2020年, 第34卷, 第12期 刊出日期：2020-12-10
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核农学报. 2020, 34(12): 2629-2637. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2629植酸具有较强的抗氧化能力,对作物籽粒的耐储性和活力均具有重要作用,但其作用机制尚不明确。为揭示大豆低植酸突变体和野生型亲本中抗氧化代谢产物的差异,本研究以低植酸突变体Gm-lpa-ZC-2、Gm-lpa-TW-1、Gm-lpa-TW-1-M,以及野生型亲本浙春3号、台湾75为材料,分析大豆籽粒发育过程中植酸含量对抗氧化能力的影响。结果表明,大豆籽粒发育过程中的总抗氧化能力受过氧化物酶和过氧化氢酶活力的影响较大,而非酶类氧化剂谷胱甘肽对总抗氧化能力影响较小。随着籽粒的成熟,脂质氧化物、丙二醛与蛋白羰基化产物的含量逐渐增加。低植酸突变体Gm-lpa-ZC-2、Gm-lpa-TW-1-M和亲本浙春3号、台湾75的总抗氧化能力较强,且籽粒活力也较高;而低植酸突变体Gm-lpa-TW-1的总抗氧化能力最弱,且籽粒活力也最弱,说明大豆籽粒抗氧化水平与籽粒活力呈正相关,但与植酸含量无相关关系。由此推测植酸并非影响大豆籽粒抗氧化能力和活力的直接因素。本研究结果为进一步探索低植酸作物的籽粒活力下降机制,培育高籽粒活力低植酸大豆品种提供了参考。
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核农学报. 2020, 34(12): 2638-2646. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2638Na+/H+逆向转运蛋白(SOS1)是植物耐盐的关键因子之一,在植物响应非生物胁迫过程中发挥着重要作用。为解析印度南瓜SOS1基因的序列特征和功能,利用生物信息学和分子生物学方法对其进行研究。结果表明,克隆获得印度南瓜SOS1基因cDNA全长序列,命名为CmaSOS1,GenBank登录号:NW_019272028。序列分析表明,CmaSOS1基因的cDNA全长3 940 bp,包含一个3 429 bp的开放阅读框架,编码1 142个氨基酸。CmaSOS1基因含有23个外显子和22个内含子,全长46 314 bp。CmaSOS1蛋白的分子量为126.7 kDa,理论等电点为5.92,包含12个跨膜结构区域,具有一个Na_H_Exchanger superfamily结构域和一个CAP_ED superfamily结构域;CmaSOS1蛋白属于疏水性稳定蛋白,二级结构元件多为无规卷曲和α-螺旋。CmaSOS1蛋白与葫芦科的中国南瓜、西葫芦、甜瓜、黄瓜和苦瓜Na+/H+逆向转运蛋白的同源性较高,序列一致性分别为98%、98%、90%、89%和89%。实时荧光定量PCR分析表明,CmaSOS1基因在印度南瓜的根和叶中表达量较高,在茎、花、果实中的表达量较低;该基因受NaCl和聚乙二醇(PEG)诱导后均呈上调表达,推测CmaSOS1基因可能在印度南瓜抵御盐分胁迫和干旱胁迫过程中发挥重要作用。本研究为进一步揭示CmSOS1在非生物胁迫下的功能奠定了基础。
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核农学报. 2020, 34(12): 2647-2657. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2647干旱应答元件结合蛋白(DREB)类转录因子在植物逆境信号转导途径中具有重要的调控作用。为了解AP2/ERF转录因子在茶树逆境胁迫的分子调控机理,本研究从茶树龙井43叶片的cDNA中克隆得到一个编码CsDREB-A2转录因子的基因;对CsDREB-A2基因及其编码蛋白序列特征进行分析,并利用实时荧光定量PCR法检测该基因在茶树不同非生物胁迫处理下的表达水平。结果表明,CsDREB-A2基因开放阅读框为1 056 bp,编码351个氨基酸,其编码氨基酸序列具有AP2保守结构域,包含典型的YRG元件和WLG基序。AP2结构域第14、第19位氨基酸分别为缬氨酸和谷氨酸。拟南芥AP2/ERF家族转录因子的进化分析表明,该转录因子属于DREB亚族的A2组。CsDREB-A2相对分子质量为39 080 Da,理论等电点为5.32,属于亲水性蛋白,主要由α-螺旋和随机卷曲组成,无序化特征明显且存在一个LM无序区域;可能定位于细胞核,不存在信号肽和跨膜结构,属于非分泌蛋白。CsDREB-A2基因在高温(38℃)和干旱(200 g·L-1 PEG)胁迫下均能快速诱导表达,并显著高于对照,分别在处理4、2 h达到最大值,为对照的20.70和42.90倍,植物在渗透胁迫下,可能通过ABA信号途径调节该基因对干旱的耐受性。高盐(200 mmol·L-1 NaCl)胁迫下CsDREB-A2基因的表达受抑制,推测其可能存在负调控结构域降低该基因在盐胁迫下的表达量。本试验结果为研究DREB类转录因子在茶树抗逆胁迫的分子调控机制提供了一定的理论参考。
