2022年, 第36卷, 第7期 刊出日期：2022-07-10
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核农学报. 2022, 36(7): 1285-1292. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.07.1285
不结球白菜黄心乌是长江中下游流域特别是安徽地区的主栽品种之一。为获得品质优良的黄心乌新材料,本研究使用0.2%(w/v)的秋水仙素溶液点滴处理二倍体黄心乌幼苗的子叶生长点,通过形态学和细胞学的方法筛选到同源四倍体黄心乌植株,并对二、四倍体黄心乌的农艺性状以及品质进行分析。形态学研究结果表明,四倍体植株的株型、叶片、花、种荚表现出巨大型;四倍体叶片的气孔变大,气孔密度变小;花粉粒体积比二倍体变大且呈现出棒状。细胞学分析结果发现,四倍体植株的根尖染色体数目是二倍体的2倍。流式细胞仪分析结果表明,四倍体植株的荧光强度为二倍体的2倍。营养品质方面,与二倍体相比,四倍体纤维素、有机酸含量显著上升,叶绿素、硝态氮含量显著下降,可溶性糖及可溶性蛋白含量无显著变化。此外,结合光响应曲线分析结果发现,强光条件下,四倍体对光强的适应能力更强。在抗病性检测中发现,四倍体的灰霉菌抗性明显优于二倍体。本研究获得了高产、抗病的同源四倍体不结球白菜黄心乌新材料,为不结球白菜育种工作提供了新的种质资源。
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核农学报. 2022, 36(7): 1293-1299. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.07.1293
为研究苦瓜果实成熟的分子调控机制,以苦瓜自交系E12201-e1为材料,取不同成熟期苦瓜果肉组织等量混合,采用All-Direct方法构建酵母双杂交cDNA文库。经质量鉴定,该文库库容为1.25×107 CFU,平均插入片段大于1 200 bp,阳性率为100%,文库质量较高,符合建库标准。同时,以苦瓜果实成熟关键调控因子McRPF为诱饵,构建诱饵表达载体pGBKT7-McRPF。经鉴定该诱饵蛋白无自激活活性。利用共转化法,从文库中筛选到29个初始阳性菌落,经过DNA测序和BLAST比对分析,最终筛选得到12个可能与McRPF互作的蛋白,为进一步探究McRPF调控苦瓜果实成熟的分子机制奠定了理论基础。
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核农学报. 2022, 36(7): 1300-1307. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.07.1300
绿色超级稻的育种目标是少打农药、少施化肥、节水抗旱和优质高产。为培育“少打农药,节水抗旱”的资源节约型、环境友好型水稻品种,本研究以T1C-19、T2A-1作为cry1C*和cry2A的基因供体,与节水抗旱稻恢复系旱恢3号品种杂交,利用分子标记辅助选择技术对目标基因进行筛选,最终获得同时含有cry1C*和cry2A基因的稳定株系。通过PCR以及对Cry1C*和Cry2A蛋白的定性和定量检测,结合正常管理田间农艺性状考察及不防治螟虫田间管理的抗虫性鉴定,筛选出双价抗虫节水抗旱稻新恢复系旱恢3CA。结果显示,对照旱恢3号与旱恢3CA在农艺性状上无显著差异,但早恢3CA高抗稻纵卷叶螟。本研究结果为培育既节水抗旱又抗虫的水稻新品种奠定了材料基础。
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核农学报. 2022, 36(7): 1308-1317. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.07.1308
