2020年, 第34卷, 第9期 刊出日期：2020-09-10
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核农学报. 2020, 34(9): 1873-1880. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.1873为了得到高产吲哚-3-乙酸(IAA)菌株,采用紫外(UV)诱变和硫酸二乙酯(DES)诱变的方法,对从烟草根际土壤中分离得到的一株产IAA并具有溶有机磷性状的促生菌进行诱变选育,并对获得的目标菌株的发酵培养条件进行正交优化。结果表明,菌株经UV诱变和DES诱变均能有效提高其IAA产量。诱变条件为 UV(15 W,30 cm)照射1 min或2 mg·mL-1 DES处理30 min时,得到1株高产IAA的菌株UV19,其IAA产量为33.77 mg·L-1,是出发菌株产量的299.48%。菌株UV19经10代继代,其产IAA能力和溶有机磷性状稳定遗传。菌株UV19产IAA培养发酵优化条件为10%装瓶量、初始pH值8、培养温度25℃、接种量3%、培养时间96 h、含500 mg·L-1色氨酸的LB培养基,优化后IAA产量高达75.47 mg·L-1,为优化前的2.23倍。本研究结果为菌肥及生物法生产IAA提供了基础材料及技术方案。
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核农学报. 2020, 34(9): 1881-1888. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.1881促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联信号参与调控植物的多种逆境、生长发育以及花青苷的合成通路。为探究SlMAPK6在番茄中的功能,本研究利用CRISPR/Cas9技术设计3个靶标位点定点编辑SlMAPK6,并获得突变体CRISPR-3和CRISPR-7。PCR和测序结果发现SlMAPK6敲除载体构建成功。通过对T1植株进行卡那霉素基因筛选、靶位点扩增测序及行脱靶效应分析,结果发现矮番茄植株成功突变且未脱靶,与野生型对照表型相比,所有突变植株表现出根系更发达、侧枝增多的表型,表明SlMAPK6在番茄植株形态建成的过程中发挥了重要作用,为进一步探究SlMAPK6在番茄生长发育中的作用奠定了基础。
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核农学报. 2020, 34(9): 1889-1897. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.1889Dof(DNA-binding one zinc finger)蛋白是一类植物所特有的转录因子,N-末端具有高度保守的C2-C2单锌指结构域,C-末端的转录调控区的氨基酸具有高度多样性,其在植物光合、细胞周期及逆境响应等过程中发挥着重要的作用。本研究基于金银花测序数据,利用生物信息学的方法筛选了候选的LjDof基因,并对其理化性质、亚细胞定位、同源序列比对、保守基序、系统进化发育和表达模式进行了深入分析。结果表明,金银花Dof转录因子家族包含11个基因,编码的氨基酸的个数为157~492,理论等电点为5.45~9.48,均为不稳定亲水性蛋白。亚细胞定位显示,LjDof基因都在细胞核中有定位,个别在其他部位也有定位。同源比对和Motif分析发现,11个LjDof基因都含有完整的C2-C2单锌指结构。系统进化发育分析表明,金银花Dof蛋白分为五个亚类。实时荧光定量PCR及表达模式分析表明,LjDof基因在金银花低温胁迫不同时间下有着不同的表达规律。本研究结果为进一步研究金银花Dof基因在逆境胁迫下的功能提供了理论基础。
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核农学报. 2020, 34(9): 1898-1905. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.1898尿卟啉原脱羧酶(UROD)是植物叶绿素、光敏色素和血红素合成中的一个关键酶。为了深入研究UROD基因的功能及其在杂交兰叶艺形成中的作用,本研究在转录组测序基础上,以杂交兰紫妍氏(K21)及其叶艺品系爪艺紫妍氏(K21-1)为试验材料,克隆ChUROD基因,分析其序列信息,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测该基因在不同组织及不同品种叶片中的表达情况,并对相关生理指标进行测定。