2021年, 第35卷, 第3期 刊出日期：2021-03-10
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核农学报. 2021, 35(3): 509-517. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0509为加快路易斯安那鸢尾育种的进程,以5个路易斯安那鸢尾品种为试验材料,开展杂交和60Co-γ辐射诱变育种。基于短茎鸢尾和暗黄鸢尾的基于表达序列(EST)开发的微卫星标记(SSR)标记,选择其中14对SSR标记用于路易斯安那鸢尾品种、杂交后代和诱变材料共40份材料的遗传多样性分析。结果表明,5个路易斯安那鸢尾品种的杂交后代均与母本的遗传差异小;而5个路易斯安那鸢尾品种经诱变后获得了与其亲本遗传差异大的诱变材料,5个品种的成活率均随着60Co-γ辐射剂量的成倍增加而显著降低,不同品种在2.5、5、10、20和40 Gy剂量处理下成活率分别为20.77%~24.99%、13.33%~17.89%、10.11%~15.71%、3.33~10.14%和1.11%~2.77%,可通过组培快繁观测其表型性状。本研究利用路易斯安那鸢尾组培苗开展60Co-γ辐射诱变育种,并筛选出10对适用于路易斯安那鸢尾品种、杂交后代和诱变材料的SSR标记,可为路易斯安那鸢尾杂交育种、辐射诱变育种和基于SSR标记的种质鉴定提供理论依据。
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核农学报. 2021, 35(3): 518-525. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0518生育后期功能叶早衰已成为限制杂交水稻产量和品质发挥的重要因素。为探究生育后期功能叶早衰生理特性的变化,以生育后期功能叶早衰的突变体(ospls2)和野生型水稻浙恢7954为材料,对其生育后期上部3片功能叶的叶绿素含量、叶绿素荧光、活性氧(ROS)、抗氧化保护酶系统和可溶性糖进行比较分析。结果表明,突变体ospls2功能叶叶绿素含量、叶绿素a/b值和PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)均随着生育后期叶片的衰老明显降低,且明显低于相同叶位的野生型,初始荧光(F0)表现则相反;在水稻生育后期,突变体ospls2功能叶的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均明显低于野生型,且随着叶片的衰老明显降低。其中,CAT活性的降低时间晚于APX,表明在水稻生育后期叶片自然衰老过程中,突变体ospls2功能叶H2O2含量早期上升主要与APX活性降低有关,而后期的升高则与CAT活性的降低有关。POD活性在水稻叶片自然衰老过程中可能与ROS合成有关,而并未起到抗氧化保护酶的功能。本研究为水稻生育后期耐早衰品种的选育提供了理论依据。
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核农学报. 2021, 35(3): 526-534. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0526
为创制紧凑型糯玉米种质,本研究以紧凑型普通玉米自交系郑58为供体亲本,以平展型糯玉米自交系通759为轮回亲本,通过标记辅助回交结合叶夹角表型选择的方法,转移玉米叶夹角主效QTL(qLA5)有利等位基因,创制了29份紧凑型BC2F2单株。48个标记背景选择及高密度下株型、抗逆性、产量、品质等18个性状综合鉴定,筛选出株型紧凑、产量高、抗逆性强、品质优良的糯玉米新种质4份,使轮回亲本平均基因组含量由78.48%提高到88.67%,可作为紧凑型糯玉米育种的亲本材料。本研究结果为利用普通玉米改良糯玉米种质,选育紧凑型优质鲜食糯玉米新品种提供了理论参考。
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核农学报. 2021, 35(3): 535-548. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0535黄瓜绿斑驳花叶病毒病(CGMMV)是一种危害西瓜生产的检疫性病害。为了在蛋白质水平研究西瓜对CGMMV的胁迫应答,本研究采用同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)技术对CGMMV接种前后的西瓜叶片进行蛋白质组学分析,获得参与CGMMV胁迫应答的差异表达蛋白质(DEPs),并对DEPs进行KEGG功能分析;利用Cytoscape构建蛋白质-蛋白质互作(PPI)网络;应用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)验证蛋白质在CGMMV胁迫下的表达。结果共获得61个在 CGMMV胁迫下的DEPs,包括核糖体蛋白、光系统PSⅠ和PSⅡ蛋白、ATP合成酶、NADH脱氢酶、热激蛋白HSP22.8、真核细胞翻译起始因子、蔗糖合成酶和乙烯响应因子等;KEGG功能分析表明DEPs参与光合作用、次生代谢物质生物合成和植物激素信号转导等代谢途径;PPI分析显示,48 h_0 h、25 d_0 h和25 d_48 h分别有13、32和43个DEPs在CGMMV胁迫下参与已知的蛋白互作网络;RT-qPCR获得了SUS4、RPL22、NAD7、PSBH、Defensin-like protein 5、ATPF、LSP1和HSP22.8在CGMMV不同侵染阶段的表达模式。本研究结果获得了西瓜响应CGMMV胁迫应答的蛋白质,为后续明确西瓜响应CGMMV的分子机理奠定了一定基础。
