华北夏谷区2001—2015年谷子育种变化

【目的】对华北夏谷区近15年谷子区域试验数据进行分析,探讨谷子育种变化趋势,为谷子品种改良提供参考。【方法】利用2001—2015年华北夏谷区参试品种的主要农艺性状数据,研究其变化规律;以通过鉴定的51个育成品种为材料进行分析,并与15年间华北地区谷子生长季6—9月份气候因素进行相关分析,梳理通过鉴定的51个品种的类型。【结果】2001—2015年华北夏谷区区域试验参试品种各农艺性状在年度间变异较大,随着年份的推移,产量、生育期、株高、穗长、单穗重和穗粒重持续增加,千粒重基本不变,公顷穗数略有下降。51个通过鉴定品种的整体变化趋势与所有参试品种的变化趋势基本一致。51个通过鉴定品种间产量、生育期、株高、穗长、千粒重和公顷穗数差异极显著,单穗重、穗粒重和出谷率差异不显著。华北夏谷区谷子生育期气候趋向于暖湿的变化趋势。通过鉴定的品种产量和生育期、单穗重、穗粒重呈极显著正相关,与最低温、降水量呈极显著负相关。最低温、最高温、降水量、生育期、穗粒重、出谷率决定谷子产量85.17%的变异。对产量贡献较大且为负效应的是最低温,为正效应的是最高温。近几年谷子育种水平有所提高,品种类型较丰富多样,抗除草剂品种和优质米类型逐渐增多,反映了轻简栽培和优质是目前的主要育种方向。但是以冀谷19、豫谷1、冀谷25等3个主干品种为亲本来源的品种数为26个,占杂交选育品种的57.8%,育成品种亲本范围相对较窄的问题越来越严重。【结论】2001—2015年华北夏谷区区域试验育成品种产量有所提高,品种类型较丰富多样,育种水平取得一定的进步。然而,造成产量显著差异的原因主要取决于气候因素,而且品种培育的亲本选择狭窄可能是育种突破的关键瓶颈。在今后的育种过程中,要从亲本创制和选择着手,丰富亲本类型;提高品种穗粒重和出谷率,以适应气候变化,提高夏谷产量。     

新疆陆地棉种质资源的综合评价

【目的】基于形态指标、产量指标和品质指标,综合评价棉花种质资源在新疆季节性水分匮缺条件下的表现,为旱区棉花主栽品种的确定和品种改良奠定基础。【方法】以126个棉花品种(系)为试验材料,对其在季节性水分匮缺状态下的株高、果枝数、生育期、有效铃数、单铃重、衣分、籽指、籽棉产量、皮棉产量、纤维长度、整齐度、比强度、伸长率、马克隆值、反射率、黄度和纺纱均匀性指数共17项数量性状指标进行测定,运用相关分析、主成分分析、聚类分析、逐步判别分析和多元方差分析等方法对这些棉花种质资源进行综合评价。【结果】首先,相关分析的结果表明,17项数量性状间存在一定的相关性和信息的重叠,因为56对数量性状的相关系数达到极显著水平,22对数量性状的相关系数达到显著水平。第二,主成分分析的结果表明,前8个主成分代表了126个棉花品种的17项数量性状86.34%的信息,其贡献率分别为27.45%、17.18%、11.61%、8.42%、6.66%、5.33%、5.08%和4.63%。第三,聚类分析的结果表明,当类间距离为12.5时,126个棉花品种被聚为7大类,第Ⅰ类有22个品种、第Ⅱ类有17个品种、第Ⅲ类有19个品种、第Ⅳ类有28个品种、第Ⅴ类有19个品种、第Ⅵ类有13个品种、第Ⅶ类有8个品种。第四,逐步判别分析的结果表明,114个棉花品种被正确判别,判对概率为90.48%;12个棉花品种被误判,误判率为9.52%,这说明聚类分析的结果是准确可靠的。最后,多元方差分析结果表明,第Ⅰ类为中产中等品质品种,第Ⅱ类为低产优质类品种,第Ⅲ类为高产优质类品种,第Ⅳ类为中高产中等品质类品种,第Ⅴ类为中高产中上等品质类品种,第Ⅵ类为高产中等品质类品种,第Ⅶ类为低产劣质类品种,同时科学地评价了7个类别的棉花品种,并提出了对应的改良方案。【结论】西北旱区棉花育种一方面在产量上进展明显,除了第Ⅵ类和第Ⅴ类外,大多数品种达不到纺高支纱的要求。适纺中支纱的主栽品种可在第Ⅲ类中选育。第Ⅱ类的纺纱指数达到了适纺高强力优质棉的要求,要着重改良产量指标。今后,西北旱区棉花育种工作要对不同类别的品种,选取适合的育种策略,以达到产量和品质均趋向最优。     

