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當期目錄

    2016年 第49卷 第15期 刊出日期:2016-08-01
      
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    大麥RIL群體內不同類型苗粉和籽粒元素的差異
    曾亞文,汪祿祥,楊曉夢,楊加珍,杜 娟,普曉英,杜麗娟,楊樹明,肖 亞,楊 濤
    中國農業科學. 2016, 49(15):  2857-2866.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.001
    摘要 ( 255 )   HTML ( 2 )   PDF (442KB) ( 253 )   收藏
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    【目的】研究大麥重組近交系群體(RIL)的變異類型分類與苗粉(麥苗)及籽粒的礦質元素含量及其遺傳變異,揭示栽培大麥苗粉及籽粒礦質元素含量的遺傳變異。【方法】采用栽培大麥變種分類方法,按照穗芒顏色、護穎寬窄、側小穗有無內外稃、芒性狀、粒色、穗密度及籽粒稃狀對194個紫光芒裸二棱?Schooner大麥RIL株系及其親本進行變異類型分類。用ICP-AES測定194個紫光芒裸二棱?Schooner大麥RIL株系及其親本的籽粒和苗粉中9種礦質元素(P、Zn、Fe、Mn、Mg、Ca、Cu、Na和K)含量。【結果】從Violiglabrum ´ Erectum培育的194個RIL株系及其親本劃分為Nutans、Hypianthinum、Lanthonudum、Violiglabrum、Medicum、Nudum、Erectum、Violimedicum、Neogenes、Glabrinudidubium、Jachanum、Luchuanicum和Violierectum共13個變異類型,變異分類性狀基因型間差異顯著。籽粒礦質元素含量變異類型間差異顯著(1.9—6.4倍),而苗粉差異較小(1.2—2.1倍)。前者籽粒元素變種類型最高倍數差異依次為Cu(Glabrinudidubium/ Violierectum=6.4)>Mn(Violimedicum/Violierectum=3.8)>Fe(Neogenes/Glabrinudidubium=2.9)>K(Medicum/Violierectum=2.3)>Zn(Violiglabrum/Jachanum=2.2)>P(Violimedicum/Jachanum=2.1)=Ca(Medicum/Violierectum=2.1)>Mg(Violimedicum/Jachanum = 1.9)= Na(Violimedicum/Violierectum= 1.9),后者苗粉元素變種類型最高倍數差異依次為Na(Violierectum/Luchuanicum=2.1)>Fe(Neogenes/Erectum=1.5)>Ca(Jachanum/Luchuanicum=1.4)=Cu(Violiglabrum/Hypianthinum=1.4)>Zn(Lanthonudum/Violimedicum=1.3)=Mg(Nudum/Luchuanicum=1.3)=K(Violierectum/Hypianthinum=1.3)>P(Luchuanicum/Glabrinudidubium=1.2)=Mn(Nudum/Erectum =1.2),而籽粒及苗粉中P、Zn、Mn、Mg、Ca和K含量變種類型間差異顯著或極顯著。7種苗粉與籽粒元素比為1.1—51.4倍,13個變種類型苗粉與籽粒元素比值變種類型最高倍數差異依次為Na(Violierectum 51.4)>Ca(Violierectum 19.9)>K(Violierectum 15.4)>Fe (Glabrinudidubium 8.8)>Mg(Jachanum 3.4)>Mn(Violierectum 3.2)>Zn(Jachanum 2.9)>P (Jachanum 2.7)>Cu(Violierectum 2.1)。根據RIL及其親本的籽粒、苗粉9種礦質元素含量或苗粉/籽粒元素含量比值均可將13個變種類型劃分為4個類群,群間差異明顯而群內差異不大。絕大多數變種類型的籽粒和苗粉礦質元素含量與原始的云南地方品種紫光芒裸二棱的含量相近。【結論】大麥籽粒和苗粉的礦質元素含量在變種類型間差異顯著,而在變種類型內差異不顯著,籽粒礦質元素含量差異顯著而苗粉含量差異不顯著,礦質元素在栽培大麥變種類型馴化中起重要作用。
    棉花脫水素GhDHN1的克隆及其表達
    王俊娟,穆 敏,王 帥,陸許可,陳修貴,王德龍,樊偉麗,陰祖軍,郭麗雪,葉武威,喻樹迅
    中國農業科學. 2016, 49(15):  2867-2878.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.002
    摘要 ( 332 )   HTML ( 1 )   PDF (1940KB) ( 465 )   收藏
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    【目的】通過對棉花脫水素基因結構特征及其在低溫脅迫下表達模式進行分析,探討脫水素在棉花響應低溫過程中的功能,為棉花抗冷育種提供理論基礎。【方法】以棉花抗冷品種豫2067為試驗材料,根據棉花陸地棉基因組序列查找已知脫水素(dehydrin,Dhn)基因的CDS序列,利用Primer5軟件設計引物,克隆該基因,并命名為GhDHN1;采用生物信息學方法分析其蛋白質性質、氨基酸含量特征、功能結構域、系統進化樹;選擇XbaⅠ和SmaⅠ酶切位點對植物表達載體pBI121::GFP進行雙酶切,采用In-Fusion連接技術構建融合蛋白瞬時表達載體pBI121-GhDHN1::GFP;分析其在洋蔥表皮細胞中的瞬時表達,進行亞細胞定位;利用抗冷材料豫2067在三葉期對低溫處理(4℃,24 h)前后的葉片和根系進行轉錄組測序,篩選差異表達基因;在三葉期時分別對豫2067(抗冷品種)和衡棉3號(冷敏感品種)進行低溫(4℃,24 h)處理,利用實時熒光定量方法分別比較根、莖、葉中GhDHN1表達量,對該基因在2個抗冷差異材料葉中的表達量進行比較;對豫2067進行不同時間低溫(4℃)處理,分析GhDHN1在葉片和根中的動態表達模式。【結果】該基因全長為726 bp,開放閱讀編碼框為636 bp,編碼211個氨基酸,預測分子量為23.79 kD,等電點為5.04,富含谷氨酸(26.10%)和賴氨酸(19.40%),不含色氨酸,半衰期為30 h,蛋白呈酸性,帶負帶荷,帶負電荷的殘基總數為60%;GhDHN1的二級結構α螺旋(Alpha helix)包含116個氨基酸殘基,占54.98%,組成該蛋白的主體結構,無規則卷曲(Random coil)的氨基酸殘基有87個;GhDHN1位于陸地棉D亞組第9染色體(Dt_chr9)上,在cDNA的259—348位置上含有一個長度為90 bp的內含子,2個外顯子長度分別為258和378 bp;SMART和CDD分析表明該氨基酸序列含有2個保守的富含賴氨酸的K片段和1個保守的富含絲氨酸S片段,具有親水素蛋白結構域pfam00257,表明該蛋白為K2S型脫水素;系統進化樹分析表明,陸地棉親水素GhDHN1與可可親緣關系最近;洋蔥表皮細胞中瞬時表達分析表明,GhDHN1蛋白主要定位在細胞膜附近。轉錄組分析表明,該基因在棉花三葉期葉片和根中,受低溫處理后上調表達;熒光定量PCR分析表明,GhDHN1在4℃低溫脅迫24 h后,在葉片、莖、根中均上調表達,在葉中上調表達倍數最大,在低溫處理4 h和24 h時葉片中有2個表達高峰,在低溫處理6 h和12 h時在根中有2個表達高峰,在抗冷材料葉片中的表達是冷敏感材料的2.47倍,說明該基因可能參與了棉花對低溫的適應性調控。【結論】陸地棉GhDHN1屬于典型的K2S型脫水素,與可可親緣關系最近。該基因響應低溫脅迫,在抗冷材料和冷敏感材料中表達差異顯著,其表達量與棉花的抗冷性呈正相關,可以作為篩選不同抗冷材料的標記,同時可以作為重要的候選基因來培育棉花抗冷新材料。
