4-香豆酸:辅酶A连接酶(4-coumarate:CoA ligase, 4CL)基因调控木质素和类黄酮的生物合成,在植物器官颜色形成及抗病、抗逆过程中发挥重要作用。为了深入了解菠萝4CL基因家族的分子特性和生物学功能,本研究使用生物信息学方法对菠萝基因组中的4CL基因家族成员进行鉴定、分析和验证。结果显示:在菠萝基因组中共鉴定出30个4CL基因家族成员,其氨基酸数量、分子量、等电点等理化性质存在差异;Ac4CL基因家族成员不均匀分布在菠萝25条染色体中的13条染色体上;5对基因存在种内共线性关系,菠萝与拟南芥种间有6对基因存在共线性关系。Ac4CL基因在开花后60、90、120 d的表达量存在显著差异,其中Ac4CL2随着开花后时间的延长,表达差异越显著;进一步研究发现,Ac4CL2在金钻、牛奶、西瓜、巴厘4个不同菠萝品种的成熟果实中的表达也存在显著差异,推断其与果实成熟过程中花青素的积累有密切关系。本研究为进一步探讨菠萝4CL基因家族的功能提供一定的理论依据。
RLK家族成员基因广泛参与干旱和低温等逆境的响应过程。蔗茅(Erianthus fulvus)是具有优异抗逆特性的甘蔗野生种,开展蔗茅的LRK10L家族成员基因的克隆与分析,对甘蔗抗逆基因的挖掘和甘蔗抗逆育种具有重要参考价值。本研究从蔗茅中克隆获得LRK10L型受体样激酶基因EfLRK10L-2-8,序列分析显示其包含1个完整的编码序列(CDS),全长为1998 bp,编码665个氨基酸;预测该蛋白分子量约为74.91 kDa,等电点为6.03。结构域分析表明,该蛋白包含富半胱氨酸细胞外结构域、跨膜结构域及细胞内丝氨酸/苏氨酸激酶结构域,符合LRK10L型受体样激酶(LRK10L-RLKs)的典型结构特征。系统进化分析显示,EfLRK10L-2-8与玉米ZmLRK10L-1、水稻OsLRK10L-3亲缘关系最近,提示其在禾本科作物中可能具有保守功能。亚细胞定位结果表明,EfLRK10L-2-8蛋白主要定位于烟草叶片细胞膜。qRT-PCR分析显示,该基因在蔗茅根、茎、叶中均呈高表达;干旱、低温胁迫处理下,其表达水平显著诱导上调,推测其可能正向参与相关胁迫信号响应。上述结果表明,EfLRK10L-2-8在蔗茅响应干旱和低温胁迫中发挥重要作用,为解析蔗茅抗逆分子机制及甘蔗抗逆育种提供重要候选基因资源。
NAM基因家族在植物生长发育、器官形成及非生物胁迫响应中发挥重要的调控作用。为研究辣椒果实发育过程中NAM基因家族成员的调控功能,本研究采用生物信息学方法对辣椒的NAM基因家族进行鉴定,并对其蛋白质理化性质、系统发育关系、染色体定位、保守基序分布、基因结构、物种共线性及基因表达等方面进行详细分析。结果表明:辣椒中共有31个NAM基因家族成员,分布在11条染色体上,且存在不均匀分布的现象;系统发育分析显示,辣椒的NAM基因家族成员分为5个亚族;基因结构分析显示,大部分CaNAM基因含有5个外显子;共线性分析表明,辣椒和番茄之间的基因共线性较辣椒与拟南芥之间更为密切,辣椒与番茄之间有2条额外的共线性区段,表明它们的进化关系更加接近;基因表达谱显示,6个CaNAM基因在辣椒果实转色过程中的4个时期均表现出较高的表达量,特别是CaNAM3基因在转色达到50%时的表达量最高,与转录组数据结果一致,CaNAM28基因在红熟期呈现特异性显著上调,表明其可能是参与果实成熟调控的潜在候选基因。通过对辣椒NAM基因家族成员的初步鉴定及功能分析,为进一步探讨NAM基因家族成员在辣椒发育及果实颜色变化中的调控功能提供研究基础。