基于文献计量的园艺学基础研究发展状况分析

【目的】了解基于SCI收录文献视角的园艺学基础研究发展状况,为相关科研工作者和管理决策者提供参考。【方法】运用文献计量学的方法,通过WoS和Citespace对2005-2014年间以60余种常见园艺植物为题目的SCI收录文献进行文献总量、年度分布、篇均他引次数、h指数、研究机构、高影响因子期刊载文量、文献研究方向及研究热点的分析。【结果】10年间,以所选60余种常见园艺植物为题目的SCI收录文献数量逐年上升,中国的文献数位居全球第二位,仅次于美国。2010-2014年,中国园艺学文献数跃居全球第一。对2005-2009年与2010-2014年之间的文献进行比较,以相关果树为题目,中国的文献所占比例从8.40%上升到15.68%,文献数排名从第3位上升到第2位;在文献数排名前10位的国家中,中国文献的篇均他引次数从第5位上升到第4位,h指数排名从第3位上升到第2位;文献数量全球最多的25个科研机构中,中国的科研机构从4家增加至7家。以相关蔬菜（含西甜瓜）为题目,中国的文献所占比例从8.79%上升到16.90%;文献数两个5年中排名均居第2位;在文献数排名前10位的国家中,中国文献的篇均他引次数两个5年中排名均居第6位,h指数从第5位上升到第2位;文献数量全球最多的25个科研机构中,中国的科研机构从3家增加至5家。以相关花卉和茶为题目,中国的文献所占比例从14.12%上升到26.14%,文献数排名从第3位上升到第1位;在文献记数排名前10位的国家中,中国文献的篇均他引次数两个5年均居第7位,h指数排名从第3位上升到第2位;文献数量全球最多的25个科研机构中,中国的科研机构从3家增加至8家。10年间,生物学领域高影响因子杂志刊载中国园艺学文献数排名从第8位上升到第5位;文献数量全球最多的25个科研机构中,中国的科研机构从1家增加至3家。研究方向分析显示,中国园艺学文献在生物化学与分子生物学方向比例较多,但在农学和昆虫领域的文献比例较少。目前园艺学的研究热点主要集中在功能基因挖掘与组学研究、果实的发育与成熟以及多酚类物质研究等3个领域。【结论】近5年,中国园艺学被SCI收录文献的数量在增加,产出已居世界第一,但质量提升还未跟上;中国园艺学研究侧重于分子和组学等偏基础研究方向,与农业结合相对紧密的研究文献数量比例偏少;未来应加强问题导向的研究,布局上应更加贴近产业各环节的问题,持之以恒,形成特色。     

