2019年, 第33卷, 第2期 刊出日期：2019-02-10
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核农学报. 2019, 33(2): 209-216. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0209
由籼稻品系杂交后代中发现1个黄绿叶突变体,命名为ygl15。为揭示突变体ygl15叶色变异机制,对其进行了表型鉴定和基因定位分析。结果表明,突变体ygl15从苗期开始表现为黄绿叶,叶片中的叶绿素和类胡萝卜素含量较野生型显著下降,并最终导致其农艺性状受到影响,表现为株高、有效穗数、单株总粒数和单株实粒数显著下降,穗长、每穗粒数和结实率的变化不显著,千粒重略有提高;基因表达分析表明,突变体ygl15叶片中,叶绿素合成和光合系统相关的基因表达上调,但血红素合成相关的基因表达下调或不变。遗传分析表明,ygl15的突变表型受1对细胞核隐性基因控制。以突变体ygl15和中花11杂交的F2群体为定位群体,经过初步定位和精细定位,将ygl15基因定位在水稻第3号染色体上的分子标记M08124~M08175之间,物理距离约79 kb。本研究结果为进一步克隆ygl15突变基因和研究基因功能奠定了一定的理论基础。
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核农学报. 2019, 33(2): 217-225. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0217为在大豆中建立目的基因表达可控的化学诱导表达系统,本研究构建了基于乙醇诱导表达系统(ALCA switch)的GUS和GmFT2a表达载体,利用发状根农杆菌介导的根系转化体系,分别获得转ALCA-mini35S-GUS和ALCA-mini35S-GmFT2a的发状根,通过检测GUS的表达情况和GUS酶活性高低评定该系统在大豆发状根中的诱导效率,并通过检测GmFT2a表达水平加以验证。结果表明,在非诱导条件下,ALCA-mini35S-GUS发状根中未见GUS表达,而在培养基中添加乙醇后组织化学染色效果明显,说明GUS基因表达。乙醇诱导表达的效率与乙醇浓度有关,当乙醇浓度为0.05%、处理60 h时GUS相对表达量达到最高值,处理72 h时GUS酶活性最高;0.05%乙醇处理72 h时,ALCA-mini35S-GmFT2a发状根中GmFT2a相对表达量平均值约为诱导前的150倍,个别样本可达初始值的400倍。综上所述,乙醇诱导表达系统可以在大豆发状根中发挥作用,该系统不仅可用于大豆基因功能研究,而且可为培育外源基因表达可控的转基因大豆品种提供新的技术手段。
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核农学报. 2019, 33(2): 226-239. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0226为挖掘果梅中NAC基因成员,探讨其组织表达特异性,本研究采用生物信息学方法鉴定了果梅NAC基因家族,并对其理化性质、染色体分布、亚细胞定位、保守基序、蛋白结构和亚族分类进行预测分析。结果表明,果梅NAC基因家族包含106个NAC基因成员,根据系统发育特征将其分为12个亚族。PmNAC基因在果梅的8条染色体上呈现不均匀分布,多编码酸性氨基酸;大部分NAC蛋白为亲水蛋白,其二级结构多以无规则卷曲为主要构成元件,且三级结构相似;亚细胞定位预测显示,果梅NAC蛋白为典型的核蛋白。选取12个NAC基因家族成员,利用实时荧光定量PCR技术进行组织表达分析,结果表明,12个果梅NAC基因在不同组织中均有表达,但表达差异明显。其中3个基因(PmNAC54、PmNAC32、PmNAC68)在果皮中表达最高,4个基因(PmNAC60、PmNAC95、PmNAC51、PmNAC2)在果肉中表达最高,3个基因(PmNAC31、PmNAC62、PmNAC48)在嫩茎中表达最高,其余2个基因(PmNAC61和PmNAC71)分别在果胚和花芽中具有最高的表达,表达特征的差异表明它们可能具有不同的生物学功能。本研究结果为果梅NAC蛋白的进一步功能分析奠定了一定的理论基础。