木豆(Cajanus cajan)是全球重要的豆类作物,其野生近缘种蔓草虫豆(C. scarabaeoides)蕴含丰富的抗逆性和优良农艺性状基因资源,是木豆遗传改良和功能基因挖掘的重要材料。然而,木豆属植物分子育种研究长期受限于转基因体系效率低、操作复杂及适用性有限。本研究基于幼苗原生根切除策略,在木豆属植物中系统建立并验证了一种“一步法”毛状根转基因方法。以7日龄幼苗为材料,通过切除原生根并在切口处接种发根农杆菌,直接扦插于无菌湿润蛭石中培养,实现毛状根诱导与植株生长同步进行,从而简化操作流程、缩短转化周期并降低污染风险。选用4份木豆种质(Cc224、Cc225、Cc226、Cc227)和2份蔓草虫豆种质(Cs040、Cs046),系统比较3种发根农杆菌菌株(Ar1193、ArQual和K599)在不同基因型中的毛状根阳性诱导效率,并通过eGFP荧光检测和PCR分子鉴定验证转化效果。结果表明,“一步法”方法操作简便、适用性广,整体转化周期约为21 d,优于传统“两步法”。不同菌株与基因型之间存在显著互作效应,其中,K599在所有木豆材料中均表现出较高且稳定的诱导能力,阳性诱导率均超过70%,在Cc224中最高达77%;在蔓草虫豆中,K599对Cs046的诱导率可达100%。综上,本研究建立了一种高效、稳定且操作简便的木豆属植物“一步法”毛状根转基因方法,为木豆及其野生近缘种的基因功能研究和分子育种提供可靠技术平台。
槟榔是海南重要的热带特色经济作物,被列为四大南药之首,在海南农业生产中占据重要地位。挖掘槟榔农艺及品质性状关联分子标记,对于槟榔相关性状优质新品种选育和分子标记辅助育种具有重要意义。本研究利用50对InDel标记,对149份槟榔种质资源材料进行基因型检测,开展遗传多样性和群体结构分析,并利用一般线性模型(GLM)和混合线性模型(MLM)关联分析模型对表型性状和标记进行关联分析。结果显示:在149份槟榔种质资源群体中共检测出123个等位基因位点,观测杂合度(Ho)和期望杂合度(He)平均值分别为0.36和0.43,Shannon’s信息指数(I)平均值为1.1548,引物多态性信息含量(PIC)变异范围为0.15~0.52,平均值为0.35,88.00%的引物呈现中高多态性,表明本研究中的InDel引物多态性较高。群体结构分析结果显示,该资源群体分为3个亚群,各亚群分别包括118、24、7份材料。利用GLM和MLM关联分析模型分别检测到58、40个关联位点,表型变异解释率分别为4.36%~13.39%和4.35%~9.29%;在MLM模型分析中检测到的关联位点在GLM模型中均能检测到,其中标记AC1505和AC1519在2种方法中均能检测到与果形和品质相关性状关联,表现出明显的“一因多效”现象,该研究结果为槟榔相关性状基因挖掘及品质性状育种提供理论基础。
鳄梨作为重要的经济与营养水果,其组织培养仍面临技术挑战,其中外植体成熟度是影响培养成功的关键因素之一。本研究以成年鳄梨树新生茎段为外植体,通过设置不同继代次数的培养试验,探究继代处理对茎段复幼的影响,以期为提高鳄梨组培效率提供技术依据。试验系统测定了新芽长度、茎粗、叶片数与叶面积等生长指标,并分析了miRNA156和miRNA172的相对表达量变化,以评估其与复幼状态的相关性。结果表明:随着继代次数增加,新芽长度、茎粗、叶片数和叶面积均显著增加,说明较高的继代次数有利于促进新芽形态建成与叶片扩展。在分子水平上,继代培养2次后,新芽中miRNA156/miRNA172相对表达量比值达到最高(2.32),标志着此时复幼程度达到最高;随后miRNA156 相对表达量逐渐下降,表明新芽开始向成熟阶段转变。至第6次继代时,miRNA172的表达量已高于miRNA156 ,进一步提示新芽进入成熟态。形态解剖观察显示,从第5次继代起,茎段木质化程度加剧,木质部结构趋于完整。同时,自第5次继代开始,在茎段基部切口处逐渐出现淡黄色颗粒状愈伤组织,且随着继代次数增加(至第7次时),愈伤组织的数量与体积明显增大。尽管在所有处理中均未成功诱导生根,但上述形态变化表明随着继代次数增加,材料的生根潜力可能逐渐增强。综上,连续继代培养可有效促进成年鳄梨砧木材料的复幼,使其表现出明显的幼态特征。基于生长指标、miRNA表达模式及形态观察结果,建议将继代次数控制在5次以内,以实现较好的复幼效果。本研究结果为成年鳄梨组培复幼技术提供试验依据与参考。
