2021年, 第35卷, 第6期 刊出日期：2021-06-10
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核农学报. 2021, 35(6): 1253-1262. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1253BBX是调控植物非生物胁迫相关基因表达,响应植物逆境胁迫的重要锌指蛋白类转录因子。为探究BBX在独行菜(Lepidium apetalum)幼苗耐受低温生长中的表达响应及其密码子偏好性,本研究基于独行菜转录组数据,筛选独行菜BBX编码基因的cDNA序列,并从独行菜幼苗中克隆获得全长733 bp的基因编码区序列,命名为LaBBX。序列分析表明,LaBBX由242个氨基酸组成,包含2个B-box锌指蛋白结构域,蛋白分子量为61.66 kDa,等电点为5.09,无信号肽和跨膜区。独行菜幼苗受低温胁迫时,LaBBX基因显著上调表达,6 h上调表达至21倍,且24 h内均呈现高水平表达,说明该转录因子可能在独行菜幼苗受低温胁迫时起重要作用。偏好性分析结果显示,独行菜LaBBX基因的ENc、CAI值和GC含量分别为55.453、0.244和46.78%,其密码子使用偏性较弱,相对偏好使用AT,高频密码子有8个,CDS序列及RSCU聚类分析中与十字花科植物最相近;其偏好性的形成与突变和自然选择等诸多因素相关,酵母菌表达系统更适合作为LaBBX基因的异源表达受体,拟南芥是适宜LaBBX基因的遗传转化受体。本研究为了解独行菜LaBBX基因的异源表达及基因功能提供了重要参考。
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核农学报. 2021, 35(6): 1263-1272. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1263为筛选高油酸花生萌发期耐冷鉴定指标,构建高油酸花生萌发期耐冷性综合评价体系,挖掘高油酸花生耐冷种质资源。本研究利用隶属函数法、主成分因子分析法、相关性分析及聚类分析法对56份高油酸花生种质资源进行耐冷性综合评价及耐冷种质筛选。结果表明,11个耐冷鉴定指标按贡献率大小依次为露白萌发因子、发芽时间因子及子叶鲜重因子,发芽指数及萌发耐冷指数可以作为高油酸花生萌发期耐冷性的最优鉴定指标,高油酸花生种质资源萌发期耐冷性强弱受多指标影响。高油酸花生萌发期耐冷性状综合评价D值范围为0.080~0.754,均值为0.497,不同高油酸花生品种萌发期耐冷性存在较大差异。56份高油酸花生种质资源分为5个耐冷级别,筛选到萌发期耐冷较强材料1份、中等耐冷材料20份、耐冷较差材料29份、耐冷差材料5份及冷敏感型材料1份。本试验筛选到的耐冷种质可以作为高油酸花生耐冷育种和耐冷机理的研究材料。本研究为探明高油酸花生种质资源耐冷性提供了理论参考。
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核农学报. 2021, 35(6): 1273-1280. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1273为探究桃NAC基因对类胡萝卜素积累的调控作用,本研究从桃中克隆得到PpNAC19基因。序列分析表明,PpNAC19(XP_007223324.1)开放阅读框为867 bp,编码288个氨基酸,预测蛋白质分子量为33.2 kDa,平均疏水系数为-0.719,属于亲水性蛋白,含有一个典型的NAM结构域。亚细胞定位预测PpNAC19蛋白定位在细胞核中。氨基酸序列比对与聚类分析表明,PpNAC19与巴旦杏(Prunus dulcis,VVA20514.1)亲缘关系较近。荧光定量PCR结果表明,PpNAC19在桃不同组织中均有表达,且在硬核期果实中表达量最高。在果实成熟过程中,黄肉桃果实中类胡萝卜素含量显著高于白肉桃果实。PpNAC19基因在黄肉桃中表达量较高,类胡萝卜素降解基因PpCCD4在黄肉桃中表达量显著低于白肉桃。双荧光素酶试验结果表明,PpNAC19能够转录抑制PpCCD4启动子活性。本试验为进一步研究PpNAC19基因在桃果实类胡萝卜素代谢过程中的功能提供了理论依据。
