蔗糖代谢在植物发育、应激响应和产量形成中起关键作用。糖类的合成和分解推动植物整个生长发育过程,蔗糖作为信号因子参与调节相关基因表达,并能与其他基因、激素、以及防御信号发生互作;然而,蔗糖代谢和细胞内外信号传递之间的耦合以及蔗糖代谢酶发挥其信号转导作用的机制并不相同。本文综述了蔗糖代谢关键酶在植物发育和非生物胁迫响应中的作用,并结合当前研究现状,对糖代谢及其信号转导研究的未来方向提出建议,以更好地理解和改善植物的生长发育及抗逆特性。

纤维素纳米晶(CNC)是从天然植物纤维原料中提取的棒状纳米材料,长度为几百纳米,直径为5~50 nm,因其具有天然绿色、生物降解性、生物相容性,高比表面积、反应活性较大等特性,受到国内外学者的广泛关注。本文综述了CNC的制备和改性方法,概述了现有的CNC表征方法,介绍了CNC材料在食品、生物医药、环保、光电能源等领域的应用,并对其未来发展趋势进行了展望,旨在为促进纤维素纳米晶资源的开发利用提供理论参考。

为探究根际微生物群在支持植物生长、发育和健康方面的重要作用,本研究在2017年7月采集同一农田中大豆[Glycine max (L.) Merr.]、玉米[Zea mays)、花生(Arachis hypogaea L.]、四季豆[Phaseolus vulgaris L.]、豇豆[Vigna unguiculata (L.) Walp]、番薯[Ipomoea batatas (L.) Lam.]和芋艿[Colocasia esculenta (L.) Schoot]7种不同作物,通过Illumina MiSeq测序技术和磷脂脂肪酸(PLFA)对这7种不同作物的根际微生物群落结构和组成进行了分析。结果显示,不同作物根际土壤微生物的PLFA种类和组成差异显著,但均以表征革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌和真菌的特征脂肪酸为主。花生根际土中微生物的PLFAs含量最高,花生根际土中的真菌细菌比(F/B)显著高于其他作物,且其革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌比(G⁺/G^-)最低。尽管在门水平,变形菌门、放线菌门、酸杆菌门和厚壁菌门是7种作物根际微生物的主要优势门,但是在纲水平和目水平不同作物根际微生物组成存在差异。Alpha多样性分析表明,大豆根际的OTU丰富度(Chao1,P<0.001)和细菌群落多样性(Shannon,P<0.001)在7种作物中最高。非度量多维尺度分析(NMDS)表明,根际微生物群落结构在OTU和PLFAs水平下均以不同作物形成聚类,不同聚类间的差异显著。根际敏感微生物的筛选和比较进一步说明不同作物对根际微生物的选择具有差异性,群落中某些特定菌群优势度存在区别,不同作物具有不同敏感微生物的选择倾向。本研究为构建健康的植物根际微生物群落以促进植物育种提供了基础。

闽楠［Phoebe bournei （Hemsl.） Yang］为我国重要的珍贵树种。为建立闽楠遗传转化体系，以闽楠幼苗为材料，利用pCAMBIA1300-GFP质粒转化的发根农杆菌介导植株转化。在比较注射和菌液浸泡两种侵染方式侵染效率的基础上，进一步利用正交［L9（3³）］试验从菌株种类、菌液侵染浓度和侵染植株苗龄三个方面优化了遗传转化体系。另外，对不同光强影响闽楠毛状根诱导及转化率情况进行了分析。结果表明，注射法的毛状根诱导率和遗传转化率分别为80.0%、66.7%；而菌液浸泡法的诱导率和遗传转化率分别为41.2%、35.3%。正交试验中，影响闽楠毛状根诱导率和遗传转化率的主要因素为菌株种类。最大诱导率和转化效率分别达到了87.5%、70.6%。该体系的最优组合为：K599菌株在菌液浓度OD₆₀₀=1.2条件下注射侵染三叶期的闽楠幼苗。此外，较弱光强（50 μmol·m^-2·s^-1）的培养条件比较强光照（100 μmol·m^-2·s^-1）更有利于闽楠幼苗的生长和遗传转化。本研究创建并优化了一套高效、稳定的闽楠遗传转化体系，成功获得了具有转基因毛状根的闽楠植株，为闽楠重要基因挖掘、新种质创建和遗传改良奠定了基础。

