2023年, 第37卷, 第3期 刊出日期：2023-03-10
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核农学报. 2023, 37(3): 433-441. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0433
为了明确突变体小麦穗型变化的分子机制，对源自扬辐麦4号的穗型突变体sui1进行表型分析，并在不同的穗生长阶段（孕穗期T1、灌浆期T2），对突变体sui1与野生型的穗轴节和穗下节进行转录组分析。结果发现，相较于野生型，突变体的穗轴节、穗下节长度变短，株高降低，赤霉病发病程度加重。转录组分析结果表明，相同时期穗下节差异表达基因多于穗轴节，相同组织孕穗期差异表达基因多于灌浆期，筛选出差异表达基因2 526个，其中上调基因890个，下调基因1 636个；对差异表达基因进行基因本体论（GO）分类发现，不同组织的分子功能注释基因在两个时期富集相同，大部分集中在三磷酸腺苷（ATP）结合上；差异表达基因京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析结果发现，植物-病原体互作通路富集基因最多，不同时期生物中的碳固定通路富集因子最高，不同组织光合作用-天线蛋白通路富集因子最高；对差异表达基因进行植物-病原体互作通路基因筛选，筛选出相关基因160个，其中防御反应基因63个（39%），蛋白激酶活性基因21个（13%），二磷酸腺苷（ADP）结合基因18个（11%），推测这些基因可能对小麦突变体sui1穗轴节及穗型性状变化具有重要作用。本研究结果为今后探究小麦穗型变异的分子机制和基因调控网络提供了数据支持，也为小麦产量、抗病育种提供了重要信息。
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核农学报. 2023, 37(3): 442-448. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0442
UEVs蛋白是泛素结合酶E2的变体，可通过与E2形成复合物催化底物泛素化。为探究UEVs蛋白在氮吸收利用中的作用，本研究参考辣椒低氮胁迫相关转录组数据，利用反转录PCR方法从辣椒叶片中克隆了泛素结合酶变体类似蛋白基因，命名为CaUev1D-L，对其进行生物信息和系统进化分析，并对转CaUev1D-L基因烟草进行低氮胁迫后的表型和生理特性分析。结果表明，CaUev1D-L开放阅读框长402 bp，编码133个氨基酸，具有E2结合酶UBC结构域，比辣椒、烟草、番茄和马铃薯等茄科作物的Uev1D蛋白氨基酸序列末端少14个氨基酸，与Uev1D蛋白的UBC结构域存在6个氨基酸的差异，与辣椒等作物的Uev1D蛋白不在同一进化分支。将CaUev1D-L转入烟草，在正常氮素水平下，转基因植株的茎叶干重显著小于野生型植株；在低氮水平下，转基因烟草植株的茎叶干重和根干重均显著大于野生型植株。本研究结果为氮吸收利用分子机制研究和相关基因的发掘利用提供了参考。
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核农学报. 2023, 37(3): 449-460. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0449
花青素合成酶（ANS）是植物花青素合成途径中的关键酶。为探究比利时杜鹃花（Rhododendron hybridum Hort.）ANS基因的功能及表达特性，本研究以比利时杜鹃花不同发育时期花瓣及盛花期的根、茎、叶为试验材料，利用反转录（RT-PCR）和RACE技术克隆RhANS基因cDNA序列；利用超高效液相色谱质谱（Waters UPLC-Qtof）技术分析比利时杜鹃花不同发育阶段花瓣中花青素含量；利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析比利时杜鹃花不同发育阶段花瓣和不同器官中ANS基因相对表达量；将RhANS基因重组到原核表达载体（pET-28a）上，并在大肠杆菌（BL21）中进行表达纯化出目的蛋白，并利用高效液相色谱（HPLC）检测目的蛋白RhANS的酶活性。结果表明，从比利时杜鹃花克隆得到RhANS基因cDNA全长序列1 350 bp，开放阅读框（ORF）序列1 074 bp，编码357个氨基酸，含有2-酮戊二酸双加氧酶家族基因结构域2OG-FeⅡ-Oxy；比利时杜鹃花花青素含量随着花的开放呈逐渐上升的变化趋势；RhANS基因表达量在比利时杜鹃花4个花期的花瓣和不同器官（根、茎和叶）中均表达。不同花发育时期RhANS表达量与花青素含量呈上升趋势；通过大肠杆菌原核表达载体诱导表达出大小约为40 kDa的蛋白，与理论值相近。高效液相色谱仪（HPLC）检测表明，目的蛋白具有ANS酶活性。本研究为杜鹃花中花青素生物合成的分子调控机理提供了理论依据。