枯草杆菌蛋白酶基因家族(SBT)是控制植物生长发育和响应环境胁迫的重要基因家族。为进一步了解木薯SBT基因家族的数量、基本特征、功能域和进化关系等,在全基因组水平通过生物信息学方法对SBT基因家族进行了鉴定和分析,并对其中一个成员的功能进行了分析。进化树分析结果表明,在木薯基因组中共鉴定到69个SBT成员,其中Manes.18G044300与拟南芥抗旱基因SDD1亲缘关系最近,因此将该成员命名为MeSDD1;22个成员无内含子,69个成员的蛋白携带5个高度保守的结构域,一部分SBT成员在染色体上呈紧密的串联分布,启动子存在干旱响应元件。用qRT-PCR检测筛选出表达量高的2个纯合株系用于后续研究。相关生理指标检测结果表明,2个转基因株系叶片的相对含水量均显著高于野生型;转基因株系离体叶片失水率小于野生型;转基因株系的气孔密度显著小于野生型;断水处理14 d,转基因株系的萎焉程度轻于野生型,表明MeSDD1增强了拟南芥植株的抗旱性。本研究结果为木薯抗旱育种提供了基因资源,并为后续研究MeSDD1介导的抗旱分子机制奠定了理论基础。
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核农学报. 2022, 36(7): 1318-1328. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.07.1318
为探究NtMYB4a是否与其他蛋白质发生互作,并共同影响烟草次生代谢产物的合成和响应非生物胁迫,通过构建NtMYB4a基因酵母双杂交诱饵载体,从烟草cDNA文库中筛选出与NtMYB4a互作的候选蛋白,并利用实时荧光定量PCR初步验证低温胁迫下候选蛋白和NtMYB4a的共表达关系。结果表明,从cDNA文库中初步筛选出39个与NtMYB4a互作的蛋白,经回交验证排除假阳性,最终得到6个与NtMYB4a具有互作关系的蛋白,分别是RALF-like 22蛋白、锌指A20/AN1结构域蛋白、液泡分选蛋白、天冬氨酸蛋白酶、B2蛋白和应激增强蛋白。在低温胁迫下,6种互作蛋白的基因表达量变化趋势与NtMYB4a相似,均呈升高—降低—升高的趋势。相关性分析发现,液泡分选蛋白、B2蛋白、RALF-like 22蛋白和应激增强蛋白基因的表达与NtMYB4a的表达呈正相关关系,锌指A20/AN1结构域蛋白和天冬氨酸蛋白酶基因的表达与NtMYB4a的表达呈较弱的负相关关系,推测NtMYB4a可能与这些蛋白互作参与烟草低温胁迫的防御调控。本研究结果为进一步探究NtMYB4a参与响应非生物胁迫的分子调控机制提供了依据。
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核农学报. 2022, 36(7): 1329-1338. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.07.1329
LncRNA在哺乳动物的基因组中被广泛转录,能够通过相应的miRNA和靶基因促进黑色素瘤的侵袭和转移。为探究LncRNA XLOC_015132的组织表达谱及其与黑色素沉积之间的关系,以酉州乌羊和酉州本地白山羊为试验对象,检测LncRNA XLOC_015132在各组织中以及黑色素瘤细胞中的表达情况;同时,通过靶miRNA和靶基因预测,构建lncRNA-miRNA-mRNA调控网络。qRT-PCR结果显示,LncRNA XLOC_015132在酉州乌羊脾脏、肺、肾脏、大脑、皮肤等组织中的表达量显著高于本地白山羊(P<0.05);LncRNA XLOC_015132在B16-F10黑色素瘤细胞中的定量分析结果显示,随着B16-F10细胞的增殖,LncRNA XLOC_015132表达量呈递增趋势;LncRNA XLOC_015132与互作分子的生物信息学分析结果显示,LncRNA XLOC_015132/miR-150-5p/CCND2轴可能通过激活PI3K-AKT、Wnt等信号通路,在黑色素沉积中发挥重要作用。综合上述结果,LncRNA XLOC_015132的表达与黑色素沉积可能存在正相关关系。本研究结果为深入探究山羊皮肤黑色素沉积的lncRNA调控理论研究提供了基础。
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核农学报. 2022, 36(7): 1339-1349. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.07.1339
