玉米秸秆纤维降解的预处理工艺条件筛选

为解决玉米秸秆在发酵中难降解的问题,以玉米秸秆为试验原料,通过物理-化学、物理-生物和物理-化学-生物3种方法对秸秆进行预处理,考察秸秆中纤维素、半纤维素、木质素含量,探讨各种预处理方法对玉米秸秆的降解效果。结果表明:添加10%NaOH溶液后加入绿秸灵的处理方式秸秆半纤维素的降解效果较好,降解率为32.98%;添加混合菌的处理方式秸秆纤维素的降解效果较好,降解率为51.46%;添加8%NaOH溶液后加入绿秸灵和添加10%NaOH溶液后加入绿色木霉的处理方式秸秆木质素的降解效果较好,降解率为39.28%。3种预处理方法对玉米秸秆中半纤维素、纤维素有显著影响,对木质素的降解影响不显著。3种预处理方法对玉米秸秆中不同组分降解率的影响大小顺序为:纤维素、半纤维素、木质素。     

氧化条件对改性木质素制备环保型纤维板性能的影响

以过氧化氢为氧化剂,采用氧化改性方法分别在酸、碱条件下对工业木质素进行氧化改性。由于酸、碱条件下的氧化机理不同,通过傅里叶变换红外光谱与紫外光谱分析得出酸、碱条件下,工业木质素的主要官能团均发生了不同程度的变化,两种条件下木质素分子结构变化存在差异。以氧化剂用量为单因素的制板试验结果表明,酸性条件下氧化剂用量为10%时,板材各项物理力学性能较优;碱性条件下氧化剂用量为30%时板材各项物理力学性能较优。氧化条件和氧化剂用量对板材性能影响规律明显。     

EuCAD 基因小片段 RNAi对烟草木质素合成的影响

【目的】深入研究尾叶桉(Eucalyptus urophylla)肉桂酰乙醇脱氢酶(CAD)基因序列中的关键片段并利用其进行木质素合成调控。【方法】采用生物信息学工具对EuCAD基因进行序列分析,根据编码蛋白保守结构域的分布情况进行筛选,获得一段44 bp关键序列用于构建RNA干扰载体并转化烟草,获得转基因植株并对基因表达水平、木质素含量等表型进行检测。【结果】获得28个转基因株系,转基因植株正常生长发育,与野生型无异,随机挑选3个株系进行检测,发现CAD基因表达水平均较野生型显著降低,以R1株系降幅最大,降至野生型的12.51%。对R1株系进一步检测发现,其茎部直径与野生型无异,但木质部厚度较野生型显著降低,其中第4节处降低11.75%,第6节处降低10.06%,茎部整体木质素含量较野生型降低15.26%。表明该RNAi片段显著抑制烟草中CAD基因表达并影响烟草木质素合成。【结论】通过序列分析筛选出的EuCAD基因小片段,可通过RNA干扰显著影响烟草木质素合成,为尾叶桉木质素合成调控研究提供了技术参考。     

不同光强对辣椒果实中辣椒素及其竞争物质的影响

在4种不同光照强度——40%,60%,80%自然光和对照自然光下,测定辣椒果肉和胎座中辣椒素含量及其合成竞争物质单宁、类黄酮、木质素含量。结果表明:随光强降低辣椒素含量降低,但自然光处理例外,80%自然光最有利于辣椒素的合成;类黄酮积累随光强降低而降低;木质素含量随光强增强而降低;单宁含量不受光照强度影响。     