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核农学报. 2021, 35(3): 549-555. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0549由大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)引起的棉花黄萎病是制约我国棉花生产的首要病害,严重影响棉花的产量与品质。为研究棉花与黄萎病菌互作的分子机制,本研究以国审棉百棉1号为材料,提取被大丽轮枝菌侵染的棉花根部总RNA,检测质量并用DNase Ⅰ处理后,用RNA 5'末端的模板转换方法,即SMART技术合成双链cDNA,再经酶切、过柱纯化去除短片段后,连接至pGADT7载体上构建棉花cDNA文库。VdSCP7是定位于寄主细胞核的大丽轮枝菌效应因子,能激发棉花的免疫反应,增强棉花抗病性。以大丽轮枝菌cDNA为模板扩增VdSCP7,产物纯化后重组到载体pGBKT7上构建诱饵载体pGBKT7-SCP7。诱饵载体经酶切及测序鉴定后,转化到酵母AH109中,鉴定诱饵蛋白毒性并检测诱饵载体是否存在自激活活性。结果表明,获得了库容量为2×106 CFU的棉花cDNA文库,文库片段多样性良好,文库重组率约94%,质粒文库滴度约2.0×109 CFU·mL-1,满足酵母双杂交cDNA文库构建要求。酶切及测序结果表明,诱饵载体pGBKT7-SCP7构建成功且经过鉴定后无毒性、无自激活活性。本研究结果为棉花抗黄萎病基因的筛选及VdSCP7和棉花互作机制的解析奠定了基础。
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核农学报. 2021, 35(3): 556-566. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0556为确定玉米耐深播性状的杂种优势表现及遗传规律,本研究以耐深播性不同的22份亲本及组配的22份F1杂交种为试材,在3、15和20 cm播深下,采用加性-显性-母体遗传模型(ADM)分析了13个耐深播性状的杂种优势、遗传效应及配合力大小。结果表明,随播深增加玉米亲本和F1的出苗率、苗长、根长、中胚轴粗及根重降低,而中胚轴长、胚芽鞘长、中胚轴与胚芽鞘和、中胚轴与胚芽鞘比、胚芽鞘粗、苗重、中胚轴重及胚芽鞘重升高;Pearson和主成分分析(PCA)表明,这13个性状间的协同或拮抗作用形成了玉米耐深播响应机制。13个耐深播性状的杂交优势表现明显,F1杂种优势指数介于90.97%~175.64%;除中胚轴与胚芽鞘比、胚芽鞘重外,其余性状均表现为正向中亲和超亲优势。因此培育耐深播玉米品种时不仅需要注重对高亲、中亲及母本等主要基础材料的选择,还需兼顾杂种优势的影响,以提高育种选择效率。中胚轴长、胚芽鞘长、中胚轴与胚芽鞘和、中胚轴与胚芽鞘比及根长的加性遗传效应占主导地位,育种上可用简单回交法或单交重组法在早代对这些性状进行遗传改良;其余性状同时受加性与显性遗传主效应及其与环境互作效应的调控,这些性状最好在特定播深环境下进行遗传改良,以充分发挥其在特定环境下的杂种优势。13个耐深播性状的双亲一般配合力(GCA)及F1特殊配合力(SCA)间均差异显著,筛选出1份综合加性效应值良好的父本8802A,推测利用优良H21×8802A后代能改良创制一些优良耐深播玉米材料。本研究为玉米耐深播新品种培育奠定了理论基础。
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核农学报. 2021, 35(3): 567-575. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0567桉树是我国南方重要用材树种,但其栽培种对低温、干旱和高盐等非生物逆境抗性弱,限制了其栽培范围的扩大和栽培效益的提高。EgrNAC1(Eucgr.I00058)是巨桉中受低温、干旱和高盐诱导表达的NAC类转录因子。为进一步研究EgrNAC1的功能,通过异源转化拟南芥,获得了超表达EgrNAC1的转基因纯合株系,并对其进行低温(-6℃)、干旱、高盐(NaCl 300 mmol·L-1 )和脱落酸(0.5 μmol·L-1)处理,分析转基因株系对非生物逆境的响应。结果表明,超表达EgrNAC1能提高拟南芥植株对低温的抗性。-6℃处理12 h,恢复5 d后,转基因株系EgrNAC1-OE1和EgrNAC1-OE8的存活率分别达到88.9%和81.5%,而野生型仅有29.6%。低温处理下,转基因株系中3个低温信号传导(CBF)途径相关的基因,AtCBF1、AtCBF2和AtRD29A的表达量相对于野生型显著上调;超表达EgrNAC1提高了转基因植株对干旱和高盐的敏感程度。同时,转基因植株相对于野生型表现出对ABA敏感性的下降。综上,EgrNAC1在巨桉低温响应中可能作为一个正向调控因子,通过参与调控CBF途径中低温响应相关基因的表达,提高植物在低温逆境下的适应性。但在干旱和高盐逆境下,EgrNAC1可能发挥负调控作用,且这种作用可能与ABA的影响有关。本研究结果为深入了解桉树EgrNAC1的功能以及开展桉树抗逆分子辅助育种提供了一定的理论参考。