9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)为脱落酸(ABA)合成途径的关键基因,参与果实生长发育。为明确NCED基因家族对葡萄果实成熟的调控功能,以鄞红葡萄为材料,在开花后50 d进行环割处理,以不环割为对照,分析其果实成熟期、内源脱落酸含量和NCED家族中6个成员表达的变化;通过克隆这6条基因编码区目的片段,构建了pCambia1302过表达植物载体,在花蕾期用农杆菌侵染液浸泡花序,以空载和野生型为对照,分析农杆菌侵染后的果肉中ABA含量和基因表达变化。结果表明,环割后鄞红葡萄果实较对照提前成熟13 d左右;实时荧光定量PCR分析结果显示,环割处理7 d后的果肉中VvNCED1、VvNCED3、VvNCED4和VvNCED7表达量显著上调,与葡萄果肉中内源ABA变化相关;农杆菌侵染花穗后阳性转基因果肉中VvNCED1、VvNCED3、VvNCED4和VvNCED7基因表达量和ABA含量显著高于野生型。综上可知,VvNCED1、VvNCED3、VvNCED4和VvNCED7的表达具有调控葡萄果实成熟的作用。本研究结果为葡萄成熟期的分子调控提供了理论基础。
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核农学报. 2022, 36(7): 1350-1361. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.07.1350
目前甘薯中针对SNP位点的分子标记开发及应用的报道较少。为开发甘薯特异SNP分子标记,本研究利用简化基因组测序技术对甘薯种质材料进行测序,筛选稳定的SNP位点,将其开发为基于HRM技术的分子标记,并在甘薯种质材料中进行验证。通过对23个甘薯种质材料简化基因组测序数据的分析,共发现835 756个SNP多态性位点,筛选其中的3 650个含有SNP多态性位点的高质量测序片段,成功设计了134对引物;初步验证发现,22对(16.42%)引物没有扩增产物,15对(11.19%)引物扩增产物2个以上,36对(26.87%)引物的扩增产物没有差异。61对(45.52%)引物在8个样本中的扩增特异性好,而且样本之间有差异。最后筛选34对扩增多态性丰富的引物对52份甘薯种质材料进行扫描,发现材料间多态性介于27.27%~90.91%之间,平均多态性达到59.35%。聚类分析表明,参试52份甘薯种质材料之间的差异较小,多数材料与骨干亲本南瑞苕、徐薯18之间关系较近,国外引进甘薯材料和地方品种差异较大。建议在今后甘薯育种中尽量选用地方品种和国外甘薯品种,从而更好地拓宽甘薯遗传背景。本研究初步建立了基于简化基因组技术和HRM技术开发甘薯SNP分子标记的新思路,为今后甘薯SNP分子标记开发提供了参考。同时本研究开发的甘薯分子标记,丰富了甘薯分子标记类型,为甘薯研究者开展快速的分子标记研究提供了支持。
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核农学报. 2022, 36(7): 1362-1370. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.07.1362
为研究手掌参多糖对电离辐射损伤小鼠造血和抗氧化功能的治疗作用,本试验选用48只健康雌性昆明小白鼠,随机分为8组,分别为空白组,辐射组,手掌参多糖低、中、高给药组(150、300、600 mg·kg-1 组)和辐射低、中、高给药组;辐射组和辐射给药组分别用60Co-γ射线进行辐射,辐射剂量5.0 Gy(剂量率0.8 Gy·min-1)。分别在照射后 30 min内灌胃相应剂量的手掌参多糖和生理盐水(空白组、辐射组),连续5 d。末次灌胃后48 h内测定所有小鼠外周血细胞计数、脾脏指数、肝脏超氧化物歧化酶(SOD)活性、总抗氧化能力(T-AOC)、丙二醛(MDA)含量、骨髓DNA含量、骨髓嗜多染红细胞微核 (MN) 数目及脾脏T淋巴细胞亚群。结果表明,与空白组相比,给药组小鼠抗氧化能力和造血系统得到不同程度的改善,辐射组外周血细胞计数、脾脏指数、骨髓DNA含量、肝脏抗氧化能力及T淋巴细胞亚群极显著降低,MDA含量与MN数目显著升高; 与辐射组相比,辐射给药组小鼠脾脏指数和T-AOC、SOD活性极显著升高,DNA含量、外周血细胞计数也有所升高,CD3+、CD4+、CD8+ T淋巴细胞比率升高,MDA含量、MN数目显著降低。上述试验结果表明,手掌参多糖对60Co-γ射线照射造成的小鼠造血、抗氧化功能损伤具有治疗作用。本研究为手掌参多糖对辐射损伤的治疗提供了技术参考。
