植物碳同位素分馏在水分利用效率研究中的应用

稳定碳同位素测量法不受时间、空间限制,测定过程简便准确,为了消除常规传统测定水分利用效率(WUE)方法中的缺陷,可将稳定碳同位素示踪技术引用于指示作物的WUE中。本研究综述了稳定碳同位素分馏的基本原理,从植物器官组织、气候因子和水分条件分析了稳定碳同位素分馏特征与WUE的关系和在植物抗旱节水育种上的应用。通过分析不同光合型植物稳定碳同位素分馏特征得出,WUE与碳同位素比值(δ¹³C)及碳同位素分辨率(Δ¹³C)具有相关性,植物不同部位器官的δ¹³C值均有差异,降雨量、光照强度和时长以及土壤水分都对植物δ¹³C值和WUE产生显著影响。因此,利用δ¹³C和Δ¹³C这两个稳定碳同位素指标能够更好地指示植物高WUE和抗旱性,可为提高植物WUE和选育抗旱性品种提供理论依据。     

N-新戊酰,O-异丙醇酯衍生法分析小麦氨基酸含量与碳氮稳定同位素

以2-氨基己二酸为内标,采用异丙醇和新戊酰氯将氨基酸衍生化成N-新戊酰基,O-异丙醇酯(NPP),利用气相色谱-质谱仪分析了小麦籽粒蛋白质氨基酸含量,同时利用气相色谱-燃烧-同位素比值质谱仪分析了氨基酸的碳氮稳定同位素组成。结果表明,N-新戊酰基,O-异丙醇酯(NPP)衍生化法可以得到丙氨酸、甘氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸和酪氨酸的较高的回收率(83.3%～104.9%)和较好的线性关系(相关系数为0.994～1.000);此方法还可以得到丙氨酸、甘氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、天冬氨酸/天冬酰胺、苏氨酸、丝氨酸、蛋氨酸、谷氨酸/谷氨酰胺、苯丙氨酸、赖氨酸和酪氨酸的可靠的碳氮同位素比值。此方法可以为今后作物品质、营养和氨基酸代谢的深入研究提供更加有利的手段。     

油菜光合碳氮代谢特征及其与氮效率的关系

为阐明油菜碳氮代谢与氮效率的关系,及其对油菜品质的影响。采用土培试验,以低产甘蓝型油菜品种沪油15(品种A)与高产甘蓝型油菜品系742(品种B)为试验材料,在常氮与氮胁迫2种供氮情况下,研究了不同品种油菜不同供氮水平下光和参数,可溶性糖、游离氨基酸与硝酸盐含量差异,氮效率与收获指数以及与籽粒脂肪酸组成的变化及差异。结果表明,无论哪种供氮水平,品种B苗期光合参数大于品种A,盛花期规律相反,两品种的Pn、Gs、Ci与Tr皆在盛花期有所升高,而WUE有所降低。盛花期与角果发育期品种B茎、叶中可溶性糖含量高于品种A,油菜茎叶中可溶性糖含量从角果发育期呈减少趋势,角果发育期与收获期较抽薹期减少53%~80%,两品种5个时期茎叶皆表现为常氮时可溶性糖含量小于氮胁迫;品种B游离氨基酸除在2种供氮水平下盛花期叶、角果发育期地上部分与氮胁迫时抽薹期叶中大于品种A,其余时期呈现相反规律,到达角果发育期,两品种营养器官中游离氨基酸较生育前期大幅度减少;品种B 5个时期硝酸盐含量、氮效率、收获指数、品质皆高于品种A。碳氮代谢与氮效率关系密切,油菜后期碳氮代谢大幅度减弱,碳氮代谢强的品种氮效率高,有利于氮素积累,籽粒品质较好,品种B碳氮代谢及其各项指标优于品种A,品种优势明显。     