多年来国内学术界对英文词汇biochar的中文应表述为“生物炭”还是“生物质炭”存在争议。本文根据逻辑学关于概念及语词、定义及划分的基本方法,试图剖析生物炭(生物质炭)概念的内涵与语词的混乱现象,澄清当前生物炭定义及划分等方面存在的逻辑问题,旨在深入理解生物炭的专业术语、促进科学知识的传播和科技成果的推广应用。

为缓解低温胁迫对黄瓜(Cucumis sativus L.)幼苗的伤害,以黄瓜中农106为试验材料,研究不同浓度复硝酚钠(CSN)浸种对低温胁迫下黄瓜种子萌发及萌发后生长的影响,以及CSN灌根处理对黄瓜幼苗壮苗效果及幼苗耐寒性的影响。结果表明,适宜浓度的CSN浸种能显著提高低温胁迫下黄瓜种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、侧根数和鲜重,以50 mg·L^-1浓度效果最佳。在黄瓜育苗过程中,100 mg·L^-1的CSN灌根处理能显著提高穴盘苗质量和壮苗指数,低温胁迫下CSN通过促进矿质元素吸收,提高幼苗叶绿素含量、净光合速率、根系活力、可溶性蛋白含量和抗氧化酶活性,提高生长素(IAA)和油菜素内酯(BR)含量,降低活性氧和丙二醛(MDA)含量以提高幼苗的耐寒性。本研究为培育黄瓜壮苗和提高黄瓜幼苗耐寒性提供了新方法,也为复硝酚钠在设施蔬菜上的应用提供了技术支持。

为探讨羊粪有机肥与化肥配施对烤烟(Nicotiana tabacum L.)生长和土壤肥力特性的影响,以烤烟品种中烟101为试验材料,设置不施加肥料为对照(CK),研究了等量施肥条件下羊粪有机肥与化肥不同配施比例(T0:100%无机肥N;T20:20%羊粪有机肥N+80%无机肥N;T40:40%羊粪有机肥N+60%无机肥N;T60:60%羊粪有机肥N+40%无机肥N;T80:80%羊粪有机肥N+20%无机肥N;T100:100%羊粪有机肥N)对烟株农艺性状、根系形态参数、叶片光合特性、土壤养分含量及土壤酶活性的影响。结果表明,T0和T20处理在烟株移栽后30 d土壤速效养分含量较高,能更好地促进移栽后0~30 d烟株的生长,但在烟株移栽后60 d土壤速效养分含量明显降低,烟株生长势减弱,且土壤中有机质含量和土壤蔗糖酶活性较低;T80和T100处理土壤有机质含量较高,但在烟株移栽后30 d时土壤蛋白酶和脲酶活性弱,土壤速效养分含量低,不利于移栽后0~30 d烟株的生长;T40和T60处理在烟株移栽后30 d土壤速效养分的供应略低于T0处理,但在移栽后60 d能够显著提高土壤蔗糖酶、蛋白酶和脲酶活性,增加土壤速效养分的供应,既能保障烟株移栽后0~30 d的生长势,也有利于烟株移栽后30~60 d根系发育和地上部分的生长。与T0处理相比,T40和T60处理在烟株移栽后60 d的最大叶面积提高了11.9%和10.7%,地上部干重提高了11.9%和9.6%,根干重提高了12.1%和26.8%,净光合速率提高了17.6%和16.2%。综合来看,配施40%和60%羊粪有机肥N更有利于满足烟叶生长和维持烟区土壤肥力,该研究为洛阳烟区合理利用羊粪有机肥提供了理论依据。

为了筛选适宜在陕西省渭南地区栽培的优良鲜食葡萄品种,以优化当地现有鲜食葡萄品种的种植结构,对新郁、弗雷无核、紫脆无核、早黑宝、夏黑、紫甜无核、户太八号、巨玫瑰、阳光玫瑰、金手指共10个鲜食葡萄品种进行引种试验。试验采用田间观察与室内测试相结合的方法,包括观察记录各供试品种的物候期、植物学性状,测定果实的理化成分含量,评价果实的感官质量,最后利用主成分分析法对葡萄果实品质进行综合评价和排序。结果表明,在渭南地区简易避雨栽培条件下,10个鲜食葡萄品种在物候期、植物学性状、果实理化成分含量、感官评分等方面存在差异。综合评价发现新郁、户太八号的品质较好,早黑宝、阳光玫瑰、紫甜无核的品质中等,其余品种的品质较差。本研究为渭南地区鲜食葡萄引种栽培和品种结构优化提供了一定的理论依据。

