2018年, 第32卷, 第2期 刊出日期：2018-02-10
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核农学报. 2018, 32(2): 209-215. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0209为探讨7Li离子束对大麦M5籽粒的粒型、品质以及叶片的基因组结构的诱变效应,利用5种不同剂量(10、20、30、40、50 Gy)的7Li离子束处理大麦种子,测定4 184份M5突变体籽粒的近红外品质及粒型,并利用14对ISSR引物对挑选的突变体单株进行遗传差异分析。结果表明,7Li离子束处理能引起大麦粒型和品质的变异,粒型最大变异系数主要出现在30 Gy处理组,品质最大变异系数主要出现在50 Gy处理组。籽粒周长最大变异增加29.15%,达到36.68 mm,最大变异系数为3.59%。粒长最大变异增加33.39%,达到15.74 mm,最大变异系数为3.88%。粒宽最大变异增加21.29%,为5.07 mm,最大变异系数为6.34%。突变体籽粒蛋白含量最高达到25.40%,提高90.55%;最低为8.51%,下降36.16%。突变体淀粉含量最高为57.04%,提高13.63%;最低为39.62%,下降21.08%。ISSR分析突变体基因组结构变异率为1.92%,在30 Gy处理组检测到1个新增带型,在50 Gy处理组检测到1个缺失条带。本研究结果为7Li离子束在大麦诱变育种上的利用提供了参考,为大麦粒型和品质遗传研究与品种改良提供了新的种质资源材料。
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核农学报. 2018, 32(2): 216-226. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0216为通过叶色相关基因的定位与克隆解析叶色变异的分子机制,本研究以从早熟晚粳稻品系鉴定出的一个黄绿叶自然突变体ygl14(t)为试验材料,利用ygl14(t)/9311的F2群体进行精细定位、候选基因预测、cDNA测序以及Real-time PCR。结果表明,ygl14(t)整个生育期均表现出黄绿叶;与野生型相比,ygl14(t)的色素含量显著下降,叶绿体发育异常,类囊体结构较松散、片层数目减少,净光合速率下降;株高和单株有效穗数显著降低,抽穗显著延迟。遗传分析及基因定位表明,ygl14(t)受1对隐性核基因控制,定位于第11条染色体短臂上的标记D-6和W1之间,两者相距40.8 kb,有6个候选基因。进一步序列分析发现,编码叶绿体信号识别颗粒cpSRP54基因Os11g0153600的第1个内含子与第2个外显子交界处的第2个碱基A变为T。cDNA测序证实,该基因第1个内含子未发生剪切,突变体 ygl14(t)的编码区序列比野生型多了119 bp,造成第47位氨基酸开始错译。叶绿体发育、叶绿素合成及光合系统相关基因表达分析表明,除rpoC2表达下调,HEME表达无变化外,其他基因全部表达上调。综上所述,YGL14(t)影响叶绿体发育,可能反馈调控色素代谢及光合作用的结果,这为进一步开展高光效的分子育种研究奠定了理论基础。
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核农学报. 2018, 32(2): 227-235. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0227为探究不同氮磷钾水平对大豆幼苗期下胚轴性状的影响,发掘其基因资源,了解其遗传机制,本试验以栽培大豆晋豆23为母本,以山西农家品种灰布支黑豆为父本及其所衍生的447个重组自交系(RIL)为材料,设置3个处理:CK(模拟种植不施肥)、T1(模拟大田正常配施氮磷钾肥)和T2(模拟高肥田块,含量为大田常规配施氮磷钾肥的1.5倍),研究不同营养水平水培条件下幼苗期大豆QTL间的上位性和环境互作效应。结果表明,基于复合区间作图(CIM)共检测到20个影响下胚轴长和下胚轴重的QTL,分布于第2、第6、第7、第8、第9、第10、第13、第16、第20共9条染色体上,单个QTL的贡献率介于3.65%~18.13%之间。基于混合线性模型(MCIM)检测到3对下胚轴长上位互作QTL,2对下胚轴重上位互作QTL,5对QTL均发生在2个非主效QTL之间。第9和第10染色体分别在3种处理中同时检测到下胚轴长和下胚轴重QTL,表明加性效应、加性与环境互作效应和加性×加性上位性互作效应在下胚轴长和下胚轴重的形成和遗传中起重要作用。本研究为大豆幼苗期下胚轴性状的QTL定位、图位克隆和分子标记辅助选择以及为实际生产中苗期施肥时间的选择和氮磷钾高效利用提供了一定的理论参考。
