抗除草剂品种与对应的除草剂结合使用是解决水稻草害问题的一种重要方法,利用功能标记辅助选择可以加快抗除草剂新品种选育。为了快速改良现有水稻品种除草剂抗性,本研究开发了抗除草剂基因的功能标记,利用抗咪唑啉酮类除草剂的水稻种质HR1对扬航糯1号进行了改良。序列比对分析结果表明,本研究中抗除草剂品种乙酰乳酸合成酶基因(ALS)编码的第548位氨基酸由色氨酸突变为甲硫氨酸(W548M),赋予了水稻对ALS抑制剂类除草剂的抗性。为加快育种进程,根据ALS基因序列特异性开发了基于Tetra-primer ARMS-PCR技术原理的功能标记ALS1642。该标记可以准确鉴定基因型,且与苗期的除草剂抗性表型一致。利用该标记对扬航糯1号与HR1杂交衍生的遗传分离群体进行抗除草剂基因筛选,获得了含抗除草剂基因的水稻新品系。研究结果表明ALS1642可以广泛用于W548M突变基因型的标记辅助选择和抗咪唑啉酮类除草剂水稻新品种的培育。本研究在改良水稻品种除草剂抗性和提高育种效率方面具有重要意义。
为解析麻黄中苯丙胺类生物碱的生物合成途径,本试验从草麻黄草质茎中克隆了短链脱氢酶/还原酶基因(SDR),构建至pET-32a载体并转化大肠杆菌DH5α,将重组质粒转入大肠杆菌Rosetta(DE3),诱导表达并纯化SDR蛋白,采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对SDR蛋白体外酶促转化产物进行了检测,验证其还原功能。结果表明,克隆得到的草麻黄SDR基因长度为756 bp,编码251个氨基酸,相对分子质量为26.65 kDa,属NADB-Rossmann超家族,具有疏水性且无跨膜结构。系统进化分析结果显示草麻黄SDR氨基酸序列与裸子植物柳杉亲缘关系最近。通过原核表达系统,该重组蛋白在大肠杆菌中实现了高效表达。GC-MS检测体外酶促产物表明该重组蛋白可催化底物3,5-双(三氟甲基)苯乙酮还原生成1-(3,5-双(三氟甲基)苯基)乙-1-醇。本试验首次实现了草麻黄SDR基因的克隆与异源表达,并证实其催化氧化还原反应的生物活性。以上研究结果为解析草麻黄苯丙胺类生物碱的合成机制及基因工程改良提供了基础。
为探究海岛棉GbPIN2基因在棉花纤维发育过程中的生物学功能,本研究通过生物信息学分析方法分析其理化性质、结构及功能。结果表明,GbPIN2基因编码的生长素转运蛋白编码蛋白质的氨基酸长度为602 aa,分子量约为66.05 kDa,等电点为8.92;亚细胞定位预测结果显示定位于细胞质;二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲构成,三级结构为典型的多聚体结构;顺式作用元件预测发现GbPIN2基因存在大量与光响应、生长素响应等相关的保守基序。利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测GbPIN2基因在不同发育阶段棉花纤维中的表达模式,发现其在纤维发育的中后期(20~30 d)表达量显著上升并达到高峰,与纤维细胞快速伸长的阶段相吻合。通过棉花胚珠离体培养试验,验证了生长素(IAA)对GbPIN2基因表达的正向促进作用。此外,构建GbPIN2基因的植物过表达载体并转化拟南芥,发现过表达GbPIN2基因的拟南芥植株在茎秆和叶片上的表皮毛数量显著增加,暗示了GbPIN2基因在调控生长素极性运输和植物生长发育中具有重要作用。综上,本研究为深入理解棉花纤维发育的分子机制提供了新的视角,并为通过基因工程手段改良棉花纤维品质提供了潜在靶点,从而为棉花遗传育种提供了重要的理论依据。