化学成分对木材细胞壁纵向弹性模量和硬度的影响

以杉木成熟材晚材为研究对象,采用化学成分选择性脱除方法依次脱除木质素和半纤维素。利用纳米压痕技术,在纳米尺度上,探讨半纤维素和木质素对木材细胞壁压入力学性能的影响。结果表明:木质素对细胞壁的弹性模量影响显著,脱除木质素后细胞壁弹性模量损失了6.53%。半纤维素是一种界面高分子,在细胞壁中作为连接纤维素和木质素的界面偶联剂,对细胞壁的纵向弹性模量影响极显著,脱除半纤维素后细胞壁弹性模量损失约为9.16%。木质素和半纤维素对细胞壁的硬度影响均显著。木质素脱除后,细胞壁硬度降低了16.98%。半纤维素脱除处理与脱木质素处理相比,硬度仅下降了0.87%。      

紫花苜蓿MsNST的克隆及对木质素与纤维素合成的功能分析

【目的】木质素和纤维素是植物次生细胞壁的主要组成成分,是影响牧草消化率和品质的主要因素之一。紫花苜蓿作为高蛋白饲草,是奶牛等草食家畜优质饲草的主要来源。因此,苜蓿木质素和纤维素合成机制一直是受到关注的研究热点。模式植物拟南芥NAC家族的NST转录因子（NAC secondary wall thicking promoting factor）调控次生细胞壁的合成,但紫花苜蓿NST的功能与调控机制尚不明确。本研究通过分析紫花苜蓿NST的表达模式,及在拟南芥与苜蓿中过表达揭示其对木质素和纤维素合成的影响。【方法】通过同源克隆获得MsNST CDs序列,并对该基因进行生物信息学分析。利用qRT-PCR检测该基因受赤霉素（GA3）,水杨酸（SA）和多效唑（PCB）诱导后的表达模式。通过转基因植株中过表达MsNST,研究其对木质素和纤维素含量及其合成相关基因的影响。【结果】克隆MsNST 的CDs序列,最大开放阅读框为945bp,编码314个氨基酸。生物信息学分析表明,MsNST主要由无规则卷曲组成（60.83 %）;三级结构预测显示,MsNST以同源二聚体的形式有效的促进蛋白质间的相互作用。进化树分析表明,单子叶和双子叶分为两个分枝,暗示存在一定程度的进化,而MsNST与蒺藜苜蓿和大豆的NST属于双子叶植物分枝中的亚分枝,表明豆科植物间亲缘关系较近。MsNST与拟南芥NST1-3的氨基酸序列相似性较高（49%—55.9%）,并含有NAC转录因子的5个保守结构域。qRT-PCR分析表明,MsNST受GA3、SA和PCB的诱导表达,相对表达水平（12h）分别是对照的2.19、3.67和3.65倍。过表达MsNST导致拟南芥下胚轴缩短,转基因拟南芥半矮化,花序茎束间细胞壁纤维增厚,细胞壁结晶纤维素（13%）、总糖（7%）和木质素（11.7%）含量增加。通过分析木质素和纤维素合成相关基因表达水平发现,拟南芥和苜蓿中过表达MsNST均能激活木质素合成关键基因（PAL,4CL等）及纤维素合酶复合体亚基CesA家族基因的表达。【结论】MsNST受外源激素GA3、SA和PCB诱导表达。转基因植物中过表达MsNST可激活次生壁木质素和纤维素合成相关基因的表达,同时茎束间纤维细胞壁增厚,细胞壁结晶纤维素、总糖和木质素含量增加,暗示MsNST对次生细胞壁木质素和纤维素的合成有重要的调节作用。     

