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当期目录

    2016年 第49卷 第15期 刊出日期:2016-08-01
      
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    大麦RIL群体内不同类型苗粉和籽粒元素的差异
    曾亚文,汪禄祥,杨晓梦,杨加珍,杜 娟,普晓英,杜丽娟,杨树明,肖 亚,杨 涛
    中国农业科学. 2016, 49(15):  2857-2866.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.001
    摘要 ( 223 )   HTML ( 2 )   PDF (442KB) ( 249 )   收藏
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    【目的】研究大麦重组近交系群体(RIL)的变异类型分类与苗粉(麦苗)及籽粒的矿质元素含量及其遗传变异,揭示栽培大麦苗粉及籽粒矿质元素含量的遗传变异。【方法】采用栽培大麦变种分类方法,按照穗芒颜色、护颖宽窄、侧小穗有无内外稃、芒性状、粒色、穗密度及籽粒稃状对194个紫光芒裸二棱?Schooner大麦RIL株系及其亲本进行变异类型分类。用ICP-AES测定194个紫光芒裸二棱?Schooner大麦RIL株系及其亲本的籽粒和苗粉中9种矿质元素(P、Zn、Fe、Mn、Mg、Ca、Cu、Na和K)含量。【结果】从Violiglabrum ´ Erectum培育的194个RIL株系及其亲本划分为Nutans、Hypianthinum、Lanthonudum、Violiglabrum、Medicum、Nudum、Erectum、Violimedicum、Neogenes、Glabrinudidubium、Jachanum、Luchuanicum和Violierectum共13个变异类型,变异分类性状基因型间差异显著。籽粒矿质元素含量变异类型间差异显著(1.9—6.4倍),而苗粉差异较小(1.2—2.1倍)。前者籽粒元素变种类型最高倍数差异依次为Cu(Glabrinudidubium/ Violierectum=6.4)>Mn(Violimedicum/Violierectum=3.8)>Fe(Neogenes/Glabrinudidubium=2.9)>K(Medicum/Violierectum=2.3)>Zn(Violiglabrum/Jachanum=2.2)>P(Violimedicum/Jachanum=2.1)=Ca(Medicum/Violierectum=2.1)>Mg(Violimedicum/Jachanum = 1.9)= Na(Violimedicum/Violierectum= 1.9),后者苗粉元素变种类型最高倍数差异依次为Na(Violierectum/Luchuanicum=2.1)>Fe(Neogenes/Erectum=1.5)>Ca(Jachanum/Luchuanicum=1.4)=Cu(Violiglabrum/Hypianthinum=1.4)>Zn(Lanthonudum/Violimedicum=1.3)=Mg(Nudum/Luchuanicum=1.3)=K(Violierectum/Hypianthinum=1.3)>P(Luchuanicum/Glabrinudidubium=1.2)=Mn(Nudum/Erectum =1.2),而籽粒及苗粉中P、Zn、Mn、Mg、Ca和K含量变种类型间差异显著或极显著。7种苗粉与籽粒元素比为1.1—51.4倍,13个变种类型苗粉与籽粒元素比值变种类型最高倍数差异依次为Na(Violierectum 51.4)>Ca(Violierectum 19.9)>K(Violierectum 15.4)>Fe (Glabrinudidubium 8.8)>Mg(Jachanum 3.4)>Mn(Violierectum 3.2)>Zn(Jachanum 2.9)>P (Jachanum 2.7)>Cu(Violierectum 2.1)。根据RIL及其亲本的籽粒、苗粉9种矿质元素含量或苗粉/籽粒元素含量比值均可将13个变种类型划分为4个类群,群间差异明显而群内差异不大。绝大多数变种类型的籽粒和苗粉矿质元素含量与原始的云南地方品种紫光芒裸二棱的含量相近。【结论】大麦籽粒和苗粉的矿质元素含量在变种类型间差异显著,而在变种类型内差异不显著,籽粒矿质元素含量差异显著而苗粉含量差异不显著,矿质元素在栽培大麦变种类型驯化中起重要作用。
    棉花脱水素GhDHN1的克隆及其表达
    王俊娟,穆 敏,王 帅,陆许可,陈修贵,王德龙,樊伟丽,阴祖军,郭丽雪,叶武威,喻树迅
    中国农业科学. 2016, 49(15):  2867-2878.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.002
    摘要 ( 294 )   HTML ( 1 )   PDF (1940KB) ( 462 )   收藏
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    【目的】通过对棉花脱水素基因结构特征及其在低温胁迫下表达模式进行分析,探讨脱水素在棉花响应低温过程中的功能,为棉花抗冷育种提供理论基础。【方法】以棉花抗冷品种豫2067为试验材料,根据棉花陆地棉基因组序列查找已知脱水素(dehydrin,Dhn)基因的CDS序列,利用Primer5软件设计引物,克隆该基因,并命名为GhDHN1;采用生物信息学方法分析其蛋白质性质、氨基酸含量特征、功能结构域、系统进化树;选择XbaⅠ和SmaⅠ酶切位点对植物表达载体pBI121::GFP进行双酶切,采用In-Fusion连接技术构建融合蛋白瞬时表达载体pBI121-GhDHN1::GFP;分析其在洋葱表皮细胞中的瞬时表达,进行亚细胞定位;利用抗冷材料豫2067在三叶期对低温处理(4℃,24 h)前后的叶片和根系进行转录组测序,筛选差异表达基因;在三叶期时分别对豫2067(抗冷品种)和衡棉3号(冷敏感品种)进行低温(4℃,24 h)处理,利用实时荧光定量方法分别比较根、茎、叶中GhDHN1表达量,对该基因在2个抗冷差异材料叶中的表达量进行比较;对豫2067进行不同时间低温(4℃)处理,分析GhDHN1在叶片和根中的动态表达模式。【结果】该基因全长为726 bp,开放阅读编码框为636 bp,编码211个氨基酸,预测分子量为23.79 kD,等电点为5.04,富含谷氨酸(26.10%)和赖氨酸(19.40%),不含色氨酸,半衰期为30 h,蛋白呈酸性,带负带荷,带负电荷的残基总数为60%;GhDHN1的二级结构α螺旋(Alpha helix)包含116个氨基酸残基,占54.98%,组成该蛋白的主体结构,无规则卷曲(Random coil)的氨基酸残基有87个;GhDHN1位于陆地棉D亚组第9染色体(Dt_chr9)上,在cDNA的259—348位置上含有一个长度为90 bp的内含子,2个外显子长度分别为258和378 bp;SMART和CDD分析表明该氨基酸序列含有2个保守的富含赖氨酸的K片段和1个保守的富含丝氨酸S片段,具有亲水素蛋白结构域pfam00257,表明该蛋白为K2S型脱水素;系统进化树分析表明,陆地棉亲水素GhDHN1与可可亲缘关系最近;洋葱表皮细胞中瞬时表达分析表明,GhDHN1蛋白主要定位在细胞膜附近。转录组分析表明,该基因在棉花三叶期叶片和根中,受低温处理后上调表达;荧光定量PCR分析表明,GhDHN1在4℃低温胁迫24 h后,在叶片、茎、根中均上调表达,在叶中上调表达倍数最大,在低温处理4 h和24 h时叶片中有2个表达高峰,在低温处理6 h和12 h时在根中有2个表达高峰,在抗冷材料叶片中的表达是冷敏感材料的2.47倍,说明该基因可能参与了棉花对低温的适应性调控。【结论】陆地棉GhDHN1属于典型的K2S型脱水素,与可可亲缘关系最近。该基因响应低温胁迫,在抗冷材料和冷敏感材料中表达差异显著,其表达量与棉花的抗冷性呈正相关,可以作为筛选不同抗冷材料的标记,同时可以作为重要的候选基因来培育棉花抗冷新材料。
