2021年, 第35卷, 第12期 刊出日期：2021-12-10
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核农学报. 2021, 35(12): 2681-2687. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2681
为了解γ射线对荷花(Nelumbo Adans.)野生型和栽培品种莲子的辐射效应及其差异,本研究利用不同剂量60Co-γ射线对野生型荷花微山红(N. nucifera Weishan Hong)和50个栽培品种的莲子进行辐射处理。结果表明,微山红莲子的钱叶展开数量、生根效果和存活率在320 Gy处理下急剧下降,750和1 000 Gy处理严重抑制了莲子的钱叶发育,幼苗存活率分别为0.6%和0。利用线性回归方程,计算微山红野生型莲子和其他品种莲子的半致死剂量分别为192和173 Gy,即两者对60Co-γ射线的耐受性存在19 Gy剂量差异。基于1 150粒微山红莲子的辐射处理,筛选得到1株花被片狭长的变异个体,以此培育为新品种辰山飞燕。该品种花被片宽长比均值为0.31,显著小于野生型(0.44),且其花被片数量、花密度及立叶密度也显著降低。后续荷花辐射育种及突变体筛选时,野生型和栽培品种莲子的辐射剂量范围建议分别参考150~200 Gy和130~180 Gy。本研究为荷花产业中利用γ射线大规模辐射莲子创制新种质提供了技术参考,也为荷花瓣形育种提供了良好亲本。
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核农学报. 2021, 35(12): 2688-2695. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2688
为创建抗茎腐病杂交兰资源,本研究以玉女兰类原球茎为材料,采用12C6+重离子辐射技术结合尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)粗毒素筛选抗茎腐病突变体。结果表明,经不同剂量12C6+重离子辐射后,玉女兰类原球茎的死亡率差异显著,辐射剂量为50 Gy时,死亡率为54.66%;尖孢镰刀菌粗毒素对玉女兰类原球茎存活率影响显著,当粗毒素滤液浓度为80%时,玉女兰类原球茎存活率为41.98%。采用逐步筛选法对经50 Gy12C6+辐射后的玉女兰类原球茎进行抗茎腐病筛选,获得14个抗性系类原球茎,筛选率为4.67%;对抗性系类原球茎进行分化、生根壮苗和移栽,获得3个抗性系Z50Gt1、Z50Gt2和Z50Gt3。在含80%粗毒素滤液的培养基上抗性系类原球茎的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性均高于对照,POD活性峰值比对照提高了867.67 U·g-1·h-1;丙二醛(MDA)含量呈现先高于对照,随着毒素胁迫时间的延长,转变为低于对照的趋势。对3个抗性系试管苗和小苗进行人工接种鉴定,结果表明,抗性系Z50Gt2和Z50Gt3的再生植株具有稳定的茎腐病抗性,2个抗病株系7个月大的盆栽植株病情指数分别为20.00%和19.33%,均为抗性级别。本研究结果为采用重离子辐射技术选育抗茎腐病杂交兰新品种奠定了基础。
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核农学报. 2021, 35(12): 2696-2703. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2696
