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    组学与生物技术
  • 组学与生物技术
    邵忠思, 喻好好, 尹思丹, 姜丹丹, 何飞飞
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    云南作为我国咖啡核心产区,其冬春季节的低温侵袭常导致咖啡植株出现叶片褐化、落叶甚至枝条枯死等严重寒害,直接影响咖啡产量与品质。为此,本研究针对云南小粒咖啡产业长期受低温胁迫制约的产业瓶颈,系统开展了AP2/ERF转录因子家族的全基因组鉴定及抗寒关键基因CaDREB2的功能解析。本研究基于小粒咖啡基因组数据,结合生物信息学分析与拟南芥遗传转化技术,深入解析AP2/ERF家族成员特征及CaDREB2的抗寒调控机制。首先,通过HMMER软件检索与多数据库联合验证,共鉴定到187个小粒咖啡AP2/ERF家族基因(CaAP2/ERF),依据系统发育关系将其划分为ERF(97个)、DREB(51个)、AP2(26个)、RAV(11个)和soloist(2个)5个亚家族。表达谱分析显示,CaAP2/ERF家族基因呈现显著的组织特异性,根系中的表达基因数量最多(156个),而在果实发育120 d时,有43个基因的表达量达峰值。进一步聚焦低温响应核心亚群,筛选出6个CBF基因,其中CaDREB2在低温胁迫下表达上调最为显著,且与拟南芥抗寒基因AtDREB1A亲缘关系最近。功能验证表明,构建CaDREB2转基因拟南芥株系并经4 ℃低温处理72 h后,转基因植株萎蔫程度显著轻于野生型。生理指标测定显示,转基因株系超氧化物歧化酶(SOD)活性较野生型提高85.0%,脯氨酸含量积累达1.39倍,丙二醛含量显著低于野生型,证实CaDREB2通过增强抗氧化系统与渗透调节能力提升抗寒性。分子机制研究显示,CaDREB2可同时激活ABA依赖与非依赖途径的下游抗逆基因(如AtCOR15、AtCOR78)表达,形成协同调控网络。本研究首次完成了CaAP2/ERF家族的全基因组鉴定,明确了CaDREB2为正向调控咖啡耐寒性的关键基因,揭示了其通过调控抗氧化酶活性、渗透调节物质积累及下游多通路基因表达增强抗寒能力的分子机制,为咖啡抗寒分子育种提供核心基因资源与理论依据。

  • 组学与生物技术
    李鹏声, 赵亚, 肖敏, 颜彩缤, 李少卡, 刘慧转, 白丽, 范鸿雁
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    明确海南省菠萝蜜主产区裂皮病病原菌胡萝卜果胶杆菌的群体遗传结构与遗传变异特征,为菠萝蜜裂皮病的精准防控及致病机制研究提供理论依据。从海南省琼海、文昌、儋州、东方、昌江、白沙6个菠萝蜜主产区采集裂皮病样本,分离获得8株致病性胡萝卜果胶杆菌,采用全基因组重测序技术解析菌株的单核苷酸多态性(SNP)、插入缺失(INDEL)变异特征,结合共线性分析、基因家族分析和系统发育分析,探究菌株的遗传多样性与地理分化规律。结果显示:8株菌株基因组测序深度达50×,覆盖度均≥68%,共鉴定出74 089 663个SNP位点和238 283个INDEL位点,SNP中转换数显著高于颠换数,INDEL中缺失片段数多于插入片段数,且绝大多数变异位点为纯合型。SNP注释显示,变异主要分布于编码区同义突变区域,菌株S9的SNP、INDEL位点数量及突变区域与其他菌株差异显著。共线性分析表明S4与S5、S7与S8、S10与S15的基因组共线性关系相似。基因家族分析获得4162个直系同源基因群,其中核心保守基因群3106个,鉴定出42个物种特异性直系同源群,S9和S14携带特有基因群。系统发育分析显示,菌株呈现明显的地域性聚类特征,东部产区(琼海、文昌)、西部儋州产区、西南部白沙-昌江产区的菌株分别聚为一支,东方产区菌株S9与其他菌株遗传分化显著。海南省菠萝蜜裂皮病胡萝卜果胶杆菌具有高度的遗传多样性,且存在鲜明的地理分化格局,全基因组水平的SNP和INDEL变异为解析该病原菌的致病机制和演化规律奠定分子基础。

  • 组学与生物技术
    谢欣蕾, 陈艳芳, 訾菊如, 张君诚, 杨琳
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    内根-贝壳杉烯合酶(Ent Kaurene Synthase,KS)是赤霉素(GAs)合成的关键限速酶,台湾金线莲(Anoectochilus formosanus)KS基因的表达影响GAs的合成和植物的生长。本研究克隆台湾金线莲AfKS基因的开放阅读框为2169 bp,编码723个氨基酸。在红光诱导下,AfKS基因的表达上调,在24 h时达到最高,为对照的42.38倍,但GAs的积累下调,其中GA9、GA7、GA19和GA8的含量显著降低。相对叶绿素含量降低(0.85倍),MDA含量增加(1.32倍),多糖、总黄酮和游离氨基酸含量分别增加了1.13倍、1.02倍和1.34倍。红光诱导后,添加外源GAs,台湾金线莲叶绿素含量增加,MDA含量降低,但多糖、总黄酮和游离氨基酸含量仍增加。本研究结果为解析在红光诱导下通过AfKS基因调控GAs合成,影响植物抗逆和次生代谢物合成机制提供参考。