    拟南芥硫苷生物合成相关基因的组织和胁迫诱导表达谱的全基因组分析
    杜 海,冉 凤,刘 静,文 婧,马珊珊,柯蕴倬,孙丽萍,李加纳
    中国农业科学. 2016, 49(15):  2879-2897.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.003
    摘要 ( 203 )   HTML ( 1 )   PDF (11635KB) ( 1450 )   收藏
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    【目的】分析拟南芥中硫代葡萄糖苷(Glucosinolatcs,简称硫苷)生物合成相关基因在不同组织器官、不同发育时期及不同生物和非生物胁迫处理条件下的表达谱,为筛选控制硫苷合成的关键基因、解析硫苷的生物合成规律及其在植物抗逆胁迫过程中的作用奠定基础。【方法】利用AtGenExpress和PLEXdb中的10组表达谱芯片数据和2组转录组数据分析拟南芥中硫苷生物合成途径82个结构基因和调控基因的时空表达特性及其受生物和非生物胁迫的表达模式;采用Real-time PCR技术对10个硫苷合成途径的关键结构基因和调控基因的表达谱进行验证;并利用STRING v10软件分析硫苷生物合成途径相关基因的表达模式的相关性。【结果】组织表达特性分析结果表明,拟南芥硫苷生物合成相关基因在营养器官和生殖器官中的表达模式差异较大,相关基因在营养器官中具有较高的表达量,在生殖器官中的表达量则较低,表明硫苷主要在营养组织中合成;其中脂肪族硫苷合成相关基因在茎、叶等地上营养组织中的表达量较高,而吲哚族硫苷合成相关基因则在根、茎、叶等地上和地下组织中均有较高的表达,且基因在同一组织的不同发育时期的表达量通常具有差异,表明基因的表达还具有时空特异性;荧光定量PCR分析结果证明10个硫苷合成途径代表基因的表达谱与芯片数据的结果保持一致;胁迫表达分析结果表明,脂肪族和吲哚族硫苷合成相关基因的表达均受到部分生物和非生物胁迫因子的诱导表达,其中吲哚族硫苷合成相关基因更易受到丁香假单胞杆菌(Pseudomonas syringae)、甘蓝链格孢菌(Alternaria brassicicola)、桃蚜(Myzus persicae)等生物和低温(4℃)、高盐、高温(38℃)等非生物胁迫因子的诱导表达;共表达分析结果表明,脂肪族和吲哚族硫苷合成分支途径内相关调控基因与结构基因的表达模式的相关性较高。【结论】拟南芥硫苷生物合成相关基因主要在营养组织中高表达,在种子中低表达;植物中存在一个硫苷转运系统,负责将营养组织中合成的硫苷转运到种子中贮藏;硫苷合成相关基因的表达受到病原菌、虫害、高温等逆境因子的影响,其中吲哚族硫苷合成相关基因更易受到生物和非生物胁迫因子的诱导表达,说明吲哚族硫苷可能对植物抗性更为重要。
    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    前茬小麦秸秆处理方式对河西走廊地膜覆盖玉米农田土壤水热特性的影响
    殷 文,陈桂平,柴 强,赵 财,冯福学,于爱忠,胡发龙,郭 瑶
    中国农业科学. 2016, 49(15):  2898-2908.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.004
    摘要 ( 197 )   HTML ( 1 )   PDF (470KB) ( 385 )   收藏
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    【目的】农田土壤水热特性是决定作物生长发育和资源利用效率的关键因素,研究前茬处理方式对后茬农田土壤水热特性的影响,为试区高效麦玉轮作模式耕作措施的优化提供依据。【方法】在甘肃河西绿洲灌区,通过田间试验,研究前茬小麦秸秆不同处理方式和耕作措施(25 cm高茬收割立茬免耕—NTSS,25 cm高茬等量秸秆覆盖免耕—NTS,25 cm高茬等量秸秆翻压—TIS和传统低茬收割翻耕—CT)对后茬地膜覆盖栽培玉米农田土壤水热特性的影响。【结果】与CT相比,NTSS、NTS可提高后茬地膜覆盖玉米农田0—110 cm土层播种至苗期、拔节至大喇叭口期、吐丝至开花期的平均土壤含水量,分别高5.0%—7.8%、4.4%—5.4%和4.8%—7.1%,NTSS与NTS间的平均土壤含水量差异不显著;灌浆期内,NTS的土壤含水量比CT高4.7%,但NTSS与CT差异不显著,NTS具有保持后茬地膜覆盖玉米全生育期良好土壤水分含量的优势。NTSS、NTS减小了后茬地膜覆盖玉米吐丝期之前的耗水量,增大了吐丝期之后的耗水量,有效协调玉米生育前期与后期需水矛盾,以NTS的效果更突出。NTSS、NTS可有效改善后茬地膜覆盖玉米农田表层0—25 cm土壤的热量条件,NTS调控效应更强,2010年,NTS 8:00时的平均土壤温度比CT高0.76℃;2个试验年度内,NTS 14:00和18:00时的平均土壤温度比CT分别低3.67—3.87℃和1.19—1.30℃,说明前茬小麦秸秆免耕覆盖在昼夜低温期具有保温效应,而高温时具有降温作用。NTSS、NTS降低了后茬地膜覆盖玉米农田土壤积温,其中NTS处理玉米播种至拔节期、拔节至吐丝期、吐丝至灌浆末期的土壤积温比CT分别低67.1—76.2℃、29.3—50.5℃和46.7—75.3℃,降幅大于NTSS。从玉米不同生育时期平均大气-土壤温差可知,NTS在低温季有保持土壤温度的作用,在高温季节有相对降温的作用,是减少气温变化对玉米生长发育过度影响的重要机制。与CT相比,NTSS、NTS、TIS提高了后茬地膜覆盖玉米的籽粒产量,增产幅度为11.3%—17.5%,其中NTS两年籽粒产量最高,分别达到13 470和13 274 kg·hm-2,较TIS高5.6%—9.0%。【结论】前茬小麦秸秆免耕覆盖(NTS)是绿洲灌区地膜覆盖玉米适宜的前茬处理措施。
    甘蔗近缘种蔗茅(Erianthus fulvus)光合气体交换特性的差异分析
    徐超华,李纯佳,陆 鑫,刘新龙,李旭娟,毛 钧,林秀琴,刘洪博,字秋燕,蔡 青
    中国农业科学. 2016, 49(15):  2909-2920.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.005
    摘要 ( 131 )   HTML ( 1 )   PDF (397KB) ( 325 )   收藏
