2017年, 第31卷, 第5期 刊出日期:2017-05-10
  

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    植物诱变育种·农业生物技术
  • 余霞, 余舜武, 李天菲, 张余, 陈守俊, 陈晨, 李佳, 胡颂平
    核农学报. 2017, 31(5): 829-836. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0829
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    为了解水稻甘油-3-磷酸脱氢酶基因在水稻抗逆性中的作用,本研究从水稻品种日本晴中克隆了1个编码甘油-3-磷酸脱氢酶的基因,命名为OsGPDH1,该基因编码的蛋白酶具有NAD(P)+结合域和脱氢酶域,且这2个结构域在植物中高度保守。构建过表达OsGPDH1基因载体转化水稻得到转基因植株,RT-qPCR分析表明,OsGPDH1基因在水稻孕穗期的叶、幼穗、茎、节、叶鞘中均有表达,说明该基因参与了水稻的生长发育过程。OsGPDH1基因也受到PEG6000、高盐、双氧水等逆境和甲基茉莉酸(m-JA)、水杨酸(SA)等激素诱导表达,且诱导12h后,OsGPDH1的表达量达到最高水平,但对脱落酸(ABA)不敏感。盐胁迫下的发芽试验表明,过表达转基因水稻的发芽率高于野生型,说明OsGPDH1基因表达量的提高可增强转基因植株对盐胁迫的耐受性。对过表达OsGPDH1的转基因水稻进行苗期20%PEG6000胁迫处理后,转基因水稻的成活率显著高于野生型,说明OsGPDH1基因过表达可提高水稻苗期抗旱能力。本研究初步证明了OsGPDH1水稻抗盐胁迫和渗透胁迫的重要作用,为培育抗性转基因水稻新品种提供了新的基因资源。
  • 张体付, 梁帅强, 吕远大, 蒋璐, 赵涵
    核农学报. 2017, 31(5): 837-843. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0837
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    为检测玉米株高、穗位高杂种优势QTL,以121株intermated B73×Mo17(IBM)个体为基础群体,按照三重测交交配设计构建了三重测交群体,通过完备区间作图法对株高、穗位高杂种优势的主效QTL及互作位点进行了分析。在第9染色体上的2个紧密连锁的区段分别定位到了一个株高、穗位高杂种优势加性QTL位点,单个QTL的表型贡献率为14.3%和18.6%。该QTL可能同时对株高、穗位高杂种优势起作用。在第1、第3染色体上检测到2个株高杂种优势超显性QTL,可解释表型变异的9.0%~11.4%;在第1、第6、第8染色体上检测到5个穗位高杂种优势超显性QTL,可解释表型变异的6.6%~16.8%。进一步分析发现,2对加加上位性互作区段及2对显显上位性互作区段对穗位高杂种优势存在上位性贡献,加加互作效应及显显互作效应可共同解释表型变异的40.7%和26.8%。由此可知,加性、显性及两位点互作上位性共同对株高、穗位高杂种优势存在贡献。本研究检测到的主效QTL位点有助于株高、穗位高在杂种优势育种中的进一步应用。
  • 郑剑, 李兴星, 苏华英, 周军杰, 秦小健, 南文斌, 杨永清, 张汉马, 李贤勇, 梁永书
    核农学报. 2017, 31(5): 844-851. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0844
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    为了揭示耐热粳稻资源热粳35的遗传特性,以热粳35/协B F2群体为研究材料,构建了包含140个SSR标记的分子图谱;借助构图分子数据分析标记基因型的分离情况,并进行耐热性QTL分析。结果表明,该图谱覆盖基因组全长2 157.7 cM,标记间平均图距15.4 cM,45 个(28.5%)标记极显著偏向亲本或杂合子(P<0.01)。在第1、第3、第4、第6、第7和第8号染色体上发现9个偏分离热点区域。其中,有4个偏分离热点区域可能与孢子体或配子体选择有关,在第4、第8和第12号染色体上共检测到3个耐热性QTL。本研究结果为耐热粳稻资源的遗传机理解析和新品种选育提供了参考信息。
  • 贾彦凤, 李林芝, 魏家萍, 王泽, 阿不都克玉木·米吉提, 顾爱星, 张桦, 麻浩
    核农学报. 2017, 31(5): 852-861. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0852