生长素/吲哚乙酸(Aux/IAA)家族是一类早期生长素反应基因家族,在植物的生长发育过程中,发挥抵御低温胁迫的重要作用。为探究BraIAA基因在白菜型冬油菜中的系统发育和表达模式,对BraIAA基因家族进行全基因组鉴定和表达分析,包括基因结构、进化关系、染色体分布、保守结构域和理化性质,同时采用不同时长的低温处理,应用荧光定量技术分析不同基因在不同品种中的表达特性。结果表明,在白菜型冬油菜基因组中鉴定到62个IAA基因家族成员(BraIAA),系统发育树将其分为5个亚家族,家族成员在10条染色体上呈不均匀分布。保守结构域分析结果显示,基因长度较短,且不含内含子;共线性分析发现,BraIAA基因家族在拟南芥的5条染色体上都存在共线性关系,且顺式作用元件分布多样,亚细胞预测发现,大部分基因定位在细胞核,少数定位在内质网和质膜。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果显示,低温处理后,Bra032521.1和Bra030419.1基因在两个品种叶片中的表达量均显著升高,Bra040122.1基因在两个品种中的表达先升高后降低;Bra011082.1、Bra030219.1和Bra040398.1基因在处理后表达量均降低,而Bra022164.1和Bra005508.1基因在两个品种中的表达模式相反。由此推断,Bra032521.1和Bra030419.1基因在白菜型冬油菜的低温胁迫响应中发挥正调控作用。本研究为探索白菜型冬油菜在低温处理后BraIAA基因家族的功能和调控机制提供了参考。
为了从耐盐碱植株——盐地碱蓬中获得促进植物生长的耐盐菌株,本研究通过选择性培养法从盐地碱蓬茎叶内获得一株耐盐碱的内生菌NXO3,该菌具有溶磷、固氮、产生吲哚乙酸(IAA)和聚谷氨酸的能力以及对多种植物病原菌具有抑制作用。通过形态观察、生理生化特性分析与分子生物学相结合的方法将其分类鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。经全基因组测序预测分析,NXO3具有编码色氨酸、IAA、甜菜碱抗逆促生代谢产物生物合成,以及Na+/H+逆向转运蛋白、K+-Cl-共转运蛋白耐盐的相关基因和基因簇。在0.24%碳酸氢钠溶液胁迫条件下,20%功能菌株NXO3发酵液处理72 h小麦种子的发芽率达到86.67%,处理72 h黄瓜种子发芽率为85.00%,均显著高于对照组。进而将NXO3制备成农用微生物菌剂,在昌黎县滨海轻度沙土盐碱地(盐分含量0.1%~0.3%)施用50 kg/亩(750 kg·hm-2)后,花生出苗率可达83.15%,亩产量为158.76 kg/亩(2 381.40 kg·hm-2),显著高于对照组(P<0.05)。于沧州黄骅市轻中度壤土盐碱地(盐分含量0.1%~0.5%)施用80 kg/亩(1 200 kg·hm-2)上述农用微生物菌剂后,花生亩产量为385.71 kg/亩(5 785.65 kg·hm-2),显著高于对照组(P<0.05)。大田试验表明该农用微生物菌剂有耐盐碱功能和促进植物生长的作用,可提高盐碱地花生的出苗率和产量。本试验为利用枯草芽孢杆菌NXO3制备农用微生物菌剂进行盐碱地改良提供了科学依据,有助于提高盐碱地的农业生产力和生态可持续性。
