2021年, 第35卷, 第7期 刊出日期：2021-07-10
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核农学报. 2021, 35(7): 1485-1494. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1485为了探究不同剂量60Co-γ辐射和聚乙二醇(PEG)胁迫对桑树幼苗生理特性的影响,筛选有助于增强桑树抗旱性的辐射剂量,以桑树品种桂优12号为试验材料,对种子进行不同剂量(0、100、200、300、400 Gy)60Co-γ辐射,用10% PEG模拟干旱胁迫,测定胁迫下桑树幼苗叶片和根部质膜相对透性,丙二醛(MDA)含量,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性,可溶性蛋白和脯氨酸含量,分析氧化物酶基因POD1、超氧化物歧化酶基因sodC和脯氨酸合成关键酶吡咯啉-5-羧酸合成酶基因P5CS的表达水平。结果表明,低剂量60Co-γ辐射(≤200 Gy)能够降低桑树幼苗叶片和根中质膜相对透性和MDA含量,提高SOD、POD、CAT活性,增加可溶性蛋白、脯氨酸含量,POD1、sodC、P5CS表达上调,桑树幼苗抗旱性提高;而高剂量60Co-γ辐射(≥300 Gy)则加剧了胁迫伤害。综合分析,以200 Gy60Co-γ辐射的种子抗旱性最强。本研究为桑树旱地栽培及育种提供了理论参考。
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核农学报. 2021, 35(7): 1495-1506. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1495为探明山西芝麻种质资源的遗传特性,本研究利用30对简单重复序列标记(SSR)对71份山西芝麻种质资源进行遗传多样性分析及群体结构分析。结果表明,30对SSR标记共检测到144个等位基因位点,平均每个SSR标记4.800个等位基因;有效等位基因数在1.058~5.149之间,平均2.805个;Shannon指数变幅为0.128~1.813,平均为1.096;Nei's遗传多样性指数变幅为0.055~0.806,平均为0.558;多态性信息含量变幅为0.053~0.783,平均为0.515。基于SSR标记对参试材料进行聚类分析,遗传相似系数为0.21~0.67,在遗传相似系数0.27处将参试材料分为6个类群;基于SSR标记对参试材料进行群体结构分析,将参试材料划分为5个组群。综上所述,山西芝麻种质资源间遗传差异相对较高,具有丰富的遗传多样性,在今后芝麻种质资源创制利用中,加大山西芝麻种质资源的开发与利用,可为芝麻品种遗传改良和优异基因发掘奠定良好的基础。
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核农学报. 2021, 35(7): 1507-1521. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1507为筛选适合盐碱地种植的海岛棉品种,本试验以203份海岛棉进行自然复合盐胁迫筛选及评价。结果表明,株高、始节高、果枝数、蕾铃脱落数、蕾铃脱落率及单铃籽棉产量耐盐系数呈现下降,衣分、铃数、始节数、有效铃数、有效果枝数、单铃皮棉产量、单株籽棉产量及单株皮棉产量耐盐系数略有上升。变异系数表现为单株皮棉、籽棉产量最高。相关分析表明,果枝数与铃数存在显著性正相关,蕾铃脱落率与铃数、始节高、始节数、果枝数、有效铃数、有效果枝数、蕾铃脱落数存在显著相关性,单株皮棉产量与衣分、铃数、果枝数、有效铃数、有效果枝数、蕾铃脱落数、蕾铃脱落率、单铃籽棉产量、单铃皮棉产量、单株籽棉产量存在显著相关性。相关性分析表明,皮棉产量鉴定值、主成分综合得分、隶属函数值、综合得分D值之间均呈显著正相关(P<0.01),说明可以通过这4个指标结合进行海岛棉综合评价及分类。海岛棉资源以耐盐、中耐盐为主,极端材料相对较少,通过对比发现果枝松散型较紧凑型耐盐性更强;此外,筛选到1份耐复合盐极强品种Pima 4,并通过逐步回归筛选到6个海岛棉耐盐指标。本研究为海岛棉花铃期耐复合盐品种的筛选提供了一定的理论依据、鉴定指标及方法。