氮肥后移对不同氮效率水稻花后碳氮代谢的影响

以氮高效品种(德香4103)和氮低效品种(宜香3724)为材料,利用~(13)C和~(15)N双同位素示踪技术和生理生化分析方法,采用盆栽及大田试验,在施氮量180 kg hm~(–2)条件下,设置3种氮肥运筹方式,基肥∶蘖肥∶穗肥比例分别为5∶3∶2(N_1)、3∶3∶4(N_2)、3∶1∶6(N_3),以及不施氮(N_0)处理;研究其对不同氮效率水稻花后氮碳代谢的影响,并探讨氮肥后移下花后光合同化物及氮素累积、转运、分配的共性响应机制及其与产量的关系。结果表明,品种、氮肥运筹对花后氮素利用特征、光合同化物分配、生理特性及产量均存在显著影响。氮高效品种与氮肥后移量占总施氮量的40%、氮素穗肥运筹以倒四、倒二叶龄期等量追施相配套(N_2处理),能促进花后氮素累积,提高剑叶光合速率和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶、谷氨酰胺合成酶等碳氮代谢关键酶活性,促进叶片、茎鞘、根系、穗各营养器官光合同化物及氮素累积与转运,进而提高产量及氮肥利用率,为本试验氮高效品种配套的氮肥运筹优化模式。花后不同氮肥运筹下,氮高效品种光合同化物、氮素的累积与转运,分别较氮低效品种高7.78~12.75 mg ~(13)C株~(–1)、15.14~18.78mg ~(15)N株~(–1);且叶片转运量分别较氮低效品种高1.70~2.93 mg ~(13)C株~(–1)、2.21~4.55 mg ~(15)N株~(–1),茎鞘转运量分别较氮低效品种高1.70~2.93 mg ~(13)C株~(–1)、0.05~1.14 mg ~(15)N株~(–1);而穗部氮高效与氮低效品种~(13)C同化物分别增加31.04~44.68 mg ~(13)C株~(–1)(占~(13)C总量的42.04%~46.38%)、24.94~34.26 mg ~(13)C株~(–1)(占~(13)C总量的36.45%~41.36%),~(15)N则分别增加35.56~46.58 mg ~(15)N株~(–1)(占~(15)N总量的61.82%~82.93%)、27.37~31.57 mg ~(15)N株~(–1)(占~(15)N总量的58.04%~68.31%)。氮高效品种花后具有强光合碳同化、氮素的协同吸收转运特征,以及碳氮代谢能力,来满足籽粒灌浆期对光合同化物及氮素的利用,是氮高效品种相对于氮低效品种高产、氮高效利用的重要原因。此外,从花后不同器官碳氮比(C/N)变化值综合两品种高产及氮肥高效利用来看,N_2处理下,齐穗至成熟期叶片、穗部C/N提高幅度与该时期茎鞘、根系C/N降低幅度一致,据此可将C/N作为水稻高产及氮肥高效利用同步提高的评价指标,这具有重要的参考价值。     

棉花早、中熟品系营养器官碳氮含量变化的差异及与干物质积累的相关性

为探究不同生育期棉花品种的干物质积累及产量与其碳氮代谢相关性,采用生育期不同的2个陆地棉近等基因系早熟系4003-10和中熟系4003-6,测定生殖生长阶段蕾期至吐絮期根、茎、叶的全氮、氨基酸、非结构性碳水化合物（己糖、蔗糖和淀粉）含量及棉株各部位生物量,比较2个品系的差异,并分析营养器官含氮量与生物量的相关性。结果表明,4003-6比4003-10具有更大的铃重、衣分及皮棉产量。生殖生长阶段4003-6叶片比4003-10具有较高的全氮、氨基酸、非结构性总碳、淀粉含量及碳氮比,表明前者叶片具有较强的碳氮代谢活性和碳水化合物生产能力;4003-6的根系氨基酸水平高于4003-10,且具有更高的氮素吸收效率。在营养器官中,根系含氮量对棉花植株地上部、根系、营养器官和生殖器官的生物量积累影响最大。早熟系4003-10单株根、茎、叶的含氮量与生殖器官生物量的相关系数均高于中熟系4003-6,表明早熟品系的吸氮能力对产量影响更大。     

