2022年, 第36卷, 第8期 刊出日期：2022-08-10
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核农学报. 2022, 36(8): 1497-1507. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.08.1497
水稻加工品质直接影响水稻的商品价值。为解析水稻加工品质的遗传基础,以粳稻秀水09和籼稻IR2061构建的2套双向导入系和1套重组自交系为材料,在温州和三亚环境下考察了稻米加工品质,并进行了加工品质性状的数量性状位点(QTL)定位。本研究构建了一张包含145个简单重复序列(SSR)分子标记的遗传连锁图,该连锁图总长1 567.8 cM,秀水09和IR2061背景导入系的平均背景回复率分别为90.15%和85.82%。双亲的糙米率和精米率无显著差异,秀水09整精米率显著高于IR2061。3套群体的加工品质均表现为连续分布,且糙米率、精米率和整精米率3个性状间彼此均呈显著正相关。在两个环境下共定位到影响糙米率、精米率和整精米率的29个主效QTL和20对上位性QTL,其中6个QTL在其中的两套群体中被重复定位到,2个QTL在两个环境下稳定表达,10个QTL与环境互作,说明遗传背景和环境显著影响加工品质QTL的表达。此外,在第7号染色体RM432~RM11区间、第8号染色体RM80~RM458区间和第9号染色体RM257~RM278区间均同时定位到影响糙米率、精米率和整精米率的QTL,秀水09等位基因在这些QTL处均提高加工品质。研究结果可为分子改良水稻加工品质提供重要基因资源的参考依据。
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核农学报. 2022, 36(8): 1508-1515. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.08.1508
为创制矮紧型、抗病同源四倍体不结球白菜矮桩秘冠新材料,使用浓度为0.2%的秋水仙素处理二倍体不结球白菜矮桩秋冠植株子叶期生长点,通过形态学、解剖学、细胞学特征和使用流式细胞仪进行鉴定,筛选出同源四倍体植株,并进行农艺性状、营养指标、光合能力和抗病性测定。形态学鉴定结果显示,四倍体植株的种子、花器官、荚果表现出巨大化,但整体株型和叶片变小。解剖学鉴定结果发现,四倍体植株气孔变大但单位面积密度减小,花粉粒变大且形状不规则。细胞学鉴定中,二倍体植株细胞染色体数为20条,四倍体为40条,是二倍体的2倍。流式细胞仪鉴定结果表明,二倍体细胞核DNA相对含量峰值在50处,四倍体细胞核DNA相对含量峰值在100处,与细胞学鉴定结果一致。农艺性状中,四倍体植株的单叶质量、十叶厚有所增加,但叶柄长、株高、叶长等有一定程度的降低。营养品质中,四倍体可溶性糖、纤维素、叶绿素含量减少,氨基酸、有机酸含量增加。光合特性分析结果发现,与二倍体相比,四倍体的最大净光合速率、表观量子效率、暗呼吸速率分别增加了29.192%、16.071%和14.0947,光饱和点降低,说明四倍体植株比二倍体具有更强的光合效率。抗病测定结果发现,四倍体植株叶片对灰霉病的抗性明显增强。经选育获得了矮紧型、抗病不结球白菜同源四倍体矮桩秋冠新材料,为不结球白菜种质创新和新品种培育奠定了基础。
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核农学报. 2022, 36(8): 1516-1529. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.08.1516
我国普通菜豆的主产区主要分布在干旱、半干旱地区。干旱是影响其生长的主要因素之一。为了筛选抗旱种质资源以及建立抗旱性评价方法,以50份来源不同的普通菜豆品种为材料,采用盆栽法,设正常供水和干旱胁迫2种处理,在干旱胁迫12 d和复水3 d后分别取样测定各项形态和生理指标;采用干旱胁迫和复水后两者的抗旱度量值(D值)、聚类分析和逐步回归方程以及通径分析相结合的方法,对普通菜豆进行苗期的抗旱鉴定及抗旱指标的筛选。结果表明,干旱12 d后超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性,复水3 d后相对叶绿素含量、相对含水量与各自D值显著相关,两处理的丙二醛(MDA)含量与各自D值极显著相关。根据各自D值进行聚类分析,将50份供试材料进行抗旱级别分类,两处理分类结果的一致率达到40%,邻级率为60%,未出现跨级材料;综合两处理的分类结果进一步细分,可分为高抗、中高抗、中抗、中低抗和低抗5个抗旱级别,其中高抗材料10份、中高抗材料25份、中抗材料7份、中低抗材料6份、低抗材料2份。综上所述,普通菜豆苗期干旱胁迫和复水后的D值相互判定的方法可提高鉴定结果的可靠性;干旱胁迫下的SOD活性、POD活性、MDA含量和复水后的相对叶绿素含量、相对含水量、MDA含量可作为普通菜豆苗期抗旱性鉴定的指标,尤其是两者的MDA含量可直接用于普通菜豆资源的抗旱性鉴定。本研究为简化鉴定筛选工作提供了方法和理论依据。