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    为研究鹰嘴豆种子中新贮藏蛋白类型α-淀粉酶抑制剂CL-AI的抑制活性、生物活性以及三级结构,本研究利用前期克隆的α-淀粉酶抑制剂基因CL-AI及其2个亚基CL-AI-αCL-AI-β分别构建原核表达载体pE-SUMO3,经诱导表达获得了CL-AI、CL-AI-α的可溶性融合蛋白和CL-AI-β包涵体融合蛋白,其中CL-AI-β通过构建含不同标签的表达载体,最终实现了可溶性表达。人唾液淀粉酶(HSA)抑制活性试验结果表明,CL-AI, CL-AI-α, CL-AI-β 3个蛋白对HAS都有一定的抑制作用。发芽试验表明,CL-AI蛋白对小麦、玉米、水稻种子发芽过程中的发芽势、根长和芽长影响显著,与加入无菌水的处理相比,种子的简化活力指数显著下降。本研究结果为CL-AI蛋白的后续研究与应用奠定了基础。
  • 卢丹, 朱剑波, 钱萍仙, 刘蓉, 吴月燕, 明萌
    核农学报. 2017, 31(5): 862-867. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0862
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    为研究葡萄早熟机制,以鄞红葡萄及其3株成熟期较早的变异株系甬紫晶、甬早红与甬妃红为材料,测定植株不同发育时期油菜素内酯(BRs)的含量以及其生物合成途径中的关键酶基因的表达量。结果表明,甬紫晶与甬早红的BRs含量高峰期早于鄞红,甬妃红的BRs含量略高于鄞红,这可能是影响早熟的主要因素;相关性分析表明,在葡萄果实生长发育过程中,BRs含量与DET2和CPD 2个基因的表达量正相关,DET2可能是BRs生物合成过程中的关键酶,CPD对BRs生物合成起辅助作用。本研究结果对葡萄成熟调控等实际生产具有重要的指导意义。
  • 冯俊丽, 叶剑, 孟璐, 姜晓娜, 戴志远
    核农学报. 2017, 31(5): 868-875. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0868
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    为探究环等温扩增技术(LAMP)在鲑科鱼类物种鉴定方面的应用,以大西洋鲑为研究对象,针对其线粒体CR区段设计特异性的LAMP引物,并通过单因素试验和正交试验研究反应体系中dNTP Mix、Mg2+、甜菜碱终浓度对LAMP扩增结果的影响。结果表明,大西洋鲑LAMP扩增的最优条件为:引物SS-CR-F3/SS-CR-B3各0.2 mM, SS-CR-FIP/SS-CR-BIP各1.6 mM,dNTP Mix 1.4 mM,Mg2+ 6 mM,甜菜碱 0.8M,Bst DNA聚合酶8 U, 扩增温度为65℃,反应时间60 min。在此条件下LAMP扩增产物电泳检测特异性强、稳定性好,对大西洋鲑DNA的检出限达0.01 ng·μL-1,并可对混合样本进行检测。本研究结果为大西洋鲑快速物种鉴定提供了一种重要技术手段,该技术可应用于鲑科鱼类物种鉴别的日常检验检疫和市场监管工作中。
  • 许璐, 田佳妮, 王涛, 李潞滨
    核农学报. 2017, 31(5): 876-883. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0876
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    为建立兰科植物与菌根真菌的共生体系,本研究筛选出适宜的共生培养基,采用ITS-rDNA分析鉴定了6株菌根真菌,并将6株菌与兰科植物共生培养,利用台盼蓝染色法检验共生体是否建立。结果表明,2.5 g·L-1燕麦琼脂培养基为树兰和胶膜菌属真菌共生的最适宜培养基,供试兰科植物中仅树兰可与6株胶膜菌属真菌共生,其中一株美孢胶膜菌(Tco 2)促进树兰种子萌发和原球茎发育的效果最好。本研究筛选出可促进树兰高效萌发成苗的共生真菌和培养基,为真菌与植物共生关系研究提供了良好的试验系统,为树兰的生产繁殖奠定了基础,对保护兰科植物物种资源具有重要意义。
  • 成洁, 杜慧玲, 张天宝, 王炜
    核农学报. 2017, 31(5): 884-888. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0884
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    为了获得四环素类抗生素的高效降解菌,从长期受四环素类抗生素污染的土壤中分离、重复驯化筛选得到6株对四环素类抗生素具有降解能力的菌株;采用高效液相色谱法研究了6株降解菌的降解效果,并通过形态、生理生化特征及16S rDNA序列分析对其进行鉴定。结果表明,菌株TJ-2#对土霉素、四环素和金霉素3种四环素类抗生素的降解效果最好,降解率分别为58.3%、63.9%和65.5%,TJ-6#其次;6株降解菌均能以四环素类抗生素作为唯一碳源生长。经形态、生理生化特征及16S rDNA鉴定,菌株TJ-2#为木糖氧化无色杆菌(Achromobacter sp.),TJ-6#为枯草芽胞杆菌(Bacillus sp.)。本研究结果对四环素类抗生素的生物降解具有一定的现实意义。
