摘要:全球人口增长和气候变化给粮食安全带来了严峻挑战,预计到2030年,全球的粮食需求将增至116亿t,而传统的育种方式难以满足粮食需求。玉米是全球产量最高的粮食作物,对玉米进行遗传改良非常重要。本文描述了分子育种技术体系的演进历程,分析了分子标记辅助选择、基因组编辑、全基因组关联分析和多组学整合等技术的原理、优势和局限性。通过综述现有的研究成果,系统梳理了上述技术在玉米抗旱、耐盐、抗病及品质改良中的关键作用,并且提出了今后的优化途径,比如开发高保真Cas9变体、构建跨组学知识图谱、整合无人机表型数据优化基因 × 环境互作模型等。泛基因组解析、单细胞多组学技术及人工智能驱动的数字化育种平台,通过模块化设计与动态环境适配,实现复杂性状的精准调控将是未来玉米遗传改良的方向。本研究为玉米分子育种提供了理论框架与技术路径,对推动作物遗传改良进入可预测设计新阶段具有参考价值。
摘要:CRISPR/Cas系统作为第3代基因编辑技术的核心工具,由成簇规则间隔短回文重复序列(CRISPR)及其关联蛋白(Cas)共同构成。该技术通过向导RNA精确定位靶标基因,利用Cas蛋白的核酸酶活性实现基因组特定位点的精准编辑。相较于传统育种技术,CRISPR/Cas 系统在编辑效率、操作周期和靶向准确性方面具有显著优势,已成功应用于玉米、水稻、小麦等主粮作物的性状改良。在作物遗传改良领域,CRISPR/Cas 系统的应用主要聚焦于5个关键方向:(1)产量相关性状调控;(2)株型结构优化;(3)生物/非生物抗性增强;(4)品质性状改良;(5)杂种优势利用。重点探讨CRISPR/Cas蛋白在作物产量、株高、抗性、品质以及杂种优势利用上的具体应用,并剖析该技术面临的潜在挑战。
摘要:在全球种业竞争日趋激烈及国内农业高质量发展需求不断提升的背景下,构建商业化育种创新体系已成为实现种业振兴、保障粮食安全和推进农业现代化的重要举措。系统回顾江苏省商业化育种模式的发展历程,总结现状与成效,梳理存在的主要问题。当前商业化育种已形成较完善的产业和技术体系,企业规模不断扩大,已取得一定成效,但仍面临技术创新存在瓶颈、资源分散、资金投入与人才仍短缺等多重挑战。通过分析,提出强化政策支持与引导、构建产学研用联合攻关模式、提升企业创新与研发能力、加强种质资源保护与利用、完善公益性资源开放共享机制以及健全育种人才培养激励政策等建议。通过多方协同及系统性推进,为提升农业综合竞争力、推动产业升级与乡村振兴提供有力支撑,对全国种业的高质量发展具有重要的借鉴意义。
摘要:辣椒作为全球重要的蔬菜和经济作物,其重要农艺性状的遗传解析对品种改良具有重要意义。随着高通量测序技术和分子标记技术的发展,辣椒数量性状位点(QTL)定位与基因克隆研究取得了显著进展。本文系统总结不同定位群体类型(如 F2 群体、重组自交系、自然群体)及定位方法(如GWAS、BSA-Seq、SLAF-Seq)的应用及其优缺点,重点综述辣椒重要农艺性状(包括产量、品质、抗逆性等)的QTL/基因定位研究进展;探讨候选基因挖掘的成果及其在分子标记辅助育种与基因编辑中的应用,并分析当前研究在标记密度、定位精度、功能验证等方面存在的技术瓶颈;展望多组学整合及人工智能等新技术在辣椒遗传研究与精准育种中的潜在应用,旨在为辣椒重要性状的遗传解析与分子设计育种提供理论参考和技术支撑。
摘要:近年来,我国国民饮食理念向食养均衡转变,营养供给能力显著提升,但“营养过剩”与“营养缺乏”问题逐渐突出,部分慢性疾病发病趋于大众化、年轻化。功能型稻米中富含多种有益成分,具有改善人体代谢、满足特定人群营养需求、预防和改善营养缺乏症以及降低环境污染物摄入风险等多种作用。以功能型稻米为代表的营养健康型食品用于疾病预防和辅助治疗的观念获得认可,功能型稻米的研究取得一定进展。本文系统介绍功能型稻米的类型及研究进展。重点阐述功能型专用稻米(高抗淀粉稻米、低谷蛋白稻米)、营养强化型稻米(特殊微量元素稻米 、γ- 氨基丁酸稻米 ??β-? 胡萝卜素稻米、花青素稻米)、环境友好型水稻(低镉、砷积累稻米)等功能稻米的成分特性、调控机制以及新品种创制利用情况。介绍水稻胚乳在生物反应器研究领域中,针对疫苗抗原、免疫治疗以及治疗性肽/蛋白方面取得的成果。结合当前社会对功能稻米及其制品的多元需求状况以及功能稻米研究存在的问题,提出综合利用现代生物学技术挖掘未来功能基因、充分发掘功能稻米的功能潜力,并对创新加工技术以及绿色生产等发展方向进行探讨。
摘要:为探究苍术属药用植物叶绿体基因组基因密码子使用偏好性,以关苍术、苍术、白术、鄂西苍术叶绿体基因组的52条共有基因序列为材料,利用EMBOSS在线工具和 CodonW1.4.2 软件,统计各基因的有效密码子数、核苷酸百分比、同义密码子使用频率、密码子总GC含量及密码子3位GC含量( GC1、GC2、GC3 ),并通过PR2-plot分析、ENC-plot分析和中性绘图分析,最终鉴定出最优密码子。结果表明,4种苍术属植物叶绿体基因组密码子偏好以A/U结尾。PR2-plot、中性绘图及ENC-plot分析结果显示,苍术属植物叶绿体基因组密码子使用偏好受突变压力与自然选择共同影响;共鉴定出5个最优密码子(UUA、UCU、ACU、GCU、UAA),且最优密码子均以 ΔA/U 结尾。本研究揭示了苍术属密码子偏性形成的主要影响因素,为苍术属叶绿体基因组密码子优化、物种进化及遗传育种研究提供了支撑。
