2020年, 第34卷, 第6期 刊出日期：2020-06-10
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核农学报. 2020, 34(6): 1129-1137. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1129水稻产量的高低取决于源和库的大小及彼此间的协调程度。为了了解不同源库基因聚合后对产量及其相关性状的影响,本研究以4个已克隆的水稻源库基因NAL1LT、GNP1TQ、Ghd7MH63和Ghd89311构建的不同遗传背景的近等基因系为材料,彼此杂交培育不同源库基因的F2分离群体,标记辅助筛选遗传背景近似的不同单基因及双基因纯合聚合单株,考察其F3家系的源、库及产量相关性状。结果表明,不同基因聚合的产量效应差异较大,其中NAL1 LT +Ghd7 MH63、NAL1 LT +Ghd89311和Ghd7 MH63+Ghd89311这3种基因聚合方式表现出较明显的增产效应,聚合系的单株产量分别比高值亲本显著增加26.45%、45.47%和48.03%,表明这3种基因聚合对聚合系的产量性状具有正向协同作用。相反,另外3种聚合方式(NAL1 LT +GNP1 TQ、GNP1 TQ +Ghd7 MH63和GNP1 TQ +Ghd89311)的聚合系的产量相关性状有增有减或基本与双亲持平,产量聚合效应不明显。研究认为,复杂性状的聚合育种必须首先开展基因间的产量聚合效应研究,明确不同基因的聚合效果,以确保聚合育种的事半功倍。本研究结果为分子聚合改良水稻源库性状提供了理论依据。
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核农学报. 2020, 34(6): 1138-1143. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1138
为有效防治水稻黑条矮缩病的大面积发生,本研究通过室内大量饲养无毒灰飞虱,饲毒后对浙江省20个主栽水稻品种进行传毒,人工接种水稻黑条矮缩病毒(rice black-streaked dwarf virus,RBSDV) 后移栽田间,观察病苗症状,测量株高,统计发病率并分析病毒含量。结果表明,籼稻品种深两优5814和Y两优302的抗性较强,粳稻品种淮5和秀水14的抗性较弱。此外,病毒侵染后,籼稻品种深两优5814和Y两优302的OsMYC2和OsNPR1的mRNA表达水平显著高于粳稻品种淮5和秀水14。上述结果表明,籼稻品种深两优5814和Y两优302抗病毒能力与其体内茉莉酸(JA)和水杨酸(SA)激素水平相关,这为今后筛选抗RBSDV材料提供了新的策略和思路。
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核农学报. 2020, 34(6): 1144-1151. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1144MYB转录因子在植物响应盐胁迫过程中起着重要的调控作用。为明确MYB类转录因子RcWER-like生物学功能,本研究以月季月月粉为材料,利用生物信息学分析及实时荧光定量PCR技术研究RcWER-like基因在盐处理、激素处理、盐与激素综合处理下不同组织不同时间点的表达特性。结果表明,依据转录组测序获得的序列信息和月季全基因组信息克隆得到了RcWER-like,该基因全长为882 bp,开放阅读框(ORF)为669 bp,编码223个氨基酸。序列比对发现,RcWER-like在N端具有保守的R2R3-MYB结构域。系统进化树分析结果显示,RcWER-like与桃PpWER-like、梅花PmWER-like、苹果MdWER-like处于同一分支,属于R2R3-MYB类转录因子。实时荧光定量PCR结果表明,RcWER-like基因在盐胁迫处理24 h后表达明显上调,且外施水杨酸和茉莉酸甲酯均可诱导RcWER-like的表达;在盐胁迫下,外施水杨酸和茉莉酸甲酯可诱导RcWER-like的表达,且均高于单独盐或激素处理。此外,月季RcWER-like在盐处理、激素处理、盐与激素综合处理下不同组织不同时间点的表达模式存在显著差异,R2R3-MYB类转录因子RcWER-like参与了月季盐胁迫响应和对水杨酸和茉莉酸甲酯的应答过程,可能在月季高盐胁迫应答中具有重要的作用。本研究结果为月季耐盐分子育种提供了候选基因资源和理论依据。