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核农学报. 2022, 36(8): 1530-1536. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.08.1530
为了探索玉米株高的遗传机制,定位玉米株高的数量性状位点(QTL),本研究以玉米自交系PH4CV为轮回亲本,以郑58为供体亲本,构建BC1F3:4分离群体,在4个环境下对该群体进行玉米株高表型鉴定。表型分析结果表明,基因型之间差异极显著,且不同环境之间的株高相关性极显著,说明不同环境之间的株高变异具有共同的遗传基础。利用包含5.5万个单核苷酸多态性标记(SNPs)的基因芯片进行基因型鉴定,并结合基因型和表型数据进行全基因组关联分析。在错误发现率(FDR)为0.05时,检测到10个显著性SNPs,这些显著性SNPs主要位于第2号染色体上,-log10(P)值最大的标记为Chr2_194690794。利用线性回归模型对显著SNPs进行表型贡献率及效应分析,发现位于第2号染色体的标记Chr2_194690794效应值最大,贡献率最高,来源于PH4CV的基因型的正效应。利用BC1F5:6群体进行基因型和表型鉴定,进一步确认了标记Chr2_194690794与株高QTL的连锁关系,表明在第2号染色体上存在1个控制株高的QTL。本研究为玉米株高QTL的精细定位奠定了基础。
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核农学报. 2022, 36(8): 1537-1545. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.08.1537
为了验证油菜溶血磷脂酸酰基转移酶4(BnaLPAT4)在油脂合成中的作用,本试验通过同源克隆法从甘蓝型油菜湘油15号中获得2条全长分别为1 143、1 140 bp的BnaLPAT4基因,分别命名为BnaLPAT4-1和BnaLPAT4-2,构建pGAL::BnaLPAT4-1和pGAL::BnaLPAT4-2载体转化酵母INVSC,通过气相色谱法检测酵母中的脂肪酸组分,并以植物表达载体pBI121为骨架,构建pNapin::BnaLPAT4-1和pNapin::BnaLPAT4-2载体并通过农杆菌介导法转染拟南芥,获得转基因苗后检测拟南芥转基因种子脂肪酸组分。结果表明,酵母菌转化子与空转化子之间的脂肪酸组分发生显著变化,其中BnaLPAT4-1转化子饱和脂肪酸的含量达66.88%,是空转化子的2.61倍,酵母转化子生成了亚麻酸和花生酸;BnaLPAT4-2转化子中C16脂肪酸的含量较对照提高22.40个百分点。BnaLPAT4在拟南芥种子中特异表达,花生烯酸含量较野生哥伦比亚型提高4.7个百分点,且拟南芥转基因材料种子中的芥酸和花生三烯酸的含量为0。本研究结果为验证BnaLPAT4基因的生物学功能和油脂成分改良提供了理论参考。
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核农学报. 2022, 36(8): 1546-1558. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.08.1546