原料品种选择是决定荔枝罐头品质与市场竞争力的关键,为解决荔枝罐藏品种筛选缺乏系统性、多维度综合评价标准这一问题,本研究以8个主栽荔枝品种为原料制备罐头,系统测定包括色度、糖酸组分及质构特性在内的16项关键品质指标,并运用主成分分析(PCA)构建荔枝罐藏适宜性的综合评价模型。研究结果显示:不同品种间各项品质指标均存在显著差异,共提取出3个主成分,累计方差贡献率达83.180%,基于主成分综合得分,品种优劣排序为:紫娘喜>仙桃荔>巨美人>白糖罂>怀枝>黑叶>妃子笑>白蜡。Pearson相关性分析进一步表明,咀嚼性与弹性、胶着性呈极显著正相关,糖酸比与L*呈显著正相关。聚类分析将8个品种划分为3个特征类群,各类群在质构、色泽与糖酸组成上差异显著,为品种的分类利用提供依据。本研究系统阐明了不同荔枝品种的罐藏品质特性,建立的PCA评价模型可实现品种的快速、客观筛选。紫娘喜、仙桃荔和巨美人被确定为优质罐藏专用型品种,其大果型特征与优异的质构特性、协调的糖酸比形成了理想的品质组合,研究结果可为荔枝罐头产业的原料定向选择、品质精准调控及专用品种选育提供理论依据与技术支撑。
天然橡胶是国家战略资源,随着国民经济和国防建设的发展,我国对天然橡胶的需求已从单纯追求产量向追求产量和质量同步发展转变。天然橡胶的分子量是决定其质量的最关键因素之一,因此,解析天然橡胶生物合成机制,阐明天然橡胶分子量调控机理并培育高性能产胶植物新品种成为当前研究重点。近年来,随着技术的进步和研究方法的创新,天然橡胶的生物合成及质量调控相关研究取得了众多进展。本文系统地综述了产胶植物橡胶烃合成以及橡胶分子量相关影响因素研究进展,以期为天然橡胶的质量优化提供参考,助力高性能产胶植物育种。
为明确生物炭一次施入后的长期效应及其在热带地区菠萝生产上的应用效果与后效,本研究以菠萝品种台农17为试验材料,设置花生壳与水稻壳2种生物炭类型,每种设4个施用量:10、20、40、60 t/hm2,分别记为T1、T2、T3、T4,以不施生物炭为对照(CK),探究生物炭施入4 a后,对菠萝田土壤理化特性以及菠萝生长发育、养分积累和产量品质的影响。结果表明:2种生物炭处理下,0~40 cm土层土壤的铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾和有机碳含量均随生物炭施用量的增加而增加,T4处理下上述指标含量显著高于CK及T1处理;且果实成熟期,菠萝的总叶片数和干物质量均随生物炭施用量的增加而增加,在T4处理下最高,且显著高于CK和T1处理,叶面积指数与叶绿素含量在T4处理下也显著高于CK。同样,氮、磷、钾的积累量及其利用率,以及产量,亦随生物炭施用量的增加而增加,且T4处理最高,上述指标含量显著高于其他处理,产量较其他处理提高11.2%~62.3%,差异显著;水稻壳生物炭处理的产量略高于花生壳生物炭处理,但差异不显著。T4处理下,果形指数、维生素C含量、可溶性蛋白含量及糖酸比显著高于CK、T1、T2处理。相关性分析结果显示,产量与土壤速效磷、速效钾、铵态氮、硝态氮、pH、有机碳含量、总叶片数、叶绿素含量、干物质量、氮磷钾积累量及其利用率、果形指数、维生素C含量、可溶性蛋白含量及糖酸比呈显著正相关,与可溶性固形物、可溶性糖及可滴定酸含量呈显著负相关。综上,施入60 t/hm2生物炭4 a后仍能改善土壤特性,促进菠萝生长及养分积累,提高菠萝产量品质,60 t/hm2可作为热带地区菠萝生产的生物炭推荐施用量。