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核农学报. 2020, 34(6): 1152-1162. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1152GRFs基因家族在植物生长发育及逆境响应中起着重要的调控作用。为了探明二穗短柄草GRFs基因家族的基本特征及其进化关系,本研究利用生物信息学方法在全基因组水平上对二穗短柄草GRFs基因家族成员进行鉴定与分析。结果表明,二穗短柄草GRFs基因家族包括12个家族成员,蛋白质序列长度在238~577个氨基酸之间;序列比对发现二穗短柄草GRFs家族基因包括2个保守的QLQ和WRC结构域及广泛的保守基序;染色体定位发现,12个家族成员在二穗短柄草的5条染色体上呈不均匀分布,bd03号染色体分布最多;系统发育关系比较分析表明,这些GRFs基因家族成员存在4对直系同源基因。RT-qPCR分析表明,全部GRFs基因家族成员在二穗短柄草幼嫩组织中表达量较高,而在根系和衰老组织中表达量较低,外源激素特别是GA3诱导了二穗短柄草大部分GRFs基因家族成员的上调表达,表明GRFs基因家族广泛地参与了二穗短柄草分生组织功能和器官形成的生命进程。本研究结果为二穗短柄草GRFs家族蛋白功能的研究奠定了理论基础。
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核农学报. 2020, 34(6): 1163-1177. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1163为探讨瓠瓜转录组功能基因信息,对福州芋瓠瓠瓜叶片进行了Illumina Hiseqxten高通量无参转录组测序分析,共获得664 252 268个reads片段,经序列组装共计获得87 518个Unigene,总长度高达91 405 320 bp,76.03%的Unigene长度主要集中在1~1 000 bp。功能注释结果显示,有55 725个Unigene在Nr数据库获得注释,注释到葫芦科的Unigene数量最多,有26 354个,占总Unigene的47.29%。GO数据库注释到18 278个Unigene,可以分为分子功能、细胞组分和生物学过程共三大类的55个亚类。COG数据库中有41 635个Unigene获得注释,分布在信息存储与处理、细胞过程和信号传递、新陈代谢、无特征基因四大类的25个功能区域,其中参与氨基酸运输和代谢的Unigene数量最多。KEGG数据库中有24 770个Unigene获得注释,涉及到220个KEGG代谢途径。SSR位点检索结果显示,包含SSR序列的8 617条Unigene中存在11 029个SSR位点,发生频率为9.846%。本研究结果为进一步深入开展瓠瓜功能基因研究和SSR分子标记开发奠定了重要基础。
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核农学报. 2020, 34(6): 1178-1186. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1178为探究入侵植物黄顶菊在重金属镉(Cd)胁迫下耐受性获得的表观遗传机制,本研究通过网室盆栽试验模拟不同浓度Cd污染生境,采用甲基化敏感扩增多态性(MSAP)技术对不同Cd浓度胁迫[0(CK)、2(Cd-1)、4(Cd-2)和8(Cd-3) mg·kg-1]处理植物叶片基因组DNA甲基化变异特征进行分析。结果表明,15对引物共扩增出726条甲基化条带,且引物多态性百分比为84.75%;随着Cd胁迫浓度的升高,黄顶菊叶片全甲基化和整体甲基化发生比例呈逐渐增加的趋势,Cd-1、Cd-2和Cd-3的全甲基化发生比例分别为CK的1.51、1.95和2.11倍,整体甲基化发生比例分别较CK升高了39.28、53.30和63.97个百分点;不同处理下叶片甲基化状态变化分析结果表明,Cd胁迫下黄顶菊基因组DNA重新甲基化和去甲基化2种甲基化模式均有发生,但以重新甲基化类型为主要变化模式;Cd胁迫下植物表型可塑性与表观遗传相关性分析结果表明,DNA全甲基化和整体甲基化水平与黄顶菊生长指标及地上部耐受性指数的表型可塑性呈显著负相关,与抗氧化酶活性、各组织Cd含量及富集与转移系数呈显著正相关。本研究结果从表观遗传学方向为入侵植物黄顶菊的防控提供了新思路。