为建立红比利时杜鹃花愈伤悬浮颗粒瞬时转化体系,以嫩叶为材料,探讨了愈伤组织诱导与增殖的条件,构建并评价了愈伤悬浮颗粒瞬时转化体系,同时诱导愈伤颗粒出芽、生根,并获得组培小苗。结果表明,在2.41 g·L-1木本植物基本培养基(WPM)+20 g·L-1蔗糖+10 g·L-1麦芽糖+7.0 g·L-1琼脂+0.050 mg·L-1植物组培抗菌剂(PPM)为基本培养基的条件下,嫩叶愈伤组织诱导的生长调节剂最优方案为:0.3 mg·L-1 2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)+0.3 mg·L-1 噻重氮苯基脲(TDZ),此时愈化率可达97.78%;愈伤组织继代增殖的生长调节剂方案为:0.61 mg·L-12,4-二氧苯氧乙酸(2,4-D)+0.65 mg·L-1 6-苄基腺嘌呤(6-BA)+1.37 mg·L-1 TDZ,此时增殖率可达167%。将继代5次后呈疏松状的愈伤颗粒接种于液体继代培养基中,大约4~12 d后愈伤颗粒进入指数生长阶段,增殖率为45%。含有GUS基因的pRI 101-AN与含有GFP基因的pCAMBIA1301-GFP分别在农杆菌GV3101介导下转化处于指数生长期的愈伤悬浮颗粒,OD600为0.6的农杆菌侵染液侵染15 min后,愈伤颗粒的GUS染色效率为26.28%,愈伤颗粒的GFP荧光表达效果明显。另外,以2.41 g·L-1 WPM+7 g·L-1琼脂+20 g·L-1 蔗糖为基本培养基,添加2.0 mg·L-1TDZ + 0.5 mg·L-1 2,4-D时,可诱导愈伤组织不定芽;以1/2 Read为基本培养基,添加0.5 mg·L-1 IBA+1 g·L-1活性炭可诱导出芽的愈伤颗粒生根。本研究结果为进一步开展红比利时杜鹃花稳定遗传转化研究和转基因植株培育奠定了基础。
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核农学报. 2022, 36(8): 1559-1568. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.08.1559
目前我国烟草杂交种种植越发广泛,不育系作为制备烟草杂交种的有利材料,在我国烟草种植中具有重要地位。为了探究烟草胞质雄性不育形成的分子机制,选用烟草不育系及其保持系,在花芽分化时期利用石蜡切片和线粒体蛋白组学技术结合生物信息学分析方法进行研究。结果表明,烟草雄性不育系的败育过程发生在发芽分化的雌雄蕊原基分化时期;蛋白组学分析共筛选出线粒体差异表达蛋白113个,呼吸代谢过程中的焦磷酸酶、异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶和磷酸己糖异构酶等关键调控蛋白酶的表达显著下调,ATP合酶的δ和α亚基表达上调;在线粒体蛋白的合成、修饰和运输过程中,核糖体RNA大亚基中L4e、L7和小亚基中SAe的表达下调,烯醇酶、内质网蛋白加工酶、蛋白二硫键异构酶等功能蛋白结构修饰酶表达下调,蛋白酶复合体的Rpt3和α5亚基表达下调。由上述结果推测,烟草胞质雄性不育由于线粒体蛋白的合成、修饰及导入过程受阻使线粒体功能紊乱,具体表现在线粒体呼吸代谢途径的蛋白酶表达下调及合成ATP受阻,不能为其在花粉形成时期小孢子的快速分裂分化提供充足的能量,抑制了小孢子的形成和发育,从而表现为雄性不育。本研究结果为进一步开展烟草雄性不育机理研究奠定了重要基础。
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核农学报. 2022, 36(8): 1569-1578. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.08.1569
为探究贵州省蓝莓根部内生木霉多样性,筛选具有拮抗作用的内生木霉,采用组织分离法、对峙培养法及无菌发酵液法,分析蓝莓根部内生木霉多样性及内生檑对7种植物病原真菌的拮抗作用。结果表明,通过组织分离、形态观察、rDNA-ITS和EF-1α基因序列鉴定得到16株内生木霉,属于Trichoderma virens、T. koningiopsis、T. harzianum和T. pubescens 4种,相似度为98%~100%。蓝莓根部内生木霉分离率(IR)为8%,分离频率(IF)为15.53%,Shannon-Weiner多样性指数为0.450 8,Simpson多样性指数为0.988 7、Margalef丰富度指数为2.408 2,Pielou均匀度指数为0.345 0。16株蓝莓根部内生木霉对交链格孢菌、禾谷镰孢菌、Diaporthe longicolla、小新壳梭孢、尖镰孢菌、胶孢炭疽菌、尖孢炭疽菌7种植物病原真菌的抑制率分别为35.01%~76.38%、58%~67.68%、55.10%~73.53%、52.24%~70.00%、25.80%~52.99%、37.18%~66.76%、37.37%~70.53%。选取T. harzianum GL11、T. harzianum GL15、T. harzianum GL19、T. harzianum GL39、T. virens GL42共5株木霉菌进行无菌发酵液试验,结果显示5株木霉菌发酵液对除小新壳梭孢外的其他6种植物病原菌具有一定的抑制作用,对Diaporthe longicolla的抑制效果最好,抑制率为46.71%。本研究结果可为蓝莓病害生物防治提供理论依据。