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核农学报. 2021, 35(7): 1522-1531. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1522为探索衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术(ATR-FTIR)在小麦籽粒品种(系)识别和籽粒性状突变体鉴别上的应用,本研究采集了91个小麦品种(系)和576个小麦M5突变体及235个对照株系籽粒的ATR-FTIR光谱,其中71个小麦品种(系)用于建立小麦籽粒ATR-FTIR识别模型,20个小麦品种(系)用于外部验证;对建模光谱数据进行7种预处理,在3 600~1 000 cm-1波段内建立小麦籽粒品种(系)识别模型,外部验证检验该模型的准确性;并应用该模型从M5突变株系中鉴定籽粒性状突变体。结果表明,使用多元散射矫正+Norris平滑(MSC+ND)预处理方法建立的小麦籽粒ATR-FTIR识别模型能完全鉴别71个小麦品种(系)的籽粒,且外部验证也证实了该模型的准确性;应用建立的小麦籽粒ATR-FTIR识别模型,从突变株系中鉴定了4个籽粒性状潜在突变体,突变率为0.69%。本研究建立了小麦籽粒ATR-FTIR识别模型,实现了对不同小麦品种(系)籽粒的区分,并将该模型应用于突变体鉴别,拓宽了ATR-FTIR光谱技术在小麦上的应用领域,同时为筛选小麦籽粒性状突变体提供了新的途径。
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核农学报. 2021, 35(7): 1532-1539. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1532为了探究WRKY转录因子在植物抵抗逆境胁迫方面的重要作用,本研究通过基因克隆的方法,从高粱BTx623中克隆得到一个WRKY转录因子基因(SbWRKY71),该转录因子基因全长1 335 bp(phytozome登录号:Sb04g005520),编码364个氨基酸,分子量为38.95 kDa;预测该转录因子定位于细胞核,具有WRKY转录因子典型的保守结构域,且该蛋白属于WRKY蛋白家族的第Ⅱ组成员。系统进化树分析表明,高粱SbWRKY71氨基酸序列与禾本科作物玉米ZmWRKY71的亲缘关系最近,为75%;实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测表明,SbWRKY71基因表达具有组织特异性,在叶中表达丰度最高,茎中最低。经激素水杨酸(SA,1 mmol·L-1)、吲哚-3-乙酸(IAA,10 μmol·L-1)和脱落酸(ABA,200 μmol·L-1)处理后,SbWRKY71的表达量呈现先下降后升高再下降的趋势;在γ-氨基丁酸(GABA)和甘露醇(D-Mannitol,300 mmol·L-1)模拟干旱胁迫以及氯化钠(NaCl,250 mmol·L-1)盐胁迫处理下,SbWRKY71的表达量均先升后降,分别在3、6和9 h达到最大值;高粱经病原相关分子模式(PAMPs)flg22(100 nmol·L-1)、翻译延长因子(elf18,100 nmol·L-1)处理后,SbWRKY71表达均受到抑制,但在几丁质(Chitin,8 nmol·L-1)处理下,SbWRKY71受到诱导表达。本研究为进一步探索SbWRKY71基因在调节高粱抗性、响应激素以及逆境胁迫应答等过程中的作用机制提供了基础。
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核农学报. 2021, 35(7): 1540-1547. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1540为促进黄瓜功能基因组学研究,本研究开展了黄瓜T-DNA插入突变体快速构建与鉴定方法的研究。基于对黄瓜遗传转化体系农杆菌侵染活力和共培养条件的优化,本研究以绿色荧光蛋白GFP基因为插入片段,进行黄瓜T-DNA插入突变体的创制,并利用荧光显微镜进行快速鉴定,最后采用TAIL-PCR技术对突变体进行分子鉴定,确定突变位点。结果表明,选取农杆菌侵染液在活化至12~18 h时具有最佳的活力和浓度,而最佳共培养温度为23℃。采用体式荧光显微镜快速鉴定,从2 978个转化外植体中鉴定得到3株表达GFP再生苗,转化率为1.00‰。TAIL-PCR成功鉴定了一个突变体,其插入位点位于CsaV3_1G032940基因的第10个外显子中,该基因在拟南芥中的同源基因为AT4G18950 (blue light-dependent H+-ATPase phosphorylation 1,BHP1),参与蓝光介导的气孔开放过程,但在正常栽培环境中该突变体的T0植株与野生型无差异。本研究结果对黄瓜功能基因组学研究具有重要意义。