基于SSR标记的255个枣品种亲缘关系和群体遗传结构分析

【目的】枣原产中国,种质资源丰富。对来自中国22个省区不同用途的255个枣品种进行SSR分析,揭示这些不同产地来源的枣种质资源之间的亲缘关系和群体遗传结构,为枣种质资源的科学管理和分子标记辅助育种提供参考。【方法】利用改良CTAB提取供试枣种质的基因组DNA,以前期枣基因组测序挖掘出的SSR引物为基础,进行高效率引物筛选,并利用SSR分子标记技术对255份枣种质资源的基因组DNA进行PCR扩增,然后利用8%聚丙烯酰胺凝胶电泳分离,银染后显色。根据条带有无统计数据,计算出多态性位点百分率（PIC）,用NTSYS软件进行UPGMA聚类分析;利用Structure软件分析群体遗传结构,计算出最适群体数目,构建遗传结构图。【结果】从64对SSR引物中筛选出23对高效率SSR引物,在供试材料中共检测出117个多态性位点,各引物扩增的多态性位点数为2-10条,每对引物平均扩增多态位点数为5.09个,PIC值变幅为0.359-0.727,平均为0.548,这些多态性引物可应用到其他枣种质资源的研究中;建立了只需1-2个标记就可鉴别出来的部分枣品种的SSR指纹,可用于这些品种的快速分子鉴定;255个枣品种的聚类分析将所有枣品种分为15个亚类,包括4个大类和11个小类,不同品种间的相似系数范围0.71-1.00,其中北京花生枣单独聚为一类,与其他枣品种关系较远;‘奉节鸡蛋枣’和‘溆浦鸡蛋枣’、‘陕西奶枣’和‘天津大马牙枣’的相似系数均为1.00;结合聚类图、供试品种的用途和原产地分析,不同枣品种间的亲缘关系与品种原产地有一定相关性,但和品种用途没有显著相关性。群体结构分析中,通过绘制K与ΔK的关系图,K=15时,ΔK最大,据此将255个枣品种也同样划分为15个群体,与聚类分析结果基本一致;进一步分析表明,各群体中大部分品种血缘关系比较单一,较少品种含有其他类群的遗传成分。总体看,山西或陕西的枣品种出现在绝大部分居群中,说明这两个省的资源在不同群体间的基因交流中发挥了重要作用;南方栽培区域中来自湖南的枣品种形成了相对独立的居群,可能是其起源相对单一,且在长期栽培过程中和其他产地枣品种间基因交流较少所致。上述结果表明,供试枣品种中与来源区域相关性明显的品种由相同地域内枣品种演化而来,而另一部分与来源产地相关性不明显的品种则是由不同区域间品种经过频繁的基因交流和重组选育而来,融合了不同区域品种的特点,从而没有了明显的区域特征。【结论】不同地理环境在枣品种的群体进化中发挥了较重要的作用,影响了不同产地间枣种质资源的遗传结构组成。     

不同打破休眠方式对‘密斯梯’越橘叶片光合特性及保护酶活性的影响

【目的】利用越橘品种‘密斯梯’叶片常绿、需冷量低的特点,研究设施条件下不同打破休眠方式处理对‘密斯梯’越橘功能叶片光合特性、保护酶活性、物候期及果实品质的影响机制,为设施越橘提早休眠、提早打破休眠、提早成熟提供理论依据。【方法】以5年生‘密斯梯’越橘为试材,设2种打破休眠处理和1个对照:9月22日入冷库休眠、10月8日出库升温,低温持续时间384 h为处理1;11月4日棚内休眠、11月20日升温,低温持续时间384 h为处理2;不休眠、低温持续时间0 h为对照。在花序伸出期至果实成熟期测定过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)及抗坏血酸氧化酶(ASP)活性和光合生理参数、叶绿素荧光参数、可溶性总糖、可滴定总酸及维生素C含量等指标,并记录主要物候期。【结果】2个处理和对照叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、PSII实际光化学量子产量(ΦPSⅡ)、PSII最大光能转化效率(Fv/Fm)、光化学淬灭系数(q P)、POD、PPO和抗坏血酸氧化酶(ASP)均呈单峰变化趋势,胞间CO2浓度(Ci)和非光化学淬灭系数(NPQ)呈先下降后上升的变化趋势,而CAT呈现逐渐上升的变化趋势,且处理2各指标的峰值和谷值均晚于处理1和对照;2014年3月20日,处理1和处理2的新生叶片均已取代上一季叶片成为功能叶片,维持植株正常的新陈代谢,而对照植株新生叶片光合能力较弱,植株的正常生长受到抑制;处理1可以使果实提早成熟上市,但升温后植株到达萌芽、开花和果实成熟等物候期的时间长于处理2,尤以叶芽萌芽期与展叶期最为突出。而对照植株升温后到达各物候期的时间均长于处理1和处理2;处理2植株的果实除维生素C和单株产量显著高于处理1外,其余各项经济性状指标差异不显著,且打破休眠处理果实各项经济性状指标均显著高于不休眠处理的。【结论】造成‘密斯梯’越橘叶片Pn在升温后期下降的原因可能是叶片衰老导致PSⅡ光系统受到限制和抗氧化酶活性下降共同引起的;光合参数、叶绿素荧光参数和保护酶活性的差异是不休眠处理中无论果实品质或平均单果重和平均株产均显著低于打破休眠处理的原因;果实发育中后期,叶片Pn的高低对果实品质的影响比重更大。处理2可作为大连地区越橘常规设施栽培的参考标准。     