利用60Co-γ辐射诱变籼稻骨干恢复系川恢907(R907),从突变体库中筛选获得一份淡黄叶突变体pyl3 (pale yellow leaf mutant 3)。为揭示pyl3突变体淡黄叶表型的调控机制,本研究对该突变体和野生型进行表型鉴定、主要农艺性状和基因定位分析。结果表明,从苗期开始pyl3突变体整个生育期表现淡黄叶表型;与野生型相比,pyl3在苗期叶片中的叶绿素和类胡萝卜素含量显著降低;成熟期pyl3的株高、穗长、穗粒数和结实率等农艺性状指标均显著下降。遗传分析结果表明,pyl3突变体的表型由一对隐性核基因控制。利用分子标记连锁分析的方法将该基因初步定位于第3号染色体上InDel标记M4和M6之间,物理距离约为3.2 Mb。进一步基于BSA全基因组重测序和Sanger测序分析发现,pyl3突变体在定位区间内编码Mg-原卟啉Ⅸ螯合酶CHLI亚基的基因编码区第1 034位碱基C突变为碱基T,导致编码的第345位的半胱氨酸(Cys)突变为酪氨酸(Tyr)。pyl3突变体中携带的CHLIpyl3是已报道黄绿叶基因chl9/chli的新等位基因。qRT-PCR分析结果显示,pyl3突变体中叶绿素合成和光合作用相关基因的表达发生变化。本研究为进一步解析CHLI基因调控水稻叶色的分子机制提供了新的遗传材料和理论依据。
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核农学报. 2021, 35(12): 2704-2715. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2704
目前自然界仍未发现天然多倍体桉树的存在,建立人工诱导桉树未减数2n花粉技术体系对于推进桉树的多倍体种质创制及遗传改良的意义重大。本研究以粗皮桉为对象,探究其花蕾发育与小孢子母细胞减数分裂进程的特点,并对不同发育阶段花蕾施加秋水仙碱处理,诱导粗皮桉花粉染色体加倍。结果表明,待观察到小孢子母细胞减数分裂开始后48 h,即处于细线期至粗线期的花蕾占比最高时,在靠近花序位置的花枝上切口并导入0.5%浓度的秋水仙碱溶液处理6 h的效果最佳,人工诱导2n花粉的有效诱导率达到31.34%。诱导获得的粗皮桉2n花粉较普通单倍性花粉的形态差异显著。本研究揭示了粗皮桉花蕾发育与小孢子母细胞减数分裂的时序性关系,建立了基于花蕾着生位置和发育时数,即时判别粗皮桉小孢子母细胞减数分裂时期的方法,明确了采用秋水仙碱溶液处理诱导粗皮桉花粉染色体加倍的最佳时机和处理条件,为进一步开展桉树多倍体种质创新工作奠定了重要基础。
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核农学报. 2021, 35(12): 2716-2723. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2716
为了探讨牦牛HSP27(heat shock proteins27, HSP27)基因在牦牛卵母细胞和早期孤雌激活胚胎中的表达情况及定位,本试验通过实时荧光定量PCR检测牦牛HSP27基因在未成熟卵母细胞和成熟卵母细胞以及孤雌激活不同时期胚胎中的相对表达量,用免疫荧光染色法检测HSP27蛋白在未成熟卵母细胞和成熟卵母细胞以及孤雌激活不同时期胚胎中的表达与定位情况。结果显示,HSP27基因在牦牛未成熟卵母细胞和成熟卵母细胞以及体外培养孤雌激活不同时期胚胎中均可表达,其中在未成熟卵母细胞中的表达量显著高于成熟卵母细胞;在孤雌激活胚胎中,2~4细胞期表达量最高,囊胚期胚胎表达量最低,随着胚胎的发育,HSP27的表达量呈现逐渐降低的趋势;在2~4细胞期和囊胚期胚胎中的表达与其他组表达存在显著差异性,在5~8细胞期和桑椹胚中的表达无显著差异。免疫荧光染色结果表明,HSP27蛋白在牦牛卵丘细胞和卵母细胞中均有表达,在牦牛孤雌激活2~4细胞期、5~8细胞期和桑椹期胚胎中主要表达于细胞核内和细胞质中,在囊胚期主要表达于细胞核中;而HSP27蛋白的表达水平与基因表达水平基本一致。本研究为后续研究HSP27基因在牦牛生殖生理过程中的作用机制提供了参考。
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核农学报. 2021, 35(12): 2724-2732. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2724