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核农学报. 2023, 37(3): 461-470. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0461
为探究ROP基因在棉花抵御逆境胁迫中的生物学功能，利用同源克隆的方法获得一个陆地棉GhROP6基因，通过生物信息学方法分析其理化性质、结构及进化关系，利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术探究GhROP6基因的组织表达特异性及不同逆境胁迫和外源激素处理下的表达模式，构建GhROP6基因的VIGS载体并转化棉花，利用qRT-PCR技术检测其沉默效率。结果显示，GhROP6基因开放阅读框（ORF）为597 bp，编码一个含198个氨基酸的I类ROP蛋白；多重序列比对结果显示，GhROP6符合ROP蛋白结构特征，且与其他物种ROP蛋白高度同源；进化树分析结果显示GhROP6蛋白与拟南芥AtROP6蛋白同源性最高；GhROP6基因在棉花根、茎、真叶及子叶中均有表达，且在真叶中表达量最高；GhROP6基因对干旱、高盐、低温、高温等胁迫和外源脱落酸（ABA）、生长素（IAA）处理均有不同程度的响应，可能在棉花抗逆反应中扮演着重要角色。GhROP6在棉花的叶片和根部均得到有效沉默，表明已获得GhROP6基因沉默植株。本研究为进一步了解GhROP6基因的分子生物学功能奠定了基础。
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核农学报. 2023, 37(3): 471-482. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0471
为了明确不同生态区谷子品种的遗传多样性和遗传结构，本研究对175份来源不同的谷子品种进行29个表型性状鉴定和36对简单序列重复（SSR）标记分析。结果表明，谷子数量性状的平均遗传多样性指数最高，质量性状最低；不同类性状中，单穗码数、开花至成熟日数和粒色遗传多样性指数最高，分别为2.082 8、2.012 5和1.078 7。36对SSR引物中，共检测到401个等位基因，平均11.4个，Shannon指数和多态性信息含量（PIC）平均为2.017 2和0.810 6；标记B142、B225的Shannon指数和PIC值最高，是评价谷子遗传多样性的理想SSR标记。不同生态区表型和SSR标记多样性比较结果表明，春谷中晚熟区（ML）遗传多样性指数最高，春谷早熟区（EM）次之，夏谷区（SS）最低；春谷中晚熟区谷子品种有10个性状指标最高，且全生育期最长。春谷中晚熟区不同类型材料中，汾阳的质量性状遗传多样性指数和SSR标记Shannon指数均最高，长治数量性状遗传多样性指数最高，太原Ⅱ的生育期遗传多样性指数最高；不同类型材料间差异较低，其中7个数量性状指标差异未达显著水平；汾阳的株高最高，出谷率最低，太原的育成种穗颈最长，但穗粗显著低于其他类型。基于表型和SSR标记的类群划分与品种来源均具有一定相关性；具有同一亲本（晋谷21号或豫谷18）的材料在基于表型的聚类中分布较集中，而在分子标记群体结构中分布较分散。本研究结果为谷子育种亲本选择、遗传改良和品种选育提供了理论依据。
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核农学报. 2023, 37(3): 483-494. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0483
茉莉酸（JA）参与调节植物生长、发育和防御等多种重要生物过程，其中JAZ蛋白作为抑制子，在茉莉酸介导的生物和非生物胁迫响应过程中起到重要作用。为研究SlJAZ11的功能，本研究分析了水杨酸（SA）、茉莉酸等激素以及病原菌侵染处理后SlJAZ11的表达模式。结果表明，SlJAZ11能够响应水杨酸、茉莉酸及丁香假单胞菌（Pst DC3000）的诱导。通过酵母双杂交筛选番茄cDNA文库，获得了14个SlJAZ11潜在的互作蛋白。进一步采用酵母双杂交点对点验证和双分子荧光互补技术（BiFC）对候选的SlENT、SlOOLG与SlJAZ11间的互作关系进行验证，发现SlENT和SlJAZ11存在互作。对SlENT的表达模式进行分析，发现其表达被SA和Pst DC3000显著抑制，而MeJA能显著诱导其表达，表明SlJAZ11可能通过与SlENT互作来调控JA介导的番茄抗病性。本研究可为阐明SlJAZ11功能与作用机制奠定良好的分子基础。
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核农学报. 2023, 37(3): 495-502. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0495