摘要:番茄灰霉病是一种严重危害栽培番茄的真菌病害,严重影响番茄的品质和产量。褪黑素作为一种天然的抑菌小分子,对病害防治具有巨大的潜力,但对番茄灰霉病的防治研究较少。为此,拟通过平板接菌和活体接种等方法测试褪黑素对番茄灰霉病菌的抑菌活性,并利用转录组对褪黑素影响的灰霉病菌中的靶标蛋白进行筛选,利用AlphaFold3和分子对接进行蛋白结构预测和结合特征分析。结果表明,褪黑素能有效抑制灰霉病菌的菌丝生长和致病力。通过进行转录组差异分析,共鉴定到840个上调差异表达基因和288个下调差异表达基因。GO功能富集结果表明,差异基因富集到的功能主要为谷氨酸合成酶活性、单氧酶活性 β- 葡萄糖苷酶活性、氧化还原酶活性和过氧化物酶活性等,KEGG通路富集到脂质代谢、色氨酸代谢、谷胱甘肽代谢等通路。分子对接鉴定到, Bcin01g10380 编码的NADPH还原酶与褪黑素的亲和性最高,存在28位精氨酸和279位天冬酰胺2个结合位点,结合能分别为 -13.18kJ/mol 和 -13.01kJ/mol 。本研究鉴定到的灰霉病菌核心靶标,有助于促进灰霉病菌绿色杀菌剂的开发和应用。
摘要:为研究不同颖壳颜色高梁的基因表达差异,初步明确参与或者调控高梁颖壳颜色发育的基因,以2种颖壳颜色差异较大的高梁品种ZY0156(黑色颖壳)、ZY0318(白色颖壳)为试验材料,利用Ilumina Novaseq 6000高通量测序平台对灌浆期高梁颖壳样品进行转录组分析。结果显示,共筛选到2583个差异表达基因,其中上调表达基因1322个,下调表达基因1261个。将差异表达基因进行G0富集分析得出,差异表达基因主要富集在离子结合、小分子结合、阴离子结合、核苷酸结合、核苷磷酸结合等生物途径;通过对差异表达基因进行KEGG富集分析发现,差异表达基因主要富集在植物-病原互作、苯丙烷生物合成、DNA复制、脂肪酸延伸等信号通路。KEGG代谢通路中与颖壳花色素苷合成相关的通路有苯丙烷生物合成通路(phenylpropanoid biosynthesis)、类黄酮生物合成通路(flavonoidbiosynthesis)、黄酮和黄酮醇生物合成通路(flavone andflavonol biosynthesis)。筛选出14个差异表达的基因,起调控作用的酶有CSE、PAL、4CL5、X1、PHT1、CCR1、HCT4、HCT4-like、CHS5、CHI、CHI3、DFR、FLA、3GT。在转录因子家族中,bHLH家族、WRKY家族、ERF家族、NAC家族含有的差异表达基因较多。本研究可为调控高粱颖壳颜色生物合成网络提供更多的候选基因,为下一步高粱颖壳颜色关键基因的功能分析和高粱新品种培育提供理论基础。
摘要:为筛选抗旱型小麦,建立抗旱小麦指标评价体系,对PEG模拟干旱胁迫下89份小麦品种的根数、根长、根系表面积、根体积等性状进行分析。通过主成分分析将7个单项指标转化成3个相对独立的综合指标,代表了原先各指标 83.356% 的信息,其综合评价值 >1.500 的分别为赛德麦1号、华成863、洛旱7号、洛旱6号、轮选715;基于隶属函数计算出综合评价值、综合抗旱系数、加权抗旱系数,综合抗旱系数与加权抗旱系数值的范围、平均值及变异系数均大致相近,代表信息基本相同,总结综合评价值发现前10个品种中均有洛旱6号、宁冬6号、华成863、宁冬10号;通过聚类分析将89个品种(系)划分为4类,其中强耐旱型1个,抗旱型17个,旱敏感型23个,干旱极敏感型48个;根据综合评价值、综合抗旱系数、加权抗旱系数建立回归方程,发现 x2 (根长) ??x5 (地下鲜重)2个根系指标对小麦抗旱性具有极显著影响。通过抗旱研究与综合抗旱型多元分析发现,洛旱6号、宁冬6号、华成863、291转8、宁冬10号等5个小麦品种(系)的萌发期抗旱性较强,根长、地下鲜重可作为鉴定小麦萌发期抗旱性指标。
摘要:研究野生大麦适应低磷胁迫的响应变化规律,有助于了解大麦耐低磷机制,为大麦耐低磷优异基因型筛选和新品种的选育提供试验依据。以20份野生大麦为研究材料(喜马拉22号作对照),采用苗期水培试验,设置缺磷( DP,0mmol/L )、低磷( LP,0.02mmol/L 和正常磷对照( CK,0.2mmol/L)3 种磷浓度处理,对20份材料不同磷素浓度处理15d后的植株农艺表型性状、叶绿素含量、叶绿素荧光参数、生理特性指标等20个指标进行测定分析,并运用描述统计、聚类分析、主成分分析、隶属函数、相关性分析等方法对大麦苗期不同材料的耐低磷特性进行综合评价。结果表明,在低磷胁迫下,不同野生大麦苗期各项指标均受到明显影响,但影响程度均有不同,植株正常生长发育受阻,其生物量随着磷处理浓度的降低呈逐渐下降趋势,干重和鲜重明显降低,低磷胁迫在抑制地上部生长的同时促进根部发育,植株总根长、总根表面积、总根体积等根系指标随磷浓度降低而不同程度增加,SOD 活性、POD 活性、MDA 含量等生理指标明显上升。利用主成分分析将20个单项指标转化为7个累计方差贡献率达 84.549% 的综合指标,结合耐低磷特性综合评价值 D 值,通过聚类分析将供试材料分为3种类型,其中耐低磷型共16份,中间型共3份,低磷敏感型共1份。通过综合评价野生大麦苗期耐低磷能力,筛选到16份耐低磷材料和1份低磷敏感材料,植株苗高、根冠比和根面积可作为苗期耐低磷的筛选指标。