芳樟醇合酶(LIS)是植物香气化合物中芳樟醇合成途径的关键酶。为探究杜鹃花(Rhododendron spp.) LIS基因的功能及表达特性,解析芳樟醇的合成机理,本试验以云锦杜鹃(Rh. fortunei)为试材,利用反转录PCR(RT-PCR)技术和cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆LIS基因全长cDNA序列,并应用顶空固相微萃取(SPME)与气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术,分析云锦杜鹃不同花期的花瓣及其他组织中LIS基因的表达水平和芳樟醇含量的变化关系。结果表明,从云锦杜鹃花苞cDNA中克隆得到RhLIS基因,含有完整的cDNA开放阅读框(ORF)序列长1 887 bp,编码628个氨基酸,与其他物种的LIS蛋白质氨基酸序列具有40%~50%的同源性;实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析结果表明,在不同花期的花瓣中,云锦杜鹃RhLIS表达水平先升高后降低,在盛开期的表达量最高,雄蕊中的表达量远高于雌蕊,幼叶高于老叶,花瓣高于花蕊和叶片。检测分析花香成分中芳樟醇的释放量,结果显示在云锦杜鹃不同花期的花瓣中,芳樟醇含量变化趋势与LIS基因的表达水平相一致,在半开期达到最大值,花蕊中芳樟醇含量均远低于花瓣;云锦杜鹃LIS基因的表达量与芳樟醇含量呈高度正相关。本研究结果为杜鹃花芳香品种的培育和改良提供了理论依据。
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核农学报. 2021, 35(12): 2733-2745. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2733
乙烯响应因子(ethylene responsive factor, ERF)可以激活或者抑制下游病程相关蛋白基因的表达,在植物抗病信号转导途径中发挥着重要作用。为探究ERF-B3亚组基因GhB301在棉花抗枯萎病中的分子调控机制,本研究利用已获得的转GhB301基因棉花株系,通过孢子悬浮液蘸根的方法对转GhB301基因棉花株系(N)和野生型对照(WT)进行接菌处理,抗病性鉴定结果表明,过表达GhB301的N株系增强了对枯萎病的抗病性,其病情指数为14.77,显著低于WT(病情指数为37.50);枯萎病菌侵染0、6、12、24、48 h后,利用RNA-seq技术对N和WT的根部组织进行测序分析,共得到273 111 170个clean reads,其Q30均大于87.64%,将clean reads与陆地棉参考基因组TM-1比对,获得了14 021个差异表达基因(DEGs)。与WT相比,转基因株系能够在病原菌侵染后更快速地做出响应。GO及KEGG富集分析发现共有135个DEGs参与氧化还原过程,67个DEGs参与防御反应,31个DEGs参与苯丙烷类生物合成,推测这些DEGs可能与转基因棉花的枯萎病抗性增强存在密切关系。本研究结果为阐明GhB301基因响应棉花枯萎病菌侵染规律奠定了基础。
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核农学报. 2021, 35(12): 2746-2755. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2746
为了研究南瓜栽培品种的遗传多样性,本研究利用43个简单序列重复(SSR)分子标记,对35份南瓜育成品种及地方品种进行了分子标记分析,并调查了农艺性状。结果表明,43个SSR标记均能扩增出多态性条带,共检测到155个等位基因,平均每个标记能检测到3.6个等位基因,多态性信息含量(PIC)为0.130 8~0.775 4,平均值为0.487 2。利用非加权组平均法(UPGMA)进行聚类分析,结果表明35份材料可分为三大类,分别与中国南瓜、印度南瓜和美洲南瓜三个种吻合,且印度南瓜与美洲南瓜之间的亲缘关系较近。农艺性状调查结果表明,不同栽培种之间以及同一栽培种内的不同品种之间,都发现有农艺性状差别明显的情况。本研究为南瓜种质资源的保护、品种指纹图谱的建立及分子育种提供了理论依据。
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核农学报. 2021, 35(12): 2756-2765. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2756
