南方农业学报杂志2025年第4期
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- 抗水稻纹枯病的昆虫病原线虫共生菌分离、鉴定及发酵条件优化
- 邵晨霞, 朱华珺, 刘絮宁, 杨祎, 唐少军, 任锐, 颜莲莲, 鲁湘, 许隽, 刘洋,
- 【目的】 从二化螟个体中分离获得昆虫病原线虫共生菌,从中筛选对水稻纹枯病菌具有高抑菌活性的菌株,以进一步丰富昆虫病原线虫共生菌资源,为昆虫病原线虫共生菌应用于二化螟和水稻纹枯病的防治提供理论基础。【方法】 采用血淋巴法从斯氏线虫侵染致死的二化螟个体中分离昆虫病原线虫共生菌,利用NBTA培养形态结合16S rRNA扩增测序鉴定昆虫病原线虫共生菌种类;利用平板培养法测定昆虫病原线虫共生菌对水稻纹枯病菌的抑菌率,筛选获得高抑菌活性菌株;对高抑菌活性菌株进行全基因组测序;通过液体培养获得高抑菌活性菌株生长曲线;利用单因素试验和正交试验优化高抑菌活性菌株液体发酵培养基的碳源、氮源和无机盐,筛选菌株液体发酵的装液量、菌种接种量、发酵温度和转速最佳条件。【结果】 共分离获得5株昆虫病原线虫共生菌,鉴定为嗜线虫致病杆菌(Xenorhabdus nematophila)。NBTA培养特性表明5株昆虫病原线虫共生菌中1株为次生菌,其余4株为初生菌;其中初生菌株HN04对水稻纹枯病菌的抑菌率最高,为73.62%,次生菌株HN01的抑菌率最低,为55.29%,菌株HN01与4株初生菌的抑菌率差异显著(P<0.05),选择抑菌率最高的菌株HN04进行后续研究。全基因组测序结果显示,菌株HN04由1条环状染色体组成,大小为7998302 bp,平均GC含量为44.03%;菌株HN04对数生长期为4~28 h,稳定期为28~52 h,52 h后进入衰亡期。单因素和正交试验优化菌株HN04液体发酵条件,获得培养基组合为2.0%麦芽糖、2.0%蛋白胨、1.0% NaCl,各因素对发酵液中菌体浓度的影响顺序为氮源因子>无机盐因子>碳源因子;最佳液体发酵条件为三角瓶装液量30%~40%、菌种接种量4%~12%、发酵温度28~32℃、转速180 r/min。【结论】 从二化螟个体中分离获得嗜线虫致病杆菌HN04,该菌株对水稻纹枯病菌具有较高的抑菌活性。优化的液体发酵方案可用于快速、大批量培养菌株HN04菌悬液。菌株HN04具有开发为防治二化螟和水稻病害生防菌的潜力。
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- miRNA和转录组测序联合分析石斛花型形成机理
- 朱洪凤, 宋雅蓉, 敖叠, 陆得银, 臧瑞, 和凤美,
- 【目的】 通过miRNA和转录组测序联合分析探究石斛花型多样性形成机理,为深入探究石斛花发育调控机制及培育具有观赏价值的新品种提供理论参考。【方法】 以观赏价值高、花型差异大的玫瑰石斛、铁皮石斛和美花石斛为材料,对其进行miRNA和转录组测序,利用DEGseq对3种石斛进行基因表达差异分析,并绘制3种石斛miRNA与mRNA的调控网络。【结果】 从玫瑰石斛、铁皮石斛和美花石斛转录组测序数据中分别筛选到279、319和293个花发育相关mRNA。从玫瑰石斛中得到1364个miRNA靶向117个花发育相关靶mRNA,从铁皮石斛中得到1615个miRNA靶向195个花发育相关靶mRNA,从美花石斛中得到1360个miRNA靶向111个花发育相关靶mRNA。通过3种石斛miRNA-mRNA调控网络联合分析,最终筛选得到差异显著表达的940个miRNA靶向31个花发育相关靶mRNA,包括miR172-AP2/AP2-3、miR5179-MADS16、miR168-NPR5/DCAF1、miR408-5GT/LOC110111162/ANS/FHA2/SPL8、miR528-YAB1/SOC1/MADS6/GPAT6/VIL1和miR166-MADS3/5GT等调控网络,以上miRNA和mRNA共同构成了3种石斛花器官发育的调控网络,主要参与花瓣、萼片、花器官、分身组织发育和雌雄蕊的形态大小发育等生物过程。【结论】 石斛花发育过程中存在复杂的miRNA-mRNA调控机制,在玫瑰石斛、铁皮石斛和美花石斛中差异表达的mRNA和miRNA-mRNA调控网络可能是导致3种石斛花型差异的主要机理;miR172、miR168、miR408、miR528和miR166等作为关键候选miRNA参与调控石斛兰花发育的多个生物过程,miR168-NPR5/DCAF1、miR408-5GT/LOC110111162/ANS/FHA2/SPL8、miR528-YAB1/SOC1/MADS6/GPAT6/VIL1和miR166-MADS3/5GT等调控网络为石斛兰花器官发育分子调控机制研究提供新的方向。
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- 湖南永州甘蔗野生种质资源考察收集及表型性状多样性分析
- 宗文一, 张保青, 张革民, 刘俊仙, 刘菁, 周忠凤, 周珊, 黄玉新, 徐超华, 段维兴,
- 【目的】 分析湖南永州市野生甘蔗种质资源表型性状的遗传多样性,为甘蔗遗传育种提供新的基因资源。【方法】 从永州市11个县(市、区)51个乡(镇)共收集了4个属5个种的野生甘蔗种质资源99份,根据相关行业标准对26个表型性状(6个数量性状和20个质量性状)进行测定,计算变异系数、Shannon-Wiener多样性指数(H′)及数量性状间的相关系数,并基于数量性状进行聚类分析。【结果】 本次湖南永州市野生甘蔗种质资源考察共收集到99份种质资源,其中,河八王37份,割手密28份,斑茅20份,芒12份,五节芒2份,主要分布在海拔83.0~549.0 m、24°34′00″N~27°35′38″N、111°09′03″E~112°35′58″E的区域。野生甘蔗种质资源种间性状变异丰富,平均变异系数为25.0%~35.1%,河八王种质的平均变异系数最大,为35.1%,割手密种质的平均变异系数最小,为25.0%。节间长度与叶长、茎径、锤度之间均无显著相关性(P>0.05,下同),锤度与叶长、株高之间也无显著相关性。99份野生甘蔗种质资源质量性状的H′为0~1.3086。聚类分析及优异资源筛选结果显示,河八王种质第Ⅳ类群的2023HBW212、割手密种质第Ⅰ类群的2023GSM206和2023GSM007、斑茅种质第Ⅲ类群的2023BM204、芒种质第Ⅰ类群的2023M204共5份种质产量和品质性状优良。【结论】 本次野生甘蔗种质资源考察收集行动填补广西甘蔗种质资源圃(南宁)在湖南省永州市系统调查的空白,采集的99份野生甘蔗种质资源表型性状遗传多样性丰富,筛选出5份综合表现优异的种质,具有育种利用潜力。
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- 68份甜荞种质资源产量性状遗传多样性分析及综合评价
- 翟冰欣, 黄春燕, 王宇, 谭静, 卢文洁, 刘鑫, 谢佳星, 王莉花, 孙道旺,
- 【目的】 对不同甜荞种质资源产量性状进行遗传多样性分析及综合评价,为甜荞种质改良及新品种选育提供理论依据。【方法】 以来源于国内外各地的68份甜荞种质资源为材料,对其12个产量性状进行测定,并通过相关分析、主成分分析和聚类分析对68份甜荞种质资源进行遗传多样性分析及综合评价。【结果】 12个产量性状的变异系数为14.59%~46.56%,平均为30.23%,其中主花序空瘪种子率、株粒数、主花序未结实花朵率、株粒重和小区产量的变异系数较高,分别为46.56%、44.95%、42.58%、42.08%和35.24%,Shannon-Weaver多样性指数在0.06~12.25,平均为4.41,说明参试甜荞种质资源间产量性状差异较大。相关分析结果显示,小区产量与主花序种子数、株粒数、株高和主茎节数呈极显著正相关(P<0.01)。主成分分析结果显示,前3个主成分对变异的累计贡献率达79.544%,第一主成分(PC1)主要由小区产量、株粒数、主花序种子数和株高决定,第二主成分(PC2)主要由主花序未结实花朵率和茎粗决定,第三主成分(PC3)主要由主花序空瘪种子率、主茎节数和株高决定。聚类分析显示,68份甜荞种质资源可分为四大类,类群Ⅰ包含17份材料,类群Ⅱ包含29份材料,类群Ⅲ包含6份材料,类群Ⅳ包含16份材料,4个类群材料各有特点,改良品种时可根据特点选择亲本,其中类群Ⅰ产量的平均值最高(0.54 kg);根据主成分综合得分(F)大于2.500,筛选出3份甜荞种质资源。【结论】 68份甜荞种质资源具有丰富的遗传多样性,筛选出的高产优质材料2022-资-甜-22、2022-资-甜-34和2022-资-甜-7,可作为云南甜荞新品种选育的优异材料。