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核农学报. 2022, 36(7): 1371-1380. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.07.1371
为探讨不同杀菌方式对石榴浊汁在4℃冷藏期间微生物和色泽品质的影响,本研究采用超高压技术(HPP,450 MPa/1 min、450 MPa/5 min、550 MPa/1 min、550 MPa/5 min)、巴氏杀菌技术(PT,85℃/30 s)和高温短时杀菌技术(HTST,110℃/8.6 s)对石榴浊汁进行杀菌处理,并重点研究了抗坏血酸和色泽参数变化的动力学特征。结果表明,冷藏期间,HPP和HTST处理石榴浊汁微生物在标准范围内。HPP处理能较好地保留石榴浊汁中脱氢抗坏血酸(DHAA)的含量,而PT和HTST处理后DHAA含量较未处理样品(第0天)分别降低了21%和35%;冷藏期间不同杀菌方式处理后DHAA含量均呈下降趋势;经一级动力学模型拟合发现,HPP处理组DHAA的降解速率常数k值高于PT和HTST处理组。与热处理(PT和HTST)相比,冷藏前期,HPP处理能保持石榴浊汁较高的L*、a*、b*值和较低的ΔE值,保持较优的色泽品质;采用一级分数转换动力学模型对L*、a*和ΔE值进行拟合,发现HPP处理样品色泽参数在冷藏过程中的k值同样高于热处理样品,即随着冷藏时间的延长,HPP处理组色泽品质逐渐降低。综上所述,HPP处理能在保证石榴浊汁冷藏期间微生物安全的同时,较好地保持其色泽品质。本研究为石榴浊汁工业化生产中杀菌方式的选择提供了理论依据。
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核农学报. 2022, 36(7): 1381-1390. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.07.1381
沙棘叶中富含黄酮类化合物等多种活性成分,为提高其提取率和利用率,本研究采用常规溶剂萃取、超声辅助、微波辅助、超声波微波协同提取4种方法对沙棘叶黄酮进行提取,测定沙棘叶黄酮得率并观察沙棘叶的微观组织结构,比较筛选沙棘叶黄酮的最佳提取方法。并采用响应面法对最佳提取方法进行工艺优化,同时测定沙棘叶黄酮组成和体外抗氧化活性。结果表明,超声波微波协同提取法是提取沙棘叶黄酮的最佳方法,黄酮得率较常规溶剂萃取法提高了42.54%(P<0.05),沙棘叶细胞损伤最严重。超声波微波协同提取沙棘叶黄酮的最佳工艺为乙醇体积分数61%、提取时间18 min、微波功率446 W,此时黄酮得率为42.09 mg·g-1。沙棘叶黄酮提取液中共鉴定出6种黄酮类成分,分别为儿茶素、丁香酸、山萘酚、槲皮素、异鼠李素、杨梅素,其中儿茶素含量最高,为1.474 8 mg·g-1,其余5种的含量均在0.1~0.3 mg·g-1之间,山萘酚最低,为0.125 2 mg·g-1;沙棘叶黄酮提取液具有较强的还原力及较高的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)和羟基自由基清除率,抗氧化活性较高。本研究为沙棘叶黄酮的工业化生产提供了科学依据。
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核农学报. 2022, 36(7): 1391-1401. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.07.1391