结果表明,ChUROD基因编码区序列长1 191 bp,编码396个氨基酸;该蛋白质分子量约为43.78 kD,属于URO-D-CIMS-like家族蛋白;系统进化分析表明,杂交兰ChUROD与墨兰UROD的亲缘关系最近。qRT-PCR分析结果显示,ChUROD在K21叶中的相对表达量显著高于茎和根,且显著高于K21-1叶中的相对表达量。对杂交兰UROD酶浓度、尿卟啉原Ⅲ、粪卟啉原Ⅲ含量及叶绿素含量的测定结果显示,UROD酶浓度与其基因的相对表达量分布趋势相似。在K21-1 中,尿卟啉原Ⅲ脱羧产生粪卟啉原Ⅲ的过程受阻,尿卟啉原Ⅲ在黄叶区叶片大量积累;叶绿素a、叶绿素b在黄叶区叶片中合成受阻,且二者含量显著低于K21和K21-1绿叶区叶片。由此可见,ChUROD基因可能在杂交兰叶艺形成中发挥重要作用。本研究结果为杂交兰ChUROD基因的功能验证和叶艺形成机制研究提供了参考依据。
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核农学报. 2020, 34(9): 1906-1920. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.1906抗坏血酸过氧化物酶(APX)是植物体叶绿体清除H2O2的关键酶。为了探究芸薹属作物中APX家族基因的序列特点和表达模式,本研究利用生物信息学方法,从大白菜、甘蓝和欧洲油菜中分别鉴定出10、9和22条APX 家族基因,对这41个成员序列特点、染色体分布、CDS保守域、蛋白保守结构域、蛋白三级结构和系统进化关系等进行预测分析,并通过基因表达数据库分析这些基因在高温、干旱和生物胁迫等逆境条件下的表达模式。结果表明,APX在进化树上可分为8个亚族,分散在不同的染色体上;这些APX基因拥有相对稳定的CDS保守结构域、蛋白保守结构域和三级结构,都具有过氧化物酶功能域,在peroxidase功能域的后端均含有一个螺旋结构状的保守域Motif6。APX基因的Ka/Ks值均小于1,表明APX家族基因整体上正在经历纯化选择。大部分APX1和APX2基因在受到高温胁迫时表达上调,其中BrAPX2a在大白菜的胚和胚乳中强烈响应高温胁迫,但在大白菜其他部位表达微弱,存在一定的表达组织特异性。APX3、APX4等基因对干旱和高温胁迫响应不明显;甘蓝3个APX1基因在白粉虱为害胁迫时表达上调。本研究结果为芸薹属作物APX家族成员的克隆、表达与功能研究提供了一定参考。
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核农学报. 2020, 34(9): 1921-1932. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.1921为了定位与发掘水稻产量性状高配合力数量性状座位(QTL),本研究按照不完全双列杂交(NCⅡ)设计,以泸恢8285与扬恢34杂交构建的重组自交系群体(RIL),分别与泸98A、Ⅱ-32A、冈46A杂交构建的双列杂交群体作为试验材料,在德阳、遂宁和泸州3种环境下对单株生物量、收获指数、单株产量、有效穗数、每穗颖花数、每穗实粒数、结实率和千粒重等性状的一般配合力进行QTL定位。结果表明,3种环境下共检测到50个QTL,单个QTL对表型的贡献率变幅在3.26%~34.26%之间,其中qEP2-2、qSP2-2、qFGP2-2、qTGW1和qTGW2 5个QTL在3种环境下均有检出,qHI3、qEP7、qSP7、qSSR12-1和qTGW3-2 5个QTL在2种环境下检出,其他的QTL仅在其中1种环境下检出。此外,有27个QTL增效等位基因来自泸恢8258。本研究结果为进一步开展相关基因的精细定位、克隆和分子辅助选择育种奠定了基础。
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核农学报. 2020, 34(9): 1933-1942. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.1933为探究高粱抗病基因SbSGT1的功能,以高粱BTx623为材料,利用RNA反转录得cDNA,以cDNA为模板扩增出全长SbSGT1基因,并对其进行生物信息学分析。进一步构建pET-28a-SbSGT1重组质粒进行原核表达,并分别对表达菌株、诱导温度以及异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(IPTG)诱导浓度进行了优化。结果表明,SbSGT1全长1 095 bp,编码364个氨基酸,蛋白理论分子大小约为40.45 kDa,蛋白质等电点为5.0。进化树分析表明,SbSGT1与玉米和水稻的亲缘性较高;蛋白质序列分析表明,SbSGT1蛋白为亲水性蛋白,定位在细胞质中;二级结构预测发现其α螺旋和无规则卷曲占比最高,分别达到43.41%和45.88%。原核表达结果表明,SbSGT1最佳表达菌株为大肠杆菌BL21(DE3),最佳诱导温度和IPTG浓度分别为25℃和0.8 mmol·L-1。本研究为进一步探究SbSGT1基因在高粱抗病机理中所发挥的生物学功能奠定了基础。