  • 种质资源与遗传育种
  • 种质资源与遗传育种
    桂意云, 经艳, 祝开, 刘昔辉, 周会, 唐雁航, 李海碧, 韦金菊
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    为筛选甘蔗生长前期耐旱性优异的甘蔗种质,明确关键耐旱评价指标,本研究以48个甘蔗品种(系)(以下统称品系)为试验材料,在自然干旱胁迫90 d后,测定宿根蔗苗期多项抗旱性相关指标,通过主成分分析、聚类分析及回归分析等方法,进行抗旱性综合评价。结果表明:12个评价指标的变异系数介于2.62%~61.53%之间,通过主成分分析将12个指标提取为4个综合指标,累积贡献率达81.53%。依据隶属函数综合评价值(D),结合聚类分析结果,将48个甘蔗品系划分为4个等级:高耐旱种质10份,耐旱种质21份,中等耐旱种质14份,不耐旱种质3份。通过逐步回归分析,建立了苗期耐旱性评价预测模型:D=-1.576+0.078X1+0.014X2+0.008X3+0.003X4+0.003X5+0.003X6+0.001X7+0.001X8(R2=0.923, P<0.01),筛选出可溶性蛋白、叶片含水量、叶绿素含量、宿根蔗发株率、叶面积、过氧化氢酶活性、分蘖率和脯氨酸含量8项指标,作为甘蔗苗期耐旱性鉴定的关键指标。本研究建立了一套适用于甘蔗苗期耐旱性综合评价的方法,为甘蔗耐旱机理研究和耐旱新种质选育提供方法参考和基础材料。

  • 种质资源与遗传育种
    汤嘉幸, 周丽容, 彭凡瑾, 黄仁志, 张道帆, 董昭仪, 黄小丽, 冷祥驰, 解小雨, 陈蓓蓓, 何小龙, 徐光照, 梁清志, 杨转英
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    为了探究广东湛江东海岛实生黄皮种质果实及叶片等农艺性状的遗传多样性,筛选出综合性状优良的种质,以期为该区域黄皮种质资源的有效保存、创新利用及品种选育提供理论依据和材料支撑。本研究以采自东海岛的132份黄皮资源为试验材料,对单果质量、果形指数、单果种子质量、种子数、可溶性固形物含量、可食率等21个农艺性状进行测定,并进行相关性、主成分及聚类分析,系统综合评价地方种质的遗传多样性。结果表明:132份黄皮种质的21个农艺性状多样性指数为1.71~2.05,变异系数为10.32%~73.90%,黄皮的果实形态和品质性状、糖酸组分和叶片性状均呈现正态分布或偏正态分布,表明不同黄皮种质间呈现出较为丰富的多样性,其中,D-苹果酸含量、草酸含量、种子数、果皮质量、叶面积、抗坏血酸含量和单果种子质量变异程度较大,具有较大的遗传改良潜力,果形指数、横径和纵径的变异系数较小。相关性分析揭示了果实大小、糖分与有机酸含量间的复杂关联。由于编号131和132黄皮未采集到果实,因此仅对130份黄皮种质进行聚类分析,聚类分析将130份种质划分为8个类群,其中Ⅶ类群包含3份无核种质,兼具单果质量最大(10.44 g)的优良性状,是极具开发潜力的特异种质。主成分分析提取的前6个主成分累计贡献率达78.024%,并以此构建综合得分模型,最终筛选出86、88、82、106、63、61、39、80共8份综合性状优异的黄皮种质资源。湛江东海岛实生黄皮种质资源具有丰富的遗传多样性,筛选出的无核大果类群及8份优异种质为黄皮高产优质新品种的选育提供了重要亲本材料。

  • 种质资源与遗传育种
    唐朝臣, 邹宏达, 江炳志, 杨义伶, 张荣, 王章英
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    为培育适宜鲜食消费、品质优良且商品性好的甘薯新品种,以广东省农业科学院作物研究所自育品种广薯79为母本、品系广薯12-44为父本进行有性杂交,经实生苗单株选择、复选鉴定、品种比较试验及2 a多点区域试验,最终获得优质鲜食型甘薯新品种广薯133。该品种薯形为下膨纺,薯皮呈紫红色,薯肉呈中等黄色,偶带紫花,结薯集中整齐;平均单株结薯数为5.23个,大中薯率为86.28%,商品性较好。2 a多点区域试验结果表明,广薯133平均鲜薯产量、薯干产量和淀粉产量分别为29.94 t/hm2、10.71 t/hm2和6.36 t/hm2,较对照广薯87分别降低28.95%、7.03%和2.75%。品质分析显示,广薯133薯块干物率为34.97%,干基淀粉含量为591.23 g/kg,其中直链淀粉和支链淀粉含量分别为60.57 g/kg和530.66 g/kg;可溶性糖、还原糖、粗蛋白、总黄酮和总酚含量分别为127.07、28.65、36.93、6.29、4.38 g/kg。食味鉴定表明,广薯133蒸煮后粉质细腻、甜香协调、口感滑润,食味评分为90分,显著高于对照品种(80分)。抗病性鉴定显示,广薯133中抗根腐病和Ⅰ型薯瘟病。综上,广薯133是在一定程度降低鲜薯产量的基础上实现食味品质明显提升的鲜食型甘薯新品种,可为优质鲜食型甘薯品种选育与推广应用提供材料支撑。