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- 干旱胁迫下芋叶片转录组分析
- 李慧楠, 何芳练, 邱祖杨, 刘莉莉, 董伟清,
- 【目的】 明确芋叶片响应干旱胁迫的关键通路与相关基因,分析芋叶片在干旱胁迫下的基因表达模式并探究芋叶片对干旱胁迫的分子响应机制,为阐明芋响应干旱调控分子机制及选育不同耐旱性芋品种提供参考。【方法】 以荔浦芋为试验材料,连续7 d干旱处理后采集的叶片样品为处理组,以每天浇水的叶片样品为对照组,进行转录组测序;筛选差异表达基因(DEGs),并对DEGs进行GO功能注释分析和KEGG信号通路富集分析。【结果】 在干旱胁迫下,共筛选到DEGs 1613个,其中上调DEGs 1043个,下调DEGs 570个。GO功能注释分析结果表明,DEGs注释到分子功能、细胞组分和生物活动三大功能类别;在分子功能中,DEGs主要注释到结合和催化活性功能条目;在细胞组分中,DEGs主要注释到细胞解剖实体和含蛋白质复合物功能条目;在生物活动中,DEGs主要注释到细胞过程和代谢过程功能条目。KEGG信号通路富集分析结果表明,85.00% DEGs富集在新陈代谢通路。而在新陈代谢通路中,DEGs主要富集到谷胱甘肽代谢及淀粉和蔗糖代谢通路,分别筛选出DEGs 11和19个。在干旱胁迫下,共筛选出112个差异表达转录因子,主要包括bHLH、ERF、WRKY和NAC家族转录因子。在所有差异表达转录因子中,82.14%的转录因子家族成员在干旱胁迫下转录水平上调。激素信号转导、类胡萝卜素生物合成和MAPK信号通路是脱落酸响应干旱的关键通路,影响芋叶片气孔关闭和种子休眠,从而响应干旱胁迫。实时荧光定量PCR结果表明转录组测序数据可靠。【结论】 干旱胁迫下,芋叶片中谷胱甘肽通路、淀粉和蔗糖代谢通路及转录因子基因表达受影响,大部分转录因子对芋干旱起正向调控作用。
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- 1株野生革耳分子鉴定、生物学特性分析及驯化栽培
- 戴建成, 戴丹, 胡佳, 陈绪涛, 彭新红, 孙鹏, 王振, 魏云辉,
- 【目的】 对1株野生革耳进行分子鉴定、生物学特性分析及人工驯化栽培,为野生革耳开发利用及优良品种选育提供理论参考。【方法】 对采集自蒙古高原的野生革耳菌株D559子实体进行组织分离,获得纯培养菌株,通过生物学特性结合内转录间隔区(ITS)序列进行分类鉴定,从碳源、氮源、pH和温度进行单因素试验,并筛选出3个较优水平进行正交试验,最后对该菌株进行人工驯化栽培。【结果】 野生革耳子实体菌盖直径3~10 cm,呈漏斗形,菌盖表面分布绒毛,菌褶延生呈白色,干后呈浅黄色,且窄、稠密;菌柄长1~2 cm,直径0.3~1.0 cm,圆柱形或具略大的基部,偏生至侧生,纤维质,实心;孢子印白色,孢子光滑,无色,椭圆形(6~8 μm×3~4 μm);囊状体圆柱形至棒状(45~50μm× 10~13 μm)。结合ITS序列比对结果鉴定该菌株为野生革耳(Panus rudis)。单因素试验结果显示,该菌株最适宜的碳源、氮源、pH和温度分别为淀粉、酵母浸粉、4.0和30℃。正交试验结果显示,在以糊精为碳源、牛肉膏为氮源,pH 5.0及温度35℃的条件下菌丝生长最佳,4个因素对革耳菌丝生长的影响程度排序:温度>碳源>pH>氮源。栽培适宜配方为粗木屑78%、麦麸20%、石灰1%、石膏1%,含水量55%~60%;在30℃黑暗条件下培养菌丝满袋需要26~35 d,菌丝生长速率为3.75~4.22 mm/d,在温度18~25℃、相对湿度80%~90%条件下20 d左右子实体成熟。【结论】 野生革耳菌株D559为中高温型喜酸性真菌,其菌丝适宜在以糊精为碳源、牛肉膏为氮源,pH 5.0及温度35℃的条件下生长,人工栽培周期短,开发潜力大,具有广泛的应用价值。
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- 生长素琼脂包覆控释对打顶后烤烟生长及上部叶开片的影响
- 童德文, 叶卫国, 雷佳, 岳益福, 蓝周焕, 修启贵, 齐长悦, 石三三, 王媛媛, 陈建军,
- 【目的】 探讨生长素琼脂包覆控释模拟顶端优势方法对烤烟生长及上部叶开片的影响,为生产上高效利用生长素促进烤烟生长发育及提高上部叶可用性提供参考。【方法】 以烤烟品种云烟87为试验材料,制作生长素浓度为25 mg/kg(T1)、50 mg/kg(T2)和100 mg/kg(T3)的琼脂块,以不含生长素的琼脂块为对照(CK),固定生长素用量为0.5 mg/株(除CK外)。烟株打顶后将琼脂块遮光覆盖在打顶伤口上,测定不同处理烤烟的光合作用参数、根系特征、叶面积、开片度、烟叶代谢物含量及烤后烟叶物理特性和经济效益,并对烤烟上部叶叶面积、开片度与光合特性、根系特征等生理指标进行相关分析。【结果】 T2和T3处理的上部叶气孔导度分别为CK的3.1和2.1倍,且均与CK差异显著(P<0.05,下同),缓解了光合过程中的气孔限制,净光合速率分别显著提高56.28%和45.49%,同时促进了根系生长,根系生物量分别显著提高17.61%和13.05%,根系活力分别显著提高55.50%和32.57%,打顶后30 d的总叶面积分别显著提高19.46%和14.17%,且T2处理的上部叶平均开片度(31.45%)显著高于CK的平均开片度(28.22%)。相关分析结果表明,烤烟上部叶总叶面积和平均开片度与净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、根系活力、根系总长度、根系表面积、根系体积呈显著或极显著(P<0.01)正相关。生长素琼脂包覆处理后,烤烟上部叶可溶性糖和游离氨基酸含量降低,淀粉及矿质元素总磷和总钾含量升高,且因上部叶开片生长,烤后烟叶物理特性明显改善,T1~T3处理叶片拉力较CK显著提高9.58%~10.78%,T2处理的断裂伸长量和填充值较CK分别显著提高10.89%和17.20%,烟叶整体抗破碎能力和疏松程度增强,上等烟比例及产值提高,经济效益增加。【结论】 生长素琼脂包覆控释并作用于打顶伤口促进了烤烟根系的生长及根系活力的提高,并通过增大气孔导度提高了净光合速率,从而促进上部叶开片生长及其碳氮代谢进程,最终改善其物理特性,提高了上部叶经济效益与可用性。其中,以生长素浓度为50 mg/kg、含量0.5 mg/株处理的效果相对较佳。
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- 施氮量对烤烟根际土壤理化性质及细菌群落的影响
- 王政, 韩家宝, 农尚健, 谢晏芬, 邓泳, 董瑜, 保华, 彭国建, 李先才, 李晓婷,
- 【目的】 探究不同施氮水平对烤烟根际土壤理化性质及细菌群落结构组成和多样性的影响,为烤烟生产中合理施用氮肥提供参考。【方法】 以烤烟品种云烟100为试验材料,设不施氮(N0,0 kg/ha)、常规减氮45.0%(N1,55 kg/ha)、常规减氮22.5%(N2,78 kg/ha)、常规施氮(N3,101 kg/ha)、常规增氮22.5%(N4,124 kg/ha)5个处理,烤烟成熟期采集根际土壤样品,测定分析不同处理的土壤理化性质及土壤细菌群落多样性和结构组成差异。【结果】 与N0处理相比,施氮处理除有机质含量稍降低外,碱解氮、有效磷、速效钾、水溶性氯、有效硼和有效锌含量均明显提高;此外,N2~N4处理有利于提高土壤纤维素酶、蔗糖酶和脲酶活性,降低酸性磷酸酶活性。相关分析结果表明,土壤纤维素酶活性与土壤有效磷、速效钾和有效硼含量呈极显著正相关(P<0.01,下同);土壤脲酶活性与土壤pH和有机质含量呈极显著负相关,而与碱解氮、有效硼和水溶性氯含量呈显著正相关(P<0.05,下同);土壤酸性磷酸酶活性与土壤pH和有效磷含量分别呈极显著和显著负相关。不同施氮处理间根际土壤细菌群落的Alpha多样性指数无显著差异(P>0.05),但细菌群落结构存在显著差异。变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和酸杆菌门(Acidobacteria)等为根际土壤细菌群落主要优势菌门,施氮增加了根际土壤变形菌门、酸杆菌门的相对丰度。随施氮水平提高,Gaiella、硝化螺旋菌属(Nitrospira)、壤霉菌属(Agromyces)相对丰度呈先升后降的变化趋势,施氮处理降低了鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、多粘类芽孢杆菌属(Paenibacillus)等的相对丰度。冗余分析结果表明,土壤细菌群落主要受土壤pH及碱解氮、有效锌、水溶性氯含量,以及纤维素酶、脲酶和酸性磷酸酶活性的影响。【结论】 不同施氮水平对烤烟根际土壤理化性质及细菌群落的影响存在差异,合理施氮(78 kg/ha)可提高土壤纤维素酶和蔗糖酶活性,改善土壤细菌群落结构。土壤pH和碱解氮、有效锌、水溶性氯含量及纤维素酶、脲酶、酸性磷酸酶活性是影响烤烟根际土壤细菌群落的关键因子。