    擬南芥硫苷生物合成相關基因的組織和脅迫誘導表達譜的全基因組分析
    杜 海,冉 鳳,劉 靜,文 婧,馬珊珊,柯蘊倬,孫麗萍,李加納
    中國農業科學. 2016, 49(15):  2879-2897.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.003
    摘要 ( 265 )   HTML ( 2 )   PDF (11635KB) ( 1462 )   收藏
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    【目的】分析擬南芥中硫代葡萄糖苷(Glucosinolatcs,簡稱硫苷)生物合成相關基因在不同組織器官、不同發育時期及不同生物和非生物脅迫處理條件下的表達譜,為篩選控制硫苷合成的關鍵基因、解析硫苷的生物合成規律及其在植物抗逆脅迫過程中的作用奠定基礎。【方法】利用AtGenExpress和PLEXdb中的10組表達譜芯片數據和2組轉錄組數據分析擬南芥中硫苷生物合成途徑82個結構基因和調控基因的時空表達特性及其受生物和非生物脅迫的表達模式;采用Real-time PCR技術對10個硫苷合成途徑的關鍵結構基因和調控基因的表達譜進行驗證;并利用STRING v10軟件分析硫苷生物合成途徑相關基因的表達模式的相關性。【結果】組織表達特性分析結果表明,擬南芥硫苷生物合成相關基因在營養器官和生殖器官中的表達模式差異較大,相關基因在營養器官中具有較高的表達量,在生殖器官中的表達量則較低,表明硫苷主要在營養組織中合成;其中脂肪族硫苷合成相關基因在莖、葉等地上營養組織中的表達量較高,而吲哚族硫苷合成相關基因則在根、莖、葉等地上和地下組織中均有較高的表達,且基因在同一組織的不同發育時期的表達量通常具有差異,表明基因的表達還具有時空特異性;熒光定量PCR分析結果證明10個硫苷合成途徑代表基因的表達譜與芯片數據的結果保持一致;脅迫表達分析結果表明,脂肪族和吲哚族硫苷合成相關基因的表達均受到部分生物和非生物脅迫因子的誘導表達,其中吲哚族硫苷合成相關基因更易受到丁香假單胞桿菌(Pseudomonas syringae)、甘藍鏈格孢菌(Alternaria brassicicola)、桃蚜(Myzus persicae)等生物和低溫(4℃)、高鹽、高溫(38℃)等非生物脅迫因子的誘導表達;共表達分析結果表明,脂肪族和吲哚族硫苷合成分支途徑內相關調控基因與結構基因的表達模式的相關性較高。【結論】擬南芥硫苷生物合成相關基因主要在營養組織中高表達,在種子中低表達;植物中存在一個硫苷轉運系統,負責將營養組織中合成的硫苷轉運到種子中貯藏;硫苷合成相關基因的表達受到病原菌、蟲害、高溫等逆境因子的影響,其中吲哚族硫苷合成相關基因更易受到生物和非生物脅迫因子的誘導表達,說明吲哚族硫苷可能對植物抗性更為重要。
    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    前茬小麥秸稈處理方式對河西走廊地膜覆蓋玉米農田土壤水熱特性的影響
    殷 文,陳桂平,柴 強,趙 財,馮福學,于愛忠,胡發龍,郭 瑤
    中國農業科學. 2016, 49(15):  2898-2908.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.004
    摘要 ( 241 )   HTML ( 1 )   PDF (470KB) ( 650 )   收藏
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    【目的】農田土壤水熱特性是決定作物生長發育和資源利用效率的關鍵因素,研究前茬處理方式對后茬農田土壤水熱特性的影響,為試區高效麥玉輪作模式耕作措施的優化提供依據。【方法】在甘肅河西綠洲灌區,通過田間試驗,研究前茬小麥秸稈不同處理方式和耕作措施(25 cm高茬收割立茬免耕—NTSS,25 cm高茬等量秸稈覆蓋免耕—NTS,25 cm高茬等量秸稈翻壓—TIS和傳統低茬收割翻耕—CT)對后茬地膜覆蓋栽培玉米農田土壤水熱特性的影響。【結果】與CT相比,NTSS、NTS可提高后茬地膜覆蓋玉米農田0—110 cm土層播種至苗期、拔節至大喇叭口期、吐絲至開花期的平均土壤含水量,分別高5.0%—7.8%、4.4%—5.4%和4.8%—7.1%,NTSS與NTS間的平均土壤含水量差異不顯著;灌漿期內,NTS的土壤含水量比CT高4.7%,但NTSS與CT差異不顯著,NTS具有保持后茬地膜覆蓋玉米全生育期良好土壤水分含量的優勢。NTSS、NTS減小了后茬地膜覆蓋玉米吐絲期之前的耗水量,增大了吐絲期之后的耗水量,有效協調玉米生育前期與后期需水矛盾,以NTS的效果更突出。NTSS、NTS可有效改善后茬地膜覆蓋玉米農田表層0—25 cm土壤的熱量條件,NTS調控效應更強,2010年,NTS 8:00時的平均土壤溫度比CT高0.76℃;2個試驗年度內,NTS 14:00和18:00時的平均土壤溫度比CT分別低3.67—3.87℃和1.19—1.30℃,說明前茬小麥秸稈免耕覆蓋在晝夜低溫期具有保溫效應,而高溫時具有降溫作用。NTSS、NTS降低了后茬地膜覆蓋玉米農田土壤積溫,其中NTS處理玉米播種至拔節期、拔節至吐絲期、吐絲至灌漿末期的土壤積溫比CT分別低67.1—76.2℃、29.3—50.5℃和46.7—75.3℃,降幅大于NTSS。從玉米不同生育時期平均大氣-土壤溫差可知,NTS在低溫季有保持土壤溫度的作用,在高溫季節有相對降溫的作用,是減少氣溫變化對玉米生長發育過度影響的重要機制。與CT相比,NTSS、NTS、TIS提高了后茬地膜覆蓋玉米的籽粒產量,增產幅度為11.3%—17.5%,其中NTS兩年籽粒產量最高,分別達到13 470和13 274 kg·hm-2,較TIS高5.6%—9.0%。【結論】前茬小麥秸稈免耕覆蓋(NTS)是綠洲灌區地膜覆蓋玉米適宜的前茬處理措施。
    甘蔗近緣種蔗茅(Erianthus fulvus)光合氣體交換特性的差異分析
    徐超華,李純佳,陸 鑫,劉新龍,李旭娟,毛 鈞,林秀琴,劉洪博,字秋燕,蔡 青
    中國農業科學. 2016, 49(15):  2909-2920.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.005
    摘要 ( 178 )   HTML ( 1 )   PDF (397KB) ( 353 )   收藏
