优化布局和特色产品开发提供理论依据,对提升海南红茶的市场竞争力具有重要指导意义。

  • 采后处理与质量安全
    张松淼, 高伟, 贺磊, 陈省忠, 郑文杰, 张雪春, 王振兴
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    本研究以云南和江西2个产地的油茶(Camellia oleifera Abel.)饼粕为研究对象,系统分析其基本营养、活性成分含量及抗氧化活性。结果表明:2个产地的油茶饼粕的营养组成存在显著差异,江西油茶饼粕的水分(8.57%)、灰分(12.31%)和总膳食纤维(62.73 g/100 g)含量较高;而云南油茶饼粕的粗脂肪(11.47%)、粗蛋白(12.14%)和氨基酸(0.99 g/100 g)含量显著更高。2个产地的油茶饼粕均富含维生素E、维生素K3、油酸及亚麻酸等有益成分,且云南油茶饼粕的磷、硫、钾等矿物质含量更为丰富。在活性成分方面,江西油茶饼粕的总酚(3.29 μg/mg)与总黄酮(66.75 μg/mg)含量较高,而云南油茶饼粕的多糖(48.32 μg/mg)与茶皂素(222.10 μg/mg)含量更高。抗氧化活性分析表明,江西油茶饼粕的DPPH自由基清除能力与铁还原能力(FRAP)更强,而云南油茶饼粕的ABTS阳离子清除能力更优。综上,云南油茶饼粕适合开发为高蛋白补充剂,江西油茶饼粕则适用于高纤维饲料;2个产地的油茶饼粕均表现出良好的抗氧化活性,具有开发为功能性产品的潜力。本研究为油茶饼粕的资源化高值利用提供理论依据。