木质素磺酸铁肥研制及其对花生的施用效果

铁是植物生长必需的微量营养元素,缺铁影响作物产量和品质,降低植物性膳食中铁含量。施用铁肥是解决作物缺铁的有效措施之一。以作物秸秆亚铵法造纸废弃物木质素磺酸盐(LS)为原料,通过四因素三水平L9(34)正交设计,研究木质素磺酸铁的生产合成工艺,研发木质素磺酸铁肥产品。以花生为试验作物,通过土培试验,研究木质素磺酸铁的施用效果。秸秆亚铵法制浆造纸废弃物木质素磺酸盐对铁具有一定的螯合性,木质素磺酸铁实验室合成生产过程中,各因素对产品中铁含量的影响顺序为:反应初始p H反应温度Fe2+用量反应时间,从而确定了木质素磺酸铁肥生产合成的最佳反应条件,制备了固体木质素磺酸铁肥产品,Fe含量为12.65%,p H为6.98。土培试验中,花生植株未出现缺铁失绿时,土施和喷施木质素磺酸铁、硫酸亚铁和EDTA铁对植株地上部生物量、花生产量及新叶中活性铁含量均无明显影响。但连续种植两茬后,不施铁肥处理的花生远杂9102出现新叶缺铁失绿症状,土施和喷施木质素磺酸铁可显著提高远杂9102花生新叶叶绿素含量(SPAD值),喷施提高了叶片中活性铁含量。木质素磺酸铁对花生缺铁失绿有纠正效果,与硫酸亚铁和EDTA铁相比,没有明显区别。以作物秸秆亚铵法制浆造纸废弃的木质素磺酸盐为原料,可用来生产木质素磺酸铁肥产品,土施和叶面喷施产品对纠正花生缺铁失绿效果明显。     

木质素生物合成及其关键酶基因的研究进展

木质素是一种植物体内重要的大分子有机物质,其含量仅次于纤维素。在增强植物体机械强度、抵御外界不良环境侵袭以及疏导组织水分运输等方面起着重要作用。木质素的含量及组成对果实品质及抗逆性等有重要的影响,如核桃内果皮中木质素的含量及组成对于核桃的果实品质、内果皮发育、果皮的完整性(露仁)等有直接影响。因此,本文重点对植物木质素生物合成及其关键酶基因的研究进展进行综述,为从木质素合成领域着手改良果实品质奠定理论基础。     

紫花苜蓿MsNST的克隆及对木质素与纤维素合成的功能分析

【目的】木质素和纤维素是植物次生细胞壁的主要组成成分,是影响牧草消化率和品质的主要因素之一。紫花苜蓿作为高蛋白饲草,是奶牛等草食家畜优质饲草的主要来源。因此,苜蓿木质素和纤维素合成机制一直是受到关注的研究热点。模式植物拟南芥NAC家族的NST转录因子(NAC secondary wall thicking promoting factor)调控次生细胞壁的合成,但紫花苜蓿NST的功能与调控机制尚不明确。本研究通过分析紫花苜蓿NST的表达模式,及在拟南芥与苜蓿中过表达揭示其对木质素和纤维素合成的影响。【方法】通过同源克隆获得MsNSTCDs序列,并对该基因进行生物信息学分析。利用qRT-PCR检测该基因受赤霉素(GA3),水杨酸(SA)和多效唑(PCB)诱导后的表达模式。通过转基因植株中过表达MsNST,研究其对木质素和纤维素含量及其合成相关基因的影响。【结果】克隆MsNST的CDs序列,最大开放阅读框为945bp,编码314个氨基酸。生物信息学分析表明,MsNST主要由无规则卷曲组成(60.83%);三级结构预测显示,MsNST以同源二聚体的形式有效的促进蛋白质间的相互作用。进化树分析表明,单子叶和双子叶分为两个分枝,暗示存在一定程度的进化,而MsNST与蒺藜苜蓿和大豆的NST属于双子叶植物分枝中的亚分枝,表明豆科植物间亲缘关系较近。MsNST与拟南芥NST1-3的氨基酸序列相似性较高(49%—55.9%),并含有NAC转录因子的5个保守结构域。qRT-PCR分析表明,MsNST受GA3、SA和PCB的诱导表达,相对表达水平(12h)分别是对照的2.19、3.67和3.65倍。过表达MsNST导致拟南芥下胚轴缩短,转基因拟南芥半矮化,花序茎束间细胞壁纤维增厚,细胞壁结晶纤维素(13%)、总糖(7%)和木质素(11.7%)含量增加。通过分析木质素和纤维素合成相关基因表达水平发现,拟南芥和苜蓿中过表达MsNST均能激活木质素合成关键基因(PAL,4CL等)及纤维素合酶复合体亚基CesA家族基因的表达。【结论】MsNST受外源激素GA3、SA和PCB诱导表达。转基因植物中过表达MsNST可激活次生壁木质素和纤维素合成相关基因的表达,同时茎束间纤维细胞壁增厚,细胞壁结晶纤维素、总糖和木质素含量增加,暗示MsNST对次生细胞壁木质素和纤维素的合成有重要的调节作用。     