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- 哈密瓜根际促生菌及其生物有机肥对土壤微生物群落结构的影响
- 陈丁绫, 伍巧慧, 刘新月, 龚文坤, 王钢, 王蓓蓓,
- 【目的】 探究哈密瓜根际促生菌及其生物有机肥对土壤微生物群落结构的影响,评估其对提高哈密瓜产量和维护土壤健康的作用,为生物有机肥的开发利用提供理论依据。【方法】 供试菌株为桔绿木霉W2菌株和长枝木霉W4菌株,将W2菌株和W4菌株单独或混合后与固体基质发酵制备成生物有机肥。设化肥(对照,CK)、普通有机肥(COF)、桔绿木霉生物有机肥(W2)、长枝木霉生物有机肥(W4)和复合生物有机肥(W24)5个处理,以都蜜5号品种哈密瓜幼苗为试验材料进行田间试验,施肥量为13200 kg/ha。测定哈密瓜生长发育指标和土壤理化性质,基于Illu‐ mina Miseq高通量测序技术分析土壤微生物群落结构变化。【结果】 田间试验结果表明,W24处理的哈密瓜果实横径、纵径和重量均最高,与CK差异显著(P<0.05,下同);W24处理的哈密瓜茎长、根长和叶片数均显著高于CK,W2、W4、W24处理的哈密瓜地上部鲜重和干重、根系鲜重和干重均高于CK、COF处理,其中W24处理与CK差异显著。在哈密瓜伸蔓期和收获期,与CK相比,W24处理能提高土壤有效磷、速效钾、碱解氮和有机质含量,并降低土壤pH。生物有机肥对土壤微生物群落结构也有明显影响,与CK相比,W24处理能提高土壤细菌和真菌群落的Alpha多样性指数,增加土壤细菌群落中厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)的相对丰度,增加土壤真菌群落中子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、接合菌门(Zygomycota)的相对丰度。相关分析结果表明,厚壁菌门与土壤有机质含量呈极显著正相关(P<0.01,下同),而接合菌门与土壤碱解氮、速效钾、有效磷含量及哈密瓜果实重量呈极显著正相关。【结论】 含桔绿木霉和长枝木霉的复合生物有机肥可明显促进哈密瓜的生长发育,增强土壤肥力,提高土壤微生物群落多样性并促进有益菌生长,在维护土壤健康和提高哈密瓜产量方面具有应用潜力。
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- 橡胶林下中药材根系内生真菌多样性及其与根际土壤理化性质的相关分析
- 杞美军, 宋德晶, 董诗浪, 王步天, 杜华波, 曲鹏, 普天华, 施学东, 吕维香, 葛宇,
- 【目的】 分析橡胶林下中药材根系内生真菌多样性及其与根际土壤理化性质的相关性,为中药材种植及根系内生真菌资源的开发利用提供理论依据。【方法】 南板蓝根(Baphicacanthus cusia)、砂仁(Amomum villosum)、益智(Alpinia oxyphylla)和高良姜(Alpinia officinarum)4种中药材根系和根际土壤样品均采集自云南省西双版纳傣族自治州景洪市普文镇示范基地,对根系内生真菌ITS进行测序,分析根系内生真菌群落多样性,采用线性判别分析效应大小(LEfSe)筛选4种中药材根系内生真菌群落间的显著差异物种;测定根际土壤理化性质,并分析其与根系内生真菌群落的相关性。【结果】 南板蓝根的根际土壤pH显著低于高良姜(P<0.05,下同),有效磷含量显著高于砂仁、益智和高良姜;南板蓝根、砂仁和高良姜的根际土壤全钾含量均显著高于益智。南板蓝根、砂仁和高良姜的根系内生真菌群落Chao1指数均显著高于益智,表明南板蓝根、砂仁和高良姜的根系内生真菌群落丰度均显著高于益智。4种中药材根系内生真菌群落共检测到8个菌门,南板蓝根、砂仁和高良姜的优势菌门均为子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota),益智的优势菌门为子囊菌门。通过LEfSe分析发现4种中药材根系内生真菌群落均存在能相互区别的生物标志物。相关分析结果表明,在砂仁根系内生真菌群落中,球囊菌门(Glomeromycota)与根际土壤有机质含量呈显著正相关;在益智根系内生真菌群落中,球囊菌门与全钾含量呈极显著负相关(P<0.01);砂仁根系内生真菌群落的Chao1指数与根际土壤pH呈显著正相关;高良姜根系内生真菌群落的Shannon指数与根际土壤pH呈显著负相关,其余3种中药材的根系内生真菌群落的Shannon指数与根际土壤理化性质无显著相关性(P>0.05)。【结论】 4种中药材均具有丰富的根系内生真菌资源。南板蓝根、砂仁和益智根系内生真菌多样性与根际土壤理化性质无显著相关性,相比之下,高良姜根系内生真菌群落多样性对根际土壤pH变化的响应更强烈。
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- 中药渣模拟堆肥产品对镉污染土壤的钝化修复效应
- 黄文懿, 陈晓明, 周君, 何云晓, 黄娅慧, 郑慧赢, 朱杰,
- 【目的】 探究添加微生物菌剂对中药渣堆肥效果的影响,并分析施用中药渣微生物肥料对镉(Cd)污染土壤理化性质和有效态Cd含量的影响,为中药渣资源化利用和改善土壤环境提供参考依据。【方法】 以中药渣为试验材料,选取3种真菌[里氏木霉(Trichoderma ressei)、白腐菌(Phanerochaete chrysosporium)、黄孢原毛平革菌(Phanero‐ chaete chrysosporium Burdsall)]和3种细菌[枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringien‐ sis)、蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)],通过降解试验筛选出能有效降解中药渣的微生物,通过Cd去除试验筛选出能有效去除Cd的微生物;然后以中药渣为原料,通过添加鸡粪调节碳氮比,采用分段接菌方式进行好氧堆肥。通过正交试验考察含水率、碳氮比、培养箱初始温度、菌添加量对堆肥的影响,确定最佳堆肥工艺参数。通过土培试验研究中药渣微生物肥料对土壤pH、电导率、过氧化氢酶和脲酶活性及有效态Cd含量的影响。【结果】 里氏木霉—白腐菌—黄孢原毛平革菌组合降解中药渣效果较佳;枯草芽孢杆菌—苏云金芽孢杆菌—蜡样芽孢杆菌组合对Cd的去除效果较佳,在Cd浓度为10 mg/L时,Cd去除率为69.11%。选取以上真菌组合和细菌组合进行30 d好氧堆肥,组合E(含水率55%、碳氮比30、培养箱初始温度60℃、菌添加量1%)、组合G(含水率60%、碳氮比25、培养箱初始温度60℃、菌添加量2%)的温度>50℃且持续7 d以上,组合G的种子发芽指数达80.86%,达完全腐熟。堆肥结束后的中药渣表面结构分析显示,组合E、G的中药渣孔隙多且较大。施用中药渣微生物肥料50 d后,与对照相比,组合E、G的土壤pH和电导率升高,过氧化氢酶活性分别提高64.14%和71.34%,脲酶活性分别提高86.22%和154.17%,有效态Cd含量分别降低30.67%和42.33%。相关分析结果表明,土壤有效态Cd含量与土壤电导率、过氧化氢酶和脲酶活性呈极显著负相关(P<0.01或P<0.001)。【结论】 采用上述真菌组合和细菌组合进行中药渣发酵生产有机肥是可行的,且将该中药渣微生物肥料作为钝化剂,对修复土壤Cd污染具有潜在的应用价值。