为了鉴定谷子GRAS家族基因并揭示SiGRASs响应外源植物激素和逆境胁迫过程的表达规律,本研究采用生物信息学方法对谷子GRAS转录因子家族进行全基因组鉴定,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)进行4种激素和2种胁迫处理后的表达分析,并根据SiGRAS23序列差异开发分子标记。结果表明,谷子全基因组共包含52个GRAS转录因子基因,大部分编码亲水性蛋白;82.69%的基因编码酸性蛋白,长度为362~734 aa,分子量为39.81~100.09 kDa,等电点为4.85~9.53。系统发育分析将谷子GRAS家族划分为10个亚家族。组织表达量分析表明,各亚族基因具有明显的组织表达特异性,LISCL、DELLA和SHR亚族基因分别在叶、茎和根中有较高的表达量,PAT1和HAM亚族大部分基因为组成型表达,但在叶中的表达量最高。SiGRASs启动子区含有多种植物激素、逆境响应相关的顺式作用元件;qRT-PCR结果显示,SiGRASs在不同激素和非生物胁迫下的表达水平存在较大差异,其中PAT1亚族中Seita.2G369400对6种不同的处理响应最为敏感;少数SiGRASs基因在各组织和各种激素和非生物胁迫处理下,表达量均在极低水平。DELLA亚族中的SiGRAS23在遗传群体AJF₅的双亲矮宁黄和晋谷21号间存在序列差异,据此开发的分子标记D8-1与该群体株高性状紧密连锁。本研究为解析谷子GRAS家族基因参与激素信号转导及逆境胁迫响应的功能研究奠定了基础,SiGRAS23的分子标记可用于今后谷子种质资源株高等位变异的筛选。

为探究枇杷(Eriobotrya japonica)叶用于防治Ⅱ型糖尿病的作用机理,本研究采用网络药理学与分子对接技术,利用TCMSP、Uniprot、Genecards、Venny 2.1.0、DAVID 等数据库检索枇杷叶与Ⅱ型糖尿病的共同靶点,绘制相互作用关系网络图,并进行基因本体论(GO)及京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析;通过AutoDock Tools进行分子对接验证。从TCMSP数据库收集得到19种活性成分和294个相关靶点,通过Venny 2.1.0数据库得到89个Ⅱ型糖尿病与枇杷叶活性成分的交集靶点,对应表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、槲皮素、山奈酚、β-谷甾醇等10个活性物质,进而构建了“活性成分-疾病靶点”网络图。研究发现,枇杷叶活性成分主要通过调节氧化应激反应、丝氨酸/苏氨酸激酶活性、对脂多糖反应和上皮细胞增殖等来调控晚期糖基化产物-晚期糖基化终产物受体(AGE-RAGE)、缺氧诱导因子-1(HIF-1)和蛋白磷脂酰肌醇激酶-蛋白激酶B(PI3K-Akt)等信号通路,从而对Ⅱ型糖尿病发挥调节作用。与α-葡萄糖苷酶的分子对接结果表明,主要活性成分与靶点结合能均小于-9.0 kcal·mol^-1,具有非常强烈的结合活性。通过体外酶活性试验测得EGCG、槲皮素、山奈酚等7个活性成分对α-葡萄糖苷酶的半抑制浓度为1.11~80.04 μmol·L^-1,抑制效果均优于阿卡波糖,可作为高效α-葡萄糖苷酶抑制剂,是枇杷叶防治Ⅱ型糖尿病的主要活性成分。本研究结果为开发降血糖药物提供了研究思路。

随着我国经济社会不断发展与科技水平日益提高,真空冷冻干燥(freeze-drying,FD)技术作为一种可以有效保持物质细胞组织结构、生物活性成分、色香味形口感以及营养健康功效的干燥技术,日益得到食品科技界和产业界的高度关注。近些年在营养健康食品精准设计制造中得到了快速、广泛的应用。本文从FD技术、装备和产品的历史、现状与发展趋势三个维度,从科技和产业两个角度分析FD技术在食品工业中的现状与未来, 为FD技术在未来食品领域的广泛应用提供参考。