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    【目的】研究蔗茅无性系气体交换特性,筛选高光效种质资源,为开展高光效品种培育等相关研究奠定基础。【方法】在自然条件下,利用Li-6400便携式光合仪测定36份蔗茅种质资源的光合气体交换参数,如叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率、叶片饱和水汽压亏缺、蒸腾效率、叶片瞬时水分利用效率。【结果】36份蔗茅种质资源平均净光合速率为17.61 µmol·m-2·s-1,倍数变化为2.28;平均气孔导度为0.15 mol·m-2·s-1,倍数变化为2.88;平均胞间CO2浓度为163.49 µmol·mol-1,倍数变化为2.29;平均蒸腾速率为2.17 mmol·m-2·s-1倍数变化为1.96;平均叶片饱和水汽压亏缺为1.38 MPa,倍数变化为1.60;平均蒸腾效率为124.43 µmol CO2·mol-1H2O,倍数变化为1.93;平均叶片瞬时水分利用效率为8.12 µmol CO2·mmol-1H2O,倍数变化为1.75。36份蔗茅无性系光合气体交换参数变异系数范围为11.79%—26.79%,其中,气孔导度变异系数最高(26.79%),净光合速率次之(21.48%),叶片瞬时利用效率最低(11.79%),36份蔗茅无性系光合气体交换参数间存在较大差异。净光合速率与蒸腾速率、气孔导度、叶片瞬时水分利用效率呈显著正相关,与叶片饱和水汽压亏缺呈显著负相关;气孔导度与胞间CO2浓度、蒸腾速率呈显著正相关,与叶片饱和水汽压亏缺、蒸腾效率呈显著负相关。环境因子相关分析表明,叶片饱和水汽压亏缺与经度呈正相关,与海拔、纬度呈负相关,依据海拔划分为高海拔和低海拔,高海拔拥有相对较高的光合速率。进一步利用主成分分析选出2个主成分,方差累计贡献率达到89.79%,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率即光合效率作为第一主成分的主导因子;胞间CO2浓度、叶片瞬时水分利用效率、蒸腾效率即水分利用效率因子作为第二主成分的主要因子。36份蔗茅无性系材料可划分为五类,分别划分为光合效率高、较高、中、低、较低和水分利用效率高、较高、中、低、较低类5个类群。在聚类基础上进行逐步判别分析,7个光合气体交换参数有5个进入判别函数,建立了5个判别能力较高的判别模型,回判的准确率达97.22%。【结论】第Ⅳ大类群具有较高光合效率和较高水分利用效率,材料丰富,拥有较好的育种应用前景。
    DTA-6和S3307对大豆存留荚和脱落荚生理调控的效应
    崔洪秋,冯乃杰,孙福东,刘春娟,何天明,赵晶晶,刘 洋,龚 屾,师 臣,郑殿峰
    中国农业科学. 2016, 49(15):  2921-2931.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.006
    摘要 ( 186 )   HTML ( 1 )   PDF (468KB) ( 251 )   收藏
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    【目的】在半干旱地区,研究植物生长促进型和延缓型调节剂作用下,大豆花荚发育过程中存留和脱落荚生理效应差别,探讨调节剂减少大豆脱落作用的生理效应,为提高大豆产量寻找途径。【方法】试验于2012—2013年在黑龙江省大庆市林甸县,始花期(R1)对3个大豆品种绥农28(SN28)、垦丰16(KF16)、合丰50(HF50)分别叶面喷施调节剂2-N、N-二乙氨基乙基己酸酯(diethyl aminoethyl hexanoate,DTA-6)和烯效唑(uniconazole,S3307),喷施清水作为对照(CK)。从喷药后第35天(R5)开始第1次取样,每隔7 d取样1次。采集存留和脱落的花荚,并将荚皮与籽粒分开,液氮速冻30 min,取出置于低温冰柜中(-40℃),待全部样品收集完毕,统一测定。比较研究各处理中存留和脱落荚中氧自由基代谢、相关脱落酶、可溶性物质等生理指标的调控效应。【结果】(1)随着荚发育进程,脱落荚中丙二醛(methane dicarboxylic aldehyde,MDA)含量、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性、过氧化物酶(peroxidase,POD)活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量显著高于存留荚,脱落纤维素酶(abscission cellulose,AC)、多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase,PG)活性显著低于存留荚。(2)DTA-6和S3307都能够调控大豆存留荚和脱落荚生理,二者过程不同,结果相似。二者调控效应表现为:总体上降低了存留荚MDA含量,提高了SOD、POD活性,效果S3307优于DTA-6,在绥农28和垦丰16鼓粒中早期,合丰50鼓粒后期阶段性的降低了存留荚AC活性、PG活性。存留荚和脱落荚生理差别随着荚的生育进程,随之变化,不同荚生育时期,差异幅度不同。存留荚和脱落荚生理指标的差异也受品种内在遗传因素影响。【结论】脱落后的荚生理指标状态与存留荚相比表现为质膜过氧化作用增强,保护酶系统的平衡被破坏,可溶性物质增加,脱落酶活性降低可能受脱落过程环境影响较大。脱落荚和存留荚生理相关指标存在差异,并受荚发育时期和品种影响。DTA-6和S3307调控后存留荚具有较强的生理调控和自我修复能力,其膜损伤、渗透调节、保护酶系统、脱落酶活性降低等均对降低脱落有积极的响应。
    植物保护
    专题导读:病虫害生物防治是实现蔬菜安全生产的主要途径
    雷仲仁
    中国农业科学. 2016, 49(15):  2932-2934.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.007
    摘要 ( 177 )   HTML ( 1 )   PDF (248KB) ( 484 )   收藏
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    据世界粮农组织最新统计,世界蔬菜收获面积约为5 864万公顷,总产量约11.65亿吨;而中国蔬菜收获面积约2 468万公顷,总产量7.58亿吨;种植面积和总产量分别占世界的42%和65%。中国蔬菜种植面积、总产量、人均蔬菜消费量及出口量均居世界第一,是名副其实的蔬菜生产、消费与出口大国。同时蔬菜病虫害种类和发生危害程度在所有作物中也居前列,如郑建秋[1]编著的《现代蔬菜病虫害鉴别与防治手册》记载蔬菜病虫害1 323种。一般病虫害危害对蔬菜造成的损失为20%—30%,严重的可达50%以上。为了控制病虫害,常常大量使用化学农药,造成产品质量安全、环境污染及病虫害抗药性提高等问题时有发生。因此,蔬菜病虫害生物防治及蔬菜安全生产早已成为社会关注的焦点,也是国家和相关农业科研、推广应用部门研究的重点与难点。如2016年,科技部聚焦国家重大战略任务、围绕解决当前国家发展面临的瓶颈和突出问题,启动了一系列重点专项,其中包括“化学肥料和农药减施增效综合技术研发”试点专项(包含42个项目)。为了实现化肥农药“双减”,提高蔬菜品质、保障蔬菜产品安全和环境安全,生物防控技术就成为首选的替代技术,而且是最有效的途径。所以,加大蔬菜病虫害生物防控的基础理论与应用技术研究显得尤为重要,目前国家的重视与支持为蔬菜病虫害生物防控技术的研究与应用提供了很好的发展机遇。