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- 土壤团聚体有机碳矿化对秸秆添加和水分变化的响应
- 赵玉蝶, 王兴来, 余洁, 苗淑杰, 乔云发,
- 【目的】 研究添加秸秆对不同水分条件下土壤团聚体有机碳矿化的影响,为探讨秸秆还田对土壤有机碳转化和稳定的作用机理提供理论依据。【方法】 以2种土壤类型(砂土和黏土)为研究对象,利用湿筛法得到3种粒级的团聚体(>0.25 mm、0.25~0.053 mm和<0.053 mm),采取室内微宇宙培养试验,以不添加秸秆作为对照,分析不同粒级团聚体有机碳矿化特征在秸秆添加、土壤水分设置为40%和60%田间持水量(WHC)下的差异。【结果】 秸秆添加对全土及各粒级团聚体CO2排放速率和CO2累积释放量均有促进作用。添加秸秆的土壤团聚体CO2累积释放量是不添加秸秆处理的1.2~1.7倍。在60% WHC条件下,土壤有机碳的矿化速率和累积矿化量均高于40% WHC水分处理。水分含量从40%升至60%,全土CO2累积释放量平均提高15.2%,各粒级团聚体平均提高67.9%;黏土表现更为明显,最大值可达3453.27 mg/kg。此外,添加秸秆加大60% WHC与40% WHC水分处理间黏土CO2累积释放量的差距。黏土团聚体矿化对于水分和秸秆添加的响应均较砂土更明显,且不同土壤团聚体CO2累积释放量不同,在砂土中由高到低依次为>0.25 mm、0.25~0.053 mm、<0.053 mm、全土,在黏土中由高到低依次为>0.25 mm、<0.053 mm、0.25~0.053 mm、全土。偏最小二乘(PLS)结构方程模型分析结果表明,秸秆添加、土壤水分含量和土壤理化性质是影响土壤有机碳矿化的关键因子,但团聚体粒级对土壤团聚体累积矿化量影响不显著(P>0.05)。【结论】 土壤各粒级团聚体之间有机碳矿化差异小,但对于秸秆和水分均有强烈响应,高土壤水分含量促进土壤团聚体有机碳矿化,有利于提高土壤的碳供应能力。
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- 野蛞蝓响应茶皂素胁迫的转录组分析
- 王艺焜, 祖庆学, 祝紫江, 杨超, 李发银, 刘杰, 冯裕洋, 张长禹,
- 【目的】 筛选茶皂素胁迫下的野蛞蝓(Agriolimax agrestis)解毒代谢相关基因,探究野蛞蝓对生物农药的抗性机制,为野蛞蝓的抗药机制及抗药性治理研究提供科学依据。【方法】 以野蛞蝓为研究对象,采用Illumina高通量测序技术对茶皂素和空白对照处理的野蛞蝓进行转录组测序分析,使用生物信息学软件Trinity、DESeq2和GOseq等对差异表达基因(DEGs)进行功能注释、功能分类及代谢通路等分析,并通过实时荧光定量PCR对筛选的抗药性相关基因进行验证。【结果】 从转录组数据中共筛选出1359个DEGs,其中586个显著上调(P<0.05,下同)、773个显著下调。筛选到51个与昆虫抗药性相关的DEGs,涉及谷胱甘肽S-转移酶(GST)、细胞色素P450(CYP450)和羧酸酯酶(CarE)等与代谢相关的抗性基因;GO功能注释结果显示,DEGs主要与氧化还原酶活性、DNA模板的转录、细胞器通路、DNA结合过程相关;共有232个DEGs比对到KEGG中的129条不同代谢通路中,主要涉及抗原加工与提呈、内质网中的蛋白质加工、流体剪切应力与动脉粥样硬化、药物代谢—细胞色素P450等与昆虫抗药性紧密相关的代谢通路。随机选取的抗药性相关基因的实时荧光定量PCR测定结果与转录组测定结果一致,表明转录组测序数据准确可信。【结论】 利用转录组测序技术对茶皂素胁迫下的野蛞蝓进行分析,挖掘获得GST、细胞色素P450和CarE等解毒代谢相关基因,这些基因对野蛞蝓在面临茶皂素胁迫时产生应激反应起到关键作用,是其抗药性的核心因素。
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- 基于小RNA深度测序的广西牛大力花叶病病原分子鉴定及其全基因组序列分析
- 李祐聪, 莫翠萍, 谢慧婷, 陈锦清, 秦碧霞, 崔丽贤, 蔡健和, 李界秋, 李战彪,
- 【目的】 明确引起广西南宁市和钦州市的牛大力呈现花叶斑驳的病原病毒种类,为牛大力病毒病的防控提供理论依据。【方法】 以2022—2024年从南宁市和钦州市采集的疑似被病毒感染的牛大力植株叶片样品为材料,通过小RNA深度测序、反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)检测、分段克隆、序列分析、系统发育树构建等方法对疑似感病样品进行病毒种类鉴定和系统进化分析。【结果】 小RNA深度测序获得49个contigs被注释为病毒基因组,其中25个contigs被注释为豇豆轻斑驳病毒(Cowpea mild mottle virus,CpMMV)、2个contigs被注释为瓜类褪绿黄化病毒(Cucurbit chlorotic yellows virus,CCYV)、22个contigs被注释为莴苣褪绿病毒(Lettuce chlorosis virus,LCV),表明采集的牛大力样品可能受到CpMMV、CCYV和LCV 3种病毒侵染。RT-PCR检测结果显示,样品中仅能扩增出CpMMV的目的条带,未能扩增出LCV和CCYV的目的条带,证实所采集的牛大力样品受到CpMMV的侵染。随机选择1份CpMMV检测阳性的南宁市牛大力样品,利用分段克隆的方法成功获得1条全长为8194 bp的CpMMV全基因组序列,命名为CpMMV_GX_NiuDaLi;将该序列在GenBank上进行BLASTn比对分析,发现该序列与已登录GenBank的CpMMV各分离物具有较高的核苷酸相似性,其中与CpMMV_NJ_JS(GenBank登录号:OK625819.1)和CpMMV_JS_NJ (GenBank登录号:MW354944.1)的核苷酸相似性最高,均为97.46%;基于CpMMV全基因组序列和CP基因序列构建的系统发育树分析发现,用于分析的各分离物分为2个大的分支,其中国内的分离物处于一个大分支,国外各分离物除印度新德里的分离物New Delh(i GenBank登录号:OQ791180.1)外均处于另一大分支,说明这些分离物具有地域分布特点;而CpMMV_GX_NiuDaLi与国内各分离物处于一个大分支,又与CpMMV_NJ_JS和CpMMV_JS_NJ同处于一个小的分支,表明3个分离物之间具有较近的亲缘关系。【结论】 广西南宁市和钦州市呈现花叶斑驳症状的牛大力样品受到CpMMV的侵染。
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- 湖北省生姜白星病病原菌鉴定与室内药剂筛选
- 周洁, 夏良荣, 邱俊杰, 齐传东, 徐志超, 郭凤领, 吴金平,
- 【目的】 明确湖北省生姜白星病病原菌种类和生物学特性,室内筛选对病原菌菌丝生长有抑制效果的药剂,为生姜白星病的田间防治提供理论依据。【方法】 生姜白星病病叶采集自湖北省恩施州来凤县生姜种植基地,利用组织分离法对生姜白星病病原菌进行分离纯化,根据柯赫氏法则进行致病性测定,利用特异性引物对病原菌的ITS、EF-1α、ACT、CAL、TUB2和GAPDH序列进行扩增,结合形态特征和分子鉴定结果,确定病原菌的种类;分析病原菌的生物学特性,并采用菌丝生长速率法测定8种常用药剂对病原菌的抑制效果。【结果】 从生姜白星病病叶中分离纯化的真菌经致病性测定后,获得形态一致的病原菌5株。选取代表性菌株23-5进行形态学和分子生物学鉴定,其形态特征与Neoscirrhia matteucciicola一致;经比对分析后选取覆盖率和相似性均较高的参考菌株序列,按照ITS-TUB2拼接序列后构建系统发育树,结果显示菌株23-5与Neoscirrhia matteucciicola聚于同一分支,确定生姜白星病病原菌为Neo‐ scirrhia matteucciicola。病原菌的生物学特性测定结果表明,病原菌致死温度为54℃;菌丝生长较适宜pH为6~8,pH为7时,菌落直径最大,达6.45 cm;病原菌最适碳源为可溶性淀粉,适宜氮源为蛋白胨、酵母提取物和牛肉浸粉。8种供试药剂中,恶醚唑对菌株23-5菌丝生长的抑制效果最佳,抑制中浓度(EC50)为0.05 mg/L。【结论】 确定湖北省生姜白星病病原菌为Neoscirrhia matteucciicola,恶醚唑对该病原菌具有较好的抑制效果,可作为生姜白星病田间防治的候选药剂。