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核农学报. 2018, 32(2): 236-243. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0236为探究淀粉降解与果实采后软化的关系,以红阳猕猴桃果实为试验材料,研究外源乙烯和1-甲基环丙烯(1-MCP)处理对猕猴桃淀粉降解的影响。结果表明,猕猴桃果实采后贮藏期间硬度与淀粉含量均呈下降趋势,外源乙烯处理促进果实的软化与淀粉降解,而外源1-MCP处理则能使果实保持较高的硬度与淀粉含量。外源乙烯处理上调了AcAMY1、AcAMY3、AcBAM1和AcABAM3的表达;1-MCP处理除了能抑制上述基因表达外,还抑制了AcLDA1的表达,保持果实贮藏期间较高的AcPWD和AcISA3的基因表达水平。表明,红阳猕猴桃采后淀粉降解与果实软化密切相关,乙烯能抑制AcPWD表达,促进淀粉颗粒磷酸化进而促进淀粉降解和果实软化;外源1-MCP处理抑制葡聚糖聚合物脱支,延缓淀粉的降解进而减缓果实软化。本研究结果为揭示猕猴桃采后淀粉降解的机制及其与成熟软化进程之间的关系提供了理论依据。
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核农学报. 2018, 32(2): 244-256. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0244为了解糜子9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶基因在抗旱中的作用,本研究从黄糜子中克隆了1个9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶基因,命名为PmNCED1,利用生物信息学软件预测PmNCED1编码蛋白的理化特性和结构特征。结果表明,PmNCED1基因开放阅读框全长1 284 bp,编码428个氨基酸。预测PmNCED1蛋白属于类胡萝卜素双加氧酶家族成员,保守结构为N-端双亲性α-螺旋和4个组氨酸残基,无跨膜结构,AA23-29(-ARLRQER-)和AA284-290(-TGRSTRR-)为核定位信号,AA400为核输出信号,三级结构包括4个α-螺旋和25个β-延伸链;10种植物NCED1的氨基酸一致性为77%~96%。实时荧光定量PCR显示,PmNCED1的表达量随着PEG胁迫时间增加而升高,PEG处理组与对照组生理指标和解剖结构差异极显著(P<0.01),表明PmNCED1与PEG胁迫有关。本研究结果为小麦等作物抗旱性改良提供了理论依据。
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核农学报. 2018, 32(2): 257-265. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0257为探究秋水仙素对腋花杜鹃的诱变效应,以增殖培养15 d的腋花杜鹃无菌幼苗为材料,通过浸泡处理诱导多倍体,并进行倍性鉴定。结果表明,0.15%秋水仙素浸泡24 h后去除茎尖,培养茎段,通过茎段侧芽及其基部愈伤组织分化的丛生芽分离变异株,得到的形态变异率最高,为32%。形态观察结合流式细胞仪鉴定发现,叶片肥厚、叶片畸形扭曲和茎段变粗3种形态变异类型具有大于50%的多倍体得率。气孔观测表明,二倍体气孔趋近于圆形,变异株气孔为椭圆形;变异株平均长直径和平均短直径显著大于二倍体,而气孔数却显著少于二倍体。最终流式细胞仪鉴定得到四倍体腋花杜鹃141株。本研究结果为杜鹃花培育倍性新品种提供了技术支持和理论依据。