氮高效利用水稻碳氮代谢物含量的变化特征

采用土培盆栽试验,研究氮高效利用水稻在不同供氮水平下碳氮代谢物含量的变化情况,并探讨其与氮素利用效率之间的关系。结果表明,氮高效利用水稻碳氮代谢物谷氨酸(Glu)、谷氨酰胺(Gln),α-酮戊二酸(2-OG)和蔗糖的含量随生育进程的变化态势与氮低效利用水稻大致相同,但其含量的高低因品种、施氮量不同而异。Glu对氮的响应基本为随施氮量增加而增加。Gln在抽穗期、开花期和2-OG在抽穗期、开花期、成熟期对氮响应呈现先降后升再降的“S”型曲线变化规律;蔗糖在抽穗期随施氮量的增加而减少,而在成熟期表现为增加。抽穗期Gln与Glu呈极显著正相关;氮利用效率(NUE)与开花期的Gln呈显著负相关,与Glu呈显著正相关,与成熟期2-OG呈极显著负相关。施氮量和不同氮利用效率水稻对碳氮代谢物含量有影响,氮高效利用水稻在低氮条件下具有较高的Glu,2-OG和蔗糖含量;抽穗期不同供氮处理Gln含量均明显较高。     

外源碳、氮供应对小麦源库代谢平衡的影响

为研究小麦源库间碳、氮代谢活性的相互关系,以春小麦品种龙麦33和克旱19为材料,在抽穗期分别用2%尿素、5%蔗糖和清水喷洒叶面,抽穗后分6次取样,测定旗叶和子粒的可溶性糖含量和氮含量,分析小麦源(旗叶)与库(子粒)之间碳氮代谢及相互关系。结果表明,龙麦33与克旱19尿素处理的子拉氮含量较对照分别增加11.8%和4.5%,蔗糖处理的分别增加7.3%和-7.2%;尿素处理的旗叶氮含量分别增加16.3%和0.5%,蔗糖处理分别增加9.4%和2.5%。尿素处理的子粒可溶性糖含量较对照分别增加18.6%和-6.2%,蔗糖处理的分别增加11.0%和2.8%。灌浆期可溶性糖含量逐渐降低,而成熟期氮含量逐渐增加,两者共同造成了子拉氮与可溶性糖含量比值随着灌浆成熟逐渐增加。在小麦生育后期,氮代谢对小麦子粒形成的调控效应大于光合碳代谢。     

烤烟δ~(13)C值及生理特征对不同施氮水平的响应

探索自然条件下‘云烟87’的最佳施氮量,为‘云烟87’的大田种植提供一定的参考。选择自然条件下种植的‘云烟87’烤烟品种为试验材料,设置每公顷施纯氮60、82、105 kg 3个不同供氮水平进行对比试验,分别记为处理1、处理2和处理3。于打顶前后分4次对7、10、13和15叶位取3株同叶位鲜烟叶,分别测定其稳定碳同位素(δ13C值)、比叶重、光合色素、总碳、全氮、碳氮比等。结果表明:同一气候条件不同施氮处理种植环境下,处理3的色素含量及全氮含量最高,C/N比值及比叶重最低;处理2比叶重、δ13C值以及总碳含量最高,全氮含量以及C/N比值略低于处理3;处理1δ13C值以及碳氮代谢等方面的表现均较差。研究以烟叶稳定碳同位素(δ13C值)为主线,辅以烟叶比叶重、光合色素和碳氮代谢等指标的综合评估,认为‘云烟87’在82 kg/hm2的施氮水平下表现较佳,105 kg/hm2的施氮水平下的烟株表现居中,而60 kg/hm2的施氮水平的烟株则表现最差。据此,可判定‘云烟87’更适宜在每公顷施纯氮82 kg的施肥水平下种植。     

基于碳氮代谢的水稻氮含量及碳氮比光谱估测

碳氮代谢为植物生长发育提供物质基础，因此碳氮含量及碳氮比的无损快速估测对植物的生长调控有着极其重要的作用。本文系统研究了水稻7个不同氮肥水平下的碳氮代谢特征及其与冠层反射光谱特征之间的关系。结果表明，植株碳氮含量及碳氮比与大多数比值植被指数、归一化植被指数及差值植被指数关系密切，比值植被指数与归一化植被指数的表现一致，差值植被指数略有不同，其中碳氮比的相关性与氮含量类似。氮含量与510 nm和460 nm构成的比值和归一化植被指数的关系最佳，不受生育期的影响，可用统一的方程来预测；碳氮比则需分阶段建模较好，生育后期（抽穗期和灌浆盛期）以ND_(1650,710)最好。经其它独立数据的验证表明，模型对氮含量的估测精度在叶片水平上为80.51%，在植株水平上为76.36%，预测的RMSE分别为0.20和0.26，叶片和植株碳氮比的估测精度分别为81.09%和70.70%，预测的RMSE分别为1.64和3.95。表明通过植被指数的计算可以定量地评估水稻氮含量及碳氮比。     

