2021年, 第35卷, 第4期 刊出日期：2021-04-10
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核农学报. 2021, 35(4): 761-768. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0761为促进中国南瓜功能基因组学的研究,以中国南瓜高代自交系N87的种子为试验材料,构建中国南瓜突变体库。将材料在不同浓度的甲基磺酸乙酯(EMS)溶液中处理不同时间,并对诱变后代的表型变异特征进行分析。结果表明,以诱变后南瓜种子的发芽率、成苗率及幼苗生长状况为指标,筛选出1.6% EMS处理12 h为中国南瓜种子最佳诱变条件。使用最佳诱变条件处理10 000粒中国南瓜种子,构建了由725个M2家系组成的中国南瓜突变体库,该突变体库在叶片、株型、生殖器官、果实等性状上均存在丰富的变异,总变异频率达11.2%。通过构建和分析F2分离群体,明确白花突变和短蔓突变为单基因隐性突变。本研究成功构建了中国南瓜突变体库,不仅丰富了中国南瓜种质资源,还为中国南瓜功能基因组学研究和新品种选育奠定了基础。
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核农学报. 2021, 35(4): 769-779. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0769本研究前期利用重离子诱变水稻品种科辐粳7号获得受环境响应的水稻早衰快腐突变体ad1(automatic degradation 1)植株,为研究该突变体衰老腐解的发生机制,对其进行生物学特性及遗传分析。结果表明,突变体ad1在抽穗期时遇到高温茎叶会快速腐解,引起整个植株坍塌。衰老发生时,突变体ad1净光合速率、气孔导度和蒸腾速率极显著低于野生型(WT),胞间CO2浓度极显著高于WT。突变体ad1总叶绿素含量及类胡萝卜素含量低于WT。石蜡切片观察发现突变体ad1叶肉细胞受损,排列松散,气孔结构受损;茎秆表皮变薄,厚壁组织细胞排列松散、细胞变少。透射电镜观察发现突变体ad1叶绿体结构异常,淀粉颗粒明显增多,类囊体排列紊乱,片层结构模糊,基粒垛叠松散。组织化学染色表明ad1突变体中死细胞、过氧化氢以及超氧阴离子含量比WT高。与WT相比,突变体ad1叶片中总超氧化物岐化酶(T-SOD)、过氧化氢酶(CAT)、总抗氧化力活力(T-AOC)及丙二醛(MDA)含量显著升高,可溶性蛋白(SP)含量显著降低。遗传分析表明ad1突变表型受一对隐性核基因控制。本研究结果为进一步研究突变体ad1基因定位和基因功能奠定了一定的理论基础。
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核农学报. 2021, 35(4): 780-788. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0780种质资源鉴定是研究与利用冬瓜种质资源的基础。为了明确冬瓜种质资源遗传多样性,本研究基于表达序列标签-简单重复序列(EST-SSR)分子标记的人工绘制品种鉴别示意图(MCID)法鉴定40份冬瓜种质资源。利用筛选出的7对引物对冬瓜种质资源进行PCR扩增,应用MCID法构建冬瓜品种鉴定图。结果表明,利用7对引物扩增的特征性谱带能够将冬瓜品种在分子水平上区分开,同时能够构建40份冬瓜种质资源的品种鉴定图。利用Ntsys2.10e软件进行聚类分析,在遗传相似系数0.77处,将冬瓜资源分为3个类群。品种鉴定图能够快速地找到区分品种的引物,比聚类图更加直观。基于EST-SSR标记的MCID法是一种有效的冬瓜资源鉴定方法。本研究对冬瓜资源鉴定具有重要意义。
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核农学报. 2021, 35(4): 789-795. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0789为了建立小麦背景中粗穗披碱草(Elymus trachycaulus)和纤毛披碱草(Elymus ciliaris)染色体的跟踪鉴定方法,本研究利用寡聚核苷酸Oligo-pSc119.2-1和Oligo-pTa-535-1为探针的双色荧光原位杂交(FISH)和以(GAA)8为探针的单色FISH,分别对4个小麦-粗穗披碱草附加系和5个小麦-纤毛披碱草附加系染色体进行分析。结果发现,经与小麦FISH核型比对后,建立了可用于追踪小麦背景中粗穗披碱草1St、5Ht、6Ht和7Ht染色体的标准FISH核型;而纤毛披碱草Sc和Yc染色体FISH信号较弱。FISH检测发现,小麦-粗穗披碱草1St附加系自交自发变成了1St(1BS·3BL)代换系,且在其染色体组中检测到了一对T1BL·3BS易位染色体,同时发现5AS端部寡聚核苷酸Oligo-pSc119.2-1序列发生了删除。另外,在小麦-粗穗披碱草5Ht附加系中发现2B染色体短臂末端删除现象,形成了2B-del和2BS-4AS·4AL易位染色体,而另一条2B和4A为正常的完整染色体。这种染色体结构重排事件表明,部分小麦-远缘物种附加系细胞学并不稳定,因此,繁种前后应对材料进行单株细胞学鉴定。上述小麦-粗穗披碱草染色体结构变异体的获得,为研究染色体结构重排与基因转录表达和表型变化的关系提供了研究基础。
