2019年, 第33卷, 第7期 刊出日期:2019-07-10
  

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    植物诱变育种·农业生物技术
  • 贺榆婷, 卫云丰, 张洁, 郭永正, 叶玲, 韩渊怀, 王兴春, 杨致荣
    核农学报. 2019, 33(7): 1265-1272. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1265
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    谷子离体再生和遗传转化困难,极大地限制了其作为模式植物在功能基因组学研究和品种遗传改良中的应用。为筛选高效离体再生的谷子基因型,选取90份国内外的谷子种质资源,利用其成熟胚作为外植体进行离体再生培养。结果表明,不同基因型谷子出愈率、芽分化率和再生率差异较大;不同基因型的谷子出愈率在17.67%~93.67%之间,芽分化率在0%~78.89%之间,再生率在0%~40.00%之间。从中筛选出3份高效离体再生种质资源,分别为Y41、Y176和Y145,其离体再生效率分别为40.00%、37.33%和36.00%。3份种质资源在CIM3培养基上的出愈率最高,且愈伤质量较好,CIM3培养基配方为4.43 g·L-1MS + 30 g·L-1蔗糖 + 4 g·L-1phytagel + 2 mg·L-12,4-D + 0.5 mg·L-1KT。本研究结果为谷子离体再生和遗传转化,以及推动谷子作为C4禾谷类模式植物的进程奠定了一定的理论基础。
  • 王晓宇, 王根全, 王节之, 郝晓芬, 杨慧卿, 刘鑫, 郑帅超, 王瑞
    核农学报. 2019, 33(7): 1273-1281. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1273
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    为揭示谷子相关内源激素对主茎形态发生及株型构建的影响,以晋谷21号(DJG21)及其同源四倍体诱变株(TJG21)为试验材料,采用高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)联用技术,研究拔节期不同倍性谷子主茎内源激素IAA、GAs、ABA、SA、JA的动态差异及其对主茎形态建成的影响。结果表明,DJG21和TJG21成株主茎节间数相同,均为15。DJG21和TJG21分别在播后67和75 d拔节完成。拔节前期TJG21主茎增长较DJG21快,后期二者无显著差异。DJG21染色体经诱变加倍后,TJG21主茎的ABA、JA、SA含量明显增加。TJG21主茎拔节与节间增长滞后与其ABA含量增高及(IAA+GAs)/ABA值降低密切相关。TJG21主茎SA及JA含量整体大于DJG21,前期JA含量增加更为明显,后期SA含量增加更为明显。DJG21和TJG21拔节期主茎内源激素含量及调控的差异造成不同倍性谷子生长发育进程的不同,是由遗传及环境因素双重影响下的形态发生过程。本研究结果不仅为人为构建激素平衡以调控谷子生长发育提供了一定的理论依据,也为不同倍性谷子拔节期转录组分析及相关基因发掘奠定了基础。
  • 拓昊苑, 路风中, 张元元, 于好强, 付凤玲, 李晚忱
    核农学报. 2019, 33(7): 1282-1290. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1282
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    在构建玉米蔗糖非酵解型蛋白激酶2(SnRK2)基因家族表达载体的过程中,因为表达载体可供选择的多克隆位点较少,且有些还与目的基因同源,所以采用转移PCR(T-PCR)扩增技术替代通常的酶切连接方法。为避免错误连接或未连接的第一轮T-PCR中间产物对退火温度不同的第二轮扩增循环产生干扰,本研究对T-PCR接头引物3'-端和5'-端的两段序列及其退火温度、引物、供体质粒和目标质粒模板的浓度,特别是温度循环程序进行设计和筛选,并用扩增构建的重组载体转化大肠杆菌感受态细胞,筛选阳性克隆,进行菌液PCR和测序验证。结果表明,在两条引物3'-端序列理论退火温度相差不大的情况下,T-PCR第一轮扩增的退火温度以低于或接近其中较低的理论退火温度为宜。但在两条引物3'-端序列理论退火温度相差较大的情况下,则应高于其中较低的理论退火温度。T-PCR第二轮扩增的退火温度,适当低于两条引物理论退火温度的平均值。按优化的温度循环程序,从供体质粒pMD19-T扩增ZmSnRK2基因家族8个成员的编码序列,并整合到目标载体pHBT95启动子下游特异位点,重组率达60%以上。综上表明,T-PCR对没有适用多克隆位点的载体构建的实用性较强。本研究通过优化的温度循环程序为表达或诱变载体构建提供了一定的理论参考。
  • 林俊俊, 郭怀刚, 董洁静, 杨克军, 张海燕, 李佐同, 赵长江, 徐晶宇