  • 农产品辐照研究·食品科学
  • 武小芬, 陈亮, 陈静萍, 苏小军, 齐慧, 王克勤, 邓明
    核农学报. 2017, 31(5): 889-898. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0889
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    为了探讨γ射线辐照降解半纤维素的机理,以木聚糖为模型化合物,经0、200、400、600、800、1 000、1 200 kGy剂量的辐照后,采用扫描电镜(SEM)、傅里叶拉曼光谱(FT-Raman)、气相色谱质谱联用仪(GC-MS)研究其表观形貌结构、分子结构及降解产物的变化特征。结果表明,γ射线辐照处理后木聚糖表观形貌结构发生破坏,多孔性增加;随着辐照剂量升高,木聚糖3 354 cm-1处拉曼光谱峰强度降低且峰位发生红移,1 122 cm-1和1 093 cm-1处拉曼光谱峰强度逐渐减弱,表明木聚糖分子中的氢键、糖苷键发生破坏;木聚糖降解产物的GC-MS分析表明,辐照处理后木聚糖乙酸乙酯提取液中共检测到18种脂肪酸类化合物、5种糖类化合物和2种呋喃类化合物,其相对含量分别在1 200、800和1 200 kGy达到最大值(16.59%、1.46%和1.03%)。本研究结果为木聚糖γ射线辐照降解产物全利用提供了支持。
  • 刘肖, 邢福国, 王利敏, 吕聪, 赵月菊, 王龑, 刘阳
    核农学报. 2017, 31(5): 899-905. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0899
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    为解析种植至储藏期花生受黄曲霉侵染及黄曲霉毒素B1(AFB1)污染的规律,揭示花生AFB1污染的源头及主要影响因素,选取种植湛红2号和湛油75的花生田,采集种植期花生果和土壤及储藏1~4个月的花生果,分析花生和土壤真菌菌相,并采用高效液相色谱法测定花生AFB1含量。结果表明,种植期黄曲霉侵染花生果主要发生在成熟期,但黄曲霉污染率均在8%以下;湛油75花生田土壤黄曲霉菌落数显著低于湛红2号,但花生果黄曲霉污染率显著高于湛红2号,表明湛红2号具有一定的黄曲霉抗性;湛油75和湛红2号分别在110 d和120 d检测到AFB1,含量分别为3.37 μg·kg-1和2.08 μg·kg-1,表明花生黄曲霉毒素含量与污染率呈正相关。储藏期花生果中未检测到黄曲霉和AFB1,这主要是由于花生晾晒后水活度(aw)降低至0.70以下,不适合黄曲霉生长繁殖和毒素生物合成。综上,黄曲霉在荚果成熟期开始侵染花生果导致产生AFB1,而储藏期保持较低的aw可有效预防黄曲霉及AFB1污染。本研究结果为制定种植至储藏期花生黄曲霉毒素全程防控措施提供了理论依据。
  • 曹少谦, 刘亮, 朱孟飞, 陈秋平, 戚向阳, 杨华
    核农学报. 2017, 31(5): 906-912. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0906
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    为了探索乌贼墨多糖(SIP)对体外培养的B16F10细胞的生物学效应,以乌贼墨为原材料,对SIP进行提取分离,并研究SIP提取物对B16F10细胞活力、细胞内酪氨酸酶活性及黑色素合成等的影响。结果表明,SIP提取的最优条件为提取温度40℃,料液比1∶3,提取时间4h,提取次数3次,在此条件下SIP得率为14.12 mg·g-1。SIP提取物对B16F10细胞形态有一定影响,对细胞活性、酪氨酸酶活性和黑色素合成均有一定抑制作用,且呈现一定剂量效应。综上可知,SIP提取物能抑制黑色素合成,具有作为美白剂的发展前景,这为乌贼墨合理利用提供了一定科学依据。
  • 李晨, 赖齐贤, 明胜, 张丽影, 李湉, 陈敏
    核农学报. 2017, 31(5): 913-917. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0913
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    为研究不同贮藏方式对棕榈种子活力的影响,采用Q2技术,通过测定萌发启动时间(IMT)、萌发氧气消耗速率(OMR)、理论萌发时间(RGT)等的Q2值,研究比较了常温气藏(AS)、4℃低温贮藏(CS)和常温沙藏(SS)3种贮藏条件下棕榈种子的活力。结果表明, 3种贮藏方式下种子的活力均有所降低,但CS处理与新鲜种子(FS)的Q2值差异不显著,该处理下的棕榈种子较SS和AS能保持较高的活力,其OMR较快,IMT和RGT均较短,是最佳的贮藏棕榈种子的方法。本研究结果为棕榈工厂化育苗及育苗规范的制定提供了理论依据和技术指导。