为了通过网络药理学和细胞试验探究黄精(Polygonatum Rhizome)干预Ⅱ型糖尿病的潜在机制,利用TCMSP、Genecards和Omim数据库筛选黄精的活性成分及其靶点,并搜集与Ⅱ型糖尿病相关的靶点,利用Venny工具确定黄精与Ⅱ型糖尿病的共同靶点,并利用David数据库对共同靶点进行基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析,利用Cytoscape软件构建“活性成分-靶点-通路”网络。通过构建胰岛素抵抗细胞模型(IR-HepG2),测试评估黄精活性物对IR-HepG2的葡萄糖消耗/摄取以及关键靶点的影响。研究结果表明,从黄精中筛选出薯蓣皂苷元和黄芩素等13种活性成分,与包括蛋白激酶B(AKT1)、P53基因(TP53)、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)等在内的67个共同靶点相关联,这些靶点涉及磷脂酰肌醇-3-激酶-蛋白激酶B(PI3K-AKT)、糖尿病晚期糖基化终产物-晚期糖基化终产物受体(AGE-RAGE)等154条信号通路。黄精的主要活性成分能够不同程度地提升IR-HepG2对葡萄糖的消耗和摄取,并上调AKT1、PI3K的表达。综合以上结果,黄精中的薯蓣皂苷元和黄芩素等可能通过作用于AKT1、PI3K等靶点,调节PI3K-AKT信号通路,从而干预Ⅱ型糖尿病。本研究为黄精作为预防Ⅱ型糖尿病的药食同源产品开发提供了科学依据。
为探究北柴胡叶提取物(BCLE)抗对乙酰氨基酚(APAP)肝损伤的作用,采用液相-质谱法(LC-MS)、网络药理学、分子对接,并建立小鼠模型研究BCLE治疗效果及抗APAP肝损伤作用机制。网络药理学结果表明,BCLE活性成分有19种,BCLE与DILI公共靶点244个,核心靶点44个,且活性成分与脂酰肌醇3-激酶(PI3K)、蛋白激酶B(AKT)信号通路相关性较高,分子对接显示活性成分与通路之间亦有良好的亲和力。动物试验结果表明,BCLE对APAP肝损伤有良好的治疗效果,可显著降低APAP模型组小鼠血清中谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)活力,缓解肝细胞损伤,减轻N-乙酰基-P-苯醌亚胺(NAPQI)的聚积,升高还原型谷胱甘肽(GSH)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性,降低丙二醛(MDA)和过氧化氢(H2O2)含量,并显著上调APAP肝损伤小鼠磷酸化脂酰肌醇3-激酶(p-PI3K)、磷酸化蛋白激酶B(p-AKT)蛋白表达。综上,网络药理学与分子对接预测BCLE通过PI3K-AKT通路作用于APAP肝损伤,体内试验表明,BCLE可通过保护肝细胞,缓解氧化应激,上调PI3K-AKT通路抗APAP肝损伤。研究结果可为进一步提升北柴胡的药用价值,研发抗APAP肝损伤新型药物提供理论思路和试验依据。
为探究高能电子束辐照对西藏藏药材木棉花和肉豆蔻品质的影响,本研究采用不同辐照剂量(0、2、4、6、8、10 kGy)处理木棉花和肉豆蔻,分析辐照前后微生物含量、色泽、主要活性成分含量及指纹图谱的变化。结果表明,2 kGy辐照处理较0 kGy辐照处理有效降低微生物数量,其中木棉花的需氧菌、霉菌和酵母菌总数分别降至175、20 CFU·g-1,肉豆蔻的需氧菌、霉菌和酵母菌总数分别降至210、20 CFU·g-1。当电子束辐照剂量达2 kGy及以上时,木棉花和肉豆蔻的微生物水平符合《中华人民共和国药典 2020年版 四部》规定的标准。