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核农学报. 2021, 35(6): 1281-1290. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1281丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联在植物应对生物和非生物胁迫过程中发挥重要作用。为了研究MAPKKK基因在应答茶树采后加工中的功能,本研究以福鼎大白茶品种为材料,克隆了3个MAPKKK基因,分别命名为CsMAPKKK18、CsMAPKKK18-like和CsMAPKKK-NPK1。生物信息学分析结果显示,CsMAPKKK18包含1 005 bp开放阅读框,编码334个氨基酸,预测定位于液泡中;CsMAPKKK18-like包含1 209 bp开放阅读框,编码402个氨基酸,预测定位于线粒体中;CsMAPKKK-NPK1包含1 077 bp开放阅读框,编码358个氨基酸,预测定位于细胞核中。3个MAPKKK蛋白均具有MEKK特征性保守区域G(T/S)PX(W/Y/F)MAPEV,属于MEKK亚家族。进化树分析显示,CsMAPKKK18与CsMAPKKK18-like都与番茄、甜椒亲缘关系较近,MAPKKK-NPK1与蓖麻和葡萄关系最近。荧光定量PCR检测结果显示,3个CsMAPKKK基因都在根中表达量较高。在白茶萎凋过程中,3个MAPKKK基因都显著上调表达,其中CsMAPKKK18表达量最高上调达65倍。在乌龙茶做青过程中,CsMAPKKK18表达量显著上调最大为26倍;CsMAPKKK18-like在三摇显著上调,但在晒青、二摇和杀青前显著下调表达;CsMAPKKK-NPK1在晒青过程中显著下调,在一摇、二摇和三摇都显著上调。研究结果表明CsMAPKKKs基因在白茶萎凋过程及乌龙茶做青过程中可能发挥作用,这为后续研究茶叶加工过程中品质形成的分子调控机理提供参考。
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核农学报. 2021, 35(6): 1291-1299. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1291海稻86是原生长于沿海滩涂的水稻品种,具有强耐碱性。为探究海稻86耐碱胁迫的生理和分子机制,本研究以海稻86和对碱敏感的水稻品种珍汕97为材料,采用pH值9.0的碱处理液处理水稻幼苗,并检测其根和叶中含氮物质含量、氮代谢相关酶活性和基因表达量。结果表明,碱胁迫下,海稻86根和叶中硝态氮和可溶性蛋白含量降幅低于珍汕97,而珍汕97根中氨态氮的积累量显著大于海稻86。碱胁迫下,海稻86根部硝酸还原酶(NR)活性以及根和叶片谷氨酰胺合成酶(GS)活性与非胁迫下对照(CK)相比均无显著变化,叶片NR活性以及根部谷氨酸合成酶(GOGAT)活性降低,叶片GOGAT活性升高;珍汕97根和叶片NR和GS以及根部GOGA活性均显著降低,降幅明显大于海稻86;碱胁迫对海稻86的GDH活性无显著影响,但珍汕97的GDH活性显著升高。此外,碱胁迫下,海稻86和珍汕97的NR以及GDH基因表达量与酶活性变化较一致,NADH-GOGAT基因表达变化与酶活性变化存在差异,OsNADH-GOGAT1和NADH-GOGAT2表达量显著升高,海稻86的NR和GOGAT基因表达量高于珍汕97,GDH基因表达量低于珍汕97。综上表明海稻86具有强耐碱胁迫能力,与其具有较稳定的氮代谢关键酶活性有关。本研究为深入了解水稻耐碱机理和培育耐碱水稻品种提供了重要的理论依据。
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核农学报. 2021, 35(6): 1300-1306. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1300为探讨乙烯在水仙鳞茎膨大过程中的作用以及种球对乙烯信号的响应,本试验以多花水仙种球膨大期的鳞片和内芽为供试材料,研究种球的生长与乙烯释放量和NtERFs基因表达之间的关系。结果表明,多花水仙种球在3—5月间种球重量持续增加,为种球的膨大期。鳞片的乙烯释放量在5月中旬显著升高,内芽的乙烯释放量显著高于鳞片,在4月下旬出现释放高峰;内芽释放的乙烯可能与种球的膨大有关,且能够诱导鳞片中乙烯的释放,鳞片乙烯的释放可能会引起地上部叶片的黄化。实时荧光定量PCR结果表明,NtERF1、NtERF4和NtERF118的表达趋势与鳞片乙烯的释放量一致,可能参与了鳞片乙烯信号的响应,NtERF1可能是关键的响应因子。NtERF2、NtERF3、NtERF4和NtERF26基因则可能参与内芽乙烯信号的响应,NtERF2基因可能是内芽响应乙烯信号的主要因子,同时也参与了鳞片对内芽释放的乙烯信号的响应。本研究表明水仙种球在生长期能够响应乙烯信号,而乙烯的释放受到NtERFs的反馈调节。本研究结果为进一步研究水仙种球营养生长期乙烯的作用及其信号传导提供了研究基础。