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核农学报. 2021, 35(3): 576-585. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0576为筛选出扇脉杓兰实时荧光定量PCR(RT-qPCR)中最适内参基因,以扇脉杓兰幼根、茎、叶、唇瓣、种子为研究材料,利用RT-qPCR技术检测12个常见看家基因TIF3I1、CYP22、RPS4、UPL1、UBC2、TUBB3、RPL26B、RAN1、SAMDC、ACT3、PP2A3和EF1的表达情况,结合geNorm、NormFinder和 BestKeeper软件综合评价候选内参基因的稳定性;根据分析结果筛选出最佳内参基因和其组合,并通过2个目的基因SERK2和ASK1对内参基因的稳定性进行验证。结果表明,在9个样品材料中,稳定性最好的内参基因为CYP22、UBC2、TUBB3、RPS4;在扇脉杓兰幼根、茎、叶和唇瓣中,PP2A3、TIF3I1表达较为稳定,SAMDC和ACT3最不稳定;TUBB3和UBC2在种子中表达稳定性最佳,RAN1和ACT3稳定性最低。相对稳定的内参基因TUBB3、UBC2、TUBB3+UBC2对目的基因SERK2和ASK1显示出一致的相对表达量;而不稳定的内参基因ACT3并没有对数据进行有效的标椎化,结果存在明显偏差。本研究不仅有助于提高扇脉杓兰基因表达分析的准确性,也为其他杓兰属植物内参基因的筛选提供了理论依据。
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核农学报. 2021, 35(3): 586-594. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0586Dof蛋白是单锌指结构蛋白家族之一,在植物生长发育和非生物胁迫中发挥重要作用。为了探索Dof转录因子在毛竹中的功能及表达特征,本研究以毛竹实生苗为材料,采取反转录PCR(RT-PCR)技术克隆得到PheDof2基因的cDNA 序列,对其进行生物信息学初步分析,并检测其在毛竹不同高度笋、花发育,及不同胁迫处理下的表达情况。序列分析结果表明,PheDof2开放阅读框(ORF)为1 614 bp,编码527个氨基酸,分子量和等电点分别为53.20 kDa和5.37,具有典型的zf-dof结构域;生物信息学分析结果显示,PheDof2含有两个外显子,一个内含子,启动子序列中存在多个非生物胁迫和光响应元件。蛋白进化结果表明,PheDof2与二穗短柄草亲缘关系最近,相似性为79.05%。荧光定量PCR检测结果显示,PheDof2在毛竹叶片中表达量最高,其次是根,在茎中表达量最低,参与毛竹笋的快速生长及花的发育,说明该基因具有组织表达特异性。在干旱处理的根中,处理6 h 时,PheDof2的表达水平出现峰值;在幼茎中,处理24 h时PheDof2的表达量降为最低值。在干旱和脱落酸(ABA)处理的叶片中,PheDof2均在处理6 h时降为最低值。结果表明,PheDof2参与干旱胁迫及ABA介导的信号转导途径。本研究结果为毛竹抗逆育种及PheDof2基因的功能研究提供了理论基础。
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核农学报. 2021, 35(3): 595-604. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0595为探讨人红白血病HEL细胞经羊栖菜硫酸多糖(SFPS Ⅱ)处理后基因表达谱的变化,本研究用SFPS Ⅱ作用HEL细胞24 h,应用转录组技术筛选差异表达基因,分析差异基因富集的GO功能和KEGG信号通路,并通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)对部分差异表达基因进行验证。结果表明,SFPS Ⅱ处理HEL细胞后,HEL细胞活力降低,呈浓度依赖性,但对正常人胚肺成纤维细胞MRC-5几乎无毒性。与对照组相比,共有1 248个基因差异表达,其中219个上调,1 029个下调。GO分析显示,差异表达基因主要改变DNA构象、硫酸盐转运及对肿瘤坏死因子和外在凋亡信号反应等生物学功能。KEGG信号通路分析显示,显著富集的通路与Rap 1信号通路等癌症和免疫密切相关。试验随机选择16个显著差异基因,并通过RT-qPCR进行确认,发现SFPS Ⅱ诱导HEL细胞后,导致表达差异基因与肿瘤生物学进程和通路显著相关。本研究结果为揭示羊栖菜硫酸多糖抗肿瘤机制的提供了理论依据。
