2020年, 第34卷, 第7期 刊出日期：2020-07-10
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核农学报. 2020, 34(7): 1369-1377. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1369
为创制花生优良新种质,以花生品种珍珠红1号的干种子为材料,采用浸泡法开展甲基磺酸乙酯(EMS)诱变研究。结果表明,以半致死剂量为选择标准,适宜诱变条件为0.8% EMS处理10 h;筛选获得9个优良M5突变系,其中4个表现出产量高、品质优、综合性状优良等特点。上述4个M5突变系干荚果产量较对照(珍珠红1号)增加10.93% ~ 26.78%,出仁率均高于对照;在品质方面,诱珍珠红1号2Ⅱ/19油酸含量为56.68%、油酸/亚油酸比值(O/L)为1.92,分别较对照提高8.44个百分点和0.57;诱珍珠红1号2Ⅲ/8亚油酸含量为39.05%,较对照提高3.28个百分点;诱珍珠红1号2Ⅲ/10粗脂肪含量为54.52%,较对照提高1.50个百分点;诱珍珠红1号3Ⅰ/8油酸含量为53.70%、O/L为1.71,分别较对照提高5.46个百分点和0.36。ISSR分子标记结果表明,9个优良M4突变系与珍珠红1号在分子水平上均存在明显差异,突变系之间在分子水平上也存在明显差异。本研究结果为花生遗传改良和功能基因研究提供了优良的新种质,为花生EMS诱变育种研究提供了参考。
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核农学报. 2020, 34(7): 1378-1386. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1378本研究前期由籼稻品种Kasalath经EMS诱变获得一个短根突变体ksr8,为揭示该突变体根系发育的分子机制,对其进行了表型鉴定、遗传分析、基因定位、转基因互补验证以及外源精氨酸处理。表型分析表明,ksr8幼苗的株高、主根、侧根和不定根长度均变短,成熟期植株较野生型矮小、分蘖数与每穗实粒数都减少。根尖树脂半超薄切片及醋酸洋红染色显示,ksr8的短根表型与伸长区细胞变短和根尖细胞分裂有关。遗传分析结果表明,ksr8的突变表型受隐性单基因控制,利用图位克隆技术将突变基因定位于3号染色体的分子标记InD3和RM3280之间,物理距离约106 kb,在该定位区间内包含一个编码催化精氨酸合成通路最后一个步骤的精氨酰琥珀酸裂解酶基因OsASL1(LOC_Os03g19280)。测序结果表明,突变体ksr8中OsASL1基因第3外显子内(CDS 653 bp处)的G突变成A,导致编码的218位精氨酸(R)突变为赖氨酸(K);转基因互补试验证实ksr8的表型是由该基因突变引起;进一步分析发现,外源精氨酸添加可以恢复ksr8的根系缺陷表型。本研究结果证明了突变基因ksr8是OsASL1的新等位基因,进一步明确了OsASL1在水稻根系发育过程中的重要作用,为解析水稻根系发育的分子机制提供了基因资源和理论依据。
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核农学报. 2020, 34(7): 1387-1396. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1387类钙调磷酸酶B亚基蛋白(CBLs)互作蛋白(CIPKs) 作为类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,在植物响应非生物胁迫信号转导中起着重要作用。基于前期山葡萄响应低温胁迫转录组测序结果,发现低温胁迫引发的早期伤害及感知阶段的激酶基因中涉及CBL-CIPK 信号通路的VaCIPK18表达显著上调。为进一步研究山葡萄(Vitis amurensis)VaCIPK18激酶参与低温胁迫的功能,采用同源克隆获得了VaCIPK18基因,其开放阅读框为1 320 bp,编码439个氨基酸。基于对VaCIPK18蛋白生物信息学分析,获取胞外结构域中抗原表位丰富的肽段,并将其C端调控结构域(230~439 aa)构建到原核表达载体pET28a-SUMO。将重组表达载体转化至大肠杆菌(E. coli Rosetta)中,经0.8 mmol·L-1 IPTG、37℃诱导4 h表达出大小为42 kDa的包涵体蛋白。将重组蛋白作为抗原免疫日本大耳白兔,获得anti-VaCIPK18多克隆抗体,经检测具有高效价及特异性。Western Blot结果表明,该抗体可以与葡萄内源CIPK18特异性结合,且在50 kDa位置出现与预期一致的条带。同时,CIPK18在低温胁迫后葡萄叶片中蛋白表达水平与室温下相一致,但两种状态下均存在可能的磷酸化与泛素化修饰现象。本研究结果为进一步探究VaCIPK18的蛋白定位、表达及其功能奠定了基础。