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核农学报. 2020, 34(6): 1187-1195. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1187为进一步探究杜氏盐藻促有丝分裂原活化蛋白激酶(DsMAPK)的功能,采用免疫共沉淀联合质谱技术筛选盐藻MAPK的互作蛋白。将pGS21a-MAPK质粒转入大肠杆菌BL21中表达MAPK蛋白并制备多克隆抗体;将培养至对数生长期的盐藻细胞进行盐胁迫处理,然后提取盐藻总蛋白,并进行SDS-PAGE和Western blotting检测;以内源性靶蛋白为诱饵,将细胞总蛋白与MAPK抗体进行共孵育,将经蛋白A/G琼脂糖珠纯化的免疫共沉淀复合物进行质谱检测。结果表明,制备的多克隆抗体特异性良好;筛选出165种特有的差异蛋白。通过GO和KEGG分析发现,这些差异蛋白主要参与了新陈代谢、遗传信息的传递以及信号转导等生物学调控过程。蛋白质互作网络分析发现,直接与MAPK相互作用的蛋白有4种。本研究结果为深入研究杜氏盐藻响应盐胁迫的分子机制提供了参考。
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核农学报. 2020, 34(6): 1196-1204. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1196为从分子水平揭示甲基营养型芽胞杆菌WM7低温响应机制,采用高通量测序技术对低温和常温培养的菌体进行转录组测序分析,对部分差异表达显著基因进行RT-qPCR验证。结果表明,共检测到2 029个差异表达基因,其中1 519个低温上调,510个低温下调。GO和KEGG分析显示,1 199个差异表达基因归属细胞组分、分子功能和生物过程3个部分,683个基因参与到225个代谢途径中,其中涉及基因最多的是磷酸戊糖途径、嘌呤和氨基酸合成途径。菌株低温响应主要与脂肪酸代谢、ABC转运体、转录调控、信号转导、碳氮代谢等途径相关。此外,检测到大量差异表达的未知功能基因,多个基因差异表达倍数均大于50倍。本研究从基因表达方面阐述了甲基营养型芽胞杆菌WM7低温响应机制,为全面揭示其低温生长机制奠定了理论基础,提供了基因信息。
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核农学报. 2020, 34(6): 1205-1212. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1205瓣状核酸内切酶(FEN1)是结构特异性5'核酸酶超家族成员,以参与冈崎片段成熟、DNA重组、细胞凋亡DNA片段化和长片段碱基切除修复(LP-BER)而闻名,在生物体的多种代谢途径中发挥作用,对维持不同物种基因组的稳定性发挥着十分重要的作用。FEN1的功能或表达异常会导致生物体内的多个生命过程发生紊乱,如突变率增加、微卫星序列不稳定、DNA降解等,对生物体造成严重危害。因此,FEN1在生物体内的表达必须受到严格、精确、及时的调控。研究表明,翻译后修饰对FEN1蛋白的活性强弱、细胞定位及功能稳定性发挥着重要的调控作用。本文对关于FEN1翻译后修饰调控的相关研究进展进行总结,系统归纳翻译后修饰对FEN1功能的调控和影响,为后续开展FEN1程序性调控研究提供了参考。
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核农学报. 2020, 34(6): 1213-1220. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1213为探讨采前草酸处理在西兰花采后保鲜上应用的可行性,西兰花于采前5 d喷洒20 mmol·L-1草酸水溶液,以喷洒等量纯水处理作为对照,采后2℃贮藏15 d,之后20℃货架贮藏4 d,定期测定生理及品质指标。结果表明,采前草酸处理可显著抑制贮藏期间呼吸强度和乙烯释放量的上升(P<0.05);延缓失重率的上升,抑制L*值的增加和H值的下降,抑制叶绿素含量、Vc含量和硬度的下降,采前草酸处理可提高西兰花的贮藏品质。本研究结果为采前草酸处理在西兰花贮藏上的应用提供了理论依据。
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核农学报. 2020, 34(6): 1221-1229. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1221为探明植物精油对甜樱桃采后优势致病菌的抑菌效力及抑菌机理,以山东泰安地区主栽品种红灯为试验材料,从自然腐烂的甜樱桃果实上分离纯化优势致病菌,采用形态学方法并结合ITS序列法进行鉴定,选用丁香精油从体外熏蒸和接触2种作用方式研究其对主要病原真菌的抑菌效果。结果表明,甜樱桃采后的3种主要致腐真菌分别为灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)、链格孢菌(Alternaria alternata)和胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides);体外抑菌试验表明,一定浓度的丁香精油能显著抑制3种致病菌的菌丝生长和孢子萌发,熏蒸处理较接触效果更好,对B. cinerea、 A. alternata和C. gloeosporioides的最小抑菌浓度(MIC)分别为120、100和100 μL·L-1;试验还表明丁香精油破坏了菌丝形态,其抑菌机理可能与精油疏水性造成的微生物膜系统结构破坏、及胞内主要内容物流失有关。综上所述,丁香精油作为甜樱桃贮藏前的熏蒸剂具有较好的应用潜力。