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核农学报. 2018, 32(2): 266-273. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0266为探究不同预处理对柑橘内生细菌的富集效果,本研究以脐橙和蜜柑的叶片与果皮为材料,通过对其内生细菌基因组DNA提取和Illumina测序,比较分析了3种富集内生细菌的方法。结果表明,与对照相比,3种方法均能有效富集内生细菌。样品组织经A处理(1.5%离析酶R-10+1.5%纤维素酶R-10+8.55%蔗糖)、B处理(1.5%离析酶R-10+1.5%纤维素酶R-10+12.8%甘露醇+0.12% MES+0.36%CaCl2·2H2O+0.011%NaH2PO4)和C处理(8.55%蔗糖)处理后,植物叶绿体DNA占宏基因组DNA的比例均有所降低,其中脐橙叶片和蜜柑果皮经过A处理效果最佳,分别为7.34%、74.89%;脐橙果皮和蜜柑叶片经过B处理效果最佳,分别为36.07%、9.65%;与对照相比,经3种处理能增加OTU分类单元数量,增加变形菌门和厚壁菌门细菌的含量,可获得更多内生细菌种类。由此可知,3种方法在内生细菌富集中均有一定的效果,其中A和B处理最佳,使内生细菌能够更好地被富集,有效减少了柑橘叶绿体DNA的干扰。本试验结果为柑橘及其他植物内生细菌的富集方法和相关研究提供了理论参考。
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核农学报. 2018, 32(2): 274-282. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0274为培育高抗草甘膦棉花,本研究以转G10eve基因棉花为试验材料,通过室内鉴定结合大田试验,筛选高抗、稳定遗传的转基因株系。结果表明,幼苗期喷施不同浓度草甘膦,转基因株系L91抗性水平高于L152,抗性表现稳定,且根、茎、叶间莽草酸积累量差异明显,在叶片中相对含量最高。不同浓度草甘膦处理后,内源EPSPS基因相对表达量呈先升高后降低的趋势,在受体Coker 312中基因相对表达量显著高于转基因株系,表明转G10eve基因可以提高棉花的草甘膦抗性水平。大田试验表明,L91和商业化品种AuR可耐受20 mL·L-1草甘膦。幼苗期喷施草甘膦后,L91株系的株高、果枝数、有效铃数相对于未喷施条件下(对照组)有所增加;AuR的各农艺性状指标与对照组差异不显著;花期喷施不高于20 mL·L-1草甘膦,L91和AuR棉花的株高、果枝数、有效铃数均未受抑制, 表明,L91株系能够满足生产要求。本研究鉴定筛选得到高抗草甘膦L91转基因株系,为培育抗除草剂棉花新品种提供了种质资源。
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核农学报. 2018, 32(2): 283-290. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0283目前,辐照加工技术已在生命科学的各领域得到了广泛应用。本文简要概述了电子束辐照技术在食品加工与贮藏、医药卫生、诱变育种、植物检疫、化学残留物及过敏原降解等领域中的应用,旨在促进电子束辐照技术在生命科学中的应用,加快辐照加工行业发展,提高经济和社会效益。
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核农学报. 2018, 32(2): 291-296. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0291小穗是构成水稻产量的基础,栽培育种过程中小穗时常退化,严重影响水稻产量,因此开展小穗退化研究十分必要。本文对小穗退化的影响因素、相关QTL和基因的定位与克隆的研究现状进行了简要总结分析,并对今后应加强小穗退化的生理生化机理,小穗退化相关QTL的定位和有利基因挖掘,小穗退化的分子调控机理等的深入研究进行展望,以期为利用分子育种技术解决小穗退化对农业生产不利的问题奠定基础。