  • 种质资源与遗传育种
    王亚沉, 胡悦, 钟秋霞, 祝文娟, 冯雪萍, 冷青云
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    为建立血叶兰(Ludisia discolor)高效离体再生体系,本研究对11份不同种质的血叶兰进行表型性状评价,观测其叶片颜色、叶脉类型、株高、茎粗、叶片尺寸及花序特征等质量性状与数量性状。结果表明:种质H-1(广东梅州)在株高、茎节间长度、叶长、叶宽等方面表现突出,种质1-21(霸王岭杂交后代)在茎粗与着花数量上优势显著,而种质70(霸王岭杂交后代)在花朵大小上表现最优,种质89(霸王岭杂交后代)则在花序梗长与花序轴长上表现最优。选取优良种质1-21进行自交授粉,以授粉后未开裂蒴果为外植体,经非共生萌发与离体培养筛选各阶段最佳培养基配方,并进行炼苗移栽的基质筛选。进一步研究发现,最佳种子萌发培养基为1/2 MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+30 g/L土豆,萌发率达83.67%;不定芽增殖以MS+3.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA效果最佳,增殖系数达4.45;壮苗生根以1/2 MS+0.1 mg/L NAA+30 g/L香蕉处理最优,显著增加根数、单株鲜质量及叶片数。单一水苔基质中血叶兰炼苗成活率最高,达98.89%,而单一松树皮基质、水苔和松树皮混合基质中血叶兰炼苗成活率分别为95.06%和96.82%。本研究建立了血叶兰从种质评价、种子非共生萌发、不定芽增殖、壮苗生根到驯化移栽的高效离体再生技术体系,明确了各阶段最佳培养基配方,为优良种质的规模化繁殖与种质创新提供理论依据和技术支撑。

  • 种质资源与遗传育种
    张青华, 李映乐, 刘思凡, 谭豪, 王瑞涵, 王玉英
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    人参果是云南省发展迅速的特色新兴水果,创制新品种是人参果产业发展的需求,原生质体融合技术是实现跨物种杂交的有效手段。为了探索人参果和番茄有效的原生质体分离和融合技术体系,本研究以云南省主栽人参果圆果2号和果肉颜色为红色、口感较佳的番茄嘉丽为试材,采用酶解法,从酶解材料的选择、处理酶解液的组合、酶解时间的优化三方面来探索人参果与番茄原生质体分离技术体系;选用聚乙二醇(PEG)法,从PEG 6000的取用浓度和原生质体融合时间两方面来筛选人参果和番茄原生质体融合的适宜条件。研究结果显示:选取无菌叶片诱导的叶愈伤组织作为原生质体分离材料,1%纤维素酶+0.5%果胶酶+0.1%半纤维素酶+0.1%离析酶作为酶解液,酶解12 h时的人参果原生质体产量为5.09×105个/g,活力达到71.71%,为人参果圆果2号最佳原生质体分离体系;选取无菌幼叶叶片作为原生质体分离材料,1%纤维素酶+0.5%果胶酶作为酶解液,酶解14 h时番茄嘉丽原生质体产量为12.37×105个/g,活力达到73.97%,是最适合番茄嘉丽原生质体的分离体系。人参果圆果2号和番茄嘉丽分离出的原生质体在PEG 6000浓度为35%、处理30 min时融合效果最佳,融合率为2.26%。本研究明确了最适合人参果圆果2号和番茄嘉丽原生质体分离的材料、酶解液组合和酶解时间,并初步获得了适合原生质体融合的PEG 6000浓度和融合时间,可为进一步开展人参果和番茄的体细胞杂交提供技术支持。

  • 作物栽培与生理生化
  • 作物栽培与生理生化
    黄瑞欣, 石好琪, 张宇腾, 胡彦师, 韩丽, 曾霞
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    天然橡胶是重要的工业原料与战略物资,橡胶粒子粒径大小是影响橡胶品质与加工性能的关键指标之一。为明确国家橡胶种质资源圃中的巴西橡胶树野生种质与栽培品种在橡胶粒子粒径特征上的差异及规律,本研究选取33份野生种质与64份栽培品种为研究对象,通过激光粒度分析技术测定粒径分布参数,探究野生种质与栽培品种的粒径差异。结果表明,栽培品种平均粒径显著小于野生种质。其中野生种质最大体积平均径为1.42 μm(XJ001337)、最大个数平均径为0.75 μm(XJ005636),分别为栽培品种最大体积平均径[1.08 μm(红星1)]、最大个数平均径[0.33 μm(红星1)]的1.31倍、2.27倍;XJ001337(体积平均径为1.42 μm、面积平均径为1.25 μm、长度平均径为1.01 μm)、XJ001981(体积平均径为1.41 μm、面积平均径为1.24 μm、长度平均径为0.98 μm)、XJ005636(体积平均径为1.34 μm、面积平均径为1.10 μm、长度平均径为0.92 μm)作为核心大粒径野生种质,在体积平均径、面积平均径、长度平均径3个指标上均表现出显著的大粒径特征,可作为宝贵的特异性种质资源。红星1(体积平均径为1.08 μm)、AV385(体积平均径为1.07 μm)为现有栽培品种中粒径相对较大的材料,火星72-5(体积平均径为0.55 μm)为全部供试种质中粒径最小的品种,二者可分别作为栽培品种内大粒径与小粒径性状定向改良的核心亲本。本研究揭示的粒径差异规律,为巴西橡胶树种质资源利用、品质改良及加工工艺优化提供理论依据与数据支撑。