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    【目的】研究蔗茅無性系氣體交換特性,篩選高光效種質資源,為開展高光效品種培育等相關研究奠定基礎。【方法】在自然條件下,利用Li-6400便攜式光合儀測定36份蔗茅種質資源的光合氣體交換參數,如葉片凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率、葉片飽和水汽壓虧缺、蒸騰效率、葉片瞬時水分利用效率。【結果】36份蔗茅種質資源平均凈光合速率為17.61 µmol·m-2·s-1,倍數變化為2.28;平均氣孔導度為0.15 mol·m-2·s-1,倍數變化為2.88;平均胞間CO2濃度為163.49 µmol·mol-1,倍數變化為2.29;平均蒸騰速率為2.17 mmol·m-2·s-1倍數變化為1.96;平均葉片飽和水汽壓虧缺為1.38 MPa,倍數變化為1.60;平均蒸騰效率為124.43 µmol CO2·mol-1H2O,倍數變化為1.93;平均葉片瞬時水分利用效率為8.12 µmol CO2·mmol-1H2O,倍數變化為1.75。36份蔗茅無性系光合氣體交換參數變異系數范圍為11.79%—26.79%,其中,氣孔導度變異系數最高(26.79%),凈光合速率次之(21.48%),葉片瞬時利用效率最低(11.79%),36份蔗茅無性系光合氣體交換參數間存在較大差異。凈光合速率與蒸騰速率、氣孔導度、葉片瞬時水分利用效率呈顯著正相關,與葉片飽和水汽壓虧缺呈顯著負相關;氣孔導度與胞間CO2濃度、蒸騰速率呈顯著正相關,與葉片飽和水汽壓虧缺、蒸騰效率呈顯著負相關。環境因子相關分析表明,葉片飽和水汽壓虧缺與經度呈正相關,與海拔、緯度呈負相關,依據海拔劃分為高海拔和低海拔,高海拔擁有相對較高的光合速率。進一步利用主成分分析選出2個主成分,方差累計貢獻率達到89.79%,凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率即光合效率作為第一主成分的主導因子;胞間CO2濃度、葉片瞬時水分利用效率、蒸騰效率即水分利用效率因子作為第二主成分的主要因子。36份蔗茅無性系材料可劃分為五類,分別劃分為光合效率高、較高、中、低、較低和水分利用效率高、較高、中、低、較低類5個類群。在聚類基礎上進行逐步判別分析,7個光合氣體交換參數有5個進入判別函數,建立了5個判別能力較高的判別模型,回判的準確率達97.22%。【結論】第Ⅳ大類群具有較高光合效率和較高水分利用效率,材料豐富,擁有較好的育種應用前景。
    DTA-6和S3307對大豆存留莢和脫落莢生理調控的效應
    崔洪秋,馮乃杰,孫福東,劉春娟,何天明,趙晶晶,劉 洋,龔 屾,師 臣,鄭殿峰
    中國農業科學. 2016, 49(15):  2921-2931.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.006
    摘要 ( 211 )   HTML ( 1 )   PDF (468KB) ( 255 )   收藏
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    【目的】在半干旱地區,研究植物生長促進型和延緩型調節劑作用下,大豆花莢發育過程中存留和脫落莢生理效應差別,探討調節劑減少大豆脫落作用的生理效應,為提高大豆產量尋找途徑。【方法】試驗于2012—2013年在黑龍江省大慶市林甸縣,始花期(R1)對3個大豆品種綏農28(SN28)、墾豐16(KF16)、合豐50(HF50)分別葉面噴施調節劑2-N、N-二乙氨基乙基己酸酯(diethyl aminoethyl hexanoate,DTA-6)和烯效唑(uniconazole,S3307),噴施清水作為對照(CK)。從噴藥后第35天(R5)開始第1次取樣,每隔7 d取樣1次。采集存留和脫落的花莢,并將莢皮與籽粒分開,液氮速凍30 min,取出置于低溫冰柜中(-40℃),待全部樣品收集完畢,統一測定。比較研究各處理中存留和脫落莢中氧自由基代謝、相關脫落酶、可溶性物質等生理指標的調控效應。【結果】(1)隨著莢發育進程,脫落莢中丙二醛(methane dicarboxylic aldehyde,MDA)含量、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性、過氧化物酶(peroxidase,POD)活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白質含量顯著高于存留莢,脫落纖維素酶(abscission cellulose,AC)、多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase,PG)活性顯著低于存留莢。(2)DTA-6和S3307都能夠調控大豆存留莢和脫落莢生理,二者過程不同,結果相似。二者調控效應表現為:總體上降低了存留莢MDA含量,提高了SOD、POD活性,效果S3307優于DTA-6,在綏農28和墾豐16鼓粒中早期,合豐50鼓粒后期階段性的降低了存留莢AC活性、PG活性。存留莢和脫落莢生理差別隨著莢的生育進程,隨之變化,不同莢生育時期,差異幅度不同。存留莢和脫落莢生理指標的差異也受品種內在遺傳因素影響。【結論】脫落后的莢生理指標狀態與存留莢相比表現為質膜過氧化作用增強,保護酶系統的平衡被破壞,可溶性物質增加,脫落酶活性降低可能受脫落過程環境影響較大。脫落莢和存留莢生理相關指標存在差異,并受莢發育時期和品種影響。DTA-6和S3307調控后存留莢具有較強的生理調控和自我修復能力,其膜損傷、滲透調節、保護酶系統、脫落酶活性降低等均對降低脫落有積極的響應。
    植物保護
    專題導讀:病蟲害生物防治是實現蔬菜安全生產的主要途徑
    雷仲仁
    中國農業科學. 2016, 49(15):  2932-2934.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.007
    摘要 ( 229 )   HTML ( 1 )   PDF (248KB) ( 765 )   收藏
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    據世界糧農組織最新統計,世界蔬菜收獲面積約為5 864萬公頃,總產量約11.65億噸;而中國蔬菜收獲面積約2 468萬公頃,總產量7.58億噸;種植面積和總產量分別占世界的42%和65%。中國蔬菜種植面積、總產量、人均蔬菜消費量及出口量均居世界第一,是名副其實的蔬菜生產、消費與出口大國。同時蔬菜病蟲害種類和發生危害程度在所有作物中也居前列,如鄭建秋[1]編著的《現代蔬菜病蟲害鑒別與防治手冊》記載蔬菜病蟲害1 323種。一般病蟲害危害對蔬菜造成的損失為20%—30%,嚴重的可達50%以上。為了控制病蟲害,常常大量使用化學農藥,造成產品質量安全、環境污染及病蟲害抗藥性提高等問題時有發生。因此,蔬菜病蟲害生物防治及蔬菜安全生產早已成為社會關注的焦點,也是國家和相關農業科研、推廣應用部門研究的重點與難點。如2016年,科技部聚焦國家重大戰略任務、圍繞解決當前國家發展面臨的瓶頸和突出問題,啟動了一系列重點專項,其中包括“化學肥料和農藥減施增效綜合技術研發”試點專項(包含42個項目)。為了實現化肥農藥“雙減”,提高蔬菜品質、保障蔬菜產品安全和環境安全,生物防控技術就成為首選的替代技術,而且是最有效的途徑。所以,加大蔬菜病蟲害生物防控的基礎理論與應用技術研究顯得尤為重要,目前國家的重視與支持為蔬菜病蟲害生物防控技術的研究與應用提供了很好的發展機遇。