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核农学报. 2020, 34(7): 1397-1408. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1397为了解榆叶梅(Prumus triloba Lindl.)在短期碱胁迫下的分子响应机制,本研究采用Illumina HiSeqTM2500高通量测序技术对其在0、1、3、6、12 h碱胁迫下的叶片进行了de novo转录组测序,以此鉴定与碱胁迫相关的差异表达基因(DEGs)。结果表明,从5 960万条raw reads中获得了约5 300万条高质量clean reads,经从头组装后获得了124 786条榆叶梅unigenes。基于8 948个 unigenes差异表达(DEGs), GO富集分析发现,其中有28个基因可能在早期碱胁迫响应机制中起着重要作用; KEGG富集分析发现,不同碱处理时间下的KEGG途径(pathways)具有显著差异。对7个碱性胁迫反应相关基因进行RT-qPCR验证,所得基因的表达模式与RNA-Seq数据结果一致,证实了RNA-Seq结果的可靠性。本研究首次对碱胁迫下的榆叶梅叶片进行了转录组分析,获得的序列数据极大地丰富了榆叶梅可利用的基因资源,深入了解了榆叶梅碱胁迫的分子响应机制,同时为研究以榆叶梅为砧木的中国李(Prunus salicina)在碱胁迫下的适应机制奠定了分子研究基础。
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核农学报. 2020, 34(7): 1409-1420. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1409为了深入分析SBP基因家族在谷子中的功能作用,本研究在谷子全基因组水平,通过NCBI blast及HMMER search等生物信息学方法进行了谷子SBP基因家族鉴定,分析了SBP蛋白理化性质及系统发育,利用RT-qPCR分析了谷子SBP基因在PEG和ABA胁迫下的表达情况。结果表明,谷子SBP基因家族有19个成员,位于9条染色体上,编码的氨基酸序列长度为199~1 118 aa。谷子SBP蛋白系统发育树结果显示,该蛋白家族可分为两大类:第一类分为六个亚类,第二类仅有一个SBP蛋白。谷子SBP蛋白家族成员的外显子数从2~11个不等,且均为亲水性蛋白。亚细胞定位预测结果显示,除SBP7外,所有的SBP蛋白在细胞核中均有信号。谷子SBP蛋白与拟南芥SBP蛋白在进化关系上较远,而与高粱、水稻SBP蛋白进化关系较近。谷子SBP基因家族启动子区域的顺式作用元件主要为植物激素、干旱、光照及病原菌、创伤类的响应元件。RT-qPCR分析结果显示,PEG和ABA胁迫诱导下,SBP基因在叶和茎中的表达均上调,表达量增幅表现为:叶>茎。PEG胁迫后SBP基因的表达增长量显著高于外源ABA诱导;其中,SiSBP13的表达量增幅最大,PEG胁迫4 h叶和茎中的表达量分别达到未胁迫时的180倍和15倍,ABA诱导4 h茎中的表达量最高达到未胁迫时的8倍,而叶中的表达量持续升高,24 h时达到未胁迫时的28倍。本研究为下一步深入研究SiSBPs基因在谷子生长发育阶段中的功能奠定了基础,也为谷子功能基因的挖掘利用提供了候选基因。
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核农学报. 2020, 34(7): 1421-1431. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1421为探究大海马幼体在高温和低温胁迫条件下基因表达水平的变化规律,采用Illumina平台的PE150测序功能对大海马幼体肝脏进行了转录组测序。对照组、高温胁迫组和低温胁迫组测序数据组装后获得22 513个单基因簇(Unigene),N50为2 223 bp,平均长度为1 122.71 bp。与对照组相比,高温胁迫组共获得14 009个差异表达基因,其中5 543个差异表达基因上调,8 466个差异表达基因下调;低温胁迫组共获得20 030个差异基因,14 016个差异表达基因上调,6 014个差异表达基因下调。差异表达基因经KEGG数据库富集发现,高/低温胁迫均导致大海马体内抗氧化途径相关基因表达(HSP70、HSP90、SOD等)发生显著改变;另外,高温胁迫还造成大海马免疫系统相关基因(PIK3R、Akt、IL-10、TLR等)以及细胞凋亡相关基因(CYCS、CASP9、CASP3等)表达显著改变;低温胁迫造成DNA损伤修复(MSH、DDB2、XRCC2、RAD52、Ogg1、PMS2等)、脂肪酸代谢(StARD7、ApoA4、CYP51、Fadsd6等)和细胞凋亡(P21、P53、BAX等)相关基因显著上调。选择HSP70、Fadsd 6与IL-10等13个差异基因验证,RT-qPCR结果与RNA-Seq测序结果基本一致。本研究结果为深入探究大海马温度应激的调控机制奠定了一定的理论基础,而且有助于预防极端温度对大海马造成损伤。