    核农学报. 2019, 33(7): 1291-1302. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1291
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    Argonaute (AGO)蛋白是RNA介导的沉默复合物RISC的核心成分,在小RNA、Dicer?like酶等的协同下共同激发RNA沉默反应。为阐明高粱中AGO蛋白的功能,本研究采用生物信息学的方法首次在高粱全基因组水平鉴定15个SbAGOs,分别定位于高粱的7条染色体上,根据氨基酸序列将其划分为三个亚家族。亚家族Ⅲ中SbAGO7和SbAGO3都含有3个外显子,亚家族Ⅱ中SbAGO4和SbAGO6都具有22个外显子,成员最多的亚家族Ⅰ中基因外显子数量介于19~24之间。其中,亚家族Ⅰ中SbAGO1-1和SbAGO1-3、SbAGO1-3和SbAGO1-4、SbAGO5-2和SbAGO5-4发生过基因复制事件,可能存在功能冗余现象。NCBI表达谱数据库分析发现,SbAGO1-1、SbAGO1-2、SbAGO1-3和SbAGO4在高粱不同组织器官和生长发育阶段均有较高表达,其中SbAGO1-1和SbAGO1-2、SbAGO1-3和SbAGO4表达时期和表达量基本一致,可能在调控高粱生长发育方面发挥协同作用。高温、干旱及高温与干旱复合逆境表达谱芯片数据分析发现,高温处理引起5个SbAGOs基因差异表达,干旱处理SbAGOs表达变化不明显,复合逆境引起7个SbAGOs基因差异表达;2个处理共同差异表达基因为SbAGO1-3、SbAGO1-1、SbAGO5-2和SbAGO3,表达量变化趋势相近。其中SbAGO1-1、SbAGO1-2、SbAGO1-3和SbAGO5-6下调表达,SbAGO3、SbAGO5-2、SbAGO1-4和SbAGO10上调表达。本研究结果为揭示SbAGO蛋白功能和发掘高粱的抗逆育种靶向基因资源提供了一定的理论依据。
  • 卿卓, 苏睿, 赵文正, 李林庶, 任晓晓, 董坤, 和绍禹
    核农学报. 2019, 33(7): 1303-1310. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1303
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    为鉴定出花蜜中某些影响花蜜化学组成的功能蛋白,并探讨其在花蜜分泌及组分调控过程中的功能,以腾冲红花油茶为试验材料,利用MALDI-TOF/MS质谱分析方法初步鉴定出腾冲红花油茶花蜜中含有1,6-二磷酸果糖醛缩酶(FBP2),然后根据质谱得到的部分肽段序列设计特异性引物,采用SMART RACE方法克隆腾冲红花油茶花蜜FBP2全长cDNA,命名为CRFBPase (GenBank登录号:MG764086)。序列分析表明,该cDNA全长1 077 bp,编码358个氨基酸,分子质量为38 428.13 Da,等电点为7.56。经同源比对分析发现CRFBPase基因序列与普通油茶的FBP2基因序列同源性高达98.8%,同时酶活检测结果也进一步证实该花蜜中含有FBP2,且该酶的活性会随着花蜜分泌累积时间的延长而增加。实时荧光定量PCR结果显示,CRFBPase基因在开花后第5天的蜜腺和花部组织中均有一定量的表达且蜜腺中表达量最高,开花后第5天(泌蜜高峰期)蜜腺显著高于花蕾期。本研究结果为进一步揭示FBP2在植物花蜜形成、分泌及糖组分调控过程中的作用机制提供了一定的理论依据。
  • 尚小红, 严华兵, 曹升, 肖亮, 王艳, 欧昆鹏
    核农学报. 2019, 33(7): 1311-1317. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1311
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    为了解广西地方葛根种质资源之间的亲缘关系,本研究以SCoT分子标记对44份广西葛根种质资源的基因组DNA进行PCR扩增,并进行遗传多样性分析。结果表明,25条SCoT引物共扩增出223个条带,其中具有多态性的条带有194条,平均每条引物获得7.76个多态性条带,多态性比例为86.99%。聚类分析表明,44份葛根种质资源的遗传相似系数在0.587~0.982之间。在系数0.65处,44份葛根分为两大类,37号材料单独成为一类;在系数为0.74处,可聚为六类。综上所述,SCoT分子标记适用于葛根种质资源遗传多样性分析,本研究结果为广西葛根种质资源鉴定评价和新品种选育奠定了一定的理论基础。
  • 杨旭, 杨志玲, 谭美, 程小燕
    核农学报. 2019, 33(7): 1318-1329. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1318