为了筛选适宜在陕西省渭南地区栽培的优良鲜食葡萄品种,以优化当地现有鲜食葡萄品种的种植结构,对新郁、弗雷无核、紫脆无核、早黑宝、夏黑、紫甜无核、户太八号、巨玫瑰、阳光玫瑰、金手指共10个鲜食葡萄品种进行引种试验。试验采用田间观察与室内测试相结合的方法,包括观察记录各供试品种的物候期、植物学性状,测定果实的理化成分含量,评价果实的感官质量,最后利用主成分分析法对葡萄果实品质进行综合评价和排序。结果表明,在渭南地区简易避雨栽培条件下,10个鲜食葡萄品种在物候期、植物学性状、果实理化成分含量、感官评分等方面存在差异。综合评价发现新郁、户太八号的品质较好,早黑宝、阳光玫瑰、紫甜无核的品质中等,其余品种的品质较差。本研究为渭南地区鲜食葡萄引种栽培和品种结构优化提供了一定的理论依据。
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核农学报. 2021, 35(12): 2766-2775. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2766
为强化香菇中维生素D2含量,并研究中波紫外线(UV-B)对香菇营养品质、活性氧代谢相关酶活性以及超微结构的影响,本研究将鲜香菇置于0.203 mW·cm-2的UV-B紫外灯下,正反面分别照射0.5、1、2、3 和4 h,考察香菇营养品质、表观形态、抗氧化相关酶活及其超微结构结。结果表明,与对照组相比,UV-B处理2 h后维生素D2含量从0升至104.87 μg·g-1,持续延长处理时间,维生素D2含量未出现显著增加,维生素C含量整体呈先上升后下降趋势,在UV-B处理2 h时最高为46.1 μg·g-1。有机酸、可溶性糖含量、酶等对UV-B处理不敏感,均保持稳定状态;但长时间照射使香菇色泽显著加深,细胞受损,膜透性增加;UV-B处理2 h时相对电导率较对照组提高了20.61%,处理3 h时相对电导率提高了63.25%。香菇经UV-B处理2 h后,在后期贮藏过程中表现出较好的品质稳定性。本研究结果表明,2 h的UV-B照射处理有助于提高香菇维生素D2、维生素C的含量和抗氧化系统的强化,并且对于其他营养品质无显著负面影响,对提高香菇的商品价值有较好的参考价值。
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核农学报. 2021, 35(12): 2776-2786. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2776
针对热杀菌猕猴桃浊汁中营养成分损失严重的问题,本试验对不同热辅助超声波处理工艺参数对猕猴桃浊汁理化特性的影响及杀菌效果进行研究,并优化最佳工艺参数。以猕猴桃浊汁为样品,选取猕猴桃浊汁的理化指标及杀菌率为响应值,以超声功率、超声时间、温度为因素,进行响应面试验,在筛选猕猴桃浊汁理化特征指标的基础上,建立杀菌率及猕猴桃浊汁理化特征指标模型并优化得出最佳工艺参数。结果表明,猕猴桃浊汁的理化特征指标为叶绿素保存率、PPO活性、△E值、糖酸比;最佳工艺参数为:超声功率420 W、超声时间30 min、温度60℃,在此条件下,猕猴桃浊汁的叶绿素保存率为30.99%、PPO活性为19.48 U·mL-1、△E值为4.43、糖酸比为6.17、杀菌率为95.68%。本研究为热辅助超声波技术应用于猕猴桃浊汁的加工提供了理论依据和技术指导。
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核农学报. 2021, 35(12): 2787-2798. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2787