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核农学报. 2020, 34(7): 1432-1439. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1432为了研究不同浓度乙酰水杨酸(ASA)对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum Bohlin)细胞生长、岩藻黄质积累及岩藻黄质生物合成相关基因的表达水平的影响,通过分光光度计、高效液相色谱(HPLC)以及荧光定量PCR测定不同浓度ASA处理后的三角褐指藻的各项指标。结果表明,三角褐指藻的生长和岩藻黄质积累与ASA浓度密切相关。一定浓度的ASA抑制了三角褐指藻的细胞数量;岩藻黄质含量也随着ASA浓度的升高呈现先上升后下降的趋势,当ASA浓度为10 mg·L-1时,岩藻黄质含量最高,达1.78 g·kg-1 DW,为对照组的1.9倍。在不同浓度ASA诱导下,与岩藻黄质生物合成途径有关的PSY、PDS、ZDS、CRTISO、LCYB和ZEP基因表达均上调,当ASA浓度为10 mg·L-1时,相关基因的表达量极显著高于对照组(P<0.01)。主成分分析(PCA)结果表明,PSY、PDS、ZDS、CRTISO、LCYB和ZEP基因与岩藻黄质积累具有相关性,其中,ZEP基因对岩藻黄质生物合成贡献率最高。综上,适当浓度的ASA不仅提高了岩藻黄质合成途径中相关基因的表达水平,而且促进了岩藻黄质的积累。本研究结果为进一步深入研究三角褐指藻中岩藻黄质合成的分子机制奠定了理论基础。
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核农学报. 2020, 34(7): 1440-1446. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1440表油菜素内酯(EBL)在促进植物生长发育及提高植物抗逆性方面发挥着重要作用。本研究以沟叶结缕草[Zoysia matrella (L.) Merr.]胚性愈伤组织为材料,采用不同浓度NaCl进行盐胁迫处理,并在不同盐胁迫下加入不同浓度的EBL,分析EBL对沟叶结缕草愈伤组织生长和再生,以及愈伤组织和再生植株叶片中过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧岐化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明,当NaCl浓度≥0.6%时,沟叶结缕草愈伤组织生长受到抑制;当NaCl浓度≥0.4%时,沟叶结缕草愈伤组织再生受到抑制。在盐胁迫下,加入0.05 mg·L-1EBL对愈伤组织生长的促进效果最显著,加入0.02 mg·L-1EBL对愈伤组织再生的促进效果最显著。当NaCl浓度为0.6%时,经0.05 mg·L-1 EBL处理,沟叶结缕草愈伤组织的直径增长率升高51.74%,鲜重增长率升高49.73%;当NaCl浓度为0.4%时,经0.02 mg·L-1EBL处理,愈伤再生成苗数提高38.14%,根长≥5 mm数提高20.12%。本研究获得了耐盐性更强的沟叶结缕草植株,表明离体条件下添加EBL可有效缓解盐胁迫,促进沟叶结缕草愈伤组织的生长和再生。该研究结果为沟叶结缕草更广泛地应用于盐碱地改良提供了基础依据。
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核农学报. 2020, 34(7): 1447-1455. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1447
为探究哈茨木霉(Trichoderma harzianum)M-33协同小麦秸秆对马铃薯黑痣病的生防效果,及其对马铃薯根际土壤微生物区系的影响,应用平皿对峙法和扫描电镜技术研究哈茨木霉M-33对立枯丝核菌的拮抗机制,通过盆栽试验研究哈茨木霉M-33协同小麦秸秆对马铃薯黑痣病的防治效果和对马铃薯植株生长的影响,基于稀释平板法和高通量测序技术测定协同处理对马铃薯根际土壤微生物区系的影响。结果表明,哈茨木霉M-33对立枯丝核菌的拮抗机制表现为空间竞争和重寄生;协同处理马铃薯出苗率为100%,对马铃薯黑痣病的防效高达70.26%,明显高于对照;协同处理的马铃薯株高、茎粗和分枝数分别为43 cm、0.82 cm和3.89,均明显高于对照;同时,协同处理后马铃薯根际土壤真菌数量较对照降低了29.54%,而细菌、放线菌和木霉菌数量分别较对照提高了75.36%、60.58%和 1 407.27%; 协同处理对真菌群落多样性、群落结构组成影响较大,对细菌群落多样性、群落结构组成影响较小;协同处理能够促进马铃薯根际土壤中有益微生物的聚集。本研究结果可为生防木霉菌高效利用和马铃薯黑痣病的生物防治提供理论基础。
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核农学报. 2020, 34(7): 1456-1463. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1456为了探究灵芝段木栽培过程中杂菌侵染的主要病原真菌组成及其防控措施,首先对发病灵芝段木及灵芝子实体的病原菌进行分离纯化,采用形态学和rDNA-ITS序列分析进行鉴定,然后研究分离菌株的生物学特性以及异硫氰酸烯丙酯对分离病原菌的抑制效果。结果表明,分离获得的4株病原真菌菌株,其中OTA为黄曲霉(Aspergillus flavus),OTB和OTD为青霉菌(Penicillium infrabuccalum),OTC为木霉菌(Trichoderma sp.)。4株病原菌在PDA培养基生长良好,适宜温度为25~30℃;菌株OTA和OTB的最适碳源分别为木糖和葡萄糖,菌株OTC和OTD的最适碳源为果糖和蔗糖;菌株OTA和OTB的最适氮源分别为牛肉膏和尿素,菌株OTC和OTD的最适氮源为NaNO3和蛋白胨;菌株OTB、OTC和OTD在酸性条件生长较好,而pH值对菌株OTA的生长影响较小。异硫氰酸烯丙酯对菌株OTA、OTB、OTC和OTD菌丝的生长具有良好的抑制作用,当异硫氰酸烯丙酯浓度为20 μL·L-1时,其对4株菌株的抑制率均超过97%,可作为安全的防霉剂用于灵芝栽培过程中霉菌污染的防治。本研究结果为灵芝栽培或采后真菌病害的防控提供了理论基础。