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核农学报. 2019, 33(2): 240-247. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0240为进一步优化不结球白菜游离小孢子培养技术体系,本研究以20个不同基因型的不结球白菜为试验材料,研究不同基因型、4℃低温胁迫处理时间和头孢噻胯浓度对游离小孢子胚胎发生的影响,并对小孢子胚胎发育和再生过程进行观察和倍性鉴定。结果表明,当花瓣/花药(P/A)长度比值为0.85~1.10时,不结球白菜小孢子主要处于单核晚期;共有10个基因型不结球白菜出胚,其中出胚率最大的为H20,平均出胚率为7.75胚·10蕾-1;4℃低温胁迫处理1 d时不结球白菜出胚率最高;头孢噻胯对不结球白菜出胚率的影响与基因型密切相关;从胚状体到再生幼苗阶段,不结球白菜基因型不同,其胚胎再生频率也不同;倍性鉴定共检测出21个双单倍体和2个单倍体,自然加倍率为91.3%,不结球白菜植株形态表现出明显的多样性。本研究结果为不结球白菜游离小孢子高效培养体系的优化提供了一定的技术支撑。
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核农学报. 2019, 33(2): 248-254. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0248为加快鲜食葡萄苗木的繁殖速度,提高苗木品质,以鲜食葡萄品种夏黑、红地球、巨峰和玫瑰香为试验材料,通过对无菌外植体的消毒、继代和驯化等环节技术的探究,建立适用于不同鲜食葡萄品种的组培快繁体系。结果表明,以葡萄茎段作为外植体在低浓度(0.3%~0.5%)次氯酸钠溶液中消毒15 min后,接种在MS+0.2 mg·L-1IBA+1.0 mg·L-16-BA+0.5 mg·L-1KT +4.0 mg·L-1腺嘌呤 +30 g·L-1蔗糖 +8.2 g·L-1琼脂的培养基上,成活率达到87.5%;以培养基WPM添加0.2 mg·L-1 IBA增殖培养兼生根诱导,组培苗生长健壮,生根效果好。采用水培方法炼苗3周后4个品种组培苗移栽成活率均达到100%。综上,完整的基础组培快繁体系可应用于科学研究及工业化大规模生产。本研究为加快鲜食葡萄的繁殖速度、提高苗木质量提供了理论依据。
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核农学报. 2019, 33(2): 255-261. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0255为建立耐除草剂转基因作物的高通量检测方法,本试验以目前生产上广泛应用的5种除草剂抗性基因dmo、pat、CP4EPSPS、bar和aad1为靶标进行多重PCR(MPCR)研究。通过引物适用性测试、反应体系中的不同引物浓度和反应程序中的退火温度测试、灵敏度和特异性验证等,建立了能同时检测5种除草剂抗性基因的MPCR检测方法。结果表明,当dmo、pat、CP4EPSPS、bar、aad1基因的检测引物终浓度分别为0.2、0.2、0.3、0.4、0.2 μmol·L-1,退火温度为63℃时5种靶标扩增效果较好,且特异性条带清晰且均一。此外,MPCR检测方法具有较好的特异性,对每种靶标的检测灵敏度均可达到0.1%。适用性测试结果显示,MPCR检测方法可对含有5种除草剂抗性基因的多种转基因作物的单个品系或多个品系混合物进行筛选检测。无假阳性和假阴性结果表明,MPCR检测方法对实际样品具有很好的适用性。本试验结果为筛选高效耐除草剂转基因作物检测技术提供了一定的理论依据。
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核农学报. 2019, 33(2): 262-269. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0262航天诱变是利用微重力、强辐射、超低温等空间特殊环境诱变植物种子或离体组织,获得有益突变体,进而选育植物新品种或创制优异育种材料和基因资源的技术。本文综述了航天育种的概念、发展历程以及在小麦育种方面取得的成就,重点介绍了近年来在航天诱变对小麦重要农艺性状的影响以及航天诱变的遗传机制等方面的研究工作,并据此探讨了航天诱变研究中存在的问题及今后可能的研究方向和应用前景,旨在为我国小麦航天育种研究提供一定的理论参考。
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核农学报. 2019, 33(2): 270-277. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0270茉莉花的观赏、茶用和药用价值均较高,是重要的花茶和香精原料,目前生产上使用的主要为双瓣茉莉,但双瓣茉莉经过多年的无性繁殖和长期使用会出现品种性退化,导致其抗性和产花量均降低。为全面了解茉莉生殖发育特性和分子生物学特性研究现状,本文综述了国内外关于茉莉雌、雄性生殖器官的发育,分子标记开发,遗传多样性分析及功能基因克隆等基础研究方面的进展,并对今后茉莉生殖发育和分子生物学特性方面的主要研究方向和研究重点进行了展望,以期为克服茉莉结实障碍,实现品种改良、种质创新和重要性状的分子解析及分子设计育种等提供一定的理论依据。