摘要:为了解近年来黄淮麦区国审小麦品种的育种特点及表型性状变化情况,对2021—2024年来自黄淮麦区4个不同组别的520个小麦品种育种特点、亲本资源利用及产量与农艺性状的演变规律进行统计分析。结果表明,黄淮麦区以半冬性品种为主,占 96.5% ;品种审定数量呈先增后降趋势,育成品种的 39.4% 来自于河南省,南片水地组审定品种占黄淮麦区的 72.7% ;种子企业与科研单位育成品种数量基本持平,但近年来种子企业逐渐成为育种主导力量。品种选育以杂交为主,占 98.4% ;亲本资源利用集中,南片以周麦、郑麦等系列为主,北片以济麦、良星等系列为主,跨区域种质交流不足,遗传多样性较低。产量、穗粒数、千粒重、株高整体呈上升趋势,平均产量由2021年的8103.4kg/hm2 增加至2024年的 8592.4kg/hm2,2023 年达到最高值 8705.7kg/hm2 ,年均增产 163.0kg/hm2 ,穗粒数年均约增加0.6粒/穗,千粒重年均约增加 0.47g ,株高年均约增加 0.9cm ,生育期较稳定;水地组(南片和北片)平均产量较旱地组(旱薄组和旱肥组)提高 58.2% ,其中北片水地组产量水平最高,增速较快。相关性分析结果表明,产量与穗数、穗粒数、千粒重呈极显著正相关,与生育期呈极显著负相关。主成分分析结果表明前2个主成分(累计贡献率 56.92% )分别由穗粒数、千粒重和穗数、株高构成。研究认为,黄淮麦区小麦育种需加强生物技术创新与种质资源跨区域整合,宜选育穗数620万穗 ?m2 左右、穗粒数35\~40粒/穗、千粒重 45g 左右、株高 80~85cm 的适宜类型小麦新品种,以提升产量潜力与遗传多样性。
摘要:为筛选适宜辽宁东南沿海稻区生态条件的高产、优质水稻品种,以44份水稻品种(系)为供试材料,系统评价其产量、品质及适应性特征,明确不同品种的综合表现,为区域水稻品种优化布局与优质稻米生产提供理论依据。大田试验于2024年在辽宁省东港市开展,测定20个产量及品质相关重要指标(如穗数、穗粒数、结实率、千粒重、糙米率、垩白度、蒸煮食味值等),采用相关性分析揭示性状间关联规律,利用主成分分析提取关键影响因子,结合隶属函数法进行标准化综合评价,并通过聚类分析划分品种适应性类群。结果表明,供试品种(系)性状差异显著,20项指标的变异系数为 3.12%~94.76% ,其中垩白度变异系数最大;多样性指数范围为 1.36~2.01 。通过隶属函数综合评价,粳型常规稻YJ3综合得分最高(0.639),粳型三系杂交稻粳优165位列第7(0.571)。聚类分析将44份品种分为4个类群,其中类群Ⅱ(含北粳2301、YJ3等8个常规稻和粳型三系杂交稻粳优165)表现最优,其结实率、整精米率高于其他类群,产量及蒸煮食味值显著优于其他类群,且加工品质与食味特性突出;类群IV(盐黄香粳7、盐黄香粳9等)虽垩白粒率低,但产量与蒸煮食味值不足,故不适宜在当地推广。综上,辽宁东南沿海稻区宜优先选择类群Ⅱ中的品种,因其兼具高产、高结实率与食味特性优质等特点,可为区域水稻品种更新及优质稻米产业化发展提供核心种质资源。
摘要:为了优化我国大豆生产布局、实现资源合理配置,基于我国2000—2020 年市级尺度大豆年产总量数据,通过空间自相关分析、标准差椭圆及重心迁移系统分析我国大豆生产格局时空演变及空间集聚特征,测度大豆生产重心迁移轨迹,引人基于最优参数的地理探测器量化各因子的相对重要性并识别主要驱动因子,揭示全国各地区大豆生产空间分异性原因。结果表明,2000—2020年,我国大豆生产水平时序变化呈周期性波动但总体上升的趋势,空间分布呈现“东北地区与西南地区集中,黄淮海地区趋于分散”的变动特征,高产区逐步向东北地区集聚。我国市与市间的大豆生产存在地理空间上的正向空间相关性,空间聚集水平显著提升。空间集聚特征主要以高-高(H-H)聚集和低-低(L-L)聚集2种类型为主;大豆生产格局方向性极为明显,以东北-华东空间布局为主,且生产重心整体由黄淮海地区向东北方向迁移至东北地区。我国大豆生产空间分异受土壤条件、气候条件、社会经济、要素投人的共同约束,其中土壤、气候条件及要素投入起主导作用,社会经济起调控作用。土壤与气候条件对大豆生产的约束力正逐步提升,驱动因子之间的交互作用存在协同增强效应,任意2个因子的交互作用对大豆生产空间格局的驱动作用比单因子作用更显著。