    在蔬菜病虫害生物防治技术的研究与应用方面,近年来取得了很大的进展[2]。本栏目此次集中发表的5篇论文中,有3篇是关于蔬菜害虫生物防治研究与应用的,2篇是关于蔬菜病害生物防治研究与应用的。在3篇害虫生物防治的论文中,有2篇涉及应用生物多样性来保护利用天敌控制害虫,而此方面的研究目前已成为害虫生物防治的一个热点,即害虫天敌植物支持系统的研究与应用。为天敌昆虫提供食物、提供越冬和繁殖场所、提供逃避农药和耕作干扰等恶劣条件的庇护及适宜生长的微观环境的植物体系就构成了害虫天敌的植物支持系统[3-5]。一般将这些植物称为储蓄植物或载体植物,它是一个天敌饲养和释放系统,是在作物中有意添加或建立的用于温室或大田害虫防治的系统[6-7]。如利用蓖麻载体植物系统防治烟粉虱(Bemisia tabaci[8];利用诱集寄主苘麻防治B型烟粉虱等储蓄植物系统已取得了很好的防治效果[9]。吴圣勇等[10]研究表明采用协调天敌诱集和助增策略,通过混合种植不同诱集植物,诱集到了多种自然天敌类群,并将筛选出的优势天敌构建成储蓄植物系统。如将小麦-麦蚜-瓢虫的储蓄植物系统应用于温室后的第2周,接种200头瓢虫的处理,蚜虫密度显著低于其他处理,防治效果为69.4%。因此,以天敌昆虫诱集、保护、筛选和利用为一体的害虫生物防治思路在实践中具有可行性。传统的蔬菜病虫害防治理念主要依赖化学防治措施,不仅影响蔬菜产品质量和农田环境,破坏菜田生态系统的稳定性,降低菜田的生物多样性,而且还使有益生物种群受到制约。因此,保护利用节肢动物群落多样性和有益天敌种群数量,对控制害虫具有重要意义[11]。曾粮斌等[12]研究表明不同防治措施对花椰菜地节肢动物群落特征的影响不同,药剂防治措施虽然能有效降低害虫的种群数量,但也使天敌数量相应地减少,而生物农药对花椰菜地节肢动物群落影响小于化学农药;发现地表中性昆虫对捕食性天敌前期定殖有一定的作用。该研究为花椰菜地害虫防治和天敌保护利用提供了依据。球孢白僵菌(Beauveria bassiana)是一类研究与应用较多的杀虫真菌,它对15个目149个科的700多种昆虫以及6个科的10多种蜱螨有侵染致病作用[13]。目前中国登记注册的球孢白僵菌产品共13个,其中大部分可用于蓟马、粉虱、蚜虫等蔬菜害虫的防治。近年来中国农业科学院植物保护研究所应用白僵菌防治温室黄瓜、西兰花、茄子等蔬菜上的西花蓟马(Frankliniella occidentalis)和烟蓟马(Thrips tabaci),其防治效果在70%左右[14]。虽然虫生真菌对多种害虫有很好的控制作用,但在应用中经常会遇到菌株退化问题,张慧等[15]通过开展连续继代培养对高毒菌株产孢和毒力的影响研究,获得对西花蓟马毒力和产孢量均高且稳定的球孢白僵菌菌株,进一步提出有效防止菌株退化、优良菌株保存和改良的方法与措施,为高效菌株的规模化生产提供了参考。
    解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)是重要的植物根围促生细菌,在植物病害生物防治中起到重要作用,其中B1619菌株能够有效地防控番茄枯萎病,防治效果达到80%左右,其主要作用机理为在植物根部定殖,保护植物不受病菌侵染,诱导植株产生抗病性[16]。向亚萍等[17]进一步研究发现,B1619菌株分泌的3种脂肽类抗生素中对番茄枯萎病菌(Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici)生长起重要抑制作用的为bacillomycin L和fengycins,为该菌株今后的开发和应用推广提供了理论依据。根结线虫严重制约了蔬菜的产量,每年对农作物造成的损失达到几十亿美元[18-19]。施用化学杀线剂防治根结线虫病虽然见效快,但会因农药残留而极大降低蔬菜品质,破坏生态平衡,严重威胁农业的可持续发展。利用生物防治替代化学防治是减轻根结线虫危害的重要策略之一,将生物有机肥与生物菌剂相结合的可持续治理体系日益受到重视,选择合适的生防菌株,并进行搭配组合,使之由单一菌肥向复合菌肥、单功能向多功能方面发展具有重要意义。目前所使用的菌种已达到100多种,包括细菌、真菌、放线菌及蓝藻等。据报道,淡紫拟青霉(Paecilomyces lilacinus)颗粒剂对黄瓜根结线虫的生防效果为39.8%,同时可增加黄瓜产量[20];交枝顶孢霉(Acremonium implicatum)为线虫条件致病真菌,对南方根结线虫(Meloidogyne incognita)的寄生率为33.8%[21]。马玉琴等[22]研究评价了短短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)、淡紫拟青霉、交枝顶孢霉、钩状木霉(Trichoderma hamatum)等生防菌剂配比的生物有机菌肥对黄瓜根结线虫病的防治效果以及对黄瓜生长、产量的影响,筛选出3个高效菌肥组合,即5号组合(短短芽孢杆菌、交枝顶孢霉)、6号组合(短短芽孢杆菌、淡紫拟青霉)、9号组合(短短芽孢杆菌、淡紫拟青霉、交枝顶孢霉、钩状木霉)对黄瓜根结线虫病防治及增产作用具有较好的综合表现,为进一步开发利用菌肥、实现化肥农药“双减”、安全防病与增产提供了依据。
    本专题所发表的5篇有关蔬菜病虫害生物防控研究与应用的论文,仅仅是该研究领域的很小部分,只是想以专题的形式抛砖引玉,并借国家大力提倡的化肥农药“双减”之契机,促进蔬菜病虫害生物防控技术的研究与发展。
    解淀粉芽孢杆菌B1619脂肽类抗生素的分离鉴定及其对番茄枯萎病菌的抑制作用
    向亚萍,周华飞,刘永锋,陈志谊
    中国农业科学. 2016, 49(15):  2935-2944.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.008
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    【目的】从解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)生防菌株B1619发酵液上清中分离脂肽类抗生素,分析其抑菌活性相关成分,为应用解淀粉芽孢杆菌B1619菌株防控番茄枯萎病提供依据。【方法】利用特异性引物对B1619中3种脂肽类抗生素合成相关基因sfpituAfenB进行检测;通过盐酸沉淀、甲醇抽提法等方法提取脂肽类抗生素粗提物;用SupelcleanTM LC-18柱及PHASE HF-NH2柱对3种脂肽类抗生素粗提物进行分离;通过MALDI-TOF-MS和HPLC分析、鉴定3种脂肽类抗生素;采用平板对峙培养分别测定3种脂肽类抗生素粗提物对番茄枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.lycopersici)的抑菌活性。【结果】从解淀粉芽孢杆菌B1619的基因组DNA中扩增sfpituAfenB等脂肽类抗生素合成基因,扩增产物经克隆、测序分析,表明B1619菌株中含有这3个基因。通过HPLC分析,发现60%甲醇洗脱液分离物分别在12、16.5、18 min处出现相应峰值,保留时间与bacillomycin L标准品一致,分泌量为18.5 mg·L-1;70%甲醇洗脱液分离物分别在22、34、37、51及53 min处出现相应峰值,保留时间与fengycins标准品一致,分泌量为5.1 mg·L-1;100%甲醇洗脱液分离物分别在27、37、41、51及53 min处出现相应峰值,保留时间与surfactins标准品一致,分泌量为74.3 mg·L-1。经液质联用进一步验证分析3种脂肽类抗生素的质子化峰值,60%甲醇洗脱液分离物峰值范围在m/z=1 043.4、1 057.5和1 071.4 Da,是C13—C15的bacillomycin L;70%甲醇洗脱液分离物峰值范围在m/z= 1 463.9、1 477.9、1 491.9和1 505.9 Da,是C15—C17的fengycins;100%甲醇洗脱液分离物峰值范围在m/z=1 008.6、1 022.7和1 036.7 Da,是C13—C15的surfactins。平板对峙法试验结果表明1 mg·mL-1 bacillomycin L和fengycins对番茄枯萎病菌有较强的抑菌效果,而1 mg·mL-1surfactins对番茄枯萎病菌的抑菌活性较弱,再将surfactins的浓度提高至3和6 mg·mL-1,发现其抑菌效果没有明显变化。【结论】B1619菌株分泌3种脂肽类抗生素,其中对番茄枯萎病菌生长起重要抑制作用的抗生素是bacillomycin L和fengycins,surfactins对番茄枯萎病菌的抑制活性较弱。
    生防型菌肥对黄瓜生长及根结线虫病的影响
    马玉琴,魏 偲,茆振川,杨宇红,冯东昕,谢丙炎
    中国农业科学. 2016, 49(15):  2945-2954.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.009