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核农学报. 2021, 35(7): 1548-1556. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1548为了检测茶用菊品种病毒感染情况,并研究产业面积较大的福白菊的脱毒技术。本试验采用巢式PCR方法对24个茶用菊品种进行菊花常见8种(类)病毒的检测,比较了5种不同浓度6-苄基腺嘌呤(6-BA)和萘乙酸(NAA)组合的MS培养基对福白菊茎尖的诱导效果,并用筛选出的激素配比结合4℃低温和利巴韦林处理对福白菊进行脱毒;采用SRAP分子标记技术检测福白菊的脱毒株与非脱毒株,并检测植株生长指标、花朵产量以及花朵总黄酮、绿原酸、木樨草苷、异绿原酸A含量,比较脱毒苗与非脱毒苗的差异。结果表明,24个茶用菊品种中感染较为普遍的有两种病毒(CVB、TAV)和两种类病毒(CSVd和CChMVd),其中,感染率最高的为CSVd,高达100%,其次是TAV(91.67%)、CVB(87.50%),而CChMVd的感染率为66.67%。福白菊单株则感染了CVB和CSVd,福白菊茎尖在1 mg·L-1 6-BA和0.1 mg·L-1 NAA的MS培养基中生长健壮且出愈率最高。脱毒后的福白菊保持了遗传稳定性,采用脱除病毒的福白菊母本扦插繁育的种苗生产较源自非脱毒种源生产的花朵产量、品质等指标都有显著提高。综上所述,茶用菊品种普遍感染各种病毒,利用茎尖培养可以对福白菊为代表的茶用菊脱毒,脱毒之后福白菊花朵产量和品质均明显提高。本研究结果为茶用菊的脱毒和种源复壮提供了有效方法。
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核农学报. 2021, 35(7): 1557-1564. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1557为探究桃MADS转录因子基因的序列特征、表达模式及其对类胡萝卜素合成的调控作用,本研究从桃果实中克隆得到一个MADS-box家族基因,命名为PpMADS1。结果表明,PpMADS1的开放阅读框(ORF)为732 bp,编码243个氨基酸,蛋白具有亲水性,稳定性较差,其二级结构以α-螺旋为主要构成元件,且与三级结构相似。亚细胞定位预测显示PpMADS1蛋白定位于细胞核。氨基酸序列分析及系统进化分析结果表明,PpMADS1属于MADS-box转录因子AG亚族,与乌梅亲缘关系最近。实时荧光定量PCR结果表明,PpMADS1基因在芽和叶中几乎不表达,在花和果实中大量表达,黄肉桃品种金丽果实成熟后期PpMADS1表达量显著高于白肉桃品种湖景果实。双荧光素酶试验结果表明,PpMADS1转录因子对PpPSY和PpCHYB启动子具有转录激活作用。因此推测PpMADS1可能通过调控PpPSY和PpCHYB基因表达促进桃果实类胡萝卜素合成。本研究为桃MADS-box转录因子的进一步功能分析奠定了理论基础。
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核农学报. 2021, 35(7): 1565-1573. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1565为明确矿质元素指纹对粉葛产地鉴别的可行性,筛选出鉴别粉葛产地的有效指标,本研究采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定陕西、湖北、广西3个地域粉葛和土壤样品中B、Na、Mg、P、K、Ca、Mn、Co、Cu、Zn、Rb、Sr、Mo、Cd、Cs、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm和Ti 22种矿质元素含量,并结合主成分分析、逐步判别分析和聚类分析对不同地域样品进行分类。结果表明,除B、Cu元素外,其余元素含量在不同地域粉葛间均存在显著差异(P<0.05);不同地域间粉葛矿质元素含量表现出独有的地理指纹特征,经逐步判别分析筛选出Mg、P、Co、Rb和Sr 5种元素,经回代检验和交叉检验的整体判别率分别为97.7%和93.0%;相关性分析结果表明,粉葛中Rb、Sr和Ti元素含量与对应土壤中的元素呈极显著正相关(P<0.01)。因此,矿质元素指纹结合多元统计分析能够在一定程度上实现不同产地粉葛的鉴别,这为粉葛产地溯源的可行性提供了技术支持。