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核农学报. 2020, 34(6): 1230-1236. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1230为探究β-葡萄糖苷酶聚合物的制备方法及其稳定性,以黑布林籽β-葡萄糖苷酶为原料制备交联酶聚合物(CLEAs),优化了制备过程中沉降剂的种类及比例、戊二醛交联剂的浓度等工艺参数,并采用扫描电镜分析其表面结构特征;在此基础上,以红景天苷的酶促合成为模型反应,研究CLEAs在有机溶剂中的热稳定性和操作稳定性。结果表明,制备β-葡萄糖苷酶CLEAs的最佳沉降剂为95%乙醇,其适宜添加量为酶液体积的3倍;戊二醛交联剂的最适浓度为30 mmol·L-1,交联时间为1.0 h,酶活回收率高达91.4%。扫描电镜结果表明,在此条件下制备的CLEAs有较大的比表面积和致密的多孔道结构。稳定性结果表明,将β-葡萄糖苷酶CLEAs在60℃下保温2.0 h,其酶活回收率为75.1%,是游离酶的6.1倍;重复使用8次后,仍保持73.5%的初始酶活性。综上,黑布林籽β-葡萄糖苷酶CLEAs具有良好的生物催化活性、热稳定性和操作稳定性,可用于糖苷类化合物的高效合成。本研究为β-葡萄糖苷酶CLEAs的研究提供了理论依据,对工业化生产具有现实意义。
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核农学报. 2020, 34(6): 1237-1247. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1237为实时监测南美白对虾在空气油炸过程中脂质组学轮廓变化,本研究采用iKnife-REIMS联用技术、主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)探究了不同空气油炸温度(140、170、200℃,10 min)对南美白对虾肌肉组织脂质组成的影响。结果表明,经结构鉴定和相对含量测定,南美白对虾样品中共检出10种脂肪酸与31种磷脂分子,其中,亚油酸(m/z 279,21.88%)、EPA(m/z 301,16.59%)与DHA(m/z 327,15.14%)为主要脂肪酸离子;[PE 36:1-H]-(m/z 744,20.16%)与[PE 38:5-H]-/[PC O-36:5-H]-(m/z 764,15.92%)为主要磷脂离子。随着油炸温度的升高,油炸南美白对虾中饱和脂肪酸与甘油磷脂酸(PA)分子的相对含量呈上升趋势,而不饱和脂肪酸、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰胆碱(PC)与磷脂酰肌醇(PI)分子的相对含量不断减少。通过共享与特有化合物结构分析图(SUS-plot)确定了6个潜在标记物(m/z 277、m/z 770、m/z 810、m/z 818、m/z 844及m/z 836),可用于空气油炸样品的实时鉴别。经方法学验证,该iKnife-REIMS联用实时检测方法的灵敏度和精密度均可满足空气油炸过程中南美白对虾脂肪酸和磷脂的脂质组学轮廓分析测试要求。本研究结果为食品加工过程中脂质组学变化研究提供了新的检测技术手段。
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核农学报. 2020, 34(6): 1248-1256. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1248
为探究食盐对鸡汤品质和挥发性风味物质的影响,以武定鸡与狄高鸡杂交系F1为研究对象,采用料水比1:3、炖煮时间2 h进行炖煮鸡汤,通过顶空固相微萃取(SPME)和气相色谱-质谱联用(GC-MS)方法检测不同食盐添加量对鸡汤中挥发性风味物质的影响。结果表明,随着食盐添加量的增加,鸡汤风味成分增多,其中,鸡汤中含量较高的挥发性风味物质主要为醛类物质和醇类物质,醛类物质主要为己醛、庚醛、壬醛、2-庚烯醛、正辛醛、反式-2-辛烯酸等,醇类物质主要为正辛醇和庚醇。感官评价结果显示,当食盐添加量为2%时,鸡汤感官评分最高,且挥发性风味物质组成较为丰富。因此,当料水比1:3,炖煮2 h,食盐添加量为2%时,鸡汤的品质和食用最佳。本研究结果为探究食盐对鸡汤产品的挥发性成分提供了研究方法和科学依据。