    在蔬菜病蟲害生物防治技術的研究與應用方面,近年來取得了很大的進展[2]。本欄目此次集中發表的5篇論文中,有3篇是關于蔬菜害蟲生物防治研究與應用的,2篇是關于蔬菜病害生物防治研究與應用的。在3篇害蟲生物防治的論文中,有2篇涉及應用生物多樣性來保護利用天敵控制害蟲,而此方面的研究目前已成為害蟲生物防治的一個熱點,即害蟲天敵植物支持系統的研究與應用。為天敵昆蟲提供食物、提供越冬和繁殖場所、提供逃避農藥和耕作干擾等惡劣條件的庇護及適宜生長的微觀環境的植物體系就構成了害蟲天敵的植物支持系統[3-5]。一般將這些植物稱為儲蓄植物或載體植物,它是一個天敵飼養和釋放系統,是在作物中有意添加或建立的用于溫室或大田害蟲防治的系統[6-7]。如利用蓖麻載體植物系統防治煙粉虱(Bemisia tabaci[8];利用誘集寄主苘麻防治B型煙粉虱等儲蓄植物系統已取得了很好的防治效果[9]。吳圣勇等[10]研究表明采用協調天敵誘集和助增策略,通過混合種植不同誘集植物,誘集到了多種自然天敵類群,并將篩選出的優勢天敵構建成儲蓄植物系統。如將小麥-麥蚜-瓢蟲的儲蓄植物系統應用于溫室后的第2周,接種200頭瓢蟲的處理,蚜蟲密度顯著低于其他處理,防治效果為69.4%。因此,以天敵昆蟲誘集、保護、篩選和利用為一體的害蟲生物防治思路在實踐中具有可行性。傳統的蔬菜病蟲害防治理念主要依賴化學防治措施,不僅影響蔬菜產品質量和農田環境,破壞菜田生態系統的穩定性,降低菜田的生物多樣性,而且還使有益生物種群受到制約。因此,保護利用節肢動物群落多樣性和有益天敵種群數量,對控制害蟲具有重要意義[11]。曾糧斌等[12]研究表明不同防治措施對花椰菜地節肢動物群落特征的影響不同,藥劑防治措施雖然能有效降低害蟲的種群數量,但也使天敵數量相應地減少,而生物農藥對花椰菜地節肢動物群落影響小于化學農藥;發現地表中性昆蟲對捕食性天敵前期定殖有一定的作用。該研究為花椰菜地害蟲防治和天敵保護利用提供了依據。球孢白僵菌(Beauveria bassiana)是一類研究與應用較多的殺蟲真菌,它對15個目149個科的700多種昆蟲以及6個科的10多種蜱螨有侵染致病作用[13]。目前中國登記注冊的球孢白僵菌產品共13個,其中大部分可用于薊馬、粉虱、蚜蟲等蔬菜害蟲的防治。近年來中國農業科學院植物保護研究所應用白僵菌防治溫室黃瓜、西蘭花、茄子等蔬菜上的西花薊馬(Frankliniella occidentalis)和煙薊馬(Thrips tabaci),其防治效果在70%左右[14]。雖然蟲生真菌對多種害蟲有很好的控制作用,但在應用中經常會遇到菌株退化問題,張慧等[15]通過開展連續繼代培養對高毒菌株產孢和毒力的影響研究,獲得對西花薊馬毒力和產孢量均高且穩定的球孢白僵菌菌株,進一步提出有效防止菌株退化、優良菌株保存和改良的方法與措施,為高效菌株的規模化生產提供了參考。
    解淀粉芽孢桿菌(Bacillus amyloliquefaciens)是重要的植物根圍促生細菌,在植物病害生物防治中起到重要作用,其中B1619菌株能夠有效地防控番茄枯萎病,防治效果達到80%左右,其主要作用機理為在植物根部定殖,保護植物不受病菌侵染,誘導植株產生抗病性[16]。向亞萍等[17]進一步研究發現,B1619菌株分泌的3種脂肽類抗生素中對番茄枯萎病菌(Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici)生長起重要抑制作用的為bacillomycin L和fengycins,為該菌株今后的開發和應用推廣提供了理論依據。根結線蟲嚴重制約了蔬菜的產量,每年對農作物造成的損失達到幾十億美元[18-19]。施用化學殺線劑防治根結線蟲病雖然見效快,但會因農藥殘留而極大降低蔬菜品質,破壞生態平衡,嚴重威脅農業的可持續發展。利用生物防治替代化學防治是減輕根結線蟲危害的重要策略之一,將生物有機肥與生物菌劑相結合的可持續治理體系日益受到重視,選擇合適的生防菌株,并進行搭配組合,使之由單一菌肥向復合菌肥、單功能向多功能方面發展具有重要意義。目前所使用的菌種已達到100多種,包括細菌、真菌、放線菌及藍藻等。據報道,淡紫擬青霉(Paecilomyces lilacinus)顆粒劑對黃瓜根結線蟲的生防效果為39.8%,同時可增加黃瓜產量[20];交枝頂孢霉(Acremonium implicatum)為線蟲條件致病真菌,對南方根結線蟲(Meloidogyne incognita)的寄生率為33.8%[21]。馬玉琴等[22]研究評價了短短芽孢桿菌(Brevibacillus brevis)、淡紫擬青霉、交枝頂孢霉、鉤狀木霉(Trichoderma hamatum)等生防菌劑配比的生物有機菌肥對黃瓜根結線蟲病的防治效果以及對黃瓜生長、產量的影響,篩選出3個高效菌肥組合,即5號組合(短短芽孢桿菌、交枝頂孢霉)、6號組合(短短芽孢桿菌、淡紫擬青霉)、9號組合(短短芽孢桿菌、淡紫擬青霉、交枝頂孢霉、鉤狀木霉)對黃瓜根結線蟲病防治及增產作用具有較好的綜合表現,為進一步開發利用菌肥、實現化肥農藥“雙減”、安全防病與增產提供了依據。
    本專題所發表的5篇有關蔬菜病蟲害生物防控研究與應用的論文,僅僅是該研究領域的很小部分,只是想以專題的形式拋磚引玉,并借國家大力提倡的化肥農藥“雙減”之契機,促進蔬菜病蟲害生物防控技術的研究與發展。
    解淀粉芽孢桿菌B1619脂肽類抗生素的分離鑒定及其對番茄枯萎病菌的抑制作用
    向亞萍,周華飛,劉永鋒,陳志誼
    中國農業科學. 2016, 49(15):  2935-2944.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.008
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    【目的】從解淀粉芽孢桿菌(Bacillus amyloliquefaciens)生防菌株B1619發酵液上清中分離脂肽類抗生素,分析其抑菌活性相關成分,為應用解淀粉芽孢桿菌B1619菌株防控番茄枯萎病提供依據。【方法】利用特異性引物對B1619中3種脂肽類抗生素合成相關基因sfpituAfenB進行檢測;通過鹽酸沉淀、甲醇抽提法等方法提取脂肽類抗生素粗提物;用SupelcleanTM LC-18柱及PHASE HF-NH2柱對3種脂肽類抗生素粗提物進行分離;通過MALDI-TOF-MS和HPLC分析、鑒定3種脂肽類抗生素;采用平板對峙培養分別測定3種脂肽類抗生素粗提物對番茄枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.lycopersici)的抑菌活性。【結果】從解淀粉芽孢桿菌B1619的基因組DNA中擴增sfpituAfenB等脂肽類抗生素合成基因,擴增產物經克隆、測序分析,表明B1619菌株中含有這3個基因。通過HPLC分析,發現60%甲醇洗脫液分離物分別在12、16.5、18 min處出現相應峰值,保留時間與bacillomycin L標準品一致,分泌量為18.5 mg·L-1;70%甲醇洗脫液分離物分別在22、34、37、51及53 min處出現相應峰值,保留時間與fengycins標準品一致,分泌量為5.1 mg·L-1;100%甲醇洗脫液分離物分別在27、37、41、51及53 min處出現相應峰值,保留時間與surfactins標準品一致,分泌量為74.3 mg·L-1。經液質聯用進一步驗證分析3種脂肽類抗生素的質子化峰值,60%甲醇洗脫液分離物峰值范圍在m/z=1 043.4、1 057.5和1 071.4 Da,是C13—C15的bacillomycin L;70%甲醇洗脫液分離物峰值范圍在m/z= 1 463.9、1 477.9、1 491.9和1 505.9 Da,是C15—C17的fengycins;100%甲醇洗脫液分離物峰值范圍在m/z=1 008.6、1 022.7和1 036.7 Da,是C13—C15的surfactins。平板對峙法試驗結果表明1 mg·mL-1 bacillomycin L和fengycins對番茄枯萎病菌有較強的抑菌效果,而1 mg·mL-1surfactins對番茄枯萎病菌的抑菌活性較弱,再將surfactins的濃度提高至3和6 mg·mL-1,發現其抑菌效果沒有明顯變化。【結論】B1619菌株分泌3種脂肽類抗生素,其中對番茄枯萎病菌生長起重要抑制作用的抗生素是bacillomycin L和fengycins,surfactins對番茄枯萎病菌的抑制活性較弱。
    生防型菌肥對黃瓜生長及根結線蟲病的影響
    馬玉琴,魏 偲,茆振川,楊宇紅,馮東昕,謝丙炎
    中國農業科學. 2016, 49(15):  2945-2954.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.009