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核农学报. 2020, 34(12): 2658-2672. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2658为了发掘辣椒株高、始花节位、单果质量、果纵径、果横径、果形指数和果肉厚度等重要农艺性状的关联位点和优异等位变异,本研究以194份辣椒核心种质为试验材料,利用广义线性模型(GLM)和混合线性模型(MLM)两种方法,基于分布于辣椒12条染色体的58个SSR标记,对上述7个农艺性状开展了关联分析。结果表明,GLM方法检测到20个SSR关联位点,解释的表型变异率为2.09%~21.91%;MLM方法检测出17个SSR关联位点,能解释2.07%~7.24%的表型变异;有12个位点被两种方法同时检测到;基于关联位点各等位变异的表型效应,发掘出TC7268Sa、CAMS-327a、HpmsE132a、ge35-141pmH0135Ca、CAMS-454c和Hpms2-24a等优异等位变异,筛选出B003、B010、B015、B020、B022、B042、B048、B052、B097、B111、B134、B138、B166、B178、B351、B352、C005、C014、V06C0007、V06C0295、V06C1082、V06C1088、V06C1187、V06C1321、V06C1600、V06C1707、V06C1719和V06C1898等28份优良农艺性状典型种质材料。本研究结果为辣椒相关农艺性状优异基因的发掘、分子标记辅助选择与聚合育种提供了理论指导和材料基础。
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核农学报. 2020, 34(12): 2673-2680. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2673为了深入剖析玉米的株型性状和产量性状的遗传基础及其相关关系,本研究以204份玉米自交系作为关联群体,利用分布于玉米全基因组上的558 529个单核苷酸多态性标记(SNPs)对5个相关性状进行全基因组关联分析。结果表明,供试自交系各性状基本呈正态分布,且各性状间存在丰富的变异,变异系数在9.00%~50.00%之间;通过相关性分析和热图层次聚类分析株型和产量相关性状间彼此紧密关联;且由主成分分析筛选出总体方差累计贡献率达到71.667%的主成分2个;以P≤1×10-5为显著阙值,利用Q+K模型对供试材料的5个相关性状进行全基因组关联分析,在株高、穗位高和单穗重间共检测到13个显著的SNP位点,分别分布于玉米的第3、第5、第6、第7号染色体上,而在总叶片数和穗上叶数间未检测到显著的SNP位点;在显著SNP上下游各50 kb范围共搜索到39个相关候选基因,其中有注释的基因12个,并对株高与穗位高最佳候选基因进行了预测。本研究通过对玉米株型及产量相关性状进行全基因组关联分析,为后期基因功能的验证与新功能的开发奠定了良好的基础。
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核农学报. 2020, 34(12): 2681-2691. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2681为了探究冻结方式对中华管鞭虾(Solenocera melantho)肌肉差异蛋白质的影响,本试验运用非标记(label-free)定量蛋白质组学技术,研究液体浸渍冻结、真空包装结合浸渍冻结、静止空气冻结、真空包装结合空气冻结4种方式对中华管鞭虾差异蛋白表达的影响。结果表明,与新鲜中华管鞭虾相比,上述4种冻结方式处理后的虾肌肉中分别有269、162、299、289个差异蛋白,其中表达上调的蛋白分别有100、59、63、61个,表达下调的蛋白分别有169、103、236、228个。筛选出甘油-3-磷酸脱氢酶(NAD+)、β-胸腺素2个差异蛋白,有望成为与冻结中华管鞭虾品质变化相关的指示蛋白标志物。本研究为深入了解中华管鞭虾在不同冻结方式下的品质变化机制,以及寻找出与新鲜度相关的指示蛋白提供了理论依据,也为虾的冻结工艺技术提供了参考。