球形三甲基木质素季铵盐的制备与絮凝性能分析

以三甲基木质素季铵盐为原料,司盘60为分散剂, 甲醛为交联剂,用反相悬浮法合成了球形三甲基木质素季铵盐,再用激光粒度仪、扫描电镜和红外光谱仪对其进行表征,并以酸性黑ATT为模型物,考察了球形三甲基木质素季铵盐对酸性染料的絮凝性能。结果表明:合成球形三甲基木质素季铵盐的最佳实验条件为分散剂司盘60用量2.5%、甲醛质量分数11%、反应时间1 h、搅拌速度100 r/min;产物平均粒径为0.161 mm;在pH值1~2的条件下,球形三甲基木质素季铵盐对酸性黑ATT染料溶液脱色率为94.09%,而三甲基木质素季铵盐絮凝在最佳pH值 3~4时脱色率为78.82% ;球形三甲基木质素季铵盐对质量浓度0.1 g/L酸性黑ATT的最佳投加量为0.1 g,而三甲基木质素季铵盐为0.3 g。      

化学调控剂对马铃薯生理特性及产量的影响

试验结果表明,３种化学调控剂均能促进马铃薯横向生长,抑制纵向生长,且能提高其光合速率和叶绿素含量,作用效果依次为稀效唑、多效唑、壮丰安。３种调控剂可大幅度提高马铃薯产量,稀效唑提高幅度最大,为３０１２％;多效唑次之,为２４００％;壮丰安为１５４２％。考虑到多效唑的残留问题以及对后茬作物的影响,马铃薯栽培中首选化学调控剂应为稀效唑。     

不同干扰条件下构树盆栽苗芽种群数量分析

在春、夏、秋、冬4个季节通过对构树苗木不同部位截断、抹芽及喷施5种不同浓度植物生长调节剂进行田间干扰试验,旨在探明不同干扰方式对构树苗木芽种群数量的影响.结果表明,物理干扰和化学干扰均能刺激构树芽萌发;在物理干扰条件下芽种群增量的季节变化差异显著,表现为春季芽种群增量最大,为43个;在1年4个季节中,通过去顶芽获得的芽种群增量最大.不同浓度的化学干扰对芽种群增量的影响差异显著,3种生长素促进萌芽的效应依次为6-BAGA3KT,3种生长素促进萌芽的适宜浓度分别为50,80和50μg.L-1,芽增量分别为50个,31个及24个.因此,春季去顶芽的物理干扰和喷施50μg.L-1 6-BA的化学干扰2种方式可以刺激构树芽的大量萌发并生长发育成萌枝,对退化喀斯特植被的早期恢复有促进作用.     

化学动力学法预测炒制葵花籽货架期

用化学动力学法以过氧化值为表征参数预测几种贮存条件下炒制葵花籽货架期。以生葵花籽为原料,炒制后去壳,分别在4℃、25℃和40℃温度及10.5 k Pa和21.0 k Pa氧分压条件下贮存,测定贮存期间其过氧化值变化,进行动力学回归,求算化学反应动力学参数,进而结合感官评定预测炒制葵花籽的货架期。结果表明,葵花籽仁油脂氧化劣变呈一级化学反应特征,反应速率常数随温度的升高而增大,半衰期随温度的升高而下降,用过氧化值预测的货架期与感官评定结果接近。研究证明,用过氧化值法可预测炒制葵花籽的货架期,在低温、低氧分压贮存条件下可延长炒制葵花籽的货架期。     