为有效利用红娘鱼制备降血压肽,以红娘鱼鱼糜为原料提取蛋白,并对其进行酶解制备降血压肽。以血管紧张素转换酶ACE抑制率和水解度为指标,通过响应面分析法对酶解红娘鱼鱼糜蛋白制备降血压肽的工艺条件进行优化,并对最优条件下制备的酶解产物进行分子量和抗氧化活性测定。结果表明,碱性蛋白酶是制备降血压肽的最适蛋白酶,响应面法优化制备降血压肽的最佳酶解条件为pH值9、酶与底物的比值(酶底比)1.4%、温度54℃、时间2 h,此条件下酶解制得的降血压多肽ACE抑制率理论值为88%,实际值为89.3%;经高效液相色谱(HPLC)分析可得酶解产物相对分子量<2 000 Da。通过测定酶解产物样品的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除率、羟自由基(·OH)清除率及还原力判定其体外抗氧化活性,结果表明酶解产物具有较强抗氧化活性。本研究结果为红娘鱼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. 2022, 36(7): 1402-1412. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.07.1402
为深入了解饵料微藻中类胡萝卜素在双壳贝类生长发育阶段中的吸收和代谢过程,本试验选择我国重要的滩涂养殖贝类——厚壳贻贝(mytilus coruscus)作为研究对象,采用液相色谱-质谱联用技术(HPLC-MS)分析饵料微藻喂养后的幼虫阶段——担轮幼虫、D形幼虫、壳顶期、眼点期和稚贝期中类胡萝卜素分布和代谢变化。结果表明,在9种饵料微藻中,叉鞭金藻和牟氏角毛藻的总类胡萝卜素含量最高,分别达到1 290.7和1 326.4 mg·kg-1。外源摄入这两种饵料微藻后,幼虫阶段中共鉴定出5种类胡萝卜素,包括1种新合成类胡萝卜素(贻贝黄素)和4种微藻来源类胡萝卜素(α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、岩藻黄酮醇、岩藻黄素),其中岩藻黄素的含量最高,与微藻中岩藻黄素含量高的现象一致。担轮幼虫中未检测到类胡萝卜素,而贻贝黄素仅从壳顶期开始检出。类胡萝卜素的变化与发育阶段呈正相关,从D形幼虫到壳顶期,岩藻黄酮醇、岩藻黄素、α-胡萝卜素和β-胡萝卜素的累积最为迅速,分别增加了20.3、20.3、8.0和1.5倍,并在稚贝期达到最高值。此外,与类胡萝卜素吸收代谢相关的基因ABCA1、SRB1和βCMOOX的表达量均显著上调。其中,参与合成代谢的βCMOOX表达最显著,从壳顶期到稚贝期,其表达量增加了38.2~43.3倍,表明该基因可能参与了壳顶期贻贝黄素的合成。本研究结果为了解贝类生物中类胡萝卜素的生物合成过程及代谢途径提供了基础数据。
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核农学报. 2022, 36(7): 1413-1424. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.07.1413
为研究宰后NO-AMPK通路对牛肉蛋白特性及肉品质的影响,以一氧化氮合成酶(NOS)抑制剂L-NAME、一磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)抑制剂Compound C处理的牛臀股四头肌为研究对象,生理盐水处理作为对照,将肉样与处理液在4℃条件下1:1(g:mL)混合浸泡12 h后,在成熟0、6、12、24、48、72、120 h测定肉样的蛋白功能特性、保水性、嫩度以及肌肉组织结构等相关指标。结果显示,L-NAME组中一氧化氮NO含量在6~72 h显著低于对照组(P<0.05);3组中AMPK活性先增大后减小,L-NAME组和Compound C组中AMPK活性在6 h分别比对照组降低14.78%和26.75%;L-NAME组中总蛋白溶解性在6、24 h低于Compound C组,高于对照组(P<0.05),表面疏水性在12、48 h显著低于对照组(P<0.05)并高于Compound C组;L-NAME组中剪切力仅在48 h显著高于对照组并低于Compound C组(P<0.05);对照组中肉样蒸煮损失最大,Compound C组中肉样蒸煮损失最小。以上结果表明,牛肉宰后成熟过程中,NO能够通过AMPK通路改善牛肉嫩度,但对其保水性产生了不利影响。本研究结果可为牛肉宰后能量代谢及肉品质控制相关研究提供一定的理论基础。
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核农学报. 2022, 36(7): 1425-1433. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.07.1425