软香型品种滇屯502是云南特色优质米生产的当家品种,30余年生产应用种性退化严重,在无病虫害防治条件下,其稻瘟病发病率为100%,产量减少41.9%。为了对该品种进行复壮,采用单穗选择、株系比较、品系鉴定的方法,紧扣稻瘟病抗性、香味和软米几个重要而典型的性状,开展滇屯502复壮相关研究。结果表明,在2.67万株滇屯502群体中筛选出3个复壮品系,入选率为0.01%。这3个品系表型和食味品质与滇屯502相似,但产量和稻瘟病抗性较滇屯502分别至少提高41.1%和58.3%。利用复壮品系混系繁殖形成的复壮滇屯502,较原种滇屯502的生产力得到明显提高。本研究结果可为云南软香常规稻品种复壮提供技术和经验指导。

为探究初级芳香胺类化合物的质谱裂解规律,本研究采用超高效液相色谱-四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱法,在电喷雾正离子模式下采集数据,根据一、二级质谱离子的精确质荷比推导14种初级芳香胺类化合物可能的裂解途径。结果表明,由于分子结构中存在氨基基团,因此初级芳香胺类化合物极易被质子化,更易形成[M+H]⁺。断裂过程主要发生NH₃中性碎片的丢失,产生[M+H-NH₃]⁺特征碎片离子,在此基础上,氯代苯胺类化合物发生碳正离子重排后,丢失氯原子形成[·M+H-NH₃-Cl]⁺碎片离子。甲氧基取代苯胺类化合物可丢失CH₃O基团产生碎片离子[M+H-NH₃-CH₃O]⁺,或发生碳正离子转移重排至苯甲基,进一步丢失CH₃和CH₃O基团。甲基或甲氧基取代的联苯胺类化合物还会发生CN键断裂形成[M+H-NH]⁺,继而丢失NH₃中性碎片形成[M+H-NH-NH₃]⁺。偶氮苯类化合物中高键能的偶氮键不易断裂,碎片离子主要通过两侧的CN键断裂形成。本研究提出的最佳电离方式和质谱裂解规律为初级芳香胺类化合物的快速鉴定提供了重要依据。

CRISPR/Cas9是由小导向RNA介导的基因组定向编辑技术。自2005年以来,该技术得到飞速发展,在生物学、医学和作物遗传育种等多个学科得到广泛应用。与以往的大范围核酸酶、锌指核酸酶(ZFNs)及类转录激活因子效应物核酸酶(TALENs)相比,CRISPR/Cas9技术具有独特的优越性,以其简便的操作和极高的编辑效率成为目前最主要的基因编辑技术。本文系统阐述了CRISPR/Cas9技术的起源发展、基因编辑特点,总结了该技术在作物基因编辑和其他方面的应用,旨在为利用该技术进行农作物种质创新、基因挖掘和育种提供参考。

为明确不同冷藏时间和不同低温处理对油菜薹营养品质的影响，以2个油蔬两用型油菜品种浙油51和浙油杂108为材料，以新鲜菜薹为对照，设置3个贮藏时间（4 ℃条件下贮藏1、2、3 d）和3种贮藏温度（-20、-40、-80 ℃贮藏10 d），分析贮藏期间油菜薹糖类、维生素、纤维素和木质素等含量的变化。结果表明，4 ℃条件下，随着贮藏时间的延长，两品种中的维生素C和维生素B₁含量均呈现先上升后下降的趋势，维生素B₆、果糖、蔗糖和纤维素含量则逐渐升高；维生素E含量在浙油杂108中呈上升趋势，而在浙油51中呈先上升后下降的趋势；淀粉含量在两品种中变化趋势相同，均为逐步降低。油菜薹石蜡切片结果显示，浙油51中纤维素面积和浙油杂108中木质化面积随贮藏时间的延长而增加。不同贮藏温度下，除纤维素外各营养成分含量均在新鲜状态下最高，纤维素含量则在-20 ℃下达到最大；两品种的果糖、蔗糖和纤维素含量在-80 ℃下可达新鲜水平，而浙油51中维生素B₁和维生素E含量则在-40 ℃下保存更好。综上所述，油菜薹在4 ℃下贮藏，货架期以2 d为宜；低温下，-40和-80 ℃的贮藏效果显著优于-20 ℃。本研究结果为油菜薹采后贮藏保鲜提供了理论依据。