辣椒疫霉菌是一种缺乏甾醇合成必要基因的疫霉属重要植物病原卵菌，其可利用植物中富含的β-谷甾醇等甾醇类物质完成生活史。为了明确β-谷甾醇在辣椒疫霉菌不同生长发育阶段中的作用，本研究设置系列浓度梯度（0.2、1.0、5.0、25.0、125.0 μg·mL-1），测定了其对辣椒疫霉菌孢子囊和卵孢子形成的影响，观测了β-谷甾醇处理后菌丝的生长及形态结构，探究了其对辣椒疫霉菌细胞膜透性的影响。结果表明，β-谷甾醇对辣椒疫霉菌生长发育具有重要作用，表现为低浓度促进生长发育，高浓度抑制生长发育。具体表现为：当β-谷甾醇浓度为0.2 μg·mL-1时，其对辣椒疫霉菌菌丝生长、孢子囊和卵孢子形成具有促进作用；当β-谷甾醇浓度高于5.0 μg·mL-1时，其对菌丝生长及孢子囊和卵孢子形成表现出抑制作用；且随着β-谷甾醇浓度的升高，其抑制作用随之增强。在β-谷甾醇对辣椒疫霉菌菌丝生长抑制有效中浓度（EC50=10.0 μg·mL-1）下，其对菌丝有明显的致畸作用，细胞膜通透性增大，对菌丝生长、孢子囊和卵孢子形成的抑制率分别达6.2%、70.0%和55.3%。表明β-谷甾醇对辣椒疫霉菌生长发育的作用与其浓度密切相关。本研究结果可为由辣椒疫霉菌引起的植物疫病防控途径开发提供理论依据。
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核农学报. 2023, 37(3): 503-512. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0503
霜霉病是严重危害藜麦的世界性病害。为了明确甘肃藜麦霜霉病的发生与危害情况，以及病原菌的种类及致病力分化情况，对藜麦霜霉病进行了系统调查，基于形态学和分子生物学方法对病原菌种类进行鉴定，并采用叶盘法在室内人工接菌测定致病力。病害调查结果表明，甘肃不同生态区藜麦霜霉病发生普遍严重，局部地区呈爆发态势；发病率和病情指数在临夏二阴气候区最高，分别为83.70%和80.44，白银干旱区最低，分别为19.26%和16.67。结合形态学和分子生物学鉴定结果，甘肃藜麦霜霉病病原菌被确定为Peronospora variabilis，不同菌株孢子囊和卵孢子大小存在显著差异（P<0.05）。致病力分析结果表明，不同菌株之间存在显著差异（P<0.05），致病力最强的是来自临夏二阴气候区的菌株GSKL，最弱的是来自天祝高寒区的菌株GSTZ，病情指数分别为90.00和44.67。系统发育分析结果发现，甘肃不同生态区霜霉病菌株之间存在地理种群遗传分化。本研究为甘肃藜麦霜霉病的防控奠定了理论基础。
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核农学报. 2023, 37(3): 513-521. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0513
为了获得标准化的红薯干辐照灭菌工艺，本试验以γ射线与电子束为不同辐射源，就不同辐照剂量和剂量率对红薯干主要成分、外观品质和贮藏特性的影响开展研究。结果表明，经γ射线≥4 kGy剂量辐照，36 ℃恒温培养10 d或常温贮存90 d两种方式处理的红薯干；经γ射线≥6 kGy剂量辐照，36 ℃恒温培养30 d或常温贮存360 d两种方式处理的红薯干，均未检测出微生物。γ射线辐照处理后，红薯干的可溶性固形物、类胡萝卜素含量和感官指标均未发生显著变化。相同剂量下，剂量率越高对红薯干的外观影响越大。电子束剂量率高，辐照处理后的红薯干外观呈黄白色，发生了显著变化。红薯干货架期90 d的辐照灭菌最低有效剂量为4 kGy。本研究结果为红薯干辐照加工工艺的制定提供了依据。
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核农学报. 2023, 37(3): 522-530. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0522
为探究乙酰化二淀粉磷酸酯（ADSP）添加量对再加热鱼糜凝胶冻藏品质的影响，本研究以冷冻阿拉斯加狭鳕鱼糜为原料，改变二段加热的凝胶化过程，对鱼糜进行低温预凝胶-冷冻贮藏-高温再加热处理，分析冻藏期间鱼糜凝胶的微观结构、失水率、水分分布状态、质构特性和动态粘弹性。结果表明，随着冻藏时间的延长，鱼糜凝胶的孔隙变大，失水率增加，不易流动水减少，自由水增加，硬度和胶粘性先下降后上升，粘附性增大，内聚性无变化，动态粘弹性下降。在同一冻藏周期下，随着ADSP添加量的增加，鱼糜凝胶的孔隙变小，失水率降低，水分分布状态较稳定，其中5%和7%添加量的效果较好；质构特性结果显示，ADSP添加量的增加有利于提高再加热鱼糜凝胶品质，虽然添加量为5%和7%的鱼糜凝胶硬度、内聚性和胶粘性基本一致，但5%添加量的鱼糜凝胶的粘附性在冻藏期间开始增加的时间较晚且变化幅度较小；动态粘弹性结果显示，高温加热后期5%添加量的鱼糜凝胶的储能模量最高，其次是7%添加量；在损耗模量中，7%添加量的鱼糜凝胶粘性最高，其次是5%添加量。综合分析认为，添加5% ADSP能有效降低再加热鱼糜凝胶在冻藏期间的品质变化。本研究结果为冷冻鱼糜制品的科学调控和改性淀粉在鱼糜制品中的应用提供了一定的理论参考。