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核农学报. 2018, 32(2): 297-303. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0297为了对马铃薯食品进行有效的鉴别,本研究参照马铃薯龙葵素鼠李糖基转移酶基因的部分序列,设计了马铃薯的特异性引物Sgt3,建立了食品中马铃薯成分的PCR检测方法,并研究了加热过程中其基因的降解情况。通过对比4对引物StLs、scuF、UGPase、Sgt3在荧光定量PCR试验中的扩增效果,最终确定引物Sgt3可以特异性扩增马铃薯DNA,且能得到线性关系显著的标准曲线。结果表明,采用实时荧光PCR方法,马铃薯质量浓度低至2%时仍呈阳性反应;对于马铃薯熟全粉-小麦粉复配粉,得到R2=0.9834的线性方程,马铃薯熟全粉含量为50%的待测样品检测结果为50.75%;对于马铃薯生全粉-小麦粉复配粉,得到R2=0.9945的线性方程,马铃薯生全粉含量为45%的待测样品检测结果为44.42%;将马铃薯生粉100℃加热10 h以上,DNA会严重降解,不利于PCR检测。本研究通过荧光定量PCR技术可以实现马铃薯成分的鉴别,对于成分单一且已知的样品,可以实现量化分析,该方法的建立为马铃薯主食产品品质监管提供了一定的技术支持。
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核农学报. 2018, 32(2): 304-309. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0304为开发出一种简便可靠的絮凝剂制备方法,以丙烯酰胺(AM)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)单体为供试材料,采用60Co-γ辐照法进行自由基聚合反应,一步法制备阳离子絮凝剂。利用红外光谱、扫描电镜、差示扫描量热仪等对絮凝剂结构和性质进行表征分析,同时考察辐照聚合反应中单体AM∶DMDAAC质量比和辐照剂量对单体转化率的影响,并针对不同粒径的絮凝剂样品进行污水处理试验。结果表明,辐照法成功制备出二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物(PDA),絮凝剂表面为多层次的立体网状结构,且在常温下性能稳定;在AM∶DMDAAC=2∶1(质量比)条件下,当辐照剂量为12 kGy时,所得聚合物单体转化率高达83.6%;粒径大于0.20 mm的絮凝剂对有机污水处理效果很好。本研究为一步法制备高效的絮凝剂样品提供了一种简单可行的方法。
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核农学报. 2018, 32(2): 310-317. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0310为丰富生物防治菌株资源,本试验从感染赤霉病的麦穗上通过平板对峙法筛选到1株可高效抑制禾谷镰刀菌的细菌JS25R,在温室条件下该菌能有效降低小麦赤霉病的发病率、发病程度和病情指数。根据形态特征、生理生化特性和16S rDNA序列分析,将这株拮抗菌鉴定为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)。进一步通过发酵液和挥发性物质抑制禾谷镰刀菌效果分析初步研究该菌抑制禾谷镰刀菌的机理。结果表明,JS25R的发酵液可抑制禾谷镰刀菌的生长,抑菌带宽度为0.58 cm。通过PCR扩增,确定该菌具有生防相关的5个脂肽合成基因。同时,JS25R可产生挥发性物质抑制谷镰刀菌的菌体生长(抑制率为27.7%)和孢子萌发(抑制率为26.7%),禾烷酮、2-壬酮和2-壬醇4种物质可完全抑制禾谷镰刀菌的生长。气相色谱-质谱法(GC-MS)分析结果表明,该菌可产生36种挥发性化合物,主要为酮类、烷类、苯类、醇类等,其中二甲基二硫醚、2-十一。本研究结果为禾谷镰刀菌生物防治提供了菌种材料。