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核农学报. 2021, 35(6): 1307-1312. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1307为建立一套可操作性强、广谱性强、高效的基因编辑辣椒遗传转化体系,以辣椒B2为试验材料,磁性纳米颗粒(magnetic nanoparticles, MNPs)和载体质粒pCas9-TPC按质量比1:1复合30 min后,加入混有辣椒花粉的培养基中,于MagnetoFACTOR plate24磁板下室温放置30 min,在磁场作用下导入花粉。将携带CRISPR/Cas9基因载体的花粉进行人工授粉,果实成熟后收获种子。通过载体质粒DNA上携带的抗除草剂(草铵膦)抗性标记,检测转化情况。提取T0代植株的DNA和RNA及T2代DNA,以pCas9-TPC为模板设计引物进行PCR扩增,检测T0和T2代植株中是否存在pCas9-TPC载体,对T0代植株进行Southern杂交检测基因编辑载体与辣椒基因组的整合情况。结果显示,平均转化效率约为63.70%,PCR检测显示T0代植株DNA和RNA及T2代DNA均扩增出CRISPR/Cas9载体,随机选取8株阳性植株进行Southern杂交,随机出现1~3条条带。本研究表明纳米磁性颗粒介导的花粉转化法可以在辣椒上建立高效的基因编辑转化体系,为辣椒的遗传育种提供更好的工具。
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核农学报. 2021, 35(6): 1313-1321. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1313为提高胸腺素(又名胸腺肽,thymosin)的体外表达效率,本研究采用设计融合标签的方法对胸腺素α1和β4 (Tα1,Tβ4) 进行体外重组表达,通过超高效液相色谱-飞行时间质谱联用 (LC/MS) 法,对融合蛋白的完整分子量进行验证,利用反相超高效液相色谱法对不同表达载体的单位表达量进行测定。结果表明,A18-KEKE、DKL6K两种融合标签能够高效地表达Tα1 和 Tβ4。LC/MS结果表明,所有被测样品的过表达条带中均含有融合标签的目的多肽,且带有融合标签A18-KEKE的胸腺素的单位表达量达73~123 mg·OD-1·L-1。A18-KEKE、DKL6K 2种融合标签可以有效地促进胰高血糖素样肽-1 (GLP-1)、胰高血糖素样肽-2 (GLP-2)、甲状旁腺激素 (PTH 1-34) 和糖依赖性胰样多肽 (GIP)的表达,证实了这2种融合标签的广谱适用性。本研究成功筛选到了2种融合标签,可用于多种胸腺素家族多肽在大肠杆菌中的重组表达,且融合蛋白单位表达量较高,提高了胸腺肽类产品重组生产的效率,极大地降低生产成本,具有广泛的应用前景。
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核农学报. 2021, 35(6): 1322-1328. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1322为了有效筛选出对作物青枯病具有防治效果的生防细菌,本研究采用群体感应淬灭基因aiiA的简并引物进行PCR扩增与室内盆栽防治效果测定相结合的方法进行生防细菌的筛选,并通过传统的细菌学鉴定方法和分子生物学手段明确其分类地位。结果表明,从253株生防菌株中获得了12株含有aiiA基因的生防菌株;进一步盆钵防效测定,获得了一株对烟草青枯病具有较好防治效果的生防菌株B15。该菌株接种处理后,烟草青枯病可推迟2 d 发生,在接种处理14 d后其对烟草青枯病防治效果为68.33%。B15菌株在NA平板培养基上菌落呈圆形、白色、表面有光泽且粗糙,菌体杆状,革兰氏染色阳性,耐盐性为7%;生理生化测定、16S rDNA和gyrB基因序列分析表明,菌株B15为蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)。本研究获得的含有群体感应淬灭基因aiiA的蜡样芽胞杆菌B15菌株,为作物青枯病生物防治提供了新的生防菌株资源。