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核农学报. 2020, 34(9): 1943-1950. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.1943为建立一种快速准确检测马铃薯卷叶病毒(potato leafroll virus,PLRV)的方法,本研究以PLRV CP(coat protein,CP)基因ORF3保守序列为靶标,建立了PLRV反转录环介导等温扩增(RT-LAMP)检测体系,并对建立的RT-LAMP检测体系的特异性、灵敏度、实际应用效果进行评估。结果表明,建立的PLRV RT-LAMP检测方法,在62℃恒温下扩增50 min,扩增产物中加入双链嵌合荧光染色(SYBR Green Ⅰ),阳性样品颜色变为绿色,阴性样品颜色仍为褐色,可直接目测判断待检测样品是否感染PLRV。该方法只特异性检测PLRV,不与马铃薯X病毒(PVX)、马铃薯Y病毒(PVY)、马铃薯S病毒(PVS)、马铃薯A病毒(PVA)和马铃薯M病毒(PVM)等其他5种马铃薯主要病毒发生交叉反应。此外,建立的PLRV RT-LAMP检测方法的灵敏度较反转录PCR(RT-PCR)方法高100倍。田间样品检测验证,该方法与标准RT-PCR方法符合率达100%。本研究建立的以SYBR Green Ι为颜色指示的PLRV可视化检测RT-LAMP方法,特异、灵敏、便捷,成本低,可满足科研、基层单位对该病毒快速诊断和检测的需要。
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核农学报. 2020, 34(9): 1951-1965. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.1951为揭示林业树种在盐胁迫下的响应机制,以中等耐盐的美洲黑杨无性系后代南林895杨为材料,研究对照和盐胁迫(100 mmol·L-1 NaCl)条件下杨树的生长情况,采用超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱(UHPLC-QTOF-MS)技术分析叶片代谢物,利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术检测部分关键基因表达。结果表明,盐胁迫16 d导致杨树生长受抑制,但对其叶和根中的丙二醛含量无显著影响。正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)鉴定出两组的差异成分,筛选出5条代谢组分差异显著的代谢通路。盐胁迫下,南林895杨叶片中α-酮戊二酸、磷脂酰胆碱(PC)以及棉子糖家族低聚糖(RFOs)积累,而苹果酸和延胡索酸减少;核酸、细胞分裂素B、氨基酸和大部分有差异的酚类含量下降。同时,三羧酸循环、RFOs合成、果糖代谢,以及谷氨酸合成主途径等相关基因上调表达;而海藻糖激酶、酚类合成及谷氨酸合成支路等相关基因下调表达。本研究结果有利于深入了解林木树种耐盐机制,可为更好地发展杨树产业提供理论基础。
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核农学报. 2020, 34(9): 1966-1974. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.1966为了探究果酒酵母菌混合发酵下东方伊萨酵母(Issatchenkio orientalis 166,Io 166) 耐受乙酸的分子机制,采用串联质谱标签(TMT)技术分析差异表达蛋白,进行乙酸胁迫条件下蛋白质组学的研究。结果表明,在对数生长期中期乙酸胁迫下Io 166生长会受到抑制,但Io 166会逐渐适应乙酸胁迫并产生抗性,胁迫4 h后共有461个蛋白差异表达,其中327个上调,134个下调。这些蛋白经注释和统计分析表明,在乙酸胁迫下,谷胱甘肽的合成增加,几种具有抗氧化特性的蛋白质(如PXP9、HYR1、CCP1)上调,对细胞耐受乙酸起到关键作用。此外,与氨基酸(如精氨酸)生物合成和代谢过程相关的蛋白差异表达,热激蛋白(HSP)高度表达以降解聚集和错误折叠的蛋白。本研究结果为Ⅰ. orientalis耐受乙酸提供了理论依据,并对提高果酒耐受乙酸发酵具有潜在的应用价值。