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核农学报. 2020, 34(12): 2692-2700. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2692为了解黄秋葵抗南方根结线虫相关基因组学,利用Illumina Hi-seq TM2500高通量测序技术研究受南方根结线虫侵染后黄秋葵种质12C2转录组基因的差异表达。结果表明,接种南方根结线虫18 h后,从接种和未接种的黄秋葵种质12C2根尖中共获得71.49 Gb有效数据,Q30碱基百分比均达到94.0%以上。共获得2 318个差异表达基因(DEGs),包括1 156个上调基因,1 162个下调基因,其中功能注释基因2 202个。根据unigene库序列进行GO、KOG和KEGG注释,细胞壁代谢相关基因——内切葡聚糖酶基因家族、聚半乳糖醛酸酶基因家族、葡聚糖内-1,3-β葡糖苷酶基因家族和果胶裂解酶基因家族下调表达,植物激素代谢相关基因——生长素响应蛋白基因、生长素流入运输载体基因下调表达,茉莉酸合成酶基因上调表达,调控相关基因表达的WRKY和MYB转录因子基因家族上调表达,参与植物细胞的膜联蛋白基因家族上调表达,植物细胞周期蛋白基因家族下调表达。本研究结果为开展黄秋葵抗南方根结线虫基因组学和分子生物学研究奠定了基础。
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核农学报. 2020, 34(12): 2701-2707. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2701为获得生物学性状良好且对粘虫具有高毒力的球孢白僵菌菌株,本研究以8株球孢白僵菌(Beauveria bassiana)菌株为材料,根据菌株产孢量、萌发率和生长速率差异筛选优势菌株,然后测定优势菌株孢子悬浮液对粘虫3龄幼虫的致死率,以及3龄幼虫感染高毒力白僵菌后体内抗氧化酶和解毒酶活性的变化。结果表明,8株球孢白僵菌菌株生长特性各项指标均存在显著差异,菌株Bb314、Bb345、Bb412和Bb378的生长速率、产孢量和孢子萌发率高于其他4个菌株。菌株Bb314孢子悬浮液对粘虫3龄幼虫致死率最高,达69%。Bb314侵染粘虫后,感染前期虫体酚氧化酶(PO)和过氧化物酶(POD)活性显著提高,于36 h达峰值;过氧化氢酶(CAT)活性在感染初期(24 h)时低于对照,处理48 h后达到峰值,并显著高于对照;谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)和羧酸酯酶(CarE)活性分别在处理36 h和48 h后达到高峰,并显著高于对照。以上结果表明,菌株Bb314可能通过影响粘虫幼体内抗氧化酶和解毒酶活性的动态平衡,进而影响其生理代谢。本研究为开发粘虫生防菌的潜力菌株提供了参考。
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核农学报. 2020, 34(12): 2708-2724. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2708随着基因工程技术、免疫学和分子生物学技术的飞速发展,疫苗的种类不断增多、生产方式不断建立和优化。利用转基因技术将植物作为生物反应器,生产出转基因植物疫苗已成为研究热点之一。转基因植物疫苗的制备主要通过目标抗原的确定、受体植物的选择、植物表达载体的构建、转化、表达及检测等步骤组成。目前,转基因植物疫苗按照功能可大体分为细菌疫苗、病毒疫苗、寄生虫疫苗、避孕疫苗及糖尿病疫苗等,并已成功在植物中陆续表达了抗原基因。经一系列生物或临床试验后,在机体中均产生了明显的免疫应答,在试验范围内分别起到了抵抗病原微生物、防治寄生虫、避孕、预防治疗糖尿病等作用。通过优化启动子、选取高表达量受体植物、采用外源蛋白叶绿体表达、敲除转基因植物抗性基因等手段,将不断弥补转基因植物疫苗应用方面的不足。本文主要综述了转基因植物疫苗创制的基本流程、研究进展等,以期为今后转基因植物疫苗的开发和应用提供参考与思路。