  • 作物栽培与生理生化
    陈先红, 王军, 白先权
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    为明确橡胶树GT1种子粒重对育苗质量的影响,揭示其在种子形态、水分生理、根系发育及幼苗建成中的作用,本研究以平均粒重为界,将GT1种子分为平均粒重以上(T1)和平均粒重以下(T2)2组处理,比较2组处理种子的形态指标、吸水与失水动态、萌发后根系特征、幼苗生长性状、芽接前砧木苗形态及芽接后抽生新梢生长指标,并采用t检验和Spearman相关分析开展统计。结果表明:(1)T1处理种子的宽度和高度均显著大于T2处理(P<0.01),T1处理种子占比(54.61%)极显著高于T2处理(45.39%)。(2)萌发前1~3 d,T2处理种子的吸水率较T1处理极显著高58.37%、52.48%、47.35%,且失水速率更快。(3)与T1处理种子相比,T2处理种子萌发后的二级侧根数量和一级侧根长度分别减少37.56%和35.75%;第一、第二蓬叶稳定期,幼苗株高、茎粗、叶长、叶宽及叶绿素相对含量(SPAD)多显著偏低;芽接前砧木茎粗、叶宽分别显著降低7.67%、12.55%;芽接后新梢株高、茎粗、叶长、叶宽分别显著下降 7.08%、4.66%、10.25%、5.46%,种子粒重对芽接成活率、叶片SPAD影响差异不显著。(4)播种时种子粒重与第二蓬叶稳定期多项生长指标(茎粗、株高、叶长等)呈弱至中等显著正相关(r=0.1447~0.3459)。综上,GT1平均粒重以上种子在形态、水分调控、根系发育及全周期幼苗生长上均具备明显优势。生产中建议优先选用平均粒重以上的种子,通过粒重分级提升砧木苗质量与后续苗木整齐度,为橡胶树标准化、智能化育苗提供理论与技术支撑。

  • 作物栽培与生理生化
    黄丽云, 郑馨, 叶剑秋, 刘立云
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    槟榔是重要的药食两用经济作物,其鲜果色泽与内在品质直接影响商品价值。套袋是改善果实品质的常用农艺措施,但其在槟榔上的相关研究尚少。本研究设置单层白、单层黄、单层内黑外红及双层内黑外黄4种套袋类型,于授粉后25、45、65 d进行套袋,探究不同处理对槟榔果皮色泽及品质的影响。结果表明:遮光型纸袋(如单层内黑外红、双层内黑外黄)可有效促进果皮转色,对于采收期为120 d的槟榔鲜果,需在授粉后45 d前完成套袋,使颜色由绿色完全转变为嫩黄色。对套袋处理进行主成分分析,按主成分综合分析得分排序为D2>R2>R1>CK2>D1>Y2>D3>W2>R3>W1>CK1>Y1>Y3>W3>CK3,授粉后45 d进行双层内黑外黄套袋(D2)为最优处理,该处理后果实色泽光洁嫩黄,多酚和单宁含量显著降低,而可溶性糖、还原糖及生物碱含量显著升高。这有助于改善鲜食口感,并保持关键活性成分,从而提升果实综合品质。本研究为生产优质鲜食槟榔提供了技术支持与理论依据。

  • 作物栽培与生理生化
    姜艳, 章勇, 尼章光, 张翠仙, 解德宏, 陈于福, 李小立, 易怀锋, 王铁运, 柏天琦, 杨林圜, 赵爱秋, 刘杨武, 王美存
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    为探究海拔对凯特芒果生长表现、果实外观及内在品质的影响,明确其最适宜栽培海拔范围及生产实践提供科学依据,本研究以云南华坪地区4个不同海拔梯度的凯特芒果为研究对象,测定植株生长指标、果实品质指标,结合数据统计分析,明确海拔对凯特芒果生长及品质的影响。结果表明:随着海拔升高,凯特芒果植株生长受到明显抑制,单株产量呈显著下降趋势,同时结果母枝的节间长度和粗度也随之减小,植株生长态势逐渐减弱;与之相反,叶柄粗度和叶片厚度显著增大,形成了适应高海拔环境的结构特征,以此提升植株在高海拔环境下的抗逆性。海拔对果实外观的影响主要集中在单果质量和果实横径,二者均随海拔升高呈现显著下降趋势,而果形指数略有上升,果形保持稳定,未出现明显畸形。内在品质中可溶性固形物含量、总糖含量及总酸含量均随海拔升高显著降低,粗纤维含量则显著上升,这表明高海拔环境会抑制果实的糖酸积累,进而影响果实的风味品质,但可通过延迟果实成熟实现错峰上市,有效提升果实的市场价值。综合植株生长、果实外观及内在品质等多方面评价,海拔1125.5 m处基地的凯特芒果生长势强,单株产量稳定,果实外观端正、大小适中,内在品质优良,是云南华坪地区凯特芒果的最适宜栽培海拔段。本研究明确了该区域凯特芒果的最适宜栽培海拔,为不同海拔区段的凯特芒果生产提供了坚实的理论和实践依据,同时揭示了不同海拔条件下凯特芒果的生长及品质变化规律,可有效避免盲目种植造成的经济损失,为当地凯特芒果产业高质量发展提供理论依据。