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核农学报. 2021, 35(7): 1574-1582. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1574为提高红豆和绿豆中酚类化合物的得率及抗氧化能力,本试验采取蒸汽爆破加工对红豆和绿豆进行预处理,研究不同爆破处理组红豆和绿豆中总酚、总黄酮的含量及其抗氧化活性,并分析了两者之间的关系。结果表明,蒸汽爆破处理后的原料结构破裂严重,形成大量的碎片物质,促进原料中活性成分与溶剂的接触可及性。与对照组(CK)相比,经爆破处理后,红豆、绿豆中总酚、总黄酮含量明显上升,0.5 MPa、60 s爆破条件下绿豆中总酚、总黄酮含量最高,分别为4.57和3.00 mg·g-1;而红豆中的总酚、总黄酮含量在0.75 MPa、60 s爆破条件下最高,分别为4.66和3.07 mg·g-1。红豆中的总酚、总黄酮的含量均高于绿豆(除0.5 MPa、60 s爆破处理组)。不同处理组中提取物的抗氧化活性与总酚及总黄酮的含量变化基本一致,红豆中总酚含量与DPPH自由基清除率之间的相关性最高(r=0.966),绿豆中总酚含量与FRAP还原能力的相关性最高(r=0.895)。本研究结果为蒸汽爆破适用于不同生物质及有效成分的提取提供了一定的理论指导,进一步拓展了爆破技术在食品加工业的应用范围。
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核农学报. 2021, 35(7): 1583-1592. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1583为了充分回收加工副产物苹果皮中丰富的酚类物质,缓解因处理不当导致的环境污染,本研究采用真空冷冻干燥(FD)和65℃热泵干燥(HP)预处理苹果皮,然后将干燥的苹果皮粗粉碎,再经振动磨超微粉碎5 和25 min制备苹果皮全粉,探究不同制粉方式对苹果皮全粉色泽、微观结构、粉体行为特性以及模拟胃肠消化过程中酚类物质生物利用度的影响。结果表明,随着粉碎时间的延长,粉体粒径变小,色泽变亮变红(L*和a*值显著升高),颗粒外观趋于规则、光滑。与粗粉碎相比,超微粉碎使粉体容积密度显著增大,压缩性显著降低,同时也使得粉体性质变得不稳定,影响了粉体流动性。干燥方式和粉碎程度均会影响酚类物质的溶出,HP和超微粉碎显著降低了苹果皮全粉中绿原酸和表儿茶素的含量,而FD显著降低了金丝桃苷、芦丁和根皮苷的含量。在胃消化过程中,芦丁含量升高了1.05~1.47倍,并有新的酚类物质——儿茶素产生,而其他酚类物质约降解了10.53%~34.08%;小肠消化过程中酚类物质的降解程度是胃消化的2~8倍。经透析后测得儿茶素、芦丁、金丝桃苷和根皮苷的生物利用度分别约为237.07%、18.35%、29.52%和41.04%。本研究结果为副产物苹果皮的回收利用提供了一条新途径,为苹果皮制粉加工和新产品开发提供了理论依据。
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核农学报. 2021, 35(7): 1593-1600. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1593为研究马铃薯全粉理化特性的品种间差异,本研究以14种马铃薯全粉为材料,测定了马铃薯全粉的粘度特性、质构特性、糊化特性和回生特性等理化特性指标,并进行相关性分析、主成分分析和聚类分析。结果表明,4个中薯系列品种的淀粉含量较高,均高于70%。不同品种马铃薯全粉的理化特性存在较大差异,威芋5号(PT10)、中薯3号(PT34)和中薯5号(PT35)的粘度较大;PT34的硬度最高,中薯13号(PT38)的粘聚性最低,而红色马铃薯PT14的硬度最低,粘聚性最高;PT34的糊化温度较低,糊化焓最高。相关性分析表明,淀粉含量与多数性状间存在显著的相关性,粘度特性的各指标间均存在正相关性,硬度和粘聚性存在显著负相关性,糊化温度(To、Tp和Tc)与糊化焓值(ΔHg和ΔHr)之间存在显著负相关性。主成分分析表明,马铃薯全粉的理化特性评价可以综合成4个主成分因子。聚类分析表明,14个品种根据理化特性主要可分为两大类。本研究为马铃薯全粉加工和品种遴选提供了一定数据支持,也为马铃薯品质育种中的亲本选择提供了理论依据。