  • 李强, 张一扬, 程昌新, 刘华林, 王瑞宝, 刘浩, 杨应明, 张凡影, 周冀衡
    核农学报. 2017, 31(5): 918-926. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0918
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    为了研究曲靖烤烟钾含量特征及其与主要生态因子的关系,在曲靖烟区采集烤烟样品3 506个,测定其钾含量,并采用决策树分析、回归分析等方法探究曲靖烤烟钾含量特征及其主要影响因素。结果表明,曲靖烟区烤烟钾含量平均为1.65%,且变幅较大(0.35%~3.60%),有81.86%的烟叶钾含量<2.0%,钾含量在县域间差异达极显著水平;此外,海拔高度、土壤质地、土壤类型、土壤有机质、土壤速效钾、土壤有效钙、土壤有效镁均影响烤烟钾含量。海拔高度对烤烟钾含量影响的拐点分别为1 689、1 814和2 023m,且随海拔上升,烤烟钾含量下降;土壤质地粘性增加,烤烟钾含量随之增加;烤烟钾含量在不同土壤类型间差异达极显著水平,其中黄壤中的含量最高(2.07%),紫色土最低(1.59%);土壤有机质对烤烟钾含量影响的拐点分别为23.768和39.060 g·kg-1,且随土壤有机质增加,烤烟钾含量表现为逐渐增加趋势;土壤速效钾对烤烟钾含量影响的拐点分别为153.746、205.000和328.169 mg·kg-1,随土壤速效钾增加,烤烟钾含量表现为逐渐增加趋势;随土壤有效钙增加,烤烟钾含量呈下降趋势;随土壤有效镁增加,烤烟钾含量呈先上升高后下降的趋势,有效镁含量为300 mg·kg-1左右时,烤烟钾含量达峰值;随着土壤钙钾比和镁钾比升高,烤烟钾含量呈减速下降的趋势。本研究结果对提高曲靖烟区烤烟钾含量具有一定指导意义。
  • 操德群, 何艳丽, 余虹, 徐晓婷, 徐年军
    核农学报. 2017, 31(5): 927-937. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0927
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    血管紧张素转化酶(ACE)抑制肽是一类通过抑制ACE活性实现降压作用的多肽类物质。天然来源的ACE抑制肽具有安全性高、毒副作用小、可长期服用等优点,目前已经从陆源性植物蛋白、动物蛋白中发现了多种ACE抑制肽。海洋生物是一类重要的新型生物资源,含有大量的蛋白质类物质,通过降解可得到ACE抑制肽。本文运用生物信息学检索方法,对国内外主要海洋生物ACE抑制肽的研究进行了综述,主要从材料来源、降解酶、氨基酸序列以及IC50值4个方面重点介绍海洋鱼、虾、贝、藻等来源的ACE抑制肽,比较了其可能的区别和特征,并对海洋生物ACE抑制肽应用前景进行了展望,旨在为开发和利用海洋生物蛋白,促进海洋生物活性物质的研发提供指导。
  • 同位素示踪·资源环境·动植物生理
  • 石博文, 赖欣, 李洁, 田秀平, 张贵龙
    核农学报. 2017, 31(5): 938-945. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0938
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    为了解析尿素配施有机肥对土壤氮库活动的影响,通过室内恒温培养试验研究尿素(225 kg N·hm-2)分别与低量(30 t·hm-2)、中量(60 t·hm-2)及高量(120、150 t·hm-2)有机肥配施条件下棕红壤有机氮库、无机氮库的动态变化。结果表明,配施有机肥土壤的有机氮含量较单施尿素增加16.3%~85.6%。中、高量配施显著提高土壤氮素矿化速率(p<0.05),加剧无机氮转化强度,与单施尿素相比,无机氮最大矿化量增加52.9~246.0 mg·kg-1,有效矿化持续时间延长5 d,转化量增大2.3倍~8.7倍;配施有机肥提高土壤氨化强度,加快铵态氮(N H4+-N)转化速率。与单施尿素相比,配施有机肥处理N H4+-N含量峰值增加2.6~42.6 mg·kg-1,平均氨化速率提高7.8 mg·kg-1·d-1,转化速率增加1.4倍~8.8倍。一定量配施有机肥(30~120 t·hm-2)对土壤的硝化过程无显著影响,但过高量配施有机肥(150 t·hm-2),强化土壤硝化作用,硝化速率较单施尿素提高4.2倍,引起土壤硝态氮(NO3--N)大量累积。氮素表观平衡结果表明,中、高量配施有机肥显著增加培养体系氮素表观损失,60、90和120 t·hm-2处理氮素损失量分别较单施尿素增加2.2倍、2.8倍和2.3倍,占总输入氮的27.5%~34.5%,其中,NH4+-N转化损失是体系氮表观损失的主要途径。本研究结果为棕红壤合理培肥提供了理论依据。