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核农学报. 2020, 34(7): 1464-1469. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1464为考察乙酰甲胺磷的辐照降解效果,以乙酰甲胺磷溶液和添加了乙酰甲胺磷的玉米糁为试验对象,研究了电子束辐照剂量、溶液初始浓度、pH值、KMnO4用量对乙酰甲胺磷的降解效果及辐照剂量对玉米糁中乙酰甲胺磷的降解效果。结果表明,乙酰甲胺磷的降解率随着辐照剂量的增加而升高;同一辐照剂量下,降解率随着乙酰甲胺磷溶液初始浓度的增大而降低;辐照剂量为9 kGy时,乙酰甲胺磷的降解率达到最大值,初始浓度为25、50、100、150 mg·L-1水溶液中的乙酰甲胺磷降解率分别为95.76%、94.32%、90.40%、65.60%,玉米糁中的降解率为44.05%;溶液pH值为中性条件时,乙酰甲胺磷的辐照降解效果优于酸性;KMnO4对溶液中乙酰甲胺磷的辐照降解率具有明显影响,当辐照剂量为7 kGy时,8×10-4 mol·L-1的KMnO4可使初始浓度为100 mg·L-1的乙酰甲胺磷溶液降解率达到94.10%。本研究结果为电子束辐照降解乙酰甲胺磷等有机磷类农药残留提供了理论参考和科学依据。
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核农学报. 2020, 34(7): 1470-1479. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1470为探讨γ-氨基丁酸(GABA)对低温胁迫下桃果实蔗糖代谢的影响,以湖景蜜露品种水蜜桃为试验试材,采用5 mmol·L-1外源GABA和100 μmol·L-1 GABA-T抑制剂(VGB)处理桃果实,比较分析水蜜桃出汁率、GABA含量、可溶性糖含量、蔗糖代谢中间产物以及蔗糖代谢相关酶基因的变化。结果表明,外源GABA处理和GABA复合VGB处理通过提高桃果实贮藏后期内源GABA含量和蔗糖含量,从而有效抑制桃果实在低温贮藏期间冷害的发生。此外,外源GABA处理抑制了贮藏后期蔗糖降解相关酶基因PpSUS5的表达,减缓了桃果实中蔗糖含量的降低速率,从而提高了果实抗冷害的能力。外源GABA复合VGB处理增强了贮藏后期蔗糖合成相关酶基因PpSPS1、PpSPP1和PpSUS3的表达,从而维持桃果实较高的蔗糖含量,抑制果实冷害发生。本研究结果为桃果实采后贮藏保鲜提供了理论依据。
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核农学报. 2020, 34(7): 1480-1490. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1480为获得快速酿造水蜜桃酒的专用酵母菌株,生产优质水蜜桃酒,以水蜜桃自然发酵醪为筛菌原料,通过TTC显色法与杜氏小管法初筛;再经耐酒精能力、发酵速度与产酒能力以及发酵液风味分析与感官评定三级复筛,获得了优质高效的酿酒酵母菌PY01(Saccharomyces cerevisiae PY01);并以初始pH值、主发酵温度、酵母接种量为自变量,以酒精度为响应值作酿酒工艺的响应面优化。结果表明,PY01菌株发酵水蜜桃酒最适发酵参数为初始pH 值3.9,发酵温度26℃,酵母接种量6.2%。在此条件下发酵可得到酒精度为12.78% vol,总糖含量为6.71 g·L-1,风味纯正,口感醇厚,典型性的半干型水蜜桃发酵酒。本研究结果为水蜜桃发酵酿酒产业菌种的选择与工艺优化提供了基础。
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核农学报. 2020, 34(7): 1491-1496. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1491为研究不同采收时间对蜂王浆品质的影响,以4-9月份采收的蜂王浆为研究对象,通过比较不同采收时间蜂王浆中蜂王浆主蛋白(MRJPs)、总水溶性蛋白和多酚的含量,分析了MRJPs与自由基清除能力和总抗氧化能力的相关性。结果表明,不同采收期蜂王浆中MRJPs含量存在显著差异(P<0.05),且6月份采收的MRJPs含量最低。水溶性蛋白及总酚含量差异不大(P>0.05)。蜂王浆自由基清除能力与MRJP1和 MRJP3含量的相关系数达0.828和0.847;总抗氧化能力与MRJP1和 MRJP3含量的相关系数分别为0.680和0.743。蜂王浆的抗氧化活性与其MRJPs存在一定程度的正相关,但与多酚含量相关性不明显,说明其自由基清除能力与总抗氧化活性可能是多种抗氧化性活性物质共同作用的结果。本研究为蜂王浆的抗氧化活性研究提供了参考。