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核农学报. 2020, 34(12): 2725-2733. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2725为提高柑橘的保鲜效果,本试验以椪柑为材料,研究柠檬精油及其与壳聚糖、氯化钙和纳他霉素复配对果实采后贮藏品质的影响。结果表明,柠檬精油及其与壳聚糖、氯化钙和纳他霉素复配可以降低果实腐烂率和失重率,抑制果实呼吸速率,延缓果实可滴定酸(TA)和维生素C(Vc)的降解,更好地维持果实营养价值和感官品质;柠檬精油及其复合物可提高果实超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性,抑制果皮相对电导率的上升和果肉丙二醛(MDA)含量的积累。其中,1%柠檬精油+1%壳聚糖+1%氯化钙+300 mg·L-1纳他霉素复配对椪柑保鲜效果最好,其果实Vc和TA含量最高,腐烂率、失重率、果皮相对电导率和果肉MDA含量最低,且在维持抗氧化酶(CAT、SOD和POD)活性方面的效果最优。本研究结果为柠檬精油及其复配物作为防腐剂保鲜果蔬提供了理论支撑。
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核农学报. 2020, 34(12): 2734-2741. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2734为分析冰藏冷链运输条件下南美白对虾品质和微观结构的变化,本研究测定了0℃贮藏条件下南美白对虾的色差、质构、挥发性盐基氮(TVB-N)及其组分含量和蛋白质图谱的变化情况,并对其肌肉的微观结构进行观察。结果表明,随着0℃贮藏时间的延长,南美白对虾L*值、质构以及肌原纤维蛋白和肌基质蛋白含量呈下降趋势。0℃贮藏条件下,TVB-N值与贮藏时间呈正相关;贮藏4 d后南美白对虾色泽、质构和肌肉微观结构开始出现明显变化,肌原纤维蛋白和肌基质蛋白含量明显下降,而碱溶性蛋白含量呈增加趋势;贮藏6 d后蛋白条带降解明显。综合考虑,建议0℃贮藏条件下南美白对虾的货架期为4 d。本研究结果为冷藏条件下南美白对虾提供了品质评价的方法。
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核农学报. 2020, 34(12): 2742-2748. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2742为探讨草酸处理对低温冷藏下芒果冷害及细胞壁代谢的影响,本试验以桂七芒果果实为试材,采用5 mmol·L-1草酸溶液浸泡处理,以清水浸泡处理为对照,并于4℃贮藏,分析芒果的冷害指数、丙二醛(MDA)含量、相对电导率、硬度、细胞壁物质含量、细胞壁代谢酶的变化。结果表明,与对照组相比,草酸处理显著降低了低温贮藏14 d后桂七芒果果实冷害指数、MDA含量、相对电导率、原果胶和纤维素含量,显著降低了低温贮藏28 d后果实的硬度;显著提高了低温贮藏14 d后果实水溶性果胶含量及多聚半乳糖醛酸酶(PG)、果胶甲酯酶(PME)、纤维素酶(Cx)活性,显著提高了贮藏21 d后果实β-半乳糖苷酶(β-Gal)活性。综上所述,草酸处理能减轻桂七芒果冷害,维持采后果实细胞壁降解酶较高活性和水溶性果胶含量。本研究为揭示草酸减轻芒果果实冷害机制提供了依据,可为草酸应用于其他冷敏型果实的贮藏保鲜提供理论参考。
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核农学报. 2020, 34(12): 2749-2755. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2749为了实现黄瓜在贮藏过程中腐败预警,本试验对同一批不同贮藏天数的黄瓜进行高光谱数据采集,并用Savitzky-Golar卷积平滑法(SG平滑)进行预处理;运用偏最小二乘回归系数法提取适合黄瓜腐败预警检测的特征波长;然后在选定黄瓜腐败基准光谱数据的前提下,运用马氏距离(MD)构建了黄瓜贮藏过程中的腐败预警模型。结果表明,随着贮藏天数的增加,黄瓜光谱数据与黄瓜腐败基准光谱数据的MD值越来越小,说明黄瓜越来越接近腐败,这与黄瓜贮藏过程的实际情况非常吻合,充分说明黄瓜腐败前不同贮藏天数与腐败基准光谱值间的MD值可有效实现黄瓜的腐败预警。本研究结果为黄瓜实际贮藏过程中使用高光谱融合MD法预警腐败提供了一种手段。