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核农学报. 2021, 35(6): 1329-1339. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1329CRISPR/Cas9是由小导向RNA介导的基因组定向编辑技术。自2005年以来,该技术得到飞速发展,在生物学、医学和作物遗传育种等多个学科得到广泛应用。与以往的大范围核酸酶、锌指核酸酶(ZFNs)及类转录激活因子效应物核酸酶(TALENs)相比,CRISPR/Cas9技术具有独特的优越性,以其简便的操作和极高的编辑效率成为目前最主要的基因编辑技术。本文系统阐述了CRISPR/Cas9技术的起源发展、基因编辑特点,总结了该技术在作物基因编辑和其他方面的应用,旨在为利用该技术进行农作物种质创新、基因挖掘和育种提供参考。
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核农学报. 2021, 35(6): 1340-1346. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1340为探究红光处理对萝卜芽菜采后营养品质的影响,本试验对采收后的萝卜芽菜进行8 h红光处理,之后置于4℃条件下贮藏,于贮藏0、1、2和3 d对其芥子油苷,叶绿素、花青素等抗氧化物质含量,以及总抗氧化能力进行分析。结果表明,与对照相比,红光处理使萝卜芽菜中的脂肪类芥子油苷(4-甲硫基-3-丁烯基芥子油苷等)和吲哚类芥子油苷(4-甲氧基-吲哚-3-甲基芥子油苷等)含量分别提高9.5%和20.6%,并且延缓了贮藏过程中具有抗癌活性的4-甲硫基-3-丁烯基芥子油苷含量的下降。此外,红光处理提高了萝卜芽菜中叶绿素和花青素的含量,以及贮藏早期的抗氧化能力。本研究结果为通过光照处理维持萝卜芽菜采后品质提供了理论依据,具有潜在的应用价值。
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核农学报. 2021, 35(6): 1347-1355. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1347为研究热烫、冻融、超声3种预处理方式对西兰花茎叶汁挥发性成分的影响,本试验利用顶空固相微萃取-气相质谱联用仪对不同预处理加工后的西兰花茎叶制成的西兰花茎叶汁中挥发性成分进行测定。结果表明,西兰花茎叶汁的主要异味成分为己醛、庚醛、壬醛、(E)-2-己烯醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛、1-戊醇、1-辛醇、1-己醇、(E)-3-己烯-1-醇、甲硫醇、2-乙基噻吩、硫氰酸甲酯、二甲基二硫醚、β-紫罗酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮。与超声预处理相比,热烫和冻融处理可以较好地降低西兰花茎叶汁中挥发性成分的种类和含量。与未进行预处理的对照组相比,热烫处理的西兰花茎叶汁中虽然检出了甲硫醇和二甲基二硫醚,但醛类含量减少,酯类含量增加,此外,与冻融处理相比,热烫硫化物含量更低。本研究为西兰花茎叶的果蔬汁开发提供了理论依据。
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核农学报. 2021, 35(6): 1356-1366. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1356花生蛋白在酸性条件下会絮凝沉淀,溶解性降低,限制了其在酸性饮料加工领域的应用。本研究通过利用高压均质-中性蛋白酶酶解复合改性提高花生蛋白在pH值4.0条件下的溶解度,并根据Turbiscan多重光散射稳定性分析仪的背散射光强值和体系不稳定指数(TSI)分析不同浓度改性蛋白添加量对酸性果汁稳定性的影响。响应面分析结果表明,高压均质-中性蛋白酶酶解复合改性的最优工艺为:均质压力79.74 MPa,料液比7.23%,加酶量517 U·g-1,酶解时间48.20 min,此时,花生蛋白在pH值4.0条件下氮溶指数(NSI)从由4.04%提升至37.49%。将改性后蛋白加入pH值3.88的果汁中,改性后蛋白添加量为3%和4%的果汁稳定性指数(TSI)分别为1.95和2.23,显著优于蛋白质添加量为5%的样品(TSI为3.29)。研究表明高压均质-中性蛋白酶酶解改性可以显著提高花生蛋白在pH值4.0条件下的溶解度且改性后蛋白在酸性饮料中稳定性良好,为植物蛋白在酸性饮料中的应用提供了参考。