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    【目的】評價短短芽孢桿菌、淡紫擬青霉、交枝頂孢霉、鉤狀木霉等生防菌劑配比的生物有機菌肥對黃瓜根結線蟲病的防治效果以及對黃瓜生長、產量的影響, 確定高效菌肥組合。【方法】將4種菌劑按照國家標準分別與有機肥進行配比形成單菌劑、多菌劑等1—10號菌肥試驗設置,以不施肥為空白對照,以有機肥、噻唑膦分別為肥料及化學藥劑對照。通過盆栽接種根結線蟲、根結線蟲病溫室小區試驗及無根結線蟲病田間測產試驗等對10種不同配比組合的生物菌肥進行試驗,通過對黃瓜產量、株高、地上部鮮重以及黃瓜根結線蟲病病情指數的調查分析,比較不同配比組合的生物菌肥對黃瓜根結線蟲病防治效果以及對黃瓜生長勢、產量的影響。【結果】在盆栽試驗中,化學藥劑對照噻唑膦處理防治效果最高達到89.2%,顯著高于其他處理。在菌肥處理中,5號、6號、9號菌肥處理,防治效果為分別為52.5%、52.5%、54.2%,均在50%以上,顯著高于其他菌肥處理。在溫室小區試驗中,5號、6號、9號生物菌肥處理的防治效果分別為56.8%、57.6%、59.3%,與化學藥劑對照噻唑膦處理(61.3%)之間沒有顯著差異。通過相關性分析證實盆栽試驗與溫室小區試驗中各處理防治效果呈顯著正相關,而且多菌劑配比防效好于單菌劑菌肥。同時綜合對比盆栽、溫室及田間測產試驗中各處理的黃瓜株高、地上部鮮重、產量,與空白對照相比,各菌肥處理均具有極顯著的促生長和增產作用(P<0.01),但是不同試驗及不同菌肥處理之間存在差異。在田間測產試驗中,增產幅度范圍為31.7%—74.9%,其中以6號菌肥效果最佳,增產達到74.9%。在盆栽試驗和溫室小區試驗中,1—10號處理中增產效果最為顯著的為9號處理,增產分別達到了60.4%和68.1%;其次為1號處理,比對照增產50.8%和55.8%。5號、6號、9號處理不僅可以有效地防治根結線蟲病,而且增產促生長作用較為明顯,其中9號處理效果最為顯著。綜合比較盆栽、溫室試驗的結果,發現菌肥對根結線蟲的防治效果與其對黃瓜的增產作用具有一定相關性,但并不顯著。【結論】多菌種復合菌肥(5號、6號、9號)對黃瓜根結線蟲病防治及增產促生長作用顯著,是實現安全高效防治根結線蟲病及增產的途徑之一,具有重要的應用價值和開發前景。
    天敵昆蟲在誘集植物上的多樣性及對溫室蚜蟲的防治作用
    吳圣勇,徐麗榮,李 寧,王登杰,雷仲仁
    中國農業科學. 2016, 49(15):  2955-2964.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.010
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    【目的】針對天敵昆蟲的保護和利用,通過混合種植不同誘集植物,分析天敵昆蟲的多樣性特征及與其影響因子間的關系;通過篩選和貯存誘集植物上的優勢天敵,并構建儲蓄植物系統,應用于溫室黃瓜中,評價其對目標害蟲蚜蟲的防治效果。【方法】2012、2013和2015年分別在河北廊坊和湖北黃岡兩試驗基地混合種植5種誘集植物:玉米、紫花苜蓿、向日葵、小麥和大豆。通過調查天敵昆蟲類群,計算2012和2015年的天敵群落特征參數,并用冗余分析法(redundancy analysis,RDA)分析天敵群落結構與誘集植物種類、調查時間和植物花期的關系;2013年通過收集并貯存誘集植物中的優勢天敵瓢蟲,構建出小麥-麥蚜-瓢蟲的儲蓄植物系統,并在系統中接種不同密度瓢蟲后應用于溫室黃瓜中防治蚜蟲,比較各瓢蟲密度下的儲蓄植物系統對蚜蟲的防治效果。【結果】誘集植物上天敵昆蟲的Shannon-Wiener多樣性指數、Simpson優勢集中性指數和Pielou均勻性指數總體上隨著調查時間的變化呈現顯著差異;通過對天敵的等級劃分,蚜繭蜂和龜紋瓢蟲為優勢類群,二者的個體數量均占所有誘集天敵數量的10%以上;RDA分析結果表明,誘集植物種類、調查時間和植物花期對天敵群落結構均有顯著影響,三者總和對2012和2015年天敵多樣性信息的總變異可分別解釋26.02%和17.20%;2012和2015年的RDA排序圖均表明,小花蝽和中華草蛉與植物花期相關性較高;將小麥-麥蚜-瓢蟲的儲蓄植物系統應用于溫室后的第2周,接種200頭瓢蟲的處理,蚜蟲密度顯著低于其他處理,防治效果為69.4%。【結論】采用協調天敵誘集和助增策略,通過混合種植不同誘集植物,誘集到了多種自然天敵類群,并將篩選出的優勢天敵構建成儲蓄植物系統,應用于溫室黃瓜中,其中,接種高密度瓢蟲的儲蓄植物系統對蚜蟲具有一定的控制作用。因此,以天敵昆蟲誘集、保護、篩選和利用為一體的害蟲生物防治思路在實踐中具有可行性。
    不同防治措施對花椰菜地節肢動物群落結構的影響
    曾糧斌,程 毅,嚴 準,馬 駿,任順祥,魏 林,薛召東
    中國農業科學. 2016, 49(15):  2965-2976.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.011
    摘要 ( 187 )   HTML ( 1 )   PDF (485KB) ( 534 )   收藏
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    【目的】明確不同防治措施對花椰菜地節肢動物群落特征的影響,為花椰菜地害蟲防治和天敵保護利用提供理論依據。【方法】設置不施藥對照區、生物農藥防治區和化學農藥防治區,按5點隨機取樣,記錄植株和地面所有節肢動物的數量。在田間定點埋放盛有洗衣粉水溶液的玻璃瓶調查在地表活動的節肢動物種類及數量,根據調查結果分析不同防治措施下花椰菜地節肢動物群落特征的差異。【結果】在廣州花椰菜地共調查到節肢動物87種,其中植食性害蟲29種,捕食性天敵54種,中性昆蟲4種。防治措施明顯影響節肢動物群落的物種數及其數量。不施藥對照區的捕食性天敵、植食性害蟲和中性昆蟲的數量均高于其他兩種施藥防治處理區,不同處理區節肢動物群落物種數及其個體數為不施藥對照區>生物農藥防治區>化學農藥防治區。花椰菜地植食性昆蟲功能類群的優勢集中性以花椰菜苗期為最小,成熟期最大;捕食性天敵的優勢集中性在不同防治區同樣以苗期相對較小,而在不施藥防治對照區花椰菜各生育期,其大小接近一致;在施藥防治區,捕食性天敵的優勢集中性表現出波動現象。在花椰菜不同生育期以及不同防治措施區節肢動物群落的優勢種不同。整個生育期優勢度指數>0.1的有煙粉虱、桃蚜、小菜蛾、菜青蟲、前凹狼蛛、擬環紋豹蛛和八斑鞘腹蛛。花椰菜地節肢動物群落多樣性指數(H ′)在不同防治區和花椰菜各生育期之間均呈現不同程度的差異,各指數之間的變化趨勢相似。群落整體多樣性指數隨花椰菜生長而增大,至中后期達到最大,此結果與田間群落的發展動態相吻合,在不同防治區之間的多樣性指數為不施藥對照區>生物農藥防治區>化學農藥防治區。均勻度指數在不同生育期和防治處理區的變化程度相似。害蟲亞群落多樣性與群落整體多樣性變化趨勢相似,其多樣性指數在花椰菜生長中后期達到最大。不同防治措施區之間的多樣性指數為不施藥對照區>生物農藥防治區>化學農藥防治區,其中以化學農藥防治區花椰菜苗期為最小。均勻度在花椰菜苗期為最大,而后隨花椰菜生長而減小。捕食性天敵亞群落多樣性在花椰菜各個生育期和防治處理之間變化相對平穩。地表節肢動物的調查表明,兩種藥劑處理區所施藥劑對地表節肢動物的殺傷較大。同時,從地表節肢動物數量和捕食性天敵的數量動態來看,地表中性昆蟲對捕食性天敵前期的定殖有一定的作用。蜘蛛與植食性昆蟲、中性昆蟲以及捕食性昆蟲具有極顯著的相關性,捕食性昆蟲與中性昆蟲之間也具極顯著的相關性,表明這些功能團之間在數量上具有較好的跟隨效應。捕食性昆蟲與植食性昆蟲之間相關未能達到顯著水平。【結論】藥劑防治措施雖然能有效降低害蟲的種群數量,但也使天敵數量相應減少。地表中性昆蟲對捕食性天敵前期的定殖有一定的作用,藥劑防治能影響花椰菜地節肢動物群落特征,生物農藥對花椰菜地節肢動物群落影響小于化學農藥。