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核农学报. 2020, 34(6): 1257-1265. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1257为提高青虾的食用营养价值,以不同处理(生鲜、蒸制、煮制)后的野生和养殖青虾为原料,以尾部肌肉和虾黄的基本营养成分、脂肪酸和矿物质含量为评价指标,采用相关国家标准进行检测与分析。结果表明,野生青虾中碳水化合物含量显著高于养殖虾(P<0.05),虾黄中粗脂肪含量(96 mg·g-1)低于养殖虾(135 mg·g-1)。脂肪酸主要贮存在虾黄中,尤其是单不饱和脂肪酸(MUFA)。青虾中富含钙、锶等多种矿物质;有害元素汞和镉主要在虾黄中富集,但含量均低于国家安全标准。蒸制或煮制后肌肉中粗灰分和碳水化合物含量上升,水分含量下降。相较于蒸制,煮制流失更多脂肪酸和矿物质。综合比较,养殖青虾肌肉中蛋白质和脂肪酸与野生青虾相比差异不显著,但虾黄中脂肪酸含量更加丰富、重金属富集量低,食用安全更高。烹饪方法中,与煮制相比蒸制能保留更多的营养成分。本研究为青虾的合理食用以及食用安全提供了一定的理论依据。
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核农学报. 2020, 34(6): 1266-1271. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1266为探究西兰花叶中生物活性成分的具体含量,以西兰花叶为原材料,对西兰花叶中萝卜硫素、总酚、总黄酮、总蛋白质的含量和组成进行了测定与分析。结果表明,西兰花废弃叶中萝卜硫素含量为92.50 μg·g-1 DW,总酚含量为3.15 mg·g-1 DW,总黄酮含量为2.48 mg·g-1 DW,总蛋白质含量为89.38 mg·g-1 DW,蛋白质组成中核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)所占比例最大。本研究明确了西兰花叶片中4种生物活性成分的具体含量,为进一步开发利用西兰花废弃物提供了一定的数据支持。
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核农学报. 2020, 34(6): 1272-1280. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1272食物过敏是当前威胁人类健康的重大食品安全问题之一。辐照技术可以消减食物过敏原,是一项颇具发展潜力的物理消敏技术。本文介绍了辐照消敏技术的特点、原理和发展历程,阐述了辐照消减动物源过敏食物牛乳、鸡蛋、虾、鱼等过敏原致敏性和植物源过敏食物花生、大豆、小麦、坚果等过敏原致敏性的研究进展,分析了辐照消减食物过敏原的效果和影响因素,探讨了辐照消敏技术的发展方向,以期为辐照消敏技术的研究和应用提供参考。
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核农学报. 2020, 34(6): 1281-1293. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1281为探究小麦在不同地区合理的追氮量,在北京和石家庄2个试点以强筋小麦藁优2018(B1)和师栾02-1(B2)为试验材料,设置75 kg·hm-2(C1)、105 kg·hm-2(C2)、135 kg·hm-2(C3)3种追氮水平的大田试验,研究不同追氮量对不同试点小麦光合特性及产量的影响。结果表明,在75~135 kg·hm-2追氮量范围内,增加追氮量,可提高小麦旗叶净光合速率(Pn),增大气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr),降低胞间CO2浓度(Ci)。随着开花后天数的增加,藁优2018的旗叶Pn和Gs下降速度均较师栾02-1快,且Ci升高;随着追氮量的增加,各处理叶绿素(Chl)(a+b)含量均呈增加趋势,开花后14 d,C2、C3处理Chl(a+b)含量相对C1分别平均增加了6.01%和13.81%。籽粒产量、生物产量及收获指数(HI)均随追氮量的增加而提高,平均提高幅度分别为6.235%、3.11%和3.015%。试点间比较表明,两强筋小麦品种的旗叶Chl含量、Pn、Gs、Tr等在北京试点的结果均优于石家庄试点,表明北京试点的环境条件较石家庄试点更有利于小麦旗叶光合性能潜力的发挥,但后者环境更适宜供试品种的生长,更能充分发挥其产量潜力。各光合指标及Chl含量均在追氮量为135 kg·hm-2(C3)时最高(旗叶Pn除外),且两品种均获得最高产量,但追氮量为105 kg·hm-2(C2)与追氮量为135 kg·hm-2(C3)的产量差异不显著,从高产及资源投入角度考虑,强筋小麦藁优2018和师栾02-1的适宜追氮量均为105 kg·hm-2。本研究结果可为强筋小麦在不同生态区的优质高效生产提供理论与技术参考。