  • 作物栽培与生理生化
    李政, 欧朝蓉, 程露霖, 王猛, 孙永玉
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    为探究元谋干热河谷6种果树幼树旱季和雨季的水分生理与次生代谢响应特征,以番荔枝、蛋黄果、沃柑、番石榴、杨梅和阳桃3年生幼树为试验材料,分别测定旱、雨季叶片水势日动态、叶绿素(Chl)含量、类黄酮(Flav)含量、花青素(Anth)含量及氮平衡指数(NBI),结合环境因子、生理可塑性指数与隶属函数分析各树种生理响应的差异。结果表明:6种果树叶片水势日变化在旱、雨季均呈单谷型动态,旱季整体水势显著低于雨季;旱季树种间水分波动差异显著,蛋黄果水势日变幅最小,水分状态稳定、环境敏感性弱;杨梅水势波动幅度最大,受大气温度与饱和水汽压差调控明显。不同树种叶绿素、氮平衡指数及次生代谢物对旱、雨季转换的响应存在明显差异。番石榴、蛋黄果和沃柑的叶绿素及氮平衡指数季节差异较明显;花青素总体呈旱季较高的变化特征,其中番石榴、蛋黄果、杨梅和沃柑旱季含量显著高于雨季,而类黄酮季节变化相对平缓,仅番石榴表现出显著差异。基于隶属函数分析,将6种果树划分为3类响应类型:番石榴为高响应型;番荔枝、杨梅和阳桃为中间型;沃柑和蛋黄果为保守型。6种果树幼树在旱、雨季形成了差异化的水分调节策略与次生代谢响应特征,可为干热河谷果树引种筛选及差异化栽培管理提供理论参考。

  • 作物栽培与生理生化
    高照邦, 吴京城, 玉迪, 何玉林, 王红磊, 陈振妮, 康曼
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    从广西桂林采集一株野生灵芝,经组织分离获得纯菌株LZY-1。为评估其开发利用潜力,采用ITS序列分析结合形态学特征对其进行分类鉴定,并开展驯化栽培试验,分析不同栽培基质上菌株子实体多糖、总三萜含量及抗氧化活性。结果表明:菌株LZY-1鉴定为灵芝(Ganoderma lucidum)。在供试培养基中,其最适母种培养基和原种培养基分别为马铃薯红糖琼脂培养基和小麦培养基。在4种配方栽培基质中,配方1基质子实体生物学效率最高(12.46%),且总三萜含量最高(2.67%);配方2基质菌丝生长速率最快(9.87 mm/d),且粗多糖含量最高(4.28%)。当子实体提取液浓度为0.1 g/mL时,总抗氧化能力为13.44~20.23 μmol/g,羟自由基清除率为27.85%~48.30%,均是以配方4最高;当浓度为0.05 g/mL时,DPPH自由基清除率为17.81%~31.79%,以配方3最高(31.79%)。综上,菌株LZY-1子实体主要活性成分含量较高,且抗氧化活性受栽培配方显著影响,具有良好的开发应用前景。

  • 作物栽培与生理生化
    黄海杰, 王志凯, 赵丽, 邓会栋, 乔阳, 吴晓慧, 叶迎君, 冯学杰
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    黄晶果(Pouteria caimito)为山榄科多年生常绿果树,原产于南美洲亚马逊流域,其果实风味独特且营养价值较高,在热带与亚热带地区具有良好的开发与利用潜力。近年来,随着特色果树资源引种与利用的持续推进,我国已在海南、福建、广东及广西等地开展了黄晶果的引种栽培与区域适应性评价,初步明确了其生长表现及推广前景。在此基础上,本文系统梳理了黄晶果的生物学特性、引种与栽培管理、风味与营养品质形成、采后褐变与贮藏保鲜机制及主要病虫害防控等方面的研究进展,并进一步分析遗传改良、栽培生理调控及采后商品化处理等环节中存在的主要瓶颈与发展趋势。本文从栽培特性到采后品质调控的系统视角,凝练黄晶果研究中的核心科学问题,为其高效栽培、品质提升及产业化发展提供理论依据与研究方向。

  • 植物保护与生物安全
  • 植物保护与生物安全
    杨腾, 梁晓, 刘迎, 伍春玲, 陈卫, 陈银华, 陈青
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    为探究二斑叶螨解毒代谢及调控该过程相关基因在次生物质木薯原花青素B1解毒中的功能,本研究采用叶片浸渍法测定不同浓度木薯原花青素B1对二斑叶螨的毒力,克隆Nrf2通路相关基因,并分析亚致死浓度原花青素B1处理下上述基因表达的动态变化。结果表明:原花青素B1对二斑叶螨的毒力效应呈浓度与时间依赖性,毒力效应阈值浓度为1200 mg/L,该浓度下处理96 h的二斑叶螨死亡率达36.47%,浓度超过此阈值后死亡率略微下降。本研究克隆获得了二斑叶螨Nrf2、Keap1及下游解毒酶基因CYP392A3、GSTm8、CYP389B1、CYP315A1,并发现以1200 mg/L的原花青素B1处理后,二斑叶螨Nrf2、Keap1及下游解毒酶基因(GSTm8、UGT201d3、CYP389B1、CYP392A3)在24 h时的表达量显著上调,其中CYP389B1的上调幅度达8.17倍;随处理时间延长至48 h和96 h,除CYP392A3、CYP315A1的表达恢复至对照水平外,其余基因的表达量均被显著抑制。解毒酶活性分析发现,GST、UGT、P450酶活性在短时间处理下与对照无显著差异,但在96 h时小幅升高,其中UGT酶活性提升至对照的1.69倍。本研究证实原花青素B1对二斑叶螨存在非线性浓度效应,研究结果从害虫解毒通路基因表达特性层面初步揭示了原花青素B1对二斑叶螨的亚致死效应,为基于植物次生物质的抗螨品种选育及生物防治药剂研发提供理论依据。