不同种植行距和灌水量对中国西北地区日光温室短季节栽培番茄品质的交互影响

【目的】研究中国西北地区日光温室膜下滴灌番茄不同种植行距与灌水量对番茄各品质指标的影响,提出番茄综合品质最优时的种植行距与灌水量组合,为本地区日光温室番茄的栽培管理和灌溉提供科学依据和技术指导。【方法】试验在陕西省杨凌农业高新技术产业示范区绿百合果蔬专业合作社的日光温室内进行,供试番茄品种为‘HL2109’。通过日光温室试验,在大小行沟垄覆膜种植形式的基础上设置3种种植行距分别为L1（60 cm）、L2（45 cm）和L3（30 cm）;以两次灌水间隔期间Φ20 cm标准蒸发皿的累积蒸发量E为基数,设置0.6E、0.8E、1.0E、1.2E四个灌水量,每当蒸发皿的累积蒸发量达到（20±3）mm时即进行灌水处理;试验采用完全随机区组设计,共12个处理,每个处理3次重复。分别运用改进模糊灰色关联度法和CRITIC法对番茄综合品质进行评价分析,综合两种评价结果,运用多元回归分析寻求综合品质最优时的种植行距与灌水量的组合。【结果】种植行距与灌水量均对番茄品质产生影响,且在可溶性固形物、维生素C和番茄红素上呈现极显著的交互作用,而番茄果实的外观品质指标并不存在灌水量和种植行距间的交互作用。过高的灌水量会降低番茄果实的外观品质,且过高或过低的灌水量均会降低可溶性固形物、VC和番茄红素的含量。改进模糊灰色关联度法和CRITIC法对番茄综合品质评价的结果具有较好的一致性,综合品质最优处理均为L2-0.8E,最差处理均为L1-1.2E;番茄综合品质随灌水量和种植行距的增大呈凸型抛物线变化趋势。番茄各单一品质指标的权重比例虽然在两茬试验中略有变化,但番茄红素、VC、糖酸比3个指标的权重始终为前3名。【结论】当操作行行距为80 cm,株距为35 cm时,种植行距取37-47 cm,灌水量0.8E-1.0E为中国西北地区温室番茄综合品质最优的种植行距和灌水量组合。     