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核农学报. 2021, 35(6): 1367-1375. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1367为研究猕猴桃的介电特性与其主要品质之间的关系,本试验通过测定不同贮藏时期海沃德猕猴桃的介电特性、营养成分、色差及质构指标,用连续投影算法(SPA)和遗传算法-偏最小二乘法(GA-PLS)筛选出各品质指标(Vc、可溶性固形物、ΔE、硬度、粘聚性和弹性)的特征频率点,建立猕猴桃品质指标的预测模型并进行验证。结果表明,建立 Vc和ΔE值的最优模型为连续投影算法结合神经网络模型,可溶性固形物、硬度、粘聚性和弹性的最优模型为遗传算法-偏最小二乘法结合神经网络模型,模型对各指标预测的决定系数分别为0.971、0.934、0.922、0.984、0.908和0.954,各品质指标预测值与实测值无显著差异(P>0.05)。综上所述,介电检测技术结合SPA和GA-PLS可用于预测猕猴桃的特征品质。本研究结果为猕猴桃品质的无损检测奠定了基础。
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核农学报. 2021, 35(6): 1376-1384. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1376为探究酸性乙醇溶液(乙酸+乙醇+水)提取莲衣粉(LSPW)多酚的最佳工艺,明确莲衣粉多酚提取物(PEL)作为天然食品抗氧化剂的应用潜力,本研究在单因素试验基础上,通过响应面分析法优化莲衣粉多酚的提取工艺,并对PEL进行体外抗氧化研究。结果表明,莲衣粉多酚的最佳提取工艺为乙醇浓度41%、液料比59 mL·g-1、乙酸添加量1.56 mL·100mL-1、提取温度70℃、提取时间20 min。在此条件下,莲衣粉多酚得率达9.65%。PEL的多酚含量达24.03%,且其具有较强的清除DPPH自由基(IC50=0.032 mg·mL-1)、还原Fe3+(eq=268.64 mg AAE·g-1)的能力,抑制脂质氧化能力分别相当于叔丁基对苯二酚(TBHQ)、叔丁基羟基茴香醚(BHA)的37.12%、39.20%(硫氰酸铁法)与72.92%、67.60%(硫代巴比妥酸法)。本研究为莲衣粉多酚的开发利用及PEL作为潜在的天然食品抗氧化剂提供了理论基础。
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核农学报. 2021, 35(6): 1385-1393. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1385为了提高米粉的营养价值,本研究将不同粒径的豌豆粉添加到米粉中,分析不同粒径及添加量(0%、7.5%、15%、30%)对大米粉粉质特性及米粉蒸煮、质构和感官特性的影响。结果表明,添加豌豆粉可以增加米粉中蛋白质的含量,添加30%豌豆粉后米粉的蛋白质含量为原米粉的1.73倍。豌豆粉的添加降低了米粉的峰值黏度、最终黏度和回生值,提高了米粉冷糊稳定性,使米粉不易老化。随着豌豆粉添加量的增加,米粉的硬度与蒸煮损失逐渐增大,感官品质降低。豌豆粉的粒度对米粉品质影响较大,当豌豆粉添加量相同时,添加200目豌豆粉的米粉蒸煮损失比添加80目豌豆粉降低9.08%~20.73%;感官评价总分提高1.35%~10.43%。综上,通过降低豌豆粉的粒度可以制备出豌豆粉添加量为30%的品质较好的米粉。本研究结果为营养健康型米粉的开发提供了一定的理论基础。
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核农学报. 2021, 35(6): 1394-1401. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1394为探究云南烟油的成分以及烟碱和新植二烯的提取工艺,本试验以云南典型初烤烟叶为原料,通过超临界CO2萃取、超声辅助萃取、索式回流萃取和溶剂萃取4种方法提取初烤烟叶中烟碱和新植二烯,采用气相色谱-质谱(GC-MS)分析萃取物组成,比较不同萃取方法和萃取溶剂下,烟叶萃取物得率及所得萃取物中烟碱和新植二烯的相对含量。结果表明,当以纯乙醇作为萃取剂时,4种萃取工艺烟油得率从高到低依次为索式回流萃取>超声辅助萃取>溶剂萃取>超临界CO2萃取。不同提取工艺得到的烟油均检测出烟碱、新植二烯、正十六烷酸、(Z,Z,Z)-9,12,15-十八碳三烯酸、1,5,9-三甲基-12-(1-甲基乙基)-4,8,13-环四十三碳三烯-1,3-二醇、维生素E等主要成分,其中烟碱和新植二烯的相对含量依次为索式回流萃取(75.58%、2.85%)>超临界CO2萃取(35.01%、26.80%)>超声辅助萃取(32.28%、28.24%)>溶剂萃取(9.56%、45.20%)。本研究结果为云南烟油中的成分以及烟碱和新植二烯的纯化工艺研究提供了一定的理论依据。