海南酸性土壤普遍缺镁,施用镁肥是实现作物高产优质的必要条件。本研究于屯昌辣椒种植区开展田间小区试验,在农户常规施肥基础上增施不同用量的白云石和硫酸镁,探究它们对辣椒产量、镁吸收与累积的影响,旨在为镁肥合理施用提供理论依据。结果表明:与不施镁肥(CK)处理相比,施用白云石与硫酸镁均能显著增加辣椒生物量、维生素C含量、镁含量及镁累积量,提高土壤交换性镁含量;但施用硫酸镁导致土壤pH下降0.08~0.25个单位,而施用白云石则使土壤pH升高0.19~0.70个单位。白云石处理的辣椒产量显著高于硫酸镁处理,白云石能够为土壤同时补充镁和钙元素。辣椒总生物量随着镁肥施用量增加而显著增加(15~60 kg/hm2),且辣椒产量与维生素C含量均在施用量为60 kg/hm2时最高。综合考虑镁肥的增产及改良土壤酸性的效应,白云石优于硫酸镁。因此,在海南缺镁的酸性花岗岩砖红壤上种植辣椒时,补充镁肥推荐优先选用白云石,适宜用量为60 kg/hm2(以MgO计)。
为研究外源γ-氨基丁酸(GABA)对提高甜瓜幼苗耐盐碱性的作用机理,以甜瓜品种众宝1号为材料,采用盆栽法,研究在混合盐碱(150 mmol/L)胁迫下,根施5种不同浓度(25、50、100、150、200 mmol/L)GABA对甜瓜幼苗生长及生理的影响。结果表明:100、150 mmol/L的外源GABA能显著促进盐碱胁迫下甜瓜幼苗的株高、茎粗、叶长、叶宽及叶面积,其中100 mmol/L GABA处理效果最显著。此外,与单一盐碱胁迫处理相比,100 mmol/L外源GABA处理甜瓜幼苗叶片的叶绿素、类胡萝卜素、可溶性糖、脯氨酸及抗坏血酸(AsA)含量分别提高11.7%、14.5%、37.1%、36.1%和7.5%;其中,可溶性糖和脯氨酸含量显著增加;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性分别提高5.4%、106.2%、30.5%、34.0%、1.3%和73.8%;POD、CAT和GR活性显著提高;同时,丙二醛(MDA)含量和超氧阴离子(O2-)产生速率分别降低6.1%和11.6%。采用TOPSIS法对不同外源GABA处理进行综合评价,结果表明,SG100处理综合评价排名最高。因此,施用100 mmol/L外源GABA对缓解甜瓜幼苗盐碱胁迫的效果最佳,本研究可为提高设施甜瓜的耐盐碱性提供理论依据。
为筛选防控海南芒果3种细菌性病害的有效药剂,本研究采用抑菌圈法,测定13种供试药剂(包括11种化学药剂和2种生防菌剂)对芒果细菌性角斑病菌(Xanthomonas citri pv. mangiferaeindicae)、细菌性回枯病菌(Dickeya fangzhongdai)和细菌性坏死病菌(Pantoea dispersa)的室内毒力。初步筛选表明,噻霉酮、乙蒜素、春雷霉素、四环素、中生菌素5种药剂对3种供试病原菌均具有抑菌活性,但其抑菌效果存在差异。毒力测定结果显示,截短侧耳素、噻霉酮和乙蒜素对角斑病菌的抑制作用最强,EC50值分别为34.900~39.151、69.498~110.430、218.083~399.371 μg/mL;回枯病菌和坏死病菌对各药剂的抗性较强,在供试药剂中,对回枯病菌抑制效果最好的是乙蒜素和噻霉酮,EC50值分别为678.652~949.482、722.494~1228.298 μg/mL;对坏死病菌抑菌效果最好的是乙蒜素和截短侧耳素,EC50值分别为788.478~1257.375、922.843~1302.518 μg/mL。本研究系统评价海南3种芒果细菌性病害的有效抑菌药剂,明确乙蒜素、噻霉酮为新记录病害(细菌性回枯病)的较高效抑菌药剂,研究结果为相关病害的应急防控和田间科学用药提供依据。
咖啡果小蠹(Hypothenemus hampei)是目前全球咖啡产业中危害最严重的害虫之一,严重影响咖啡产量和品质。针对国内缺乏有效生物防治手段的问题,本研究从海南琼海地区的咖啡果小蠹僵虫中分离出1株本土病原真菌。形态学观察表明,该菌株在PDA培养基上的菌落呈绒状至粉状,生长初期为白色,后期呈淡黄色,分生孢子呈球形或近球形,形态特征与球孢白僵菌(Beauveria bassiana)一致。基于ITS、TEF-1α和Tub2基因的系统发育分析,鉴定该菌株为球孢白僵菌(B. bassiana),并编号为Bb-QJC2。