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核农学报. 2023, 37(3): 531-539. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0531
为提高天然黑色素的产量，本研究通过探索碳氮源、转速、pH、温度等单因素对粗毛纤孔菌产黑色素的影响，并利用正交试验筛选产胞外黑色素的最适发酵培养基配方和发酵条件。结果表明，优化后的最佳发酵培养基配方为甘露醇20 g·L-1、牛肉浸膏5 g·L-1、碳氮比4∶1、维生素B1 10 mg·L-1，最适发酵条件为发酵温度25 ℃、发酵初始pH值6、转速180 r·min-1、发酵时间10 d。在此培养条件下，粗毛纤孔菌胞外黑色素（IHEM）含量高达3.29 g·L-1，较优化前提高了17.32倍。IHEM体外化学抗氧化活性检测结果显示，IHEM具有良好的抗氧化活性，其对ABTS自由基的清除效果较佳，半最大效应浓度（EC50）为0.019 mg·mL-1。本研究结果为深层发酵高产黑色素的开发提供了技术支持。
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核农学报. 2023, 37(3): 540-549. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0540
为研究接触辉光放电等离子体（CGDP）对茄病镰刀菌（Fusarium solani）的杀菌作用及机制，本试验以Fusarium solani为试材，考察CGDP处理过程中电压、处理时间、抗坏血酸浓度、孢子初始浓度等因素对杀菌效果的影响；并对Fusarium solani生长、孢子形态、细胞膜完整性及过程中所产生的活性粒子进行分析。通过Linear、Weibull和Log-Logistic 3种数学模型分析不同电压下CGDP杀菌动力学特性，以相关系数（R2 ）、精确因子（Af）、偏差因子（Bf）和均方根方差（RMSE）4个参数评价拟合效果。结果表明，CGDP对Fusarium solani孢子有着明显的杀菌效果；升高电压、延长处理时间、降低抗坏血酸浓度和孢子初始浓度均能有效抑制孢子生长，使杀菌效率提高（P<0.05）；CGDP处理30 min，活性物质（·OH、H2O2、NO3-）浓度分别增加至1.57 mg·L-1、73.89 mmol·L-1和12.72 mg·L-1，pH值由7.07降至4.66；孢内核酸和蛋白质的渗漏量以及PI染色和扫描电镜结果表明，CGDP对Fusarium solani的杀菌作用可能是通过破坏孢子形态和细胞膜完整性后被活性物质攻击而引起的；模型拟合结果表明，Weibull模型拟合度最高（R2 =0.924 2），并且RMSE较小（0.636 7），可以用于描述和预测CGDP对Fusarium solani的杀菌动力学特征。本研究结果为低温等离子体杀菌技术和杀菌机制研究提供了理论指导。
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核农学报. 2023, 37(3): 550-558. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0550
为了深入了解猕猴桃果实采后细胞壁多糖物质降解及组织结构变化与果实贮藏性的关系，本研究以红阳和华特猕猴桃果实为试材，对25和4 ℃贮藏期间的细胞壁多糖物质含量及果胶降解酶活性进行测定，并比较两品种果实在25 ℃贮藏期间的细胞显微结构和钙组分含量差异。结果表明，在25和4 ℃贮藏条件下，随着贮藏时间的延长，红阳和华特猕猴桃果实中半纤维素（HCL）、纤维素（CL）和共价结合型果胶（CSP）含量不断降低，水溶性果胶（WSP）含量不断上升，离子结合型果胶（ISP）含量相对稳定。红阳猕猴桃各细胞壁多糖组分含量变化速度较快。两品种猕猴桃果实硬度均与WSP含量呈显著负相关，与CSP含量呈显著正相关。果胶降解酶活性检测结果显示，25 ℃贮藏前期，红阳猕猴桃中果胶酸裂解酶（PL）和β-半乳糖苷酶（β-Gal）活性显著高于华特；贮藏中后期，红阳中果胶甲酯酶（PME）活性显著高于华特。4 ℃贮藏期间，红阳中PME活性仍显著高于华特；4 ℃贮藏前期，红阳中β-Gal活性与华特无显著差异，而PL活性低于华特。相关性分析表明，25 ℃贮藏期间，与红阳和华特果实软化显著相关的果胶降解酶分别是PME和PL；4 ℃贮藏期间，与华特果实软化显著相关的果胶降解酶是PME。25 ℃贮藏期间，华特果实表皮细胞层数更多，果肉细胞排列更紧密；华特果实含更多草酸钙晶体。此外，25 ℃贮藏期间华特果实的水溶钙、果胶钙、磷酸钙和草酸钙含量均显著高于红阳。本研究为揭示猕猴桃果实采后细胞壁多糖物质降解及组织结构变化特性提供了理论依据。