延边地区气候因子与烤烟叶片化学成分间关系的研究

对延边主要种烟地区的气候因子与烤烟叶片化学成分之间的关系进行了分析。结果表明:延边烟区中部烟叶中总糖和烟碱含量相对较高,总氮含量偏低;在烤烟大田期,气温适宜,降雨量季节性明显,日照充足,相对湿度变化幅度小;气候因子与烟叶化学成分间有显著或极显著的相关性,其中降雨量对烟叶化学成分的影响最大,日照时数和平均相对湿度的影响次之,平均气温的影响最小。     

西瓜基质栽培智能灌溉系统的研究

设计了一种基于ZigBee无线传感器网络的西瓜基质栽培智能灌溉系统。该系统由环境信息采集装置、信息处理系统和灌溉执行结构3部分组成。环境信息采集装置主要采集影响西瓜水分需求的基质相对湿度和空气相对湿度;信息处理系统对数据进行分析与处理,判断是否驱动灌溉执行机构对西瓜进行灌溉。综合考虑西瓜在不同生长阶段基质相对湿度、空气相对湿度对西瓜需水量的影响,建立了模糊控制规则库,利用MATLAB进行仿真,证明灌溉策略的有效性。结果表明,智能灌溉系统能根据智能灌溉策略适时、适量地进行灌溉,控制基质相对湿度与西瓜生长阶段相适应,伸蔓期将基质相对湿度控制在62.82%~67.25%,开花坐果期将基质相对湿度控制在68.05%~72.18%,膨瓜期将基质相对湿度控制在72.23%~77.15%,成熟期将基质相对湿度控制在58.36%~62.13%,所测得的基质相对湿度与最佳基质相对湿度之间的误差在2%左右,满足西瓜基质栽培的灌溉需求。     

影响青椒贮藏性的因素

对品种、贮藏湿度、不同材料包装袋、CO2、乙烯抑制剂、促生长类植物生长调节剂等对青椒贮藏性的影响进行了研究。结果表明:品种的耐藏性是决定青椒贮藏期和保鲜效果的内在因素;贮藏湿度大是引起青椒贮藏腐烂,尤其是果柄和萼片腐烂的重要原因,但湿度低,又不利于青椒的贮藏保鲜,通过青椒的果柄和萼片外施乙烯合成抑制剂或促生长类植物生长调节剂,可降低青椒在高湿度贮藏条件下的腐烂,同时选用合适的透湿材料包装袋可有效调节青椒贮藏湿度;一定浓度的CO2有利于青椒保鲜,青椒保鲜贮藏适于双变气调法,即贮藏初期温度较高时,CO2浓度维持4 %～6 %,随温度降低,CO2浓度相应降至2 %～4 %,当温度恒定在8～10℃时,将CO2浓度降至1 %～2 %,并维持在该水平。     

环境因子对无土栽培甜椒脐腐病发生率的影响

生理性病害--番茄、甜椒脐腐病与果实中缺钙有关.为了探明空气相对湿度(RH)、基质条温度和湿度等环境因子对无土栽培甜椒脐腐病发生率的影响,进行了一系列试验.共设置了12种试验处理,包括提高空气相对湿度到60%、对照;基质条冷却至17 ℃、对照;基质条湿度设定为50%、60%、由定时器控制.结果表明,提高RH可明显缓和温室内RH和气温的日变化;显著增加果实中维管束数量,果实顶端和基部其维管束数量分别比对照温室的高14.6%和11.4%;可显著提高果实中的钙含量,其中果实顶端和基部分别比对照温室高19.9%和16.6%,从而降低脐腐病的发病率.果实和叶片中钾含量未受RH高低的影响.基质条冷却可提高根基氧含量,这有利于提高根系活力.RH、基质条温度和湿度这3种环境因子对甜椒脐腐病的发生率的影响有累积效应.但处理间果实数量和产量差异不显著.     