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核农学报. 2018, 32(2): 318-324. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0318为探究猴头菌功效成分的结构构成及其生物活性,对猴头菌发酵菌丝体中猴头菌素进行分离纯化和结构鉴定,并对其抑菌活性、抗肿瘤活性及刺激神经细胞分泌生长因子能力进行分析。采用乙醇回流提取,并依次通过石油醚、乙酸乙酯萃取得到粗萜物质,粗萜物质经硅胶柱层析和半制备高效液相色谱分离纯化得到组分Fr-3-1,红外光谱及质谱分析表明其为猴头菌素A类似物。采用滤纸片法测定Fr-3-1抑菌活性,MTT法测定其体外抗肿瘤活性,酶联免疫吸附法测定其刺激神经细胞分泌生长因子能力。结果表明,Fr-3-1对金黄色葡萄球菌具有良好的抑菌活性,对人胃癌细胞MGB-523有一定的抑制效果,其最小抑菌浓度(MIC)值分别为0.781 mg·mL-1和453.14 μg·mL-1。当浓度为100 μg·mL-1时,Fr-3-1促进大鼠星型神经细胞的分泌神经因子浓度为46.63 pg·mL-1,显著高于同浓度的肾上腺素。本研究结果为猴头菌作为治疗老年痴呆症和神经衰弱等症状的备选药物及保健食品的开发利用提供了理论依据。
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核农学报. 2018, 32(2): 325-334. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0325为了明确影响香菇风味的特征性挥发性风味成分,本研究采用固相微萃取(SPME)和气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术分析鉴定了不同生长阶段香菇子实体中挥发性风味成分的组成,结合电子鼻系统对不同生长阶段香菇子实体的风味进行差异区分,利用相对风味活度值(ROAV)分析挥发性风味成分对香菇子实体风味的贡献率,运用主成分分析(PCA)明确香菇生长过程中的特征性风味成分,并对不同生长阶段香菇子实体进行风味评价。结果表明,在香菇子实体的6个生长阶段中,共检测出134种挥发性风味成分,主要包括含硫化合物、醛类化合物和八碳化合物。电子鼻系统可以对不同生长阶段的香菇子实体风味进行差异区分。挥发性成分二甲基三硫、1, 2, 4-三硫杂环戊烷、二甲基二硫、3-甲基丁醛、E-2-壬烯醛和2, 4-癸二烯醛是香菇子实体生长过程中关键风味物质,对香菇子实体风味贡献较大。PCA分析发现,二甲基三硫、二甲基二硫、1-辛烯-3-醇、3-甲基丁醛、己醛、2-甲基丁醛、1-庚烯-3-酮、E-2-壬烯醛、(E, E)-2, 4-壬二烯醛和2-十一酮10种挥发性成分为香菇的特征性风味成分;成熟期、未开伞生长阶段采收的香菇子实体风味品质较优,菌盖完全开伞后,香菇子实体风味品质较差。本研究结果为香菇栽培和挥发性风味成分的开发利用提供了一定的理论指导。
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核农学报. 2018, 32(2): 335-343. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0335为明确菠萝皮多酚的提取条件,提高菠萝皮多酚的保存率和应用效果,本试验在单因素的基础上,采用二次正交旋转组合设计对纤维素酶提取菠萝皮多酚工艺进行优化,建立了二次多项式回归方程的预测模型。结果表明,在纤维素酶浓度7.00 U·mg-1、pH值4.8的条件下,当液固比为36∶1 mL·g-1,酶解温度为39℃,浸提时间为65 min,浸提次数为4次时,菠萝皮总多酚得率最高(3.71%),与理论值(3.82%)基本一致。稳定性研究表明,菠萝皮多酚具有一定的耐热性,在温度不超过70℃时,稳定性都较好,且避光有利于它的稳定;常用的氧化剂-过氧化氢对多酚具有显著的破坏作用,而还原剂-亚硫酸钠对菠萝皮多酚稳定性几乎没有影响。本试验结果为多酚在实际生产中的应用提供了理论依据。