为深入探索玉米籽粒机械损伤的自动、准确、快速识别技术,本试验首先采用灰度法、色度阈值法、色彩恢复的多尺度Retinex法、基于卷积的Sobel法分别对玉米籽粒进行区域分割和质量比较;其次提取玉米籽粒的二值化图像特征,建立玉米籽粒的机械损伤判别分析和逐步剔除模型;最后利用构建和验证集样本对2种模型进行验证。结果表明,基于卷积的Sobel法二值化图像质量最优,其均方误差、峰值信噪比、熵、平均梯度分别为1.813 5、45.545 5 dB、2.838 7 bit/pixel、7.358 4;利用置信区间法得到了正常与机械损伤样本形态特征的最优阈值,各形态指标对判别是否产生机械损伤的贡献程度由大到小依次为面积、周长、最短费特雷直径、最长费特雷直径,其权重系数分别为0.299 5、0.283 2、0.241 7、0.175 5;得到了玉米籽粒多元线性机械损伤判别模型,相关性为0.805,判别分析和逐步剔除模型的平均准确率分别为93.00%、85.67%,构建集与验证集准确率差值分别为2.00%和3.33%。本研究可为玉米籽粒品质视觉检测提供理论依据。
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核农学报. 2022, 36(7): 1434-1445. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.07.1434
河北地区由于受光热资源限制,夏玉米收获时籽粒含水率普遍偏高,成为阻碍机械粒收技术推广应用的重要因素。虽然通过延迟收获可降低籽粒水分,但茎秆倒伏问题将进一步增加粒收难度。基于此,本试验于2019年选择迪卡517(DK517)、京农科728(JNK728)和豫单9953(YD9953)3个适宜机械粒收的品种为材料,以郑单958(ZD958)为对照,2020年新增张单258(ZD258)、张粒178(ZL178)和郑原玉432(ZYY432)3个品种,并设置3个种植密度,分别为6×104(D1)、7.5×104(D2)和9×104株·hm-2(D3),研究品种间及种植密度对生理成熟期倒伏率、茎秆形态特征、解剖特征、力学特征及产量的影响。结果表明,试验所选品种除了对照ZD958,其他品种均于吐丝后67 d籽粒含水率降至25%以下,达到了GB/T 21962-2008 标准中机械粒收对籽粒含水率的要求,其中YD9953和ZL178在吐丝后67 d的籽粒含水率比吐丝后25 d平均降低了35.1和42.0个百分点。在生理成熟期,相同密度下YD9953、ZL178、ZYY432的总倒伏率显著低于其他品种,其中在D1和D2密度下的总倒伏率均低于5%,符合机械粒收对倒伏率的要求。分析倒伏相关性状发现,株高和穗位高对密度的响应因品种而异;各品种茎秆基部第3节间单位体积干重和抗折力均随密度的增加而降低。D3密度下,ZL178的节间单位体积干重与D1相比,降幅最小(7.9%)。D2密度下,YD9953、ZL178和ZYY432的抗折力比均值分别提高28.7%、21.5%和28.4%;相同密度下ZL178、JNK728、YD9953的维管束数目和木质化程度高于其他品种。相关性分析发现,倒伏率和纤维素含量与抗折力呈显著正相关(R2=0.70、0.51),可作为评定玉米茎秆抗倒伏能力的关键指标。D2密度下ZL178和YD9953的产量与对照ZD958差异不显著但高于其他处理。综合考虑品种脱水特性、产量和站秆期间抗倒伏能力,ZL178和YD9953在密度7.5×104株·hm-2下能够兼顾高产和抗倒。本研究结果可为河北夏玉米光热资源限制区推广机械粒收提供理论参考。
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核农学报. 2022, 36(7): 1446-1455. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.07.1446