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核农学报. 2021, 35(3): 605-612. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0605
为了比较二倍体与四倍体刺槐组培苗不同无性系之间的差异,本研究分别测定二倍体刺槐组培苗和人工诱导四倍体刺槐组培苗的形态及生理指标,并进行相关分析。结果表明,多数四倍体刺槐无性系的长势、抗逆性优于二倍体;二倍体与四倍体刺槐不同无性系以及不同形态、生理指标之间存在丰富的变异,其中四倍体刺槐的变异更为丰富;各测定指标之间存在较为复杂的相关关系,在选择育种时,需综合考虑。根据试验结果,结合育种目标,可选育出优良四倍体刺槐无性系,丰富刺槐种质资源,增加遗传多样性。本研究为刺槐倍性育种工作提供了理论依据和科学参考。
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核农学报. 2021, 35(3): 613-622. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0613雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)是强抗氧化剂虾青素的天然优质来源,碳源是影响雨生红球藻虾青素产量的重要因素之一。为探究CO2和乙酸钠在雨生红球藻生长和虾青素积累中的作用,本研究通过测定生化指标和荧光定量PCR的方法,比较了这2种碳源对雨生红球藻干重、虾青素含量、生长相关酶及基因转录水平等的影响。结果表明,在绿色营养阶段,高CO2组培养雨生红球藻干重为对照组的1.81倍(第8天),可溶性蛋白含量和核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活力升高,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和苹果酸脱氢酶(MDH)活力及其编码基因转录表达上调;乙酸钠组雨生红球藻干重为对照组的1.56倍(第8天),Rubisco活力及其大亚基转录表达受抑制,PEPC和MDH活力及其转录水平升高。在厚壁孢子阶段,高CO2组雨生红球藻细胞状态良好,其干重和虾青素产量分别为对照组的1.96和2.40倍(第8天),3个虾青素合成相关酶编码基因的转录水平在第3天高于对照组,Rubisco、PEPC、MDH活力较高;乙酸钠组雨生红球藻干重和虾青素产量分别为对照组的1.54和1.85倍(第8天),高光胁迫1 d后藻细胞部分变红,同时3个虾青素合成相关酶的基因表达量快速升高、Rubisco活力降低,而PEPC和MDH活力升高。综上,补充CO2或乙酸钠均可显著促进雨生红球藻生长和虾青素积累,而高CO2浓度培养藻的状态较好,乙酸钠则可促进虾青素的快速积累。本研究结果为今后利用雨生红球藻高效生产虾青素提供了理论参考。
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核农学报. 2021, 35(3): 623-634. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0623十字花科植物黑斑病是由死体营养型致病菌链格孢属(Alternaria spp.)真菌侵染引起的重要病害之一。链格孢菌侵染植物的过程,首先通过释放毒素诱导侵染处植物细胞的程序性死亡,再通过细胞壁降解酶分解死亡的细胞。同时,植物也会通过激发先天性免疫反应,调节植物内源激素和植物抗毒素等分子抵御病菌的侵染。本文重点综述了链格孢菌侵染十字花科植物过程中,双方在基因组(致病和抗病基因)、转录组(调控因子)、代谢组(毒素和抗毒素)和蛋白组(酶类)等方面的相关变化及其作用机制,以期为培育抗黑斑病的十字花科蔬菜提供有价值的参考。
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核农学报. 2021, 35(3): 635-642. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0635为探究青海油菜蜜稳定同位素特征及影响因素,本研究利用元素分析-稳定同位素比率质谱(EA-IRMS)建立了油菜蜜总δ13C值及其内源蛋白质δ13C、δ15N、δ2H、δ18O值的检测方法,分析了青海不同产地、不同年份油菜蜜及其内源蛋白质同位素特征差异,探讨了油菜蜜内源蛋白质稳定同位素与产地环境之间的关系。结果表明,青海省区域内油菜蜜内源蛋白质的δ13C值和δ15N值较稳定,不同产地、不同年份间无显著差异;不同年份油菜蜜内源蛋白质的δ18O值差异极显著(P<0.01),不同产地油菜蜜内源蛋白质的δ18O值及δ2H值均存在极显著差异(P<0.01)。在环境影响因素中,油菜蜜内源蛋白质δ18O值与生产季节降水量呈显著负相关(r=-0.822,P<0.05)。本研究结果为青海高原油菜蜜真实性鉴别与产地溯源研究提供了理论依据与技术支撑。