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核农学报. 2018, 32(2): 344-352. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0344为探明化肥减施条件下长期稻草还田供硅对双季稻产量及硅素养分吸收利用的影响,本试验以国家级耕地质量监测点(江西进贤温圳)的田间长期定位试验为研究平台,设置稻草还田减施化肥(SI+NPK)、稻草烧灰还田减施化肥(SB+NPK)和单施化肥(NPK)处理,以及相对应稻草还田不施化肥(SI)、稻草烧灰还田不施化肥(SB)和稻草不还田不施化肥(CK)共6个处理,测定双季稻产量、生物量及硅素养分吸收等指标。结果表明,SI+NPK处理能够增加双季早、晚稻周年产量与生物量,且无肥区稻草还田与稻草不还田间差异显著,其中双季早稻增产效应高于双季晚稻。6年早稻季平均产量SI+NPK处理较SB+NPK、NPK增幅达2.86%~6.38%;晚稻季SI+NPK处理较NPK增幅2.80%,与SB+NPK产量持平。SI+NPK处理有利于提高早稻季植株各器官硅含量,而晚稻季生育后期表现较高;与SB+NPK、NPK相比,SI+NPK处理显著提高了双季早、晚稻硅素吸收总量。SI+NPK处理下的早稻各生育阶段的硅素积累量高于SB+NPK、NPK,且与NPK差异显著;晚稻季各生育阶段硅素积累量相比NPK,SI+NPK在分蘖-幼穗分化期、抽穗-成熟期显著提高。相关性分析结果表明,各生育时期硅素积累量与产量呈显著或极显著正相关,提高生育前期硅素阶段积累量可为水稻增产奠定基础。本研究为南方稻区稻草资源合理利用与双季稻高产栽培硅肥合理施用模式提供了理论依据和技术指导。
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核农学报. 2018, 32(2): 353-361. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0353为提高湘东稻—油轮作高产田区化肥减施下肥料周年利用效率和作物周年产量,利用2015年布置的稻—油轮作田间定位试验,研究了不同施肥处理(不施肥(T1)、常规施肥(T2)、80%常规施肥N+20%有机肥N(T3)、70%常规施肥N+30%有机肥N(T4)、在T4的基础上减N 20%+N肥增效剂(T5)、在T4的基础上减P 20%+P素活化剂(T6)、在T4的基础上减NP 20%+N肥增效剂+P素活化剂(T7))下水稻和油菜的周年产量、氮磷养分周年利用效率、土壤碱解氮以及有效磷含量周年变化。结果表明,与T2处理相比,T3和T4的作物周年籽粒产量和周年总生物量、氮素周年养分利用效率和磷素周年养分利用效率平均分别高2.6%和4.8%、17.6%和34.7%,T6和T7处理平均分别高出T4处理1.2%和3.2%、2.5%和11.8%,其中,T4、T6、T7处理的增加效果最明显,其周年籽粒产量和周年总生物量、氮素周年养分利用效率和磷素周年养分利用效率平均高出T2处理5.2%和9.6%、27.8%和60.2%,且T4、T6、T7处理的土壤氮磷供应规律更符合作物的养分吸收规律。综上,T4、T6、T7处理在稻—油轮作体系中化肥减施增效技术效果较明显,以T7处理为最佳。本研究为湘东稻—油轮作高产田区化肥减施增效集成技术的应用提供了理论支持和实践基础。
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核农学报. 2018, 32(2): 362-369. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0362为探究不同氮肥处理对两系杂交稻叶片光谱特征、叶绿素含量(SPAD)、光能拦截率之间关系的影响,本试验以全两优1号和全两优681杂交稻品种为供试材料,设置N0(0 kg·hm-2)、N1(150 kg·hm-2)和N2(250 kg·hm-2)3个氮肥处理,研究不同氮肥施用量下杂交稻群体的光能截获率(IPAR)、SPAD和叶片光谱特性。结果表明,不同氮肥处理下水稻叶片光谱特征差异明显,全两优1号和全两优681的光谱反射率随氮肥施用量的增加在可见光范围内降低,在近红外区域增高。施氮量的增加能够提高叶片SPAD值以及光化学植被指数值 (PRI),PRI与IPAR相关系数达到0.64。齐穗期的光谱参数中的差值植被指数(DVI)、垂直植被指数(PVI)与2个杂交稻品种的实际产量均呈极显著正相关,相关系数分别为0.82和0.86。综上,齐穗期水稻群体高光谱指数能够预测水稻群体IPAR以及实际产量,本研究利用高光谱数据反演水稻关键生育期内的氮素营养信息,为氮肥精确化管理,提高氮肥利用率,实现水稻高产高效提供了理论指导。