美洲耕地利用格局及其时空变化特征

【目的】耕地时空格局变化特征分析是地表覆盖研究的热点问题之一。美洲作为全球重要的粮食生产区,其耕地数量和分布具有全球性战略地位,科学分析美洲耕地时空格局变化特征、过程和规律为耕地可持续发展提供科学参考。【方法】基于GlobeLand30数据集,运用数理统计和GIS空间分析等方法,系统分析了2000-2010年美洲耕地面积数量变化、空间分布及类型转化特征,并重点分析了亚马逊地区耕地格局变化状况。【结果】2010年美洲耕地总面积为52 875.05×10⁴ hm²;2000-2010年的10年间,美洲耕地总面积总体增加,面积增加约2 128.14×10⁴ hm²,增幅约4.19%。耕地面积增加最大国家为巴西,幅度达到9.51%,位居美洲国家之首,其次为阿根廷;减少最大国家为厄瓜多尔,面积减少101.14×10⁴ hm²。10年间美洲耕地复种指数增加2.42%,变化最为显著国家为巴拉圭、波多黎各。从耕地变化类型看,美洲新增耕地主要来源于林地、草地,而耕地减少主要是由于人造地表的侵占。美国耕地总量最多,但10年间耕地增长率较低,仅为0.08%,绝大部分损失的耕地转为人造地表,由于收获面积的减少导致复种指数减少了0.89%;巴西耕地总量仅次于美国,耕地大幅度增加主要来源于林地和草地,同时复种指数有较大程度提高。亚马逊地区作为美洲重要的生态和农业区域,10年间耕地增长8.41%,耕地增长伴随着森林、草地被大量破坏,尤其在巴西西南和厄瓜多尔表现最为剧烈。【结论】2000-2010年美洲耕地整体上呈现增加态势,国家间耕地利用格局变化差异明显;耕地主要来源于林地、草地和灌木,增长集中在巴西和阿根廷,耕地主要转出为人造地表,集中在美国。作为美洲重要的粮食生产区,亚马逊地区耕地面积和耕地复种指数都提高,两者同步增加一定程度上提高区域或全球粮食产量,但其带来的生态环境效益需要深入关注。     

苦瓜片气体射流冲击干燥特性及干燥模型

【目的】提高苦瓜片的干制品质、缩短干燥时间,通过研究不同条件下气体射流冲击技术对苦瓜片干燥特性的影响,并根据干燥过程中水分的变化规律确定最适干燥模型。【方法】利用实验室自制气体射流冲击干燥机干燥苦瓜片,探讨不同风温(40、50、60、70和80℃)、风速(9、10、11、12和13 m·s~(-1))和切片厚度(2、3、4、5和6 mm)对物料干燥特性和水分有效扩散系数的影响,计算出干燥活化能。以确定系数(R~2)、卡方(χ~2)及均方根误差(RMSE)为评价指标,并利用Origin 8.0软件将试验所得数据与5个常用的干燥模型进行拟合,筛选出最适干燥模型,建立模型参数与干燥条件之间的关系,并检验干燥模型的预测效果。【结果】苦瓜片的气体射流冲击干燥属于降速干燥,没有明显的恒速干燥阶段。在试验条件下,风温、风速和切片厚度对苦瓜片在气体射流冲击干燥过程中的干燥特性均有一定影响,风温越大、切片厚度越小、风速越大,物料的干燥速率越大,水分比下降越快,干燥所需时间越短,但风速的影响远不如风温和切片厚度明显。通过费克第二定律可以计算出苦瓜片在干燥过程中的水分有效扩散系数,且随着风温、风速和切片厚度的增加而增加,最高的有效扩散系数为2.9668×10~(-9) m~2·s~(-1)。通过阿伦尼乌斯公式可以计算出苦瓜片干燥过程中所需的活化能Ea为29.89 kJ·mol~(-1)。所选的5个模型均具有较高的拟合度(R~20.98),都能较好的预测苦瓜片在气体射流冲击干燥过程中水分的变化规律,其中Two term exponential模型具有最大的确定系数R~2(0.99937)、最小的卡方值χ~2(0.00876)和均方根误差RMSE(0.000077),是苦瓜片气体射流冲击干燥的最适模型。【结论】风温、风速和切片厚度对苦瓜片气体射流冲击干燥过程中的干燥曲线、干燥速率曲线和水分扩散系数均有影响,且风温切片厚度风速。在风温40—80℃,风速9—13 m·s~(-1),切片厚度2—6 mm范围内,Two term exponential模型的拟合度最高,模型可有效描述苦瓜片在气体射流冲击干燥过程中的水分变化规律。     