    不同培養基繼代培養球孢白僵菌對西花薊馬毒力和產孢量的影響
    張 慧,吳圣勇,李 娟,張璐璐,張林雅,雷仲仁
    中國農業科學. 2016, 49(15):  2977-2987.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.012
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    【目的】通過開展連續繼代培養對高毒菌株產孢和毒力的影響研究,獲得對西花薊馬(Frankliniella occidentalis)毒力和產孢量均高且穩定的球孢白僵菌(Beauveria bassiana)菌株,進一步提出有效防止菌株退化、優良菌株保存和改良的方法與措施,為高效菌株的規模化生產提供參考。【方法】室內條件下,采用浸蟲法,用濃度為1×107個孢子/mL球孢白僵菌懸浮液處理西花薊馬初羽化成蟲,分別測定28株不同來源的菌株對西花薊馬的毒力;并將篩選出的4株高毒力菌株的分生孢子分別涂布于玉米瓊脂(CMA)培養基與SDAY培養基上,比較不同菌株以及不同培養基之間產孢量的差異,篩選出高產孢菌株與產孢培養基,以篩選得到的白僵菌菌株為初始菌株F0,把F0代球孢白僵菌分別接種于CMA培養基、添加蟬蛻的CMA培養基和添加西花薊馬蟲尸粉的CMA培養基,分別測定經過不同培養基連續5代繼代培養得到的球孢白僵菌對西花薊馬成蟲的毒力,并測定產孢量。使用模型模擬分析球孢白僵菌菌株經過不同培養基繼代培養后培養代數與產孢量的關系,并對不同培養基培養得到的不同培養代數的白僵菌菌株的產孢量與其對西花薊馬的致死中時(LT50)進行回歸分析,研究毒力與產孢量的相關關系。【結果】經過室內毒力測定,處理5 d后,菌株DZDC-9、GZGY-5、WLMQ1-8、SZ-26對西花薊馬成蟲的校正累積死亡率均高于90%,LT50均在3 d內,毒力顯著高于其他菌株;比較高毒力菌株在兩種產孢培養基上的產孢量,發現4株球孢白僵菌的產孢量存在顯著差異,菌株DZDC-9的產孢量顯著高于其他3株,4株菌株在CMA培養基中的產孢量均明顯高于SDAY培養基。隨著白僵菌菌株在CMA培養基上連續5代的繼代培養,菌株對西花薊馬成蟲的致病力呈現下降趨勢,從第3代開始致病力顯著降低,而添加蟬蛻的CMA培養基培養得到的不同培養代數的分生孢子對西花薊馬致病力則沒有顯著差異,添加西花薊馬蟲尸粉的CMA 培養基培養得到的不同代數的分生孢子對西花薊馬致病力有一定的增強趨勢;通過模型可以發現單純以CMA培養基繼代培養白僵菌的產孢量隨培養代數呈現指數下降,而在培養基中添加蟬蛻或西花薊馬蟲尸粉白僵菌產孢量則隨培養代數呈現指數上升,蟬蛻或西花薊馬蟲尸粉的添加對產孢量有一定的增強作用。白僵菌菌株產孢量與毒力存在一定正相關關系,產孢量相對較高的菌株對西花薊馬成蟲的致病力相對較高,致死中時短。【結論】篩選得到一株對西花薊馬高效的白僵菌菌株DZDC-9,產孢培養基中加入蟬蛻和西花薊馬蟲尸可以維持菌株生長特性,延緩毒力退化趨勢;同一菌株的產孢量可以作為菌株毒力評價的一個指標。
    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    旱地土壤有機碳氮和供氮能力對長期不同氮肥用量的響應
    王 慧,劉金山,惠曉麗,戴 健,王朝輝
    中國農業科學. 2016, 49(15):  2988-2998.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.013
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    【目的】揭示旱地土壤有機碳氮、氮素礦化對長期不同氮肥用量的響應及有機碳氮與氮素礦化的關系,進而評價土壤供氮能力,為旱地土壤氮素管理提供參考。【方法】在陜西楊凌2004年開始的旱地小麥氮肥長期定位試驗基礎上,采集不同氮肥用量(0(N0)、160(N160)、320(N320)kg N·hm-2)試驗的土壤樣品,測定土壤有機碳、有機氮,微生物量碳、氮含量,并采用間歇淋洗好氣培養法測定土壤的氮素礦化。【結果】與對照N0相比,施用氮肥(N160、N320)增加了0—10、10—20、20—40、0—40 cm土層有機碳含量,且在小麥播前期和收獲期表現不一致;施氮(N160和N320)處理均顯著提高了0—10 cm土層有機氮含量,但僅N320處理顯著提高了0—40 cm土層土壤有機氮含量;施用氮肥(N160、N320)未改變0—10、10—20 cm 土層土壤微生物量氮和微生物量碳含量,僅N320處理顯著提高了20—40、0—40 cm土層微生物量氮和微生物量碳含量。0—10 cm土層,土壤氮素礦化量、礦化勢(N0)與施氮量、有機氮含量呈顯著正相關,氮素礦化速率常數(k)則與其呈顯著負相關。10—20 cm土層,施氮處理(N160、N320)土壤的氮素礦化量均顯著高于不施氮處理(N0),增幅分別為27.3%和35.2%,且與施氮量、有機碳、有機氮含量呈顯著正相關;氮素礦化勢(N0)隨著有機碳增加而顯著增加,礦化速率常數(k)則降低。20—40 cm土層,N320能提高氮素礦化量,并與有機氮、微生物量碳呈顯著正相關。【結論】合理施氮肥能明顯促進旱地0—10和10—20 cm土壤有機碳、有機氮積累,提高土壤氮素礦化能力,降低氮素礦化速率,是提高旱地土壤有機氮、有機碳含量和土壤供氮能力的有效途徑。
    四川盆北地震重災區農林復合模式的土壤培肥改土效果
    趙昌平,王景燕,龔 偉,閆思宇,舒正悅,蔡 煜
    中國農業科學. 2016, 49(15):  2999-3009.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.014
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    【目的】了解四川盆北地震重災區不同農林復合模式對土壤的培肥改土效應,以篩選出適宜的農林復合模式。【方法】對四川盆北地震重災區8種農林復合模式(梨樹+蕉藕(LSJO)、梨樹+胡豆(LSHD)、梨樹+油菜(LSYC)、梨樹+紅苕(LSHS)、核桃+蕉藕(HTJO)、核桃+魔芋(HTMY)、枇杷+大豆(PPDD)、枇杷+紅苕(PPHS))和農地對照(CK)的土壤物理性質、養分含量和酶活性進行研究,并利用隸屬函數法對各模式的土壤抗蝕性、肥力和培肥改土效應進行綜合評價。【結果】8種農林復合模式與CK相比,土壤非毛管孔隙、毛管孔隙、總孔隙、通氣度、自然含水量、最大持水量、毛管持水量、最小持水量和排水能力分別增加17.6%—161.8%、11.6%—32.7%、12.5%—45.2%、17.9%—79.5%、10.7%—35.4%、13.7%—48.6%、12.0%—33.1%、16.4%—58.7%和10.4%—25.3%;>0.25 mm土壤團聚體(干篩)、>0.25 mm水穩性團聚體(濕篩)和水穩性團聚體平均重量直徑分別增加0.9%—7.2%、5.6%—18.1%和14.8%—138.7%;結構體破壞率和不穩定團粒指數分別降低24.0%—51.4%和17.1%—54.7%;<0.002 mm土壤黏粒含量、結構性顆粒指數、團聚狀況、團聚度和物理穩定性指數分別增加15.1%—45.2%、14.2%—28.9%、69.3%—417.3%、58.3%—256.6%和3.5%—23.9%;<0.05 mm微團聚體含量、分散率、侵蝕系數和受蝕性指數分別降低5.4%—33.7%、8.4%—44.1%、18.0%—49.8%和19.1%—75.1%;有機碳、全氮和堿解氮含量分別增加7.1%—46.7%、4.3%—30.9%和18.8%—57.5%;有效磷和速效鉀含量分別降低1.7%—29.7%和20.8%—53.4%;脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性分別增加17.3%—60.0%、34.7%—149.2%和21.0%—102.8%;各模式土壤抗蝕性綜合值(CVSA)和培肥改土效應綜合值(CVAE)均顯著高于農地對照(CK),各模式除梨樹+紅苕和枇杷+紅苕外,土壤肥力綜合值(CVSF)均顯著高于農地對照(CK)。梨樹、核桃和枇杷林下分別以種植蕉藕、蕉藕和大豆具有較高的土壤抗蝕性綜合值、土壤肥力綜合值和土壤培肥改土效應綜合值。土壤抗蝕性綜合值與土壤肥力綜合值間呈顯著正相關(P<0.05)。【結論】在梨樹林下種植蕉藕、胡豆和油菜,在核桃林下種植蕉藕和魔芋及在枇杷林下種植大豆具有顯著的培肥改土效應,對于提高四川盆北地震重災區土壤抗蝕性和土壤肥力具有重要作用;土壤抗蝕性的提高與土壤肥力的增加具有協同效應。