  • 植物保护与生物安全
    刘倩丽, 李碧莹, 梁欣怡, 陈坤宇, 冯诗韵, 黄真池
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    尾细桉(Eucalyptus urophylla×E. tereticornis)无性系因生长迅速、产量高和适应性强等特点,在华南地区广泛栽培。近年来,由桉树丽赤壳(Calonectria eucalypti)引起的焦枯病频繁暴发,已成为制约桉树产业健康发展的主要病害之一。苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)是苯丙烷代谢途径的入口酶和关键限速酶,在植物抵御病原菌侵染过程中发挥重要作用。因此,系统鉴定尾细桉PAL基因家族成员并解析其响应焦枯病菌侵染的表达模式,对于探究桉树苯丙烷代谢防御机制、挖掘抗病关键基因具有重要意义。本研究以近缘种巨桉基因组为参考,对巨桉PAL基因家族进行全基因组鉴定,并结合尾细桉叶片转录组数据筛选尾细桉PAL基因家族中的表达成员,进一步分析其在C. eucalypti侵染下的表达变化及生理响应。结果表明:从巨桉基因组中鉴定出11个PAL基因,命名为EgPAL1~EgPAL11,分布于5条染色体;在尾细桉叶片转录组中鉴定到9个具有完整PAL结构域的表达成员,分别为EuPAL1~EuPAL9,EuPAL蛋白的氨基酸长度介于669~723之间,多数定位于细胞质。系统进化分析将PAL蛋白分为4个亚族,其中Group II为桉树成员富集分支。转录组分析显示,C. eucalypti侵染后EuPAL基因的响应具有显著的进化分支特异性,Group II中的EuPAL4~EuPAL9被显著诱导,并在24 h达到峰值,构成响应焦枯病菌侵染的核心模块,而Group I和Group IV的成员表达量始终较低。生理指标测定显示,叶片过氧化氢(H2O2)含量在12 h显著升高,PAL总酶活性和过氧化物酶(POD)活性在24 h达到峰值,与Group II中EuPAL基因的表达动态基本一致。综上,本研究从基因家族层面揭示了尾细桉PAL基因家族中表达成员的组成特征及其响应C. eucalypti侵染的动态模式,结果表明Group II中EuPAL基因可能通过参与苯丙烷代谢激活、活性氧调控等相关防御反应,在尾细桉早期抗病过程中发挥重要作用。本研究为阐明桉树抗焦枯病的分子机制以及筛选抗病候选基因提供了理论依据。

  • 植物保护与生物安全
    郑肖兰, 陈祖昌, 吴伟怀, 陈飞燕, 梁艳琼, 易克贤
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    魔芋作为我国重要的经济作物,其块茎富含葡甘聚糖,在食品、医药及化工等领域具有广阔的应用前景。近年来,海南省魔芋种植发展迅速,以适应性强的珠芽魔芋为主,推广“胶芋套种”与撂荒地复耕模式,种植范围已覆盖琼海、屯昌、白沙、儋州等地,产业规模化初具雏形。然而,由土传病原菌引起的魔芋软腐病在全球主产区普遍发生,导致块茎腐烂、植株枯萎,严重制约产业可持续发展。传统化学防治易造成农药残留、环境污染及土壤微生态失衡,并可能诱导病原菌产生抗药性,因此开发绿色高效的生物防治技术刻不容缓。国内早期已有多篇综述梳理魔芋软腐病生物防治的基础成果。本文结合近年来研究成果及海南地域病害特征,系统综述魔芋软腐病生物防治的研究进展,从病原菌鉴定、发病规律及生物防治技术3个层面展开分析。病原菌鉴定方面,国内外已明确软腐病主要由果胶杆菌属(Pectobacterium)和迪基氏菌属(Dickeya)细菌引起,不同地区的优势菌种存在差异,其中海南地区以方中达迪基氏菌(D. fangzhongdai)为绝对优势病原菌。发病规律方面,高温高湿环境、种植密度过大、机械损伤及田间排水不良等因素均可加重病害发生。生物防治技术方面,多种生防微生物在实验室与田间试验中表现出良好抑菌效果,其中解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)、贝莱斯芽孢杆菌(B. velezensis)及链霉菌(Streptomyces spp.)等菌株对软腐病具有显著防治作用,其机制主要包括竞争生态位、产生抗菌物质(如脂肽类、聚酮类化合物)、诱导植物系统抗性及促进植物生长等。部分研究还探索了生防菌剂与有机肥、壳聚糖等增效物质复配使用的协同防治效果,进一步提升了防控效率。值得注意的是,尽管国内外对魔芋软腐病生物防治研究已取得一定进展,但针对海南地区特有病原菌——方中达迪基氏菌的生物防治研究尚属空白,相关生防菌株的筛选、鉴定及田间应用亟待开展。生物防治技术凭借环境友好、无残留、可持续性强等优势,为魔芋软腐病的绿色防控提供了新路径。结合海南热带岛屿生态特点及魔芋-橡胶套种模式,未来研究应聚焦于针对方中达迪基氏菌的高效生防微生物资源挖掘,阐明其协同作用机制,优化生防制剂的制备工艺与应用方法,着力解决防治效果不稳定、持效期短等关键问题,从而推动生物防治技术在海南乃至全国魔芋产业中的规模化应用与推广。