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核农学报. 2020, 34(9): 1975-1982. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.1975为了提高油菜壳木质纤维素分离效率,本试验以油茶壳为原料,研究不同辐照剂量(0、200、400、600、800 kGy)处理后其粉碎能耗、粒度分布和化学组分的变化,同时开展辐照协同甲酸分离油茶壳木质纤维素的工艺研究。结果表明,辐照处理后油茶壳粉碎能耗降低,粉碎后细颗粒样品所占比例增加,经400 kGy剂量辐照处理的油茶壳粉碎能耗比对照节约43.59%,800 kGy剂量辐照处理的油茶壳粉碎后粒径<0.075 mm的颗粒占比达到41.38%。辐照处理后油茶壳木质纤维素发生降解,水溶性组分、水溶性单糖、聚糖含量均增加。辐照协同甲酸分离油茶壳纤维素、木质素和木糖的最佳工艺为:辐照剂量400 kGy,反应温度100℃,反应时间3 h,在此条件下分离获得的油茶壳纤维素、木质素、木糖的提取率分别为89.94%、47.74%和96.37%,纤维素和木质素纯度分别为45.05%和91.92%。本研究结果对油茶壳木质纤维素全组分的高效分离和应用具有重要意义。
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核农学报. 2020, 34(9): 1983-1989. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.1983为了探究牛肉及副产物中稳定碳、氮同位素在加工过程中的变化规律,确证稳定碳、氮同位素在牛肉加工制品产地溯源中的稳定性和有效性。本试验通过对牛肉进行不同时间的水煮、烤制和油炸3种处理,其中水煮和烤制加工时间分别为5、10、15、20、25和30 min,油炸加工时间分别为1、2、3、4和5 min;采用元素分析仪-稳定同位素比率质谱仪(EA-IRMS)测定脱脂牛肉、粗脂肪及副产物中δ13C和δ15N值。结果表明,脱脂牛肉中δ13C值在水煮、烤制和油炸3种加工方式不同加工时间之间均无显著差异,水煮和烤制后粗脂肪中δ13C值无显著变化,油炸后的牛肉粗脂肪δ13C值主要受植物油的影响,加工方式及加工时间对其无显著影响;水煮脱脂牛肉δ15N值在加工25、30 min时与对照组牛肉存在显著差异,但平均差值仅为0.3‰~0.9‰。牛肉稳定碳、氮同位素在不同加工过程中分馏效应较小,可有效用于牛肉加工半成品及成品的原产地溯源。
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核农学报. 2020, 34(9): 1990-1995. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.1990为了提高鱼明胶的凝胶特性,本试验采用动态高压微射流(DHPM)协同谷氨酰胺转氨酶(TG)交联(DHPM-TG)技术对鱼明胶进行复合修饰。结果表明,鱼明胶的亮度、特性粘度和胶融温度均随着TG含量的增加而增大,凝胶强度和硬度先增大后减小。与TG修饰技术相比,DHPM-TG复合修饰技术可显著提高鱼明胶的特性粘度、胶融温度、凝胶强度以及胶体的硬度和咀嚼性。此外,环境扫描电镜结果表明,DHPM-TG制备的鱼明胶胶体结构更加致密。综上,DHPM-TG复合修饰显著改善了鱼明胶的凝胶特性,为生产可替代哺乳动物明胶的高品质鱼明胶提供了新的理论依据。
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核农学报. 2020, 34(9): 1996-2002. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.1996为探究脉冲强光(IPL)对果蔬内源酶活性的抑制效果及相关机理,采用分光光度法研究了IPL处理对多酚氧化酶(PPO)活性的影响,并通过ANS荧光探针法、内源荧光光谱法、凝胶电泳及圆二色(CD)光谱等方法探讨了不同能量IPL处理对PPO结构特性的影响。结果表明,PPO活性随着IPL单次脉冲能量、脉冲次数的增加及脉冲板间距的减小而降低。IPL处理后,PPO表面疏水性及游离巯基含量上升,色氨酸荧光强度下降,最佳发射波长红移,α-螺旋含量下降,β型结构含量上升。同时,凝胶电泳结果显示,PPO蛋白氧化降解。综上,IPL处理可改变PPO二级和三级结构,促使蛋白氧化变性,酶活性下降。本研究结果为IPL技术在抑制食品中内源酶活性及其相关机理的研究提供了一定的理论依据。