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核农学报. 2020, 34(6): 1294-1301. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1294为明确阔世玛(Sigma Broad)对谷子幼苗叶片光合特性和可溶性物质含量的影响,以张杂谷5号和晋谷21号为试验材料,分别于施药后7 d测定不同浓度(0、7.5、15.0、30.0、60.0 mg·L-1)的3.6%阔世玛水分散粒剂对叶片气体交换参数、叶绿素荧光参数、光合关键酶活性和可溶性物质含量的影响。结果表明,谷子叶片的净光合速率(Pn)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性、丙酮酸磷酸双激酶(PPDK)活性、苹果酸脱氢酶(NADP-MDH)活性以及表观光合电子传递速率(ETR)均随着阔世玛浓度的增加而降低,阔世玛浓度高于15 mg·L-1时均与CK差异显著;而2个品种的苹果酸酶(NAD-ME)和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)活性以及可溶性物质含量均随着阔世玛浓度的增加呈先升高后降低的趋势,NAD-ME活性、还原糖、蔗糖和可溶性蛋白含量均在阔世玛浓度为15 mg·L-1时达到最大值。综上所述,阔世玛处理会降低光系统反应中心的活性及光合作用暗反应过程中的关键酶PEPC、NADP-MDH和PPDK的活性,导致叶片Pn降低,影响Rubisco和NAD-ME的活性以及糖的代谢。本研究明确了阔世玛影响谷子光合作用的生理机制,为阔世玛在谷子田间的安全使用提供了理论基础。
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核农学报. 2020, 34(6): 1302-1310. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1302为进一步探索河西绿洲灌区玉米在水、氮减量的条件下能否支撑较高的种植密度而获得高产,本研究通过大田试验,设置传统灌水(W1)和生育期减量20%灌水(W2)2个灌水梯度,高施氮(450 kg·hm-2,N1)、减量30%施氮(300 kg·hm-2、N2)2个施氮水平和D1(7.5万株·hm-2)、D2(9.75万株·hm-2)、D3(12万株·hm-2) 3个种植密度,在不同种植密度条件下,采用水氮耦合组合,测定玉米生育期内光合源动态、干物质积累、籽粒产量和产量性状。结果表明,在生育后期W2N2玉米光合势(LAD)与W1N1无显著差异,在W2N2条件下,D2的LAD较D1在玉米全生育期内平均增加8.7%,D2与D3之间无显著性差异;在W2N2条件下,玉米干物质积累量最终与W1N1持平,D2干物质积累量较D1在玉米全生育期内平均增加21.1%,D2与D3之间无显著性差异;D2玉米籽粒产量在W2N2与W1N1间保持同等水平,较D1玉米籽粒产量提高9.0%~33.7%;灌水和施氮因素对玉米穗粒数和千粒重影响均不显著,而在同等水、氮条件下,D3玉米穗粒数较D1降低了5.9%~26.1%,千粒重降低了9.2%~12.3%。综上,D2水平使减量灌水、减量施氮条件下的玉米在生育后期仍然保持较大的LAD,为玉米产量的形成提供了物质保障,从而获得高产。本研究结果为通过水氮减施实现资源节约的高效农业生产提供了技术参考。