  • 植物保护与生物安全
    李秋蕊, 王智杰, 胡镕涛, 郑凤萍, 徐高峰, 姚彬, 张付斗, 李晓霞, 申时才
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    沼生金钮扣[Acmella uliginosa (Sw.) Cass.]原产于非洲、美洲和亚洲的热带地区,是中国大陆近年来新记录的入侵归化种。为了解沼生金钮扣的入侵机制,本研究在玻璃温室内采用盆栽试验,比较其与本地同属种美形金钮扣[A. calva (DC.) R. K. Jansen]在不同光照条件(0%、25%、50%、75%、95%遮阴度)下的生长特征。结果表明:方差分析结果显示,除光照水平及其光照与物种的交互作用对沼生金钮扣和美形金钮扣的地上部生物量无显著影响外,物种、光照水平及二者的交互作用对其余所有测定指标均有显著影响,其中物种效应总体上大于光照效应。在相同光照条件下,除叶面积和净光合速率外,沼生金钮扣的株高、分枝数、花序数、种子数、生物量及植株养分含量均显著高于美形金钮扣,表明沼生金钮扣具有更快的生长速率。随着遮阴度增加,2种植物的形态与生理性状呈现相似的变化趋势,株高、叶质量、总分枝长等指标呈先升后降的趋势,花序数、种子数、根质量等则持续降低。然而,在相同光照条件下沼生金钮扣各指标的效应率绝对值大多优于美形金钮扣,表明光照对沼生金钮扣具有更强的促进作用或更弱的抑制作用,从而对光照变化表现出更强的适应性。综上结果表明,沼生金钮扣具有更快的生长速率和更强的环境适应性,这可能是其成功入侵的重要机制。

  • 植物保护与生物安全
    王智杰, 李秋蕊, 郑凤萍, 展澈, 徐高峰, 姚彬, 张付斗, 申时才
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    近年来,入侵植物白花金钮扣[Acmella radicans (Jacquin) R. K. Jansen]在我国云南省快速扩散爆发,对当地农业生产和生态系统构成严重威胁。为探索该物种替代控制方法,本研究在田间试验条件下采用de Wit取代法,分析甘薯[Ipomoea batatas (L.) Lam]和菊芋(Helianthus tuberosus L.)2种作物对白花金钮扣的竞争效应。结果表明:单种时,甘薯和菊芋的主茎长、分枝长、生物量均明显大于白花金钮扣;在甘薯与白花金钮扣、菊芋与白花金钮扣分别混种时,各混种比例下白花金钮扣的株高、分枝长、分枝数、生物量、有性繁殖相关指标、光合生理指标等均受到显著抑制,且受菊芋的抑制作用普遍高于甘薯;甘薯和菊芋的相对产量(RY)均显著大于1.0,而白花金钮扣的相对产量均显著小于1.0,说明甘薯和菊芋的种内竞争大于种间竞争,而白花金钮扣的种间竞争大于种内竞争;甘薯与白花金钮扣、菊芋与白花金钮扣的相对产量总和(RYT)均显著小于1.0,说明甘薯、菊芋与白花金钮扣之间存在着明显的竞争作用;甘薯、菊芋对白花金钮扣竞争平衡指数(CBa)均显著大于0,且菊芋对白花金钮扣竞争平衡指数明显大于甘薯,说明甘薯和菊芋的竞争力均强于白花金钮扣,且菊芋的竞争力更强。本研究表明,农作物甘薯和菊芋是替代控制白花金钮扣的优良竞争植物,具有良好应用潜力。

  • 采后处理与质量安全
  • 采后处理与质量安全
    王楠皓, 陈云兰, 李学俊, 魏长宾, 古采玉, 杨起, 宋德海, 杨娜
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    为探索云南2个产区采用不同初加工工艺所得咖啡的挥发性成分差异及关键香气。采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱(HS-SPME-GC-MS)结合电子鼻(E-nose)分析挥发性成分的差异,结合相对气味活度值(relative odor activity value, ROAV)筛选关键香气化合物,并采用杯测法评价感官品质。结果表明:6种咖啡样品中,康平水洗加工(ks)、康平日晒加工(kr)、康平蜜处理加工(km)、宁洱水洗加工(ns)、宁洱日晒加工(nr)和宁洱蜜处理加工(nm)分别检测出66、65、66、67、66、64种挥发性成分,主要包括吡嗪类、酮类、吡咯类、酚类、醛类、酯类、吡啶类等挥发性物质,基于ROAV≥1的标准,筛选出12种关键香气化合物,包含吡嗪类4种、酯类1种、醛类3种、酚类2种、呋喃类1种、吡咯类1种。基于这12种关键香气化合物聚类分析,结果显示,样品主要按产区聚集,表明产区对咖啡挥发性成分的影响大于初加工工艺。感官综合评分:kr>nm>ks>ns>nr>km,康平地区日晒加工质量最佳,宁洱地区蜜处理加工质量最佳。本研究揭示了咖啡初加工工艺与其香气成分的内在关联,可为优化加工工艺提供科学依据。