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核农学报. 2020, 34(7): 1497-1506. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1497为了对毛霉型豆豉发酵过程中风味进行综合评价,本试验采用顶空固相微萃取/气相色谱-质谱法(HS-SPME/GC-MS)结合电子鼻、电子舌对其发酵过程进行研究。结果表明,毛霉型豆豉不同发酵时期的11个样品共鉴定出68种挥发性风味成分,其中包括酯类18种、醛类7种、酸类3种、醇类26种、酮类4种、其他类10种。挥发性风味成分的种类由前发酵的15种上升至豆豉发酵成熟时(35~42 d)的31种,含量由前发酵1.69 μg·g-1上升至发酵终点44.20 μg·g-1,呈递增趋势,至发酵成熟期稳定,与电子鼻测定结果一致。电子舌测定结果显示,后发酵35 d时,成品的涩味、苦味及苦味回味降到适宜程度,鲜味和丰富性较高,而此时的挥发性风味成分种类丰富、含量高、香味浓郁、丰富性好,滋味和气味俱佳。因此,HS-SPME/GC-MS结合电子感官技术对毛霉型豆豉产品品质的判别具有可行性,可为生产条件的优化提供理论依据。
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核农学报. 2020, 34(7): 1507-1517. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1507为了丰富玉米赤霉烯酮(ZEN)解毒菌种库,通过采集湖南省邵阳市等7个省市粮食样品,筛选获得1株能够高效降解ZEN的解淀粉芽孢杆菌NS2。采用高效液相色谱法检测降解前后ZEN的含量发现,液态发酵72 h,该菌对5 mg·L-1 ZEN标准品的降解率高达96.0%,固态发酵72 h,菌株对玉米粉中2.5 mg·L-1 ZEN标准品的降解率高达88.2%。采用高效液相色谱与四级杆飞行时间质谱联用技术检测该菌处理后的ZEN降解产物,未检测出具有毒性作用的α-玉米赤霉烯醇(α-ZOL)、β-玉米赤霉烯醇(β-ZOL)等ZEN的类似物。此外,抗菌活性试验与木聚糖酶、纤维素酶和蛋白酶活性试验显示降解菌NS2还能通过产生具有抗菌作用的次生代谢产物,抑制病原微生物大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏菌的生长。上述结果表明,解淀粉芽孢杆菌NS2可以高效降解ZEN,具有潜在应用前景,为ZEN解毒产品的开发与应用奠定了材料基础。
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核农学报. 2020, 34(7): 1518-1524. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1518为探究灰葡萄孢霉角质酶的酶学性质以及角质酶对植物角质层的降解作用,以灰葡萄孢霉为材料,采用角质诱导的方法得到角质酶发酵液,上清液经过分离得到角质酶粗提液,采用分光光度法探究温度、pH值、金属离子及有机溶剂对角质酶活力的影响,并通过扫描电镜探究角质酶粗提液对葡萄角质层的作用。结果表明,灰葡萄孢霉角质酶的最适反应温度为35℃,最适反应pH值为7.5,此条件下能够保持较高的热稳定性;Na+、Mg2+、Ca2+对酶活有促进作用,而Zn2+、Cu2+、Fe3+对酶活有抑制作用;甲醇、丙酮、异丙醇对酶活具有促进作用,乙醇、乙腈和三氯甲烷对酶活具有抑制作用;角质酶粗酶液对葡萄角质层具有明显的降解作用。本研究结果为果蔬采后病害的控制提供了理论依据。
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核农学报. 2020, 34(7): 1525-1533. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1525新鲜度是判断水产品品质的一项重要指标。传统新鲜度检测方法大多繁琐、费时费力,建立快速便捷的检测方法具有重要的现实意义和学术价值。生物传感器操作简单、检测快速、成本低,近年来被广泛研究应用于水产品新鲜度的检测。本文在简要阐述传统和新型新鲜度检测方法的基础上,综述了生物传感器在水产品新鲜度检测上的应用,着重介绍了酶固定载体和纳米传感器方面的最新进展,并概述用于水产品新鲜度检测的生物传感器技术当前存在的问题及发展趋势,旨在为该光传感器的后续研发提供参考。