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核农学报. 2020, 34(9): 2003-2010. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.2003为了提升杨梅冷藏品质,本研究采用通径分析方法研究了采前喷施2种粒径(40和60 nm)、2种浓度(0.05%、0.10%)组合处理的金红石纳米TiO2对冷藏期间杨梅品质及生理生化指标的影响。结果表明,采前喷施60 nm、0.05% 金红石纳米TiO2,杨梅初始可溶性固形物(TSS)含量比对照组高21.9%,有利于杨梅早熟。冷藏15 d后,杨梅TSS含量比对照组高13.7%,发霉率比对照组低9.5个百分点。采前喷施40 nm、0.10% 金红石纳米TiO2 有助于杨梅的表面杀霉,提高杨梅的贮藏性能。冷藏15 d后,杨梅硬度、可滴定酸(TA)和维生素C(Vc)含量分别比对照组高19.5%、33.2%和5.6%,延缓了还原糖(RS)和TSS含量的上升,而发霉率比对照组低19.5个百分点。逐步回归和通径分析结果表明,RS含量是影响冷藏杨梅好果率的决策因子,影响杨梅好果率波动的限制因子是TSS含量,主要通过RS含量的积累而发生间接的负向作用;TA含量是影响冷藏杨梅发霉率和裂软果率的决策因子。本研究结果为促进杨梅早熟以及提高其冷藏性能提供了思路。
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核农学报. 2020, 34(9): 2011-2020. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.2011为了延长大菱鲆的货架期,选取乳酸链球菌素(Nisin)、乳酸钠和海藻酸钠进行单因素试验,利用响应面Box-Behnken试验设计对复合生物保鲜剂进行复配优化,建立以第9天的鱼肉挥发性盐基氮(TVB-N)含量为响应值的二次多项式回归模型,并通过测定大菱鲆肌肉菌落总数、pH值、TVB-N含量、巯基含量、持水力,以及用低场核磁技术测定水分迁移和光学显微镜观测肌肉组织结构变化,验证最优配比复合保鲜剂的保鲜效果。结果表明,经方差分析和回归拟合,得到3种生物保鲜剂的最佳添加量为Nisin 0.04%、乳酸钠5.92%、海藻酸钠1.06%,经保存9 d的大菱鲆TVB-N有最小值(18.37 mg·100g-1), 且Nisin与乳酸钠对大菱鲆的保鲜具有显著的交互作用(P<0.05),响应面模型与实际情况拟合较好。经复合保鲜剂处理过的4℃冷藏大菱鲆,货架期可延长至14 d。本研究为制备高品质水产品可食性涂膜提供了理论依据和技术支持。
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核农学报. 2020, 34(9): 2021-2031. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.2021为开发利用小黄鱼边角料制备浓缩鱼汤,本研究采用酶解工艺对小黄鱼边角料进行酶解并对其酶解液的功能活性进行研究。以氨基酸态氮含量为指标,通过单因素及响应面试验探究酶制剂种类及添加量、pH值和酶解时间对酶解效率的影响;采用DEAE层析柱对酶解液进行分离纯化,SDS-PAGE凝胶电泳测定酶解多肽的分子量;通过测定酶解多肽对·OH和DPPH自由基的清除率、对细菌生长曲线的影响判断酶解多肽的抗氧化性和抗菌性。结果表明,以碱性蛋白酶为酶制剂,当酶与底物蛋白比为322 U·g-1、固液比(m:v)为1:2、pH值为11.0、温度为55℃、酶解时间为2 h时,小黄鱼酶解液中氨基酸态氮含量为0.545 2 g·100g-1;酶解液经DEAE柱分离得到了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四组多肽,其中组分Ⅲ多肽的分子量小于3.3 kDa;当酶解液中氨基酸态氮含量分别为8.62 和25.59 mg·mL-1时,对·OH和DPPH自由基的清除率分别约为80%和61%;组分Ⅲ多肽对枯草芽孢杆菌、酵母菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌均有不同程度的生长抑制作用。本研究为小黄鱼边角料开发浓缩鱼汤及其他综合利用提供了依据。
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核农学报. 2020, 34(9): 2032-2044. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.2032为探究菊粉酶降低红肉风险物质N-羟乙酰神经氨酸 (Neu5Gc) 含量的效果和分子机制,本研究首先采用菊粉酶处理Neu5Gc标准品并对其进行液相质谱检测,其次选择外切型菊粉酶(蛋白数据序列号:1Y9G) 和内切型菊粉酶 (蛋白数据序列号:3SC7) 与Neu5Gc进行分子对接和分子动力学模拟,并以氨基酸虚拟突变验证菊粉酶结合Neu5Gc的关键残基。最后利用密度泛函理论 (DFT) 和独立密度梯度模型(IGM)分析动力学平衡后Neu5Gc和菊粉酶活性残基复合物的分子间弱相互作用强度与分布。结果表明,外切和内切型菊粉酶对Neu5Gc标准品含量的平均降低率分别为55.33%和43.81%;理论计算表明,Neu5Gc主要以羟基氧、酰胺氮原子与菊粉酶活性位点残基发生弱相互作用而稳定结合到活性口袋中,水环境下对外切和内切菊粉酶的结合能分别为-22.71和-8.46 kJ·mol-1。本研究结果为菊粉酶的理性设计和在红肉安全性控制中的应用提供了一定的参考。