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核农学报. 2022, 36(8): 1579-1588. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.08.1579
为了研究电子束辐照处理对麦冬、大黄饮片灭菌的工艺及效果,以麦冬、大黄饮片为材料,研究不同剂量(0、2、4、6、8 kGy)电子束辐照对其微生物总数、理化指标、指纹图谱相似度及有效成分含量的影响。根据不同堆码厚度、辐照方式计算剂量不均匀度,优化麦冬、大黄饮片的电子束辐照加工工艺。结果表明,电子束辐照能明显降低麦冬、大黄饮片中的微生物数量;电子束辐照对麦冬饮片水分、水溶性浸出物及总灰分含量的变化无显著影响(P>0.05);电子束辐照有利于提高大黄饮片水溶性浸出物含量,对其干燥失重、总灰分变化无显著影响(P>0.05);辐照前后麦冬、大黄饮片的指纹图谱相似度均大于0.99,相对保留时间(RSD)均小于0.5%;不同剂量电子束辐照对麦冬、大黄饮片有效成分含量均无显著影响(P>0.05);剂量不均匀度与产品堆码厚度及辐照方式密切相关。综上,麦冬饮片适宜辐照剂量为2~8 kGy,大黄饮片适宜剂量为4~8 kGy,此剂量范围对麦冬、大黄饮片整体质量无显著影响。单面辐照时,麦冬饮片适宜堆码厚度为4 cm,大黄饮片适宜堆码厚度为4~6 cm;双面辐照时,麦冬饮片适宜堆码厚度为10 cm,大黄饮片适宜堆码厚度为14 cm。本研究为麦冬、大黄加工贮藏及电子束辐照在中药中的应用提供了理论依据与技术支持。
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核农学报. 2022, 36(8): 1589-1595. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.08.1589
为探讨锶(Sr)、碳(C)、氮(N)稳定同位素比质谱应用于我国进口大豆产地溯源的可行性,本试验利用热电离质谱检测进口大豆中87Sr/86Sr,利用稳定同位素比质谱仪检测进口大豆中的δ13C和δ15N,利用SPSS软件对进口自巴西、美国和阿根廷的大豆87Sr/86Sr比值、δ13C和δ15N进行统计分析。结果表明,不同产地国大豆样本中的87Sr/86Sr比值、δ13C和δ15N呈正态分布;方差分析和事后多重比较分析结果表明,不同产地国大豆样本中的87Sr/86Sr比值、δ13C和δ15N有显著差异(P<0.05);利用大豆样本中的87Sr/86Sr比值、δ13C和δ15N对进口大豆产地国进行判别分析,进口自阿根廷的大豆样本与进口自美国和巴西的大豆样本判别正确率达100%,3个主要大豆进口国大豆样本总体判别正确率达到82.4%。综上所述,利用87Sr/86Sr比值、δ13C和δ15N能够初步对进口自不同国家的大豆进行产地溯源和判别,为我国进口大豆产地国鉴别提供技术支持。
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核农学报. 2022, 36(8): 1596-1606. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.08.1596
甘薯在常温环境下放置极易出现失重、腐烂、发芽等问题,较难贮藏。为明确不同1-甲基环丙烯(1-MCP)熏蒸处理对甘薯贮藏保鲜及抗氧化能力的影响,并筛选出适宜甘薯常温贮藏的保鲜技术,本试验以烟薯25号为试验材料,研究不同熏蒸浓度(0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 μL·L-1)、不同熏蒸时间(6、12、24、36、48 h)及其交互作用对甘薯贮藏保鲜效果的影响,并通过模糊评价方法对不同1-MCP处理组在不同贮藏时间(0、7、14、22、30、60、90、120 d)的动态时间点上进行综合评判与分析。结果表明,在相同熏蒸时间条件下,高浓度1-MCP处理显著抑制甘薯发芽率、发芽指数和丙二醛(MDA)含量上升,抗氧化酶活性随着1-MCP处理浓度的增加呈降低趋势。相同熏蒸浓度条件下,12 h熏蒸处理与其他处理组相比贮藏保鲜效果更好。双因素方差分析结果显示,熏蒸浓度、熏蒸时间及其交互作用对甘薯贮藏期不同理化指标的影响随贮藏时间的延长逐渐减小,其中熏蒸浓度对甘薯发芽率、发芽指数、失重率、MDA含量及过氧化氢酶(CAT)、坏血酸过氧化酶(APX)活性的影响较大,熏蒸时间对甘薯超氧化物歧化酶(SOD)活性影响更大,熏蒸浓度与熏蒸时间的交互作用主要影响甘薯的呼吸强度。模糊综合评价模型表明, 2 μL·L-1 1-MCP密闭熏蒸12 h最接近标准物元的最优状态,贮藏保鲜效果最好。本研究结果可为延长甘薯货架期与贮藏期提供技术参考。