为探讨连续定位试验条件下不同施氮水平对棉花产量和棉田土壤养分含量及养分利用效率的影响,于2018—2020年连续3年在阿拉尔开展田间试验,设置6个纯氮处理:0(N0)、90(N1)、180(N2)、270(N3)、360(N4)、450 kg·hm-2(N5),研究了定点定量施氮对棉花土壤有机质、全氮、速效养分、植株干物重及含氮量、产量和氮肥利用效率的影响。结果表明,各处理土壤有机质、全氮及速效养分含量均随土层加深而减少。随施氮水平的提高,收获期棉田0~60 cm各土层土壤有机质含量基本无显著差异,全氮、碱解氮含量整体表现为N0、N1和N2处理低于N3、N4和N5处理,速效磷含量变化则反之;不同年限处理间速效钾含量基本以N3处理最低,至2020年N3处理0~60 cm土层速效钾平均含量较其他处理低23.49%~51.13%。棉花地上部单株干物重和单株含氮量均以棉铃占比最高,不同处理分别为59.04%~62.91%和56.48%~65.16%。各处理地上部单株干物重、单株含氮量、皮棉产量和氮肥表观利用率均随施氮量的增加呈先增后降的趋势,且均在N3处理达到最大,试验年内N3处理平均单株干物重和单株含氮量分别为117.25和1.96 g,皮棉产量2 419.39 kg·hm-2,较其他处理分别高出29.75%、14.32%、8.18%、8.54%和10.21%,氮肥表观利用率也最高,为47.26%。因此,综合考虑产量及氮肥利用效率,推荐南疆阿拉尔地区棉花氮肥适宜用量为270 kg·hm-2。在此施用量下可获得棉花高产,并减少收获期土壤养分残留。本研究结果为棉花精准施肥提供了理论依据。
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核农学报. 2022, 36(7): 1456-1465. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.07.1456
为分析土壤化学性质和微生物群落对冰糖橙(Citrus sinensis)果实品质的影响,本研究在土壤类型、海拔、农事管理和树龄(10 年以上)均相同的情况下,分析了高品质(H)和普通品质(N)橙子树根围土壤化学性质差异,以及土壤细菌和真菌群落多样性和结构组成差异,并探讨了土壤化学性质和微生物群落结构组成与橙子品质的关系。结果表明,H组橙子树根围土壤中全钾含量显著高于N组土壤,有效锰含量显著低于N组土壤;此外,H组0~20 cm土层土壤有机质、交换性钙、交换性镁的含量和20~30 cm土层全氮和全磷含量显著高于N组相应土层土壤。高通量测序分析发现,两组土壤中细菌和真菌群落多样性和结构并无显著差异,但部分细菌和真菌类群的相对丰度发生了变化:绿弯菌门(Chloroflexi)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和纤线杆菌科(Ktedonobacteraceae)等细菌类群与丛赤壳科(Nectriaceae)、枝孢菌科(Cladosporiaceae)和葡萄穗霉科(Stachybotryaceae)等真菌类群在H组土壤中显著富集。通过PLS-PM对比分析土壤化学性质、微量元素和微生物群落对橙子品质的影响,发现土壤真菌和细菌群落对橙子品质影响较小;土壤化学性质(主要是全钾、全氮和有机质含量)和土壤微量元素(主要是交换性镁含量)对橙子品质具有较大的影响,土壤化学性质整体上表现为正效应,土壤微量元素整体上表现为负效应。本研究结果可为橙园土壤的合理施肥提供科学依据。
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核农学报. 2022, 36(7): 1466-1474. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.07.1466
灌溉对小麦蛋白质理化特性的影响规律报道不完全一致,这可能与检测蛋白质理化特性时籽粒储藏时间长短有关。为明确灌溉效应受籽粒储藏时间的影响,进一步明确灌溉对小麦蛋白质理化特性的影响,本试验将3种灌溉处理水平的衡4399小麦籽粒在室温条件下储藏120 d,每30 d取样一次,用布勒磨磨制小麦粉(出粉率为66%~71%),检测面粉的蛋白质数量属性、质量属性和面团流变学特性。结果表明,灌溉和储藏时间以及二者的交互作用均显著影响小麦蛋白质理化特性。配对T检验显示,面粉粗蛋白含量和湿面筋含量随灌溉量及频次的增加分别相对降低6%和14%;沉降指数、面团稳定时间和面团最大拉伸阻力随灌溉量及频次的增加分别相对增加15%、33%和95%。进一步多重比较表明,储藏时间影响了麦谷蛋白大聚体含量及其储能模量值、面团吸水率和拉伸长度的灌溉效应。储藏2~3个月后小麦蛋白质理化特性指标逐渐趋于稳定。籽粒储藏时间影响小麦蛋白质理化特性的灌溉效应,籽粒收获后至少储藏90 d再检测才能客观反映灌溉效应。本研究为进一步揭示灌溉对小麦品质的影响规律提供了参考。