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核农学报. 2020, 34(12): 2756-2761. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2756为了解花生清蛋白的生物学活性,本试验采用硫酸铵沉淀法初步分离花生种子中的花生清蛋白,并用DEAE-52柱纯化得到花生清蛋白,分析其体外抗氧化性及DNA酶活性。结果表明,65%硫酸铵分离花生清蛋白效果最好;纯化后的花生清蛋白由3个亚基组成,其相对分子质量分别为14.5、15.5、17.2 kDa。花生清蛋白体外抗氧化活性较高,对DPPH自由基和羟基自由基的清除率与花生清蛋白浓度呈正相关,清蛋白浓度从0.02 mg·mL-1升至0.10 mg·mL-1时,DPPH自由基清除率从26.3%增加到45.0%,羟基自由基清除率从10.8%增加到93.5%。DNA酶活性也与花生清蛋白浓度呈正相关,清蛋白浓度从0.1 mg·mL-1提高到0.6 mg·mL-1,清蛋白和质粒混合液的电泳条带逐渐变暗;当花生清蛋白浓度为0.8 mg·mL-1时,电泳条带消失,质粒被完全降解;Ca2+、Mg2+、K+、Na+4种金属离子都有增强清蛋白DNA酶活性的作用,增强能力由大到小依次是Mg2+>Ca2+>Na+>K+。本研究结果为花生清蛋白功能性质研究及开发利用提供了一定的理论基础。
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核农学报. 2020, 34(12): 2762-2768. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2762为了研究干制加工羊肉基因组DNA的最佳提取方法,本试验采用传统酚-氯仿法、磁珠法、改良CTAB法、离心柱法分别提取干制处理后的羊肉基因组DNA,并对4种方法提取的羊肉基因组DNA浓度、纯度、完整性以及提取所需时间、PCR扩增效果等进行比较。结果表明,采用磁珠法提取DNA的效果更好,DNA浓度为118.87 ng·μL-1,A260/A280值为1.89,而且此方法具有提取时间短、效率高、污染小等特点。本研究结果为干制加工羊肉基因组DNA的大批量提取和检测提供了参考依据。
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核农学报. 2020, 34(12): 2769-2779. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2769为探究菊粉对低脂乳化肠质构及风味品质的影响,本研究以猪后腿肉为原料制作低脂乳化肠,并在肠中添加不同量浓度(0%、1%、2%、3%、4%和5%)的菊粉,以高脂组为对照,研究其对乳化肠基本营养成分、色泽、蒸煮损失、质构特性、微观结构、风味及感官品质的影响。结果表明,随着低脂乳化肠中菊粉添加量的增加,乳化肠水分和蛋白质含量均先增加后显著下降;加入适量菊粉可以降低低脂乳化肠的蒸煮损失;菊粉的加入增加了乳化肠的硬度和咀嚼性,提高了凝聚力。扫描电镜结果表明,菊粉添加量为4%时乳化肠的微观结构孔洞最小且致密;风味及感官评价结果表明,菊粉添加量为5%时醛类和醇类等风味成分含量达到最高,菊粉添加量达到 3%及以上时与对照组相比感官评价总分无显著差异。综上,低脂乳化肠中加入菊粉有利于降低低脂乳化肠的蒸煮损失,改善低脂乳化肠的质构特性及风味和感官品质。本研究结果可为低脂肉制品的生产提供一定的理论依据。
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核农学报. 2020, 34(12): 2780-2792. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2780为建立富含二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)型结构磷脂的制备方法,本试验以南极磷虾磷脂为原料,以EPA和DHA总结合率为指标,通过响应面法优化富含EPA/DHA型结构磷脂的酶法合成反应参数,并采用气相色谱(GC)和亲水作用色谱-质谱联用(HILIC-MS)技术对其结构进行表征。结果表明,最优酶催化反应条件为:底物质量比(游离脂肪酸:磷脂, m/m)5.15,反应温度55.22℃,水分添加量(以反应底物总质量计)0.92%,酶添加量(以反应底物总质量计)20%,正己烷3 mL,反应时间24 h,所得结构磷脂中EPA/DHA结合率达64.35%;经GC和HILIC-MS综合分析可知,结构磷脂中磷脂酰胆碱(PC)亚类40:10(20:5/20:5)(18.46%),42:11(20:5/22:6)(12.78%)和38:6(18:1/20:5&16:0/22:6) (7.07%)等分子种含量较高;溶血磷脂酰胆碱LPC亚类20:5(20:5/0:0)(34.40%),22:6(22:6/0:0)(25.99%)和O-16:0(O-16:0/0:0)(10.22%)等分子种含量较高;结构磷脂的PC和LPC组分中脂肪酸单链平均长度≥20的分子种相对含量较原料磷脂分别提高了33.12和37.28个百分点;结构磷脂的PC组分中双键数≥5和双键数≥10的分子种相对含量较原料磷脂分别提高了24.89和27.53个百分点,表明该方法有效提高了结构磷脂中EPA和DHA的含量。本研究结果为进一步探索和丰富酶促合成EPA/DHA型结构磷脂的机理和实践提供了一定的数据支持。