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    【目的】评价短短芽孢杆菌、淡紫拟青霉、交枝顶孢霉、钩状木霉等生防菌剂配比的生物有机菌肥对黄瓜根结线虫病的防治效果以及对黄瓜生长、产量的影响, 确定高效菌肥组合。【方法】将4种菌剂按照国家标准分别与有机肥进行配比形成单菌剂、多菌剂等1—10号菌肥试验设置,以不施肥为空白对照,以有机肥、噻唑膦分别为肥料及化学药剂对照。通过盆栽接种根结线虫、根结线虫病温室小区试验及无根结线虫病田间测产试验等对10种不同配比组合的生物菌肥进行试验,通过对黄瓜产量、株高、地上部鲜重以及黄瓜根结线虫病病情指数的调查分析,比较不同配比组合的生物菌肥对黄瓜根结线虫病防治效果以及对黄瓜生长势、产量的影响。【结果】在盆栽试验中,化学药剂对照噻唑膦处理防治效果最高达到89.2%,显著高于其他处理。在菌肥处理中,5号、6号、9号菌肥处理,防治效果为分别为52.5%、52.5%、54.2%,均在50%以上,显著高于其他菌肥处理。在温室小区试验中,5号、6号、9号生物菌肥处理的防治效果分别为56.8%、57.6%、59.3%,与化学药剂对照噻唑膦处理(61.3%)之间没有显著差异。通过相关性分析证实盆栽试验与温室小区试验中各处理防治效果呈显著正相关,而且多菌剂配比防效好于单菌剂菌肥。同时综合对比盆栽、温室及田间测产试验中各处理的黄瓜株高、地上部鲜重、产量,与空白对照相比,各菌肥处理均具有极显著的促生长和增产作用(P<0.01),但是不同试验及不同菌肥处理之间存在差异。在田间测产试验中,增产幅度范围为31.7%—74.9%,其中以6号菌肥效果最佳,增产达到74.9%。在盆栽试验和温室小区试验中,1—10号处理中增产效果最为显著的为9号处理,增产分别达到了60.4%和68.1%;其次为1号处理,比对照增产50.8%和55.8%。5号、6号、9号处理不仅可以有效地防治根结线虫病,而且增产促生长作用较为明显,其中9号处理效果最为显著。综合比较盆栽、温室试验的结果,发现菌肥对根结线虫的防治效果与其对黄瓜的增产作用具有一定相关性,但并不显著。【结论】多菌种复合菌肥(5号、6号、9号)对黄瓜根结线虫病防治及增产促生长作用显著,是实现安全高效防治根结线虫病及增产的途径之一,具有重要的应用价值和开发前景。
    天敌昆虫在诱集植物上的多样性及对温室蚜虫的防治作用
    吴圣勇,徐丽荣,李 宁,王登杰,雷仲仁
    中国农业科学. 2016, 49(15):  2955-2964.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.010
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    【目的】针对天敌昆虫的保护和利用,通过混合种植不同诱集植物,分析天敌昆虫的多样性特征及与其影响因子间的关系;通过筛选和贮存诱集植物上的优势天敌,并构建储蓄植物系统,应用于温室黄瓜中,评价其对目标害虫蚜虫的防治效果。【方法】2012、2013和2015年分别在河北廊坊和湖北黄冈两试验基地混合种植5种诱集植物:玉米、紫花苜蓿、向日葵、小麦和大豆。通过调查天敌昆虫类群,计算2012和2015年的天敌群落特征参数,并用冗余分析法(redundancy analysis,RDA)分析天敌群落结构与诱集植物种类、调查时间和植物花期的关系;2013年通过收集并贮存诱集植物中的优势天敌瓢虫,构建出小麦-麦蚜-瓢虫的储蓄植物系统,并在系统中接种不同密度瓢虫后应用于温室黄瓜中防治蚜虫,比较各瓢虫密度下的储蓄植物系统对蚜虫的防治效果。【结果】诱集植物上天敌昆虫的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势集中性指数和Pielou均匀性指数总体上随着调查时间的变化呈现显著差异;通过对天敌的等级划分,蚜茧蜂和龟纹瓢虫为优势类群,二者的个体数量均占所有诱集天敌数量的10%以上;RDA分析结果表明,诱集植物种类、调查时间和植物花期对天敌群落结构均有显著影响,三者总和对2012和2015年天敌多样性信息的总变异可分别解释26.02%和17.20%;2012和2015年的RDA排序图均表明,小花蝽和中华草蛉与植物花期相关性较高;将小麦-麦蚜-瓢虫的储蓄植物系统应用于温室后的第2周,接种200头瓢虫的处理,蚜虫密度显著低于其他处理,防治效果为69.4%。【结论】采用协调天敌诱集和助增策略,通过混合种植不同诱集植物,诱集到了多种自然天敌类群,并将筛选出的优势天敌构建成储蓄植物系统,应用于温室黄瓜中,其中,接种高密度瓢虫的储蓄植物系统对蚜虫具有一定的控制作用。因此,以天敌昆虫诱集、保护、筛选和利用为一体的害虫生物防治思路在实践中具有可行性。
    不同防治措施对花椰菜地节肢动物群落结构的影响
    曾粮斌,程 毅,严 准,马 骏,任顺祥,魏 林,薛召东
    中国农业科学. 2016, 49(15):  2965-2976.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.011
    摘要 ( 151 )   HTML ( 1 )   PDF (485KB) ( 280 )   收藏
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    【目的】明确不同防治措施对花椰菜地节肢动物群落特征的影响,为花椰菜地害虫防治和天敌保护利用提供理论依据。【方法】设置不施药对照区、生物农药防治区和化学农药防治区,按5点随机取样,记录植株和地面所有节肢动物的数量。在田间定点埋放盛有洗衣粉水溶液的玻璃瓶调查在地表活动的节肢动物种类及数量,根据调查结果分析不同防治措施下花椰菜地节肢动物群落特征的差异。【结果】在广州花椰菜地共调查到节肢动物87种,其中植食性害虫29种,捕食性天敌54种,中性昆虫4种。防治措施明显影响节肢动物群落的物种数及其数量。不施药对照区的捕食性天敌、植食性害虫和中性昆虫的数量均高于其他两种施药防治处理区,不同处理区节肢动物群落物种数及其个体数为不施药对照区>生物农药防治区>化学农药防治区。花椰菜地植食性昆虫功能类群的优势集中性以花椰菜苗期为最小,成熟期最大;捕食性天敌的优势集中性在不同防治区同样以苗期相对较小,而在不施药防治对照区花椰菜各生育期,其大小接近一致;在施药防治区,捕食性天敌的优势集中性表现出波动现象。在花椰菜不同生育期以及不同防治措施区节肢动物群落的优势种不同。整个生育期优势度指数>0.1的有烟粉虱、桃蚜、小菜蛾、菜青虫、前凹狼蛛、拟环纹豹蛛和八斑鞘腹蛛。花椰菜地节肢动物群落多样性指数(H ′)在不同防治区和花椰菜各生育期之间均呈现不同程度的差异,各指数之间的变化趋势相似。群落整体多样性指数随花椰菜生长而增大,至中后期达到最大,此结果与田间群落的发展动态相吻合,在不同防治区之间的多样性指数为不施药对照区>生物农药防治区>化学农药防治区。均匀度指数在不同生育期和防治处理区的变化程度相似。害虫亚群落多样性与群落整体多样性变化趋势相似,其多样性指数在花椰菜生长中后期达到最大。不同防治措施区之间的多样性指数为不施药对照区>生物农药防治区>化学农药防治区,其中以化学农药防治区花椰菜苗期为最小。均匀度在花椰菜苗期为最大,而后随花椰菜生长而减小。捕食性天敌亚群落多样性在花椰菜各个生育期和防治处理之间变化相对平稳。地表节肢动物的调查表明,两种药剂处理区所施药剂对地表节肢动物的杀伤较大。同时,从地表节肢动物数量和捕食性天敌的数量动态来看,地表中性昆虫对捕食性天敌前期的定殖有一定的作用。蜘蛛与植食性昆虫、中性昆虫以及捕食性昆虫具有极显著的相关性,捕食性昆虫与中性昆虫之间也具极显著的相关性,表明这些功能团之间在数量上具有较好的跟随效应。捕食性昆虫与植食性昆虫之间相关未能达到显著水平。【结论】药剂防治措施虽然能有效降低害虫的种群数量,但也使天敌数量相应减少。地表中性昆虫对捕食性天敌前期的定殖有一定的作用,药剂防治能影响花椰菜地节肢动物群落特征,生物农药对花椰菜地节肢动物群落影响小于化学农药。