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核农学报. 2022, 36(8): 1607-1617. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.08.1607
为探究不同解冻方式对羊肉理化品质和微观结构的影响,本研究将冻结的羊半膜肌及背最长肌分别采用室温空气解冻、静水解冻、冷藏解冻、超声波解冻及微波解冻5种方式进行解冻,通过测定相关品质指标,分析各解冻方式对肌肉品质的影响。结果表明,冷藏解冻后羊半膜肌及背最长肌的解冻损失(1.08%、3.10%)、蒸煮损失(21.18%、21.97%)、高铁肌红蛋白含量(36.1%、43.6%)及挥发性盐基氮值(7.02、7.45 mg·100g-1)均显著低于其他解冻方式(P<0.05),微观结构破坏程度较小;超声波解冻、微波解冻后半膜肌与背最长肌的解冻损失(3.34%、7.01%及7.63%、9.59%)、蒸煮损失(25.54%、26.17%及26.45%、28.46%)高于其他解冻方式(P<0.05);室温空气解冻、静水解冻后两种肌肉的挥发性盐基氮(27.5、21.4及21、23.51 mg·100g-1)、菌落总数[3.52、3.89及3.46、3.9 lg(CFU·mL-1)]显著高于其他解冻方式(P<0.05);微波解冻后肌肉纤维发生严重卷曲和断裂。综上,冷藏解冻的羊肉品质较好,这为实际生产中冻结羊肉的解冻方式选择提供了理论依据。
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核农学报. 2022, 36(8): 1618-1628. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.08.1618
银耳蒂头是银耳加工的副产物。为探讨银耳蒂头粉对面条品质与风味成分的影响,本研究以小麦面粉为基体,辅助添加不同比例(0%、5%、8%、11%、14%、17%)的银耳蒂头粉,制作银耳小麦复合面条,测定分析复合面条的蒸煮特性、质构、色泽、感官、营养成分及风味化合物。研究发现,随着银耳蒂头粉的质量分数从0%增加到17%,面条的熟断条率从0%上升到8.33%,烹调损失率从2.02%上升到5.52%,白度指数从80.127下降到76.213,咀嚼硬度从543.835 g下降到322.576 g;银耳蒂头粉添加量为11%时,复合面条的感官品质最佳;与普通面条相比,银耳复合面条的氨基酸总量(12.27 g·100 g-1)无显著变化,膳食纤维含量从3.3 g·100 g-1上升到10.0 g·100 g-1,镁、锌、钙和铁矿物质总量从540.637 mg·kg-1上升到603.02 mg·kg-1;银耳蒂头粉对面条的挥发性成分含量影响不明显,但增加了庚醛、己酸、7-甲基十七烷等10种挥发性风味化合物。本研究结果为银耳蒂头的利用和营养功能性面条的开发提供了理论依据。
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核农学报. 2022, 36(8): 1629-1637. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.08.1629