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核农学报. 2019, 33(2): 278-289. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0278为了提高褐色双孢蘑菇原生质体产量和再生率,本研究以褐色双孢蘑菇棕秀一号为材料,利用Design-Expert 8.0.6软件进行二次回归分析对褐色双孢蘑菇制备原生质体的条件进行优化。结果表明,原生质体最佳制备条件为溶壁酶1.35%、蜗牛酶7.01%、酶解温度30.4℃、褐色双孢蘑菇菌丝体菌龄8.36 d、酶解时间3.00 h,在此条件下原生质体产量高达4.39×107 个·mL-1;当溶壁酶含量为1.32%、蜗牛酶含量为6.96%、褐色双孢蘑菇菌丝体菌龄9.00 d、酶解时间2.97 h、酶解温度31.0℃时,原生质体的再生率最高(15.1%)。利用紫外诱变和化学诱变技术对褐色双孢蘑菇原生质体进行生长特性诱变,筛选获得了18 株生长速率提高的突变菌株。本研究为褐色双孢蘑菇在遗传转化、基因组重排、基因编辑技术等后续分子遗传学研究提供了理论基础。
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核农学报. 2019, 33(2): 290-296. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0290为了促进果蔬加工副产物的高附加值利用,以柚子皮干粉为材料,海藻酸钠为增稠剂,甘油为增塑剂,采用流延法制备了柚子皮基可食性膜,分析柚子皮干粉质量分数、海藻酸钠、甘油质量分数对柚子皮基膜力学性能、阻湿性能和透光率等的影响,并对柚子皮基膜的制备配方进行优化。结果表明,柚子皮基膜的最佳制备配方为:柚子皮干粉质量分数3%、海藻酸钠质量分数0.15%(以柚子皮粉浆料质量为基础,下同)、甘油质量分数0.5%,此配方制备的柚子皮基膜外观平滑、颜色淡黄,具有较好的综合性能,其拉伸强度为17.53±0.35 MPa,断裂伸长率为19.46%±0.43%,水蒸气透过系数为(2.327±0.128)×10-12g·cm-1·s-1·Pa-1,透光率为63.2%±0.15%。本研究结果为柚子皮基可食性膜在食品包装等领域的应用提供了理论参考。
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核农学报. 2019, 33(2): 297-304. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0297为高效利用羊栖菜组分多糖(SFPSⅠ),以SFPSⅠ为原料,α-葡萄糖苷酶作为靶标,研究SFPSⅠ对α-葡萄糖苷酶的抑制作用及其结构的影响,建立具有α-葡萄糖苷酶活性的Caco-2细胞模型,并对Caco-2细胞模型上α-葡萄糖苷酶活性的抑制效果进行研究。结果表明,SFPSⅠ对α-葡萄糖苷酶有明显的抑制作用,使得α-葡萄糖苷酶活力下降一半时的抑制剂浓度,即半抑制(IC50)为0.31 mg·mL-1。SFPSⅠ对α-葡萄糖苷酶的抑制作用是一个可逆过程,抑制类型为混合型抑制。动力学分析结果表明,SFPSⅠ对α-葡萄糖苷酶的抑制常数(Ki)为0.143 μmol·L-1。荧光测定结果表明,SFPSⅠ结合会引起α-葡萄糖苷酶三级结构的明显变化。随着SFPSⅠ浓度的升高,其对Caco-2细胞模型上α-葡萄糖苷酶抑制效果越好。本研究结果为进一步探讨和设计新型α-葡萄糖苷酶抑制剂奠定了科学基础,同时也为开发具有降血糖功能的功能性药品与保健品提供了新资源。