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核农学报. 2021, 35(6): 1402-1409. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1402为进一步合理开发利用三文鱼皮,本研究对碱性蛋白酶、中性蛋白酶、风味蛋白酶和复合蛋白酶水解所制备三文鱼皮酶解物的抗氧化活性与功能特性进行了比较。结果表明,三文鱼皮碱性蛋白酶酶解物的水解度(20.18%)和三氯乙酸可溶性氮得率(40.14%)最高,小分子肽含量高达99.97%,其抗氧化活性显著优于其他组(P<0.05);且碱性蛋白酶酶解物的溶解性和持水性最高,分别为87.21%和26.92%;中性蛋白酶酶解物的持油性和乳化性能最强,分别为4.67%和14.69%;而风味蛋白酶酶解物的乳化稳定性显著优于其他组(P<0.05)。综上所述,碱性蛋白酶为制备三文鱼皮蛋白抗氧化肽的最优蛋白酶。本研究为三文鱼皮副产物的高值化利用提供了数据支持和理论基础。
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核农学报. 2021, 35(6): 1410-1419. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1410为探究红曲中非酿酒酵母对黄酒风味成分的影响,首先对红曲中的酵母菌株进行分离纯化,并采用分子生物学方法进行鉴定,然后将分离的非酿酒酵母菌株分别与红曲霉相结合,以纯种发酵的方式酿造红曲黄酒,分析各酒样中有机酸、氨基酸、挥发性物质等风味成分的组成及含量。结果表明,分离获得的4株非酿酒酵母CKS-2为威克汉姆酵母(Wickerhamomyces sp.)、CKS-3为季也蒙毕赤酵母(Meyerozyma guilliermondii)、CKS-4为胶红酵母(Rhodotorula mucilaginosa)、CKS-7为德尔布有孢酵母(Torulaspora delbrueckii),其中,CKS-7具有较好的产乙醇和苹果酸能力,发酵酒样中丝氨酸、组氨酸、色氨酸和亮氨酸的含量也较高,并且具有良好的合成2-苯乙醇、异戊醇、棕榈酸乙酯等挥发性风味成分的能力。本研究对红曲黄酒品质提升,以及筛选潜在可应用于红曲黄酒酿造的优良非酿酒酵母菌株具有一定作用。
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核农学报. 2021, 35(6): 1420-1432. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1420为了对江西省赣州市寻乌县土壤硼(B)、硒(Se)、锰(Mn)、铜(Cu)4种微量元素的空间分布特征进行探究,同时分析影响其分布的因子,基于寻乌县2018年采集的572个表层土壤(0 ~ 20 cm)样点数据,采用描述性统计分析、相关性分析、地统计分析、地理探测器等方法进行分析。结果表明,根据《土地质量地球化学评价规范》划分标准,寻乌县4种微量元素中,土壤全量Se含量处于适中或较高的水平,不存在缺乏和过剩的情况,而土壤全量B、Mn和Cu含量处于较缺乏或缺乏的水平;由半方差函数分析的结果来看,B、Se、Mn、Cu的块金效应依次为11.82%、35.27%、49.75%和17.46%,表明4种微量元素中,B和Cu表现出较强的空间变异程度,而Se和Mn则为中等程度的空间变异。地理探测器的结果表明,重金属元素砷(As)含量、高程、土壤亚类和土属、成土母质对4种微量元素均有显著影响(P<0.05),其中As含量和土属对4种微量元素的解释能力较强,是影响寻乌县4种微量元素的主要因子;土壤重金属元素As含量、土地利用类型、植被覆盖度、植被类型以及土属、成土母质等成土因子均与坡度、坡向等地形因子有着非线性增强的交互作用。本研究结果为调节寻乌县土壤微量元素含量提供了理论支撑。
