槐叶萍生物体微量元素含量特征研究

为了解京杭运河台儿庄段槐叶萍生物体中微量元素的含量特征,运用非色散原子荧光光度计和火焰原子吸收分光光度计测定了槐叶萍生物体不同部位中微量元素的含量。结果显示:Fe、Mn、Zn、Ni、Cu、Se 6种微量元素在槐叶萍花芽、叶、根与茎中含量差异极显著(P≤0.01),其中槐叶萍中微量元素Fe含量最高,Se的含量最低;与同科植物体比较,京杭运河台儿庄段槐叶萍生物体中微量元素Fe、Mn含量处于中等水平,Zn、Cu含量处于下游水平。     

鹰嘴豆短肽的分步酶解法制备及其营养价值评价

以鹰嘴豆蛋白为原料,建立复合酶分步酶解法制备鹰嘴豆短肽的工艺。在鹰嘴豆蛋白碱性蛋白酶Alcalase水解的基础上,进一步采用中性蛋白酶和风味蛋白酶Flavourzyme继续水解鹰嘴豆蛋白碱性蛋白酶Alcalase酶解物,并对各影响因素进行研究,建立短肽得率与各影响因素的回归模型,利用高效液相色谱法和氨基酸自动分析仪等测定鹰嘴豆短肽的相对分子质量、氨基酸组成、一般营养成分,评价鹰嘴豆短肽的营养价值。结果表明,中性蛋白酶和风味蛋白酶Flavourzyme制备鹰嘴豆短肽的最佳工艺参数为:复合酶添加量5 678 U/g,pH 7.0,水解时间216 min,水解温度55℃,在此条件下,短肽得率为63.79%,与碱性蛋白酶Alcalase单独酶解相比明显提高,水解度为26.74%;大部分水解产物的相对分子质量低于1 000、脂肪含量低,蛋白质、必需氨基酸等含量丰富,与FAO/WHO推荐的成人需求量模式相比,其第一限制氨基酸是蛋氨酸和半胱氨酸,与学龄儿童需求量模式相比,其第一限制氨基酸是苏氨酸,氨基酸分分别高达138.18和103.25;必需氨基酸与非必需氨基酸比值(EAA/NEAA)为0.73,接近FAO/WHO参考标准值0.6。该研究为进一步开发利用和工业化生产鹰嘴豆短肽奠定了基础。     

瓠瓜(Lagenaria siceraria)白粉病抗性的全基因组关联分析

白粉病是瓜类作物重要病害之一。本研究采用苗期人工接种方法,研究了117份瓠瓜微核心种质对白粉病的抗性,并基于不同材料的病情指数和基因型数据,进行全基因组关联分析(genome-wide association analysis,GWAS)。利用2014年和2018年的抗病表型数据,分别鉴定到22个和13个与白粉病抗性相关的SNPs,其中2个SNPs位点在两年试验中同时被检测到。进一步研究发现不同瓠瓜材料的白粉病抗性与其携带有利等位变异数目成正相关。本研究为克隆瓠瓜抗白粉病相关基因、研究其抗病机制提供科学依据,促进了瓠瓜抗白粉病分子育种。     

高粱光敏色素A基因的克隆、蛋白结构与长短日照诱导表达模式

光敏色素是一类红光/远红光受体,对植物光形态建成、外部形态和生理功能等方面起着重要的调节作用。为明晰光敏色素A在调控高粱光形态建成发育过程中的作用,本研究比较分析光温敏感程度不同的高粱品种Btx623、Rio、Tx430和LH645的PhyA基因序列和PHYA蛋白的保守结构域,利用qRT-PCR明确长短日照条件处理下PhyA基因的表达模式。结果表明,Btx623、Rio和Tx430之间PhyA基因序列存在非同义突变,LH645在PhyA基因的第7个外显子上插入了5 bp碱基序列;高粱PhyA蛋白中含有1个PAS-2结构域、1个GAF结构域、1个Phytochrome结构域、2个PAS结构域、1个组氨酸激酶A结构域和1个类似组氨酸激酶的ATP激酶结构;遗传进化树分析表明,单子叶和双子叶植物PhyA蛋白明显聚为2大类,高粱PhyA、谷子PhyA和玉米PhyA1、PhyA2聚为一个亚类,相互间亲缘关系较近,与水稻PhyA同源性相对较远;在短日照(SD)条件下各时期PhyA基因转录水平变化显著,Rio PhyA基因转录水平较Btx623和Tx430变化明显,LH645 PhyA基因转录变化不显著,在长日照(LD)条件下Rio PhyA基因转录水平低于Btx623和Tx430,LH645 PhyA基因转录水平变化不显著。以上结果表明,PhyA受光周期诱导,推测其在高粱光形态建成中起重要调控作用。本研究为进一步解析PhyA基因功能及其在调控高粱光形态建成发育过程中的作用提供理论基础。     