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核农学报. 2018, 32(2): 370-376. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0370为探究生物炭对黄瓜根际土壤细菌丰度、速效养分含量及酶活性的影响,本试验以日光温室黄瓜为试验材料,以土壤分别施入生物炭5、10、20、40和60 t·hm-2为不同处理,研究生物炭影响黄瓜结果期根际土壤细菌丰度、速效养分含量、酶活性等因子的变化规律及其机制。结果表明,20~60 t· hm-2生物炭可明显提高黄瓜结果期根际土壤细菌低级和高级物种的丰度,在科分类水平上可提高生丝微菌科、红螺菌科、鞘脂单胞菌科、中华杆菌科、鱼立克次体科、小单孢菌科、芽孢杆菌1科丰度,降低酸杆菌门Gp6科、Gp16科、Gp4科丰度;生物炭在黄瓜结果期可不同程度地提高根际土壤养分含量和脲酶、蔗糖酶活性,其中,以20 t·hm-2处理效果最为明显,与对照相比,极显著提高了根际土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量、脲酶和蔗糖酶活性,分别为39.86%、135.95%、81.35%、31.58%和52.43%。综上,施用生物炭能够改变黄瓜根际土壤细菌丰度,提高酶活性及速效养分含量。本研究为生物炭在黄瓜生产应用中提供了科学依据及理论指导。
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核农学报. 2018, 32(2): 377-388. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0377为鉴定3份适合于青藏高原高寒牧区种植小黑麦品系的成株期抗旱性,本研究以石大1号和中饲1048小黑麦品种为对照,利用防雨棚控制水分,研究了不同干旱胁迫程度下5种供试小黑麦品系叶片的丙二醛(MDA)、可溶性糖和游离脯氨酸含量,以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢物酶(CAT)活性,并利用隶属函数法对各小黑麦品系成株期的抗旱性进行综合评价。结果表明,在干旱胁迫下,石大1号小黑麦叶片的可溶性糖含量和MDA含量最低,分别为14.15 mg·g-1和42.86 μmol·g-1,SOD(131.79 U·mg-1)、POD(86.77 U·mg-1·min-1)和CAT(197.03 U·mg-1·min-1)活性较高,小黑麦新品系J7和J9叶片的MDA含量较高,分别为3.05μmol·g-1和2.96μmol·g-1,SOD、POD和CAT活性较低;随着干旱胁迫时间延长,小黑麦叶片可溶糖含量以及SOD、CAT活性呈先升高后降低的趋势,游离脯氨酸含量呈波浪型变化,MDA含量和POD活性逐渐增加;5份小黑麦品系在轻度和中度干旱胁迫时抗旱性无显著差异,重度干旱胁迫时,出现抗旱性分离。综合评价结果表明,供试小黑麦种质成株期抗旱性强弱依次为石大1号 > P1 > J7 > J9 > 中饲1048。本研究为筛选适合青藏高原较干旱区域种植的抗旱小黑麦品系奠定了基础。
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核农学报. 2018, 32(2): 389-398. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0389为探讨环境中纳米TiO2毒性产生的机制,本试验以拟南芥为材料,研究不同浓度(0.05、0.10、0.50、1.00、1.5 0 mg·L-1)的纳米二氧化钛(TiO2)对拟南芥种子萌发、生长和相关基因转录水平的影响。