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核农学报. 2020, 34(7): 1534-1542. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1534为探究寒地水稻优质栽培的氮肥施用方式,以粳稻品种垦粳7号和垦粳8号为试验材料,通过2年(2017-2018年)田间试验,设置4种氮肥运筹方式:习惯施肥(T1,施氮量150 kg·hm-2,基肥:蘖肥:穗肥=6:3:1)、氮肥后移1(T2,施氮量150 kg·hm-2,基肥:蘖肥:穗肥=4:3:3)、基于T2的减氮施肥(T3,施氮量135 kg·hm-2,基肥:蘖肥:穗肥=4:3:3)和氮肥后移2(T4,施氮量150 kg·hm-2,基肥:蘖肥:穗肥=5:3:2),其中以T1为对照,研究氮肥运筹对寒地水稻籽粒植酸、总蛋白质及组分、矿质元素含量的影响及其互作效应。结果表明,氮肥、品种对水稻籽粒中植酸含量的影响均达显著或极显著水平。与T1相比,T2、T3和T4水稻籽粒中植酸含量平均分别显著降低了31.92%、48.94%和21.28%;T2、T3和T4水稻籽粒中清蛋白、球蛋白、谷蛋白以及总蛋白质含量均增加,且T2作用效果更明显,分别较T1显著提高了0.14、0.10、0.45和0.60个百分点(2017年两品种均值);T2和T3的醇溶蛋白含量略有降低,T4则略有增加,但与T1差异均不显著;T2和T3水稻籽粒中Cu、Mn、Fe、Ca、K、Zn含量均增加,且T2增加更明显,T4水稻籽粒中各矿质元素含量变化则无明显规律。通过分析氮肥运筹下水稻籽粒植酸含量与蛋白质、8种矿质元素含量的相关性可知,植酸含量与总蛋白质、清蛋白、球蛋白、谷蛋白以及Cu、Mn、Fe、Zn、Ca、Mg、K含量均呈负相关,其中与球蛋白含量和2018年Zn和Ca含量呈显著负相关。综上所述,氮肥平衡分配能降低水稻籽粒中植酸含量,增加总蛋白质和矿质元素含量,有效改善蛋白质组分,从而提高稻米营养品质。本研究结果为寒地稻米的优质栽培的氮肥运筹方式提供了理论依据。
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核农学报. 2020, 34(7): 1543-1550. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1543为了解高粱不同生长时期对NaCl胁迫的响应机制,以高粱杂交品种济粱1号为研究材料,采用自来水(CK)和0.6% NaCl溶液(T)对萌发期、苗期、拔节前期、拔节后期、孕穗期和开花期的济粱1号进行28 d处理。结果表明,与CK相比,萌发期开始NaCl胁迫,其株高、茎粗、地上部鲜重和根干重均差异显著,相对盐害率(RSR)最大,受NaCl胁迫危害最严重。拔节前期NaCl胁迫对穗鲜重影响最显著,其次是拔节后期和孕穗期。拔节前期、拔节后期和孕穗期开始NaCl胁迫对抽穗期影响均不显著。与CK相比,萌发期、拔节后期、孕穗期和开花期开始NaCl胁迫其叶片SPAD值显著降低;与CK相比,6个生长时期进行NaCl胁迫均显著提高了叶片和根中Na+含量;除萌发期外,NaCl胁迫后,其他5个生长时期叶中K+含量显著高于CK。在6个生长时期,NaCl胁迫根中K+含量以及叶片和根中K+/Na+显著低于CK。因此,萌发期开始NaCl胁迫对高粱幼苗形态建成影响最大,拔节前期NaCl胁迫对穗鲜重的积累影响最显著,在生产上应采取一定的抗盐胁迫措施。本研究揭示了济粱1号在6个生长时期的耐盐特点和耐盐生理机制,为盐碱地制定科学合理的抗盐栽培管理措施提供了一定的理论指导。
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核农学报. 2020, 34(7): 1551-1560. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1551为揭示西北寒旱区白菜型冬油菜内源激素和总多酚含量与其抗寒特性的关系,以强抗寒冬油菜品种陇油7号和弱抗寒品种天油4号为试验材料,在田间自然低温条件下,分别取植株的叶片和根系,测定分析内源激素脱落酸(ABA)、生长素(IAA)、赤霉素(GA3)、玉米素核苷(ZR)和总多酚含量的变化。结果表明,冬前和越冬期,间随着气温的降低,2个白菜型冬油菜品种从苗期到越冬期,叶片和根中IAA含量和(IAA+ZR+GA3)/ABA值、叶片中ZR和ABA含量、根中GA3含量和IAA/ZR值均呈先升高后降低的趋势;而叶片中GA3含量和根中ZR含量在陇油7号中均呈下降趋势,在天油4号中均呈先升高后降低的趋势。随着气温持续降低,陇油7号根中ABA含量呈升高的趋势,在天油4号根中则呈先升高后降低的趋势;2个白菜型冬油菜品种叶片中以及陇油7号根中总多酚含量均呈先升高后降低再升高的趋势,天油4号根中总多酚含量呈先缓慢降低而后升高的趋势。相关性分析结果表明,越冬率与冬油菜叶片中IAA和ZR含量以(IAA+ZR+GA3)/ABA的值呈负相关,而与其根中ABA和总多酚含量呈正相关。与强抗寒品种冬油菜陇油7号相比,在降温中后期(11月17日后,-4.75℃),弱抗寒品种冬油菜天油4号叶片中IAA、ZR和ABA含量、(IAA+ZR+GA3)/ABA值和总多酚含量整体均较高,而其根中ABA和总多酚含量整体均较低,说明冬油菜越冬前地上部生长越旺盛,其抗寒性越差。综上所述,白菜型冬油菜根中内源激素ABA和总多酚含量对其抗寒性具有重要作用。本研究为白菜型冬油菜抗寒性受内源激素调控和总多酚影响提供了部分理论依据。