灌浆温度和氮肥及其互作效应对稻米贮藏蛋白组分的影响

灌浆结实期温度与氮肥施用量是影响稻米品质的两个重要生态因子,尤其是与稻米蛋白含量及米饭食味关系密切。本文以多个水稻主栽品种为材料,通迆灌浆结实期的人工控温试验、大田长期定位点的施氮处理试验和盆栽条件下的温氮两因素复合处理试验,探讨了水稻灌浆结实期温度对稻米贮藏蛋白含量与组分影响及其有别于氮肥处理效应的差异觃律,幵分析了温度与氮肥两个因素对稻米贮藏蛋白及其组分影响的交互作用特点。结果表明,高温胁迫和增施氮肥均引起水稻籽粒总蛋白及其谷蛋白组分含量(%)的显著增加,但两者对稻米醇溶蛋白影响却存在明显差别。其中,高温处理引起醇溶蛋白含量显著下降,提高稻米谷蛋白/醇溶蛋白比值,而增施氮肥引起稻米谷蛋白和醇溶蛋白含量明显增加,但对谷蛋白/醇溶蛋白比值与贮藏蛋白各亚基的组成比例影响相对较小。在高温处理下,谷蛋白的57kD前体亚基组分含量有所提高,而37kD酸性亚基和22kD碱性亚基随温度处理的差异变化却因品种而异,且高温处理对水稻籽粒蛋白绝对含量(mg grain~(–1))的影响程度也进没有其对蛋白相对含量(%)的影响明显。高氮×高温处理组合对稻米总蛋白与谷蛋白含量的影响程度显著大于单一高温或高氮处理,但在高氮水平下由高温引起稻米醇溶蛋白含量的下降幅度却小于其低氮对照,有利于稻米醇溶蛋白含量在不同温度处理下的相对稳定。     

Genetic bases of source-,sink-,and yield-related traits revealed by genome-wide association study in Xian rice

The source-sink relationship determines the ultimate grain yield.We investigated the genetic basis of the relationship between source and sink and yield potential in rice.In two environments,we identified quantitative trait loci(QTL)associated with sink capacity(total spikelet number per panicle and thousand-grain weight),source leaf(flag leaf length,flag leaf width and flag leaf area),source-sink relationship(total spikelet number to flag leaf area ratio)and yield-related traits(filled grain number per panicle,panicle number per plant,grain yield per plant,biomass per plant,and harvest index)by genome-wide association analysis using 272 Xian(indica)accessions.The panel showed substantial variation for all traits in the two environments and revealed complex phenotypic correlations.A total of 70 QTL influencing the 11 traits were identified using 469,377 high-quality SNP markers.Five QTL were detected consistently in four chromosomal regions in both environments.Five QTL clusters simultaneously affected source,sink,source–sink relationship,and grain yield traits,probably explaining the genetic basis of significant correlations of grain yield with source and sink traits.We selected 24 candidate genes in the four consistent QTL regions by identifying linkage disequilibrium(LD)blocks associated with significant SNPs and performing haplotype analysis.The genes included one cloned gene(NOG1)and three newly identified QTL(qHI6,qTGW7,and qFLA8).These results provide a theoretical basis for high-yield rice breeding by increasing and balancing source–sink relationships using marker-assisted selection.     

施氮量对柳枝稷叶片叶绿素荧光特性及干物质积累的影响

研究施氮量对柳枝稷叶绿素荧光特性及干物质积累的影响,对提高盐碱地柳枝稷光能利用效率及生物质产量具有重要意义。在宁夏银北地区采用大田试验,以Cave-in-Rock品种柳枝稷为供试材料,在无氮添加(0 kg·hm^-2,N₀)、施低氮(60 kg·hm^-2,N₆₀)、中氮(120 kg·hm^-2,N₁₂₀)和高氮(240 kg·hm^-2,N₂₄₀)共4个施肥水平下,比较了开花期和成熟期柳枝稷叶片叶绿素荧光参数和干物质积累动态变化,采用灰色关联度分析法对柳枝稷叶片叶绿素荧光参数与干物质积累量进行研究。结果表明:与N₀相比,在N₆₀、N₁₂₀和N₂₄₀处理下柳枝稷开花期和成熟期叶片PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ实际光化学量子效率(Φ_PSⅡ)、潜在活性(F_v/F_o)、光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(NPQ)和干物质积累量均显著性提高,在N₂₄₀处理下达到峰值,而热耗散量子比率(F_o/F_m)显著性降低。在柳枝稷开花期,随着施氮量的增加,柳枝稷叶片PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)显现出先上升后逐渐下降的总趋势。在N₁₂₀处理下柳枝稷叶片PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)最大,为3.13,较N₀处理显著提高了16.26%。柳枝稷干物质积累量随着生育时期的推进和施氮量的增加,均有不同程度的提高,其中在开花期至成熟期,干物质积累缓慢,在灌浆期达到最大,成熟后期略有降低。柳枝稷成熟期干物质积累量在N₂₄₀处理下最高,每穴干物质积累达378.13 g,较N₀、N₆₀和N₁₂₀处理显著提高了24.33%、20.09%和7.24%。灰色关联度分析结果表明,在本试验条件范围内,N₂₄₀处理下加权关联度与理想施肥水平的关联度最大,有利于促进PSⅡ的光化学活性,从而提高柳枝稷干物质积累量。     