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核农学报. 2021, 35(7): 1601-1608. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1601为了探讨不同品种和不同花期栀子花挥发性物质之间的差异,本试验以山栀子、水栀子、狭叶栀子和重瓣栀子4个栀子花品种的花蕾期Ⅰ、盛开期Ⅱ和衰败期Ⅲ 3个花期的栀子花作为研究对象,采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法(HS-SPME-GC-MS)对12个栀子花样品的挥发性物质进行分析,并通过主成分分析(PCA)和聚类分析(CA)对栀子花的香型进行判定和分类。结果表明,栀子花含有52种挥发性物质,利用PCA法可将52种物质简化至7个主成分,累计方差贡献率高达90.453%,可以反映大部分香气信息;通过PCA和CA将12个栀子花样品划分为2个集群:花蕾期Ⅰ的山栀子、花蕾期Ⅰ的重瓣栀子以及3个花期的水栀子归于1个集群;盛开期Ⅱ和衰败期Ⅲ的山栀子、盛开期Ⅱ和衰败期Ⅲ的重瓣栀子以及3个花期的狭叶栀子归于1个集群,归于1个集群则代表其栀子花香型相似。本研究结果为栀子花混合采摘以及后期开发利用提供了有力参考。
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核农学报. 2021, 35(7): 1609-1618. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1609为明确青海不同品种黑青稞的营养及化学成分含量,筛选优异种质资源,本研究开展了12种黑青稞营养及化学成分分析与评价。结果表明,参试黑青稞蛋白、总淀粉、直链淀粉、粗脂肪、粗纤维、灰分、β-葡聚糖含量在部分品种间存在显著差异(P<0.05),黑青稞具有较高含量的蛋白质(12.19%~14.07%)、纤维(2.13%~3.64%)、直链淀粉(18.96%~25.94%)和β-葡聚糖(3.91%~7.50%);参试黑青稞中Ca、K、Zn含量存在品种间显著差异(P<0.05),其余测定的矿物质含量存在部分品种间显著差异(P<0.05),其中K(581.42 mg·100g-1)、Mg(171.90 mg·100g-1)、Ca(90.28 mg·100g-1)、Na(17.33 mg·100g-1)含量较高;参试黑青稞蛋白中总必需氨基酸含量平均值为319.90 mg·g-1(接近WHO/FAO推荐值360 mg·g-1),第一限制性氨基酸为赖氨酸,第二限制性氨基酸为甲硫氨酸和胱氨酸,第三限制性氨基酸为苏氨酸;参试部分黑青稞品种的总酚、游离酚、结合酚、总黄酮、游离黄酮、结合黄酮及花色苷含量存在显著差异(P<0.05);主成分筛选出950、Z536、Z533黑青稞综合品质较优,聚类分析将12个黑青稞品种分为4类,第1类蛋白质、多酚、黄酮、β-葡聚糖含量较高;第2类花色苷、氨基酸含量较高;第3类纤维含量较高;第4类淀粉含量较高。本研究结果为黑青稞营养功能品质评价及加工利用奠定了基础,也为特异青稞资源的筛选提供了参考。
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核农学报. 2021, 35(7): 1619-1626. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1619为了探究表面增强拉曼光谱(SERS)法在大肠杆菌(ATCC 25922)、肠炎沙门氏菌(CICC 21540)和单核增生李斯特菌(CICC 10982)快速检测中的可行性,本研究利用两步生长法制备银包金纳米颗粒(Au@Ag NPs)作为增强基底,研究Au@Ag NPs分别与3种致病菌偶联后的拉曼增强效果和稳定性,并对3种致病菌的特征拉曼光谱结合主成分分析(PCA)和层次聚类分析(HCA)进行对比分析。结果表明,合成的Au@Ag NPs颗粒大小均匀,拉曼增强效果明显,可与3种致病菌有效结合,且均有稳定的拉曼响应度;基于大肠杆菌、肠炎沙门氏菌和单核增生李斯特菌的特征拉曼光谱的PCA和HCA分析得出,3种致病菌的拉曼特征光谱之间差异明显,能有效区分。本研究结果为利用Au@Ag NPs作为增强基底的SERS方法快速检测大肠杆菌、肠炎沙门氏菌和单核增生李斯特菌提供了参考基础。
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核农学报. 2021, 35(7): 1627-1638. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1627为明确在最佳收集时间段内不同时间点的软壳蟹和硬壳蟹营养与风味物质的差异,本试验采用顶空固相微萃取(SPME)、气质联用(GS-MS)方法比较了拟穴青蟹硬壳蟹与蜕壳后0~48 h软壳蟹肌肉和肝胰腺2种组织中水分、灰分、氨基酸、矿物质元素、脂肪酸及挥发性物质含量。结果表明,软壳蟹2种组织在蜕壳0 h水分含量最高,硬壳蟹灰分含量显著(P<0.05)高于各时间点软壳蟹。