施氮对甜菜不同发育阶段根际氨基酸含量的影响

根际土壤中氨基酸的含量在施氮条件下会发生改变,本研究对施氮后甜菜不同发育阶段根际土壤中氨基酸含量的变化进行测定及分析,选取有机氮吸收效率高与低的甜菜品种各1个,设置施氮(N：150 mg/kg)、不施氮肥(N：0 mg/kg)区。分别在甜菜苗期、叶丛快速生长期、块根糖分积累期、收获期收集根际和非根际土壤,利用高效液相色谱法测定氨基酸的含量。结果表明：甜菜4个时期中总氨基酸含量随甜菜生长呈上升趋势,变化范围为1194.9~1375.63 mg/kg,但在各种氨基酸的变化上又存在着差异。4个时期中施肥处理的土壤与未施肥土壤相比,施肥处理的土壤中氨基酸氮总量高于未施肥处理,高出117.35 mg/kg。其中增幅最大的是中性氨基酸,施肥平均增加91.56 mg/kg。氮高效品种‘KWS8138’对氨基酸的矿化量高于氮低效品种‘Beta176’,高出63.76 mg/kg,根际土壤氨基酸占比受到甜菜生长的显著影响,根际外土壤氨基酸变化并不显著。根际土壤氨基酸含量变化大于根际外土壤。施氮肥增加了土壤氨基酸氮的含量,从而提高了土壤持续供氮能力。     

果蔬采后存在问题及贮藏保鲜技术发展

随着生活水平的提高,果蔬产品成为人们摄取营养元素的重要食品之一。分析了我国果蔬采后存在的问题,并对低温及气调保鲜、化学保鲜剂、涂膜保鲜技术及超声保鲜技术等贮藏保鲜技术研究进行了综述,指出我国果蔬贮藏保鲜技术持续、稳定、健康的发展要倚重于科技创新。     

高粱──苏丹草杂交种的选育和利用

利用高粱、苏丹草强大的杂种优势，选育的高粱──苏丹草杂交种经试验、示范，不仅单株优势明显、单位面积产量高，而且品质也十分优良，用于养鱼和养牛，均获得成功。     

硫处理在果蔬保鲜与加工中的利与弊

硫处理在果蔬保鲜与加工领域应用广泛,可用作杀菌剂、贮藏剂、护色剂等,与其它方法相比硫处理有许多优势.首先,不需要冷藏处理即可杀菌或抑菌保鲜,能够较好地保持原料的品质;其次,用量少,价格低廉,使用简便;再次,SO2易挥发,残留量低.因此,硫处理在许多种果蔬保鲜和加工中起到非常重要的作用.     

秦川牛GH 、INS 的测定及体尺、体重分析

随机选取14头秦川牛（其中1.5岁的公、母牛各4头,2.0岁的公、母牛各3头）,按性别分为两组。采用放射免疫法测定血液中生长激素（GH）、胰岛素（INS）的水平,并对每头牛的体高、体斜长、胸围、胸深、尻宽、腰角宽等体尺指标及体重进行测量并分析,结果表明： 在1.5时公、母秦川牛体内的生长激素和胰岛素差异不显著（P>0.05）;而在2.0岁时公、母秦川牛体内的生长激素和胰岛素差异显著（P<0.05）;并且随着年龄的增加,秦川牛体内的生长激素呈下降趋势而胰岛素则呈增加趋势,且生长激素和胰岛素呈差异不显著的负相关（P>0.05）。通过对体尺指数进行分析得出：较1.5岁而言,2.0岁秦川牛体躯发育程度更大,胸围更宽,尻部增幅明显,骨骼等体躯部分生长速度相对减慢,而肌肉等体量部分增长速度则相对加快,符合肉牛的生长发育规律以及秦川牛中、晚熟的特点。将实测体重与经济性能划分标准比较,发现秦川牛仍属于役肉兼用型品种,但经过近几年的选育,体重有了很大的增加。     