为鉴定黄花菜多酚类化合物的结构并研究漂烫与贮藏对其稳定性的影响,本研究采用响应面和正交试验设计,四极杆飞行时间液质串联系统,以及三重四极杆液质串联系统,研究了超声波辅助提取黄花菜多酚,HPD-600大孔树脂吸附多酚,乙醇解吸附多酚的最佳条件,对多酚类化合物进行分离纯化和结构鉴定,并对新鲜、漂烫与室温贮藏的黄花菜多酚类化合物含量进行分析。结果表明,超声辅助提取黄花菜多酚类化合物的最佳条件为:乙醇浓度66%,时间22 min,温度43℃,料液比1∶12 g·mL-1, 此条件下多酚得率为2.12%;HPD-600大孔树脂吸附多酚的最佳条件为温度50℃,pH值6,吸附时间3 h,此条件下多酚吸附率为28.76%;无水乙醇解吸附的最佳条件为温度60℃,pH值6,解吸时间3 h,此条件下多酚解吸率为78.94%,纯化的多酚溶液浓度为0.61%;黄花菜多酚类化合物的含量由高到低依次为芦丁、绿原酸和槲皮素,高温漂烫和贮藏极易引起多酚类化合物的损失,导致加工后黄花菜的营养品质下降。本研究结果可为黄花菜多酚类化合物的分离鉴定及漂烫和室温贮藏对其稳定性影响的研究提供参考。
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核农学报. 2021, 35(12): 2799-2809. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2799
为了制备栀子黄脂质体,以栀子黄色素为研究对象,采用乙醇注入法制备栀子黄脂质体,以栀子黄包封率(EE)为指标,通过响应面法优化制备栀子黄脂质体的反应参数,并通过Zeta电位与平均粒径、傅里叶红外光谱(FT-IR)和透射电子显微镜(TEM)等技术对其结构与形态进行表征。采用壳聚糖对栀子黄脂质体进行表面修饰,通过分析经紫外光照射、加热和体外模拟消化等处理后脂质体中的Zeta电位、平均粒径及释放率等指标的变化,研究壳聚糖修饰栀子黄脂质体的稳定性。结果表明,最优反应条件为:搅拌温度51.5℃,卵磷脂与胆固醇质量比5.2∶1,缓冲液体积为32.4 mL,所得栀子黄脂质体EE为78.36%。根据Zeta电位与平均粒径、FT-IR及TEM分析结果可知,已成功制备未修饰栀子黄脂质体与壳聚糖修饰栀子黄脂质体,其平均粒径从203.77 nm增加至282.17 nm。紫外光照射、加热和体外模拟消化试验结果表明,壳聚糖修饰脂质体的稳定性明显高于未修饰脂质体。本研究可为水溶性类胡萝卜素脂质体的制备及应用提供一定的理论依据。
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核农学报. 2021, 35(12): 2810-2820. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2810
为实现对微囊藻毒素-LR(MC-LR)的快速检测,本试验基于适配体的纳米金(AuNPs)比色法原理,通过优化盐溶液浓度、MC-LR的适配体浓度,建立了一种灵敏、简单、高效的检测方法。依据已报道的微囊藻毒素的原始适配体序列,利用Mfold软件对其二级结构进行拟合分析,采用定点突变法优化适配体序列,获得与原适配体(Apt-1)结构完全不同的适配体-3(Apt-3)。其中(Apt-1)-AuNPs体系检测MC-LR,目视检测限为70 ng·mL-1,(Apt-3)-AuNPs体系则能达到30 ng·mL-1;当体系NaCl浓度为0.05 mol·L-1时,适配体浓度为0.06 μmol·L -1,以Apt-3构建的AuNPs定量检测MC-LR,其线性范围为0~120 ng·mL-1,线性回归方程为y=0.007x+0.564(R2=0.988 5),线性关系良好,其理论最低检测限为7.08 ng·mL-1。同时对建立的Apt-AuNPs体系的特异性进行考查,结果表明,与Apt-1相比,经突变后的Apt-3依然具有高特异性,与MC-LR的亲和力提高。本研究为后续进行适配体序列与结构的优化,开发灵敏度更高的传感器提供了依据。
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核农学报. 2021, 35(12): 2821-2829. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2821