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    为探明厚朴的基因组信息,开发合适的生物学工具以促进厚朴的遗传育种,本研究利用Illumina-Solexa测序技术对厚朴根、茎皮、叶不同组织的9个样本进行转录组分析,获得大量的序列信息,并以转录组序列为基础进行厚朴SSR分子标记的大规模发掘。结果表明,共获得了109 526条厚朴转录组序列,平均序列长度为1 023 bp,通过与蛋白数据库NR、Swiss-Prot、GO、KOG和KEGG五个数据库比对,分别有6 0361、39 942、65 535、51 351和27 310条厚朴转录组的Unigene被注释;厚朴转录组表达信息进行大通量SSR位点的发掘,发现了含SSR位点的序列25 925条,共27 721个SSR位点,SSR出现的频率为23.67%。厚朴转录组共发现了374种碱基重复模式,且CT/GA和AG/TC是主要的双碱基重复序列,AGA/TCT和AAG/TTC是主要的三碱基重复序列;随机挑选的180对SSR引物中有104对产生清晰可重复的条带,21对引物具有多态性,厚朴SSR引物多态性较高。本研究结果为厚朴及近缘种的遗传多样性分析、遗传图谱构建及比较基因组研究奠定了一定的理论基础。
  • 尹明华, 谭鑫, 郑亚娇, 徐迎昕, 邱梦琴, 曾清华, 蔡红, 陈荣华
    核农学报. 2019, 33(7): 1330-1339. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1330
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    为探究高海拔生境下怀玉山高山马铃薯的适应机制,本研究以怀玉山高山马铃薯(麻籽洋芋)和怀玉山本土农家薯的采后块茎为试验材料进行转录组分析。结果表明,怀玉山高山马铃薯上调的差异基因956个,下调的差异基因2 262个,总数为3 218个;怀玉山高山马铃薯和怀玉山本土农家薯与叶绿素结合、光系统Ⅰ、光合作用和光捕获、光系统Ⅱ、血红素结合、氧化还原酶活性等光合系统相关的GO term富集显著;怀玉山高山马铃薯和怀玉山本土农家薯与光合作用-天线蛋白、丙烷合成、光合作用、苯丙氨酸代谢等Pathway也富集显著,说明怀玉山高山马铃薯和怀玉山本土农家薯在怀玉山高海拔生境下主要是涉及到光合作用基因的差异表达。本研究结果为怀玉山高山马铃薯适应高海拔生境相关基因的挖掘与应用提供了一定的理论参考。
  • 王中堂, 张钟, 周广芳, 李新岗, 张琼
    核农学报. 2019, 33(7): 1340-1348. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1340
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    枣遗传图谱是枣树分子辅助育种的重要工具之一。高质量的枣遗传图谱在遗传演化分析、QTLs基因定位等研究中发挥了重要作用。为开展图位克隆重要农艺性状基因、加快枣育种进程,本文简要概述了目前国内外枣遗传图谱的研究进展,包括设计亲本组合、真实子代鉴定、构建作图群体、遗传图谱构建和相关QTL定位研究等方面,进一步探讨前人研究存在的问题并提出相关解决措施,为开展筛选农艺状候选基因和枣分子辅助育种研究奠定了理论基础。
  • 农产品辐照研究·食品科学
  • 罗春萍, 胡纯秋
    核农学报. 2019, 33(7): 1349-1355. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1349
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    为探讨辐照处理对花生Ara h 2蛋白结构与致敏活性的影响,采用不同剂量60Co-γ辐照处理分离纯化所得到的花生过敏原Ara h 2蛋白,结合紫外扫描光谱、圆二色谱(CD)和聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)评估辐照处理后Ara h 2蛋白的结构变化,并用免疫印迹法和间接酶联免疫吸附法检测辐照处理后Ara h 2的抗原性变化。结果表明,60Co-γ辐照处理可以显著改变花生Ara h 2蛋白的构象,使其降解、发生交联。随着辐照剂量的增大,Ara h 2蛋白与抗体的结合能力呈逐渐下降趋势,且与蛋白紫外吸光度的增强和α-螺旋含量的降低呈现良好的相关性。当辐照剂量为10 kGy时,可基本破坏 Ara h 2 蛋白的结构和免疫活性。60Co-γ辐照处理可以有效降低花生过敏原 Ara h 2 蛋白的致敏性,这为花生脱敏技术的研究提供了新思路。
  • 许岩, 贺永桓, 郑舒文, 刘宇宁, 陈卫华
    核农学报. 2019, 33(7): 1356-1361. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1356