该菌株与NCBI数据库中B. bassiana参考菌株BebaHA22A02(OM373021.1)、ARSEF5987(KJ500423.1)、ZXYBb2(ON994422.1)的序列一致性分别为99.63%、99.19%、100.00%。生长特性研究结果显示,该菌株在PDA培养基上的生长速度为(4.39±0.03)mm/d,显著高于PSA[(3.62±0.04)mm/d]。致病力测定表明,Bb-QJC2对咖啡果小蠹雌成虫具有较强的毒力,致病力与处理时间和孢子悬浮液浓度呈正相关。浸虫法测定表明,在1×108、1×107、1×106个/mL孢子悬浮液处理10 d后,累计校正死亡率分别为96%、62%、38%,对应的LT50分别为5.343、8.013、16.910 d,LC50为2.34×106个/mL;浸果法测定表明,同样的孢子浓度处理10 d的累计校正死亡率分别达到100%、80%、58%,LT50分别为4.304、6.317、10.399 d,LC50为7.44×105个/mL。综上结果表明,球孢白僵菌Bb-QJC2对咖啡果小蠹雌成虫的致病力较好,为开展该蛀果害虫绿色防控技术研发提供重要的本土生防资源。
解析枯萎病不同发病率的胡椒根际土壤真菌群落差异,对制定精准、高效的防控策略至关重要。本研究分别采集健康(CK)、轻度发病(T1)、中度发病(T2)及重度发病(T3)的胡椒根际土壤,通过高通量测序技术分析真菌的群落结构、多样性、分子生态网络和功能差异。结果表明:T1的特有OTUs数最多;在属水平上,优势真菌属为Metarhizium、Thermoascus、Mortierella、Apiotrichum、Fusarium、Rasamsonia、Paracremonium、Debaryomyces和Talaromyces;T3的潜在病原真菌相对丰度(24.13%)显著高于其他处理,T1(20.89%)次之,其次为CK(14.84%)和T2(15.39%);随着发病程度加重,真菌丰富度指标均呈上升-下降趋势,而多样性指标均呈上升-下降-上升趋势;PCoA结果显示,不同发病率的真菌群落差异明显;RDA结果显示,土壤盐度、铵态氮、速效钾、有效磷和有机质是真菌群落分异的主要驱动因素;线性判别分析(LEfSe)显示,在目水平上,CK、T1、T2和T3的特有物种分别为2种、2种、3种和2种;相关性网络分析表明,Fusarium与Paracremonium、Lasiodiplodia呈正相关,与Rasamsonia、Thermoascus呈负相关;分子生态网络显示,真菌节点数与边数呈下降-上升-下降趋势,模块化系数呈上升-下降-上升的变化趋势,而其中的潜在病原真菌子网络的节点数与边数同样呈下降-上升-下降趋势,其模块化系数呈上升-下降趋势;FUNGuild预测功能表明,病理营养型(pathotroph)真菌丰度呈上升-下降趋势,而腐生营养型(saprotroph)与共生营养型(symbiotroph)真菌丰度则均呈下降-上升的变化趋势。表明胡椒枯萎病的发生蔓延与根际土壤真菌网络结构崩溃和功能衰退密切相关,胡椒枯萎病的根际微生态调控应维持根际优势真菌类群的平衡。
水稻橙叶病由水稻橙叶植原体(rice orange leaf phytoplasma,ROLP)侵染引起,主要通过叶蝉传播,具有传播迅速、危害范围广的特点,严重威胁我国华南地区的水稻安全生产,亟需建立快速高效的检测方法,从而有效地进行病害防控。基于重组酶介导等温扩增-侧向流试纸条联用技术(RAA-LFD),通过靶向ROLP保守基因序列设计特异性引物与探针,本研究建立了适用于田间环境的ROLP快速检测技术。优化结果显示,该方法在35 ℃等温条件下,20 min即可完成扩增与检测,且对仪器设备要求低。灵敏度验证表明,该方法对ROLP重组质粒的检测极限达1×10-4 ng/μL。特异性检测显示,仅对ROLP样品产生特异性条带,对其他水稻病害样品及健康样品无阳性反应。应用验证表明,该方法可检测感染ROLP的水稻叶片及介体昆虫电光叶蝉。在广西5个地区收集85份水稻疑似样品和112份叶蝉样品,该方法与常规PCR检测结果表现出较好的一致性,其中水稻样品一致率为100.0%,叶蝉样品一致率为98.2%。本研究建立的RAA-LFD方法具有快速、灵敏、特异、操作简便及成本低廉等优势,无需热循环设备,检测时间较常规PCR缩短70%以上,为ROLD的早期诊断、介体昆虫带毒率检测及大规模田间监测提供高效的技术工具,有望在水稻橙叶病监控工作中得到大面积应用。