  • 陈颐辉, 滕斌, 罗志祥, 杜士云, 李阳生, 张琛, 张瑛
    核农学报. 2017, 31(5): 946-953. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0946
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    为了考察化感水稻品系6173内生真菌的生物学功能,采用6173分离出的12株内生真菌对非化感水稻93067和稗草进行种子萌发和生长试验,以常规萌发生长的水稻及稗草幼苗为对照,研究真菌发酵产物对两者萌发率、茎长、鲜重和相关酶活性变化的影响。结果表明,12株内生真菌中,7株真菌的发酵产物对水稻萌发起促进作用,11株真菌的发酵产物可促进水稻幼苗生长,其中塔宾曲霉和粘红酵母发酵液效果极显著。然而11株真菌的发酵产物对稗草萌发具有抑制作用,燕麦镰刀菌发酵液抑制效果极显著;试验组中塔宾曲霉、粘红酵母发酵产物均显著抑制了稗草的生长。初步筛选促水稻生长和抑制稗草作用明显的燕麦镰刀菌、塔宾曲霉和粘红酵母,其发酵产物都能显著降低稗草种子的脂肪酶活性。与对照相比,萌发24 h时,粘红酵母处理稗草种子可使脂肪酶活性下降82.61%;萌发96 h时,燕麦镰刀菌和粘红酵母菌处理稗草种子可使脂肪酶活性下降30.88%和36.50%。此外,塔宾曲霉和燕麦镰刀菌发酵产物能够不同程度地提高水稻幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性;燕麦镰刀菌能降低稗草幼苗的SOD、POD活性;同时塔宾曲霉能显著降低稗草幼苗POD活性。综上,化感水稻6173中分离出的内生真菌的发酵产物对普通水稻品种促生长和抑制作用并存,但对稗草主要是抑制作用,其作用可能主要通过抑制脂肪酶活性和抗氧化途径实现。本研究结果为农业生产中生物农药和微生物肥料的研发奠定了理论基础。
  • 王美, 赵广才, 石书兵, 常旭虹, 王德梅, 杨玉双, 郭明明, 张红, 张兴卫
    核农学报. 2017, 31(5): 954-963. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0954
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    为明确氮肥底追比例与施硫间的互作效应,采用盆栽方式,以京冬8号和济麦20为供试材料,设置氮肥底追比例为3∶7(N1)、5∶5(N2)和7∶3(N3)3个处理水平,每个底追比例下设置2个硫肥施用量:0kg·hm-2(S0)和45kg·hm-2(S1),运用15N示踪技术研究开花期、成熟期营养器官及籽粒中氮素积累、分配以及对不同来源氮素利用的情况,同时对花后营养器官贮藏氮素的转运、对籽粒的贡献率及氮素利用效率进行分析比较。结果表明,2个小麦品种植株中积累氮素主要来自肥料氮,京冬8号成熟期来自肥料氮的积累量达60%~70%,而济麦20则达70%~80%。氮肥底追比例及硫肥互作对2个品种氮素吸收、转运和分配的影响存在差异,其中京冬8号成熟期籽粒氮素积累量、营养器官贮藏氮素花后的转运量、转运率、对籽粒的贡献率、籽粒产量以及氮肥的利用效率均在N1S0时较高;济麦20营养器官贮藏氮素花后的转运量、转运率、对籽粒的贡献率在N1S0时较高,而在N3S1时,成熟期籽粒氮素积累量、籽粒产量、氮肥的利用效率均较高。综上所述,本试验栽培环境下,氮肥底追比例为N1时能够提高花前贮藏氮素的转运量、转运率、对籽粒的贡献率、籽粒蛋白质含量及氮素收获指数;氮肥底追比例为N3时有利于提高籽粒产量、氮肥生产效率。综合考虑籽粒产量、氮肥生产效率、氮肥利用效率和氮素收获指数,京冬8号最优肥料组合为N1S0,济麦20最优肥料组合为N3S1。本研究结果为冬小麦大田生产中合理的肥料运筹提供了理论参考。
  • 丁梦秋, 闻诗文, 陆卫平, 陆大雷
    核农学报. 2017, 31(5): 964-971. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0964
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    为探索甜玉米生长发育对花后弱光的响应,以京科甜183和京科甜533为材料,结实期(人工授粉至鲜食期)利用遮阳网进行50%遮光处理,研究结实期弱光胁迫对甜玉米籽粒灌浆和叶片衰老的影响。结果表明,春播和夏播处理下,弱光胁迫均使甜玉米穗粒数减少,鲜籽粒重降低,进而导致产量损失;随灌浆进程推进,鲜籽粒体积、鲜重、干重和叶片丙二醛(MDA)含量逐渐升高,籽粒含水率、叶片可溶性蛋白含量和SPAD值逐渐下降。结实期弱光胁迫显著降低鲜籽粒体积、鲜重和干重,花后27 d时籽粒含水率较低,叶片可溶性蛋白质含量和SPAD值降低,MDA含量增加,过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性提高。总体上,弱光胁迫能加快甜玉米叶片衰老,进而限制籽粒灌浆,导致籽粒重量下降。本研究结果为甜玉米结实期叶片衰老和籽粒灌浆在低光照条件下的调控提供了理论参考。