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    为了建立一种金刚烷胺(AMD)检测的新方法,以盐酸黄连素/羟丙基-P-环糊精(BRH/HP-β-CD)为荧光探针,将HP-β-CD分别与BRH、AMD相互作用,测定AMD、BRH/HP-β-CD及两者结合的荧光强度变化规律,并验证分析该荧光分光光度法的适用性。结果表明,HP-β-CD与BRH生成1∶1的包合物并显著增强黄连素水溶液的荧光强度,当加入AMD后,BRH/HP-β-CD包合物的荧光强度逐渐减弱,据此成功建立一种以BRH/HP-β-CD为荧光探针的金刚烷胺检测新方法。当AMD溶液浓度在0.05~4.5 mg·L-1范围内时与荧光猝灭值△F之间呈线性关系,相关系数为0.989 3,检测限(S/N=3)为0.03 mg·L-1。溶液pH值和常见的药物赋形剂均不会对测量结果造成干扰,将本方法用于盐酸金刚烷胺药片的分析,其回收率在92%~101%范围内,相对标准偏差小于1%,说明该方法能够成功用于金刚烷胺的测定。本研究为以超分子包合物为荧光探针用于金刚烷胺类药物的检测提供了理论依据。
  • 陈燕婷, 李高尚, 宣仕芬, 周果, 崔燕,杨文鸽
    核农学报. 2019, 33(7): 1362-1370. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1362
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    为延缓三疣梭子蟹品质劣变,延长其货架期,本试验研究了冰温贮藏、冷藏、冰藏对蟹肉挥发性风味、腺苷三磷酸(ATP)关联物及游离氨基酸含量的影响,并对其呈味物滋味强度值(TAV)及味精当量(EUC)进行分析。结果表明,冰温组蟹肉挥发性风味在贮藏前6 d 无明显变化,而冷藏和冰藏组蟹肉挥发性风味分别在贮藏第2和第4 天开始出现明显变化。冰温组蟹肉肌苷酸(IMP)和腺苷酸(AMP)的滋味强度值、游离氨基酸总量、鲜味氨基酸、甜味氨基酸和甜苦味氨基酸占总游离氨基酸的百分比、EUC均高于同期冰藏、冷藏。组综上所述,冰温贮藏能有效保持蟹肉良好风味,缓解蟹肉风味劣变。本研究结果为冰温贮藏技术在梭子蟹保鲜中的应用提供了一定的理论依据。
  • 罗华彬,林露,司永利,高星,杨文鸽, 王丽丽,陆彤霞
    核农学报. 2019, 33(7): 1371-1376. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1371
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    为确定合适的亲水胶体种类及其添加量,以带鱼鱼糜为原料,通过测定凝胶强度、质构(硬度、粘聚性、弹性和咀嚼性)、白度、持水性和凝胶溶解度等指标,分析瓜尔胶、魔芋胶和沙蒿胶3种亲水胶体对带鱼鱼糜凝胶品质的影响。结果表明,瓜尔胶、魔芋胶和沙蒿胶均能提高带鱼鱼糜凝胶强度,但相同添加量下魔芋胶的改善效果最好,而瓜尔胶对鱼糜凝胶强度的影响不显著。魔芋胶能显著改进带鱼鱼糜凝胶的质构特性;瓜尔胶添加量为2.0%时鱼糜凝胶硬度、弹性、咀嚼性、粘聚性比对照组低;沙蒿胶对鱼糜凝胶的粘聚性影响显著,当添加量为1.5%或2.0%时,带鱼鱼糜凝胶的咀嚼性、硬度增加,弹性下降。瓜尔胶、魔芋胶和沙蒿胶均能提高带鱼鱼糜持水性,降低鱼糜凝胶白度和溶解度,但对鱼糜凝胶色泽的影响不显著。扫描电镜结果显示,1.5%魔芋胶处理组形成的鱼糜凝胶表面规则有序、网络结构致密均一。综合比较,添加1.5%魔芋胶能有效改善带鱼鱼糜的凝胶品质。本研究结果为提高带鱼鱼糜制品品质及生产研发提供了一定的理论依据。
  • 刘晨霞, 乔勇进, 黄宇斐, 王晓
    核农学报. 2019, 33(7): 1377-1385. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1377
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    为研究酸性硫酸钙(ACS)溶液对水蜜桃果实采后致腐匍枝根霉(Rhizopus stolonifer)的抑菌效果,在离体和体内条件下,探究其对匍枝根霉细胞膜渗透率、细胞壁降解酶、呼吸相关酶活性和桃果发病率的影响。结果表明,不同稀释倍数的ACS溶液对匍枝根霉均有不同程度的抑菌作用,其中ACS-10-3处理组的抑菌效果最强。在作用120 min时,ACS-10-3组菌丝细胞膜渗透率达到52.76%,较CK高出39.72%;匍枝根霉在含有50%ACS稀释液的带药培养基中培养9 d时,ACS-10-3组的PG、PMG、CX和GLU等细胞壁降解酶活性得到了抑制,较CK分别降低38.41%、41.96%、59.31%和35.52%;且在很大程度上抑制了呼吸能量代谢系统中酶活性的上升,培养第9天时匍枝根霉的SDH、MDH和IDH活性分别为0.02±0.01、0.68±0.12、106.13±3.54 nmol·min-1·g-1,均显著低于CK(P<0.05)。同时,ACS稀释液可显著降低损伤接种桃果实的匍枝根霉病斑面积和接种发病率,与CK相比,ACS-10-3组桃果实的匍枝根霉病斑面积和接种发病率分别降低了99.61%和73.33%。因此,适宜稀释倍数的ACS溶液能够有效抑制水蜜桃采后因匍枝根霉侵染引起的软腐病。