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核农学报. 2020, 34(12): 2793-2799. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2793为明确硝化抑制剂2-氯-6-三氯甲基吡啶(简称CP)在设施蔬菜上的应用效果及其增效机制,本研究采用田间微区试验,应用15N稳定性同位素示踪技术研究了在推荐施氮量(180 kg·hm-2)和习惯施氮量(300 kg·hm-2)下,CP对设施番茄氮素去向的影响,并进行了其增效机制的初探。结果表明,在施氮量为180和300 kg·hm-2条件下,施用CP可增加番茄产量17.3%和31.4%,肥料氮回收率分别增加8.6和9.2个百分点,氨挥发排放增加了2.47和3.65 kg·hm-2,其他损失合计减少了15.5和27.6 kg·hm-2。 添加CP促进了氮素从茎和叶向果实的转移,且减少了氮素损失,提高了氮素利用率,这可能是其增效的机制之一。施用CP带来的经济效益显著高于其成本,在蔬菜生产上值得应用与推广。
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核农学报. 2020, 34(12): 2800-2812. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2800为研究不同氮高效型品种的氮素代谢调控机制,本试验以高氮高效型玉米品种先玉335和低氮高效型玉米品种京农科728为试材,设置5个施氮水平120、180、240、300、360 kg·hm-2,以本地大田生产施氮量360 kg·hm-2为对照(NCK),探讨不同基因型玉米植株氮素转运、氮代谢关键酶活性和关键酶基因表达对减施氮肥的响应特征。结果表明,当施氮量为240~300 kg·hm-2时,先玉335各生育时期氮含量较高,平均产量达到较高水平;当施氮量为180~240 kg·hm-2时,京农科728各生育时期氮含量较高,平均产量达到较高水平。在低氮条件下,相较于先玉335,京农科728的硝酸还原酶(NR)、亚硝酸盐还原酶(NiR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)、天冬酰胺合成酶(AS)均可保持较高的活性。相较于拔节期,京农科782在大喇叭口期的NR基因相对表达量显著上调;大喇叭口至灌浆期,两品种的GOGAT1和GOGAT2基因均显著上调;抽雄吐丝和灌浆期,京农科728中的GS1-3基因相对表达量显著上调;灌浆期,先玉335的GS1-3基因表达量显著上调。相较于拔节期,在其他生育期,两品种的GS1-4基因相对表达量均显著下调。相较于拔节期,京农科728在灌浆期的AS1和AS3基因相对表达量显著上调。相较于其他各生育时期,先玉335在拔节期的AS1基因显著上调。本研究结果证明了氮代谢关键酶基因对不同氮高效型品种的氮素吸收调控存在显著差异。本研究为了解不同氮高效型品种的氮素吸收调控特征提供了理论依据。
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核农学报. 2020, 34(12): 2813-2822. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2813为明确施氮量和采收时期对油蔬两用型油菜薹维生素含量的影响,以富硒1号为材料,采用裂区试验设计,设置3个施氮量(120、180和240 kg·hm-2)和4个采收时期(以株高20、30、40和50 cm表示),分析了油菜薹维生素C、维生素E、维生素B1和维生素B6含量的变化;比较了半乳糖内酯脱氢酶(GalLDH)、抗坏血酸氧化酶(AAO)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)活性,并分析了维生素家族基因在菜薹中的表达量。结果表明,随着施氮量的增加,油菜薹还原型维生素C(AsA)含量降低;氧化型维生素C(DHA)含量在株高20 cm采收时增加,但在30 cm及以上株高采收时则降低;维生素E和维生素B6含量先增加后降低;维生素B1含量增加;维生素C合成关键酶GalLDH活性先略增加后降低;AAO和DHAR活性增加,APX和MDHAR活性则整体表现为先增加后降低。且施氮量增加后,维生素家族各基因在株高30和40 cm采收的菜薹中主要表现为正向调控,而在株高20和50 cm采收的菜薹中主要表现为负向调控。就采收时期而言,菜薹中的维生素含量在株高30~40 cm时高于其他时期;在同一施氮量下,随着菜薹采收株高的增加,维生素家族基因的表达量主要呈上调模式。综合分析可知,GalLDH活性的降低以及AAO/DHAR和APX/MDHAR代谢平衡是增施氮肥导致菜薹维生素C含量降低的重要原因。本研究结果为油蔬两用型油菜薹优质栽培技术提供了理论依据。