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核农学报. 2021, 35(3): 643-650. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0643为开发优良马铃薯全粉资源,本试验利用超声波和环氧丙烷分别处理马铃薯全粉,采用扫描电镜、差示量热扫描、傅里叶变换红外光谱和X-射线衍射等方法,探究改性全粉在加工性能、热力学和结构性质等方面的差异。结果表明,与未改性马铃薯全粉(PF)相比,超声波改性马铃薯全粉(UF)和羟丙基马铃薯全粉(HF)的溶解度分别显著提高至18.33%和17.33%,析水力均显著降低至0.28%,透明度显著提高至76.90%和90.14%,碘蓝值(8.10和6.61)也显著下降(P <0.05)。3种马铃薯全粉衍射峰峰形相似,反应主要发生在无定型区,电镜扫描表明,较PF而言,UF和HF碎片和絮状形态消失,均出现了明显的黏结现象。综上所述,2种改性处理均提高了马铃薯全粉的结晶度、溶解度、冻融稳定性、透明度和热稳定性,且降低了全粉的碘蓝值,在一定程度上提高了马铃薯全粉的加工品质。本研究为马铃薯全粉的开发利用提供了理论依据。
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核农学报. 2021, 35(3): 651-659. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0651为了制备风味良好的鲣鱼调味基料,本试验以鲣鱼蒸煮液(STCL)为原料,在酶解和脱腥基础上,采用感官评价、电子鼻技术结合主成分分析(PCA)及线性判别分析(LDA),通过正交试验优化美拉德工艺,并对鲣鱼蒸煮液酶解液美拉德产物进行氨基酸组成成分分析和必需氨基酸营养评价。结果表明,电子鼻技术结合LDA优于PCA,更能客观地区分不同条件下鲣鱼蒸煮液酶解液美拉德反应产物的风味差异;鲣鱼蒸煮液酶解液美拉德反应最优工艺条件为:添加木糖-葡萄糖1:2,在110℃下加热45 min,在此条件下,美拉德产物鱼香味浓郁,色泽呈黄棕色,氨基酸总量为7.036 g·100g-1,必需氨基酸含量为2.888 g·100g-1,必需氨基酸指数(EAAI)为64.034,说明鲣鱼蒸者液美拉德反应产物营养价值较高,是研发海鲜调味料的理想基料。本研究结果为鲣鱼调味基料的开发提供了一定的理论依据。
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核农学报. 2021, 35(3): 660-666. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0660为探究并提高壳聚糖抑制真菌的活性,本研究利用蜡状芽孢杆菌ncps116发酵所制备的壳聚糖酶来酶解壳聚糖,测定不同酶解时间壳聚糖产物的抑菌活性,并监测酶解产物中还原糖的含量;之后选取抑菌活性提高最显著的壳聚糖酶解产物为研究对象,测定最低抑菌活性和最适pH,并使用电子显微镜观察酶解产物对病原真菌菌丝和孢子萌发的抑制作用。结果表明,壳聚糖经0.5~12 h酶解能够显著提高市售壳聚糖的抑菌活性,在酶解24 h内抑菌活性呈先升高后降低的趋势,而且酶解产物的抑菌活性与还原糖浓度相关,还原糖浓度过低(≤44.24 μg·mL-1),酶解不充分,抑菌圈直径13 mm;而还原糖浓度过高(≥1 900 μg·mL-1),酶解完全,抑菌圈直径10 mm,抑菌活性均较差。其中,酶解6 h的壳聚糖产物抑菌活性提高最显著,对3种病原真菌(棉花黄萎病菌、苹果轮纹病菌、西瓜专化型尖孢镰刀菌)的最低抑菌活性提高4~8倍,还原糖浓度为383.34 μg·mL-1,在pH值4.0~4.7时抑菌活性最高;此外,酶解产物能导致真菌菌丝断裂、褶皱、菌丝末端囊泡等畸形生长,并长期抑制孢子生长和菌丝伸长。综上所述,酶解是提高壳聚糖抗菌活性的有效手段,这为推进亮聚糖在防腐保鲜方面的应用奠定了基础。
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核农学报. 2021, 35(3): 667-673. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0667食源性致病菌和腐败菌是造成食源性疾病和食品腐败的最主要原因。杀菌剂和防腐剂等传统的食品保鲜技术不仅会破坏食品特有风味,而且会造成化学污染,不利于人体健康。辐照技术作为一种新型的绿色“非热”加工技术,具有环保、安全、便捷、高效等特点,已被广泛应用于食品加工业中。本文结合国内外研究进展,介绍了食品辐照杀菌技术的机理和优势,阐述了辐照技术在生鲜肉和熟食肉制品加工、有害残留物降解中的应用,同时探讨了影响肉制品辐照效果的因素,以期为新工艺的研发提供参考,促进肉制品辐照加工保鲜技术的发展。