  • 唐艳, 胡熠, 周伟, 徐大伦, 楼乔明, 杨文鸽, 张进杰
    核农学报. 2019, 33(7): 1386-1392. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1386
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    为开发天然的可降解、可食性包装材料,以高粱醇溶蛋白为原料,采用溶液共混的方法制备可食性丁香酚/高粱醇溶蛋白复合膜,分析不同浓度丁香酚对可食性高粱醇溶蛋白膜物理性能及微观结构的影响并探讨其变化机理。结果表明,添加4%丁香酚可优化蛋白膜的机械性能,提升膜的拉伸强度(TS)和断裂伸长率(EAB);添加丁香酚不影响蛋白膜的水蒸气透过系数(WVP),但略微提高了蛋白膜的溶解度;添加4%丁香酚可增加蛋白膜对紫外光和可见光的吸光度值,即增强膜的光阻隔性能。DSC测量显示,添加丁香酚后降低了高粱醇溶蛋白的玻璃态转变温度(Tg),表明丁香酚提高了丁香酚/高粱醇溶蛋白复合膜的延展性;FTIR分析结果表明,添加丁香酚后使得高粱醇溶蛋白二级结构中的α-螺旋、无规则卷曲转变为β-折叠、β-转角,表明丁香酚有助于提高丁香酚/高粱醇溶蛋白复合膜的机械性能;SEM结果显示,4%丁香酚与高粱醇溶蛋白的相容性良好,制备的复合膜截面光滑紧致。本研究结果为可降解、可食性膜新材料的研究及应用推广提供了理论参考。
  • 赵金, 潘道东, 孙杨嬴, 曹锦轩, 曾小群
    核农学报. 2019, 33(7): 1393-1398. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1393
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    为探索鹅肝酶解物对酒精性脂肪肝的防治效果,以6周龄SD大鼠为研究对象,将其随机分为对照组、模型组,以及鹅肝酶解物高(GLH-H)、低剂量处理组(GLH-L),其中对照组以Lieber-DeCarli液体对照饲料喂养,其他各组以Lieber-DeCarli乙醇液体饲料喂养;GLH-H、GLH-L处理组分别给药600、200 mg·kg-1 BW(体质量)GLH进行干预,对照组和模型组分别给予相同体积的生理盐水灌胃,试验共持续5周。试验结束后测定各试验组大鼠的体质量、肝脏指数、血清中尿素氮、总胆固醇、甘油三酯及炎症因子,分析大鼠肠道微生物的组成,并对各试验组大鼠肝脏病理切片进行观察。结果表明,GLH处理明显降低了酒精性脂肪肝大鼠的肝脏指数(P<0.05),改善了酒精性脂肪肝大鼠肝脏脂肪变性程度,显著降低了大鼠血清中的尿素氮、总胆固醇、甘油三酯及炎症水平(P<0.05)。高通量测序发现,GLH可改善大鼠肠道微生物紊乱的现象。综上,GLH对酒精性脂肪肝的发生具有一定的预防作用。本研究结果为酒精性脂肪肝治疗药物的研究提供了新思路。
  • 耿海荣, 张晨曦, 赵月菊, 刘阳
    核农学报. 2019, 33(7): 1399-1407. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1399
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    为寻求更高效、实用的生物脱毒制剂,提高其应用范围,通过采集酸性、高温的温泉环境样品,筛选获得1株高效降解玉米赤霉烯酮(ZEN)的细菌菌株Y-33,并对该菌株生长和降解特性进行分析。结果表明,菌株Y-33在50℃、pH值5.0条件下孵育36 h,菌液对2 μg·mL-1 ZEN的降解率高达93.79%,对20 μg·mL-1 ZEN的降解率也达82.40%。从形态、生理生化特性及16S rDNA序列对菌株Y-33进行分析,初步鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。该菌株发酵上清液在28℃条件下对ZEN降解率为62.02%。金属离子Mn2+能明显增强菌株Y-33发酵上清液对ZEN的降解能力,降解率达81.17%,而Zn2+严重抑制了Y-33发酵上清液对ZEN的降解能力,降解率仅为5.42%。本研究结果为ZEN解毒菌剂的开发与应用奠定了理论基础。
  • 方玲, 马海霞, 李来好, 杨贤庆, 荣辉, 岑剑伟
    核农学报. 2019, 33(7): 1408-1414. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1408
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    镉是一种化学性污染物,长期接触重金属镉可使人体各大组织器官及生理系统受到损伤。伴随着工农业的快速发展,贝类受到重金属镉污染,出现的镉残留的现象变得日趋严重。本文综述了重金属镉的不同形态和毒性,以及当前在贝类中的污染现状和富集规律,整理归纳了贝类中重金属镉的检测方法,并论述了贝类中镉残留的安全性问题,同时采用风险评估方法对贝类产品中的镉进行风险分析和评价,旨在为贝类的质量安全研究提供一定的技术参考。