为探讨长期饲喂转基因大豆GTS40-3-2对雄性大鼠器官和生殖机能的影响,本研究将雌、雄大鼠随机分为2组,分别饲喂含转基因和非转基因大豆成分的饲料90 d后,亲代大鼠组内交配获得子代大鼠;子代雄性大鼠断乳后继续饲喂对应饲料30、60和90 d后,摘取子代大鼠睾丸、附睾、脑、心脏、肺脏、肝脏、脾脏、肾脏和肾上腺,检测脏器系数;选取睾丸、附睾、肾、肺制备石蜡切片,观察各器官的组织结构变化;运用实时荧光定量PCR检测睾丸雄性激素合成限制性蛋白葡萄糖转运蛋白8(GLUT8)基因的表达变化;用蛋白酶联免疫反应法进一步验证GLUT8蛋白含量。结果表明,与对照组相比,饲喂30、90 d后9种器官脏器系数均无显著差异(P>0.05);饲喂60 d后,仅肺、附睾脏器系数存在显著差异(P<0.05)。组织切片镜检结果显示,睾丸、附睾、肾、肺未发现明显结构改变;睾丸GLUT8基因转录水平和蛋白水平均未受到显著影响(P>0.05)。综上所述,转基因大豆GTS40-3-2饲料在试验周期内未对子代雄性大鼠各重要器官产生不良影响,对雄性大鼠生殖器官及其生理机能未显示毒性作用。本研究结果进一步拓展了转基因大豆安全评价研究深度,对转基因大豆的推广应用具有重要意义。
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核农学报. 2021, 35(12): 2830-2840. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2830
为探究根际微生物群在支持植物生长、发育和健康方面的重要作用,本研究在2017年7月采集同一农田中大豆[Glycine max (L.) Merr.]、玉米[Zea mays)、花生(Arachis hypogaea L.]、四季豆[Phaseolus vulgaris L.]、豇豆[Vigna unguiculata (L.) Walp]、番薯[Ipomoea batatas (L.) Lam.]和芋艿[Colocasia esculenta (L.) Schoot]7种不同作物,通过Illumina MiSeq测序技术和磷脂脂肪酸(PLFA)对这7种不同作物的根际微生物群落结构和组成进行了分析。结果显示,不同作物根际土壤微生物的PLFA种类和组成差异显著,但均以表征革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌和真菌的特征脂肪酸为主。花生根际土中微生物的PLFAs含量最高,花生根际土中的真菌细菌比(F/B)显著高于其他作物,且其革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌比(G+/G-)最低。尽管在门水平,变形菌门、放线菌门、酸杆菌门和厚壁菌门是7种作物根际微生物的主要优势门,但是在纲水平和目水平不同作物根际微生物组成存在差异。Alpha多样性分析表明,大豆根际的OTU丰富度(Chao1,P<0.001)和细菌群落多样性(Shannon,P<0.001)在7种作物中最高。非度量多维尺度分析(NMDS)表明,根际微生物群落结构在OTU和PLFAs水平下均以不同作物形成聚类,不同聚类间的差异显著。根际敏感微生物的筛选和比较进一步说明不同作物对根际微生物的选择具有差异性,群落中某些特定菌群优势度存在区别,不同作物具有不同敏感微生物的选择倾向。本研究为构建健康的植物根际微生物群落以促进植物育种提供了基础。
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核农学报. 2021, 35(12): 2841-2849. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2841
为了明确过量施硒对作物生长的毒害效应,为合理施用硒肥提供依据,本研究在田间条件下探究了叶面过量施硒对糯玉米京科糯2000和普通玉米郑单958两个品种产量、硒含量和矿质营养元素含量的影响。结果表明,叶面喷硒量(亚硒酸钠)≤0.2 g·L-1时,京科糯2000植株生物量和籽粒产量与对照(不喷硒)相比持平或略有增加,未表现出毒害效应;京科糯2000在叶面喷硒量≥0.5 g·L-1时,郑单958在叶面喷硒量≥0.1 g·L-1时,其植株生物量和籽粒产量均明显降低;随着叶面喷硒浓度的增加,两品种玉米籽粒硒含量均逐步增加,郑单958产量和籽粒硒含量的变化幅度高于京科糯2000。叶面喷硒可显著提高玉米籽粒锌和铁的吸收量,对铜、磷、镁和钙的吸收基本无影响,但抑制硼的吸收。总体来看,过量施硒抑制2个不同品种玉米生长,造成产量下降,但可提高籽粒硒、锌和铁的营养水平。本研究对玉米微量元素营养调控具有一定的借鉴指导意义。