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核农学报. 2020, 34(9): 2045-2050. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.2045为建立动物尿液中异丙嗪亚砜、异丙嗪、氯丙嗪、安眠酮和地西泮5种镇静剂类药物残留的超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)检测方法,本研究以固相萃取为净化手段,采用HPLC-MS/MS检测猪、牛和羊尿液中5种镇静剂类药物的残留量。结果表明,尿液样品经离心,调节pH值,Oasis MCX固相萃取柱净化后,能够有效去除杂质,5种镇静剂在0.6~20.0 μg·L-1范围内呈良好的线性关系,相关系数(R2)均大于0.993;5种镇静剂类药物的检出限和定量限分别为0.1和0.6 μg·L-1,0.6、2.5和9.0 μg·L-1 3个添加水平的回收率介于64.6%~110.2%之间,相对标准偏差(RSD)均小于6.0%。本研究结果为不同动物尿液中镇静剂类兽药残留的精准检测提供了技术支持。
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核农学报. 2020, 34(9): 2051-2058. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.2051为探究侧深施肥对川西平原区机械直播水稻产量形成和氮素利用的影响,本研究以常规籼稻黄华占为试验材料,采用单因素随机区组试验设计,研究不施氮肥(N0)、尿素2次撒施(TF)、尿素1次撒施(UB)、尿素侧深施(UM)、尿素和缓释尿素混合侧深施(SRUM)对机械直播水稻干物质积累,氮素积累、转运、分配,产量形成及氮素利用的影响。结果表明,直播水稻干物质积累、氮素吸收总量、氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率和产量均表现为SRUM>UM>TF>UB>N0。SRUM和UM茎叶氮素表观转移量、茎叶转移的氮对籽粒氮的贡献率均显著高于其他处理。SRUM茎叶干物质转运量显著高于UB和UM,增幅分别为28.97%和4.17%。SRUM和UM有效穗数显著高于其他处理,处理间差异达显著水平(P<0.05),产量分别较UB增长8.00%和12.95%。与TF相比,UM、SRUM氮肥吸收利用率分别提高11.35%、46.94%,氮肥农学利用率分别提高7.22%、25.88%。相比其他施氮处理,SRUM能够显著提高直播水稻的有效穗数、干物质积累量、氮素吸收总量、茎叶氮素表观转移量和茎叶干物质转运量,同步提高产量和氮肥利用率。可见,SRUM既能减少机械直播水稻的施肥次数,又能增产增效,值得大面积推广应用。本研究为川西平原直播稻的轻简化生产提供了参考。
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核农学报. 2020, 34(9): 2059-2070. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.2059为探求北疆地区种植加工番茄节水、节肥、高产、高效的科学灌溉施肥制度,本研究于2017-2018年在石河子大学节水灌溉试验站开展水氮耦合试验。试验设置4个灌溉水平,3个施氮梯度进行完全组合设计,分析不同水氮处理下加工番茄的生长生理指标、品质因素和经济效益。结果表明,适宜的水氮耦合对加工番茄的株高、茎粗影响极显著(P<0.01)。灌溉量对加工番茄花期的光合指标影响显著,水氮耦合对番茄花期净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)影响显著(P<0.05)。较低、较高的灌溉施氮量不利于加工番茄的增产以及果实品质和灌溉水利用效率的提高。基于模糊数学综合评价法认为,当考虑节水、节肥、经济及环境等综合效益时,应设置灌溉量为4 500 m3·hm-2,施氮量为225 kg·hm-2。综上所述,适宜的灌溉量和施氮量可以提高作物经济效益和农户的种植积极性。本研究结果对改善北疆农田肥料污染,提高水肥利用效率具有深远意义。