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- 光氮互作对赤苍藤苗木叶片解剖结构的影响
- 姜星宇, 潘虹, 何福英, 马道承, 王凌晖,
- 【目的】 探究光照、氮肥及光氮互作对赤苍藤扦插苗叶片结构的影响,为研究适宜赤苍藤叶片生长发育的光氮配比及赤苍藤壮苗培育提供科学依据。【方法】 以2年生赤苍藤扦插苗为研究对象,设置4个透光率的光照水平[100.00%自然光照(NS)(L0)、70.85% NS(L1)、52.45% NS(L2)、13.85% NS(L3)]和5个氮素水平(0、2.5、5.0、7.5和10.0 g/株尿素,分别标记为N0、N1、N2、N3和N4),以100.00% NS+0 g/株尿素为对照(L0N0),共20个光氮处理组合。对不同处理下赤苍藤的叶片进行解剖,分析不同光氮组合处理对赤苍藤叶片厚度、角质层厚度、表皮厚度及叶肉结构的影响,并综合分析不同光氮处理组合对赤苍藤解剖结构的影响。【结果】 赤苍藤叶片组织结构排列依次为上角质层、上表皮、栅栏组织、海绵组织、下表皮和下角质层。光照主效应对赤苍藤叶片厚度影响极显著(P<0.01,下同),氮主效应对叶片厚度影响显著(P<0.05,下同);L0N0的赤苍藤叶片厚度最高(114.20 μm),极显著高于L2和L3下所有氮素水平处理;同一氮素水平下,随着光照强度的减弱,叶片厚度整体呈下降趋势,上角质层厚度整体呈降低趋势,且L0全光照处理高于其他光照处理,海绵组织厚度整体呈先降低后增加的变化趋势。同一光照强度下,随氮素水平的提升,赤苍藤叶片下表皮厚度分别在L0和L1光照环境呈先增加后减少的变化趋势,L0和L1光照水平的栅栏组织厚度呈先增加后减少的变化趋势,L2和L3光照水平下变化不显著(P>0.05),栅海比变化与栅栏组织厚度变化规律一致。光氮互作效应对赤苍藤叶片栅栏组织厚度影响显著,光照主效应对栅海比影响极显著,氮主效应和光氮互作效应对栅海比影响显著。模糊隶属函数结果显示,20组光氮处理组的隶属函数均值排序为L0N3>L1N2>L0N4>L0N1>L1N4>L0N2>L1N1>L1N3>L1N0>L2N4>L3N4>L0N0>L2N3>L2N2>L3N3>L3N2>L2N0>L2N1>L3N1>L3N0。【结论】 强光照与中度氮肥组合(100.00% NS+7.5 g/株尿素)更有利于赤苍藤扦插苗叶片的生长。
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- 火龙果SmFT基因克隆及表达分析
- 武志江, 黄泽键, 叶小滢, 邓海燕, 陆贵锋, 梁桂东, 韦朔曈, 刘朝安, 李祯英, 黄黎芳,
- 【目的】 对火龙果成花素FT基因(SmFT)进行克隆及时空表达模式分析,为人工补光诱导火龙果成花及选育光钝感型火龙果新品种提供理论依据。【方法】 以金都1号红肉火龙果为研究对象,克隆SmFT基因并对其进行生物信息学分析;采用实时荧光定量PCR检测SmFT基因在火龙果不同组织中及不同波长补光诱导下的表达模式。【结果】 SmFT基因的开放阅读框(ORF)为528 bp,编码175个氨基酸残基。生物信息学分析结果显示,SmFT蛋白为不稳定的亲水性蛋白,呈碱性,属于非分泌型蛋白和非膜蛋白;该蛋白定位于细胞质、叶绿体和细胞核的概率较高。SmFT蛋白含有保守的PEBP结构域,与华东葡萄、小果葡萄和满天星的同源蛋白亲缘关系较近,而与红叶藜、小藜和苋菜同源蛋白的亲缘关系较远。实时荧光定量PCR检测结果显示,SmFT基因具有明显的组织表达特异性,在火龙果花萼中的相对表达量显著高于其他组织(P<0.05),是幼嫩花蕾中的15.25倍,是幼嫩花蕾邻近茎组织的2.75倍,是叶芽的2.24倍; SmFT基因的相对表达量在火龙果幼嫩花蕾邻近茎组织和叶芽中较高,在成熟果皮、成熟果肉、根和成熟茎等组织中较低,在成熟茎中几乎不表达。随着补光日期的延长,SmFT基因的相对表达量在不同波长的光质诱导下均呈先升高后降低的变化趋势,且均在光诱导43 d后达峰值,在光诱导50 d后(现蕾期)急剧下降,SmFT基因在波长660 nm红光诱导下相对表达量最高,其次是630 nm红光和590 nm黄光,最低是450 nm蓝光。【结论】 SmFT基因具有明显的组织表达特异性和不同光质诱导表达差异性,推测该基因可能参与火龙果花芽的前期组织分化诱导和后期花器官或茎的发育调控,在火龙果成花转变过程中发挥重要作用。
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- 奇楠沉香生长性状遗传变异及早期选择
- 罗明道, 麦宝莹, 徐大平, 胡厚臻, 刘小金, 苏宇, 洪舟,
- 【目的】 研究奇楠沉香无性系生长性状遗传变异,筛选早期速生的奇楠沉香优良无性系品系,为开展奇楠沉香早期选育及佛山地区奇楠沉香人工林种植推广提供参考依据。【方法】 以种植于广东省佛山市高明区杨和镇的25个奇楠沉香无性系为研究对象,采用随机区组试验,于2021年、2022年和2023年每年12月调查各奇楠沉香无性系的生长性状(树高和嫁接口粗度)。对25个奇楠沉香无性系不同年份、不同生长性状进行方差分析,并估算重复力、遗传变异系数、表型变异系数和性状间相关系数等遗传参数。综合评价25个奇楠沉香无性系,并对筛选出的优良无性系进行遗传增益估算。【结果】 奇楠沉香无性系早期生长变异较大,不同年份的树高和嫁接口粗度在区组/年份、无性系、区组×无性系/年份×无性系相互作用间具有极显著差异(P<0.01,下同)。2023年(3年生)奇楠沉香无性系的树高和嫁接口粗度的变异系数分别为0.17和0.24。奇楠沉香无性系不同年份树高和嫁接口粗度的遗传变异系数分别为9.04%~14.44%和13.11%~15.72%;表型变异系数分别为15.83%~24.30%和20.41%~26.87%。奇楠沉香无性系树高和嫁接口粗度的各年份重复力分别为0.86~0.93和0.82~0.92,多年份重复力分别为0.82和0.80。同一年份奇楠沉香的树高和嫁接口粗度间呈显著(P<0.05)或极显著的遗传正相关,且同一生长性状不同年份间也均呈极显著的遗传正相关。在2021—2023年均表现优秀的无性系有2个,分别为金丝油(G11)和棋楠壹号(G10)。2021—2023年,G11和G10无性系树高的遗传增益分别为16.64%、19.83%、10.07%和18.77%、15.05%、9.58%,嫁接口粗度的遗传增益分别为28.05%、30.28%、27.17%和12.40%、14.06%、10.83%。【结论】 筛选出在佛山地区适应性较强的2个奇楠沉香无性系,分别是金丝油和棋楠壹号,二者具有早期生长快和生长稳定的特性,可作为首选推广种植的无性系。
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- 海南岛吊罗山陆均松群落乔木树种多样性及空间分布格局分析
- 袁浪兴, 兰国玉, 魏亚情, 庞通, 王欣, 张柠, 纪克鹏,
- 【目的】 研究海南吊罗山陆均松群落乔木的多样性特征及优势种空间分布格局,为保护海南山地雨林生物多样性提供参考依据。【方法】 基于在海南吊罗山热带山地雨林建立的1 ha热带森林动态监测样地,对样地内进行乔木物种调查,记录及测量样地中所有树干胸径(DBH)≥3 cm乔木的种名、胸围、树高、冠幅、相对坐标位置等信息,分析陆均松群落乔木的组成、多样性特征、优势种空间分布格局及种间关系。【结果】 海南吊罗山山地雨林陆均松群落共记录到乔木隶属于44科,其中包括壳斗科(11种)、五列木科(10种)、桃金娘科(9种)、冬青科(9种)、山矾科(6种)、樟科(6种)、桑科(6种)等7个优势科;陆均松(356株)、鸡毛松(189株)、鹅掌柴(161株)、脉叶虎皮楠(136株)、赤杨叶(128株)、丛花山矾(93株)、柬埔寨子楝树(63株)和黄杞(56株)等8个优势种。群落中的稀有种(1株)为40种,占总物种数的33.61%,占总个体数的2.24%。1 ha动态监测样地内共有胸径≥3 cm乔木1787株,隶属于44科、68属、119种,胸径为10~30 cm的陆均松频度较高,说明个体数量较多,胸径为3~10 cm的频度较低,说明个体数量较少。陆均松、鸡毛松、鹅掌柴和赤杨叶4个种群在0~10 m的尺度上均为随机分布。陆均松分别与鸡毛松、鹅掌柴、丛花山矾在5~12 m、6~12 m、3~20 m尺度上呈显著负相关。鸡毛松、鹅掌柴和脉叶虎皮楠等种群幼龄个体数量较多,群落更新容易。【结论】 海南吊罗山陆均松群落乔木多样性丰富且分布有大量稀有种,保护价值较高,该群落处于不稳定阶段,种间竞争激烈,群落演替过程中优势物种更替频繁。