凝乳酶是生产干酪中极为关键的酶制剂。在凝乳酶作用过程中,添加适量的氯化钙可缩短凝乳时间,增加凝块硬度,减少生产成本,对干酪品质的影响至关重要。本研究利用从甘肃省天祝藏族自治县牦牛牧区土壤中筛选得到的一株高效产凝乳酶的地衣芽孢杆菌菌株D3.11,优化培养后得到凝乳酶,通过分析凝乳过程中相关指标的变化规律、观察比较凝块的微观结构,研究氯化钙添加量对该酶凝乳性能的影响。结果表明,当氯化钙添加量为0.014%~0.022%时,地衣芽孢杆菌D3.11凝乳酶体系的黏度值随凝乳时间的延长先增大后保持稳定;地衣芽孢杆菌D3.11凝乳酶体系和商品酶体系的浊度值均随Ca2+浓度的增大而显著增大(P<0.05);地衣芽孢杆菌D3.11凝乳酶体系的粒径主峰分布在136.9~246.7 μm范围内,且粒径值在氯化钙添加量为0.020%时最大;流变学特性分析结果表明,地衣芽孢杆菌D3.11凝乳酶体系达到储能模量G'峰值的时间随氯化钙添加量的增加而缩短;两种酶体系的持水力在氯化钙添加量为0.014%~0.022%范围内显著增大(P<0.05),乳清OD值在氯化钙添加量为0.016%~0.022%范围内变化均不显著(P>0.05);通过激光扫描共聚焦显微镜观察凝块微观结构发现,随着氯化钙添加量的增加,两种酶体系中蛋白微粒均凝结得更紧密。本研究结果为细菌凝乳酶在干酪生产中的应用提供了理论依据。
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核农学报. 2022, 36(8): 1638-1647. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.08.1638
为了研究浒苔多酚(Enteromorpha prolifera polyphenols, EPP)对高脂饮食诱导小鼠肥胖的预防作用,将24只C57BL/6J小鼠分为4组,即空白对照组、模型对照组、低剂量浒苔多酚处理组(100 mg·kg-1·d-1)以及高剂量浒苔多酚处理组(300 mg·kg-1·d-1),连续灌胃14周,考察不同剂量浒苔多酚干预对肥胖小鼠生理生化指标以及肠道菌群数量和结构的影响。结果表明,EPP能抑制肥胖小鼠体重增长,降低血清中总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白胆固醇浓度(LDL-C)、丙二醛(MDA)、谷草转氨酶(AST)和谷丙转氨酶(ALT)浓度,增加高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)浓度,提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)以及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性。此外,EPP干预可提高有益菌如拟杆菌属(Bacteroides)、艾克曼菌属(Akkermansia)及副杆菌属(Parabacteroides)的相对丰度,促进短链脂肪酸(SCFAs)分泌;降低有害菌如瘤胃球菌属(Ruminococcaceae)及颤螺菌属(Oscillospira)的相对丰度。因此,浒苔多酚作为功能性食品成分能够减轻高脂饮食诱导的小鼠肥胖症状。本研究为浒苔多酚作为海洋资源的开发与利用提供了理论依据与数据支撑。
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核农学报. 2022, 36(8): 1648-1656. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.08.1648
为探明机械旱直播水稻在长江中游地区较优的播种时期,本试验以广两优476(GLY476)和黄华占(HHZ)两个水稻品种为材料,采用机械旱整旱播模式,设置5个播期处理,即S1(5月10日)、S2(5月17日)、S3(5月24日)、S4(5月31日)、S5(6月7日),考察播期对水稻产量形成、光温资源利用率、稻米品质形成的影响。结果表明,广两优476和黄华占的产量均随着播期的延后呈先升高后降低的趋势,其中S4处理的产量最高,该处理下两水稻品种产量分别较S1高15.8%和27.4%。随着播期的延后,光能生产效率呈现逐渐增加的趋势,广两优476在S5处理下的光能生产效率最高,两年平均值为0.432 g·MJ-1, 黄华占以S4处理最高,两年平均值为0.421 g·MJ-1;且两品种积温利用率的变化趋势和光能生产效率类似,均以S4处理最高,两者平均值分别为3.72和3.61 kg·℃-1·d-1·hm-2。两品种在S4和S5处理下的整精米率均高于其他播期处理;随着播期延后,两品种S5处理的垩白粒率和垩白度分别较各自的最高值下降14.1~17.1个百分点和4.6~7.8个百分点;营养品质变化趋势和外观品质一致,随播期延后呈显著下降趋势,两品种S5处理的平均直链淀粉含量较S1处理降低1.3~1.5个百分点,蛋白质含量降低2.0个百分点。综上所述,长江中游地区机械旱直播水稻5月中上旬播种期使水稻遭遇高温危害,产量和稻米外观品质降低。将播期延迟到5月底至6月上旬,可有效避免高温危害,对提高水稻稳产能力具有重要作用。本研究为明确水稻生产区高温发生规律,调整适宜播种期,提高机械旱直播水稻稳产能力提供了重要参考。