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核农学报. 2021, 35(4): 796-806. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0796为降低合成引物成本,加快杂交玉米品种鉴定进程,筛选适用于云南玉米杂交种SSR标记鉴定的核心引物。本研究用玉米SSR标记鉴定规程中推荐的40对SSR引物对12个杂交玉米品种DNA进行扩增,筛选出多态性高、扩增效果好、稳定性好的20对引物,推荐其作为云南玉米杂交种特异性鉴定的核心引物。并用筛选的核心引物对云南220个杂交玉米材料进行多样性分析及评价。筛选的20对SSR引物在12个杂交玉米品种中共检测到216个等位变异,平均每对引物检测到10.80个。20对SSR核心引物在220个杂交玉米材料中共检测到236个等位变异,平均每对引物检测到11.80个;平均有效等位变异为3.158 8;平均Shannon-Weaver多样性信息指数为3.028 2。聚类分析表明,220个杂交玉米材料间的相似系数为0.62~0.95。以0.62为阈值可将220个杂交玉米材料划分为两大类群,第Ⅰ类群包括10个玉米材料,占4.5%;第Ⅱ类群包括210个玉米材料,占95.5%。本研究筛选的20对SSR引物多态性高、扩增效果好、稳定性好,可作为云南玉米杂交种特异性鉴定的核心引物。
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核农学报. 2021, 35(4): 807-814. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0807为解析湛江等鞭金藻(Isochrysis zhangjiangensis)野生藻株(IZ)与常压室温等离子体技术诱变获得的耐高温诱变藻株(IM)藻际细菌群落与耐高温能力的关联性,本研究采用16S rDNA扩增子测序方法对两株藻在25℃和35℃下细菌群落多样性进行分析。ACE和Chao1指数分析表明,25℃下培养两株藻的细菌群落组成无显著差异,但35℃下IM组(IM35L)中细菌群落多样性显著高于IZ组(IZ35L)。无度量多维标定法(NMDS)分析表明,25℃下IM组(IM25L)和IZ组(IZ25L)的藻际细菌群落较为相似,而35℃下两者的藻际细菌群落差异明显。另外,IM25L、IZ25L和IZ35L组中丰度前三的属均一致,但IM35L组中噬冷菌属(Algoriphagus)细菌相对丰度明显提升。MetaStat分析发现,变形菌门红螺菌目细菌阿尔法变形菌DG1252(Alpha proteobacterium DG1252)在25℃下IZ组和IM组的丰度无明显差异,但在35℃下IM组的丰度显著高于IZ组。因此,湛江等鞭金藻耐高温能力与其藻际细菌多样性存在关联,其中噬冷菌属细菌和阿尔法变形菌DG1252可能与IM的耐高温性状密切相关。本研究为深入探究湛江等鞭金藻高温抗逆性与藻际细菌之间的联系奠定了基础,有助于夏季高温条件下贝类饵料微藻的培育和扩繁。
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核农学报. 2021, 35(4): 815-825. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0815为研究百香果低温胁迫响应机制,以紫果百香果(Passiflora edulia Sims)为试验材料在0℃下低温胁迫处理,以常温处理为对照组(CK),采用Illumina HiSeq测序平台进行转录组测序,并对茉莉酸代谢相关基因进行挖掘。结果显示,共获得百香果转录组数据45.30 Gb,组装得到39 521条Unigene和5 311 个差异基因;GO分类显示注释的Unigene分为细胞组件、分子功能及生物过程三大类,其中差异基因数量最多为生物过程大类的代谢过程,包括甾醇生物合成、类黄酮糖脂化、酪氨酸代谢、L-苯丙氨酸生物合成、软木脂生物合成、芥子油苷代谢及长链脂肪-酰基辅酶A代谢等。