研究发现大田种植番茄被病毒侵染后,植株茎秆外皮层上有霉菌生长,并且植株仍保持着较好的生长活力。为深入探索病毒和霉菌共生关系以及它们与番茄植株的互作关系,本研究对病毒及霉菌进行分离和鉴定,观察它们的超微结构,解析病毒粒体在寄主茎秆皮层细胞中的分布特征。试验采用微生物分离纯化培养、光学显微镜和扫描电子显微镜观察、分子检测以及保守基因相似性分析的方法鉴定霉菌;用负染色制样与透射电子显微镜观察联合RT-PCR检测的方法鉴定病毒;用超薄切片制样与透射电子显微镜观察病毒粒体在植株茎秆皮层细胞中的分布情况。鉴定结果明确了侵染番茄的病毒为番茄褐色皱纹果病毒(Tomato brown rugose fruit virus, ToBRFV),以及共生于同一植株茎秆坏死外皮层而未侵染植株的霉菌为细极链格孢(Alternaria tenuissima, AT),该菌属于附生;超微观察结果表明,ToBRFV在番茄茎皮层细胞中主要以聚集体状态分布于细胞质中,AT附生植株茎秆皮层细胞中的病毒粒体分布密度明显比无AT附生植株同类细胞低,且AT仅附生于ToBRFV侵染的番茄植株茎秆坏死外皮层,ToBRFV在AT附生以及无AT附生植株茎秆皮层细胞中的分布特征存在明显差异,本研究结果为后续探索AT影响ToBRFV增殖与分布机理提供理论基础。
严格的种子检疫是防止茄科种传病害远距离传播、保障农业产业安全的关键。番茄、辣椒等茄科作物经济价值高,产业链影响广泛。然而,番茄溃疡病菌(Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis)、新德里番茄曲叶病毒(Tomato leaf curl New Delhi virus)、番茄斑萎病毒(Tomato spotted wilt virus)和番茄褐色皱纹果病毒(Tomato brown rugose fruit virus)等病原正严重威胁产业安全。当前,针对这些细菌和病毒混合感染的分子检测技术,普遍存在操作流程复杂、依赖专业实验室和人员、难以实现现场一体化快速检测等问题。本研究基于微流控芯片与实时荧光定量PCR技术,集成核酸共提取、多靶标协同扩增与结果可视化判读模块,成功构建了一种全自动现场快速检测体系。该体系实现了对上述4种病原的多重检测,整个流程仅需36 min。研究构建的P1000F一体机检测体系,对番茄溃疡病菌的最低检测限为4.50×104 CFU/mL,新德里番茄曲叶病毒、番茄斑萎病毒和番茄褐色皱纹果病毒的最低检测限均为1.00×101 copies/μL。通过实际样本检测验证,其具有良好的适用性与可靠性。与现行欧洲和地中海植物保护组织(EPPO)标准及我国国家标准方法相比,该体系的检测灵敏度整体相当。综合来看,本研究建立的P1000F一体机检测方法高效、准确,摆脱了对传统实验室环境和专业技术人员的依赖,为茄科作物种传病害的现场快速筛查与口岸检疫提供可靠的技术支持。