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核农学报. 2021, 35(12): 2850-2859. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2850
为探究施氮量和播种密度相互作用对机直播双季稻(Oryza sativa L.)产量与氮素利用率的影响,2018—2019以优质稻柒两优2012与美香占2号为材料进行试验,设4个施氮量(早稻分别为0、120、150、180 kg·hm-2,晚稻分别为0、120、165、210 kg·hm-2,早、晚稻均以N0、N1、N2、N3表示)与3个机直播密度(早稻分别为86、143、200 粒·m-2,晚稻分别为57、114、172粒·m-2,早、晚稻均以S1、S2、S3 表示)分析双季稻群体生长发育、产量、产量构成及氮素吸收利用的特征。结果表明,施氮与增密促进双季稻增产,早、晚稻分别在N3和N2时产量最高,较N1增产11.41%~12.32%和8.58%~9.21%;早稻S2与S3分别较S1增产8.71%~10.38%和8.33%~10.89%,晚稻增产6.33%~8.11%和6.78%~8.56%;早稻N2S2与N3S2间产量无显著差异。施氮与增密的增产因素是机直播双季稻较高的抽穗后干物质量、叶面积指数及氮素积累量,在分蘖期具备碳、氮物质积累优势。机直播双季稻中,N2S2的抽穗后叶面积指数、干物质量及氮素积累量较高,同时具备较高的氮素农学利用率、氮素生理利用率及氮素吸收利用率。因此,机直播早、晚稻的施氮量与直播密度组合分别为150 kg·hm-2与143粒·m-2处理、165 kg·hm-2与114粒·m-2处理时,可以达到增产与氮高效协同。本研究为机直播双季稻密植与优化氮素管理提供了理论依据。
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核农学报. 2021, 35(12): 2860-2868. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2860
为探讨不同粳糯性糜子干物质积累、产量及氮素利用效率对不同供氮水平的响应,本研究通过两年田间试验,以粳性糜子品种陇糜13号和糯性糜子品种陇糜14号为试验材料,设置45(N1)、90(N2)和135 kg·hm-2(N3)3个供氮水平,以不施氮为对照(CK),研究不同供氮水平下不同粳糯性糜子在开花期和成熟期的干物质积累与转运、农艺性状及产量的变化,分析氮素积累量、氮肥农学利用效率、氮肥偏生产力、氮素利用率及氮肥表观利用效率对施氮的响应。结果表明,随着施氮量的增加,不同粳糯性糜子的地上部各器官干重呈单峰曲线变化,在N2下,开花期和成熟期糜子的茎秆干重、叶片干重、茎鞘干重和穗干重均显著高于CK(P<0.05);随着施氮量的增加,不同粳糯性糜子的氮肥偏生产力呈降低趋势,而氮素利用效率呈先降低后升高的趋势;N2可以显著提高不同粳糯性糜子的株高、茎粗、穗长、单穗粒重、千粒重及产量,也可提升氮肥农学利用效率和氮肥表观利用率。两年数据表明,N2(90 kg·hm-2)下陇糜13号的农艺性状、产量及氮素利用效率均优于陇糜14号。综上,本研究条件下,甘肃省会宁地区糜子的推荐氮肥施用量为90 kg·hm-2,这对西北地区种植不同粳糯性糜子具有生产指导意义。
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核农学报. 2021, 35(12): 2869-2878. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2869