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核农学报. 2020, 34(7): 1561-1567. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1561为了深入认识铁皮石斛对氮施加的适应及反馈能力,本试验采用不同质量百分比浓度的尿素[0(CK)、0.2%、0.6%、1.0%和1.5%]处理红杆铁皮石斛二年生幼苗,并于处理后的第5、第15、第30天进行取样,测定茎中氮、磷、多糖和淀粉含量,研究铁皮石斛在氮添加下茎中总氮、总磷及其化学计量比,以及茎中非结构碳水化合物含量的变化。结果表明,氮处理不同程度地改变了铁皮石斛茎中总氮、总磷含量。当尿素浓度为0~0.6%时,处理30 d后的茎中总氮浓度明显下降,随着尿素浓度升高,茎中总氮浓度显著升高。茎中总磷的变化范围相对较小,处理30 d后,施加低浓度的尿素(0.2%~0.6%)更有利于促进磷的吸收和积累,当尿素浓度为0.6%时,N:P比值降至最低,为3.17。尿素浓度为0.2%时,叶绿素含量达到最高。0.2%浓度尿素处理下的铁皮石斛多糖含量最高,随着氮肥浓度的增加,可溶性多糖含量呈下降趋势。0.2%~0.6%浓度尿素处理有利于茎中淀粉的积累,同时,非结构性碳水化合物含量保持较高水平。铁皮石斛中N:P比值的变化主要由总N含量变化决定,总N含量、叶绿素含量及N:P比值会影响可溶性多糖、淀粉和非结构性碳水化合物的积累。综上所述,施用0.2%浓度尿素不但促进了铁皮石斛碳代谢,积累了更多具有生理活性的碳水化合物,而且对于提高铁皮石斛对不良环境的抵抗力具有十分重要的作用。
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核农学报. 2020, 34(7): 1568-1577. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1568为明确酸性土壤改良剂施用方法,采用三因素二水平的大田试验,研究改良剂种类、施用时间和施用量对植烟土壤pH的影响及对烤烟农艺性状、经济性状和烟叶物理特性、化学成分的效应。结果表明,与对照(CK)相比,施用改良剂能显著提高土壤pH值(移栽后60 d可提高1.24~1.58;移栽后120 d可提高0.39~0.54);施用低剂量石灰有利于打顶前烤烟株高和茎围的生长,施用酸性土壤调理剂有利于打顶前烤烟叶片的生长;施用改良剂主要影响烤烟经济性状指数(ECI)、烟叶物理特性指数(PPI)、烟叶总氮含量,以改良剂用量对烤烟经济性状影响最大,改良剂种类和施用时间互作对烟叶物理性状影响最大,改良剂用量对化学成分影响最大;与CK相比,施用改良剂其烤烟上等烟比例提高7.32~15.46个百分点,均价、产量、产值分别提高1.22%~9.81%、1.72%~40.65%、2.74%~42.67%,其烤烟ECI、烟叶PPI、烟叶CUUI分别提高6.53%~32.31%、0.65%~7.04%、0.36%~13.87%。生产上应用改良剂的方法为,在烤烟整地时施用1 500 kg·hm-2石灰的综合效果最好,其次是在烤烟揭膜培土时施用1 500 kg·hm-2酸性土壤调理剂。本研究结果可为制定山地酸性土壤改良剂施用技术提供科学依据。
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核农学报. 2020, 34(7): 1578-1587. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1578为提高杨梅综合品质及经济效益,研究延迟杨梅成熟期、降低落果率的技术措施,在杨梅硬核期和转色期分别设置覆盖防虫网及防虫网配合覆盖白、蓝、绿、红、黑色防雨布处理,以无覆盖处理为对照(CK1),测定不同处理对杨梅生长发育及果实品质的影响。结果表明,与CK1相比,绿色和蓝色防雨布有利于降低温度和相对湿度,而红色和黑色防雨布有利于温度升高,所有处理均显著抑制光合速率和枝梢的伸长,光合速率抑制率达30.62%~66.75%,其中转色期覆盖防虫网+绿色防雨布处理的抑制率最高。CK1的果实在成熟时100%脱落,硬核期和转色期进行防虫网单独覆盖和防虫网+黑色防雨布共4个处理的落果率在35.23%~70.49%之间,其他处理能显著降低杨梅果实落果率,落果率在16.44%~19.9%之间;防虫网+绿色防雨布处理、防虫网+蓝色防雨布处理延迟杨梅果实成熟时间最长,达5~9 d。综合分析杨梅果实总糖含量、维生素C含量等品质指标,转色期覆盖防虫网+蓝色防雨布处理的果实综合品质最佳,而覆盖防虫网+黑色防雨布处理的最差。本研究结果为有效利用不同颜色防雨布开展杨梅设施栽培、延迟杨梅供应期提供了理论指导。
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核农学报. 2020, 34(7): 1588-1597. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1588为突破生物炭对硝态氮吸附的局限性,以花生壳为原料,在600℃条件下热解制备生物炭(BC),分别用FeCl3、MnCl2、MgCl2对其进行金属负载改性(BC-Fe、BC-Mn和BC-Mg),设计批量吸附试验,结合扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)等进行表征分析。