    園藝
    24-表油菜素內酯對葡萄葉片抵御霜霉菌侵染的影響
    劉 慶,欒雪濤,徐世彥,孟 瑩,高江曼,惠竹梅
    中國農業科學. 2016, 49(15):  3010-3018.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.015
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    【目的】研究外源24-表油菜素內酯(24-epibrassinolide,EBR)處理對霜霉菌侵染葡萄葉片的影響,為探究葡萄霜霉病的致病機理提供參考。【方法】試驗以歐亞種釀酒葡萄(Vitis vinifera. L)赤霞珠(Cabernet Sauvignon)葉片為材料,在霜霉菌侵染離體葡萄葉片的初期,研究不同濃度的EBR處理(0.1、0.5和1.0 mg·L-1 EBR)對葡萄葉片霜霉病發病率和病情指數、霜霉菌菌絲生長、孢囊梗的形成、氣孔周圍孢子數量、葡萄葉片氣孔開度和內源激素含量的影響及相互關系。【結果】EBR各處理均顯著抑制了接種霜霉菌0.5 h后葡萄葉片氣孔開度,以及接種后1 d和2 d病菌菌絲的發育。0.5和1.0 mg·L-1 EBR處理均顯著抑制了接種霜霉菌0.5 h后葉片氣孔周圍的游動孢子數量和3 d后菌絲體在侵染區域的覆蓋面積;接種4 d后,EBR各處理均顯著抑制了霜霉菌孢子囊數量以及葉片發病率與病情指數,且0.5 mg·L-1和1.0 mg·L-1 EBR處理降低發病率和病情指數的幅度最大,發病率分別比CK降低51.4%和45.0%,病情指數分別降低71.2%和62.9%。總體而言,0.5 mg·L-1和1.0 mg·L-1 EBR處理抑制霜霉菌生長發育較為顯著,且二者之間無顯著性差異。0.5 mg·L-1 EBR處理的葉片脫落酸(ABA)、茉莉酸(JA)和水楊酸(SA)含量與CK之間均存在顯著差異,氣孔孔徑與SA含量,ABA含量與JA含量呈顯著正相關。【結論】EBR處理提高了葡萄葉片抵御霜霉菌侵染的能力,可能與其抑制病菌發育,改變寄主內源激素含量,從而促進氣孔關閉等因素有關。
    貯藏·保鮮·加工
    棉籽蛋白酶解物的制備及其抗菌活性
    韓曉燕,包郁明,辛鳳姣,孔志強,Christophe Blecker,戴小楓
    中國農業科學. 2016, 49(15):  3019-3029.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.016
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    【目的】通過體外模擬動物胃腸道消化環境,對兩種棉籽蛋白的酶解產物抗菌活性進行研究,為棉籽蛋白精深加工、高值化利用提供理論依據。【方法】以棉籽粕為原料,用Osborne法和傳統的堿溶酸沉法分別制備棉籽蛋白(清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白及谷蛋白)和棉籽分離蛋白(cottonseed protein isolate,CPI),用凱氏定氮法測定所得棉籽蛋白的蛋白含量,Tricine-SDS-PAGE測定蛋白亞基組成,通過掃描電鏡觀察蛋白的表面微觀結構,選取蛋白含量較高的球蛋白(cottonseed globulin,CPG)和CPI進行研究。通過體外模擬動物胃腸道消化環境,用胃蛋白酶和胰蛋白酶依次對CPG和CPI進行酶解;以大腸桿菌和金黃色葡萄球菌為受試菌,分別以抗生素卡那霉素(Kanamycin,Kan)及未經酶解的蛋白溶液為對照,研究棉籽蛋白酶解產物的抗菌活性,同時用高效液相色譜法(high performance liquid chromatography,HPLC)檢測酶解產物中小肽的分子量大小及分布。【結果】堿溶酸沉法的提取率為(70.52±2.40)%,所得CPI的蛋白含量為(89.53±0.66)%;用Osborne法分別得到清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白等4種棉籽蛋白,提取率為(67.55±1.16)%,其中CPG的蛋白含量最高為(82.57±1.02)%。Tricine-SDS-PAGE圖譜表明CPG的亞基組成與CPI較接近;掃描電鏡觀察到的蛋白表面微觀結構差別較大,CPI為顆粒大小較均勻整齊的蜂窩狀結構,CPG由大小不均一的蛋白顆粒構成;相對于CPI,CPG中氨基酸保留較為完全。相同加酶量處理情況下,CPI的水解度高于CPG,且棉籽分離蛋白的小分子肽段(MW≤0.8 kDa)含量(70%—85%)顯著高于棉籽球蛋白(40%—60%)。抗菌活性檢測結果表明,當胃蛋白酶-胰蛋白酶加酶量為5 000—5 000 U時,兩種蛋白酶解產物的抗菌能力最強,此時CPI和CPG的水解度分別為(24.72±1.07)%和(19.26±0.39)%,二者酶解產物對大腸桿菌的抑制能力均高于對金黃色葡萄球菌的抑制能力;CPI酶解產物的抗菌活性比CPG高,兩者未經消化的蛋白溶液均無抗菌能力。通過分子量測定結果分析得到CPI酶解產物的抗菌活性物質的分子量在0.57—0.75 kDa,而CPG分子量分布在0.66—0.78 kDa。【結論】兩種方法制備的蛋白在提取率方面沒有顯著差異(P>0.05),在亞基組成方面,Osborne法分級的蛋白間差異較大,但CPG和CPI組成較為相似;二者經體外模擬消化后的酶解產物均具有一定的抗菌活性,CPI酶解產物的抗菌活性高于CPG。
    定量鹵制雞肉揮發性風味物質剖面分析
    孫 圳,韓 東,張春暉,李 海,李 俠,劉志斌,徐世明
    中國農業科學. 2016, 49(15):  3030-3045.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.017