摘要:为研究种植密度与施肥配比对棉花生长发育、干物质积累与分配的影响,选用塔河2号为供试材料,开展主区为3种肥料配比[高氮(尿素 1050kg/hm2 、磷酸一铵 300kg/hm2 硫酸钾 225kg/hm2 )高磷(尿素 750kg/hm2 磷酸一铵 600kg/hm2 、硫酸钾 225kg/hm2 )、高钾(尿素 750kg/hm2 、磷酸一铵 300kg/hm2 、硫酸钾 525kg/hm2 ),以P1、P2、P3表示],副区为3种种植密度(27.70万株 /hm2,23.92 万株 /hm2,21,05 万株 ?m2 ,以M1、M2、M3表示)的裂区试验,观察棉花生长性状与干物质积累特征。结果表明,在相同施肥配比条件下,随种植密度增加,株高、茎粗、总叶片数、主茎节间数和果枝数呈下降趋势,群体最大叶面积指数(LAI)、第一果枝着生节位和高度呈增加趋势;在相同密度条件下,P2 处理的株高、茎粗、第一果枝着生节位和高度最大,P1处理的总叶片数、主茎节间数、果枝数和群体最大LAI最大;组合处理中,P2M3的株高、茎粗最高,PIM3的总叶片数、主茎节间数和果枝数最大,P2M1的第一果枝着生节位和高度最大。在相同施肥配比条件下,M2的叶片 SPAD值、单株干物质积累量最大;在相同种植密度下,P3 处理的 SPAD 值、单株干物质积累量最大;组合处理中P3M2的 SPAD值、单株干物质积累量最大,分别为 70.33,277.05g (204号在相同施肥配比条件下,M3 处理的平均单铃重和单株铃数最大,而M2处理的平均产量最高;在相同种植密度下,单铃重、单株铃数以P3处理最大,其平均产量也最高;在组合处理中,P3M3的单铃重、单株铃数最大,分别为 6.08g.7.48 个,但最终产量以P3M2最大,为 9073.44kg/hm2 。综上,中密(23.92万株 hm2 )与高钾配比(尿素 750kg/hm2 、磷酸一铵300kg/hm2 、硫酸钾 525kg/hm2 )的组合处理对棉花生长与干物质积累影响最大,其产量最高。
摘要:为探究北疆膜下滴灌棉花水氮耦合效应,优化水氮管理模式,以NH12026号为供试棉种,采用随机化双因素设计,设置4个不同施氮量水平 240,280320360kg/hm2 和3个依据作物实际蒸发蒸腾量与降雨量差值( W= ETc-P) 确定的不同灌溉量水平 0.8、1.0、1.2W ,分析不同水氮调控下棉花产量指标、经济指标、耗水规律及水氮利用效率的响应特征。结果表明:籽棉产量随灌溉施氮量增加呈先增后降的变化趋势,W2N3处理综合表现最优,籽棉产量达 7902.27kg/hm2 ,经济效益16551.7元 /hm2 ;全生育期耗水量 449.93~622.36mm ,其变化特征随灌溉量增加而明显增加,随施氮量增加呈先增后减的变化趋势;水分利用效率WUE与灌溉水利用效率IWUE受水氮调控作用显著,W2N3处理达到最大,分别为 1.46kg/m3 和 1.82kg/m3 ,较最低处理分别提升 39.1% 和 45.6% ;氮肥偏生产力NFP与施氮量呈极显著负相关关系( ),低氮W2N1处理最优,为 30.17kg/kg ;最终基于多目标优化确定灌溉量420.66~454.10mm 施氮量 273.06~314kg/hm2 可协同提升籽棉产量、经济效益及水氮利用效率,达到产量-收益-资源综合最优目标,为北疆膜下滴灌棉花水氮管理方案提供理论依据。
摘要:剩余污泥中含有大量的氮和磷,利用剩余污泥中的氮磷制备肥料,可实现剩余污泥中氮磷的资源化利用。本研究使用流化床反应器,并添加椰壳炭从剩余污泥上清液中回收氮磷制备了鸟粪石-椰壳炭混合肥,且评价其对大豆的施肥效果。研究结果表明,制备的鸟粪石、鸟粪石-椰壳炭混合肥的氮含量分别为 4.76,2.61mg/g ,磷含量分别为 11.32.5.74mg/g 。当鸟粪石或鸟粪石-椰壳炭混合肥的施用量为 100.200.300mg/kg 磷时,大豆的生长及其对氮和磷的吸收发生明显变化。与对照(CK)相比,施入鸟粪石和鸟粪石-椰壳炭混合肥均能促进大豆的发芽和根系的生长,其中,鸟粪石-椰壳炭混合肥在施磷量为 200mg/kg 时,大豆的发芽率、株高及各组织鲜重和干重均最高。与施鸟粪石相比,施鸟粪石-椰壳炭混合肥后,大豆的发芽率与株高分别提高 30.77% 和 8.16% ;荚果、根、叶、茎的干重分别提高 ).39%.32.72% ,3.45% ) 19.45% 。然而,随着鸟粪石-椰壳炭混合肥施用量的提高,大豆发芽率、株高及各组织鲜重和干重呈现先提高后减少的趋势。在相同施磷水平(即施磷量为 )下,与只施鸟粪石的处理相比,施入鸟粪石-椰壳炭混合肥后,大豆对磷的吸收总量分别提高 -10.95%,19.76%,16.16% ,且土壤磷含量分别提高 3.96%7.16%5.01% 。这些结果说明与施鸟粪石相比,施鸟粪石-椰壳炭有利于提高土壤中的磷含量,促进植物对磷的吸收,提高磷的利用率,因此通过采用流化床并添加椰壳炭回收剩余污泥中的氮磷制备鸟粪石-椰壳炭混合肥,能提高大豆对磷的利用率。
摘要:为明确云南省珠芽魔芋叶斑病菌生物学特性,并筛选出有效的生物防治菌剂和杀菌剂。采用菌丝生长速率法,测定其在不同光照、温度 ??pH 值、氮碳源和培养基条件下的生长情况;随后采用平板对峙法筛选所分离的珠芽魔芋植株内生细菌对叶斑病菌有拮抗作用的菌株;并测定7种杀菌剂对该菌的毒力大小。结果表明,该菌在 4~35‰ 内均可生长,其中 25~30°C 是最适生长温度; pH 值范围在4~11时病原菌均可生长,最适生长 ΔpH 值为9;全光照条件下最有利于病原菌的生长;CAS培养基是该病原菌生长的最适培养基;蛋白脉 ??D?-? 果糖分别为最适氮、碳源。共筛选出10 株对该病菌有抑制效果的内生细菌,其中,菌株J4(Bacillus velezensis)的抑菌效果最好,抑菌率为 73.72% 。此外,供试的7种杀菌剂对病原菌的生长均有一定的毒力作用,其中抑菌能力最强的是 50% 福美双WP,其 EC50 为 1.1142mg/L :20% 噻菌铜SC 和 80% 多菌灵WP抑菌效果最差,其 EC50 分别为 10.5072,3.2800mg/L? 。综上,在防治珠芽魔芋叶斑病时,可采用拮抗菌J4菌株或杀菌剂 50% 福美双 WP 。