为探究春玉米(Zea mays L.)干物质积累和产量对播期调控下水热变化的响应,在河北科技师范学院试验基地,于2017—2020 年进行了4年的播期试验,以京农科728和MC812为材料,分析了播期(5月1日、5月10日、5月20日、5月30日)引起的春玉米干物质积累量、产量构成因素、产量以及水分利用率的变化。结果表明,受温度与降水影响,春玉米干物质积累量在生育前、中期随播期的推迟而下降,而灌浆后期至成熟期以5月30日播种春玉米干物质积累量最多。春玉米干物质积累动态符合Logistic模型,5月30日播种春玉米干物质积累的总持续时间和快增期持续时间均最长。有效穗数、穗粗、轴粗、穗行数和出籽率不受温度与降水的影响,但穗粒数、千粒重、穗长、行粒数受其影响显著,各指标随播期延迟先下降再上升,并以5月20日播种的春玉米最低。产量与千粒重呈显著正相关,5月30日播种的春玉米产量最高。另外,随播期的推迟,总耗水量减少,水分利用效率提高。综上可知,合理安排播期,重视降雨对春玉米生长发育及产量形成的影响,是冀东地区春玉米获得高产的重要措施。本研究为冀东地区春玉米播期选择提供了理论依据和技术支持。
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核农学报. 2021, 35(12): 2879-2892. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2879
为揭示海藻糖参与高表达转玉米C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)基因(C4-PEPC)水稻(Oryza sativa)(简称PC)在干旱胁迫下种子萌发的生理机制,本研究以PC及其未转基因野生型受体Kitaake(简称WT)种子为材料,研究外施不同浓度海藻糖联合干旱处理下,其种子活力、萌发过程中可溶性糖和脯氨酸含量、α-淀粉酶活性,以及α-淀粉酶、PEPC、糖信号、部分海藻糖相关基因的表达。结果表明,干旱处理均显著抑制了两材料的发芽率,并且抑制了芽的生长;外施低浓度海藻糖可缓解干旱对种子萌发的抑制,与WT相比,PC对海藻糖更加敏感,当海藻糖浓度为0.5 mmol·L-1时已表现出明显的缓解效应,且较10 mmol·L-1海藻糖对WT的缓解效果更佳。外施0.5 mmol·L-1海藻糖联合干旱处理可以维持水稻的种子活力、种子内渗透调节物质含量以及α-淀粉酶活性,尤其有益于PC。外施0.5 mmol·L-1海藻糖通过上调PC内依赖钙信号的CBL1-OsSnRK3.1/3.23基因的表达,激活OsK1a-OsMYBS1/2-OsAmy3/8途径;同时诱导OsTPP1/7合成海藻糖,上调蔗糖和葡萄糖含量,进而增强糖代谢,维持种子萌发。此外,海藻糖也上调了SAPK8/9/10和C4-PEPC的转录水平,使PC在芽期表现耐旱。本研究结果为改善直播稻田的发芽率和“C4稻”的创制提供了新线索。
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核农学报. 2021, 35(12): 2893-2903. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.12.2893
为了明确不同基因型杂交稻对高温耐受性的差异及芸苔素内酯(BR)对提高不同类型杂交稻耐热性的作用效果,本研究以杂交籼稻、偏籼型籼粳杂交稻和偏粳型籼粳杂交稻各2个品种为材料,在开花期设置常温、高温和高温下喷施0.15%BR 3种处理,分析其对水稻产量及产量构成因素、花粉活力和抗氧化能力等的影响。结果显示,高温导致杂交稻的结实率、单株产量和花粉活力显著下降,其中杂交籼稻耐热系数为0.73,显著高于偏粳型籼粳杂交稻(耐热系数0.47)。而高温下喷施BR可以显著提高水稻结实率、单株产量和花粉活力,杂交籼稻、偏籼型和偏粳型杂交稻恢复系数分别为1.23、1.43和2.00,以偏粳型杂交稻的缓解效果最明显。喷施BR降低了高温处理下不同基因型杂交稻的超氧阴离子含量,并提高了甲基乙二醛酶(GlyⅠ)活性及抗坏血酸(AsA)、谷胱甘肽含量(GSH),同时改变了抗氧化酶相关基因OsAPX1、OsCATB、OsGPX3和OsGLYI8的表达水平。综上可知,杂交籼稻常温下产量表现低于籼粳杂交稻,但具有较强耐热性,高温下喷施BR对杂交籼稻产量下降的缓解效果明显低于籼粳杂交稻;籼粳杂交稻尤其是偏粳型,尽管对高温表现敏感,但与BR的相互作用可有效抵御高温胁迫,喷施后产量可接近或达到常温对照水平。本研究结果为提高杂交水稻开花期耐高温能力的研究提供了理论基础和实践经验。
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