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核农学报. 2021, 35(6): 1433-1439. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1433为了评价能源作物蓖麻对污染农田中重金属镉(Cd)的富集修复能力,本研究以5个蓖麻品种为试验材料,通过大田试验对比了不同蓖麻品种在Cd污染农田中的生长情况、对Cd的富集和转运能力以及对Cd污染土壤的修复能力。结果表明,5个蓖麻品种在Cd污染农田中生长良好,其中滇蓖2号的株高、茎粗及单株产量显著高于其他品种,分别为440.78 cm、5.04 cm以及338.85 g。5个蓖麻品种根、茎、叶及果实的Cd含量、Cd积累量和富集系数均存在显著差异,其中经作蓖麻1号根、茎和果实的Cd含量最高,分别为1.40、1.14和0.33 mg·kg-1。污染修复能力方面,滇蓖2号Cd的积累量达3.38 mg/株,提取率为5.34%,显著高于其他品种。经作蓖麻1号尽管富集能力最强,但由于其生物量最小,其Cd积累量及年提取效率均最低。综上可知,蓖麻对土壤中重金属Cd的富集能力较强,可用于修复云南个旧地区的Cd污染土壤,且种植滇蓖2号可以获得较好的修复效果。本研究结果为云南Cd污染土壤治理提供了理论基础和参考依据。
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核农学报. 2021, 35(6): 1440-1450. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1440为探索不同来源的生物炭及其还田方式对连作植烟土壤的改良效果,以四川盐源红壤为研究对象,通过田间试验研究了不同生物炭类型(玉米秸秆生物炭YM、油菜秸秆生物炭YC)配合不同还田方式(条施、穴施、条施+穴施)下,土壤有机碳组分和土壤酶活性在烤烟不同生育期的变化特征。结果表明,生物炭类型和还田方式显著改变了土壤总有机碳(TOC)含量,与CK(不添加生物炭)相比,生物炭处理的土壤TOC含量增加了6.9%~39.7%,其中油菜生物炭穴施还田的效果最佳。生物炭提高了土壤活性有机碳库和颗粒态有机碳含量,其中油菜生物炭处理的活性有机碳平均含量显著高于玉米生物炭,颗粒态有机碳含量则相反;与CK相比,玉米生物炭和油菜生物炭穴施还田提高了土壤可溶性有机碳含量,分别显著增加了25.3%~36.4%和33.3%~51.3%;油菜生物炭穴施还田的烤烟旺长期土壤微生物量碳、易氧化有机碳和颗粒态有机碳含量最高,较CK分别增加了34.6%、28.9%和38.3%。土壤蔗糖酶、蛋白酶活性总体受生物炭类型和还田方式的显著影响,与CK相比,油菜生物炭穴施还田的土壤蔗糖酶活性显著提高了24.1%~30.6%;玉米生物炭对烤烟现蕾期和成熟期土壤脲酶、蛋白酶活性提升效果总体优于油菜生物炭。综上,生物炭还田总体增加了植烟土壤有机碳库含量和酶活性,其中油菜生物炭穴施还田方式对土壤活性有机碳库、蔗糖酶活性的提升效果较佳。本研究结果为植烟土壤保育技术和生物炭在烟草生产的应用提供了科学依据和指导实践。
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核农学报. 2021, 35(6): 1451-1456. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1451为探寻生物质炭与氮肥配施对谷子生长及土壤的影响,本研究以晋谷21为试材,采用盆栽试验,完全随机设计,研究了生物质炭(C0,0 g·kg-1;C1,20 g·kg-1;C2,40 g·kg-1)与氮肥(N0,0 g·kg-1;N1,0.133 g·kg-1;N2,0.266 g·kg-1)配施对土壤养分、谷子根系形态、光合作用、干物质积累等的影响。结果表明,生物质炭与氮肥均明显提高了土壤养分含量,其中C2N2增幅最大,碱解氮含量较C0N0提升了61.03%。生物质炭对谷子光合作用、根系形态、干物质积累有明显的促进作用,同一生物质炭水平下,谷子光合作用、根系形态、干物质积累对氮肥的响应均表现为低促高抑;与C0N0相比,C2N1效果最佳,其地上部干重增幅最大,为129.24%。综上,生物质炭与适量氮肥配施可改良土壤养分状况,促进干物质在地上部积累。本试验条件下,C2N1效果最佳。该结果可为谷子减肥增效提供一定的理论基础。