KEGG途径富集分析结果显示,核糖体途径、淀粉与蔗糖代谢途径、植物激素信号转导途径及植物与病原体互作途径为百香果响应低温胁迫的重要代谢途径。实时定量PCR(qRT-PCR)分析表明,百香果低温胁迫后其茉莉酸代谢途径相关基因AOC、AOS、JAR1、MYC2、PYL和JAZ均上调表达,该结果与测序获得FPKM值变化趋势较为相似,说明测序结果较为准确。但低温胁迫后,COI1的表达水平呈下调趋势。研究发现,在百香果中茉莉酸对低温胁迫的响应机制大体上与模式植物一致,关于COI1和MYC2等基因的调控方式还有待进一步功能验证。本研究结果为进一步明确百香果抗寒机制提供了科学参考。
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核农学报. 2021, 35(4): 826-836. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0826为建立葡萄叶片TRV-VIGS系统,分析验证VvANR基因功能,本研究以烟草脆裂病毒(Tobacco rattle virus,TRV)介导基因沉默表达载体pTRV2-ANR,采用真空侵染和主叶脉针孔注射法分别侵染葡萄幼嫩、成熟叶片,观察表型并测定原花青素含量,实时荧光定量PCR测定被侵染叶片中VvANR及其相关基因表达。结果表明,真空侵染的幼嫩、成熟叶片分别于第6、第7天出现漂白,侵染15 d后,幼嫩叶片几乎全部漂白,成熟叶片大面积漂白。主叶脉针孔注射侵染的幼嫩、成熟叶片分别于第17、第19天出现漂白;侵染25 d后,幼嫩和成熟叶片发生全叶漂白,且漂白均沿主叶脉逐渐扩展至整个叶面;对照均未发生漂白现象。pTRV2-ANR侵染后叶片中原花青素含量极显著降低,VvANR基因表达量极显著降低,且原花青素生物合成相关基因VvLAR1、VvLAR2、VvMYBPA1、VvMYBPA2、VvUFGT表达量显著降低,除VvUFGT表达量呈显著差异外,其余均呈极显著差异;而VvANS、VvDFR表达量轻微上调,且与对照差异不显著。本研究建立了葡萄叶片VIGS体系,为基因功能快速验证提供了新方法;同时,揭示了葡萄叶片中原花青素含量、VvANR表达及与相关基因的关系,本研究为完善葡萄原花青素积累机制奠定了一定的理论基础。
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核农学报. 2021, 35(4): 837-845. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0837为明确彩色油菜花瓣色素成分和色素呈色机制,提高彩色油菜育种效率,本研究比较了红色、橙色、黄色和白色4种色系共10种彩色油菜花瓣色素代谢的次生代谢物含量,并采用液质联用仪(HPLC-MS/MS)分析红色、橙色和黄色油菜花瓣中花青素和类胡萝卜素含量,同时对花青素合成关键酶活性和编码关键酶活性的基因表达量进行分析。结果表明,各色系油菜花瓣积累了大量酚类和类黄酮化合物。红色系和橙色系油菜花瓣中含有丰富的原花青素和花色苷;黄色系油菜花瓣中不含原花青素,但含花色苷;白色系油菜花瓣既不合成原花青素,也不合成花色苷。红色和橙色油菜花瓣中的花色苷主要成分是矢车菊素和芍药素。红色、橙色、黄色和白色油菜花瓣中均含有胡萝卜素和番茄红素,且4种花色花瓣中的番茄红素含量均高于胡萝卜素。红色、橙色和黄色油菜花瓣的番茄红素含量仅为对应花色花瓣花青素的0.25%、0.15%、0.02%。基因表达分析结果表明,引起花青素在不同色系油菜花瓣中积累差异的基因为二氢黄酮醇还原酶基因(DFR)和花青素还原酶基因(ANS),在红色、橙色和橙黄色花瓣中DFR和ANS的表达量分别为黄色花瓣的100倍和1 000倍以上。相关性分析表明,彩色油菜DFR和ANS基因的表达量与花色苷含量呈高度正相关性。但是,DFR和ANS活性在红色、橙色、黄色和白色油菜花瓣中差异不显著。本研究为彩色油菜进行基因操纵中靶基因的选择和合理的育种线路提供了理论基础。