为探究咖啡果皮多糖的低共熔溶剂提取工艺及其体外活性,采用低共熔溶剂(deep eutectic solvent,DES)结合正交法优化云南小粒咖啡果皮多糖的提取条件,并从自由基清除率评价其体外抗氧化活性,从α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制率评价其体外降血糖活性,从黄嘌呤氧化酶(xanthine oxidase,XOD)抑制率评价其降尿酸作用。得到咖啡果皮多糖的最佳低共熔溶剂为氯化胆碱-丙三醇,最佳提取条件为:提取时间30 min、含水量40%、料液比1∶50 (g/mL)、反应温度50 ℃、摩尔比4∶1,在此条件下,得到咖啡果皮多糖的提取率达35.58%。体外试验结果表明,咖啡果皮多糖对·OH和DPPH·具有显著清除作用,对α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和黄嘌呤氧化酶均具有抑制作用,表现出良好的抗氧化、降血糖和降尿酸作用。本研究不仅能为咖啡加工副产物到咖啡果皮的高值化利用开辟新途径,也能为开发具有调节血糖和尿酸代谢功能的天然来源健康产品提供科学支撑。
为开发环境友好且具备良好保鲜性能的新型包装材料,本研究以聚乙烯醇(PVA)为成膜基材,引入气相二氧化硅(FS)作为纳米增强相、褪黑素(MT)作为界面改性剂与活性组分,并以不同浓度的丁香酚(EG)为核心功能添加剂,制备一系列PVA/FS/MT/EG复合薄膜,对其机械性能、阻湿性能、抗氧化性及抗菌性等理化性能进行评价,并将复合薄膜应用于红毛丹常温保鲜,探究其对果实贮藏品质的影响。结果显示,MT的引入有效改善了FS在PVA基质中的分散性,协同增强薄膜的抗氧化活性并降低水蒸气透过率。在此基础上,随着EG浓度增加,薄膜的阻湿性能持续提升,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制能力显著增强,当浓度增至10%时,薄膜对DPPH自由基的清除率最高。红毛丹保鲜试验结果显示,含不同浓度EG的PVA/FS/MT/EG复合薄膜不同程度地维持了贮藏期间果实的色泽,延缓果实失重率上升、褐变及可溶性固形物含量的下降,其中以添加5% EG的复合薄膜的保鲜效果最优。本研究为替代传统塑料薄膜包装材料的开发提供可行方案,其在热带果蔬保鲜中具有较好的应用前景。
天然橡胶林下间作经济作物常被认为是可改善土壤质量、提升生态系统稳定性的有效措施。然而,针对更多兼具潜在生态和经济价值的间作植物的研究较为匮乏。本研究采用生物化学分析方法和宏基因组测序技术,系统比较橡胶树单作(RM)、橡胶树-砂仁(RAS1)、橡胶树-洒金蜘蛛抱蛋(RAS2)和橡胶树-仙茅(RAS3)4种橡胶农林复合系统中微生物群落组成、多样性与土壤理化性质的变化特征,旨在为橡胶林可持续发展提供科学依据和技术支持。结果表明:与RM相比,RAS1、RAS2显著降低土壤有机质和全量养分,而RAS3显著降低土壤容重,但显著提高土壤含水量和速效养分;pH和铵态氮在3种间作模式中均显著下降。间作显著提高土壤细菌Ace、Chao1和Shannon指数,显著降低Simpson指数,但对土壤真菌α多样性指数无显著影响。在群落组成方面,间作显著提高细菌优势菌门的相对丰度,如放线菌门(Actinomycetota)和酸杆菌门(Acidobacteriota),显著降低假单胞菌门(Pseudomonadota)相对丰度;同时显著提高真菌优势门,如毛霉菌门(Mucoromycota)、子囊菌门(Ascomycota)相对丰度,显著降低担子菌门(Basidiomycota)相对丰度。相关性分析显示,细菌丰富度指数与土壤pH、有机质、全磷、全钾、速效钾及铵态氮含量呈显著正相关;细菌多样性指数与土壤容重呈显著正相关,与pH、有机质含量呈显著负相关;真菌α多样性指数与各土壤因子无显著相关性。冗余分析(RDA)结果表明,土壤pH和含水量是影响细菌群落组成的主要环境因子,而真菌组成主要受土壤pH和速效钾含量的影响。综上所述,认为3种间作模式中,RAS3能有效改善橡胶林的土壤质量。