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核农学报. 2023, 37(3): 559-568. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0559
为提高米糠谷蛋白功能性质，本研究对米糠谷蛋白与β-环状糊精进行复合热处理（温度60、70、80、90、99 ℃，时间40、80、120、160、200 min），分析复合聚集体的浊度、接枝度、乳化性质及结构特性等，探究米糠谷蛋白与β-环状糊精复合热聚集行为。结果表明，米糠谷蛋白与β-环状糊精在90 ℃条件下加热复合160 min时，复合聚集体乳化活性指数达到最大，与天然米糠谷蛋白相比提高了2.39倍；在80 ℃条件下加热复合200 min时，复合聚集体乳化稳定性指数最大，与天然米糠谷蛋白相比提高了2.39倍。复合物在80 ℃条件下受热后，米糠谷蛋白与β-环状糊精结合生成较大颗粒的聚集体；复合物中米糠谷蛋白肽链结构打开，游离巯基含量增加，二硫键断开，疏水基团暴露，β-折叠向α-螺旋和β-转角转化，以共价键的形式形成分子间氢键，使得复合聚集体分子更好地结合到油水的界面，复合聚集体乳化活性和稳定性显著提高（P<0.05）。本研究结果为后续米糠蛋白质功能性质的改善及米糠蛋白质的深加工提供了理论依据。
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核农学报. 2023, 37(3): 569-576. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0569
为明确我国湖北、广东、河南和黑龙江四省市售淡水鱼肌肉中重金属含量现状，本研究于2021年9月至10月在四省11个市县（区）采集11种淡水鱼，共计133份样本，采用微波消解-电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法检测淡水鱼肌肉中铬（Cr）、铜（Cu）、砷（As）、镉（Cd）、汞（Hg）和铅（Pb）6种元素含量，依据《GB 2762-2017食品安全国家标准 食品中污染物限量》对重金属污染状况进行评价。结果表明，所测样品中Cr、Cu、Cd、Hg和Pb 5种重金属元素均未超标；淡水鲈鱼和乌鳢中As含量均大于0.1 mg·kg-1，其含量分别为0.182～0.738 mg·kg-1和0.180～0.628 mg·kg-1，且较其他淡水鱼类具有蓄积显著性差异（P<0.05）。对总砷含量高于0.1 mg·kg-1的样品，进一步采用液相色谱-原子荧光光谱（LC-AFS）法对其无机砷含量进行检测，结果均为未检出，表明其无机砷含量在总砷含量中占比非常低。采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法评价所检淡水鱼中6种重金属元素的污染状况和差异性，结果表明目前四省市售淡水鱼类中重金属污染风险较低。本研究为明确该地区淡水鱼类质量安全状况以及开展水产品安全评价提供了参考依据。
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核农学报. 2023, 37(3): 577-585. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0577
枸杞产业已成为青藏高原的优势产业，但存在氮肥利用率低、环境污染等问题。适当施用氮肥和硝化抑制剂是减少氮肥气态损失、提高氮肥利用率和降低温室气体排放的有效途径。为探讨枸杞栽培的适宜施肥方式，于2020年在柴达木盆地青海诺木洪农场，以11年生宁杞1号为试验材料开展田间试验，设置4个处理：N267、N133处理分别施用纯氮267、133 kg·hm-2，N267I1.33、N133I0.67处理分别在N267、N133处理施氮量的基础上配施硝化抑制剂—2-氯-6（三氯甲基）-吡啶（nitrapyrin）1.33、0.67 kg·hm-2，研究施氮量和2-氯-6（三氯甲基）-吡啶对施用的15N-尿素在枸杞-土壤系统去向的影响。结果表明，N267I1.33处理枸杞全株的干物质量、吸氮量和植株15N累积量（Ndfa）均最高，较N267处理分别提高了25.04%、30.17%、1.96%。秋果期及休眠前期N267I1.33处理的0~200 cm土层15N残留量较其他处理分别增加了73.89%~122.47%、80.33%~165.86%。N267处理的15N损失率最高，较N267I1.33处理提高了4.25个百分点，N133I0.67处理的15N损失率最低，较其余处理降低了2.08~10.29个百分点。N267I1.33处理的总产量最高，较其他处理提高了5.00%~9.48%。综上，267 kg N·hm-2配施2-氯-6（三氯甲基）-吡啶1.33 kg·hm-2可提高枸杞产量、植株吸氮量和土壤氮残留量，相同施氮量配施硝化抑制剂有利于提高枸杞生育后期土壤中的15N-尿素残留量进而降低土壤氮损失，是提高柴达木地区高肥力枸杞园氮肥利用率的推荐组合。本研究结果可为柴达木地区枸杞合理施肥提供科学依据。