与辐照前相比,辐照后木棉花粉末色泽性状未见显著变化,6 kGy剂量下肉豆蔻粉末色泽性状变化显著;6~10 kGy剂量下木棉花的主要活性成分含量显著升高,而肉豆蔻主要活性成分含量无显著变化。不同剂量下木棉花高效液相色谱(HPLC)指纹图谱与未辐照组的相似度均达0.970以上,表明电子束辐照处理对木棉花成分的一致性产生影响,肉豆蔻指纹图谱与未辐照组的相似度于6 kGy时降至0.880,8 kGy时降至0.809,说明6~8 kGy辐照剂量会对肉豆蔻成分的一致性产生影响。综上,木棉花和肉豆蔻的最低有效剂量均为2 kGy,木棉花、肉豆蔻的最高耐受剂量分别为10、6 kGy,证实电子束辐照适用于木棉花和肉豆蔻粉末杀菌。本研究为藏药木棉花、肉豆蔻药材辐照杀菌技术应用及标准制定提供了参考。
为精准调控与提升面粉品质,本研究以工厂1B、2B(小麦制粉过程中的第一、二道磨皮程序)系统的砂子粉为原料,通过实验磨粉机增加研磨次数制备了5种不同粒径的面粉,采用激光粒度仪、粉质仪、低场核磁(LF-NMR)、动态流变仪和质构仪等系统分析面粉的粒度分布、和面过程中面团水分状态、面团流变学特性以及鲜面条质构品质。结果表明,随着研磨次数增加,面粉粒径减小、水分含量降低、破损淀粉含量增加、吸水率增加,而组间蛋白质含量无显著差异;体积中位粒径(D50)66.5~70.74 μm对应面粉粉质特性较好,面团黏弹性模量优于其他处理组,且面条蒸煮损失率较低、质构特性较好。面粉粒径对面团及面条品质有较大影响,适度的粒径能提高面团的吸水性和持水性、提升面条品质。本研究结果可为生鲜面条专用粉产品开发及品质提升提供理论支撑。
为探究酶-盐联合嫩化新鲜牛后腿肉的最佳工艺参数,本研究以剪切力、持水率、蒸煮损失率、肌纤维小片化指数(MFI)、硬度为嫩化效果的评价指标,利用熵权-逼近理想解排序(TOPSIS)法进行多指标综合评价并筛选最优嫩化工作液组合;以剪切力为指标,基于单因素试验结果,通过遗传算法-反向传播神经网络(GA-BPNN)和响应面法优化牛肉嫩化的主要工艺参数如嫩化时间、嫩化温度、嫩化工作液浓度,并探究各因素对烹饪后牛肉感官评分的影响。结果表明,熵权TOPSIS法优选最优嫩化工作液组合为菠萝蛋白酶-木瓜蛋白酶-三聚磷酸钠(BRO-PAP-STPP),其MFI与持水率显著优于其他组(P<0.05),且最优欧式贴近度(Ci)值位于首位(0.944 2)。相较于响应面法,GA-BPNN具有全局寻优优势,其预测值更接近实测结果,最终优化工艺参数为:嫩化时间64 min、嫩化温度51 ℃、嫩化工作液浓度7.8 mg·mL-1。该工艺参数能够有效提升牛肉嫩度,同时使其保持良好的感官品质。本研究可为嫩化工作液的开发和嫩化牛肉工艺提供数据支撑。
为探究卤制肥肠在预制加工过程中的挥发性风味特征及品质变化规律,本研究利用电子鼻、电子舌、顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用仪(HS-SPME-GC-MS)等技术进行定性、定量分析。结果表明,卤制肥肠加工过程中共鉴定出36种挥发性风味物质,其中丙醛、1-辛烯-3-醇、乙酸乙酯、乙基麦芽酚、吲哚和丁香酚等风味化合物的气味活性值(OAV)>1,而乙基麦芽酚、丁香酚以及茴香脑的变量重要性投影(VIP)>1,表明上述风味化合物对肥肠的风味形成至关重要。进一步分析发现,吲哚类物质是卤制肥肠中的特色挥发性风味化合物,由肥肠中氨基酸的代谢产生,对肥肠特色风味的形成具有重要影响,但其含量过高时会影响产品感官品质。与卤制后的样品相比,经-35 ℃速冻后,卤制肥肠挥发性风味物质总含量增至1 080.98 μg·kg⁻¹,吲哚含量显著升高,产品的肉香减弱、异味(如吲哚的粪臭味、脂肪氧化产生的酸败味)增强、口感的弹性和回复性下降。本研究揭示了卤制肥肠加工过程中风味品质形成的规律,为其工业化生产中的品质控制提供了理论支持和技术指导。