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核农学报. 2021, 35(3): 674-680. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0674为研究大豆不同类型品种叶面氮素吸收、积累与分配规律,以黑龙江省三江平原大豆主栽4种类型品种为试验材料,采用15N示踪法在大豆R5期进行叶面施氮,探究不同施氮量及品种类型各器官对标记氮素积累与分配规律。结果表明,在4.5 kg·hm-2施氮量条件下,大豆各器官干物质量、氮素积累量及15N积累量总体均达到最高,不同类型品种间,亚有限尖叶型茎及叶器官干物质积累量最高,亚有限圆叶型叶柄、荚皮、籽粒及全株干物质积累量最高,无限圆叶型根、茎、叶、籽粒及全株氮素积累量最高,无限尖叶型叶柄和荚皮的氮素积累量最高,亚有限圆叶型根、茎和叶柄的15N积累量最高,无限圆叶型叶15N积累量最高,无限尖叶型籽粒15N积累量最高;15N分配率与积累量在根、叶、叶柄和荚皮器官均在同一处理达到最高,而在茎和籽粒中分配率与积累量的最高值不在同一处理。说明茎和籽粒中氮素分配率在不同处理间不同,更易受到叶面施氧的影响。本研究结果为大豆叶面氮素利用机制研究及不同类型品种叶面氮肥生产应用提供了理论依据。
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核农学报. 2021, 35(3): 681-687. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0681为探明不同手性构型的2甲4氯丙酸(mecoprop,MCPP)在双子叶植物中的吸收、代谢等差异,以手性14C-MCPP对映体为示踪剂,野生哥伦比亚型拟南芥为受试植物,研究实验室条件下不同手性构型的MCPP在拟南芥中的吸收转运与亚细胞分布特征。结果表明,拟南芥对14C-MCPP 2种对映体的吸收效率分别为90.45%(14C-R-MCPP)和85.75%(14C-S-MCPP),二者差异显著。施药后,2种构型的14C-MCPP均易向下运转,其中14C-R-MCPP在拟南芥植株中的转运过程更持久,转运到植株其他部位的比率相对更高。2种构型14C-MCPP在标记下位达到平衡时,14C-R-MCPP的分布比率为14C-S-MCPP的2.5倍。亚细胞分布方面,在拟南芥标记叶位细胞中各组分的分布比率均为胞浆>细胞壁>细胞器,在施药后144 h,14C-S-MCPP在细胞壁的分布比率较14C-R-MCPP高,分别为39.60%和28.74%,表明拟南芥叶组织细胞壁对14C-S-MCPP具有更强的固定能力;而在细胞器中,14C-R-MCPP的分布比率(10.55%)较14C-S-MCPP(4.11%)高,表明14C-R-MCPP相较于14C-S-MCPP更易富集于叶组织细胞的细胞器中,在同施药浓度下与靶标蛋白的接触频率更高。综上可知,手性激素型除草剂MCPP在双子叶植物模式植物拟南芥中的运转和分布存在显著的对映体选择性差异,映证了R-MCPP从吸收、转运、亚细胞分布的层面而言相较于其对映体S-MCPP具有更强的除草活性。
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核农学报. 2021, 35(3): 688-696. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0688为探明双季直播条件下不同早晚稻搭配对生育特性、产量形成和稻米品质的影响,本研究以3个早稻品种(柒两优2012、潭两优83、湘早籼45号),2个晚稻品种(甬优1538、泰优398)为试验材料,设置早籼晚粳(M1):柒两优2012—甬优1538;早籼晚籼(早晚兼用,M2):柒两优2012—柒两优2012;早籼晚籼(早晚不兼用,M3):潭两优83—泰优398,并以双季兼用常规籼稻湘早籼45号为对照(CK),分析不同早晚稻双季直播的周年生育期、群体质量、产量构成、周年产量、稻米品质与稻米淀粉RVA特征谱。结果表明,不同搭配模式的晚稻均安全齐穗,周年生育期以M1最长(222 d),较CK延长了16 d;周年总产量M1最高(14.82 t·hm-2),较CK增产1.56 t·hm-2,增产率为11.76%;其次是M2,周年总产量为14.29 t·hm-2,较CK增产1.03 t·hm-2,增产率为7.77%;M3周年总产量比CK增加了5.28%。对双季直播不同搭配模式的群体质量和产量构成特征分析表明,周年产量较高的搭配模式具有抽穗期-成熟期干物质积累量大,孕穗期-成熟期叶面积指数(LAI)大,早晚稻穗大、结实率和日产量高等特点。M1、M2和M3的晚稻稻米品质及稻米淀粉RVA特征谱优于CK,而早稻无明显差异。总体而言,M1搭配模式在保证周年产量的前提下,稻米品质优于其他搭配。本研究结果可为双季稻轻简化栽培提供参考。
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核农学报. 2021, 35(3): 697-703. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0697为探讨沼肥灌施配合机械深松对柑橘果园土壤团聚体组成、有机碳含量及其矿化的影响,本研究通过柑橘果园沼肥定位试验,设置常规施肥(CK,柑橘专用复合肥施用量为2 500 kg·hm-2)与沼肥灌施(T1、T2、T3和T4,施用量分别为45、135、180和270 t·hm-2)共5个处理,研究了不同沼肥灌施量条件下柑橘果园土壤有机碳的分布特征,并结合室内培养试验测定了其土壤有机碳矿化量。结果表明,与CK相比,柑橘果园灌施沼肥处理表层土壤团聚体平均重量直径(MWD)均显著增加,T1、T2、T3和T4的增幅分别为76.9%、35.8%、26.9%、33.6%。各处理土壤有机碳含量为10.09~14.38 g·kg-1,其中以T3最高,其次是T4。各处理土壤有机碳含量在各粒级团聚体间存在差异,在CK、T3和T4中以0.25~2 mm团聚体为主要载体;在T1和T2中以>5 mm团聚体为主要载体。有机碳矿化试验表明,各处理土壤在前15 d矿化速率较快,累积矿化量达到168.42~190.84 mg CO2-C·kg-1,占整个培养期总矿化量的一半以上(58.46%~62.09%)。结合动力学方程模拟结果可知,T3和T4中可矿化碳和易矿化碳含量占土壤总有机碳的比例低于其他处理,表明沼肥灌施配合机械深松有助于柑橘果园土壤有机碳的累积。本研究结果可为柑橘果园沼肥合理施用提供科学依据。