  • 范元芳, 刘沁林, 王锐, 蒋晓蓉, 杜维维, 杨文钰, 杨峰
    核农学报. 2017, 31(5): 972-978. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0972
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    为了探究玉米-大豆间作对大豆生长策略、光合荧光特性及产量的影响,以大豆品种中黄39为试材,采用玉米-大豆带状间作和大豆净作2种不同的种植模式,研究间作下大豆的形态、物质分配及光合荧光参数的变化规律。结果表明,间作大豆植株的株高在四节期(V4期)、始荚期(R3期)和鼓粒期(R6期)分别比净作增加22.47%、47.33% 和32.72%。在V4期,间作大豆除株高显著高于净作外,大豆茎粗、主茎节数、茎叶柄生物量和叶绿素含量在净作和间作下均差异不显著。在R3和R6期,间作大豆植株的茎、柄生物量显著增加,但叶生物量、叶绿素a含量、叶绿素总含量及净光合速率(Pn)显著低于净作大豆。对于叶绿素荧光参数,间作大豆叶片非光化学淬灭系数(NPQ)在V4、R3和R6期分别显著高出净作大豆12.2%、5.04%和7.2%,而间作大豆叶片的PSII实际的光化学量子效率(F'q/F'm)、光化学淬灭系数(qP)和PSII反应中心潜在的激发能捕获效率(Fv/Fm)与净作大豆相比差异不显著。在产量构成因素中,间作大豆的单株荚数、单株粒数、百粒重及单株产量均显著低于净作,分别降低27.78%、12.33%、20.72%。间作下玉米对大豆生育后期的生长、光合特性的影响直接导致大豆产量及构成因素的下降。因此,在玉米-大豆带状间作种植模式下,要提高间作大豆产量,需降低大豆生育后期玉米荫蔽程度。本研究结果为间作大豆栽培及高产提供了一定的依据。
  • 徐晓昀, 郁继华, 颉建明, 胡琳莉
    核农学报. 2017, 31(5): 979-986. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0979
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    为了探讨外源2, 4-表油菜素内酯(EBR)对亚适温弱光(18/12 ℃,光照80 μmol·m-2·s-1)下黄瓜幼苗生长的调节作用,以优博1-5为试材,以常温喷施清水为对照,采用叶面喷施EBR的方法,研究其对叶绿素含量、光合气体交换参数、叶绿素荧光参数、碳同化关键酶活性和抗氧化酶活性的影响。结果表明,亚适温弱光下黄瓜幼苗的净光合速率(Pn)和叶绿素相对含量(SPAD值)分别比对照显著降低53.61%和21.73%,丙二醛(MDA)含量增加78.90%,进而导致干物质积累减少。亚适温弱光下喷施0.1 μmol·L-1EBR后,比叶重、Pn、SPAD值、光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)、光系统Ⅱ实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)显著增加,非光化学猝灭系数(NPQ)减小,同时核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)、景天庚酮糖-1,7-二磷酸酯酶(SBPase)、转酮醇酶(TK)和果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)活性明显升高,抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性显著增加,膜脂过氧化程度减轻。由此可见,外源EBR可以通过提高叶绿素含量、光化学效率和碳同化关键酶活性改善亚适温弱光下黄瓜幼苗的光合性能,并通过提高抗氧化酶活性以降低膜脂过氧化伤害,从而有效缓解亚适温弱光对黄瓜幼苗的伤害。本研究结果为阐明EBR缓解黄瓜幼苗亚适温弱光胁迫的调控机制提供了一定理论依据。
  • 刘一鸣, 杨智仙, 董艳
    核农学报. 2017, 31(5): 987-995. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0987