  • 同位素示踪·资源环境·动植物生理
  • 罗巧, 邬梦晞, 龙月, 潘远智, 赵胤, 李青, 韩盼盼
    核农学报. 2019, 33(7): 1415-1422. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1415
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    为揭示镉(Cd)处理下圆叶锦葵的光合耐性及其对Cd的富集特征,通过土壤盆栽试验,设置不同浓度Cd[0(CK)、5、15、30、60、100 mg·kg-1]对圆叶锦葵进行处理,测定不同Cd浓度处理下圆叶锦葵的生长、光合参数、光合色素含量、抗氧化酶(SOD、CAT、POD、APX)活性及对Cd的富集能力。结果表明,Cd处理促进了圆叶锦葵的生长,30 mg·kg-1 Cd处理下生物量达到最大值。Cd处理下,光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)均呈先增加后降低的趋势,5~60 mg·kg-1处理时Pn和Tr显著高于CK,100 mg·kg-1Cd处理下的Pn和Tr显著低于CK。Cd处理下,叶绿素a含量增加,而叶绿素b、总叶绿素含量和类胡萝卜素含量呈先升高后降低的趋势,分别在5 mg·kg-1和30 mg·kg-1处理时达到最大值,Cd处理下的光合色素含量均显著高于CK。0~5 mg·kg-1Cd处理下的光合作用受气孔因素和非气孔因素(叶面积、光合色素和抗氧化酶等)的影响;而5~100 mg·kg-1处理下的光合作用主要受气孔因素的影响。随着 Cd 浓度的增加,圆叶锦葵根、茎、叶组织中 Cd 含量逐渐增加,其生物富集系数(BCF)和转运系数(TF)均大于1.0,BCF值在5 mg·kg-1Cd处理时达到最大值,其对Cd具有较强的富集能力,TF值在100 mg·kg-1Cd处理时显著升高,且达到最大值(7.37),其对Cd具有较强的转运能力;100 mg·kg-1Cd处理下,圆叶锦葵根、茎、叶组织中Cd>100 mg·kg-1DW。综上,圆叶锦葵对Cd具有较强的光合耐性和超富集能力,是一种潜在的超富集植物。本研究结果为挖掘新的植物修复材料提供了理论依据。
  • 胡梅, 叶萌, 苟勇
    核农学报. 2019, 33(7): 1423-1431. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1423
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    为探究竹叶花椒花芽分化规律及其芽结构特征,以栽培的竹叶花椒为试验材料,采用冰冻切片法及观察法对竹叶花椒的花芽形态分化及芽结构特征进行研究,探讨其花芽分化特征。结果表明, 根据竹叶花椒花芽分化的特征可将其分化过程分为7个时期,即未分化期(7月20日以前)、花芽分化始期(7月30日-9月10日)、花序轴分化期(9月10日-10月20日)、花蕾分化期(10月20日-12月7日)、萼片分化期(11月1日-次年2月1日)、子房分化期(2月1日-3月5日)和花柱分化期(3月5日-3月15日)。竹叶花椒花芽分化整个周期历时7个多月(227 d)。花芽分化进程呈慢-快-慢-快的变化特征。竹叶花椒的花芽属于混合芽,花芽与叶芽均为裸芽。竹叶花椒的芽外由6~9片幼叶包被,幼叶柔软、肉质。综上,9月上旬为花序轴分化时期,此时期决定了后期花序的大小,是生产上灌水、施肥的关键时期。10月下旬,花芽进入花蕾分化期,此时花芽与叶芽可以明显区分。本研究进一步完善了竹叶花椒花芽形态及分化过程的基本生物学特性,为四川等地的竹叶花椒种植及管理提供了理论依据。
  • 郭丹丹,刘亮,常旭虹,王德梅,陶志强,王艳杰,杨玉双,赵广才
    核农学报. 2019, 33(7): 1432-1439. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1432
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    为探究不同土壤条件下剪叶对不同品种小麦植株性状、籽粒产量和品质的影响,采用盆栽试验,在土壤肥力较高的黑土和土壤肥力较低的潮土条件下,以强筋春小麦品种津强8号和中筋春小麦农麦5号为供试品种,于小麦旗叶展开时,进行不同叶位剪叶处理。结果表明,在其他处理相同时,黑土条件下小麦株高、穗长、千粒重和籽粒产量均显著(P < 0.05)优于潮土条件下的小麦,其中产量提高44.8%,说明土壤肥力对小麦植株性状和产量有重要影响;剪叶处理的穗粒数、千粒重和产量均低于不剪叶(CK)处理,其中剪旗叶的产量较CK降低25.4%,剪倒2叶的产量较CK降低21.8%,且差异显著(P < 0.05),说明剪叶对小麦产量性状有不利影响。黑土条件下籽粒总蛋白质及组分含量均高于潮土,其中总蛋白质含量、球蛋白和醇溶蛋白含量分别较潮土条件下高出1.88个百分点、0.34个百分点、1.06个百分点,且均达到显著水平(P < 0.05),说明土壤肥力对小麦品质有重要影响;津强8号的总蛋白质含量、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量均高于农麦5号,其中谷蛋白含量显著高出1.38个百分点(P< 0.05);而农麦5号的清蛋白含量较津强8号显著高出0.68个百分点(P< 0.05),说明强筋小麦品种并非每项品质指标都优于中筋小麦品种。本研究结果为进一步开展小麦优质高产栽培研究提供了理论依据。