向日葵抗盐碱生理生化机制与生长发育特性分析

以Y05-222A和Y06-136R杂交得到的135株F₂群体为研究材料,测定过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、脯氨酸（Pro）、过氧化氢酶（CAT）、可溶性蛋白和丙二醛（MDA）等6个生理指标,并进行方差分析、相关性分析和通径分析,对F₂群体进行偏度及峰度分析。结果显示,以上6个生理指标在F₂群体中P>0.05,分布频率符合正态分布,同时存在双向超亲分离现象;相关性分析和通径分析显示,这些指标与抗盐碱系数均呈极显著相关（正相关或负相关）,且相关系数与总间接通径系数方向一致。POD活性的直接通径系数为0.5003,可见POD直接影响抗盐碱性;CAT活性和Pro含量的直接通径系数分别为-0.1317和-0.0384,间接影响抗盐碱性;SOD活性、MDA及可溶性蛋白含量直接或间接影响抗盐碱性。POD、SOD、Pro、CAT、可溶性蛋白和MDA各生理指标的抗盐碱作用表现为POD>CAT>Pro>可溶性蛋白>MDA>SOD。叶片数、株高、茎粗和盘径与抗盐碱系数呈极显著正相关,其相关性表现为叶片数>盘径>株高>茎粗。以上结果可为研究油用向日葵抗盐碱性提供一定的理论基础。     

果蔬食品的褐变与控制

结合生产实际,对果蔬食品产生褐变的机理及其控制途径进行探讨。通过遗传学途径,培育果蔬新品种,使之不含易氧化变色物质,增强其天然抗褐变性,是控制果蔬褐变的根本途径。     

杨梅产地保鲜处理与新型贮运包装的研究及应用

杨梅果实代谢旺盛、含水率高且无外果皮保护,在采收、运输和销售过程中易遭受机械损伤及霉菌侵染,进而导致其品质劣变,严重制约杨梅产业的发展.本文概述了产地保鲜技术(保鲜剂、预冷、短波照射以及静电场等)和贮运包装(减震包装、气调包装和蓄冷包装)对杨梅鲜果采后品质的影响,通过分析引起杨梅品质劣变的主要因素,提出"低温环境"+"缓震处理"+"气调技术"三维一体的栅栏保鲜技术将成为杨梅鲜果的保鲜研究重点.     

青霉素和氨苄青霉素对小麦种子萌发及幼苗生理生化的影响

以一定浓度的青霉素和氨苄青霉素水溶液对小麦进行浸种处理，能明显提高小麦种子发芽率、发芽势、活力指数、发芽指数和胚乳中淀粉酶的活力，并能使苗期叶片中叶绿素含量及幼苗的高度增加。青霉素以40IU／L效果最好，氨苄青霉素则是在800mg／L浓度时作用最佳。     

Approaches and Applications of Chemomics and Chemoinformatics

Some novel concepts of chemomics/molomics are proposed including hydrocarbomics, alcophenomics, carboxomics, pepitomics, metabonomics, etc. like genomics, protomics and glycomics in bioomics. Some examples are given to demonstrate the chemomics and/or molomics methodology and technology based chemoinformatics and bioinformatics and their wide applications in Chemistry and Biology.     

科技创新与现代农业建设

阐述与探讨了科技创新在现代农业建设中的作用,研究如何通过科技的创新与进步推动现代农业的发展。通过研究,发现中国在科技进步推动现代农业建设中存在有创新供给不足。农户文化素质低,经营规模小,对现代农业认识不足且科技与农户、企业间缺乏推广、中介机制。针对存在的不足,需通过科技创新体系改革,建立农业科技推广服务与中介机制,培育龙头企业,加强教育,提高农民科技文化素质等措施定位,加快现代科技农业建设。