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核农学报. 2019, 33(2): 305-312. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0305为研究高光谱技术检测霉变玉米中黄曲霉毒素B1含量的可行性,选择5种不同霉变程度的玉米为试验材料,利用高光谱图像采集系统获得了250个霉变玉米样本的高光谱数据,并进行多元散射校正(MSC)预处理;运用偏最小二乘回归(PLSR)系数来选择特征波长,筛选出7个特征波长,然后利用 Fisher判别分析(FDA)分别对全波长和特征波长下霉变玉米进行鉴别分析。结果表明,5组样本在全光谱波段下的FDA鉴别正确率在85%~88%之间,而在特征光谱下的FDA鉴别正确率均在98%以上,说明特征波长能较好地表征不同霉变等级的玉米。神经网络模型优于PLSR模型,其预测集相关系数和均方根误差分别为0.999 9、0.180 9。因此,可认为利用高光谱技术来检测不同霉变程度玉米中的黄曲霉毒素B1含量是可行的。本研究结果为高光谱鉴别其他农产品提供了重要参考。
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核农学报. 2019, 33(2): 313-321. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0313为满足黑木耳营养功能食品开发需求并实现葛渣的综合利用,本试验对黑木耳固体发酵培养基原料进行筛选,并采用正交试验优化添加葛渣的固体发酵培养基,研究发酵菌质中总黄酮的体外抗氧化活性。结果表明,黑木耳固体发酵最优培养基为50 g玉米糁,添加4.5%葛渣及50 mL优化的液体发酵培养基。发酵菌质总黄酮含量为5.645 mg·g-1,菌质总黄酮还原力较弱,但对DPPH自由基清除率可达94%,当总黄酮浓度为600 μg·mL-1时对羟基自由基和超氧阴离子自由基清除率最高,分别为97%和98%,表明菌质总黄酮具有较高的体外抗氧化活性。本研究结果为葛渣综合利用及黑木耳新食品的开发提供了科学依据。
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核农学报. 2019, 33(2): 322-329. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0322为了探讨大海马蛋白质的高效利用方法,本试验将脱脂大海马粉经碱性蛋白酶和胰蛋白酶联合消解后,酶解液(PH)经超滤膜分离为5组分(PH-Ⅰ、PH-Ⅱ、PH-Ⅲ、PH-Ⅳ、PH-Ⅴ),结合各组分的氨基酸组成,回归分析了各组分的自由基清除能力与氨基酸组成间的相关关系。结果表明,酶解液经超滤膜分离的5组分中PH-Ⅴ (<2 500 Da)抗氧化能力较强,清除DPPH自由基能力为34.2%±0.1%,对超氧阴离子的清除能力为29.2%±0.1%,Fe3+还原力为0.28%±0.1%。海马酶解多肽各组成中疏水性氨基酸含量低于亲水性氨基酸,但疏水性氨基酸对自由基的清除能力起着决定性作用,极性氨基酸和非极性氨基酸可通过协同作用来增强海马多肽清除自由基的能力,且每个单位极性氨基酸的抗氧能力是非极性氨基酸的1.2倍,每个单位芳香族氨基酸的抗氧化能力是脂肪族氨基酸的2倍。本研究不仅制备了一类具有开发价值的抗氧化多肽,并且分析了多肽抗氧化能力与氨基酸组成的相关关系,为大海马的高值化利用提供了理论依据。
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核农学报. 2019, 33(2): 330-336. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.330姜黄素具有许多生物活性功能,但较差的溶解度和稳定性限制了其在食品和医药领域的应用。为筛选出具有良好稳定性的姜黄素乳液,本研究以亚麻籽油为姜黄素的油相载体,经高压均质法制备出姜黄素乳液中研究卵磷脂、吐温-80、阿拉伯胶和乳清分离蛋白4种食品级乳化剂对姜黄素乳液的理化特性和贮藏稳定性的影响,从包埋率、浊度、粒径、电位等方面进行稳定性评价。结果表明,吐温-80稳定的姜黄素乳液中姜黄素包埋率较高(76.98%),浊度和平均粒径最小,分别为848.0 NTR、214.23±1.52 nm;同时在贮藏期内姜黄素乳液的平均粒径变化最小,增长不到1%,贮藏稳定性表现良好。同时,4℃低温条件下姜黄素保留率最高,达到88.02%。结果表明,选用吐温-80作为乳化剂,姜黄素乳液具有最好的溶解性和稳定性,这为今后姜黄素在食品工业中的广泛应用提供了新思路。