为实现对微囊藻毒素-LR(MC-LR)的快速检测,本试验基于适配体的纳米金(AuNPs)比色法原理,通过优化盐溶液浓度、MC-LR的适配体浓度,建立了一种灵敏、简单、高效的检测方法。依据已报道的微囊藻毒素的原始适配体序列,利用Mfold软件对其二级结构进行拟合分析,采用定点突变法优化适配体序列,获得与原适配体(Apt-1)结构完全不同的适配体-3(Apt-3)。其中(Apt-1)-AuNPs体系检测MC-LR,目视检测限为70 ng·mL^-1,(Apt-3)-AuNPs体系则能达到30 ng·mL^-1;当体系NaCl浓度为0.05 mol·L^-1时,适配体浓度为0.06 μmol·L ^-1,以Apt-3构建的AuNPs定量检测MC-LR,其线性范围为0~120 ng·mL^-1,线性回归方程为y=0.007x+0.564(R²=0.988 5),线性关系良好,其理论最低检测限为7.08 ng·mL^-1。同时对建立的Apt-AuNPs体系的特异性进行考查,结果表明,与Apt-1相比,经突变后的Apt-3依然具有高特异性,与MC-LR的亲和力提高。本研究为后续进行适配体序列与结构的优化,开发灵敏度更高的传感器提供了依据。

为探讨外源草酸延缓采后去壳马蹄笋木质化和褐变的效果及其作用机制,本试验以马蹄笋为试验材料,笋去壳后于水和5 mmol·L^-1草酸溶液中浸泡10 min,而后晾干并于温度6 ±1℃,相对湿度80%~85%条件下贮藏10 d,测定其品质指标以及与木质化、褐变、抗氧化相关酶的活性和基因表达量。结果表明,草酸处理抑制了去壳马蹄笋切面的褐变(P<0.05),延缓了笋肉木质化(P<0.05);草酸处理抑制了呼吸速率、相对电导率、超氧阴离子自由基($O_2^{·-}$)产生速率以及丙二醛(MDA)、过氧化氢(H₂O₂)含量的上升,抑制了苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)、肉桂醇脱氢酶(CAD)、多酚氧化酶(PPO)的活性及其编码基因的相对表达量(P<0.05),提高了超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性及其编码基因的相对表达量。综上,草酸处理能够有效抑制采后去壳马蹄笋的木质纤维化和褐变,延缓品质劣变。本研究结果为草酸在马蹄笋采后保鲜的应用提供了理论依据。

地膜覆盖是广泛应用的农业技术，但目前使用的传统塑料地膜在带来巨大经济效益的同时，存在严重的生态环境污染问题，影响农业的可持续发展，发展可降解环保地膜是必然趋势。本研究系统阐述了国内外光降解地膜、生物降解地膜、光/生物双降解地膜、液态地膜和植物纤维地膜制备材料、制备技术和产品的研究进展与应用现状，以及五种可降解地膜的优势和不足，并对植物纤维地膜的研究方向和发展前景进行了展望。本研究结果为进一步发展绿色环保、可完全生物降解的农用地膜，促进农业的绿色可持续发展提供了理论依据。

小麦茎基腐病(CR)是近年我国普遍发生的病害之一。为进一步明确河南省小麦CR的发生情况及优势病原种类,2019年对河南省11个小麦主产区的96个生产点进行了调查,并对采自田间典型症状植株上的病害开展了病原菌分离、形态鉴定、rDNA-ITS分子鉴定及致病力分析。结果表明,除驻马店地区轻微发病外,其他10个地区均发病较重,田块发病率平均达78.85%,病情指数、病株率和白穗率分别平均为17.87、48.35% 和3.44%;被调查的小麦品种均不同程度感病,发病较轻的品种占30%、发病较重的占20%、中度感病的占50%;不同地块之间发病程度存在较大差异,土壤肥沃、水分充足、管理精细的地块发病较轻,干旱、盐碱地、肥力不足及管理粗放的地块发病较重;目前,河南省小麦主产区CR主要病原菌为假禾谷镰刀菌(Fusarium pseudograminearum),根据其形态分为6种类型,其中第 Ⅰ 和 Ⅱ 类病原菌分离频率高且分别在8个和6个地区均有分布,致病力分别为42.22和77.78。根据调查结果,建议河南省重视小麦CR防治工作,并加快开展CR致病、小麦抗病机理研究及抗病新品种的选育。

食源性致病菌引起的食品安全问题严重威胁着人们的身体健康,已经广泛引起人们的关注,因而如何安全有效地抑制食品中致病菌的生长成为食品领域中的研究热点。研究表明,植物源天然产物具有来源广泛、抑菌谱广、与化学防腐剂相比副作用小等特点,可作为一种天然防腐剂运用于食品中。本文综述了植物源天然产物对食源性致病菌的抑菌活性、机理以及在食品保藏中的应用,以期为减少食源性致病菌对食品的污染提供理论依据。