除肝胰腺中胱氨酸和丙氨酸外,2种组织硬壳蟹其他氨基酸含量均高于软壳蟹,其中亮氨酸含量差异显著(P<0.05);在肌肉和肝胰腺组织中,分别有12和14种氨基酸含量均在蜕壳后6 h最高。软壳蟹2种组织Ca、Mg和Fe含量高于硬壳蟹,但差异不显著;蜕壳0 h 软壳蟹肝胰腺组织中Ca含量显著高于其他时间点(P<0.05)。蜕壳后24 h软壳蟹肌肉和0 h肝胰腺组织中∑PUFA均高于其他时间点。2种组织中挥发性物质包括烷烃类、醛类、酮类、醇类、芳香烃类、酯类、酚类和醚类化合物,总体相对含量有差异,但差异不显著。综上比较,拟穴青蟹软壳蟹蜕壳后0~6 h肝胰腺和肌肉比其他时间点更具营养、风味更加,是制取软壳蟹最佳时间。本研究结果为软壳蟹生产、营养和风味评价、市场价值评估提供了一定的参考。
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核农学报. 2021, 35(7): 1639-1647. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1639亚硫酸盐作为一类常见的食品添加剂,具有漂白、抗氧化和抗菌防腐等作用,广泛应用于食品行业。虽然亚硫酸盐毒性较低,但长期过量摄入仍会对人体造成一定的危害,如何规范其使用对国内食品行业来说仍是一个巨大的挑战。本文比较了目前食品中亚硫酸盐检测方法的优劣,阐述了食品中亚硫酸盐的存在形式、作用和限量标准等,最后重点分析了亚硫酸盐的毒性,以期对食品生产企业或个人起到警示作用,提高消费者自我保护意识,为食品监管部门在监督和执法时提供一定的科学依据。
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核农学报. 2021, 35(7): 1648-1657. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1648为评估气象变化对棉花生长和县域尺度产量的影响,使用校正的CROPGRO-Cotton模型实现棉花生长模拟和响应气候变化的年际籽棉产量评估。2018年和2019年的田间试验数据被用于校正和验证CROPGRO-Cotton模型,结果表明校正的CROPGRO-Cotton模型对物候发育期模拟精度较好,出苗期、开花期、结铃期和吐絮期的模拟误差分别为+1、+3、+1和-2 d。模拟的生长期地上总产量(TAGP)和叶面积指数(LAI)与实测值吻合较好,D值为0.99,模拟的RMSE值分别为718 kg·hm-2和0.29 m2·m-2, 显示了较高的TAGP模拟精度(10%<NRMSE≤20%)和极高的LAI模拟精度(NRMSE≤10%)。2002―2017年南疆19个县的官方统计产量被用于验证模型的区域模拟性能,结果表明,校正的棉花生长模型具有较高的全局估产性能,D值为0.55,NRMSE值为15.8%。不同年际籽棉产量评估的平均D值和NRMSE值分别为0.48和15.6%,不同区域的籽棉产量评估的平均D值和NRMSE值分别为0.44和16.8%,校正的模型均获得了较高的年际和区域产量评估精度(NRMSE≤20%)。研究结果可为分析气候变化对棉花生长和产量的影响提供一种定量分析方法。
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核农学报. 2021, 35(7): 1658-1667. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1658为探究滇池流域自实施退耕还林工程以来的林地土壤侵蚀及养分流失特征,本研究以滇池西南部东大河小流域为研究靶区,利用放射性核素137Cs示踪技术,对该区域内林地的土壤侵蚀模数进行估算,分析养分含量变化,并主要探讨了坡度、植被覆盖率及土壤颗粒组成对土壤侵蚀的影响。结果表明,林地土壤剖面中的137Cs比活度呈指数下降趋势,以自然侵蚀为主。流域林地总侵蚀量为69.28×103 t·a-1, 侵蚀强度以轻度侵蚀为主,侵蚀模数介于1 039.40~2 402.12 t·km-2·a-1。东大河流域林地总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)总流失量分别为1 963.5、209.1、98.94 t·a-1,土壤TOC、TN含量与137Cs比活度呈极显著正相关关系,物理迁移特征相似。土壤养分流失与土壤侵蚀规律较为一致。土壤侵蚀强度以及养分流失空间差异性较大。土壤黏粒含量与土壤侵蚀呈极显著负相关关系,坡度及植被覆盖率在一定范围内对土壤侵蚀的影响明显,坡度为10~25°以及植被覆盖率小于40%的林地中侵蚀状况相对严峻,平均侵蚀量约为1 709.85 t·km-2·a-1,需加强10~25°山地植被保护。本研究为减少当地水土流失,恢复生态以及继续推动退耕还林工程,保证退耕还林工程的效益提供了参考依据。