摘要:产酶溶杆菌OH11分泌的胞外酶和小分子抗菌物质对多种植物病原真菌、细菌等具有较好的拮抗效果。从菌株OH11中发现一种新型拮抗细菌的儿茶酚型嗜铁素 sperbactin,具有开发成生物农药的潜力,但其合成基因尚未可知,限制了其开发利用。本研究通过同源性分析,预测到OH11中 sperbactin 生物合成的基因簇包括6个编码基因(4428、4429、4430、4431、4432、4433),分别进行敲除,并通过摇瓶发酵、高效液相色谱(HPLC)检测及回补来验证对sperbactin产量的影响。结果表明,6个突变菌株的目的片段长度为上下游臂之和,均小于野生型OH11的长度;其次只有4429和4431编码基因缺失以后,几乎不产生 sperbactin,而后对其回补发现,只有△4429(4429)又具有产生sperbactin的能力,但 Δ443I(443I) 依旧不产生sperbactin,将两者分别命名为SpbB和SpbD。进一步研究了SpbB和SpbD 缺失对其胞外酶分泌、菌落形态、拮抗活性、蛋白酶活性测定以及蹭行运动的影响,发现只有生物膜形成能力显著下降( P<0.05) ;对应的回补菌株 ΔSpbD(SpbD) 生物膜形成能力恢复至野生型水平,而 ΔSpbB(SpbB) 的生物膜形成能力显著高于野生型。本研究确定了sperbactin的关键合成基因为 SpbB和 SpbD,并且发现 SpbB和 SpbD能正向调控生物膜形成。同时,初步鉴定了sperbactin关键合成基因及其功能,为提高 sperbactin 发酵产量从而开发生物农药提供理论基础。
摘要:为探讨番茄斑萎病(TSWV)侵染后,不同抗性番茄与防御酶活性的关系,揭示番茄抵御TSWV侵染的生理生化机制。选取4份前期在田间筛选获得的对TSWV有不同抗性的番茄种质材料(抗病种质材料2T826、2T1062及感病种质材料2T482、2T1130),接种TSWV后,观察不同抗性番茄种质材料的症状表现,并利用ELISA方法研究相关防御酶活性的变化。结果表明,接种TSWV后,2份感病种质材料表现出明显的番茄斑萎病症状,而2份抗病种质材料则无明显症状。对于感病种质材料,接种TSWV后,2T482中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性均低于对照,多酚氧化酶(PPO)活性和丙二醛(MDA)含量高于对照;2T1130中SOD、CAT活性及MDA含量均低于对照,PAL、PPO活性高于对照。对于抗病种质材料,接种TSWV后,2T826中 SOD、CAT 活性均低于对照,POD、PAL、PPO 活性及MDA 含量均高于对照;2T1062中 SOD、CAT、PPO 活性均低于对照,POD、PAL 活性及MDA 含量均高于对照。受TSWV 侵染后,不同抗性番茄种质材料通过诱导POD、PAL、PPO 活性,对TSWV产生氧化应激反应,与植株抗性关联性大。本研究结果为揭示番茄抗TSWV的生理生化机制提供了理论依据,并为抗TSWV番茄育种提供参考。
摘要:为分析雪茄烟枯萎病病原木贼镰刀菌的生物学特性,基于此筛选出对该病害具有较好防治效果的内生拮抗细菌和杀菌剂,为其防治提供指导。采用菌丝生长速率法,测定木贼镰刀菌的生物学特性;然后采用组织分离法和平板对峙法,从采集的雪茄烟健康植株根、茎和叶中分离和筛选拮抗细菌,通过生理生化和分子生物学对拮抗菌株进行鉴定;并采用带毒平板筛选对雪茄烟枯萎病木贼镰刀菌具有良好防治效果的杀菌剂。结果表明,木贼镰刀菌LM-2的最适生长条件为:孟加拉红培养基、 Φ?pH 值8.0、温度 25~30°C ,以蛋白脉为氮源和乳糖为碳源时生长最快,且光照对其生长无显著影响。经生理生化和分子生物学鉴定,筛选出的12株拮抗菌株分属芽孢杆菌和假单胞菌2类,其中,对木贼镰刀菌表现最佳抑制效果的拮抗细菌为NS4(Bacillus subtilis)。此外,药剂平板试验中, 50% 福美双WP和精甲霜·锰锌WP对木贼镰刀菌的抑制作用最明显,其 EC50 分别为 0.5757,1.6507mg/L ,抑菌率在 59%~83% 之间。综上,在防治雪茄烟木贼镰刀菌枯萎病时,可选用生物菌剂B.subtilis或杀菌剂 50% 福美双WP进行防治。