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核农学报. 2020, 34(9): 2071-2079. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.2071为明确油菜薹的营养品质、不同“油蔬”两用型油菜薹品质、菜薹产量与环境之间的关系,通过测定碳水化合物、维生素类物质和微量元素含量,比较了油菜薹、红菜薹和白菜薹3种菜薹的营养品质;6个“油蔬”两用型油菜品种(系)油菜薹营养品质;杭州余杭和丽水龙泉2个生态区的油菜薹产量、籽粒产量以及经济效应。结果表明,油菜薹可溶性糖、3种维生素类物质(维生素C、B1和B6)、有效Zn和全Se含量分别是白菜薹的1.82、2.61、4.44、1.68、1.81和1.67倍,表明油菜薹具有优良的营养品质。6个油菜品种(系)的油菜薹的糖类物质(除果糖)和维生素类物质含量在丽水龙泉均显著高于杭州余杭。就微量元素而言,有效Fe、有效Cu、有效Zn和全Se含量在杭州余杭显著高于丽水龙泉,有效Mn含量则相反。说明油菜薹中需要经过代谢、运转的营养物质(如碳水化合物)在丽水龙泉具有显著优势,而从土壤中吸收的营养元素则相反。“油蔬”两用型油菜品种(系)籽粒和菜薹产量受生态区影响显著。通过增加采收一季菜薹,油菜的经济效益可增加一倍。本研究为“油蔬”两用型油菜品种利用以及不同生态区优质高产栽培提供了理论依据。
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核农学报. 2020, 34(9): 2080-2087. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.2080为缩短“薯-稻-稻”三熟制作物早稻的生育期,促进“薯-稻-稻”茬口顺畅衔接,提高整体经济效益,本研究以不同经济作物替代早稻,分别在2016年惠东县和2017年白云区试点进行田间试验,共设置5个处理:休耕T0(空白对照,不种任何作物)、常规处理TCK(早稻)、T1(黄瓜)、T2(豆角)、T3(甜玉米),探究不同春播经济作物生育期、产量、种植效益和肥料效率及土壤酶活的差异。结果表明,种植黄瓜、豆角和甜玉米替代早稻均可明显增加经济效益和缩短生育期。其中,T3效果最优,与TCK相比,单位面积种植效益增加了1.32~3.72 元·m-2,生育期缩短了37~43 d,收获指数提高了18.6%~20.1%;同时,增加了土壤有效磷和速效钾含量,增强了土壤脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶的活性。综上,甜玉米等经济作物代替早稻形成的“经济作物-中晚稻-冬种马铃薯”三熟轮作模式可以使作物茬口衔接更加顺畅,提升三季作物的整体经济效益,对农民增收具有积极作用。本研究为优化广东乃至华南“薯-稻-稻”三熟区的种植模式提供了理论基础和实践依据。
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核农学报. 2020, 34(9): 2088-2094. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.2088为研究施氮量对油后直播棉花生物量累积特征及其与产量、品质的关系,于2016-2017年在湖南常德设置了施氮量分别为0、90、180、270、360 kg·hm-2氮肥水平试验。结果表明,在施氮量为0~360 kg·hm-2范围内,施氮量越大棉株营养器官生物量累积越多,而棉株生殖器官生物量则在施氮量为270 kg·hm-2时累积最多;皮棉产量、成铃数和单铃重均在施氮量为270 kg·hm-2时达到最大;0~270 kg·hm-2范围内,衣分随施氮量增加而增加。在施氮量为270 kg·hm-2条件下,纤维长度和断裂比强度最高;适宜施氮量有利于纤维长度、断裂比强度的提高和马克隆值的优化,对伸长率和整齐度基本无影响。综上所述,适宜施氮量可提高棉花的产量、品质,洞庭湖棉区适宜的施氮量为180~250 kg·hm-2。本研究结果为环洞庭湖棉区的氮肥合理运筹提供了技术参考。
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核农学报. 2020, 34(9): 2095-2102. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.2095为研究不同LED红蓝光质比对水稻幼苗生长和生理特性的影响,以湘早籼45号为试验材料,通过在白光的基础上添加不同光质比例的红光(主波长662 nm)和蓝光(457 nm),设置T1(白光:蓝光=2:1)、T2(白光:蓝光=1:2)、T3(白光:红光=7:1)、T4(白光:红光=2:1)、T5(白光:红光=3:2)、T6(白光:红光=1:2)共6种不同光质配比,以白光为对照(CK),探究不同光质比对水稻幼苗形态指标和生理特性的影响。