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核农学报. 2023, 37(3): 586-593. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0586
13C示踪是精准量化植物碳源贡献土壤碳的有效途径。为建立经济适用的甘蔗13C脉冲标记方法，同时获得13C富集蔗叶，本研究采用自制全密闭标记室进行标记试验，供试甘蔗品种为桂糖58号，设置0（CK）、0.32（T1）、0.64（T2）和1.28 g·m-3（T3）4个Na213CO3标记浓度，每隔7 d进行6 h的13CO2脉冲标记，共标记6次。于第6次脉冲标记开始及结束后采集标记室内气体，测定CO2浓度和δ13C-CO2。并于第2、第4和第6次标记7 d后破坏性采集植株，测定蔗叶和根系δ13C值及全碳和N、P、K含量，计算蔗叶和根系13C标记效率。结果表明，在密闭标记时间内，外源释放的13CO2 95%以上被甘蔗光合作用利用。蔗叶δ13C值和F值随着标记次数和Na213CO3标记浓度的增加而增加。标记4次和6次后，蔗叶13C平均标记效率分别为25.2%和36.6%。总体来看，每次以0.32 g·m-3 Na213CO3标记6 h，每隔7 d标记1次，标记4次即可获得经济适用的13C富集蔗叶。养分含量结果表明，T1和T2浓度标记的蔗叶N、P、K含量均显著高于或相当于未标记蔗叶。标记4次后，除T2浓度标记的根系P含量外，标记根系的N、P、K含量均较未标记根系降低7.9%~32.9%、0.9%~20.7%和21.9%~47.9%。蔗叶N、K含量与根系N、K含量呈显著或极显著负相关。可见13C脉冲标记影响了甘蔗体内N、P、K的吸收与分配，促进了根系N、K向蔗叶迁移。本研究结果可为甘蔗同位素的高效标记以及标记期间甘蔗的养分管理提供参考依据，并为进一步研究甘蔗秸秆碳在大气-植物-土壤中的周转提供科学材料。
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核农学报. 2023, 37(3): 594-605. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0594
为探讨不同根构型玉米间作模式下的根系形态分布、养分积累和产量变化，本研究设置大田和盆栽试验，以2个不同根构型的玉米（Zea mays L.）品种金赛501（JS501，根紧凑型）和漯玉16（LY16，根平展型）为材料，研究了玉米间作和单作下根系形态、空间分布、养分积累和产量的变化特征。结果表明，间作下玉米群体根总长度、根总表面积和根总体积分别比单作增加10.28%、19.55%、15.95%，但根平均直径无明显变化。在0~20 cm土层中，间作的玉米根总长度、总表面积和总体积平均比单作高15.27%、21.82%和9.44%；在20~40 cm土层则比单作高12.95%、9.18%和20.31%。间作使根紧凑型品种（JS501）根系横向分布扩大了15 cm，群体根系纵向分布较单作平均加深10 cm，并使40~60 cm土层根长密度平均增加26.03%。间作显著提高了群体根系活力和养分积累量，根系活力比单作平均提高27.83%，植株氮、磷和钾积累量平均比单作提高18.27%、14.79%和15.75%。同时，间作提高了干物质和籽粒产量，比单作提高11.03%和15.36%，且土地当量比大于1。通径分析表明，间作下根总表面积直接显著影响植株氮和钾积累量，进而促进干物质量和百粒重提高，增加了籽粒产量；单作下各因素间的相关系数均低于间作。综上所述，间作改变了不同根构型玉米根系的空间分布，增加了深层根长、提高了根系活力，合理重塑了40~60 cm群体根构型，实现了群体根系空间互补，提高了养分积累量和产量。本研究结果为作物养分资源高效利用和农业可持续发展提供了理论和实践依据。
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核农学报. 2023, 37(3): 606-616. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0606