为研究不同氮肥减施水平下配施菌剂对玉米地上部干物质积累及籽粒产量的影响,本研究于2023—2024年在宁夏永宁开展为期2年的减氮配施菌剂试验。大田试验以不施化肥与菌剂为对照(CK),设置当地传统施氮量(F0)、减氮15%+菌剂(F1)、减氮30%+菌剂(F2)和减氮45%+菌剂(F3)4个处理,探究减氮配施菌剂对玉米地上部干物质积累与转运特征、籽粒产量及其相关因子,以及经济效益的影响。结果表明,玉米拔节期后,与F0相比,F2处理干物质积累最大速率出现时间提前2.562 d,且干物质积累最大速率提高10.607%。F2较F0显著提高总干物质积累量(增幅为15.55%)、花前干物质积累率、花前干物质积累对籽粒贡献率、干物质转运量及转运率,改善了玉米穗长、穗粗及秃尖等产量相关因素。相关性与主成分分析表明,籽粒产量与花前干物质积累量的相关性最为紧密,籽粒产量与穗粒重、干物质积累量和转运量等呈显著正相关,与花后干物质积累率及其对籽粒贡献率呈极显著负相关。F1和F2总净收入较CK分别增加45.67%和47.02%,且两年间F2净收益显著高于其他处理。综上,宁夏引黄灌区玉米种植传统施肥条件下,减氮30%并配施菌剂能有效促进玉米干物质积累与转运,并改善产量性状及提高经济效益。本研究为宁夏引黄灌区玉米高效合理种植提供了理论参考。
为促进黔湄601全年采摘单芽茶园氮肥高效利用,本研究采用田间15N示踪技术,测定不同氮肥分期模式对新梢产量、氮积累量以及15N-肥料吸收利用特征的影响。结果表明,“一基一追”模式的新梢产量和氮积累量最高。由于“一基三追”模式秋季15N-追肥在次年春茶中的吸收量较高,其15N-肥料累计吸收利用效率也高于“一基一追”和“一次追肥”模式。但是,“加入氮交互效应”在一定程度上影响了新梢对土壤氮与肥料氮的选择性吸收,促使“一基一追”模式在15N-肥料累计吸收量较低的情况下,其总氮积累量反而高于“一基三追”模式。新梢对各次15N-肥料的最大吸收茶季与相应施肥日期的间隔较长(78~274 d),可长达一个茶季。相应地,施入茶园的氮肥需要经过足够长的时间甚至一个茶季,才能在新梢产量和氮积累量上呈现出明显肥效。综上,“一基一追”模式是黔湄601单芽采摘制度下促进新梢高产高氮积累的氮肥分期模式。本研究结果可为地方黔茶品种氮高效利用提供科学依据,并有助于丰富茶园供氮理论体系。
为筛选出适宜甜菜大田喷施的植物生长调节剂及浓度,本研究以甜菜品种KWS9147为研究对象,在甜菜苗期-叶丛快速生长期叶面喷施4种不同类型植物生长调节剂(缩节胺、矮壮素、烯效唑、乙烯利),每种调节剂设置低、中、高3个用量梯度(分别为450、900、1 800 g·hm-2),以喷施清水为对照(CK),测定分析不同处理下的甜菜生长特性及产量指标。结果表明,外源喷施缩节胺和烯效唑能够通过影响可溶性糖含量提高甜菜含糖率;外源喷施矮壮素甜菜的叶面积指数、光合色素含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率等指标较CK显著提升;乙烯利能显著降低甜菜株高,促使根系下扎,从而增加甜菜地下部干物质积累量,提高根冠比。