RNA可视化原位杂交技术对感染细胞中猪瘟病毒RNA定位与分布

【目的】为研究CSFV RNA在体外感染细胞中的分布及定位,建立了一种准确、敏感的RNA可视化原位杂交技术。【方法】本研究通过比对GenBank公布的CSFV、BVDV和BDV全序列,避开BVDV和BDV的同源区,设计了CSFV RNA及内参基因β-actin的特异探针。以CSFV中等致病力毒株（HeBHH1/95）为参考毒株,在PK15细胞中培养病毒,加入RNA可视化原位杂交特异探针和相应试剂,采用荧光共聚焦显微镜进行成像观察。通过综合分析观测结果、荧光强度、重复性等因素,采用正交试验优化了对原位杂交过程中具有重要影响的蛋白酶K浓度和甲醛固定时间,建立了CSFV RNA可视化原位杂交技术,并与FAT方法比较该技术灵敏度;用我国目前流行的CSFV 1.1、2.1、2.2、2.3基因亚型及BVDV、PPV、PRV和PCV-2病毒进行特异性试验。最终,以CSFV强致病力毒株（SM）接种PK15细胞,病毒感染后0.5、1、3、6、8、10、14、18、24、36、48、72、96h(hours post inoculation,hpi)取样,每个时间点2个重复,采用CSFV RNA可视化原位杂交技术进行检测。为佐证病毒蛋白在细胞中的定位及分布,同时采用FAT方法对SM株E2蛋白在PK15细胞中的表达情况进行动态研究。【结果】采用该技术在荧光共聚焦显微镜下可观察到CSFV RNA在细胞中的定位;当蛋白酶K浓度为1:1 000、甲醛固定时间为30min时为最优反应条件;灵敏度试验表明该技术对病毒的检测极限为10-8/200μL,比FAT高3.5个数量级;特异性试验结果显示该探针能与CSFV 1.1、2.1、2.2、2.3亚型结合,与BVDV、PPV、PCV-2、PRV无交叉反应。采用该技术对CSFV RNA感染后在靶细胞中的定位与分布研究结果显示:0.5hpi在胞核和胞浆均能检测到RNA,0.5-6hpi RNA主要分布于胞核内并在核内富集;10hpi胞浆内RNA逐渐增多,胞核内RNA逐渐减少,24hpi RNA主要集中在胞浆内细胞核周围;36hpi核外RNA大量聚集增多,72hpi达到峰值;96hpi RNA总量有所下降。而FAT结果显示：8hpi在少数细胞的胞浆内检测到病毒E2蛋白,10-24hpi蛋白表达数量一直较少;36hpi蛋白表达量不断增多,72hpi到最大值;96hpi荧光信号由强变弱。病毒蛋白在细胞浆内的聚集数量与细胞浆中RNA含量成正相关。【结论】首次建立了CSFV RNA可视化原位杂交检测技术,并对CSFV强致病力毒株在细胞中的RNA定位分布进行了研究,发现病毒RNA吸附和进入靶细胞的时间早于0.5hpi,观察到CSFV RNA有在细胞核内的生活史。     

脂肪酶和酯酶指纹分析在嗜酸耐热菌快速鉴定中的应用

【目的】采用反相高效液相色谱建立嗜酸耐热菌的脂肪酶和酯酶指纹图谱,为建立基于脂肪酶和酯酶指纹分析的嗜酸耐热菌快速鉴定方法提供参考。【方法】将5个脂肪酶和酯酶底物直接与嗜酸耐热菌反应,通过反相高效液相色谱检测得到了9株嗜酸耐热菌的脂肪酶和酯酶指纹色谱图,并对色谱数据进行系统聚类分析。【结果】所得脂肪酶和酯酶指纹图谱能将脂环酸芽孢杆菌和芽孢杆菌明显分为2个类群,且同一属的2个不同种的细菌也能得到正确归类。【结论】脂肪酶和酯酶指纹分析能够用于嗜酸耐热菌的快速鉴别,且简便快速、重现性好、经济成本低,具有广阔的应用前景。