为探讨施氮量对稻茬弱筋小麦籽粒氮代谢相关酶活性和籽粒蛋白质合成的影响，在大田试验条件下，设置0、75、150、225、300 kg·hm-2 5个施氮水平，研究不同施氮处理对小麦籽粒氮代谢关键酶活性、籽粒可溶性蛋白、游离氨基酸含量及灌浆特性的影响。结果表明，在0～300 kg·hm-2施氮范围内，随着施氮量的增加，小麦灌浆期硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷丙转氨酶（GPT）、谷草转氨酶（GOT）活性呈上升趋势，与不施氮处理相比，施氮处理下灌浆期试验点一和试验点二小麦籽粒NR活性提升了0.48%～28.26%和9.49%～23.02%、GS活性提升了7.65%～46.46%和15.97%～57.32%、GPT活性提升了18.79%～74.20%和10.31%～65.13%、GOT活性提升了-5.58%～55.23%和29.76%～66.59%。小麦灌浆期籽粒游离氨基酸、可溶性蛋白、籽粒蛋白质含量和各蛋白质组分含量均随施氮量的增加而增加，当施氮量高于225 kg·hm-2时，小麦籽粒蛋白质含量超过国家弱筋小麦蛋白质含量标准。相关性分析表明，灌浆期小麦籽粒氮代谢相关酶活性和游离氨基酸、可溶性蛋白、籽粒蛋白质、清蛋白含量的相关性总体达到显著水平。小麦籽粒产量随施氮量的增加呈先升高后降低趋势，在225 kg·hm-2施氮量下达到最大值，与不施氮处理相比，施氮处理下试验点一和试验点二小麦籽粒产量分别增加了129.63%～230.54%和72.22%～131.98%。综合考虑弱筋小麦产量品质和施氮对环境影响较小的选择条件，安徽省稻茬弱筋麦区小麦施氮量在225 kg·hm-2较为适宜。本研究结果为安徽省沿淮稻茬弱筋麦区小麦高效优质栽培提供了理论依据。
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核农学报. 2023, 37(3): 617-625. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0617
为探明不同氮效率小麦（Triticum aestivum L.）品种根系特征及其对根际土壤酶活性的响应，以30年的长期定位试验为平台，于2018—2020年采用大田试验的方法，在不同氮效率品种筛选的基础上，以氮高效小麦品种郑麦113、偃高21和氮低效小麦品种丰德存5号、周麦27为试验材料，在不施氮肥（N0）和正常施氮肥（N1）条件下研究其根系特征、氮素吸收利用及根际土壤酶活性的差异。结果表明，各品种小麦的根系活力均在孕穗期达到最大值，N0、N1水平下氮高效小麦品种根系活力的平均值分别比氮低效小麦品种增加了16.13%~24.22%、10.22%~62.49%。N1水平下小麦根长、根表面积和根体积明显高于N0水平。郑麦113、偃高21、周麦27的氮吸收效率显著高于丰德存5号，而周麦27的氮利用效率较低。两种氮水平处理下，郑麦113和偃高21的根际土壤β-葡萄糖苷酶（BG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）和多酚氧化酶（POX）活性整体显著高于丰德存5号和周麦27（P<0.05），且根际土壤酶活性与根系形态指标均呈正相关关系。这说明郑麦113和偃高21较高的根系活力、根长、根表面积和根体积促进了小麦植株对氮素的吸收，是氮高效的基础；同时较高的根际土壤酶活性促进了小麦植株对氮素的高效利用。本研究结果为氮高效小麦品种的选育和高效栽培提供了理论依据。
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核农学报. 2023, 37(3): 626-637. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0626
为明确小麦根系时空分布及其与土壤有效养分含量之间的相互关系，于2020—2021年进行大田试验，采用裂区设计，主处理为品种，分别选用大穗品种周麦30和多穗品种周麦32，副处理为种植密度，设置1.2×106、2.4×106、3.6×106苗·hm-2 3个密度。使用长方体铁盒（20 cm×5 cm×20 cm）在麦行上、行距1/4处、行距1/2处分别取0~20 cm和20~40 cm土层的样品。分析冬前期、返青期、拔节期、开花期、灌浆期、成熟期不同位点小麦根系形态数量性状（根长密度、平均根直径、根体积、根总表面积）及土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量。结果表明，随着生育时期的推进，根总表面积、根长密度、根体积表现为先升高后降低的单峰曲线变化趋势；0~20 cm土层平均根直径呈“W”形曲线变化趋势，20~40 cm土层平均根直径呈“V”形曲线变化趋势。小麦根系垂直分布状况表现为：0~20 cm土层中根总表面积、根长密度、根体积均显著高于20~40 cm土层；20~40 cm土层平均根直径高于0~20 cm土层。小麦根系水平分布状况表现为0~20 cm土层的小麦根总表面积、根体积、根长密度大小均为行上>行距1/4处>行距1/2处，平均根直径在行上最大；20~40 cm土层的小麦根总表面积、根长密度、根体积水平分布较为均匀，在行距1/4处略大。0~20 cm土层，中种植密度下周麦32的根总表面积、根长密度、根体积最大，低种植密度下周麦30的平均根直径最大；随着种植密度的增加，根总表面积、根长密度、根体积在行距1/4处和行距1/2处的占比逐渐增加，其中周麦32表现更为明显。