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核农学报. 2021, 35(4): 846-853. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0846为探讨伞形花内酯处理对猕猴桃果实采后灰霉病的控制效应,本试验研究了伞形花内酯对灰霉菌孢子和生长的影响,以及对美味猕猴桃徐香损伤接种灰霉菌后果实病害发展、抗病相关酶活性和抗性物质的影响。结果表明,离体条件下,0.5和1.0 mg·mL-1伞形花内酯能够显著抑制灰霉菌孢子的萌发和生长;0.5 和1.0 mg·mL-1伞形花内酯处理能够抑制损伤接种灰霉菌猕猴桃果实病斑的扩张,显著提高果肉几丁质酶(CHT)、β-1,3 葡聚糖酶(GLU)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、4-香豆酰辅酶A连接酶(4CL)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)的活性,提高果实贮藏后期总酚、类黄酮和木质素的含量,因而诱导了猕猴桃采后果实对灰霉病的抗性。本研究为应用外源伞形花内酯控制猕猴桃采后果实灰霉病害提供了理论依据。
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核农学报. 2021, 35(4): 854-862. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0854为了改善PSE猪肉的加工特性,明确L-精氨酸、碳酸钠、柠檬酸钠对PSE猪肉保水性的影响,本研究在单因素试验基础上,以蒸煮损失、离心损失、滴水损失为指标,通过L9(34)正交试验,确定最适添加量,并分析测定了在最适复合无磷保水剂配方下PSE猪肉贮藏过程中的品质变化。结果表明,L-精氨酸为0.40%、碳酸钠为0.60%、柠檬酸钠为0.60%的复合无磷保水剂处理,能显著提高PSE猪肉的保水性,并能有效改善PSE猪肉的贮藏品质。本研究结果为提高冷藏期PSE猪肉的保水性提供了一种新思路,同时为无磷保水剂提高PSE猪肉的利用价值提供了一定的理论支持。
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核农学报. 2021, 35(4): 863-869. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0863为了解我国花生土壤黄曲霉分布及产毒特征与产后花生黄曲霉毒素污染相关性,本试验从我国4个典型花生产区黄河流域产区(河北保定)、西北产区(新疆吐鲁番)、长江流域产区(湖北黄冈、四川南充)和东南沿海产区(广东湛江)采集花生土壤样品124份。通过对我国不同产区花生土壤中黄曲霉菌的分布及产毒特征研究,评估我国不同产区花生黄曲霉毒素污染风险。结果表明,湖北黄冈和四川南充土壤中黄曲霉检出率、带菌量和黄曲霉毒素B1(AFB1)量均高于其他地区,产后花生受AFB1污染风险最高,其次为广东湛江和新疆吐鲁番,河北保定花生受AFB1污染风险最低。从上述4个产区收集64份花生样品开展产后花生AFB1污染调查,发现湖北黄冈花生AFB1污染情况最严重,检出率为57%,超标率为10%,其次为四川南充和广东湛江,新疆吐鲁番和河北保定花生受AFB1污染较轻。风险评估结果与实际检测结果一致,表明花生土壤中黄曲霉菌数量、产毒菌比例及产毒能力与产后花生AFB1污染呈正相关性。本研究结果为花生黄曲霉毒素污染预警及综合防控提供了理论依据和数据支撑。
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核农学报. 2021, 35(4): 870-880. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0870市场上核桃乳掺杂使假现象层出,急需建立一种快捷、准确、高效的真伪鉴定方法。本研究选取核桃基因组间隔区ITS2、叶绿体基因组编码区rbcL以及非编码区psbA-trnH作为候选DNA条形码基因。综合扩增、测序、比对成功率以及生物信息学结果,筛选得到ITS2是区分核桃、花生等不同坚果的最适DNA条形码。利用高分辨率熔解曲线(HRM)技术对市售核桃乳、山核桃乳进行目的种源(核桃、山核桃)及常见掺假物种(花生、大豆)成分鉴定。并通过构建核桃、花生不同比例混合标准品,检测核桃乳、山核桃乳掺假浓度。结果表明,通过测序比对和HRM分析,在9种不同品牌的核桃乳中,有1款核桃乳成分比对为花生,1款山核桃乳比对结果为核桃,这两款属于标签不符、以次充好的造假产品。研究表明基于ITS2序列的HRM技术,无需测序,一管式闭合分析,能实现对核桃乳、山核桃乳快速、准确的真伪鉴定,为植物蛋白饮料食品标签标识的符合性检验提供了一定的科学依据。