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核农学报. 2020, 34(12): 2823-2830. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2823为给机插育秧技术发展提供合理模式,本研究以常规超级早籼稻中早39为材料,设置了叠盘出苗育秧(DP)、大棚摆盘育秧(BP)、传统育秧(CK)3个处理,比较不同育秧模式的出苗温湿度环境差异、种子出苗特性、秧苗素质、机插效果和水稻产量等。结果表明,与传统育秧的温、湿度随外界环境、昼夜交替而大幅波动不同,DP出苗室可控制温度在29~32℃之间,相对湿度在70%~90%之间,有利于种子提前出苗,其种子α-淀粉酶活性强,出苗率较BP和CK分别提高19.45和15.70个百分点;DP的秧苗株高较BP和CK分别高0.32和0.41 cm,且秧苗生长均匀,整齐度高,标准苗比例高;不同育秧模式的秧苗机插质量比较发现,每丛株数表现为DP>BP>CK,漏秧率由高到低依次为CK>BP>DP,表明DP可通过提高出苗率,降低机插漏秧;相同栽插密度下,水稻产量由高至低表现为DP>BP>CK,DP的平均籽粒产量分别较BP和CK增加4.5%和13.1%,其增产主要原因是具有较高的有效穗数。综上所述,叠盘出苗育秧模式能提高种子出苗率,缩短出苗时间,提高秧苗均匀度,并降低机插漏秧率,提高机插质量,通过增加有效穗数从而实现增产效应,有利于促进育秧社会化服务及机插技术发展。
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核农学报. 2020, 34(12): 2831-2838. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2831为了解东北黑土旱田改种稻田后土壤团聚体中微生物群落功能多样性的变化,将东北黑土旱田(种植玉米为主)改种为稻田(简称“旱改稻”),采用Biolog-Eco微平板技术,研究了“旱改稻”后不同粒径土壤团聚体微生物的多样性指数以及其对碳源利用能力的变化。结果表明,“旱改稻”显著增加了黑土土壤水稳性微团聚体数量,增加了不同粒径土壤团聚体内有机碳(SOC)的含量。旱田和稻田不同粒径土壤团聚体内的土壤微生物群落平均颜色变化率(AWCD)表现为旱田淤泥+粘土>旱田大团聚体>旱田微团聚体>稻田大团聚体>稻田淤泥+粘土>稻田微团聚体。“旱改稻”明显降低了各粒径土壤团聚体微生物的多样性指数以及碳源利用能力,尤其对氨基酸与碳水化合物最为明显。主成分分析结果表明,旱田和稻田不同粒径土壤团聚体微生物群落功能多样性差异显著。综上,“旱改稻”明显改变了黑土土壤团聚体微生物群落功能多样性,降低了以碳源为底物的土壤微生物代谢活性。本研究结果为东北黑土区土壤可持续利用提供了理论参考。
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核农学报. 2020, 34(12): 2839-2849. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2839为评价不同覆盖材料在避雨葡萄园中的覆盖效果,以夏黑葡萄为试材,以地表裸露为对照(CK),设置秸秆处理(SM)、透明地膜处理(WM)、反光膜处理(RM)、地布处理(CM)4种地表覆盖处理,通过田间试验,研究不同覆盖材料下避雨葡萄园中近地表空气温度和相对湿度、土壤温度和含水量及酶活性的季节变化特征。结果表明,3—10月,WM和RM葡萄园近地表平均气温分别增加0.15℃、0.52℃、平均空气湿度分别降低4.06、4.68个百分点,而CM和SM近地表平均气温分别降低0.29℃、1.02℃,平均空气湿度分别增加2.67、7.94个百分点。与CK相比,3—10月WM的5~25 cm土层平均地温增加1.38℃,5月WM的0~60 cm土层土壤含水量增加2.77个百分点;而3—9月SM、CM和RM的5~25 cm土层平均地温分别降低3.50℃、2.56℃、1.00℃,10月地温则分别提高0.34℃、0.46℃、0.11℃,5月SM、CM和RM的0~60 cm土层土壤含水量分别提高4.24、4.06和5.60个百分点。各处理土壤脲酶、蛋白酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶活性均表现为夏季较高、春秋季较低,而SM过氧化氢酶活性夏季较高,其他处理的过氧化氢酶活性春季较高;3—9月土壤酶指数的平均值表现为SM>CM>WM>RM>CK,分别较CK提高81.26%、27.91%、25.74%和14.55%。过氧化氢酶可作为避雨葡萄园中土壤酶活性差异的指示指标。本研究为避雨葡萄园覆盖材料的选择提供理论依据和实践参考。