  • 王艳芳, 悦飞雪, 李冬, 刘领
    核农学报. 2019, 33(7): 1440-1447. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1440
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    为比较玉米不同类型及其基因型对重金属镉富集特性的差异,筛选出具有镉(Cd)低积累潜力的玉米品种,通过盆栽模拟试验,研究3种玉米类型(普通玉米、甜性玉米和糯性玉米)的6个基因型(掖单13、郑单-958、苏玉糯-2、沪玉糯-2、金珠蜜超甜和申甜-1)在镉中度污染胁迫(3 mg·kg-1)与轻度污染胁迫(1 mg·kg-1)下植株生长及镉吸收分配特征。结果表明,轻度镉胁迫(Cd1)能够促进所有玉米基因型的生长,而中度镉胁迫(Cd3)降低了掖单-13、苏玉糯-2和沪玉糯-2基因型的生物量,同一镉水平下植株的生物量表现为普通玉米>甜玉米>糯玉米。随着土壤镉含量的提高,镉在普通玉米基因型根中的分配量大于甜型玉米和糯型玉米,但同一镉水平下普通玉米茎、叶和籽粒中的镉含量显著低于甜性玉米和糯性玉米。参试6个玉米基因型中普通玉米郑单-958基因型对镉的生物富集和转运能力最小。依据我国食品中污染物限量标准(GB2762-2017)和饲料卫生标准(GB13078-2017),郑单-958基因型在土壤轻度镉污染(Cd1)下籽粒中镉含量为0.083 mg·kg-1,未超过国家食品安全标准(≤0.1 mg·kg-1),2个普通玉米基因型和2个甜玉米基因型籽粒中的镉含量在土壤中度(Cd3)、轻度(Cd1)镉污染下均未超过国家饲料卫生标准(≤0.5 mg·kg-1)。本研究结果为中、轻度镉污染耕地进行玉米安全生产提供了理论依据。
  • 索炎炎, 范瑞兆, 司贤宗, 余琼, 孙艳敏, 毛家伟, 李亮, 余辉
    核农学报. 2019, 33(7): 1448-1456. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1448
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    为优化砂姜黑土区花生优质高产的施肥方案,本试验以豫花22为试验材料,在大田条件下,采用三因素二次饱和D-最优设计方法,研究氮肥、钙肥与硫肥配施对豫南砂姜黑土花生产量和品质的影响。结果表明,氮肥、钙肥和硫肥对花生产量和品质有显著影响,产量效应方程中中等偏上的氮肥和较高的钙肥存在显著的交互效应,品质效应方程中中等偏上的钙肥和中等偏下的硫肥存在显著的交互效应。比较偏回归系数发现,氮肥对产量的影响最大,其次是钙肥,硫肥对产量的影响最小,对籽仁品质影响依次表现为氮肥>硫肥>钙肥。单因素效应分析表明,本试验条件下的花生产量和品质与氮肥、钙肥、硫肥的用量呈“抛物线”型变化。模型模拟分析表明,花生优质高产的氮、钙、硫施用量组合为104.08~111.81、234.36~282.21、25.15~40.88 kg·hm-2;在经济效益最大时(36 682.82 元·hm-2),氮、钙、硫最佳施用量组合为107.62、243.15、22.91 kg·hm-2,配施比为1∶2.26∶0.21。综上,本研究构建的模型较好地模拟了氮、钙、硫肥与花生产量和品质的关系;同时发现氮钙硫肥互作能够影响花生产量和品质,但花生获得最高产量和最佳品质的氮钙硫配施组合存在差异。本研究结果为豫南砂姜黑土区的合理施肥提供了理论依据。
  • 张萌, 魏全全, 肖厚军, 赵欢, 芶久兰, 赵洪, 朱方宇
    核农学报. 2019, 33(7): 1457-1464. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1457