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核农学报. 2021, 35(4): 881-890. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0881为构建香菇营养品质评价体系,本研究测定了46个不同来源香菇菌株的15项营养品质指标,通过相关性分析、因子分析和聚类分析对营养品质评价指标进行了简化,通过灰色关联度分析和主成分分析建立了香菇营养品质综合评价函数,并通过概率分布建立了香菇营养品质综合评分标准。结果表明,香菇营养品质指标之间离散度不同,变异系数介于8.72%~70.52%之间。综合分析结果将15项营养品质评价指标简化为10项指标(即灰分、粗蛋白、粗多糖、维生素C、Na、Ca、Fe、Cu、Zn、Mn),并建立了香菇营养品质综合评价函数和香菇营养品质综合评分9级标准。本研究为香菇营养品质评价提供了一定的数据支持和方法。
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核农学报. 2021, 35(4): 891-901. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0891为研究芝麻蛋白在胃肠道中产生抗氧化肽的结构与构效关系,本试验采用体外模拟消化水解芝麻蛋白,通过超滤水解液,制备液相分离,利用液质联用仪进行结构鉴定,合成相应多肽以验证活性,并对抗氧化活性最高的多肽开展构效关系研究和安全性预测。结果表明,芝麻蛋白经分离纯化与结构鉴定,共获得19条芝麻抗氧化肽,其中17条来自芝麻贮藏蛋白,2条来自芝麻非贮藏蛋白。源自非贮藏蛋白的HLFLSGVACFG具有最强的抗氧化活性,其活性中心可能位于His1,Phe3,Cys9。缩小Cys9羧基端取代基团,增大Leu2区域的取代基,增强N端带正电取代基和C端带负电取代基,有利于提高HLFLSGVACFG的抗氧化活性。经预测,该多肽无毒性与致敏性。上述结果表明,作为蛋白主体的芝麻贮藏蛋白生成抗氧化肽的同时,低含量的芝麻非贮藏蛋白因能产生高活性的抗氧化肽,也是重要的抗氧化肽前体。活性和安全性较高的HLFLSGVACFG具有研究利用价值。本研究初步揭示了芝麻蛋白在人体内产生抗氧化肽的规律、抗氧化肽组成及构效关系,深化了芝麻抗氧化肽的研究,为抗氧化肽结构修饰研究提供了理论参考。
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核农学报. 2021, 35(4): 902-910. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0902为研究不同品种鲜食糯玉米香气成分之间的差异,本研究对6个品种糯玉米进行了清汁制作和煮制两种熟化生香处理,并采用顶空固相微萃取法结合气相色谱-质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)对其挥发性成分进行测定。结果表明,清汁中检出的挥发性成分数量和总量均高于籽粒:清汁中检出38种挥发性成分,熟粒中检出24种,其中仅在清汁中检出的成分中有7种为吡嗪类化合物;而各品种糯玉米清汁中检测到的挥发性成分总量是籽粒的3.98~10.92倍。主成分分析(PCA)结果显示,前两个主成分可解释清汁样品总方差的72.6%,高于煮制籽粒(60.9%),但两种PCA结果均显示JDN-517、SYN-602与SYN-11的特色值得关注,并与吡嗪以及醛醇类成分含量差异有关。本研究结果为不同品种鲜食糯玉米风味品质评价中的样品处理以及数据分析提供了一定的参考。
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核农学报. 2021, 35(4): 911-922. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0911为了明确不同品种甘薯茎叶的营养与功能成分组成,本试验系统比较了58个不同品种甘薯茎叶中的粗蛋白、粗脂肪、膳食纤维、维生素、多酚类物质、黄酮类物质含量及抗氧化活性。结果表明,甘薯茎叶富含粗蛋白(9.35~38.45 g·100 g-1 DW)、粗脂肪(1.36~12.30 g·100 g-1 DW)、总膳食纤维(35.30~45.0 g·100 g-1 DW)、维生素C(1.47~131.64 mg·100 g-1 DW)、β-胡萝卜素(6.75~59.35 mg·100 g-1 DW)及维生素E(0.39~23.30 mg·100 g-1 DW);湛薯01-2品种甘薯茎叶中总酚含量(21.39 g CAE·100 g-1 DW)及抗氧化活性(40.28 g TE·100 g-1 DW)最高。抗氧化活性与营养成分之间的相关性分析结果表明,甘薯茎叶中主要的抗氧化活性物质为多酚类物质(R2=0.748)。本研究为甘薯茎叶的合理开发利用提供了一定的指导。