    不同培养基继代培养球孢白僵菌对西花蓟马毒力和产孢量的影响
    张 慧,吴圣勇,李 娟,张璐璐,张林雅,雷仲仁
    中国农业科学. 2016, 49(15):  2977-2987.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.012
    摘要 ( 148 )   HTML ( 1 )   PDF (476KB) ( 329 )   收藏
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    【目的】通过开展连续继代培养对高毒菌株产孢和毒力的影响研究,获得对西花蓟马(Frankliniella occidentalis)毒力和产孢量均高且稳定的球孢白僵菌(Beauveria bassiana)菌株,进一步提出有效防止菌株退化、优良菌株保存和改良的方法与措施,为高效菌株的规模化生产提供参考。【方法】室内条件下,采用浸虫法,用浓度为1×107个孢子/mL球孢白僵菌悬浮液处理西花蓟马初羽化成虫,分别测定28株不同来源的菌株对西花蓟马的毒力;并将筛选出的4株高毒力菌株的分生孢子分别涂布于玉米琼脂(CMA)培养基与SDAY培养基上,比较不同菌株以及不同培养基之间产孢量的差异,筛选出高产孢菌株与产孢培养基,以筛选得到的白僵菌菌株为初始菌株F0,把F0代球孢白僵菌分别接种于CMA培养基、添加蝉蜕的CMA培养基和添加西花蓟马虫尸粉的CMA培养基,分别测定经过不同培养基连续5代继代培养得到的球孢白僵菌对西花蓟马成虫的毒力,并测定产孢量。使用模型模拟分析球孢白僵菌菌株经过不同培养基继代培养后培养代数与产孢量的关系,并对不同培养基培养得到的不同培养代数的白僵菌菌株的产孢量与其对西花蓟马的致死中时(LT50)进行回归分析,研究毒力与产孢量的相关关系。【结果】经过室内毒力测定,处理5 d后,菌株DZDC-9、GZGY-5、WLMQ1-8、SZ-26对西花蓟马成虫的校正累积死亡率均高于90%,LT50均在3 d内,毒力显著高于其他菌株;比较高毒力菌株在两种产孢培养基上的产孢量,发现4株球孢白僵菌的产孢量存在显著差异,菌株DZDC-9的产孢量显著高于其他3株,4株菌株在CMA培养基中的产孢量均明显高于SDAY培养基。随着白僵菌菌株在CMA培养基上连续5代的继代培养,菌株对西花蓟马成虫的致病力呈现下降趋势,从第3代开始致病力显著降低,而添加蝉蜕的CMA培养基培养得到的不同培养代数的分生孢子对西花蓟马致病力则没有显著差异,添加西花蓟马虫尸粉的CMA 培养基培养得到的不同代数的分生孢子对西花蓟马致病力有一定的增强趋势;通过模型可以发现单纯以CMA培养基继代培养白僵菌的产孢量随培养代数呈现指数下降,而在培养基中添加蝉蜕或西花蓟马虫尸粉白僵菌产孢量则随培养代数呈现指数上升,蝉蜕或西花蓟马虫尸粉的添加对产孢量有一定的增强作用。白僵菌菌株产孢量与毒力存在一定正相关关系,产孢量相对较高的菌株对西花蓟马成虫的致病力相对较高,致死中时短。【结论】筛选得到一株对西花蓟马高效的白僵菌菌株DZDC-9,产孢培养基中加入蝉蜕和西花蓟马虫尸可以维持菌株生长特性,延缓毒力退化趋势;同一菌株的产孢量可以作为菌株毒力评价的一个指标。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    旱地土壤有机碳氮和供氮能力对长期不同氮肥用量的响应
    王 慧,刘金山,惠晓丽,戴 健,王朝辉
    中国农业科学. 2016, 49(15):  2988-2998.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.013
    摘要 ( 225 )   HTML ( 1 )   PDF (738KB) ( 449 )   收藏
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    【目的】揭示旱地土壤有机碳氮、氮素矿化对长期不同氮肥用量的响应及有机碳氮与氮素矿化的关系,进而评价土壤供氮能力,为旱地土壤氮素管理提供参考。【方法】在陕西杨凌2004年开始的旱地小麦氮肥长期定位试验基础上,采集不同氮肥用量(0(N0)、160(N160)、320(N320)kg N·hm-2)试验的土壤样品,测定土壤有机碳、有机氮,微生物量碳、氮含量,并采用间歇淋洗好气培养法测定土壤的氮素矿化。【结果】与对照N0相比,施用氮肥(N160、N320)增加了0—10、10—20、20—40、0—40 cm土层有机碳含量,且在小麦播前期和收获期表现不一致;施氮(N160和N320)处理均显著提高了0—10 cm土层有机氮含量,但仅N320处理显著提高了0—40 cm土层土壤有机氮含量;施用氮肥(N160、N320)未改变0—10、10—20 cm 土层土壤微生物量氮和微生物量碳含量,仅N320处理显著提高了20—40、0—40 cm土层微生物量氮和微生物量碳含量。0—10 cm土层,土壤氮素矿化量、矿化势(N0)与施氮量、有机氮含量呈显著正相关,氮素矿化速率常数(k)则与其呈显著负相关。10—20 cm土层,施氮处理(N160、N320)土壤的氮素矿化量均显著高于不施氮处理(N0),增幅分别为27.3%和35.2%,且与施氮量、有机碳、有机氮含量呈显著正相关;氮素矿化势(N0)随着有机碳增加而显著增加,矿化速率常数(k)则降低。20—40 cm土层,N320能提高氮素矿化量,并与有机氮、微生物量碳呈显著正相关。【结论】合理施氮肥能明显促进旱地0—10和10—20 cm土壤有机碳、有机氮积累,提高土壤氮素矿化能力,降低氮素矿化速率,是提高旱地土壤有机氮、有机碳含量和土壤供氮能力的有效途径。
    四川盆北地震重灾区农林复合模式的土壤培肥改土效果
    赵昌平,王景燕,龚 伟,闫思宇,舒正悦,蔡 煜
    中国农业科学. 2016, 49(15):  2999-3009.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.014
    摘要 ( 173 )   HTML ( 1 )   PDF (411KB) ( 229 )   收藏
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    【目的】了解四川盆北地震重灾区不同农林复合模式对土壤的培肥改土效应,以筛选出适宜的农林复合模式。【方法】对四川盆北地震重灾区8种农林复合模式(梨树+蕉藕(LSJO)、梨树+胡豆(LSHD)、梨树+油菜(LSYC)、梨树+红苕(LSHS)、核桃+蕉藕(HTJO)、核桃+魔芋(HTMY)、枇杷+大豆(PPDD)、枇杷+红苕(PPHS))和农地对照(CK)的土壤物理性质、养分含量和酶活性进行研究,并利用隶属函数法对各模式的土壤抗蚀性、肥力和培肥改土效应进行综合评价。