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核农学报. 2020, 34(12): 2850-2857. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2850为探究不同颜色地膜对棉花产量的调控效应,在大田条件下,设置无地膜覆盖(CK)、覆白色透明地膜(WF)、覆黑色地膜(BF)、覆银色地膜(SF)、覆绿色地膜(GF)、覆红色地膜(RF)共6个处理,分析不同颜色地膜覆盖对棉花冠层光质特性、棉花冠层形态、光合特性、干物质积累分配和产量构成因子的影响。结果表明,覆盖不同颜色地膜能改变冠层红光和远红光强度;与CK相比,覆盖地膜后通过提高棉花分枝数和叶面积指数,降低果枝与主茎倾角改变冠层构型,从而提高了光截获,同时提高了叶片SPAD值、净光合速率、源器官光合产物合成能力,并提高了干物质在叶片和花铃中的分配系数,最终使籽棉产量提高了8.4%~24.5%。红色地膜因较高的红光和远红光反射强度,对净光合速率、干物质积累量提高幅度优于其他颜色地膜处理,产量最高,为3 153.6 kg·hm-2,黑膜次之,为3 123.7 kg·hm-2,绿膜增产幅度最低。综合棉花的产量和干物质量来看,棉花覆盖红色地膜和黑色地膜更能促进产量的提高,并提高其生产效益。
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核农学报. 2020, 34(12): 2858-2864. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2858为研究脱落酸(ABA)对番茄果实品质的影响,本研究测定了番茄ABA生物合成缺失突变体not和flc及其野生型各成熟时期果实,以及外源100 μmol·L-1 ABA处理后不同天数的番茄果实的外观品质和营养品质。结果表明,内源ABA缺失抑制番茄果实增重并促进果实纵向生长,但对果实硬度无明显影响。同时,内源ABA可影响番茄果实可溶性固形物含量并促进破色期和转色期的还原糖积累。not和flc果实中番茄红素、β-胡萝卜素、叶黄素和总类胡萝卜素含量均显著高于其野生型,且外源喷施试验表明,与对照组相比,外源100 μmol·L-1 ABA处理能显著抑制番茄果实中番茄红素、β-胡萝卜素和总类胡萝卜素的积累。综上,ABA在调控番茄果实外观品质方面,可促进番茄果实增重并抑制番茄果实纵向生长;在调控番茄果实营养品质方面,可促进还原糖积累并抑制类胡萝卜素积累。本研究结果为利用ABA调控番茄果实品质提供了一定的理论依据和技术支持。
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核农学报. 2020, 34(12): 2865-2871. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.12.2865为探究葡萄枝条覆盖对葡萄园土壤细菌群落结构的影响,本研究在宁夏贺兰山东麓产区的5年生赤霞珠(Cabernet Sauvignon)葡萄园,设置葡萄枝条覆盖、玉米秸秆覆盖和清耕(CK)3个处理,2年后用高通量测序技术分析土壤细菌群落结构,并分析其与土壤理化性质之间的关系。结果表明,葡萄园土壤样品中共检测到56个细菌门类。3个处理中变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)为丰度大于10%的主要优势菌。其中,变形菌门和放线菌门与土壤有机质含量呈显著正相关,酸杆菌门与pH值呈显著负相关,而绿弯菌门与有机质含量呈显著负相关。由线性判别分析(LDA)可知,玉米秸秆覆盖处理优势菌主要有7种,而葡萄枝条覆盖处理只有1种优势菌。以上研究结果表明,两种覆盖处理均可以增加土壤细菌群落丰度和多样性,其中以玉米秸秆覆盖处理整体效果较好。本研究为葡萄行内覆盖技术的应用及宁夏贺兰山东麓产区酿酒葡萄的可持续栽培提供了理论和实践依据。
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