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核农学报. 2021, 35(4): 923-932. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0923为了研究优质地方鸡种瓢鸡和盐津乌骨鸡不同部位的主体风味成分,以300日龄瓢鸡和盐津乌骨鸡的胸肌和腿肌作为试验对象,利用顶空固相微萃取(HS-SPME)技术提取,采用气相色谱质谱联用(GC-MS)技术分离和鉴定鸡肉中的挥发性物质,结合相对活度值(ROAV)确定主体风味活性物质。结果表明,鸡肉样品中共检出76种挥发性化合物,主要包括醛类、醇类、酮类、酯类、酸类、烃类化合物,不同品种不同部位之间挥发性风味物质的组分和含量存在差异。瓢鸡主体风味物质由2-甲基丁醛、戊醛、己醛、庚醛、辛醛、反-2-辛烯醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、辛烷构成;盐津乌骨鸡主体风味物质主要由2-甲基丁醛、己醛、壬醛、1-辛烯-3-醇构成。主体风味物质对不同部位不同品种鸡肉样品的贡献程度不同,其中醛类化合物对鸡肉的整体风味贡献最大。本研究结果为瓢鸡和盐津乌骨鸡的风味特性研究和开发利用提供了理论依据。
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核农学报. 2021, 35(4): 933-941. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0933为明确砂姜黑土区花生种植前和成熟期土壤肥力状况及空间变异特征,本研究利用地理信息系统(GIS)和地统计学技术,运用模糊隶属度函数法,对河南省正阳县砂姜黑土土壤肥力状况及其空间变异特征进行分析。结果表明,与种植前相比,花生成熟期土壤有效硫含量明显下降,有机质、全氮、速效钾、有效铁和有效锌含量均有不同程度的提高,其中土壤全氮和有效磷含量增幅较大,分别增加10.17%和16.37%,但有机质和有效锌含量仍处于较低水平。花生种植前和成熟期土壤pH值变异系数分别为6.18%和6.36%,属弱变异,其余土壤养分指标变异系数介于12.58%~44.94%之间,属中等变异。不同土壤肥力指标对土壤肥力综合指标(IFI)的贡献存在差异,其中有机质含量对土壤肥力的贡献最大。半方差分析结果表明,花生种植前IFI的空间相关性较强,变异函数以球状模型拟合效果最好,空间分布特征主要受自然因素影响;花生成熟期IFI的空间相关性中等,变异函数以高斯模型拟合效果最好,空间分布特征受自然因素和人为活动共同影响。正阳县IFI多集中在0.58~0.72之间,表明土壤肥力整体处于中等偏上水平。另外,花生种植前IFI低于花生成熟期,且IFI空间分布呈南高北低的特征。综合分析,在正阳县砂姜黑土区花生生产上,应适当减少氮磷用量,增加有机肥和锌肥的施用,尤其是其南部地区。本研究结果可为砂姜黑土区花生优质高产的合理施肥和培肥地力提供科学指导。
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核农学报. 2021, 35(4): 942-952. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0942为探究稻麦复种连作系统中硫包膜尿素在小麦上的高效施肥模式及其增产增效机制,以春性冬小麦扬麦23为材料,采用含氮35%硫包膜尿素(SCU)和含氮46.3%普通尿素(U)设计5种施肥模式:100%SCU全部基施(M1);60% SCU基施,40%U拔节期追施(M2);60%SCU基施,40%SCU返青期追施(M3);40%SCU+20%U基施,30%SCU+10%U返青期追施(M4),并以生产中推荐的常规施肥模式(全部为尿素,基肥:分蘖肥:拔节肥:孕穗肥分别为50%:10%:20%:20%)为对照(CK),分析等施氮量条件下不同施肥模式对稻茬冬小麦群体质量、产量构成、氮肥利用率等的调控效应。结果表明,硫包膜尿素一次基施模式(M1)产量略低于CK但差异不显著;两次施肥模式(M2、M3、M4)的产量显著高于CK,两年度分别平均增产10.71%和7.85%,其中M3两年度产量均最高,分别达8 185.96和9 451.10 kg·hm-2。 两次施肥模式在乳熟期仍有较高的旗叶SPAD值和净光合速率,有利于延缓花后旗叶衰老,提高花后旗叶光合生产能力,促进籽粒灌浆充实。两次施肥模式的氮肥利用率显著高于CK,两年度平均增幅分别为5.37和2.19个百分点;且两次施肥增产带来的效益远高于肥料成本的增加。综上,两次施肥模式均实现了不同程度的增产增收,是高产高效的施肥方式。为追求产量和效益的最大化,生产上推荐采用硫包膜尿素60%基施,40%返青期追施的施肥模式。本研究为推动硫包膜尿素的广泛应用、促进小麦高产高效、简化节本栽培等方面提供了科学依据。