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核农学报. 2020, 34(6): 1311-1319. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1311为选育适宜的核桃树种,做到适地适树,探究核桃树响应水分变化的生理机制,通过人工控制降雨量(-50%、-25%、CK、+25%、+50%),采用盆栽苗木法测定3个核桃品种苗木的叶片相对含水量(RWC)、水分饱和亏缺(WSD)以及可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)、脯氨酸(Pro)、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和丙二醛(MDA)含量,并通过灰色关联度法分析各指标与核桃苗木水分适应性的关系。结果表明,模拟降雨导致核桃苗木的RWC、叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量随着降雨量的增加逐步递增;WSD、SS、SP、Pro、MDA含量以及SOD、POD、CAT活性随着降雨量的增加逐步递减,且不同品种反应变化程度不同;灰色关联度分析结果显示,各项生理指标与核桃苗木水分适应性的关联顺序为SOD>MDA>叶绿素b>SP>叶绿素a >POD>RWC>WSD>Pro>SS>CAT。SOD的关联度大于0.70;MDA和叶绿素b的关联度在0.65以上;与降雨量+25%相比,降雨量+50%时香玲RWC及WSD并未发生变化,叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素则递减,MDA含量有所上升;降雨-50%时,香玲中SOD和POD活性比降雨量-25%时有所降低。因此,核桃栽植时应注意,香玲不适于较干旱及较湿润地区,辽核1号对水分适应性较强,清香次之。本研究为核桃生产中合理栽植及水分管理提供了理论参考。
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核农学报. 2020, 34(6): 1320-1326. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1320为了明确适于紫苏种植的水分灌溉条件,以紫苏实生苗为材料,正常供水为对照(CK),研究干旱胁迫(轻度干旱、中度干旱、重度干旱)对紫苏生长及品质的影响。结果表明,轻度和中度干旱胁迫可显著提高紫苏叶片丙二醛(MDA)含量和相对电导率,并使其抗氧化酶活性、脯氨酸(Pro)、可溶性糖和可溶性蛋白含量维持在较高水平;重度干旱胁迫也显著提高了紫苏叶片MDA含量和相对电导率,但其抗氧化酶活性、Pro、可溶性糖和可溶性蛋白含量显著低于CK,且随着胁迫处理时间的延长,叶片MDA含量和相对电导率呈逐渐上升趋势,而抗氧化酶活性、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量则呈逐渐下降趋势。随着干旱胁迫程度的增加,紫苏地上部生物量显著下降;叶片中总挥发油含量呈先上升后下降的趋势。由此可见,干旱胁迫处理不利于紫苏的生长,但适当的干旱胁迫可促进紫苏叶片挥发油的合成,显著提高苏叶药材品质。本研究结果为紫苏规范化栽培提供了依据。
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核农学报. 2020, 34(6): 1327-1336. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1327为研究茶树凋落叶浸提液对菘蓝生长与生理生化的化感效应,以模拟自然条件下雨雾淋溶方式,采用不同浓度的茶树凋落叶浸提液(CK:0 mg·mL-1、T1:6.25 mg·mL-1、T2:12.5 mg·mL-1、T3:25 mg·mL-1 和T4:50 mg·mL-1)处理菘蓝,测定其生长、抗氧化酶活性及其基因表达量、细胞膜损伤率以及丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)、渗透调节物质和次生代谢物含量的变化。结果表明,茶树凋落叶浸提液对菘蓝生长表现出“低促高抑”的浓度效应,与CK相比,T1对菘蓝生长具有一定的促进作用,而浸提液浓度超过菘蓝的耐受阈值时,会对其生长产生不利的影响。随着浸提液浓度的升高,可溶性糖和可溶性蛋白含量呈先上升后下降的趋势,而脯氨酸含量则持续增加。与CK相比,T1的MDA含量、细胞膜损伤率和H2O含量差异不显著,而T3、T4则显著升高。茶树凋落叶浸提液对抗氧化酶活性及其基因表达有不同的影响,T1的过氧化物酶(POD)与抗坏血酸氧化物酶(APX)活性最高,T2的过氧化氢酶(CAT)活性最高,而T3、T4的4种抗氧化酶活性均显著低于CK。T1的Pod、Cat、Apx基因表达量最高,而T4则抑制了抗氧化酶基因的表达。此外,POD活性与其基因表达量呈显著正相关,而超氧化物歧化酶(SOD)、CAT和APX活性与其基因表达量的相关性不显著。不同浓度的茶树凋落叶浸提液对于菘蓝次生代谢物质积累的影响存在显著差异,低浓度茶树凋落叶浸提液对菘蓝生长、靛蓝和靛玉红含量积累有促进作用,而高浓度茶树凋落叶浸提液对总黄酮含量积累有一定的促进作用。本研究结果可为幼龄茶园中茶树-菘蓝复合种植提供理论参考。