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核农学报. 2022, 36(8): 1657-1663. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.08.1657
为明确杂草绿肥以及作物秸秆的利用潜力,本试验以山东地区休耕农田中杂草为研究对象,设置6个处理,即未刈割(W0,对照)、刈割1次(W1)、刈割2次(W2)、杂草与玉米共作(W0+M)、杂草与高粱共作(W0+B)以及杂草与大豆共作(W0+S),采取有机管理模式,研究夏季休耕农田不同杂草利用模式对后茬小麦产量的影响。结果表明,杂草与作物共作能提升土壤肥力,显著提高冬小麦籽粒产量,各处理中杂草与大豆共作(W0+S)优势最明显。与对照相比,W0+M、W0+B及W0+S处理2020年土壤有机碳分别提高4.3%、4.7%、11.8%,冬小麦产量分别提高8.8%、11.0%、12.7%;冬小麦籽粒中,N、P、Ca、Fe、Mn含量均以W0+S处理最高。综合土壤理化性质、冬小麦生物学特性以及产量等指标,推荐夏茬休耕模式可适当种植豆科类作物进行养地。本研究为农田杂草资源的合理利用提供了技术支持。
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核农学报. 2022, 36(8): 1664-1675. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.08.1664
为探讨不同氮肥用量和种植密度的综合效应对蒙古黄芪光合特性、有效成分和产量的调控机理,以蒙古黄芪为研究对象,于2019—2020年在绿洲区开展大田试验,采用裂区设计,种植密度(180 000、240 000、300 000株·hm-2,分别记作D1、D2、D3)做主区,施氮量(0、40、80、120 kg N·hm-2,分别记作N0、N1、N2、N3)做裂区,测定蒙古黄芪生育期内的净光合速率、叶绿素含量、干物质积累特征、有效成分及产量等指标。结果表明,氮肥用量与种植密度的互作效应对黄芪净光合速率、叶绿素含量、干物质积累最大增长速率、产量和黄芪甲苷含量均具有显著影响(P<0.05)。在相同施氮水平下,与N2D1和N2D3处理相比,N2D2处理的净光合速率、叶绿素含量、干物质积累最大增长速率、产量、黄芪甲苷含量分别提高59.31%和38.88%、41.22%和15.18%、40.68%和7.22%、15.15%和10.52%、0.027和0.019个百分点。在相同种植密度下,与N0D2、N1D2、N3D2处理相比,N2D2处理的净光合速率、叶绿素含量、干物质积累最大增长速率、产量、黄芪甲苷含量分别提高75.18%、31.76%、17.79%,70.13%、22.28%、8.32%,39.36%、29.66%%、22.61%,144.66%、23.41%、20.47%,0.079、0.053、0.047个百分点。综上所述,氮肥施用量80 kg·hm-2(N2)结合种植密度240 000株·hm-2(D2)是最优栽培模式,能够显著提高蒙古黄芪光合特性、产量和黄芪甲苷含量。本研究结果为蒙古黄芪合理施肥与密植提供了技术参考,在黄芪生产实践中具有重要推广价值。
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核农学报. 2022, 36(8): 1676-1684. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.08.1676