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核农学报. 2021, 35(6): 1457-1465. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1457为明确不同种植方式减缓西兰花的连作障碍,本研究采用Illumina Miseq高通量测序技术,分析和比较了浙江省台州湾滨海滩涂地西兰花种植区单季稻-西兰花水旱轮作、南瓜-西兰花旱旱轮作和西兰花连作3种种植方式对西兰花根际土壤细菌群落结构和多样性的影响。结果表明,3种种植方式西兰花根际土壤共获得28门、92纲、167目、301科、691属土壤细菌。变形菌门、酸杆菌门、放线菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门、绿湾菌门、蓝细菌门、厚壁菌门、硝化螺旋菌门、疣微菌门是台州湾滩涂围垦地西兰花根际土壤细菌相对丰度较高的优势菌群。水旱轮作能提高西兰花根际土壤细菌变形菌门、酸杆菌门和绿湾菌门的相对丰度,但降低了西兰花根际土壤细菌放线菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门和蓝细菌门的相对丰度。多样性指数和丰富度指数均以水旱轮作为最高,其次是旱旱轮作,以西兰花连作的土壤多样性指数和丰富度指数最低。因此,与西兰花长期连作相比,水旱轮作和旱旱轮作均能改善台州湾滨海滩涂地区西兰花根际土壤细菌群落结构。水稻-西兰花水旱轮作更能增加西兰花根际土壤细菌有益菌丰度,提高其根际土壤细菌多样性指数,以改良西兰花根际生态环境。本研究结果为实现该区域西兰花优质高产栽培提供了理论和实践依据。
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核农学报. 2021, 35(6): 1466-1475. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1466为探究施加外源24-表油菜素内酯(EBR)对桑树耐盐性的影响,以桑品种桂桑优12为材料进行盆栽试验,在200 mmol·L-1 NaCl胁迫下,研究外施不同浓度(0.01、0.10、1.00 μmol·L-1)EBR对盐胁迫下桑树幼苗质量、根系特征、光合色素含量、活性氧(ROS)水平、丙二醛(MDA)含量、相对电导率、抗氧化酶活性和渗透调节物质含量等生理指标的影响。结果表明,与单一NaCl胁迫相比,外源添加0.10 μmol·L-1EBR后,桑树幼苗地上鲜质量和干质量、主根长、总根长、根表面积、根平均直径、根总体积、叶绿素和类胡萝卜素含量均提高,叶片与根中产生羟基自由基(·OH)能力、产生超氧阴离子自由基($\text{O}_{2}^{\frac{{}}{\cdot }}$)活力、过氧化氢(H2O2)含量降低;叶片与根中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性升高;脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量增加;相对电导率和MDA含量降低。其中地下部鲜质量和根体积是盐胁迫下的1.56和1.57倍,叶片中CAT活性和可溶性糖含量达到盐胁迫下的1.57和1.68倍。本研究为揭示外施油菜素内酯增强桑树耐盐性的生理调控机制提供了参考依据。
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核农学报. 2021, 35(6): 1476-1483. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.06.1476为探究藜麦幼苗不同组织对干旱胁迫的响应,本试验采用盆栽方法设定不同田间持水量(100%、50%、25%)和不同处理时间(0、48、96 h),分别对藜麦幼苗根、茎、叶组织的解剖结构、脯氨酸含量以及吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)、脯氨酸脱氢酶(PDH)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性进行检测和分析。结果表明,与100%田间持水量相比,随着田间持水量的降低及处理时间的延长,藜麦根直径、表皮厚度均呈增长趋势,最大分别增加了9.1%和64.9%;茎组织各指标值呈逐渐降低趋势,其中髓腔直径最大降低了55.6%;叶片组织各指标值也在25%田间持水量处理96 h后达到最低值;根、茎、叶3种组织中脯氨酸含量及P5CS活性均呈逐渐上升趋势;叶中脯氨酸积累量高于茎和根,叶和茎中PDH活性呈逐渐降低趋势,而在根中则逐渐升高;根、茎、叶中3种酶活性在不同处理下表现不同,其中叶和茎中3种酶活性在50%田间持水量处理96 h后达到最高,根中3种酶则在25%田间持水量处理96 h后仍维持较高活性。总之,藜麦幼苗可通过增加根粗来抵御一定的干旱胁迫,可通过提高体内脯氨酸含量、P5CS活性及抗氧化酶活性提高抗旱性;且根在干旱下的形态及生理反应不同于叶和茎。本研究为藜麦的抗逆性机制研究提供了一定的理论依据。
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