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- 海金沙孢子无菌萌发与原叶体生长条件的优化
- 黄满霖, 刘薇, 童家赟, 詹若挺, 刘赛,
- 【目的】 对海金沙孢子无菌萌发与原叶体生长条件进行优化,为海金沙快繁体系建立及规模化种植提供理论依据。【方法】 以海金沙孢子为试验材料,设不同孢子成熟度、NaClO溶液浓度与消毒时间组合、培养基无机盐含量、培养基琼脂浓度、培养基pH、接种孢子混悬液浓度、培养温度、暗处理时间、赤霉素(GA3)处理浓度,测定孢子萌发率和原叶体面积,筛选最适培养条件。【结果】 同一孢子叶上的孢子成熟度不同,越早成熟散落的孢子萌发率越高,1~3 d散落的孢子培养15 d后最终萌发率达38.4%,显著高于其他时间段散落的孢子(P<0.05,下同),最佳的海金沙繁殖材料为孢子叶采收后1~3 d内自然散落的成熟孢子。不同NaClO溶液浓度与消毒时间处理的孢子在培养15 d内均未出现污染,但3%和5%的高浓度NaClO溶液消毒会抑制孢子萌发和原叶体生长,最适消毒方式为1% NaClO溶液消毒4 min。无机盐含量较低的Knop’s培养基有利于孢子萌发和原叶体生长;培养基琼脂浓度为7.5 g/L时,培养15 d后孢子最终萌发率和原叶体面积均显著高于8.5和9.5 g/L琼脂浓度;培养基为pH 5.8时孢子最终萌发率和原叶体面积均显著高于pH 5.4及pH 6.2;最适培养基配方为Knop’s培养基添加7.5 g/L琼脂和20.0 g/L蔗糖并调节pH为5.8。最佳的孢子接种步骤为采用1.0 mg/mL浓度孢子混悬液接种0.5 mL。最适培养温度为30℃恒温,培养3 d即启动萌发,培养15 d的最终萌发率可达52.5%,高于25℃恒温和20℃/30℃变温培养,原叶体面积也最大。暗处理15 d的孢子最终萌发率显著高于未经暗处理(0 d),但可能不符合大规模繁殖的效率要求。添加0.01 mg/L浓度GA3处理的孢子最终萌发率显著高于未经GA3处理(0 mg/L),但GA3浓度达100.00 mg/L时孢子最终萌发率显著低于未经GA3处理。
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- 茶树完全不育花内源激素含量分析
- 庞丹丹, 刘玉飞, 蒋会兵, 田易萍, 陈春林, 许燕, 邓少春, 陈林波,
- 【目的】 揭示完全不育花与可育花内源激素含量的差异,筛选参与完全不育花不育表型形成的关键内源激素,为研究完全不育花败育机制提供参考依据。【方法】 通过高效液相色谱—电喷雾串联质谱法对可育茶树佛香2号(母本)和福鼎大白茶(父本),以及完全不育茶树云茶异蕊(杂交子一代)的花蕾和盛开花进行22种内源激素及相关代谢物的检测,并对内源激素及相关代谢物含量进行相关分析,以及不同品种间的主成分分析和聚类分析。【结果】 与可育花相比,云茶异蕊不同花期均具有较高含量的L-色氨酸(Trp)、色胺(TAM)、吲哚-3-乙酸(IAA)、IAA-天冬氨酸(IAA-Asp)和玉米素(ZT),而吲哚-3-乙酰胺(IAM)、异戊烯基腺嘌呤(IP)和异戊烯基腺苷(IPA)的含量较低;反式玉米素(TZ)、反式玉米素核苷(TZR)和二氢玉米素核苷(DZR)整体的变化趋势一致,其在父母本中均为花蕾的含量极显著高于盛开花(P<0.01,下同),在云茶中则相反;云茶中赤霉素A4( GA4)和赤霉素A7( GA7)含量始终极显著高于父母本,而脱落酸(ABA)含量极显著低于父母本;茉莉酸(JA)在云茶盛开花中的含量极显著高于花蕾,而父母本与之相反,茉莉酸—异亮氨酸(JA-Ile)不论是花蕾还是盛开花含量均极显著低于同时期的父母本。相关分析结果表明,不同内源激素之间在含量上存在较为复杂的正相关或负相关关系。云茶异蕊与父母本花中内源激素的分布模式存在明显差异,且云茶异蕊花蕾和盛开花聚在一起,具有更相似的内源激素水平。【结论】 多种内源激素的盈亏及其相互间的作用共同参与云茶异蕊完全不育表型的形成,其中云茶异蕊较高含量的IAA-Asp、ZT、GA4和GA7,以及较低含量的ABA、IP和IPA等可能与其完全不育表型密切相关。
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- 红托竹荪蛋营养分析及健康风险评价
- 周宇, 周佳佳, 刘波, 苏荣荣, 朱仕益, 龙声卫,
- 【目的】 明确不同栽培模式下红托竹荪蛋营养品质和重金属污染情况,筛选适宜贵州省红托竹荪栽培的模式,为推动红托竹荪产业绿色发展提供理论依据。【方法】 采集林下、传统大棚和设施3种栽培模式下生长的红托竹荪蛋样品及覆土土壤样品,分析不同栽培模式下红托竹荪蛋的农艺性状和营养成分,并采用单因子污染指数(Pi)、内梅罗综合污染指数(P综合)、目标危害系数(THQ)、总目标危害系数(TTHQ)、单个重金属潜在生态风险指数(E)i及多个重金属潜在生态风险指数(RI)对不同栽培模式下红托竹荪蛋和土壤中的铅(Pb)、砷(As)、汞(Hg)、镉(Cd)、铬(Cr)重金属元素进行分析。【结果】 不同栽培模式下红托竹荪蛋农艺性状表现为传统大棚栽培模式优于设施栽培模式和林下栽培模式;营养指标灰分含量0.400~0.470 g/100 g,蛋白质含量3.030~4.623 g/100 g,总膳食纤维含量3.627~3.807 g/100 g和粗多糖含量1.453~2.250 g/100 g,其中,林下栽培模式下红托竹荪蛋的蛋白质含量显著高于传统大棚栽培模式和设施栽培模式(P<0.05),设施栽培模式的灰分、总膳食纤维和粗多糖含量均最高。设施栽培模式下红托竹荪蛋所测重金属含量均未超标,符合国家安全标准。对不同栽培模式下红托竹荪蛋重金属污染程度进行分析评价,结果显示设施栽培模式下红托竹荪蛋Pi、P综合、THQ、TTHQ均符合健康风险标准且低于林下栽培模式和传统大棚栽培模式。不同栽培模式下红托竹荪土壤重金属污染评价参考国家标准GB15618—2018的土壤污染风险筛选值和贵州省土壤背景值计算,得到的Ei和RI均小于150,属于1类等级,轻微生态风险水平。通过重金属富集系数和综合评价可知,红托竹荪对Hg和Cd表现出较强的富集能力。【结论】 设施栽培模式下红托竹荪蛋商品性好、营养成分含量丰富、重金属含量未超标,覆土土壤和环境因子可控,该栽培模式值得推广应用。
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- 基于全基因组关联分析挖掘水牛产奶相关基因
- 谢其洋, 黎旺长, 郑海英, 尚江华, 段安琴, 黄丽清, 冯超, 杨小淦, 杨春艳,
- 【目的】 基于全基因组关联分析筛选影响水牛产奶量和产奶质量的相关基因,并验证这些基因的潜在功能,为加快优质高产水牛品种选育提供理论依据。【方法】 选取70头水牛(36头杂交水牛、18头摩拉水牛和16头尼里—拉菲水牛)进行产奶性状表型值测量,同时提取70头水牛的基因组DNA进行简化基因组重测序,结合水牛产奶性状进行主成分分析和全基因组关联分析,基于筛选到的SNP位点查找候选基因并进行GO功能注释分析和KEGG信号通路富集分析。【结果】 70头水牛均具有完整的表型值,且这些产奶性状间存在极显著相关性(P<0.01); 70头水牛不存在明显的群体分层,基本上可视为1个群体。在与水牛产奶量关联的12个SNPs附近筛选到9个候选基因,其中CDH8、SLC30A7和FANCC等3个基因是与水牛产奶量相关的关键基因;在与水牛高峰产奶量关联的32个SNPs附近筛选到28个候选基因,Yeats4、SMC6、SUMO1、Grin2a、INO80、GEN1、Exd1、GDPD4、ABCG5、LRRK2、Arx和GRM5等12个基因是与水牛高峰产奶量相关的关键基因;在与水牛乳蛋白率关联的3个SNPs附近筛选到1个候选基因(MID1),显著富集于GO功能条目和KEGG信号通路上(P<0.05,下同);在与水牛乳脂率关联的3个SNPs附近筛选到1个候选基因(CNTN5),显著富集于GO功能条目上;在与水牛乳蛋白含量关联的4个SNPs附近筛选到1个候选基因(FAM160A1),但该基因并未富集到GO功能条目或KEGG信号通路上;在与水牛乳脂含量关联的7个SNPs附近筛选到6个候选基因,其中CTNNA2、SSBP2和IPOll基因是与水牛乳脂含量相关的关键基因。【结论】 基于全基因组关联分析从70头水牛中挖掘出46个产奶性状候选基因,其中20个是水牛产奶性状的关键基因,因此,生产中可选用这些基因作为新的分子标记资源,加速水牛良种选育。此外,基于全基因组关联分析能高效挖掘出水牛产奶相关基因,为数量性状研究开辟了新方向。