结果表明,增加红光比例提高了水稻幼苗株高、倒二叶叶长、叶面积、壮苗指数、地下部鲜重、根总长、根总数、根表面积、叶绿素含量和叶片过氧化氢酶(CAT)活性。增加蓝光比例抑制了水稻幼苗的株高、第一叶叶鞘长,但在蓝光作用下水稻幼苗茎基宽、倒二叶叶宽、叶面积、壮苗指数、幼苗生物量、根总长、根总数、根表面积、根体积、叶绿素含量增加。T2的茎基宽和壮苗指数最大,相比CK分别增加了23.1%和51.6%。T3和T4有利于生物量积累以及叶面积和叶片抗氧化酶活性的提高,相比CK,T3和T4叶面积分别提高46.9%和45.6%。综上,LED红光提高了水稻叶片叶面积和抗氧化酶活性,促进幼苗干物质积累和根系系统的发育,蓝光则提高了茎基宽和壮苗指数,对改善水稻幼苗形态和培育壮苗具有重要意义。本研究为优化水稻工厂化育秧光照参数提供了理论依据。
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核农学报. 2020, 34(9): 2103-2111. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.2103为了解覆盖栽培与施用石灰氮对早竹林土壤重金属污染的潜在生态风险以及对早竹笋重金属健康风险的影响,选择浙江省德清县3个主要早竹笋产区作为试验点,采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法检测了3种不同处理(不覆盖、覆盖和覆盖后施用石灰氮)下早竹林土壤和笋中的Cr、As、Hg、Ni、Cd和Pb等6种重金属的含量。结果表明,各试验点土壤中重金属含量排序均为Cr>Pb>Ni>As>Cd>Hg,覆盖栽培使土壤酸化,重金属富集,而覆盖栽培后施用石灰氮则可改善重金属的富集水平;覆盖栽培后笋中Cr、As、Hg、Ni、Cd、Pb 6种重金属含量最大值分别为0.23、0.06、0.006、0.65、0.04、0.10 mg·kg-1, 均未超出标准森林食品质量安全通则(LY/T 1777-2008)和食品安全国家标准食品中污染物限量(GB 2762-2012)中的限值。覆盖栽培后施用石灰氮能够降低笋中重金属的积累,同时明显降低土壤重金属综合潜在生态危害指数,通过食用笋摄入6种重金属的健康危害指数(HI)均低于美国环保署(US EPA)推荐的最大可接受水平1.0,无明显健康风险。研究表明,施用石灰氮有助于缓解覆盖栽培所引起的重金属污染现象。本研究为石灰氮在林业生产上的应用提供了科学依据。
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核农学报. 2020, 34(9): 2112-2123. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.09.2112为探究灵武长枣果实糖积累、蔗糖代谢关键酶及相关基因表达水平对气温升高与干旱的响应,以6年生灵武长枣为试验材料,设置大气环境温度和土壤含水量双因素试验,研究了果实不同成熟期葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉含量及转化酶(AI,NI)、蔗糖合成酶(SS-s,SS-c)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)等关键酶活性变化,并从分子水平分析基因表达特性。结果表明,与自然大气温度(T1)环境相比,升高大气温度(T2)环境下灵武长枣果实的葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉含量及NI、SPS、SS-s活性分别增加0.18%~22.02%、0.97%~21.97%、0.43%~85.30%、5.39%~49.06%、0.60%~28.53%、0.01%~31.21%、0.77%~25.31%;与正常土壤供水条件(D1)相比,中度干旱条件(D2)下,灵武长枣果实的果糖、蔗糖、淀粉含量及NI、SS-c活性平均分别增加44.26%、49.56%、38.20%、56.04%、45.36%;大气温度升高2.0℃左右时,ZjNI基因中ZjNI 1和ZjNI 2分别上调14.25和14.52倍;气温升高伴随重度干旱条件下,ZjSPS基因中ZjSPS 1和ZjSPS 4分别上调24.36和93.70倍;ZjSS基因中ZjSS 1和ZjSS 3分别上调131.29倍和81.38倍。综上所述,干旱条件对灵武长枣果实糖含量和关键酶活性的影响显著;气温升高可减缓中度干旱对糖积累的促进作用,加剧重度干旱对糖积累的抑制作用;气温升高伴随干旱可促使蔗糖代谢关键酶基因表达上调。结果表明,大气温度上升和干旱显著影响灵武长枣果实营养品质。本研究可为宁夏灵武长枣生产实践应对全球气候变化提供理论指导与科技支撑。
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