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    连作障碍是限制蚕豆生产的重要因素,利用植物间化感作用的间作栽培模式是解决连作障碍的有效手段。为了探究对羟基苯甲酸胁迫下蚕豆与小麦间作对蚕豆生长和枯萎病发生的影响及其生理响应,通过盆栽土培试验研究不同浓度[C0(0 mmol·L-1)、C1(0.36 mmol·L-1)、C2(0.72 mmol·L-1)和C3(1.45 mmol·L-1)]对羟基苯甲酸处理下,小麦与蚕豆间作蚕豆生长、枯萎病发生、抗氧化酶(POD和CAT)活性和膜质过氧化程度(MDA含量)的影响,从生理抗性角度探讨小麦与蚕豆间作缓解对羟基苯甲酸自毒效应的机制。结果表明,随着对羟基苯甲酸处理浓度提高,蚕豆生物量呈先增加后降低的趋势;C1和C2提高了蚕豆根系POD和CAT活性,降低了镰刀菌的数量,减轻了枯萎病的发生;C3降低了根系POD和CAT活性,增加了镰刀菌的数量,促进了枯萎病发生;随对羟基苯甲酸处理浓度增加,MDA含量显著增加,证实了对羟基苯甲酸是导致蚕豆连作障碍形成的主要自毒物质。与单作相比,对羟基苯甲酸胁迫下间作显著提高了根系POD活性(4.17%~22.22%)和CAT活性(10.53%~11.11%),显著降低了MDA含量(11.20%~52.80%);镰刀菌数量降低4.63%~23.65%,病情指数降低13.33%~50.00%,蚕豆干重显著增加15.73%~20.63%。综上,小麦与蚕豆间作通过提高蚕豆的生理抗性而减轻对羟基苯甲酸引起的枯萎病危害, 促进蚕豆生长, 是缓解对羟基苯甲酸自毒效应的有效措施。本研究结果为间作缓解连作障碍中的自毒效应提供了理论论据。
  • 吴兵, 高玉红, 谢亚萍, 张中凯, 崔政军, 剡斌, 牛俊义
    核农学报. 2017, 31(5): 996-1004. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.0996
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    为了解决旱地胡麻施肥增产不明显的问题,设2个施氮(纯N)水平:75 kg·hm-2(N1)、150 kg·hm-2(N2);2个施磷(纯P2O5)水平:75 kg·hm-2(P1)、150 kg·hm-2(P2),共4个施肥处理(N1P1、N1P2、N2P1和N2P2),以不施肥为对照(N0P0),研究了氮磷配施对胡麻干物质积累、籽粒产量和水分利用效率的影响。结果表明,氮磷配施促进了胡麻地上部干物质的积累,比N0P0明显增加11.90%~59.29%,且成熟期干物质在籽粒中的分配量和分配比例随施肥量的增加而增大,以N2P1最大,比其他处理显著增加7.76%~34.73%和8.07%~9.14%(P<0.05)。与N0P0相比,各施肥处理的开花后干物质积累量及其对籽粒产量的贡献率分别显著增加3.26%~39.06%和5.72%~61.50%。不同氮磷配施水平对胡麻籽粒产量的影响显著,与N0P0相比,N1P1、N1P2、N2P1和N2P2的籽粒产量分别显著增加16.21%~21.69%、28.47%~36.05%、44.27%~56.55%、36.34%~47.10%。胡麻的水分利用效率与籽粒产量的变化趋势基本一致,以N2P1的水分利用效率最大,N2P2次之,分别比N0P0显著增加30.23%~38.54%、20.50%~36.81%。可见,适宜的氮磷配比(N2P1:150 kg N·hm-2、75 kg P2O5·hm-2)在增加旱地胡麻干物质累积量、促进土壤水分吸收的基础上,保证了胡麻的高产高效,这为旱区胡麻高产栽培技术提供了理论依据。
  • 高方胜, 王磊, 徐坤
    核农学报. 2017, 31(5): 1005-1013. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.1005
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    为探明不同茬口番茄光合特性对土壤水分响应机制,采用盆栽方式研究50%、65%和80%土壤水分处理对冬春两茬番茄叶片PSⅡ光化学活性和光能分配的影响。结果表明,随着土壤相对含水量减少,春茬番茄叶片的叶绿素含量下降,电解质渗透率增加,叶片最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)和吸收光能用于进行光化学反应份额(P)降低,非光化学猝灭(NPQ)、双光系统间激发能分配不平衡偏离系数(β/α-1)、天线热耗散份额(D)和非光化学猝灭量子产量[Y(NO)]显著升高,表明叶片用于PSⅡ反应中心的光化学活性降低,用于非化学反应的能量增加,叶片发生光抑制和光损伤程度增加,且与水分亏缺程度呈显著正相关,春茬番茄以80%土壤含水量表现较好。冬茬番茄以50%水分处理的Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR、qP和P较低,但生长中后期时,65%水分处理的Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR、qP和P却显著高于80%处理,与充足供水相比,轻度水分胁迫下的番茄叶片的光抑制发生程度较轻。综上可知,春茬番茄以80%水分处理的叶片光化学活性较高,而冬茬番茄以65%水分处理表现较好。本研究结果为不同茬口番茄生产的合理灌溉提供了理论依据。