【结果】8种农林复合模式与CK相比,土壤非毛管孔隙、毛管孔隙、总孔隙、通气度、自然含水量、最大持水量、毛管持水量、最小持水量和排水能力分别增加17.6%—161.8%、11.6%—32.7%、12.5%—45.2%、17.9%—79.5%、10.7%—35.4%、13.7%—48.6%、12.0%—33.1%、16.4%—58.7%和10.4%—25.3%;>0.25 mm土壤团聚体(干筛)、>0.25 mm水稳性团聚体(湿筛)和水稳性团聚体平均重量直径分别增加0.9%—7.2%、5.6%—18.1%和14.8%—138.7%;结构体破坏率和不稳定团粒指数分别降低24.0%—51.4%和17.1%—54.7%;<0.002 mm土壤黏粒含量、结构性颗粒指数、团聚状况、团聚度和物理稳定性指数分别增加15.1%—45.2%、14.2%—28.9%、69.3%—417.3%、58.3%—256.6%和3.5%—23.9%;<0.05 mm微团聚体含量、分散率、侵蚀系数和受蚀性指数分别降低5.4%—33.7%、8.4%—44.1%、18.0%—49.8%和19.1%—75.1%;有机碳、全氮和碱解氮含量分别增加7.1%—46.7%、4.3%—30.9%和18.8%—57.5%;有效磷和速效钾含量分别降低1.7%—29.7%和20.8%—53.4%;脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性分别增加17.3%—60.0%、34.7%—149.2%和21.0%—102.8%;各模式土壤抗蚀性综合值(CVSA)和培肥改土效应综合值(CVAE)均显著高于农地对照(CK),各模式除梨树+红苕和枇杷+红苕外,土壤肥力综合值(CVSF)均显著高于农地对照(CK)。梨树、核桃和枇杷林下分别以种植蕉藕、蕉藕和大豆具有较高的土壤抗蚀性综合值、土壤肥力综合值和土壤培肥改土效应综合值。土壤抗蚀性综合值与土壤肥力综合值间呈显著正相关(P<0.05)。【结论】在梨树林下种植蕉藕、胡豆和油菜,在核桃林下种植蕉藕和魔芋及在枇杷林下种植大豆具有显著的培肥改土效应,对于提高四川盆北地震重灾区土壤抗蚀性和土壤肥力具有重要作用;土壤抗蚀性的提高与土壤肥力的增加具有协同效应。
    园艺
    24-表油菜素内酯对葡萄叶片抵御霜霉菌侵染的影响
    刘 庆,栾雪涛,徐世彦,孟 莹,高江曼,惠竹梅
    中国农业科学. 2016, 49(15):  3010-3018.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.015
    摘要 ( 148 )   HTML ( 1 )   PDF (3703KB) ( 284 )   收藏
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    【目的】研究外源24-表油菜素内酯(24-epibrassinolide,EBR)处理对霜霉菌侵染葡萄叶片的影响,为探究葡萄霜霉病的致病机理提供参考。【方法】试验以欧亚种酿酒葡萄(Vitis vinifera. L)赤霞珠(Cabernet Sauvignon)叶片为材料,在霜霉菌侵染离体葡萄叶片的初期,研究不同浓度的EBR处理(0.1、0.5和1.0 mg·L-1 EBR)对葡萄叶片霜霉病发病率和病情指数、霜霉菌菌丝生长、孢囊梗的形成、气孔周围孢子数量、葡萄叶片气孔开度和内源激素含量的影响及相互关系。【结果】EBR各处理均显著抑制了接种霜霉菌0.5 h后葡萄叶片气孔开度,以及接种后1 d和2 d病菌菌丝的发育。0.5和1.0 mg·L-1 EBR处理均显著抑制了接种霜霉菌0.5 h后叶片气孔周围的游动孢子数量和3 d后菌丝体在侵染区域的覆盖面积;接种4 d后,EBR各处理均显著抑制了霜霉菌孢子囊数量以及叶片发病率与病情指数,且0.5 mg·L-1和1.0 mg·L-1 EBR处理降低发病率和病情指数的幅度最大,发病率分别比CK降低51.4%和45.0%,病情指数分别降低71.2%和62.9%。总体而言,0.5 mg·L-1和1.0 mg·L-1 EBR处理抑制霜霉菌生长发育较为显著,且二者之间无显著性差异。0.5 mg·L-1 EBR处理的叶片脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)和水杨酸(SA)含量与CK之间均存在显著差异,气孔孔径与SA含量,ABA含量与JA含量呈显著正相关。【结论】EBR处理提高了葡萄叶片抵御霜霉菌侵染的能力,可能与其抑制病菌发育,改变寄主内源激素含量,从而促进气孔关闭等因素有关。
    贮藏·保鲜·加工
    棉籽蛋白酶解物的制备及其抗菌活性
    韩晓燕,包郁明,辛凤姣,孔志强,Christophe Blecker,戴小枫
    中国农业科学. 2016, 49(15):  3019-3029.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.016
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    【目的】通过体外模拟动物胃肠道消化环境,对两种棉籽蛋白的酶解产物抗菌活性进行研究,为棉籽蛋白精深加工、高值化利用提供理论依据。【方法】以棉籽粕为原料,用Osborne法和传统的碱溶酸沉法分别制备棉籽蛋白(清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白及谷蛋白)和棉籽分离蛋白(cottonseed protein isolate,CPI),用凯氏定氮法测定所得棉籽蛋白的蛋白含量,Tricine-SDS-PAGE测定蛋白亚基组成,通过扫描电镜观察蛋白的表面微观结构,选取蛋白含量较高的球蛋白(cottonseed globulin,CPG)和CPI进行研究。通过体外模拟动物胃肠道消化环境,用胃蛋白酶和胰蛋白酶依次对CPG和CPI进行酶解;以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为受试菌,分别以抗生素卡那霉素(Kanamycin,Kan)及未经酶解的蛋白溶液为对照,研究棉籽蛋白酶解产物的抗菌活性,同时用高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)检测酶解产物中小肽的分子量大小及分布。【结果】碱溶酸沉法的提取率为(70.52±2.40)%,所得CPI的蛋白含量为(89.53±0.66)%;用Osborne法分别得到清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白等4种棉籽蛋白,提取率为(67.55±1.16)%,其中CPG的蛋白含量最高为(82.57±1.02)%。Tricine-SDS-PAGE图谱表明CPG的亚基组成与CPI较接近;扫描电镜观察到的蛋白表面微观结构差别较大,CPI为颗粒大小较均匀整齐的蜂窝状结构,CPG由大小不均一的蛋白颗粒构成;相对于CPI,CPG中氨基酸保留较为完全。相同加酶量处理情况下,CPI的水解度高于CPG,且棉籽分离蛋白的小分子肽段(MW≤0.8 kDa)含量(70%—85%)显著高于棉籽球蛋白(40%—60%)。抗菌活性检测结果表明,当胃蛋白酶-胰蛋白酶加酶量为5 000—5 000 U时,两种蛋白酶解产物的抗菌能力最强,此时CPI和CPG的水解度分别为(24.72±1.07)%和(19.26±0.39)%,二者酶解产物对大肠杆菌的抑制能力均高于对金黄色葡萄球菌的抑制能力;CPI酶解产物的抗菌活性比CPG高,两者未经消化的蛋白溶液均无抗菌能力。通过分子量测定结果分析得到CPI酶解产物的抗菌活性物质的分子量在0.57—0.75 kDa,而CPG分子量分布在0.66—0.78 kDa。【结论】两种方法制备的蛋白在提取率方面没有显著差异(P>0.05),在亚基组成方面,Osborne法分级的蛋白间差异较大,但CPG和CPI组成较为相似;二者经体外模拟消化后的酶解产物均具有一定的抗菌活性,CPI酶解产物的抗菌活性高于CPG。
    定量卤制鸡肉挥发性风味物质剖面分析
    孙 圳,韩 东,张春晖,李 海,李 侠,刘志斌,徐世明
    中国农业科学. 2016, 49(15):  3030-3045.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.017