喷施植物生长调节剂能够不同程度提高甜菜产量和产糖量,在矮壮素用量为900 g·hm-2时,产量较CK增加16.16%,产糖量增加12.66%。综上,喷施植物生长调节剂改善了甜菜表型性状,促进了甜菜生长中心向块根转移,提升了甜菜光合特性和氮糖代谢相关酶活性,进而提高了甜菜块根产量及产糖量,以矮壮素(900 g·hm-2)对甜菜产量和产糖量的提升效果最佳。本研究结果为提升新疆甜菜栽培技术提供了理论基础。
为明确不同磷肥、氯化胆碱用量对甘薯生长及块根膳食纤维累积的影响,本研究以早熟甘薯龙薯九号、中晚熟秦薯5号为试验材料,采用大田试验裂区设计,设置不同磷酸二铵施用量处理,即对照(P2O5 0 kg·hm-2,P0)、低水平磷浓度(P2O5 150 kg·hm-2,P1)、中水平磷浓度(P2O5 225 kg·hm-2,P2)、高水平磷浓度(P2O5 300 kg·hm-2,P3),以及氯化胆碱处理,即对照(0 mg·L-1,Lck)、低水平氯化胆碱浓度(100 mg·L-1,L0)、中水平氯化胆碱浓度(300 mg·L-1,L1)、高水平氯化胆碱浓度(500 mg·L-1,L2);研究不同施肥组合对不同品种甘薯植株性状、膳食纤维含量及关键酶活性的影响。结果表明,与对照相比,低中水平磷、氯化胆碱浓度促进甘薯生长代谢。具体表现为,低水平磷浓度处理显著提高了龙薯九号块根果胶、纤维素和秦薯5号半纤维素的含量;中等水平磷处理显著提高了龙薯九号块根半纤维素、木质素和秦薯5号果胶、纤维素、木质素的含量;低水平氯化胆碱浓度处理显著提高了两品种的纤维素含量;中水平氯化胆碱浓度处理显著提高了两品种的果胶、半纤维素、木质素含量。综上,低、中水平磷肥和氯化胆碱用量组合可改善甘薯生长形态并促进块根膳食纤维累积。本研究结果为不同用途甘薯的磷肥、氯化胆碱科学管理提供了参考。
为探明氮肥对我国粮田氧化亚氮(N2O)和甲烷(CH4)排放的影响,采用Meta分析方法,以粮食作物(小麦、玉米、水稻)主产区为研究对象,比较氮肥施用后不同气候条件、土壤基本理化性质、氮肥管理等因素对土壤N2O、CH4排放及全球增温潜势(GWP)和温室气体排放强度(GHGI)的影响。结果表明,相较于温带和亚热带气候区,在暖温带气候区施用氮肥后的土壤N2O累积排放量、GWP和GHGI增幅最大。自然环境因素中,年均温对土壤N2O累积排放量和GWP影响较大,年降雨量和年日照时数则分别对土壤CH4累积排放量和GHGI影响较大。土壤全氮含量为0.9~1.5 g·kg-1时的土壤N2O累积排放量较高,>1.5 g·kg-1时的CH4累积排放量较高。N2O、CH4累积排放量及GWP和GHGI均在土壤有机质含量15~30 g·kg-1时较高。土壤pH值增加促进温室气体排放。施氮量对土壤N2O累积排放量有显著(P<0.05)正效应。氮肥基肥+追肥施用较一次性基施能有效减少气体排放,且氮肥+生物炭处理的GWP和GHGI增幅均低于秸秆还田和有机肥处理。施用缓控释氮肥比常规化肥产生更少的温室气体。综上所述,在我国种植主要粮食作物时,优化氮肥运筹,即基肥+追肥(基追比5∶5~0∶10,基肥<追肥)、氮肥+生物炭或施用缓控释氮肥均可较常规施用化肥氮有效减少土壤温室气体排放,降低排放强度。本研究结果对我国粮田氮肥的科学施用及温室气体减排具有重要意义。