整个生育时期内，0~20 cm和20~40 cm土层的根长密度、根总表面积与土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量均呈极显著负相关关系；平均根直径与土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量均呈显著正相关关系，此外，在0~20 cm土层，根体积与土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量呈负相关关系，在20~40 cm土层，根体积与土壤有效磷含量呈极显著负相关关系。综上所述，上层（0~20 cm）麦田根系的水平分布表现为距麦行越远根系越少；而土壤有效养分含量则表现为距麦行越远养分含量越高。周麦32种植密度为2.4×106 苗·hm-2时根量最大；随着种植密度的增加，距麦行越远处的根量占比越大，周麦32表现尤为明显。本研究结果可为协调土壤养分供应与小麦养分需求之间的时空差异，提高土壤养分吸收利用效率提供理论依据。
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核农学报. 2023, 37(3): 638-648. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0638
为研究青贮玉米（Zea mays L.）产量和品质与气象因素的关系，于2018—2019年在通辽市农业科学研究院试验基地，以北农青贮368、东科301、京科青贮516及京科968为材料，设置D1（4月24日）、D2（5月1日）、D3（5月8日）和D4（5月15日）4个播期，比较不同播期条件下青贮玉米产量和品质的变化，分析青贮玉米产量和品质形成与气象因素的关系。结果表明，随着播期的推迟，各品种青贮玉米生育期缩短，株高和茎粗均呈增加趋势，绿叶数变化不大，D2播期的穗位较高。各品种在D2播期的平均生物产量最高（35.2~40.2 t·hm-2）。随着播期推迟，中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量呈增加趋势，粗蛋白含量变化不明显，D2播期淀粉含量较高。生育期日照时数（R2=0.381，P=0.031）和吐丝后日照时数（R2=0.507，P=0.003）与干物质产量呈负相关，生育期降雨量（R2=0.591，P<0.001）和吐丝后降雨量（R2=0.367，P=0.039）与干物质量呈显著正相关。吐丝后积温（R2NDF=0.681，R2ADF=0.657）和吐丝后降雨量（R2NDF=0.78，R2ADF=0.818）与NDF和ADF含量均呈极显著负相关，吐丝后日照时数（R2NDF=0.561，R2ADF=0.542）与NDF和ADF含量均呈极显著正相关。生育期日照时数（R2=0.475，P=0.006）、生育期降雨量（R2=0.556，P<0.001）、吐丝后日照时数（R2=0.432，P=0.014）和吐丝后降雨量（R2=0.665，P<0.001）与淀粉含量呈正相关。各气象因子对粗蛋白含量无明显影响。综上，日照时数和降雨量对内蒙古东部中晚熟区青贮玉米生长发育及产量和品质形成有重要影响，最佳播期在5月1日左右。本研究结果为气候变化背景下的青贮玉米优质高产栽培提供了理论依据。
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核农学报. 2023, 37(3): 649-659. https://doi.org/10.11869/j.issn.1000-8551.2023.03.0649
为明确叶城县6个核桃品种（温185、新新2、新丰、扎343、新光和温179）不同采收期果实品质和青果开裂率的变化规律，确定6种核桃在叶城县的适宜采收期，本试验测定了6种核桃样品的外观品质（三径、坚果单重、壳厚、出仁率、径仁率、含水率）和内在品质（脂肪、蛋白质、可溶性糖、维生素E和矿质元素含量）。结果表明，随着采收时间的推迟，6个核桃品种的坚果三径、单果重、出仁率、径仁率呈上升趋势，壳厚、含水率均呈下降趋势，内在品质整体呈上升趋势。温185在9月4日、新新2在9月24日、新丰和扎343在9月14日、新光和温179在9月19日采收的核桃坚果质量、脂肪、蛋白质含量等已基本定型，过早或过晚采收对核桃品质均有影响。相关性分析表明，青果开裂率越大，则果实越大、内在营养物质含量越高，果实青果开裂率可作为判断叶城县6个核桃进入适宜采收期的重要依据。综合上述评价结果表明，温185、新新2、新丰、新光和温179的青果开裂率达75%，扎343的青果开裂率达55%为适宜的采收期。本研究结果为叶城县6种核桃采收后深加工、贮藏以及进一步划分果实等级提供了理论依据。
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