结果表明,与对照组(CK)相比,1.00 mg·L-1和1.50 mg·L-1纳米TiO2处理下,种子的发芽率、发芽势及发芽指数均受到抑制;幼苗株高、叶面积、叶绿素含量降低,根长、根系活力均呈上升趋势;根中植物生长素吲哚乙酸(IAA)含量呈上升趋势,脱落酸(ABA)含量呈下降趋势。在1.50 mg·L-1处理下,叶片中IAA和ABA含量分别呈下降和上升趋势。Lhcb3、CAO、Rubisco、RCA基因mRNA表达量呈先上升后下降趋势。纳米TiO2可以减缓拟南芥种子的萌发,抑制光系统II活性、碳同化和光合碳代谢,降低光合作用效率,进而抑制拟南芥的生长。本研究结果为探讨纳米TiO2对植物毒性影响的分子机理及其在生态环境中的生物效应提供了理论依据,也为纳米材料环境安全评价提供了参考。
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核农学报. 2018, 32(2): 399-407. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0399为探究菘蓝主要农艺性状的变异特征,明确药材产量形成的决定因子,合理评价与利用现有种质资源及选育品种提供参考依据,本研究以18 份国内菘蓝主栽区的种质资源为试验材料,通过测定11 个农艺性状,采用相关分析、回归分析、通径分析等方法,探讨菘蓝主要农艺性状之间的关系。结果表明,菘蓝主要农艺性状变异丰富,变异系数(CV)达9.83%~69.22%,根鲜重、叶鲜重和叶面积的CV均大于60%,大青叶和板蓝根产量的CV大于50%,根直径、叶干物质含量、根长、根干物质含量CV较小。大青叶产量与根干物质含量呈显著负相关,与叶片干物质含量呈负相关,与其他农艺性状都呈极显著正相关;板蓝根产量与叶、根干物质含量均呈负相关,与其他农艺形状均呈极显著正相关。采用逐步回归分析,分别建立大青叶产量和板蓝根产量与农艺性状之间的回归模型,经统计学检验,两个模型均达极显著水平,其决定系数分别为0.989、0.982。通过通径分析,确定影响大青叶产量的关键农艺性状依次为叶片数(0.715)、叶鲜重(0.594)、根鲜重(0.140)和侧根数(0.131),而影响板蓝根产量的关键农艺性状为根长(0.837)和根鲜重(0.592)。菘蓝种质资源具有丰富的遗传多样性,大青叶产量形成的决定因子为叶片数、叶鲜重、根鲜重和侧根数;板蓝根产量形成的决定因子为根长和根鲜重。高产型大青叶的品种特征为叶片数多、叶和根鲜重均重、侧根数较多;高产型板蓝根的品种特征为根长和根鲜重。本研究为菘蓝种质资源鉴定及品种选育提供了理论依据。
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核农学报. 2018, 32(2): 407-415. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2018.02.0407为探究含磷化合物对铀(U)污染土壤的钝化效果,采用大棚盆栽试验,研究原铀污染土壤、模拟铀污染土壤(25、50 mg·kg-1)上施用过磷酸钙(SSP)、磷酸二氢钾(KH2PO4)和纳米羟基磷灰石(NHAP)对铀污染土壤铀形态和紫花苜蓿吸收转移铀的影响。结果表明,添加含磷化合物能够明显促进植物的生长,以添加过磷酸钙促进植物生长效果最好。与对照组相比,在原铀污染土添加SSP、KH2PO4、NHAP使紫花苜蓿植株铀含量分别减少了21.16%、40.59%、36.61%;在模拟铀污染量25 mg·kg-1土壤中,添加SSP、KH2PO4、NHAP使紫花苜蓿植株铀含量分别减少了76.68%、89.67%、74.95%;在模拟铀污染量50 mg·kg-1土壤中,添加SSP、KH2PO4、NHAP使紫花苜蓿植株铀含量分别减少了66.33%、81.07%、86.78%。针对3种铀污染土壤,KH2PO4降低植物富集铀的效果最好。3种含磷化合物均显著降低了土壤中铀的有效态含量,增加了毒性较低形态的含量以及毒性最低的残留态铀含量,这表明含磷化合物通过降低土壤中铀的有效态含量,从而减少铀向植物迁移。综上,含磷化合物对铀污染土壤有较好的钝化修复效果。本研究为初级农产品的安全提供了相对有利的土壤环境,同时为放射性核素污染土壤治理和环境修复提供了一定的参考。
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