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核农学报. 2021, 35(3): 704-713. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0704为探明长期减量化肥配施不同量紫云英对水稻产量及产量稳定性影响,以10年长期定位试验为平台,设置不施肥(CK)、单施化肥(100%F)、减量20%和40%化肥分别配施22 500、30 000、37 500、45 000 kg·hm-2紫云英10种施肥模式,研究水稻产量及产量变化趋势、水稻产量稳定性、肥料贡献率及土壤养分对不同施肥模式的响应。结果表明,施肥显著提高水稻年均产量,减量20%和40%化肥配施不同量紫云英较CK增产36.81%~40.07%,较单施化肥增产6.27%~8.80%。AMMI模型产量稳定性参数(Di)结果显示,化肥减施20%和40%均以配施45 000 kg·hm-2紫云英处理水稻产量稳定性最好,其次为配施37 500 kg·hm-2紫云英处理。减量化肥配施紫云英处理肥料贡献率较单施化肥提高4.55~6.42个百分点,以减量40%化肥配施37 500 kg·hm-2紫云英处理最高,肥料贡献率与土壤地力贡献率呈极显著负相关(P<0.01)。与CK相比,减量化肥配施紫云英明显提高土壤有机质、碱解氮、有效磷含量,水稻产量与土壤有机质、碱解氮、有效磷含量呈极显著正相关(P<0.01),产量稳定性参数与土壤碱解氮含量呈极显著负相关(P<0.01)。综合考虑水稻高产、稳产及减肥效益,以减施40%化肥配施37 500 kg·hm-2紫云英处理效果最佳。本研究结果为豫南稻区合理施肥提供了理论依据。
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核农学报. 2021, 35(3): 714-721. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0714为探究磁化水灌溉对镉(Cd)胁迫下杨树幼苗营养代谢的影响,以一年生欧美杨Ⅰ-107(Populus×euramericana Neva)幼苗为研究对象,通过磁化处理含Cd(NO3)2·4H2O的1/2 Hoagland营养液浇灌幼苗,测定不同组织的氮素含量、氮素关键代谢酶活性、关键氨基酸含量以及根系形态特征。结果表明,磁化水灌溉使得Cd胁迫下叶片中铵态氮($NH_4^+$-N)、硝态氮($NO_3^-$-N)和全氮(TN)含量增加;同样磁化处理也促进根系中$NH_4^+$-N和TN含量升高,但降低了根系中$NO_3^-$-N含量。磁化水灌溉有利于提高叶片中硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(NiR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性,同时提高根系中NR、GS活性,但对根系中NiR和GOGAT活性有明显的抑制作用。磁化水灌溉促进了Cd胁迫叶片半胱氨酸(Cys)、谷氨酰胺(Gln)的合成,但对谷氨酸(Glu)和甘氨酸(Gly)合成有明显的抑制作用。另外,磁化作用均促进了Cys、Glu、Gln和Gly在根系中的合成。磁化水灌溉可促进杨树根系形态建成。综上可知,磁化水灌溉可通过影响根系形态来调节根系对矿质养分的吸收和运输,可通过刺激氮素代谢关键酶活性来提高氮同化和游离氨基酸的合成,这对于提高杨树对镉污染土壤的适应能力具有重要意义。
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核农学报. 2021, 35(3): 722-736. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0722为探讨育秧播种密度及方式对机插籼稻分蘖成穗的影响,本研究以常规籼稻黄华占,杂交籼稻F优498为供试材料,在不同播种方式及密度处理下,研究不同育秧处理机械移栽后水稻的分蘖成穗特性。结果表明,机插移栽后主茎4/0~9/0是一次分蘖发生的优势叶位,4/0~8/0是其分蘖成穗的优势叶位,产量贡献率总和达到50%左右;主茎3/0~7/0是二次分蘖发生的优势叶位,4/0~7/0是二次分蘖成穗主体,产量总贡献率为30.20%,其中主茎第5叶位是一、二次分蘖成穗的绝对优势叶位。不同播种方式间,机械条播分蘖发生率和成穗率均高于机械散播和人工撒播,一次分蘖优势叶位产量贡献表现为机械撒播最大(51.90%),机械条播最小(46.50%),二次分蘖优势叶位产量贡献率以机械条播最大(33.30%);在不同密度间,密播主茎及一次分蘖贡献率均大于稀播,但二次分蘖贡献率稀播较大。机械条播和稀播下主茎、一次分蘖、二次分蘖间每穗实粒数、千粒重均高于其余处理,其分蘖成穗的优势主要体现在二次分蘖上。生产上可通过机械条播及稀播的协同调控,充分发挥优势蘖位的作用,提高分蘖发生率及成穗率,进而提高产量。本研究结果可为机插育秧筛选较优的播种方法,同时为机插秧合理利用优势叶位提供理论和实践依据。