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核农学报. 2020, 34(6): 1337-1349. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1337为明确烤烟叶片上部叶烘烤特性,以K326、毕纳1号、遵烟6号、贵烟1号、贵烟4号、红花大金元(红大)不同成熟度上部叶为材料,研究比较了烘烤或暗箱试验中烟叶失水速率、变黄变褐特性、叶绿素相对含量(SPAD)、颜色值、多酚氧化酶(PPO)活性以及烤后烟叶化学成分含量的差异。结果表明,烘烤和暗箱试验中毕纳1号失水速率较小,红大和贵烟1号失水速率较大,毕纳1号和K326变黄时间最短,红大变黄时间最长;烘烤过程中毕纳1号PPO活性均值低于0.4 U,贵烟1号高于0.5 U;暗箱试验中红大SPAD值较大,其次是遵烟6号和贵烟1号,毕纳1号、贵烟4号、K326较小,红大和遵烟6号颜色值相对较差,毕纳1号变褐较轻,贵烟1号变褐最严重;烤后烟叶毕纳1号、贵烟4号和遵烟6号化学成分含量相对适宜。随着烤烟叶片成熟度的提高,烘烤试验中烟叶变黄时间缩短,PPO活性增加,烤后烟叶总植物碱、总氮含量降低,水溶性总糖、还原糖含量增加;暗箱试验中烟叶变黄、变褐时间缩短,SPAD值减小,颜色较好,但变褐后颜色较差。品种与成熟度不仅影响烟叶的外观表型,而且显著影响其内在生理。不同烤烟品种烘烤特性与化学成分和基因型均密切相关。对于暗箱试验,SPAD值可作为烟叶易烤性的表型判断指标,颜色参数可作为易烤性和耐烤性的表型判断指标。综合来看,K326、毕纳1号、贵烟1号、贵烟4号上部叶易烤性较好,遵烟6号较差,红大最差;毕纳1号上部叶耐烤性较好,其次是K326、贵烟4号、红大和遵烟6号,贵烟1号最差。根据不同烤烟品种烘烤特性差异,本研究有针对性地提出了上部叶烘烤工艺措施,为烤烟品种烘烤和上部叶品质提升奠定了理论基础。
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核农学报. 2020, 34(6): 1350-1358. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1350为探讨高温胁迫下硒硫互作对西兰花芽苗生理及萝卜硫素代谢的影响,以西兰花籽粒为试验材料,经单独喷施硫酸锌(ZnSO4)、亚硒酸钠(Na2SeO3)、二者联合喷施、以及结合高温胁迫下喷施处理,分析发芽期间西兰花芽苗主要生理生化指标并利用荧光定量PCR技术分析萝卜硫素代谢关键酶基因表达的变化。结果表明,单独施用Na2SeO3可显著增加芽长和芽苗单株鲜重(P<0.05),有效缓解高温及ZnSO4对西兰花芽苗生长发育的抑制作用;发芽期间,相较单独喷施ZnSO4处理,西兰花芽苗经高温后联合喷施ZnSO4及Na2SeO3处理,其硒元素含量、总抗氧化能力、硫代葡萄糖苷含量、黑介子酶活性、异硫氰酸酯含量、萝卜硫素含量均显著提高(P<0.05),其中萝卜硫素含量相较单独喷施ZnSO4处理增加了39%。高温联合ZnSO4及Na2SeO3处理4 d的芽苗中MYB28、UGT74B1及ST5b基因表达量均较对照显著上调,而BoHMT1显著下调(P<0.05)。综上所述,西兰花芽苗经高温联合硒硫处理是富集萝卜硫素的有效方式,该研究结果为生产富含萝卜硫素的功能性芽苗菜提供了理论依据和技术支撑。
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核农学报. 2020, 34(6): 1359-1367. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1359土壤钠盐积累导致的土壤盐渍化程度越来越严重,已成为制约水稻产量和品质的重要因素之一。钠离子是引起水稻盐胁迫伤害的主要离子,研究钠离子在水稻植株体内的吸收运输机制,及水稻应对盐胁迫的生理分子调节机制,有助于抗盐品种的选育以及盐碱地的综合治理与利用。本文综述了水稻对盐信号的感应及盐分在水稻体内的吸收转运特征;分析了盐分进入水稻机体后对植株形态及生长发育的影响;探讨了水稻为缓解盐分伤害,诱发的渗透调节、养分、抗氧化系统、激素等生理调节机制,以及通过抗逆蛋白差异性表达和耐盐相关基因应激表达,来控制水稻体内离子平衡,保护膜系统及光合系统的分子调节机制。同时,本文对提高水稻耐盐性提出了外源调控措施,并对该领域的研究进行了展望。
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