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核农学报. 2019, 33(2): 337-345. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0337为探究红霉素在水环境的生物归趋,本试验采用14C示踪法,建立蝌蚪-浮萍模拟水生生态系统和人工蔬菜水培系统,研究红霉素在蝌蚪、浮萍和食用蔬菜体内的吸收转运特征,并探讨2种不同来源[帕霍基腐殖土(PP)和萨旺泥河(SR)]的水体溶解性有机质(DOM) 对其生物可利用度的影响。结果表明,20 μg·L-1污染水平下,水体中红霉素能够通过表皮吸收进入水生生物,且其在不同生物中的吸收富集特征存在差异。模拟水生生态系统试验表明,纯水中红霉素能够快速为浮萍吸收富集,并于72 h内达到平衡浓度1.35±0.11 nmol·g-1 (干重),当水体中有DOM存在时,红霉素在浮萍体内的吸收富集受到显著抑制(P<0.05),且SR较PP抑制作用更强;红霉素在蝌蚪体内随着时间推移不断富集,360 h时浓度达到峰值1.20±0.05 nmol·g-1,SR能够显著抑制蝌蚪对红霉素的吸收;SR对红霉素在浮萍和蝌蚪体内吸收的抑制作用更强,这可能与SR较PP更易与红霉素结合有关。水培蔬菜试验结果表明,水体中红霉素在油菜和生菜体内的富集系数分别为1.65±0.18(地上部)和1.36±0.23 L·kg-1(地上部),显著低于蝌蚪和浮萍(58.77±0.63和49.58±4.03 L·kg-1),且可以通过根部吸收运转至水培蔬菜茎叶,但其转运系数均小于1,表明红霉素不易在试验蔬菜体内向上转运;DOM对红霉素在油菜和生菜中的吸收富集无显著影响。本研究为科学评价红霉素的生态安全性提供了理论依据。
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核农学报. 2019, 33(2): 346-354. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0346为综合评价露地小型西瓜产量品质的砧木效应,以接穗京颖-6自根苗为对照,研究南瓜砧和葫芦砧分别嫁接同一接穗品种后,不同嫁接组合的幼苗质量、植株长势、产量、果实性状和品质变异特征。结果表明,所有砧木的嫁接成活率均高于90%,供试南瓜砧中幼苗质量以兴盛和铁砧尔帝较好,葫芦砧以强根和京欣砧1号表现较好。嫁接成株长势和产量也因选择砧木不同而表现不同,其中南瓜砧嫁接植株长势较强,产量较高,最低增产率也达17.0%;葫芦砧嫁接植株长势和产量变异较大,强根增产率达49.4%,但京欣砧王单位产量较对照低12.3%,且嫁接对小型西瓜果实特性及果实营养品质的影响显著。构成小型西瓜果实品质相关指标的综合评价结果表明,仅2个南瓜砧和4个葫芦砧嫁接果实品质优于自根苗。综上,供试南瓜砧均显著提高了小型西瓜的产量,但多降低了果实品质;葫芦砧中仅强砧和京欣砧1号嫁接西瓜的产量有所提高,且果实品质有所改善。本研究为嫁接小型西瓜优质高产栽培提供了理论依据。
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核农学报. 2019, 33(2): 355-362. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0355为探究密度、肥料和化控共同作用对短季棉新品种德0720个体发育、冠层结构及产量品质的影响,本研究于2014-2015年进行大田试验,采用五因素四二二二二水平正交试验设计,共设置8个处理 (T1~T8),研究不同密度、肥料和化控水平下,德0720个体发育、冠层结构的动态变化及相关性状。结果表明,不同处理下德0720的株高均表现出相同的动态变化规律,从见蕾期到盛花期增长迅速,盛花期(7月30日)打顶后基本停止生长,从盛花期到吐絮期,株高随着密度增大而增加,随着化控量增大而降低;茎粗从见蕾期到盛花期迅速增粗,盛花期(7月30日)打顶后增速减慢,盛铃期(8月15日)后逐渐趋于稳定,随着生育进程的推进,茎粗随着密度的增大而减小;叶面积指数(LAI)从盛蕾期至盛铃期持续增长,盛铃期后明显下降;底层透光率表现出与叶面积指数相反的变化规律,以盛铃期底层透光率为4.8%时产量最高;德0720霜前皮棉产量结果2014年依次表现为T6>T2>T3>T7>T8>T4>T5>T1,2015年表现为T6>T7>T3>T8>T4>T1>T5,其中T6和T2极显著高于其它处理,通过偏最小二乘回归建模对2年产量结果进行分析,T6为最佳处理组合,2014年霜前皮棉产量达到1 776.0 kg·hm-2,2015年霜前皮棉产量达到1 470.0 kg·hm-2;不同处理下德0720的纤维品质差异不显著。本研究结果为充分发挥短季棉新品种德0720增产潜力和科学开发利用该品种提供了理论依据。