  • 马光恕, 刘明鑫, 王萌, 宿晓琳, 高铃铃, 马彦良, 廉华
    核农学报. 2017, 31(5): 1014-1021. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.1014
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    为探究磷素对甜瓜生理代谢和产量形成的影响,以金妃甜瓜为材料,采用基质培养方法,研究不同浓度的磷素处理后,甜瓜果实横径、纵径、叶绿素含量、硝态氮含量、硝酸还原酶活性、可溶性糖含量、过氧化氢酶活性、超氧化物歧化酶活性、单果重和产量的变化规律。结果表明,在结果期,0.9~1.2 mmol·L-1范围内的磷用量对甜瓜果实生长促进作用最强,叶片中生理活性物质含量和保护性酶活性提高,进而提高甜瓜光合能力和生理代谢水平,增加果实横径和纵径,提高甜瓜产量。在授粉后30 d,0.9~1.2 mmol·L-1范围内的磷用量显著提高了果实横径、果实纵径和产量,与0.3 mmol·L-1(T1)磷用量相比,分别增加21.38%~26.00%、12.62%~34.09%和36.62%~46.72%;同时,在授粉后20~25 d,与T1相比,该范围内的磷用量显著提高了叶片叶绿素含量、硝态氮含量、可溶性糖含量以及硝酸还原酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶活性,分别增加21.23%~29.99%、102.55%~128.59%、51.10%~56.51、24.91%~39.92%、7.46%~9.26%和13.23%~18.62%。而当磷用量低于0.6 mmol·L-1(T2)或高于1.5 mmol·L-1(T5)时,各项指标均显著下降。因此,0.9~1.2 mmol·L-1范围内的磷素量施用可以提高甜瓜植株生理活性物质含量和保护性酶活性,促进甜瓜产量形成,但甜瓜植株的生理特性和产量指标在不同磷浓度下有显著差异。本研究结果为甜瓜生产合理施用磷肥提供了理论依据和实践指导。
  • 刘冠一, 刘艳玲, 刘博文, 刘莎莎, 郭长虹
    核农学报. 2017, 31(5): 1022-1028. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.1022
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    为探究含ACC脱氨酶活性的复合菌株对盐碱胁迫下紫花苜蓿的促生效果,以3株含ACC脱氨酶活性的植物根际促生菌拜式不动杆菌Y-2(Acinetobacter beijerinckii)、粘质沙雷氏菌BC-3(Serratia marcescens)和产气肠杆菌CE-1(Enterobacter aerogenes)为供试菌株,通过菌株拮抗反应测试,筛选可以混合使用的菌株,测定单菌株和复合菌株的耐盐碱特性和促生特性,并进行盐碱土盆栽试验,评价其对紫花苜蓿的促生效果。结果表明,复合菌株Y-2+CE-1和BC-3+CE-1间无拮抗反应,可以混合使用,在pH值为10和盐浓度为7%的条件下生长良好。单菌株和复合菌株均具有ACC脱氨酶活性、分泌植物生长素(IAA)能力和溶磷能力,且复合菌株的促生特性优于单菌株。此外,接种单菌株和复合菌株均能不同程度地促进紫花苜蓿的生长,其中复合菌株Y-2+CE-1和BC-3+CE-1促生效果显著,与对照相比,株高、根长、地上干重、根干重分别提高20.3%和20%、51.4%和45.9%、47%和36.4%、68.8%和52%,且促生效果优于单菌株。可见,含ACC脱氨酶活性的复合菌株能缓解盐碱胁迫,对紫花苜蓿具有明显的促生效果。本研究结果为研制复合菌肥,治理和利用盐碱地奠定了理论基础。
  • 李斌, 徐丹丹, 吴迪, 陶敏
    核农学报. 2017, 31(5): 1029-1035. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2017.05.1029
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    基础碳源是河流生态系统最重要的特征之一,它通过生物间能量传递,影响着河流生态系统生物多样性、群落结构及其稳定性。本文基于稳定性同位素技术综述了河流基础碳源类型、食物网能量贡献率估算模型、食物网基础碳源理论模型(河流生产力模型RPM、河流连续模型RCC和河流脉冲模型FPC)及其交互作用以及它们在实际应用上的利弊,介绍了能较好平衡各种模型利弊、适应于多样化水文特征的河流生态系统综合体(RES)新假说,并展望了稳定性同位素技术与非致命取样方法相结合建立长期河流同位素数据库的重要意义,旨在推动对河流生态系统中不同生物之间营养关系的理解,为河流生态系统的修复与保护提供理论依据。