丘陵红壤区花生地与西瓜地土壤温度特征及气象因素影响

土壤温度对于土壤一系列的物理、化学以及生物化学过程有重要作用,其变化特征及气象因素影响对改善红壤地区生态环境,提高土地利用率具有重要意义。在田间试验基础上,分析气温、降水、风速、相对湿度和日照时数等气象因子与不同土壤深度(10,20,40,80,100 cm)下的土壤温度的相关关系。结果表明:(1)土壤温度变化随土壤深度的增加趋于平缓;(2)不同作物地土壤温度在根系以上部分存在一定差异;(3)影响土壤温度的气象因子按影响程度排列分别为:日照时数、降水量、气温、水汽压、相对湿度、风速;(4)与土温相关关系显著的气温、水汽压、降水量、相对湿度和日照时数作为自变量来构建关于不同土层深度土温的多元线性回归方程,其决定系数均高于0.93。     

碱性双氧水预处理对苹果渣化学组分和酶解得率的影响

【目的】利用浓度为4.5%、pH 11.5的双氧水（alkaline hydrogen peroxide,AHP）预处理苹果渣,研究其对苹果渣化学组分、木质素的去除率和纤维素酶的酶解得率的影响。【方法】以木质素的去除率为指标,优化AHP预处理的温度和时间,经过过滤收集固体组分、干燥后,制得预处理后的苹果渣。根据AHP预处理前苹果渣中纤维素、半纤维素的含量、木质素的含量以及酶解总糖含量,分析AHP在最优预处理温度下,不同预处理时间对苹果渣纤维素、半纤维素的含量及回收率,木质素的含量及去除率、酶解糖得率的影响。通过扫描电镜（scanning electron microscope,SEM）、热重分析法（thermogravimetry/differential thermogravimetry,TG/DTG）和傅里叶变换红外光谱（fourier transform infrared,FTIR）表征AHP处理前后的苹果渣物理结构、化学组分的变化。【结果】预处理的时间和温度对苹果渣木质素的去除率有显著的影响。综合考虑各方面的因素,尤其是经济效益,当预处理时间为2 h、温度为50℃时,木质素的去除率最优,可达到56.68%。在最优的预处理温度下,分析不同预处理时间后苹果渣的组分变化及酶解得率。当预处理时间为2 h时,纤维素、半纤维素回收率可达99.86%,非常接近未处理果渣中的含量;苹果渣的酶解糖得率可达到0.54 g·g^-1,是未处理果渣酶解得率的2倍。扫描电镜（SEM）图像对比说明AHP预处理使得果渣的物理结构变得多孔而疏松,纤维束变得宽松而粗糙,内表面积无限增大。热重分析法（TG/DTG）表明AHP预处理明显提高了纤维素组成单体的纯度,减少了预处理后果渣中木质素及残留物的含量。红外光谱（FTIR）研究揭示AHP预处理可以破坏木质素的化学结构,组成木质素的愈创木基、紫丁香基和对羟苯基等基本物质的结构被AHP破坏,从而使得AHP处理后果渣中木质素的含量明显降低。【结论】双氧水是一种有效的苹果渣预处理剂,其预处理效果与预处理的温度和时间有密切联系。     

半干旱区玉米麻地膜覆盖栽培综合效益分析

在半干旱地区玉米采用麻地膜覆盖栽培与普通地膜覆盖栽培、常规栽培进行了田间应用效果试验,研究了麻地膜覆盖栽培对土壤理化性状、土壤温度、土壤持水量、玉米生长及产量等的影响。结果表明,麻地膜覆盖栽培比常规栽培生育进程加快,株高和叶面积系数增加,根干重减少,水分利用效率增加,产量增加8.42%。麻地膜覆盖栽培经济效益低于常规栽培。