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- 脲基琥珀酸缓解小鼠肥胖引起非酒精脂肪肝的作用机制
- 孙畅, 王雨薇, 齐心语, 张若馨, 李一凡, 孙武平, 周磊,
- 【目的】 探究脲基琥珀酸在体外与生物体内调节脂质及能量代谢的功效,明确其对非酒精脂肪肝的影响及潜在机制,为脲基琥珀酸在防治非酒精脂肪肝方面的应用提供理论依据。【方法】 使用油酸/棕榈酸(OA/PA)诱导的HepG2细胞为细胞模型,从细胞氧化应激、线粒体ATP含量和线粒体荧光强度3个层面验证脲基琥珀酸在细胞水平缓解非酒精脂肪肝的作用;以高脂饮食(HFD)饲喂的C57BL/6雄性小鼠为生物模型,通过测量小鼠体重、肝脏重量、甘油三酯(TG)含量、总胆固醇(TC)含量,制作肝脏组织切片,以及实时荧光定量PCR检测脂肪肝相关基因表达变化,进一步验证脲基琥珀酸在生物体内缓解非酒精脂肪肝的功效;同时采用反向找靶和分子对接技术筛选脲基琥珀酸缓解脂肪肝的潜在靶点。【结果】 100 μmol/L脲基琥珀酸能有效降低诱导HepG2细胞内的TG积累,极显著抑制脂肪沉积基因Pparγ基因表达(P<0.01,下同),极显著降低细胞内的ROS水平,同时极显著提高CAT活性,显著提高GSH水平及SOD活性(P<0.05,下同),以及显著提高细胞线粒体DNA(mtDNA)转录水平和ATP含量。在小鼠试验中,100 mg/kg脲基琥珀酸能降低高脂饮食饲喂小鼠的肝脏重量和体重,显著抑制TG和TC在肝脏中的积累,并显著下调Pparγ表达及显著上调促进线粒体生物合成基因Pgc1α表达。组蛋白赖氨酸去甲基化酶4B(KDM4B)可能是脲基琥珀酸缓解非酒精脂肪肝的潜在靶点,其结合能为-78.2345 kJ/mol,结合相互作用能为-77.9353 kJ/mol。【结论】 脲基琥珀酸通过减轻与肥胖有关的氧化应激,促进脂质的分解与代谢及改善能量代谢,还可能通过与KDM4B蛋白相互作用,而改善高脂饮食诱导的小鼠非酒精脂肪肝。
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- 基于宏基因组学研究戊糖片球菌368对杜撒猪粪便微生物群落结构及基因功能的影响
- 刘韶娜, 张志翔, 万文璟, 张彦, 熊和丽, 赵智勇,
- 【目的】 基于宏基因组学探究戊糖片球菌368对杜撒猪粪便微生物群落结构及基因功能的影响,为揭示戊糖片球菌368潜在的益生功能及作用机制提供理论依据。【方法】 选用体重接近的杜撒猪,按性别平衡原则随机分为对照组(FC)和试验组(FA),每组2个重复,每个重复5头杜撒猪。饲喂相同基础饲粮,FA组饮水中添加戊糖片球菌368。试验周期28 d,试验开始及结束当天,禁食12 h后称重,记录采食情况。试验结束后计算平均日增重、平均日采食量和料重比。试验结束后,各重复随机选取3头杜撒猪,采集新鲜粪便。通过宏基因组测序分析戊糖片球菌368对杜撒猪粪便微生物群落结构及基因功能。【结果】 FA组杜撒猪平均日采食量和平均日增重高于FC组,料重比低于FC组,但差异不显著(P>0.05)。Alpha多样性指数分析结果显示,FA组Shannon指数显著高于FC组(P˂0.05,下同),Simpson指数极显著高于FC组(P˂0.01)。Beta多样性分析结果显示,FA和FC组样本在坐标空间中既有重叠部分又有分离部分,FA组微生物群落在保持相似性的同时发生了一定变化。在属分类水平上,FA和FC组相对丰度最高的均为普雷沃氏菌属(Prevotella_copri)。LEfSe分析结果显示,当LDA>3.0时,FA组获得14个生物标志物,FC组获得6个生物标志物。KEGG数据库注释分析结果显示,LDA>3.0时,信号转导和氨基酸代谢2条信号通路仅在FA组注释到基因。CAZy数据库注释分析结果显示,在1级水平上,FA组辅助氧化还原酶信号通路注释到的基因数量显著高于FC组;在2级水平上,FA和FC组间注释到基因数量差异显著的信号通路有30条,与FC组相比,FA组中26条信号通路注释到的基因数量显著上调;当LDA>2.0时,筛选出4种相关基因,其中CBM61、GT58和GH13_9属于FA组,GH0属于FC组。CARD抗性基因分析结果显示,当LDA>2.0时,筛选出3类差异抗性基因,FC组抗性基因主要富集于碳青霉烯类水解β-内酰胺酶,FA组抗性基因主要富集于vga type ABC F potein和糖肽抗性基因簇。【结论】 饮水中添加戊糖片球菌368能提高杜撒猪生长性能,并改变其粪便微生物群落组成,提升厚壁菌及梭菌等优势菌群的相对丰度,还能提高与复杂碳水化合物代谢相关的GH13、GH96和GH84等家族基因相对丰度。戊糖片球菌368可能具有促进复杂碳水化合物代谢相关菌群与酶类表达的潜在益生作用。
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- 面向点云分割的切距自适应猪各部位体积计算方法
- 林佳锐, 尹令, 张素敏, 刘汉兴, 曹维, 田绪红,
- 【目的】 构建适用于猪体点云分割的自适应切距切片体积计算方法,为高效获取猪新型表型组信息提供技术支持。【方法】 采用点云分割技术对猪体点云进行分割,划分出头部、躯干、四肢等8个主要部位,根据各部位不同几何形状及密度提出切距自适应算法,通过计算点云分布均匀性、密度均匀性和网格体积自适应调整切距参数,并选择最适合的切割方向采用切片法估算体积及各部位体积的占比情况。为验证算法的准确性,分别以标准形状点云(圆柱、正方体、圆球)、斯坦福Bunny兔子模型及排水法获得体积的模型小猪进行测试,并通过与真实体积对比评估算法精度。【结果】 自适应切距算法在标准几何体与复杂形状模型上均表现出高精度及良好适应性,在不同密度下表现出更高的精确性和鲁棒性。采用先分割后计算体积的方法估算出模型小猪体积为4379.658 cm3,与实际测量得到的体积绝对误差为157.642 cm3,相对误差为3.47%。将371个猪体点云样本数据划分为222个训练样本和149个测试样本,基于体积构建体重预估模型,体积与体重的相关系数(r)为0.952,表明猪体点云体积计算结果与猪体真实体重存在极强的正相关,体重估计值的绝对误差和相对误差分别为3.244 kg和2.91%。全部猪体点云计算各部位体积及其占比情况显示,头部体积平均占比为6.49%,四肢体积平均占比为10.32%,躯干体积平均占比为83.04%。【结论】 基于自适应切距的切片体积计算方法适用于猪体分割点云体积计算,在不同密度和复杂几何形状的点云体积计算中表现出明显优势,有效解决传统固定切片法无法适应点云密度不均匀且体积连续变化的问题,即通过测量不同部位体积,可估算出猪体各部位比例,为肉密度评估、量化育种及获取猪新型表型组信息提供技术支持。
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- DNA条形码技术在常见烧烤肉类真伪鉴别中的应用
- 王林俊, 任茸茸, 朱安琪, 李炳鑫, 朱梓伟, 龚理,