摘要:过度依赖化肥及单一农艺措施,已制约贵州山地百香果产量和品质。本研究通过对单施化肥、有机肥与微生物菌剂配施及持续施用4年后的土壤理化特性与百香果产量、果实品质进行分析评价,旨在为百香果高产优质栽培提供科学依据。以甜果型黄金百香果为试验材料,分别测定单施化肥1年生园(T1)、生物有机肥 + 菌剂1年生园(T2)、生物有机肥 + 菌剂4年生园(T3)在苗期、花果期、采收期的土壤 N,P,K 含量及 pH 值的动态变化,并分析不同处理下百香果产量、果实外观特性及糖、酸、氨基酸、多酚、黄酮、维生素 C,β- 胡萝 ΦΛ 素含量等果实内在品质指标。结果表明,单施化肥显著提高土壤总氮、水解氮含量及果实 β- 胡萝 h 素含量,显著降低土壤 pH 值和果实总糖含量,果实口感整体偏酸。生物有机肥 + 菌剂显著提高土壤全磷、速效钾含量和 pH 值(从6.5升至7.4),但T3处理较T2处理产量降低 13.83% ,果实单果重、纵径、横径、果皮重分别降低 0.73%5.52%4.45%.23.02% ,果实总黄酮、总游离氨基酸、维生素 Cβ- 胡萝卜素含量分别降低 25.86%.32.26%.41.95%.9.44% 。综上,不同施肥方式显著影响百香果土壤理化性质及果实品质,而长期依赖单一的有机肥 + 菌剂模式仍面临连作障碍对百香果产量和品质的限制,尚需结合轮作、套作、休耕等综合性农艺措施实现土壤健康恢复。
摘要:为了筛选出农艺性状和品质性状综合表现优良的生姜种质资源,以福建省21份生姜主栽种质资源为材料,测定生姜11个农艺性状及5个品质性状,通过相关性分析、聚类分析、主成分分析对生姜资源的农艺性状、品质性状进行综合评价。结果表明,21份生姜种质资源的16个性状变异系数在 8.68%~23.00% ,其中6个性状指标变异系数 >20% ,脂肪的变异系数最高( 23% )。相关性分析结果表明,产量与株高、株幅、主茎高、分枝数、叶长、茎粗、根茎长、根茎宽、根茎鲜重呈极显著正相关;总糖含量与蛋白质含量呈极显著负相关,6-姜酚含量与脂肪含量呈显著正相关,与蛋白质含量呈显著负相关,从相关性分析可以看出生姜资源农艺性状、品质性状间有明显的相关性且相互影响。聚类分析将21份生姜种质资源聚为3类,各类群产量与品质性状有较大差异,第I类产量及营养物质含量中等,第Ⅱ类产量较低,但其总糖、蛋白质、维生素C含量高,适合食用或加工;第Ⅲ类产量、脂肪含量、6-姜酚含量较高,适合高产资源选育,提炼姜油或加工药食两用产品。主成分分析表明,前4个主成分累计贡献率达到 85.31% ,能较完整地反映16个性状的绝大部分信息。根据主成分分析综合得分和排名,排名前5名的依次为大济生姜、坂东生姜、湖美生姜、松罗生姜、浔中生姜,这5份生姜资源的农艺性状、品质性状综合表现较好,品种适应性强,产量高,商品性好,适合在福建省生姜主产区示范推广种植。
摘要:对65份月季种质资源的表型多样性研究,可为蔷薇属植物的品种改良及新品种选育提供理论依据。通过对65份月季种质资源的25个性状进行多样性、相关性、主成分及聚类分析,同时计算变异系数,评估其表型多样化情况。结果表明,65份月季材料的表型性状具有丰富的多样性:变异幅度为 0.000%~199.342% ,平均变异系数为65.624% ,多样性指数变化范围为 0.163~19.483 ,各性状平均遗传多样性指数为6.017。相关性分析结果表明,25个表型性状间的相关性存在差异,达到显著水平以上的性状有149对,其中有104对呈极显著正相关,27对呈极显著负相关。主成分分析结果显示,6个主成分的累计贡献率为 85.353% ,花瓣长、复叶长宽比、单果种子数、雄蕊数、叶柄长、复叶周长、柱头数最能反映65份月季种质资源的25个表型性状的基本特征。聚类分析结果显示,当欧氏距离为100时,65份月季种质资源可划分为5个类群。综上,65份月季种质资源在25个表型性状上表现出丰富的多样性,且性状间相关性较强。研究还发现,中国古老月季与野生种在表型上存在显著差异,蔷薇属植物具有独特的表型变异特征。
摘要:通过对268份加工辣椒种质资源表型性状的综合评价,发现并挖掘优良加工辣椒种质材料,创制骨干亲本,为下一步选育加工辣椒新品种奠定基础。以268份加工辣椒为研究材料,对其26个表型性状进行遗传多样性分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析。11个数量性状的遗传变异性分析结果表明,供试材料的变异程度较高,且变异较为丰富,变异系数范围在 21.56%~56.62% 之间,干物质含量、单株结果数、单果重性状都表现出较高的遗传变异。主成分分析将26个表型性状划归为11个因子,特征值均在0.834以上,累计贡献率达 71.120% ,基本能够反映全部指标的大部分信息。聚类分析将 268个种质资源分为5个大类,长羊角椒、长线椒与短线椒划分明显,其中第Ⅲ类可作为优质短线椒的重要种质资源,第V类、第V类种质资源进行亲本组合,可以定向选育综合性状优良的高产新品种。综合评价结果表明,综合得分 (F) 的变化范围为 -0.70~1.39 ,其中得分较高的种质资源SY29-1-1-1-2、勒8-7-3-1-1-1-2及HB13-1-1等为包头市农牧科学研究所保存的自交系材料,可优先作优良种质利用。