百香果是我国南方重要的热带经济作物,其生长发育进程与温度条件密切相关,对低温环境表现出高度敏感性。低温寒冻害已成为制约我国南方百香果产业规模化发展、产量稳定及品质提升的核心瓶颈,尤其在漳州等黄金百香果优质产区,其产业受冬春低温寒冻害制约显著,而当前百香果寒冻害研究多依赖单一因子,难以满足精准预警需求。为此,本研究通过整合多源数据并开展综合分析,旨在构建科学高效的百香果低温寒冻害多因子耦合评估体系,为百香果产业可持续发展提供技术保障。以漳州百香果为研究对象,依托田间试验、气候模拟试验及历史气象灾害数据开展研究,采用对比分析确定临界温度,利用相关性分析筛选关键致灾因子,通过主成分分析法构建评估模型,结合K-means聚类与百分位数法完成动态分级。结果表明:日最低气温2.5 ℃为百香果低温寒冻害临界温度;筛选出4个关键致灾因子,其中,极端最低气温与寒冻害等级呈显著负相关,过程有害积寒、低温持续时间、降温幅度与寒冻害等级呈极显著正相关;构建的百香果低温寒冻害多因子耦合评估模型为I=0.083X1+0.992X2-0.082X3+0.043X4;将百香果寒冻害划分为无、轻度、中度、重度、极重5个等级。2021年选取4个不同地区的典型寒冻害事件进行验证,结果显示,该分级与实际灾情的吻合度达98.7%。本研究创新性突破传统单一因子评估的局限,明确了百香果寒冻害的临界温度与致灾机制,其分级体系经验证可靠性高。研究结果可有效提升寒冻害预警精度,为政府制定防灾决策、农户采取防护措施提供数据依据,为百香果产业可持续发展提供技术支撑。
本研究以海南文昌珠溪河流域为研究对象,采用多光谱学技术和统计学分析方法,系统分析流域水体的溶解性有机质(dissolved organic matter, DOM)含量及其光谱特性的时空异质性特征,并基于多源光谱参数,对流域水体DOM来源进行分析。结果表明:文昌珠溪河流域水体的溶解性有机碳(dissolved organic carbon, DOC)含量为0.32~85.77 mg/L,雨季水体DOC含量与旱季无显著差异,旱季上游水体DOC含量显著高于下游(P<0.05)。光谱分析结果显示,流域水体DOM由2种自然来源腐殖酸(C1和C2)和1种人为来源腐殖酸组分(C3)构成,雨季水体DOM中人为来源组分C3占比高于旱季,且雨季与旱季C3组分贡献率自上而下呈增加趋势。与旱季相比,雨季水体DOM具有分子量小、芳香度弱、腐殖化程度低及自生源贡献高等特征。在空间分布上,雨季与旱季流域水体DOM分子量及芳香度全程相对稳定,自生源指数自上而下增加,而有色及荧光组分含量逐渐降低;腐殖化程度在中游最低、下游最高。对其来源进行分析发现,雨季与旱季水体DOM均以土壤、粪肥及生活污水来源为主,但在雨季识别到藻类来源;在空间上,上游均以土壤来源为主,随着中下游人为活动的增加,生活污水及粪肥来源显著增加。研究结果可为区域水质管理和DOM生物地球化学过程研究提供科学依据。
针对南方热带农业区覆膜农田空间分布尚不明晰的现状,本研究以海南省海口市为研究区,基于Google Earth Engine(GEE)云平台,利用Sentinel-1合成孔径雷达遥感数据集和Sentinel-2光学遥感影像数据集,通过特征重要性分析筛选出对研究区覆膜农田识别提取具有关键作用的核心特征参量,采用随机森林算法提取研究区覆膜农田信息,并基于混淆矩阵开展精度评价。结果表明:光谱特征、指数特征和纹理特征相结合的随机森林分类模型识别效果良好,总体精度和Kappa系数分别达0.967和0.956;基于优选特征组合识别的覆膜农田面积为2279.25 hm2,占海口市主要耕作区总耕地面积的4.43%,呈现东密西疏分布,覆膜农田集中分布于海口市东部至中部以及西南部的近郊南渡江冲积平原农业区域,相对集中于美兰区与琼山区,从覆膜面积来看,美兰区、琼山区、秀英区、龙华区分别为1034.37 hm2(占45.38%)、807.63 hm2(占35.43%)、307.17 hm2(占13.48%)、130.07 hm2(占5.71%);从覆膜分类来看,黑膜面积较大,为1739.25 hm2,占全部覆膜农田的76.31%,白膜覆膜农田面积为539.99 hm2,占比23.69%。本研究实现了热带滨海城市城郊覆膜农田的精准识别,研究结果为热带农业地区耕地资源保护与可持续利用提供依据。