混播比例和施氮肥对箭筈豌豆/燕麦草地根系特性的影响

豆科和禾本科牧草混播是栽培草地的重要模式之一,能显著改善土壤,提升系统可持续生产能力。牧草根系是土壤有机质返还的重要来源,但混播草地中牧草根系特性的变化尚不清楚。以箭筈豌豆和燕麦草地为对象,研究了不同施氮肥水平和混播比例下其根生物量、根性状的变化。结果表明:1)混播比例和施氮肥对草地根生物量和根性状有显著交互作用,混播草地根生物量显著大于单播;与高氮肥处理相比,根生物量在低、中氮肥处理下更高;高氮肥对根长、比根长、根表面积和比根面积在植物生长前期表现为抑制作用,在生长后期随混播中箭筈豌豆比例的增大,抑制作用减轻。2)混播条件下土壤硝态氮含量大于单播,而土壤铵态氮含量仅在乳熟期时大于单播,且随混播中箭筈豌豆比例增大,矿质氮含量增加;施氮肥对0~30 cm土层中的矿质氮含量有显著影响,其含量在施氮肥100 kg·hm^-2下最高,不施肥下最小。3)根生物量与土壤硝态氮含量间显著正相关,根长、根表面积、根体积与土壤硝态氮含量间显著负相关。综上,混播中箭筈豌豆比例的增加有助于改善土壤矿质氮,优化混播草地根性状。     

Basal internode elongation of rice as affected by light intensity and leaf area

Short basal internodes are important for lodging resistance of rice(Oryza sativa L.).Several canopy indices affect the elongation of basal internodes,but uncertainty as to the key factors determining elongation of basal internodes persists.The objectives of this study were(1)to identify key factors affecting the elongation of basal internodes and(2)to establish a quantitative relationship between basal internode length and canopy indices.An inbred rice cultivar,Yinjingruanzhan,was grown in two split-plot field experiments with three N rates(0,75,and 150 kg N ha−1 in early season and 0,90,and 180 kg N ha−1 in late season)as main plots,three seedling densities(16.7,75.0,and 187.5 seedlings m−2)as subplots,and three replications in the 2015 early and late seasons in Guangzhou,China.Light intensity at base of canopy(Lb),light quality as determined from red/far-red light ratio(R/FR),light transmission ratio(LTR),leaf area index(LAI),leaf N concentration(NLV)and final length of second internode(counted from soil surface upward)(FIL)were recorded.Higher N rate and seedling density resulted in significantly longer FIL.FIL was negatively correlated with Lb,LTR,and R/FR(P<0.01)and positively correlated with LAI(P<0.01),but not correlated with NLV(P>0.05).Stepwise linear regression analysis showed that FIL was strongly associated with Lb and LAI(R2=0.82).Heavy N application to pot-grown rice at the beginning of first internode elongation did not change FIL.We conclude that FIL is determined mainly by Lb and LAI at jointing stage.NLV has no direct effect on the elongation of basal internodes.N application indirectly affects FIL by changing LAI and light conditions in the rice canopy.Reducing LAI and improving canopy light transmission at jointing stage can shorten the basal internodes and increase the lodging resistance of rice.     

大球盖菇1号的分离纯化及其液体培养基优化

为缩短大球盖菇(Stropharia rugoso-annulata)1号液体种生长周期,提高菌丝体产量,为大球盖菇液体种工业化生产提供参考和依据。试验以大球盖菇1号菌丝球干质量(Y)为指标,通过Plackett-Burman设计试验,得出玉米粉、MgSO4和VB1对大球盖菇的生物量有显著影响,通过最陡爬坡试验和Box-Behnken响应面分析法对大球盖菇液体培养基组成进行优化,得到大球盖菇1号最适液体培养基为蔗糖20 g·L^-1、蛋白胨6 g·L^-1、酵母膏2 g·L^-1、KH2PO43 g·L^-1、MgSO44.56 g·L^-1、玉米粉4.25 g·L^-1、VB12.43 g·L^-1,通过对模型进行验证试验,大球盖菇1号菌丝生物量为1.2154 g·150-1mL-1,较基础培养基相比生物量提高36.2%,且数学模型的预测值与试验观察值相符,相对误差约为1.9%,证明响应面法优化大球盖菇1号液体培养基可行。