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    【目的】研究雞腿原料肉、定量鹵制過程和傳統鹵制的揮發性風味物質的組分及含量,并詳細闡明各揮發性風味物質的呈香特征,為定量鹵制風味調控技術提供理論依據。【方法】以白羽肉雞雞腿為原料,采用頂空固相微萃取/氣相色譜-質譜(HS-SPME/GC-MS)聯用技術,定性定量測定雞腿原料肉、定量鹵制過程中4個階段(滾揉、烤制1、蒸制、烤制2)與傳統鹵制的揮發性風味物質組分及含量,通過揮發性風味物質在水中的氣味閾值計算其氣味活性值(odor activity value,OAV),確定定量鹵制過程中的特征風味物質、主體風味物質和修飾風味物質,并運用主成分分析法(principal component analysis,PCA)和聚類分析法(cluster analysis,CA)對各揮發性化合物的OAV值進行對比分析。【結果】定量鹵制加工過程4個階段中分別鑒定出54、60、60、60種揮發性風味物質,主要為醛類、酮類、醇類、酯類和烴類,均高于原料肉的9種和傳統鹵制的44種。定量分析發現,滾揉階段揮發性風味物質主要來自于香辛料液。烤制1階段雞腿肉中開始產生特征風味物質反,反-2,4-癸二烯醛、1-辛烯-3-醇等,蒸制階段揮發性風味物質的含量最高,此階段雞腿肉經蒸制成熟,為風味形成最主要階段;烤制2階段定量鹵制雞腿肉中的總揮發性風味物質的含量遠高于傳統鹵制,說明在風味呈現上,定量鹵制比傳統鹵制更加濃厚。定量鹵制雞腿過程中特征性風味物質主要為己醛、正辛醛、壬醛、反-2-壬烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛、反,反-2,4-壬二烯醛、苯乙醛、桉葉油醇和月桂烯,其OAV值均顯著高于原料肉和傳統鹵制。主體風味物質為OAV﹥1的正辛醛、反-2-癸烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛、1-辛烯-3-醇和芳樟醇;修飾風味物質為酮類、酯類和部分醇類物質。由主成分分析和聚類分析可知,雞腿原料肉、定量鹵制的4個階段和傳統鹵制的風味輪廓差異顯著,且在PC1和PC2構建的平面上區分度較好;主體風味物質可聚為4類,且每類都含有代表定量鹵制過程中特征性活性物質。【結論】基于氣味活性值剖面分析的方法,闡明了鹵制雞肉風味活性物質的構成及發育規律;與傳統鹵制相比,定量鹵制在揮發性風味物質呈現方面更具有優勢。
    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    熱應激狀態下泌乳奶牛通過激活GHIGF-I軸增強糖異生變化
    李 林,艾 陽,謝正露,曹 洋,張源淑
    中國農業科學. 2016, 49(15):  3046-3053.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.018
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    【目的】選取分娩1周后的泌乳期荷斯坦奶牛6頭,提前適應期1周后,正式飼喂從2013年6月29日至8月5日,總共35 d(5周),使泌乳奶牛處于熱應激狀態。進而檢測泌乳奶牛乳產量及乳蛋白含量,血液中生長激素(GH)、胰島素樣生長因子(IGF-I)、葡萄糖以及肝臟中熱休克蛋白70(HSP70)和糖異生作用的變化情況,擬從GH-IGF-I軸的角度闡明泌乳奶牛發生熱應激時對糖異生作用及乳品質下降的機制。為進一步揭示奶牛熱應激的發生機理及控制奶牛熱應激的發生提供理論依據。【方法】分別統計第1—5周泌乳奶牛的產奶量及分析乳蛋白含量,并采集泌乳奶牛頸靜脈血液和進行活體采取肝臟組織的方法,檢測血液中葡萄糖和GH、IGF-I的含量,采用實時熒光定量PCR (qRT-PCR)技術對奶牛肝臟組織中HSP70和糖異生的關鍵酶丙酮酸羧化酶(PC)、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)以及生長激素受體(GHR)、胰島素樣生長因子受體(IGFR)進行檢測。【結果】在35 d的飼喂過程中,日間平均氣溫在32℃以上的持續時間達25 d,且最高溫度為38℃,高溫持續時間大于72 h,即此氣候條件下奶牛處于一個熱應激狀態。隨著泌乳奶牛熱應激程度的不斷加深,從第1周到第5周產奶量和乳蛋白含量都有不同程度的下降。通過比較第5周和第1周泌乳奶牛肝臟中HSP70的表達,發現第5周HSP70的表達量極顯著高于第1周。檢測血液中GH、IGF-I以及葡萄糖的含量,發現在第5周的時候其含量均高于第1周且差異顯著(P<0.05);檢測泌乳奶牛肝臟組織中PC和PEPCK的表達水平,發現第5周顯著高于第1周(P<0.05);通過檢測第5周與第1周肝臟組織中GH和IGF-I受體的表達水平,發現GHR和IGFR同樣上調,其中IGFR顯著上調(P<0.05)。【結論】隨著泌乳奶牛熱應激的程度的不斷加深,血液中的葡萄糖含量顯著升高,其可能是由于垂體分泌的GH刺激肝臟產生更多的IGF-I,即通過GHIGF-I軸上調肝臟糖異生途徑關鍵酶的表達,使糖異生途徑處于激活狀態。而乳中乳蛋白含量的下降可能是由于其前體物被過多的用來進行糖異生作用,增加血液中葡萄糖含量,維持機體正常供能所致。
    研究簡報
    硫酸頭孢喹肟乳房注入劑中有關物質的檢測方法
    劉茂林,劉義明,徐 飛,張道康,黃慧麗,李 浛,李秀波
    中國農業科學. 2016, 49(15):  3054-3062.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.019
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    【目的】參考硫酸頭孢喹肟注射液獸藥質量標準,建立了硫酸頭孢喹肟乳房注入劑有關物質的檢測方法,建立專屬性強、靈敏度高、快速簡便的方法,可有效的分析硫酸頭孢喹肟乳房注入劑的有關物質,為制劑的質量控制和工藝優化提供依據。【方法】儀器方法按照硫酸頭孢喹肟注射液獸藥質量標準要求,色譜條件:流動相為高氯酸鈉緩沖溶液(精密稱取NaClO4·H2O 3.45g于1 000 mL水溶解,加入磷酸12 mL,乙腈115 mL,三乙胺調pH3.6),流速為1 mL·min-1,檢測波長為270 nm,進樣量為20 µL。采用高效液相色譜法(HPLC)峰面積歸一化法計算硫酸頭孢喹肟乳房注入劑(干乳期)中有關物質的檢測限及其濃度;考察該檢查方法精密度及儀器精密度;考察樣品主成分及有關物質的穩定性及線性相關性;對樣品以適當條件的破壞后對該方法進行專屬性考察,例如使用0.2 mol·L-1 HCl溶液、0.2 mol·L-1 NaOH溶液對硫酸頭孢喹肟乳房注入劑進行4 h的破壞;使用10% H2O2溶液對硫酸頭孢喹肟乳房注入劑進行30 min的破壞;以及90℃高溫對硫酸頭孢喹肟乳房注入劑進行1 h的破壞。對比樣品破壞前后主成分峰面積的降解程度,有關物質含量的變化程度,主成分峰與雜峰之間及有關物質峰與雜質峰之間的分離度,以及雜質峰個數的變化等主要參數。并對硫酸頭孢喹肟乳房注入劑(干乳期)三批樣品中的有關物質含量進行測定。【結果】硫酸頭孢喹肟乳房注入劑經過一系列的梯度稀釋后,當樣品主成分濃度為7.5 µg·mL-1時,有關物質的信噪比≥3,按HPLC峰面積歸一化法計算,有關物質濃度為0.05 µg·mL-1100 µg·mL-1濃度樣品進樣精密度RSD達到0.8%,方法精密度RSD達到0.6%;主成分在7.5—300 µg·mL-1濃度范圍內,按HPLC峰面積歸一化法計算,有關物質濃度范圍為0.05—2 µg·mL-1,有關物質濃度對峰面積線性回歸分析方程為y = 45935x-130.03,相關系數r=1。硫酸頭孢喹肟乳房注入劑在一定時間內在強酸、強堿、氧化、高溫破壞條件下均有降解,以破壞前樣品主成分含量為100%計,使用10% H2O2溶液對制劑進行30 min的氧化破壞后主成分含量降解達30%左右,在90℃高溫下對制劑進行1 h的高溫破壞后主成分含量降解達20%左右,使用0.2 mol·L-1 HCl溶液和0.2 mol·L-1 NaOH溶液對制劑進行4 h的酸、堿破壞后主成分含量降解均在10%左右。破壞前后主成分峰與有關物質峰的保留時間均未發生變化,主峰與雜峰以及雜峰與雜峰之間分離度均大于1.5,雜質峰含量發生變化,雜質數量破壞后均有增加。對硫酸頭孢喹肟乳房注入劑(干乳期)三批制劑有關物質含量進行檢測后,按HPLC面積歸一化法計算顯示有關物質峰面積均未超過主峰峰面積的2%,符合獸藥質量標準的規定。【結論】硫酸頭孢喹肟乳房注入劑有關物質檢測方法簡便易行,專屬性強,靈敏度好,精密度高,可應用于硫酸頭孢喹肟乳房注入劑有關物質的考察。
     
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