摘要:调查南京市规模鸡场产气荚膜梭菌的流行特征、毒素基因分布及耐药性现状,明确其流行病学规律,为鸡坏死性肠炎的科学防控及抗生素合理使用提供依据。2023年12月至2024年9月,从南京市5个规模养鸡场采集150份泄殖腔拭子及75份环境样本。通过厌氧培养分离产气荚膜梭菌,对分离株进行生化鉴定及16SrRNA测序;采用PCR 检测7种毒素基因 (cpa,cpb,cpb2,etx,iap,cpe,netB) ;通过K-B纸片扩散法测定菌株对11种抗生素的敏感性;利用多位点序列分型(MLST)分析分离株的亲缘关系。结果表明,共分离出产气荚膜梭菌31株,分离率为 13.8% 。其中,泄殖腔样本的分离率为 18.0% ,环境样本的分离率为 5.3% 93.5% 的分离株被鉴定为A型, 6.5% 为F型。cpb2基因的检出率为 35.5% ,所有分离株均未检测到cpb、etx、iap、netB基因;分离株对庆大霉素的耐药率最高,为 100.0% ,其次为链霉素( 90.3% );在最小生成树中,同一养殖场的产气荚膜梭菌分离株亲缘关系较近,聚为一支,不同养殖场的分离株之间亲缘关系较远。本研究系统揭示了南京市规模鸡场产气荚膜梭菌的流行规律与耐药特性,为针对性防控坏死性肠炎、优化养殖场抗生素使用策略提供了重要数据支撑,对保障养鸡业健康发展和食品安全具有实践价值。
摘要:为探究不同芽孢杆菌对茄芯烟叶发酵后品质的影响,使用蜡样芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和嗜热脂肪芽孢杆菌,设置不同菌剂浓度 (20,40,60,100,140mg/mL) 和发酵时间(10、20d)对茄芯烟叶进行发酵处理,分析不同发酵工艺处理对茄芯烟叶常规化学成分、蛋白质含量、淀粉含量、纤维素含量和感官质量的影响,并对化学成分进行可用性评价。结果表明:芽孢杆菌菌剂处理可显著提高发酵后茄芯烟叶总糖、还原糖和钾含量,降低总氮、烟碱、蛋白质、淀粉、纤维素含量;芽孢杆菌菌剂处理发酵10d的烟叶可用性指数高于发酵 20d的;使用较高芽孢杆菌菌剂浓度(100、140mg/mL )发酵后的烟叶可用性指数较高,可显著提升烟叶香气质、香气量,降低杂气;短小芽孢杆菌和嗜热脂肪芽孢杆菌处理较蜡样芽孢杆菌处理后感官质量更优,其中短小芽孢杆菌处理的烟叶可用性指数最高,均值为0.77,最大值为0.82。综上,使用3种不同芽孢杆菌菌剂均能在不同程度上影响发酵后茄芯烟叶的品质,协调化学成分,提升感官质量。其中使用高浓度( 140mg/mL )的短小芽孢杆菌和嗜热脂肪芽孢杆菌发酵10d,茄芯烟叶整体品质最高,感官质量具体表现为香气增加、杂气降低,工业可用性明显提升。
摘要:为探讨不同浓度的茉莉酸甲酯(MeJA)对雪茄烟叶发酵过程中细菌群落结构的影响,以期为优化雪茄发酵工艺提供科学依据。MeJA作为一种重要的植物次级代谢物,在植物信号传导和环境胁迫应答中发挥关键作用,但其在雪茄发酵中的作用及其对菌群结构的影响尚未得到系统研究。采用茄衣海研101品种的雪茄烟叶,设置不同浓度的MeJA处理 ),每个处理重复3次。在发酵前对烟叶进行喷施处理,并分别在喷施后(0d)及发酵30 d后取样。通过Illumina NovaSeq平台进行16S rRNA高通量测序,分析细菌群落的物种注释及丰度,进行 α 多样性 ??β 多样性分析,并利用OTU聚类和LEfSe分析群落结构。结果表明,葡萄球菌属(Staphylococcus)为所有处理中的优势菌属,且在 100μmol/L MeJA(C4)处理的丰度最高。假单胞菌属(Pseudomonas)和迪茨氏菌属(Dietzia)为添加MeJA后的优势菌属,其丰度较对照组明显提升。不同浓度的MeJA明显影响了雪茄发酵过程中的细菌多样性和群落组成,尤其是 100μmol/L MeJA处理对细菌多样性抑制最为明显。在纲水平上,y-变形菌纲和芽孢杆菌纲在所有处理处理的相对丰度最高,表明其在雪茄发酵中可能发挥核心作用。在属水平上,MeJA处理明显改变了细菌群落结构,其中低浓度 MeJA(10,50μmol/L) 促进了乳酸菌和拟杆菌等代谢功能菌群的增长,而高浓度MeJA1 100.200μmol/L )则增加了梭菌属和放线菌的丰度。由此可知,MeJA浓度对雪茄发酵中的细菌群落结构具有明显的调控作用。不同浓度的MeJA通过改变细菌群落的多样性和组成,影响雪茄发酵过程中的代谢途径和风味品质。本研究为利用外源添加剂MeJA精准调控雪茄发酵菌群提供了理论支持,也为进一步优化雪茄发酵工艺和提升产品品质提供了新思路。
摘要:通过对比非膨化秸秆(A)、膨化秸秆(B)2种形态秸秆还田对水稻产量及土壤养分的影响,旨在为水稻秸秆的高效利用提供科学依据。于2020—2022年进行秸秆连年还田盆栽试验,采用单因素完全随机设计,以无秸秆还田作为对照组,对比不同形态秸秆连年还田对水稻产量、土壤养分的影响。以水稻品种垦粳8号为供试材料,以秸秆不还田作为对照(CK),以当地秸秆还田 7500kg/hm2 为基准,2种还田形态分别设置 25% (2 50% 75% 、 100%4 种还田量,共9个处理。结果表明,2022年,A4、B4处理的水稻产量分别较CK增加了 6.19%.12.12% ,主要原因是穗数增加;B1处理的土壤脲酶活性较CK显著增加了 51.06% ;A1、 B4 处理的土壤蔗糖酶活性分别较CK增加了 18.77% 、27.56% ;秸秆还田显著提高了土壤碱性磷酸酶、过氧化氢酶活性,最大增幅分别为 20.04% 、 .17.09% 。此外,秸秆还田处理显著提升了土壤碱解氮、速效钾、有机质含量,其中B4处理的增幅最大,2022年分别较CK 增加了 17.40% !20.76% .13.05% 。由结果可以得出,秸秆连年还田可以提高水稻产量,2年均以 100% 还田量处理的产量最高,但是未达到显著水平。在膨化秸秆连年还田的 B4处理下,土壤理化性质得以改善,从而促进了土壤养分含量的积累。