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    为探究生物炭基肥对贵州黄壤朝天椒的施用效果,采用大田试验,以自制生物炭基肥为供试材料,研究不同生物炭基肥施用量[1 758(BCF1)、2 167.5(BCF2)、2 550(BCF3)、2 932.5(BCF4)和3 315 kg·hm-2(BCF5)]对贵州朝天椒产量、品质、养分积累、肥料利用率和经济效益的影响。结果表明,与习惯施肥(FP)处理相比,施用生物炭基肥可以显著提高朝天椒产量,其中鲜椒增产12.0%~32.8%、干椒增产12.6%~31.6%,且以BCF2处理效果最佳;施用生物炭基肥对朝天椒的硝酸盐和Vc含量影响显著,其中硝酸盐含量降低了3.9%~14.4%、Vc含量提高了1.0%~19.3%,但对还原糖和游离氨基酸含量无影响;与FP处理相比,施用生物炭基肥使氮、磷、钾肥的农学效率分别提高了4.97~13.93、8.49~26.41 kg·kg-1,BCF1、BCF2 和 BCF3 处理的钾肥农学效率提高了3.12~8.32 kg·kg-1,以BCF1处理为最高,氮、磷、钾肥的表观利用率分别提高了24.11~43.90、2.63~7.76、7.50~44.60个百分点,其中BCF2处理的氮肥表观利用率和钾肥表观利用率最高,分别为55.0%和74.1%,BCF1和BCF2处理的磷肥表观利用率最高,均为10.3%;与FP处理相比,施用生物炭基肥后的朝天椒纯收入提高了19.4%~74.8%,以BCF2效果最佳。综上,本试验条件下生物炭基肥施用量为2 167.5 kg·hm-2时朝天椒生物效应和经济效益最好,可作为贵州朝天椒种植的最佳施用量。本研究结果为生物炭基肥在贵州黄壤朝天椒高产栽培技术中的应用提供了理论依据。

  • 李倩, 杨锐, 陈海敏, 吴愉萍, 范海君, 陈娟娟, 骆其君
    核农学报. 2019, 33(7): 1465-1471. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1465
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    为探究琼胶寡糖作为叶面肥的效果,本研究以秋葵为试验材料,以复合肥作为基肥(对照),在秋葵的生长过程中分别增施0.2‰琼胶寡糖(0.2‰ OA)、海藻肥基肥(SF),测定秋葵的生长指标、果实参数及营养品质。结果表明,与对照相比,0.2‰ OA显著促进了秋葵植株的生长并提高了果实产量和营养品质(P<0.05)。0.2‰OA组的秋葵产量较对照提高41.56%,果实中营养物质黄酮、果糖、果胶、游离氨基酸、可溶性糖和Vc分别增加0.39个百分点、29.33%、93.28%、36.09%、19.75%和18.14%。海藻肥的促进效果虽稍逊于琼胶寡糖,但与对照相比仍有显著改善(P<0.05)。SF组产量较对照提高14.74%,其营养物质黄酮、果胶、游离氨基酸、可溶性糖和Vc分别增加0.31个百分点、27.67%、13.26%、6.00%和5.07%。综上,琼胶寡糖能够明显改善果蔬的生长及品质,在高品质果蔬的生产中具有较大应用潜力。本研究结果为琼胶寡糖在高品质农业生产中的应用提供了理论依据。
  • 陈昱, 张福建, 范淑英, 王丰, 王强, 吴才君
    核农学报. 2019, 33(7): 1472-1479. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2019.07.1472
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    为探究不同秸秆腐解物对豇豆连作土壤微生态环境和豇豆幼苗相关生理指标的影响,选用豇豆为试验材料,共设置芥菜秸秆腐解(T1)、大蒜秸秆腐解(T2)、对照处理(不加任何植株粉碎物的豇豆连作土,CK)3个处理,测定在不同处理下,豇豆连作地土壤微生物数量、土壤酶活性、土壤pH值和电导率,以及豇豆生长指标、叶绿素含量和抗氧化酶活性。结果表明,与CK相比,T2和T1处理均能显著提高土壤细菌数量,分别增加了50.02%和111.71%,放线菌分别显著增加了46.22%和17.53%,真菌分别显著降低了45.08%和33.80%。T2和T1处理均能提高土壤酶活性,其中T1处理的土壤脲酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性均为最高,与CK相比分别显著增加了10.74%、93.02%和283.83%;而T2处理的酸性磷酸酶活性最高,增幅为175.80%。此外,T2和T1处理均能显著提高豇豆连作土壤pH值,降低土壤电导率。种植豇豆后,T1处理能显著提高豇豆幼苗株高、茎粗、鲜重、干重和壮苗指数等指标,分别较CK增加了34.73%、9.33%、87.11%、100%和108.77%;但T2处理下豇豆的各生长指标与CK相比无显著性差异。T2和T1处理均能显著提高豇豆叶片叶绿素含量,显著降低丙二醛(MDA)含量,其中T1处理能提高豇豆幼苗过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,与CK相比分别显著增加了16.32%、19.21%和10.92%。综上,秸秆腐解物可为土壤生物提供不同的碳源和能源,维持土壤微生物群落多样性,改善土壤理化性质,从而促进豇豆根系吸收更多的养分,进而提高豇豆幼苗叶片叶绿素含量和抗氧化能力,有利于豇豆幼苗生长发育,达到缓解豇豆连作障碍的目的。本研究结果为实现豇豆生产的可持续性发展提供了理论依据。