为明确冀东地区晚播春玉米氮素积累、分配与转运特性,2017—2018年以京农科728和MC812为供试材料进行了2年的田间试验,以常规播期(5月1日)为对照,分析了冀东地区晚播(5月30日)春玉米氮素积累动态和阶段积累特性及其在各器官中的分配和转运特性。结果表明,冀东地区春玉米氮素的积累动态符合Logistic模型,与常规播期比较,晚播春玉米氮素积累的渐增期和缓增期持续时间缩短,而快增期持续时间延长;氮素平均积累速率、渐增期和缓增期积累速率提高,氮素总积累量增加。晚播显著促进抽雄期-成熟期植株对氮素的吸收,此阶段京农科728和MC812氮素吸收量比常规播期分别增加72.56%和18.39%,阶段吸收百分率均达45%以上。晚播使春玉米茎鞘中氮素分配率提高,叶片的氮素分配率降低,同时还促进了叶片向籽粒转运氮素,使其转运量、转运率以及对籽粒的贡献率提高;成熟期晚播春玉米籽粒氮素分配比例达73.82%~77.41%。另外,晚播提高了春玉米产量,使氮素收获指数和氮素偏生产力同步提高;百公斤籽粒氮素吸收量基本不受播期的影响。综上可知,在晚播春玉米生产中,应注意增加氮肥施用量,选择基施肥效较长的缓释肥或在春玉米生长后期追施氮肥,以保证春玉米生育后期土壤有效氮的充足供应,保持叶片活力,维持叶片光合能力,促进春玉米增产。本研究对冀东地区晚播春玉米氮肥合理施用具有一定的指导意义。
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核农学报. 2022, 36(8): 1685-1691. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.08.1685
为探究花后叶面喷施磷酸二氢钾(KH2PO4)对灌浆期高温胁迫下小麦根系生理特性及产量的影响,本研究设置叶面喷施清水(NT)、清水+灌浆期高温胁迫(NHT)、KH2PO4溶液(PT)和KH2PO4溶液+灌浆期高温胁迫(PHT)共4个处理,考察了不同处理对小麦根系活力、抗氧化酶活性、丙二醛(MDA)含量、旗叶净光合速率(Pn)、成熟期干物质积累与分配和产量的影响。结果表明,花后喷施KH2PO4显著提高了高温前根系活力、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性,显著降低MDA含量。高温胁迫处理显著降低了根系活力,但喷施KH2PO4的根系活力下降幅度较小,高温后根系内维持了较高的SOD、POD和过氧化氢酶(CAT)活性,且高温后NHT根系MDA含量显著高于NT,NT显著高于PHT,而PT显著低于PHT。花后喷施KH2PO4显著提高了灌浆期旗叶Pn,降低高温对叶片光合能力的危害程度。成熟期PT植株干物质积累量显著高于PHT和NT,后两者间无显著差异,NHT最低,且PT向籽粒分配的干物质量最高。与NHT相比,NT、PHT和PT产量分别提高了17.8%、18.9%和26.7%,喷施KH2PO4处理提高产量是由于千粒重的显著提高。综上,花后通过叶面喷施KH2PO4能显著延缓灌浆期小麦根系衰老,增强根系耐高温能力,提高成熟期植株干物质积累,降低灌浆中后期高温胁迫对小麦产量造成的损失。本研究为小麦花后喷施KH2PO4以减轻灌浆期高温对小麦生产造成的危害提供了一定的理论依据。
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核农学报. 2022, 36(8): 1692-1699. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2022.08.1692
为探讨艾叶挥发油对H2O2诱导的鲤鱼肝脏氧化损伤的保护作用,本试验以H2O2为诱导剂构建鲤鱼肝脏氧化应激损伤模型,分别投喂添加0.1、0.2和0.4 g·kg-1艾叶挥发油的饵料对其进行保护。试验进行30 d后,采集鲤鱼的血清和肝脏,检测谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性和总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、丙二醛(MDA) 含量;采用组织学方法对鲤鱼肝组织切片进行显微观察;使用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)技术检测Cu/Zn-SOD、Mn-SOD、GPx、CAT和核转录因子(Nrf2) mRNA的相对表达量。结果表明,H2O2暴露30 d后,鲤鱼血清中ALT、AST活性升高,TP、ALB含量下降;血清和肝脏中SOD、CAT、GPx活性降低,MDA含量上升,H2O2导致肝脏组织病理损伤,抗氧化基因表达受到抑制。而艾叶挥发油能够抑制ALT、AST活性的上升和TP、ALB含量的下降,提高机体的抗氧化能力,缓解肝脏组织的病理损伤,激活Nrf2诱导细胞抗氧化基因的表达。综上所述,艾叶挥发油对H2O2诱导的鲤鱼肝脏氧化损伤具有一定的保护作用。本研究可为进一步探究艾叶挥发油作为绿色安全的抗氧化剂提供思路和基础资料。
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