摘要:为探究旱作区春玉米大豆间作种植模式对春玉米根际土壤细菌群落的影响,采用大田试验,设置春玉米单作、春玉米大豆间作2种种植模式处理,利用16S微生物多样性测序技术检测成熟期春玉米和大豆的根际土壤细菌群落结构。结果表明,单作玉米、间作玉米这2种模式的春玉米根际土壤细菌群落的 Sobs 指数、Shannon指数差异不显著( P>0.05 );玉米、大豆这2种作物之间的Sobs指数、Shannon指数均差异显著。细菌群落组成结构分析表明,与春玉米单作种植模式相比,间作种植模式显著增加了春玉米根际细菌群落Wps-2门的相对丰度,显著降低了装甲菌门(Armatimonadota)的相对丰度;2种间作种植模式较单作玉米模式显著增加了春玉米根际慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)的相对丰度,但显著降低了Tm7a属的相对丰度。根际细菌群落的网络结构分析表明,间作种植模式增加了网络的边数、网络密度和平均度,增加了细菌之间的正相关关系,降低了模块化;而且间作种植模式增加了春玉米细菌群落的关键菌属。综上,春玉米大豆带状复合种植有利于春玉米根际富集某些固氮菌,增强细菌之间紧密联系,使细菌群落复杂化,利于土壤元素周转。
摘要:为掌握猪粪堆肥中添加秸秆类生物炭对堆肥腐熟质量及抗性基因的影响,选用玉米、水稻、小麦3种秸秆类生物炭与猪粪混匀开展了45d的好氧堆肥试验,对照组不添加生物炭。通过分析堆肥后的理化性质、微生物群落、ARG、MGE间的差异,掌握秸秆类生物炭对猪粪堆肥质量及抗性基因的影响。结果显示,与CK相比,秸秆生物炭处理后高温期持续时间减少,pH值下降,有机物降解速度加快、电导率及C/N水平更符合高质量堆肥要求。秸秆生物炭的加入诱导了新的 ARG产生,但有效降低了总 ARG相对丰度。其中,对于利福霉素类、氨基糖苷类抗性基因的影响最大。此外,秸秆生物炭的加入还提升了细菌群落丰富度、多样性,显著改变了微生物的群落结构。环境因子与 ARG相关性分析结果表明,ARG的丰度水平受到环境因子的显著影响,不同类型的ARG与环境因子的相关性不同。ARG、MGE与微生物群落的网络分析结果表明,ARG、MGE存在共同的潜在宿主微生物,且微生物群落和MGE 是影响ARG变化的主要因素。值得注意的是,秸秆生物炭的加入降低了相关宿主微生物的丰度,从而有效抑制了MGE与ARG的水平基因转移。综上所述,秸秆生物炭的加入能有效提升猪粪堆肥腐熟质量及降低抗性基因的环境风险。本研究结果可为秸秆类生物炭在禽畜粪便堆肥中降低抗性基因环境风险提供理论参考。
摘要:为探究数据要素如何振兴乡村,系统阐释了数据要素作为新兴驱动力量,在农业生产、乡村治理与农民生活3个维度支撑乡村全面振兴的理论逻辑与作用机制,选取2014—2023年中国31个省(自治区、直辖市)面板数据(不含港澳台),通过熵值法构建评价体系,运用面板数据模型与空间计量模型,实证检验了数据要素对乡村全面振兴五大维度(产业、人才、文化、生态、组织振兴)的促进作用,并进一步揭示了其在东、西部地区存在的差异化影响与空间溢出特征。研究发现,数据要素对乡村全面振兴具有显著正向促进作用,对产业振兴赋能最突出;区域异质性明显,对东部和西部地区促进作用显著;存在显著空间溢出效应;农业生产、乡村治理、农民生活三大路径的中介作用均得到验证。研究结论表明,数据要素是乡村全面振兴的关键驱动力量,推进乡村全面振兴需深化数据要素在农业生产、乡村治理与农民生活三大领域的融合应用,通过构建数字农业、数字治理与数字生活等多维协同的发展新范式,全面赋能乡村高质量发展。
摘要:国家农业科技园区作为农业科技创新与区域经济协同发展的关键载体,在推动县域经济增长进程中发挥着极为重要的驱动作用。基于1997—2019年新疆维吾尔自治区72个县(市、区)的面板数据,运用合成控制法,以2002年设立并成功转型升级为国家高新技术产业示范区的新疆昌吉国家农业科技园区(简称“昌吉园区")为政策处理组,探究园区对县域经济增长的影响。结果表明,昌吉园区的建设对昌吉市(园区所在县级市)经济增长有显著的正向带动作用,其作用效果呈现出波动上涨趋势。定量结果表明,昌吉园区的建设对昌吉市经济增长的贡献度超过 3.26% ,彰显了国家农业科技园区在资源集聚、产业集群、制度集成等方面促进县域经济增长的重要作用。中央支持国家级农业科技园区建设,可以将促进当地县域经济增长作为考核指标,引导地方政府提高对国家农业科技园区建设的重视程度,持续推动发展资源集聚、优势产业集群、政策制度集成、城乡深度融合发展等,实现国家农业科技园区与县域经济发展之间的良性互动。