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核农学报. 2019, 33(2): 363-371. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0363为探究外源NO对盐胁迫下甜高粱种子萌发和幼苗生长的影响,以国能4号甜高粱为试验材料,采用不同浓度(0.05、0.1和0.2 mmol·L-1)硝普钠(SNP,NO供体)处理1.6%NaCl胁迫下的种子和幼苗,统计种子发芽数,测定幼苗叶片叶绿素、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性等生理生化指标。结果表明,盐胁迫抑制了甜高粱种子的萌发,种子发芽指标(种子发芽率、发芽势和发芽指数)显著降低,1.6%NaCl是甜高粱种子萌发的敏感盐浓度;喷施不同浓度SNP可显著提高盐胁迫下甜高粱种子的发芽率及幼苗叶片叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量,降低叶片MDA含量,增强抗氧化酶活性,其中0.1 mmol·L-1SNP处理效果最佳。0.1 mmol·L-1SNP处理下,与单独盐浓度处理相比,甜高粱种子发芽率、发芽势和发芽指数分别增加了29.51%、39.21%和38.91%;幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量分别提高了230.00%、184.38%、214.13%、17.00%、8.78%和40.63%;MDA含量降低了34.01%;SOD、POD、CAT和APX活性分别增强了33.38%、55.75%、23.17%和116.46%。综上,盐胁迫下适宜浓度的SNP处理,可提高甜高粱幼苗叶片渗透调节物质含量,增强抗氧化酶活性,清除体内活性氧,从而促进幼苗生长,增强植株抗盐性。本研究结果为提高甜高粱耐盐性及揭示其耐盐机制提供了理论依据。
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核农学报. 2019, 33(2): 372-378. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0372为探究湿害胁迫对不同湿害敏感性芝麻生理指标的影响,本研究以耐湿基因型湖北竹山白和湿害敏感基因型鄂芝2号为试验材料,于盛花期进行湿害处理,以湿害处理前材料为对照(CK),分别测定芝麻叶片渗透调节物质[游离脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白(SP)及可溶性糖(SS)]相对含量,保护酶[抗坏血酸过氧化物酶(APX)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)]相对活性和丙二醛(MDA)相对含量。结果表明,湖北竹山白与鄂芝2号的SS相对含量和SOD相对活性的变化情况相似,二者均分别呈“W型”和“M型”变化趋势。湖北竹山白的SP相对含量和APX、CAT、POD相对活性始终明显高于或稍高于鄂芝2号,但鄂芝2号的Pro和MDA相对含量始终明显高于湖北竹山白,上述指标的变化趋势无明显规律。综上,对湿害胁迫的耐受程度湖北竹山白强于鄂芝2号。本研究为芝麻耐湿生理响应机理的深入研究及耐湿相关基因的挖掘提供了理论依据。
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核农学报. 2019, 33(2): 379-388. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0379为探究冬种不同作物、水旱轮作措施对稻田丰产及温室气体减排的影响,本研究设置5种种植模式,即紫云英-早稻-晚稻(CRR)、紫云英-早稻-甘薯‖晚大豆(CRI)、油菜-早稻-晚稻(RRR)、油菜-早稻-甘薯‖晚大豆(RRI)、马铃薯-早稻-晚稻(PRR),采用静态暗箱-气相色谱法测定稻田CH4、N2O的全年排放通量,研究基于冬季不同作物的不同水旱轮作模式对水稻产量、全球增温潜势(GWP)及温室气体排放强度(GHGI)的影响。结果表明,冬种不同作物均能提高早稻的产量,但对晚稻产量基本无影响,其中紫云英对早稻产量增效最好,CRI处理分别较其他处理高1.73%、12.08%、7.48%、10.95%;水旱轮作处理较双季稻处理可以获得更高的产量,RRI处理晚稻产量较其他4个处理分别高22.54%、5.37%、29.83%、27.24%。冬种不同作物对CH4、N2O排放无显著影响(P>0.05),水旱轮作显著增加了N2O排放,显著降低了CH4排放(P<0.05)。5种种植模式中,RRI处理的GWP最低,且显著低于CRR、RRR、PRR处理(P<0.05),分别低25.54%、29.76%、20.78%。RRI处理的GHGI最低,较其他处理分别显著低32.51%、18.18%、30.77%、20.59%(P<0.05)。综上,RRI处理在增加作物产量、减少稻田温室气体排放方面表现最好。本研究结果为长江中游双季稻区稻田丰产及温室气体减排提供了理论依据。