为促进优良葡萄品种在生产中的应用推广,本研究以日光温室栽培5年生无核翠宝为试材,设置植物生长调节剂保果(T1处理:盛花后2 d,10 mg·L-1 GA3+0.5 mg·L-1 CPPU)和膨果(T2处理:花后15 d,15 mg·L-1 GA3+0.5 mg·L-1 CPPU)2个处理,以常规栽培为对照,于果实成熟期对外观、品质及感官指标进行测定和分析。结果表明,与对照相比,单独采用保果和膨果处理均能提高粒重、穗重,改善外观品质,但同时也会导致可溶性固形物含量和固酸比降低,果皮涩度和果皮咀嚼粗糙感显著提升。综合分析表明,单独采用保果处理的综合品质最佳,该处理下可溶性固形物和总酸含量分别为21.20%和0.54%;穗重和粒重分别达到553.97和5.02 g,较对照提高88.08%和28.72%。在新疆产区日光温室栽培条件下,盛花后2 d使用10 mg·L-1 GA3+0.5 mg·L-1 CPPU进行保果处理能够有效改善果穗外观品质,同时对内在品质和口感影响较小,适合在生产中应用。本研究结论为无核翠宝的栽培管理提供了技术参考。
为提升小麦群体产量的估算精度,本研究以中麦578/济麦22的重组自交系群体(RIL)270个家系为对象,基于7个生育时期的冠层多光谱数据,采用7种机器学习算法构建预测模型,并基于分层抽样交叉验证的产量预测框架进一步提升预测精度。结果表明,与归一化植被指数(NDVI)相比,本研究提出的总体差异响应植被指数(ODRVI)在挑旗期、灌浆前期、灌浆后期和蜡熟期表现出较强的产量相关性;13个植被指数和4个多光谱波段在挑旗期、开花期、灌浆前期和灌浆中期与产量表现出显著相关性(|r|≥0.53);灌浆前期和灌浆中期是单时序产量预测的最佳时期,R²介于0.53~0.63之间;深度学习模型的R²阈值范围(0.69~0.72)小于其他机器学习模型的R²阈值范围(0.66~0.74),表现出更稳定的拟合效果;通过引入分层抽样交叉验证,使预测模型的R²提高了2.85%~7.91%;基于多时序分层抽样的岭回归模型表现出最高预测精度[R²=0.74,均方根误差(RMSE)=0.51 t·hm-2,平均绝对误差(MAE)=0.41 t·hm-2]。本研究通过优化机器学习算法,有效提升了小麦产量预测模型的精度,为作物生产的精准化管理提供了技术支撑。
为明确不同圆柱山羊草种群对甲基二磺隆的敏感性差异机制,本研究以采自我国4个省(市)的10个圆柱山羊草种群为研究对象,利用整株生物测定法评估其对甲基二磺隆的敏感性水平。结果显示,不同圆柱山羊草种群对甲基二磺隆的敏感性存在差异(GR50=3.84~10.87 g a.i.·hm-2),其中HB-1种群对甲基二磺隆最敏感(GR50=3.84 g a.i.·hm-2),HB-2种群对甲基二磺隆的敏感性较低(GR50=10.87 g a.i.·hm-2)。ALS基因比对发现,HB-1和HB-2种群ALS基因序列完全一致,在已知的与除草剂抗性相关的9个关键位点无任何氨基酸缺失、插入或突变。乙酰乳酸合成酶(ALS)离体活性测定结果显示,HB-1和HB-2种群ALS对甲基二磺隆的敏感性无明显差异,其I50值分别为0.174和0.166 μmol·L-1。ALS基因表达量测定结果显示,甲基二磺隆处理后的HB-2种群ALS基因表达量整体极显著高于HB-1;施药后7 d,HB-2种群ALS基因的绝对表达量和相对表达量分别是HB-1的8.62和10.28倍。以上结果表明,ALS基因转录水平不同是导致圆柱山羊草不同种群对甲基二磺隆敏感性差异的主要原因之一。本研究结果为圆柱山羊草的区域性防控提供了理论依据。