  • 采后处理与质量安全
    丁书仙, 蒋先锋, 王清隆, 陈晓艳, 羊青, 冯世秀, 汤欢, 王祝年, 王茂媛
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    系统比较牛大力(Millettia speciosa)膨大根淀粉(CS-P)与非膨大根淀粉(CS-R)在结构、理化性质及消化特性等方面的差异,为牛大力淀粉的资源分级利用提供理论依据。以5年生牛大力的膨大根与非膨大根为原料提取淀粉,采用扫描电镜、激光粒度仪、凝胶色谱-多角度激光光散射、X射线衍射、固体核磁共振、差示扫描量热仪等方法表征其多尺度结构,并系统测定其糊化特性、热特性及体内外消化特性。结果表明:2种淀粉均为A型晶体,颗粒形貌相似,但多尺度结构和功能特性差异显著。CS-P直链淀粉含量(50.90%)显著高于CS-R(43.23%),分子量更低,短程有序度及双螺旋度更高。功能上,CS-P表现为更高的峰值黏度与回生值,糊化焓更高,增稠和凝胶能力强;而CS-R的热糊稳定性更优。体外消化显示,CS-P的快消化淀粉(RDS)含量高达71.05%,而CS-R的抗性淀粉(RS)含量(14.45%)显著更高。小鼠体内试验证实,CS-P升糖迅速,而CS-R血糖响应平缓,呈现明显的缓释特性。上述结果表明,CS-P适用于高黏度、快速能量供给的食品体系;CS-R则因高RS含量和缓释消化特性,在开发低升糖指数功能食品方面更具潜力。研究结果为牛大力淀粉的差异化应用提供科学依据。

  • 农业生态与环境保护
  • 农业生态与环境保护
    赵少官, 张志扬, 李继, 张秋燕, 赵亚超, 李建杰, 赵青云
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    探究不同抗病性甜瓜品种对根际微生物组的影响,揭示捕食型原生动物与根际功能细菌潜在的相关性。本研究以抗病(R)、中感(MS)和高感(HS)3种不同抗性水平的甜瓜品种为试材,采集根际土壤样本进行扩增子测序,结合生物信息学分析,解析不同抗性背景下根际细菌群落结构、捕食型原生动物及植物根际促生菌(PGPR)丰度的变化规律。结果表明:与抗病品种相比,感病甜瓜品种的根际微生物群落结构发生显著改变。抗性品种根际细菌群落的Shannon指数显著低于感病品种;与抗性品种相比,根际捕食型原生动物的相对丰度总量在感病品种MS和HS中分别显著降低29.44和13.22个百分点,但特定类群(如Ischnamoeba和Filamoeba)在感病品种中富集;具有促生和拮抗功能的有益细菌(如Sphingobium、Sphingopyxis和Acinetobacter等)相对丰度在感病品种中显著增加;相关性分析显示,捕食型原生动物与功能有益细菌总相对丰度呈显著负相关;特定类群的捕食型原生动物(Ischnamoeba和Filamoeba)与功能有益细菌(Acinetobacter、Sphingobium和Sphingopyxis)之间呈显著正相关。综上,感病甜瓜品种根际捕食型原生动物丰度的降低与特定有益细菌类群的富集密切关联,提示植物地上部的抗病性状可能通过地下部微食物网中的营养级联效应,对根际微生物群落的组装产生潜在调控作用。本研究为揭示“作物-细菌-原生动物”三者间的级联互作机制提供新视角,并为基于微食物网调控的作物健康管理提供理论依据。

  • 农业生态与环境保护
    燕宇萱, 黄先浩, 赵凤亮, 邹刚华, 鞠美莹, 唐媛媛, 张阳洋, 李红宇
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    土壤酸化、板结及养分流失等退化问题严重影响作物生长,解决土壤退化问题,对维持土壤健康和粮食安全具有重要意义。本研究以滨海沙土和砖红壤2种热带酸性土壤为对象,设置不施肥对照(CK)、常规施肥处理(CF)、添加0.5%腐殖酸(LHA)、添加1%腐殖酸(HHA)、添加0.5%水稻秸秆(LRS)、添加1%水稻秸秆(HRS)、添加0.5%生物炭(LBC)和添加1%生物炭(HBC)共8个处理,系统研究不同有机物料处理对2种热带酸性土壤理化性质、酶活性及微生物群落的影响。结果表明:高量腐殖酸可显著提高土壤pH,缓解土壤酸化;高量秸秆施入土壤后可以显著提高土壤有机碳、铵态氮和硝态氮含量;高量生物炭可显著提高土壤全氮含量,其中对砖红壤的改良效果较为明显,分别较CK和CF处理提高41.79%和31.94%;添加高量有机物料均可显著提高2种土壤的有机碳含量,其中生物炭的效果最好,滨海沙土的有机碳含量较CK增加54.91%,较CF增加44.23%;砖红壤的有机碳含量较CK增加17.19%,较CF增加14.54%。添加0.5%腐殖酸可显著提高砖红壤的过氧化氢酶活性,分别较CK和CF提高41.51%和20.49%;添加1%秸秆可显著提高2种土壤的酸性磷酸酶和脲酶活性,以及滨海沙土的过氧化氢酶活性。2种土壤在微生物群落结构上存在显著差异,滨海沙土的细菌多样性显著高于砖红壤,而真菌多样性则相反;在门水平和属水平上,滨海沙土与砖红壤的物种组成也有明显差异;添加高量秸秆可显著降低砖红壤中真菌群落的多样性。高施用量的腐殖酸、秸秆和生物炭均可显著提高土壤有机质含量,但对土壤氮、磷的影响则因有机物料类型和土壤类型而异,有机物料通过调节养分供给和土壤环境显著影响土壤酶活性,其中生物炭因其发达的孔隙结构与较强的吸附性能,在提升土壤保肥-供肥能力方面具有优势;腐殖酸与秸秆则可有效激活脲酶、过氧化氢酶等胞外酶活性,增强土壤养分周转效率。