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核农学报. 2021, 35(4): 953-959. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0953为明确氮肥减施对宽幅播种冬小麦产量和氮肥利用效率的影响,设置氮肥减施(减肥处理)、农户习惯施肥量(习惯施肥处理)、不施氮(无肥处理)3个处理,通过大田试验研究了不同处理冬小麦的群体动态、干物质积累特征、产量及其构成和氮肥利用效率的影响。结果表明,无肥处理的产量比习惯施肥处理低36.83%,而减肥处理的产量比习惯施肥处理高6.01%。无肥处理的最大茎蘖数显著低于习惯施肥处理,导致亩穗数和收获期生物量显著低于习惯施肥处理。减肥处理的最大茎蘖数也显著低于习惯施肥处理,但由于成穗率显著提高,亩穗数和收获期生物量与习惯施肥处理无显著差异。无肥处理的有穗单茎花后干物质积累量、花后干物质对籽粒的贡献率与习惯施肥处理无显著差异。而减肥处理的花后干物质积累量、花后干物质积累对籽粒的贡献率比习惯施肥处理分别显著提高39.70%和14.51个百分点。减肥处理的地上部氮吸收量与习惯施肥处理无显著差异,但氮收获指数提高2.97%,氮肥农学效率提高12.94%,氮肥偏生产力提高41.09%,氮肥利用率提高11.90个百分点。上述试验结果表明,宽幅播种配合氮肥减施可通过降低最大茎蘖数,提高成穗率,促进花后干物质积累及向籽粒分配,提高氮肥利用效率和产量。本研究为宽幅播种冬小麦实行氮肥减施提供了科学依据。
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核农学报. 2021, 35(4): 960-968. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0960为筛选适宜我国南方红壤区雨热同步气候条件的油橄榄良种及其配套授粉品种,本研究选用10个油橄榄品种(豆果、费切罗、佛奥、柯基、丽蒙娜、小苹果、尼Ⅰ、贝·诺切拉、佩兰扎纳和塔吉)在浙江省丽水市进行为期5年的田间试验,分析比较了不同品种的营养生长、鲜果产量和含油率等性状指标。结果表明,尼Ⅰ、豆果和柯基3个品种具有以下优良特性:树形中等,树高和冠幅分别介于357.7~380.0 cm和342.5~369.2 cm之间;适应性较强,新梢落叶率低,为13.9%~17.0%;早实,幼树期均为2年;初果期第3年挂果株率分别达100%、90%和65%,单株产量分别为16.4、10.9和5.9 kg,分居参试品种(同一自然年份)前三位;果实含油率中等,分别为11.4%、10.5%和7.5%,是我国南方发展油橄榄的适宜良种。进一步研究发现,上述3个品种自花可实,自花坐果率为1.1%~4.2%,但自然坐果率和异花坐果率更高,分别为3.1%~9.9%和2.4%~10.3%,因此建园时有必要配置适宜的授粉品种,具体为尼Ⅰ×柯基、豆果×佩兰扎纳以及柯基×豆果。本研究对油橄榄良种筛选进行了有益的探索,对南方发展油橄榄生产具有现实的指导意义。
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核农学报. 2021, 35(4): 969-979. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0969为探究不同基因型玉米品种对砷胁迫的响应差异性,本研究采用营养液培养试验,研究了砷胁迫下20个玉米品种的发芽势、发芽率、根长、株高、干重、地上部及根部砷含量、抗氧化酶活性、抗氧化非酶物质含量及基因表达等指标变化,评价了不同基因型品种的耐砷性。结果表明,与对照(CK)相比,砷处理条件下,玉米各测定指标表现出明显的差异性,其中发芽势、发芽率、根长、株高、干重的处理/CK比率范围分别是0.58~1.18、0.61~1.18、0.49~1.04、0.72~1.12、0.55~2.83,各品种玉米的砷转运系数为0.02~0.07。利用12个指标进行主成分分析和聚类分析,筛选出2个砷耐受型品种,5个砷敏感型品种,其中康农玉999为最耐受型品种,三北89为最敏感型品种。进一步对康农玉999和三北89进行抗氧化系统分析,发现砷处理下康农玉999的过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性均略低于CK,且超氧化物歧化酶(SOD)活性下降幅度较大,相比于CK降低79%,而丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(AsA)含量均高于CK;三北89的SOD、CAT、POD活性和GSH、AsA含量均高于CK,MDA含量相比于CK降低50%。对2个品种进行基因表达分析,结果显示,与康农玉999相比,检测出的5个与植物抗砷性相关转录本中,三北89有4个抗砷相关转录本表达量明显上升,只有1个ArsB相关转录本表达量略降低。综上可知,砷胁迫下不同基因型玉米种子的生长和生理参数以及相关基因表达均表现出明显的差异性。本研究结果为砷污染土壤进行玉米的农业生产种植提供了理论依据。