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核农学报. 2021, 35(3): 737-744. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0737为探讨垄沟集雨覆盖栽培对旱作马铃薯块茎形成过程中淀粉合成关键酶活性、基因表达及淀粉累积的影响,以马铃薯栽培品种青薯9号为材料,设置全膜双垄和地膜垄作覆盖栽培模式,以露地平播为对照,测定马铃薯块茎形成过程中淀粉合成关键酶活性、基因表达及淀粉累积指标。结果表明,从块茎发育全过程来看,全膜双垄和地膜垄作覆盖栽培马铃薯可溶性淀粉合成酶(SSS)活性分别较露地平播显著提高77.70%、22.63%,可溶性淀粉合成酶SSIII基因表达量分别较露地平播显著提高32.26%、119.35%,同时,ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)、颗粒结合型淀粉合成酶(GBSS)活性和ADP-葡萄糖焦磷酸化酶AGPase、可溶性淀粉合成酶SSII、颗粒结合型淀粉合成酶GBSSI、淀粉分支酶SBEI、淀粉分支酶SBEII基因表达量均明显降低,而淀粉分支酶(SBE)活性无显著变化;全膜双垄覆盖栽培马铃薯总淀粉含量、直链淀粉含量及直/支链淀粉比较露地平播分别提高5.04%、17.57%和27.81%,达到显著水平,而地膜垄作明显降低了马铃薯总淀粉含量、直链淀粉含量及直/支链淀粉比;SSS活性与GBSSI基因表达量呈显著负相关,与直链淀粉含量及直/支链淀粉比呈显著正相关,其他淀粉合成关键酶活性均与基因表达量、淀粉累积指标无明显相关性。本研究结果对筛选青海东部旱区马铃薯适宜的淀粉优质生产措施具有重要意义。
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核农学报. 2021, 35(3): 745-752. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0745为了提高银杏叶的附加值,减少环境污染,本研究以腐殖酸含量为评价指标,采用正交试验优化EM菌种发酵银杏叶渣制备生物有机肥的工艺参数,并测定有机肥中的相关成分,同时验证银杏叶渣有机肥的肥效。结果表明,有机肥最适固态发酵工艺为:发酵时间6 d、液料比去离子水添加比例为71.43%、银杏叶渣添加比例为26.95%、葡萄糖添加比例为1.62%,此条件下测定的腐殖酸含量为39.36%。有效活菌数、有机质和重金属含量指标符合NY 884-2012生物有机肥标准;该有机肥可提高小白菜种子的发芽指数,促进小白菜幼苗根系和植株的发育,其机理可能是通过激活幼苗根际脱氢酶和硝酸还原酶提高小白菜幼苗的发育水平,另外,该有机肥可促进小白菜幼苗体内脯氨酸、可溶性糖、总黄酮和可滴定酸的积累,提高小白菜品质。银杏叶渣生物有机肥具有实际应用价值,可在农业生产中加以利用及推广。
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核农学报. 2021, 35(3): 753-759. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.03.0753为探究蔗糖浸种缓解玉米幼苗铜胁迫的能力,采用浸种法研究了342.3 mg·L-1蔗糖浸种处理对0、100、200、400 mg·L-1硫酸铜处理玉米幼苗生理生化指标的影响,并进行生理生化指标与玉米铜胁迫恢复指数的灰色关联分析。结果表明,蔗糖浸种可显著提高一定程度铜胁迫下玉米幼苗的株高、根长、相对根长、相对株高、过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性。生理生化指标与蔗糖处理对铜胁迫恢复指数的灰色关联度排序为:相对根长(0.799)>相对株高(0.775)>根长(0.767)>脯氨酸含量(0.749)>POD活性(0.740)>可溶性蛋白含量(0.699)>可溶性糖含量(0.673)>CAT活性(0.664)>叶绿素含量(0.647)>SOD活性(0.601)>株高(0.579)。综上可知,蔗糖浸种在一定程度上能有效缓解玉米幼苗的铜胁迫,抗性鉴定时选择相对根长、相对株高、根长、脯氨酸含量、POD活性、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、CAT活性等强关联指标可以提高选择效率,这为玉米抗性育种提供了参考。
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