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核农学报. 2022, 36(7): 1475-1484. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.07.1475
贵州是我国第二大烤烟种植省份,为获得更高的经济效益,烟区常采用连作的种植模式。本研究采取大田试验,通过设置4个处理:烤烟连作(T)、白菜-烤烟轮作(C-T)、豌豆-烤烟轮作(P-T)、绿肥-烤烟轮作(GM-T),分析不同烤烟种植模式对贵州土壤养分、酶活性及细菌群落结构的影响。结果表明,烤烟轮作使土壤有机质(SOM)、阳离子交换量(CEC)、全氮(TN)、微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)和微生物量磷(MBP)分别提高了0.77%~12.44%、10.78%~38.51%、11.76%~17.65%、10.65%~20.67%、36.58%~160.36%和14.66%~36.21%;土壤中铵态氮(AN)、硝态氮(NN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)含量分别降低了1.01%~71.67%、19.29%~24.32%、23.09%~52.21%和6.18%~10.09%。与T处理相比,烤烟轮作提高了土壤脲酶和蔗糖酶活性,提升幅度为12.38%~42.96%和4.00%~22.67%,以GM-T处理效果最佳。同时,烤烟轮作提高了细菌OTU数量,并改变了细菌群落的相对丰度,但未对细菌群落组成产生影响。此外,轮作还增加了土壤中有益细菌类群数量,尤其是杆菌类细菌。冗余分析(RDA)结果显示,MBP是驱动群落变异的主要因子,且与黄杆菌属和褚氏杆菌属呈正相关关系。综上所述,通过烤烟轮作可以均衡土壤养分、改善土壤微环境,以GM-T处理效果最佳。本研究结果可为贵州省烤烟的种植提供理论参考,为解决烤烟连作问题提供技术支撑。
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核农学报. 2022, 36(7): 1485-1495. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.07.1485
为探讨竹炭对茶叶品质、土壤微生物群落结构及土壤酶的影响,本研究以多年种植的茶园土为对象,茶叶为供试作物,设置5个处理:不施肥对照处理(CK1);有机肥7 500 kg·hm-2对照处理(CK2);有机肥7 500 kg·hm-2+竹炭1 125 kg·hm-2处理(T1);有机肥7 500 kg·hm-2+竹炭2 250 kg·hm-2处理(T2);有机肥7 500 kg·hm-2+竹炭3 375 kg·hm-2处理(T3),探究茶园多年种植条件下土壤微生物和胞外酶对施入竹炭的响应机制。结果表明,竹炭的施入对土壤微生物总生物量(T)、细菌生物量(B)、真菌生物量(F)、茶叶产量(Y)、Mg含量、过氧化氢酶(PER)活性、酸性磷酸酶(ACP) 活性、β-葡萄糖苷酶(BG)活性和蔗糖酶(SU)活性具有促进作用,各处理表现为T2>T1>T3> CK2>CK1;对放线菌生物量(A)、真菌/细菌(F/B)比值、百芽重(BW)、发芽密度(BD)、水浸出物(WE)、咖啡碱(Caf)、茶多酚(Po)、氨基酸(Am)、儿茶素(Cat)和Vc含量也具有促进作用,各处理表现为T2>T3>T1>CK2>CK1。竹炭施入通过改变F/B比值和酚氨比,从而改善了病土食物网结构、土壤生态系统食物网营养结构以及茶叶的品质。在外界种植环境相同的条件下,随着竹炭添加量的增加,T、B、F、A、F/B、BG活性、PER活性、ACP活性、SU活性呈现先增加后减少的趋势,酚氨比、G-/G+呈现下降趋势,压力指数先减少而后升高。竹炭添加量为2 250 kg·hm-2(T2)时更为有效。本研究结果可为深入解析茶叶品质、茶园土壤质量演变特征与保护提供科学依据。
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