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核农学报. 2019, 33(2): 389-397. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0389为探究油菜作为镉(Cd)污染农田修复植物的可行性,本研究以德油5号为试验材料,采用全生育期土培盆栽试验,设置高、中、低3个水平的土壤水分及4个水平的土壤镉含量,研究不同土壤水分条件下油菜对镉的吸收和富集规律。结果表明,土壤水分与镉浓度对油菜的吸镉能力影响显著,且其吸收量随着土壤水分与镉浓度的增加而增大;油菜不同器官的镉含量差异较大,其地上部分吸镉量为土壤总镉含量的0.41%~1.17%,叶片镉含量为总吸收量的46.4%~72.6%;不同水分条件下,油菜器官的镉富集量差异明显,高水、中水处理下油菜各器官的镉富集表现为叶>茎>根>角果壳>籽粒,低水处理下表现为叶>根>茎>角果壳>籽粒。综上,油菜整体具有较强的吸镉能力,但镉离子不溶于菜籽油,说明油菜可吸收土壤中的镉,又不影响菜籽油食用,是修复镉污染农田土壤的理想植物。本研究为利用油菜进行重金属土壤综合治理提供了理论依据。
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核农学报. 2019, 33(2): 398-411. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0398为明确水氮耦合效应对陇中黄土高原半干旱丘陵沟壑区胡麻耗水特性的影响,筛选出适宜当地的灌水量和施肥量,采用三因素裂区试验设计,以轮选2号(V1)、定压22号(V2)2个胡麻品种为主区,3个灌水量0(W1)、1 200(W2)和1 800 m3·hm-2(W3)为副区,3个氮肥梯度0(N1)、60(N2)和120 kg·hm-2(N3)为副副区,研究水氮耦合对胡麻不同生育时期的耗水特性、产量及水分利用效率的影响。结果表明,灌水量和施氮量主要影响100 cm以上土层土壤含水量,表现为W3>W2>W1,N3>N2>N1,成熟期0~100 cm土层平均土壤含水量W3较W2、W1分别高9.04%和30.93%,N3较N2、N1分别高5.96%和9.68%;品种、灌水、氮肥对产量有显著影响,V2较V1增加8.94%,W3、W2较W1分别增加40.35%和27.42%,N3、N2较N1分别增加13.86%和8.50%,除VXN外,各处理两因素间交互作用显著 (P<0.01),而三因素间交互作用不显著;农学利用率随着灌水量、施氮量的增加而下降,偏生产力随着灌水量的增加而增加,随着施氮量的增加而下降。综合评价水氮互作效应对胡麻耗水特性、产量、水分利用效率及肥料利用效率的影响,建议在试验区条件选择V2品种、灌水为1 800 m3·hm-2,施氮量为60 kg N·hm-2。综上,适宜的水氮耦合模式在增加旱地胡麻籽粒产量、促进土壤水分吸收的基础上,能够保证胡麻的高产高效。本研究结果为旱区胡麻高产栽培技术提供了理论依据。
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核农学报. 2019, 33(2): 412-419. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.02.0412根系是植物从土壤中吸收营养物质和水分并支撑植物地上部分的重要器官,是植物研究的热点之一。然而,由于植物根系生长环境的复杂性和不透明性,导致植物根系研究发展相对缓慢。近年来,根系成像技术的出现和快速发展为植物根系的研究提供了更直观、有效的研究方法。马铃薯是收获地下块茎的主粮作物,地下根系成像技术在马铃薯研究中的应用尤为重要。本文通过系统整理和对比传统成像技术(玻璃板法和玻璃管法)和现代成像技术(中子成像技术、X射线扫描技术、核磁共振成像技术、探地雷达、荧光成像技术、激光共聚焦成像技术、多光谱成像技术、高光谱成像技术和计算机断层扫描成像技术等)的优缺点和应用范围。根据马铃薯的生长特性以及生长环境的综合评价,筛选出能够原位监测马铃薯根系发育且不破坏其生长的成像技术和高效的图像分析系统,以期为今后成像技术在块根块茎类植物根系研究中广泛应用提供理论依据。
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