结果表明,铁、锰、镁离子改性使生物炭的比表面积增大6.67~12.16倍,孔容增加3.30~6.00倍,并显著增强了对硝态氮($\text{NO}_{3}^{-}$-N)的吸附性能(P<0.05),吸附量较BC增加11.5%~17.1%,BC-Fe、BC-Mn和BC-Mg对$\text{NO}_{3}^{-}$-N的最大吸附量分别为41.58、39.04、39.58 mg·g-1,铁、锰、镁离子与炭的最佳质量比分别为0.80、0.20、0.20,铁离子改性效果最好;酸性条件有利于改性生物炭对$\text{NO}_{3}^{-}$-N的吸附,吸附动态符合Langmuir方程(R2=0.935~0.961),吸附过程符合准一级动力学方程(R2=0.971~0.980)。综上,通过金属离子改性,增大了生物炭的比表面积和孔容,优化了表面结构。此外,改性生物炭表面的含氧官能团和金属离子能通过形成氢键或静电作用吸附$\text{NO}_{3}^{-}$-N,进而增强对$\text{NO}_{3}^{-}$-N的吸附能力。本研究结果为生物炭吸附材料的制备及吸附性能优化提供了理论依据。
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核农学报. 2020, 34(7): 1598-1605. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1598为研究湿地松生长及树冠性状与产脂量之间的遗传相关关系及其对产脂量的控制途径,以赣北、赣中和赣南等多种典型立地条件下的28年生湿地松家系试验林为研究对象,对112个湿地松家系进行产脂量、生长及树冠性状全林调查,并对测定数据进行分析。结果表明,除枝下高外,产脂量与生长及树冠性状均呈显著或极显著遗传正相关关系,遗传相关系数排名前四的性状分别为胸径(R=0.93)、树冠表面积(R=0.83)、冠长(R=0.78)和冠幅(R=0.73);通径分析中,胸径、树高、树冠表面积和冠幅通过直接和间接作用成为影响产脂量的主导因素,其决定系数贡献率分别为0.557、0.507、0.424和0.240;产脂量与生长、树冠性状的线性回归方程为:y=-0.255+0.040x(DBH)+0.004x(HGT)+0.006x(CSA)+0.036x(CW)(F=955.907**, R2=0.559),模型的预估精度为99.64%。本试验结果明确了湿地松生长及树冠性状与产脂量之间的关系,其中,树高、胸径、冠幅和树冠表面积对产脂量影响较大;建立的产脂量多元回归模型具有一定的现实意义,实现了对树高、胸径和树冠表面积等性状的快速测定预估产脂量,为湿地松产脂量的科学、准确与高效预测提供了依据。
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核农学报. 2020, 34(7): 1606-1612. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1606为探讨油松、华山松、雪松、白皮松和樟子松5种不同品种松针水浸提液和甲醇浸提液对白三叶草的化感作用,本研究采用培养皿生物测定法,研究了不同浓度松针浸提液对白三叶草种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,松针浸提液对白三叶草种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均表现出明显的抑制作用,且随着浸提液浓度升高抑制作用增强;对幼苗生长主要表现为抑制作用,对根长的抑制作用明显高于苗高,但对白三叶草幼苗干重的影响不显著。5种松针水浸提液对白三叶草的化感作用敏感趋势大体为:华山松>雪松>樟子松>白皮松>油松;5种松针甲醇浸提液对白三叶草的化感作用敏感趋势大体为:油松>雪松>华山松>樟子松>白皮松。由此可知,5种松针浸提液对白三叶草具有化感抑制作用,能够影响白三叶草正常生长,松树林下林草复合模式不适宜选择白三叶草。这将为人工林下牧草的选择以及制定适宜的林草复合模式提供理论依据。
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核农学报. 2020, 34(7): 1613-1619. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.07.1613为揭示不同还田方式下北方旱作小麦秸秆腐解规律,以小麦秸秆为试验材料,采用尼龙网袋法,于2014-2015年度在山西临汾保护性耕作长期定位试验区进行试验,设置秸秆还田旋耕(SRT)、秸秆覆盖免耕(SNT)2个处理,分析不同耕作方式下小麦秸秆的纤维素、半纤维素、木质素、有机碳、全氮含量以及秸秆腐解率、有机碳矿化率、全氮释放率的变化。结果显示,经过375 d的田间腐解,SRT秸秆腐解率为50%,SNT秸秆腐解率为31%。SRT秸秆的纤维素、半纤维素、木质素的平均腐解率分别为65%、45%、53%,SNT分别为56%、30%、39%;SRT秸秆有机碳的矿化率为57%,SNT为40%;SRT秸秆全氮素释放率为15%,SNT为36%。研究表明,SRT可加快秸秆腐解与组成成分的分解,SNT有利于秸秆氮素的释放,可减少农田氮投入。SNT秸秆有机碳矿化率低可减少农田碳循环速率,提高麦田固碳能力。本研究结果对我国北方旱作小麦秸秆还田管理具有一定的借鉴参考价值。
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