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核农学报. 2021, 35(7): 1668-1677. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1668为探究宽窄行种植模式下稻秸非均匀性覆盖还田对土壤理化特性和小麦产量的影响,在大田条件下,本研究通过前期不同行间距配置试验筛选出30 cm+15 cm的优势宽窄行组合,并在此基础上设置5个不同梯度的宽窄行稻秸分布比例处理(T1:0、T2:25%、T3:50%、T4:75%、T5:100%),分析窄行(苗带)土壤理化性质和小麦产量变化情况。结果表明,0~10 cm为土壤温度和含水率变化敏感层。随着窄行稻秸覆盖量的升高,小麦生育前期土壤增温幅度增大,中后期降温效果更明显,土壤保墒性能增强,拔节期各处理间土壤含水率差异增大(增加1.2%~3.4%)。窄行稻秸覆盖量增加可在一定程度上降低土壤容重,提高土壤孔隙度,这种增减效应与覆盖量呈一定正比关系,但与生育时期无关;开花期和成熟期,土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量均随窄行稻秸覆盖量增加呈先升后降趋势,总体上表现出适量稻秸覆盖(T3:窄行秸秆覆盖量为均匀覆盖时窄行秸秆量的1/2)更有利于增加土壤养分含量。小麦产量及其构成因素均随窄行稻秸覆盖比例的不断增加呈降低趋势,其中有效穗数和产量(降幅为4.0%~31.7%)均显著降低(P<0.05)。可见,在稻秸全(大)量非均匀还田和晚播情形下,只有合理配比宽窄行秸秆覆盖量,并适当增加小麦播种量,保证足够基本苗,才能达到稳产肥地的协同效应。
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核农学报. 2021, 35(7): 1678-1686. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1678为探究再生季稻米蒸煮食味品质在不同生态区的差异,并从淀粉结构与性能角度揭示其差异机理,本试验以杂交稻甬优4149、晶两优1468为供试材料,按再生稻栽培模式分别种植于肇庆、长沙、信阳3个生态区,研究了再生季齐穗后温光条件对稻米蒸煮食味品质、RVA 谱特性及淀粉热性能和晶体结构的影响。结果表明,肇庆试验地区的再生季稻米蒸煮食味品质优于长沙、信阳,其直链淀粉含量适中,胶稠度长,糊化温度较低,总淀粉含量较高。再生季齐穗后温光条件与稻米胶稠度、糊化特性以及淀粉热性能和相对结晶度具有显著相关性。籽粒灌浆初中期的温度和光照对再生季稻米淀粉的糊化性能与热性能影响较大;淀粉的相对结晶度受中后期的日均温度影响最为显著。本研究将有助于绿色农业的可持续发展和优质稻米的生产。
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核农学报. 2021, 35(7): 1687-1695. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1687为解决保健功能型类中药渣带来的生态污染问题,探讨该类药渣作为栽培基质资源化利用的可行性,本试验将中药渣与牛粪分别按5∶0(T1)、4∶1(T2)、3∶2(T3)、2∶3(T4)的体积比配制成4种复合基质,并以市售成品椰糠基质作为对照(CK),采用基质袋培的方式种植秋冬茬番茄,分析中药渣复合基质对番茄的影响,并采用主成分分析和聚类分析对各基质配方进行评价。结果表明,以测定的番茄各指标作主成分分析时,各基质配方的优劣顺序为T2>T1>CK>T3>T4,此外,当综合基质及番茄指标作为归类依据时,这5个配方可以归为3类:第1类CK(良好型)、第2类T1、T2(改良型)、第3类T3、T4(中等型)。综合来看,T2的每株果实产量与CK相比无显著性差异,可达3 435 g,保证了果实产量,且其果实品质包括番茄红素、总黄酮、维生素C(Vc)、可溶性蛋白含量均高于CK,分别能提高281%、8%、98%、54%,改善了果实的保健功效,因此,建议选用药渣与牛粪体积比为4∶1的基质复合配方,用于低成本有机基质配方的开发以及设施番茄高品质栽培。本研究结果不仅可以实现大量保健功能型类中药渣的基质化再利用,解决生态污染问题,还可以为我国设施蔬菜基质袋化高品质栽培提供技术指导。