- 【目的】 研究DNA条形码技术在常见烧烤肉类真伪鉴别中的应用,为市场监管部门提供分子数据及技术支持。【方法】 从烧烤店、食堂、超市和线上平台4个渠道随机采集常见烧烤肉类食材共33份,利用PCR扩增测序技术获得其线粒体细胞色素c氧化酶亚单位I基因(COI)和12S rRNA序列,与NCBI-BLAST比对,从分子水平对这些烧烤肉类食材进行鉴定。通过与商品名对比,判断是否存在混伪现象。【结果】 利用通用引物扩增测序共获得28份烧烤肉类的线粒体COI基因和12S rRNA序列,其长度分别为630 bp(编码210个氨基酸残基)和552 bp。通过比对鉴定出28份烧烤肉类来源为家猪(Sus scrofa domesticus)、家牛(Bos taurus)、瘤牛(Bos indicus)、绵羊(Ovis aries)、绿头鸭(Anas platyrhynchos)、白鹅(Anser cygnoides domestics)、原鸡(Gallusgallus)、小黄鱼(Larimichthyspolyactis)和茎柔鱼(Dosidicus gigas),序列相似性为99.30%~100.00%;剩余5份样品因无法扩增或序列双峰原因无法通过分子水平进行准确鉴定。系统发育树明显分为两支,一支仅包括茎柔鱼,代表无脊椎动物;另一支由其余8个物种组成,共同构成脊椎动物群。在28份烧烤肉类食材中,共有9份样品的商品名与实际物种不符,均为利用廉价的商品冒充价格更高的食材,其中采集自食堂的掺假率100%,烧烤店的掺假率40%,线上平台购买的食材无掺假现象。【结论】 以线粒体COI基因和12S rRNA序列为代表的DNA条形码技术可对市场上常见烧烤肉类进行快速、准确地鉴定,具有广阔的应用前景。
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- 益生菌添食对家蚕幼虫生理及蚕蛹养分特征的影响
- 任燕, 王小慧, 肖阳, 邢东旭, 杨琼, 张伟龙, 钟赛意, 李庆荣, 邹宇晓,
- 【目的】 探究益生菌添食对家蚕幼虫生理及蚕蛹养分特征的影响,为益生菌在家蚕饲养中的应用及高品质蚕蛹食品的开发提供理论参考。【方法】 以家蚕5龄幼虫为研究对象,添食喷洒鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus GIM 1.325)和干酪乳杆菌(Lactobacillus casei GIM 1.411)的桑叶,分别设为LR组和LC组,对照组(CON)添食喷洒等量稀释的MRS肉汤培养基的桑叶。取血淋巴、中肠上清液、脂肪体和全肠(含内容物)。记录添食后第6 d家蚕幼虫和蚕蛹死亡数,计算家蚕5龄幼虫存活率和茧层率。使用试剂盒检测肠道α-淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶活力与血淋巴总抗氧化能力、总超氧化物歧化酶活力和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除能力。采用实时荧光定量PCR检测脂肪体组织抗菌肽基因相对表达量。利用Illumina HiSeqTM 2500平台对肠道菌群进行操作分类单元(OTU)聚类分析和Alpha多样性指数分析,并检测蚕蛹营养成分。【结果】 LR和LC组家蚕5龄幼虫存活率显著高于CON组(P<0.05,下同)。家蚕5龄幼虫添食益生菌后第1~6 d,LR和LC组家蚕肠道α-淀粉酶活力均显著低于CON组,胰蛋白酶活力均显著高于CON组,除第5 d外,LR和LC组脂肪酶活力均显著高于CON组;除第2和第6 d外,LR组家蚕血淋巴总抗氧化能力均显著高于CON组,除第1和第5 d外,LR组总超氧化物歧化酶活力均显著高于CON组,除第3和第6 d外,LC组总抗氧化能均显著低于CON组,在第1~3 d,LC组总超氧化物歧化酶活力均显著高于CON组,LR和LC组DPPH自由基清除能力在第2~6 d均显著高于CON组。实时荧光定量PCR结果显示,与CON组相比,LR和LC组家蚕脂肪体组织抗菌肽基因BmAttacin1、BmCecropinB6、BmDefensinA和BmLebocin3相对表达量在添食后第4和第6 d显著升高,LC组BmGloverin2基因相对表达量在添食后第2、第4和第6 d均显著升高,LR和LC组BmMoricin基因相对表达量在添食后第2、第4和第6 d均显著升高。OTU聚类分析结果显示,除添食后第4 d外,同一取样时间下益生菌添食组OTU数量均显著低于对照组。MetaCyc通路功能预测分析结果显示,同一取样时间下,参与碳水化合物生物合成的功能基因相对丰度显著低于对照组。蚕蛹营养成分分析结果显示,与CON组相比,LR和LC组蚕蛹粗蛋白含量显著升高,总糖含量显著降低。【结论】 益生菌添食能提高家蚕5龄幼虫存活率和对营养物质的消化能力,并通过调节血淋巴总抗氧化能力、超氧化物歧化酶活力、DPPH自由基清除能力和抗菌肽基因的相对表达量来增强家蚕免疫力,还能改善蚕蛹营养成分。
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- 农村基础设施投入对农民生计韧性的影响效应及作用机制
- 刘蓉, 王艳伟, 任飞武, 黄宜,
- 【目的】 检验农村基础设施投入对农民生计韧性的影响及其作用机制,明确不同地区农村基础设施投入对农民生计韧性的影响是否存在异质性,为推进乡村全面振兴及提升农民生计韧性提供决策参考。【方法】 基于2011— 2021年我国30个省份(不含港澳台及西藏)的平衡面板数据,从暴露性、敏感性、缓冲能力、学习能力和自组织能力5个方面对农民生计韧性进行测度,采用固定效应模型、系统GMM模型、中介效应模型和门槛效应模型,检验农村基础设施投入对农民生计韧性的影响及其作用机制,揭示劳动力转移、产业结构升级和农业规模化经营在农村基础设施投入与农民生计韧性间的中介作用。【结果】 (1)我国东部、中部和西部地区的农村基础设施投入均能极显著促进农民生计韧性(P<0.01,下同),影响系数呈西部>中部>东部的格局,且随相关政策的实施而提升;(2)从作用机制分析来看,农村基础设施投入可通过提升劳动力转移、农业规模化经营和产业结构升级,而促进农民生计韧性,尤其劳动力转移是关键路径;(3)从区域异质性分析来看,农村基础设施投入对西部地区和中部地区农民生计韧性的作用效应高于东部地区,说明农村基础设施投入对我国不同地区农民生计韧性的影响存在明显差异;(4)随着劳动力转移、农业规模化经营和产业结构升级,农村基础设施投入对农民生计韧性的推动作用呈非线性变化。其中,改善劳动力转移和农业规模化经营水平是带来显著收益的辅助性手段。【建议】 深入认识农村基础设施投入对农民生计韧性的影响,并从以下4个方面着手提升农民生计韧性:(1)提高农村基础设施投入,完善配套政策;(2)因地制宜,实施差异化投入策略;(3)加强就业保障,提升劳动力转移质量;(4)转变农业生产方式,推动农业规模化发展和产业结构升级。
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- 基于生命周期评价法的我国油菜碳足迹核算与时空变化分析
- 吴海燕, 仇欢欢, 周倩,
- 【目的】 深度剖析近年来我国油菜碳足迹的时空演变及来源构成变化趋势,并提出油菜种植减排增产的可行方向,为制定油菜种植产业政策和优化种植结构提供参考依据。【方法】 基于油菜投入产出数据,采用生命周期评价法测算2004—2022年我国15个油菜种植省份的油菜碳足迹,分析油菜碳足迹变化特征,并有针对性提出减排策略。【结果】 2004—2022年我国油菜温室气体排放总量、单位面积碳足迹和单位产量碳足迹总体上呈增长趋势,温室气体排放总量年均增长量约0.34×109 kg CO2eq,单位产量碳足迹年均增长量约0.01 kg CO2eq/kg,单位面积碳足迹年均增长量约0.049×103 kg CO2eq/ha;在省份层面,长江中上游及西南、西北种植区的油菜温室气体排放总量呈正增长趋势,以湖南省增长最快,年均增长量为20.668×107 kg CO2eq,而江苏省、安徽省、河南省和浙江省呈下降趋势,对应的年均变化量分别为-9.925×107、-8.606×107、-2.869×107和-2.324×107 kg CO2eq。除重庆市外,我国主要油菜种植区的单位面积碳足迹均随时间的推移而增长,其中增长较快的有湖南省、贵州省和甘肃省,年均增长量分别为98.632、103.165和120.070 kg CO2eq/ha。我国大部分油菜种植区的单位产量碳足迹随时间的推移而增加,仅重庆市、江苏省、云南省、浙江省、江西省和四川省的单位产量碳足迹呈降低趋势。从碳足迹构成来看,化肥生产和化肥施用是我国油菜种植中碳足迹的主要来源,二者的单位面积碳足迹占比合计为70.94%,其次是灌溉和人工产生的碳排放,即控制化肥和灌溉投入量是我国油菜种植减排的主要方向。我国各省油菜种植各环节单位面积碳足迹占比存在一定差异,但总体上与全国油菜单位面积碳足迹构成保持一致。【建议】 积极推广油菜化肥减量增效技术,提高化肥利用效率;普及推广油菜节水节能灌溉技术,着力减少灌溉能耗;科学规划油菜产业短长期目标,优化生产区域布局。