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核农学报. 2021, 35(4): 980-988. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0980为提高单作大豆产量,本研究以大豆品种南豆12为材料,分别探究了不同浓度的3种植物生长调节剂拌种对大豆田间出苗的影响,及叶面喷施对大豆生长发育、产量及品质的影响。结果表明,不同浓度的褐藻胶寡糖、壳寡糖、冠菌素拌种均能提高大豆的田间出苗率,而叶面喷施均能提高大豆的株高与茎粗,褐藻胶寡糖和冠菌素拌种可增加大豆分枝数,壳寡糖拌种则减少了大豆分枝数。3种植物生长调节剂均能在一定程度上提高单株粒数与百粒重,进而提高大豆产量,同时还可提高大豆粗蛋白含量,降低粗脂肪酸含量以及满粒期大豆籽粒中可溶性糖与还原性糖的含量。此外,叶面喷施植物生长调节剂并不会影响收获子代大豆的萌发。褐藻胶寡糖、壳寡糖、冠菌素拌种推荐每公斤大豆使用100 mL植物生长水溶液拌种,浓度分别为25、100、0.05 mg·L-1;叶面喷施的推荐使用量分别为50、50、0.01 g·hm-2。 本研究结果为大豆丰产栽培提供了理论依据。
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核农学报. 2021, 35(4): 989-996. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0989为提高辣椒耐低温弱光鉴定方法的客观高效性,以5份具有不同耐低温弱光特性的辣椒为材料,采用营养液水培法,对辣椒苗期耐低温弱光鉴定指标进行了研究。结果表明,与28℃/25℃(昼/夜)、300 μmol·m-2·s-1 条件下生长的对照组植株相比,10℃/5℃(昼/夜)、100 μmol·m-2·s-1低温弱光处理5 d后的辣椒幼苗叶片的SPAD值、光合系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学量子产量(Fv/Fm)、光化学淬灭系数(qP)和相对电子传递速率(ETR)等光合指标,以及根系长度、根系表面积、根系直径、根系体积和根尖数等均发生了变化,但变化幅度存在品种间差异。28℃/25℃(昼/夜)、300 μmol·m-2·s-1恢复生长28 d后,5份材料的叶绿素荧光参数均恢复到正常水平,SPAD值、根系形态、茎叶干重、根系干重、整株干重和根冠比的恢复情况存在品种间差异。低温弱光处理5 d后辣椒幼苗的SPAD值、Fv/Fm和根系直径,以及恢复生长后的茎叶干重、根系干重、整株干重和根冠比等7个指标与冷害指数相关性较高,可作为辣椒苗期耐低温弱光鉴定指标。这些指标可直接通过仪器和软件分析获得,避免了复杂的样品处理和主观判断等因素干扰,实现了简便化、数量化和客观化,可为辣椒耐低温弱光鉴定体系的优化提供参考。
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核农学报. 2021, 35(4): 997-1007. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0997烟草是我国重要的经济作物,烟叶提质增效及绿色清洁生产是烟草农业绿色发展的必然趋势。烟秆炭化还田是实现烟秆资源化利用和环境友好发展的双赢途径。生物炭较大的比表面积、发达的孔隙结构、丰富的官能团、稳定的环状结构以及良好的吸附特性赋予其改良连作障碍烟田土壤、重建健康微生物生境的潜力。炭基肥融合了生物炭与肥料各自的优点,同时具有优于其构成原料的特性,可缓慢释放养分、持久保持肥效,持续改善土壤环境,促进烟草健康生长、烟叶提质增效,在烟草农业应用潜力较大。本文综述了生物炭和炭基肥对植烟土壤理化性质、土壤养分、烟田温室气体排放、土壤微生物及酶活性、烟草生长和烟叶品质、烟草土传病害的影响,分析了生物炭和炭基肥应用中存在的问题,并提出未来应重点关注的问题:(1)生物炭及炭基肥调控植烟土壤质量及烟草生长和品质的机制机理;(2)生物炭及炭基肥施用的生态环境风险评价;(3)生物炭及炭基肥生产技术工艺创新。研究结果可为生物炭和炭基肥在烟草农业的合理应用提供科学依据。
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