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核农学报. 2021, 35(7): 1696-1706. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1696为明确红壤旱地直播油菜(Brassica napus L.)缓释肥(N-P2O5-K2O=25-7-8)一次性侧位深施效果及适宜用量,2017—2020年在典型的红壤丘陵区(江西进贤)开展缓释肥施用方式对比试验(不施肥、一次性土表撒施和一次性侧位深施)和施用量试验(0、300、450、600、750和900 kg·hm-2),研究缓释肥一次性侧位深施及不同施用量对油菜产量形成和肥料利用率的影响。结果表明,相比传统土表撒施,侧位深施显著促进了N、P、K的吸收,同步提高了油菜产量和肥料利用率,且对晚熟油菜影响更为显著。菜籽产量与缓释肥用量呈线性加平台关系,适宜施肥量可保证较大的收获密度及较多的每株角果数和每角粒数,从而协同提高籽粒产量和经济效益,同时维持较高的肥料利用率。晚熟和早熟油菜缓释肥侧位深施的适宜用量分别为720和605 kg·hm-2,产量潜力可分别达2 500和1 750 kg·hm-2。因此,一次性侧位深施适量缓释肥可显著提高红壤旱地直播油菜生产力,建议结合机械化种植因地制宜地推广应用。
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核农学报. 2021, 35(7): 1707-1716. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1707为探索高效且快速去除水溶液中Cd2+的方法,以二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)为改性剂,制得一种新型磁性螯合纳米材料(Fe3O4@SiO2-DDTC)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和傅里叶红外(FT-IR)等手段进行表征分析,并设计批量吸附试验。结果表明,Fe3O4@SiO2-DDTC粒径为115~125 nm,饱和磁化强度为25.74 emu·g-1。经DDTC改性后,Fe3O4@SiO2-DDTC对Cd2+的吸附能力得到有效提升,且在pH值4~8较宽范围内,可实现对Cd2+的有效吸附。由于Cd2+的吸附位位于Fe3O4@SiO2-DDTC的最外层,Cd2+的吸附脱附均较快,5 min内可达到吸附平衡量的82%,2 h后达到吸附平衡,符合准二级动力学模型。吸附等温线更符合Langmuir模型,在45℃条件下,Fe3O4@SiO2-DDTC对Cd2+的理论最大吸附量为45.52 mg·g-1。材料对Cd2+吸附是以单分子层化学吸附为主,并伴有物理吸附过程。材料的重复使用性能试验显示,经4次循环使用后, Fe3O4@SiO2-DDTC对Cd2+仍具有良好的吸附效果,表明其良好的重用性。本研究结果为磁性纳米材料在Cd废水处理方面的应用提供了理论依据。
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核农学报. 2021, 35(7): 1717-1723. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.07.1717为了比较生物炭、凹凸棒土以及生物炭-凹凸棒土复合材料3种钝化剂对锌镉复合污染水稻土的钝化修复效果,本研究利用傅立叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、比表面积表征(BET)和扫描电镜(SEM)等技术手段对稻壳生物炭和凹凸棒土样品进行表征,并采用土培试验研究稻壳生物炭、凹凸棒土及生物炭-凹凸棒土复合材料对实际重金属锌(Zn)、镉(Cd)污染水稻土钝化效果及理化性质的影响。结果表明,凹凸棒土比稻壳生物炭具有更大的比表面积,且表面更不规则、更粗糙。土培试验表明,3种钝化剂均降低了水稻土中Cd和Zn的生物有效性,并在不同程度上改善了土壤理化性质。单独添加2.0%凹凸棒土和2.0%稻壳生物炭处理,分别使土壤Zn有效态含量降低了86%和51%,Cd有效态含量降低了25%和8%。2.0%生物炭-凹凸棒土复合材料施加后,土壤中Zn和Cd有效态含量分别降低了83%和23%,且土壤pH值提高至5.8,有机碳含量提高了39%。说明稻壳生物炭-凹凸棒土复合材料比单独使用凹凸棒土和生物炭更能有效地固定Cd和Zn,同时能改善复合污染水稻土的理化特性。因此,生物炭-凹凸棒土复合材料具有作为一种新型钝化材料用于土壤修复的潜力,为土壤重金属原位钝化修复提供了一种新思路。
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