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    【目的】研究鸡腿原料肉、定量卤制过程和传统卤制的挥发性风味物质的组分及含量,并详细阐明各挥发性风味物质的呈香特征,为定量卤制风味调控技术提供理论依据。【方法】以白羽肉鸡鸡腿为原料,采用顶空固相微萃取/气相色谱-质谱(HS-SPME/GC-MS)联用技术,定性定量测定鸡腿原料肉、定量卤制过程中4个阶段(滚揉、烤制1、蒸制、烤制2)与传统卤制的挥发性风味物质组分及含量,通过挥发性风味物质在水中的气味阈值计算其气味活性值(odor activity value,OAV),确定定量卤制过程中的特征风味物质、主体风味物质和修饰风味物质,并运用主成分分析法(principal component analysis,PCA)和聚类分析法(cluster analysis,CA)对各挥发性化合物的OAV值进行对比分析。【结果】定量卤制加工过程4个阶段中分别鉴定出54、60、60、60种挥发性风味物质,主要为醛类、酮类、醇类、酯类和烃类,均高于原料肉的9种和传统卤制的44种。定量分析发现,滚揉阶段挥发性风味物质主要来自于香辛料液。烤制1阶段鸡腿肉中开始产生特征风味物质反,反-2,4-癸二烯醛、1-辛烯-3-醇等,蒸制阶段挥发性风味物质的含量最高,此阶段鸡腿肉经蒸制成熟,为风味形成最主要阶段;烤制2阶段定量卤制鸡腿肉中的总挥发性风味物质的含量远高于传统卤制,说明在风味呈现上,定量卤制比传统卤制更加浓厚。定量卤制鸡腿过程中特征性风味物质主要为己醛、正辛醛、壬醛、反-2-壬烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛、反,反-2,4-壬二烯醛、苯乙醛、桉叶油醇和月桂烯,其OAV值均显著高于原料肉和传统卤制。主体风味物质为OAV﹥1的正辛醛、反-2-癸烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛、1-辛烯-3-醇和芳樟醇;修饰风味物质为酮类、酯类和部分醇类物质。由主成分分析和聚类分析可知,鸡腿原料肉、定量卤制的4个阶段和传统卤制的风味轮廓差异显著,且在PC1和PC2构建的平面上区分度较好;主体风味物质可聚为4类,且每类都含有代表定量卤制过程中特征性活性物质。【结论】基于气味活性值剖面分析的方法,阐明了卤制鸡肉风味活性物质的构成及发育规律;与传统卤制相比,定量卤制在挥发性风味物质呈现方面更具有优势。
    畜牧·兽医·资源昆虫
    热应激状态下泌乳奶牛通过激活GHIGF-I轴增强糖异生变化
    李 林,艾 阳,谢正露,曹 洋,张源淑
    中国农业科学. 2016, 49(15):  3046-3053.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.018
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    【目的】选取分娩1周后的泌乳期荷斯坦奶牛6头,提前适应期1周后,正式饲喂从2013年6月29日至8月5日,总共35 d(5周),使泌乳奶牛处于热应激状态。进而检测泌乳奶牛乳产量及乳蛋白含量,血液中生长激素(GH)、胰岛素样生长因子(IGF-I)、葡萄糖以及肝脏中热休克蛋白70(HSP70)和糖异生作用的变化情况,拟从GH-IGF-I轴的角度阐明泌乳奶牛发生热应激时对糖异生作用及乳品质下降的机制。为进一步揭示奶牛热应激的发生机理及控制奶牛热应激的发生提供理论依据。【方法】分别统计第1—5周泌乳奶牛的产奶量及分析乳蛋白含量,并采集泌乳奶牛颈静脉血液和进行活体采取肝脏组织的方法,检测血液中葡萄糖和GH、IGF-I的含量,采用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)技术对奶牛肝脏组织中HSP70和糖异生的关键酶丙酮酸羧化酶(PC)、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)以及生长激素受体(GHR)、胰岛素样生长因子受体(IGFR)进行检测。【结果】在35 d的饲喂过程中,日间平均气温在32℃以上的持续时间达25 d,且最高温度为38℃,高温持续时间大于72 h,即此气候条件下奶牛处于一个热应激状态。随着泌乳奶牛热应激程度的不断加深,从第1周到第5周产奶量和乳蛋白含量都有不同程度的下降。通过比较第5周和第1周泌乳奶牛肝脏中HSP70的表达,发现第5周HSP70的表达量极显著高于第1周。检测血液中GH、IGF-I以及葡萄糖的含量,发现在第5周的时候其含量均高于第1周且差异显著(P<0.05);检测泌乳奶牛肝脏组织中PC和PEPCK的表达水平,发现第5周显著高于第1周(P<0.05);通过检测第5周与第1周肝脏组织中GH和IGF-I受体的表达水平,发现GHR和IGFR同样上调,其中IGFR显著上调(P<0.05)。【结论】随着泌乳奶牛热应激的程度的不断加深,血液中的葡萄糖含量显著升高,其可能是由于垂体分泌的GH刺激肝脏产生更多的IGF-I,即通过GHIGF-I轴上调肝脏糖异生途径关键酶的表达,使糖异生途径处于激活状态。而乳中乳蛋白含量的下降可能是由于其前体物被过多的用来进行糖异生作用,增加血液中葡萄糖含量,维持机体正常供能所致。
    研究简报
    硫酸头孢喹肟乳房注入剂中有关物质的检测方法
    刘茂林,刘义明,徐 飞,张道康,黄慧丽,李 浛,李秀波
    中国农业科学. 2016, 49(15):  3054-3062.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.15.019
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    【目的】参考硫酸头孢喹肟注射液兽药质量标准,建立了硫酸头孢喹肟乳房注入剂有关物质的检测方法,建立专属性强、灵敏度高、快速简便的方法,可有效的分析硫酸头孢喹肟乳房注入剂的有关物质,为制剂的质量控制和工艺优化提供依据。【方法】仪器方法按照硫酸头孢喹肟注射液兽药质量标准要求,色谱条件:流动相为高氯酸钠缓冲溶液(精密称取NaClO4·H2O 3.45g于1 000 mL水溶解,加入磷酸12 mL,乙腈115 mL,三乙胺调pH3.6),流速为1 mL·min-1,检测波长为270 nm,进样量为20 µL。采用高效液相色谱法(HPLC)峰面积归一化法计算硫酸头孢喹肟乳房注入剂(干乳期)中有关物质的检测限及其浓度;考察该检查方法精密度及仪器精密度;考察样品主成分及有关物质的稳定性及线性相关性;对样品以适当条件的破坏后对该方法进行专属性考察,例如使用0.2 mol·L-1 HCl溶液、0.2 mol·L-1 NaOH溶液对硫酸头孢喹肟乳房注入剂进行4 h的破坏;使用10% H2O2溶液对硫酸头孢喹肟乳房注入剂进行30 min的破坏;以及90℃高温对硫酸头孢喹肟乳房注入剂进行1 h的破坏。对比样品破坏前后主成分峰面积的降解程度,有关物质含量的变化程度,主成分峰与杂峰之间及有关物质峰与杂质峰之间的分离度,以及杂质峰个数的变化等主要参数。并对硫酸头孢喹肟乳房注入剂(干乳期)三批样品中的有关物质含量进行测定。【结果】硫酸头孢喹肟乳房注入剂经过一系列的梯度稀释后,当样品主成分浓度为7.5 µg·mL-1时,有关物质的信噪比≥3,按HPLC峰面积归一化法计算,有关物质浓度为0.05 µg·mL-1100 µg·mL-1浓度样品进样精密度RSD达到0.8%,方法精密度RSD达到0.6%;主成分在7.5—300 µg·mL-1浓度范围内,按HPLC峰面积归一化法计算,有关物质浓度范围为0.05—2 µg·mL-1,有关物质浓度对峰面积线性回归分析方程为y = 45935x-130.03,相关系数r=1。硫酸头孢喹肟乳房注入剂在一定时间内在强酸、强碱、氧化、高温破坏条件下均有降解,以破坏前样品主成分含量为100%计,使用10% H2O2溶液对制剂进行30 min的氧化破坏后主成分含量降解达30%左右,在90℃高温下对制剂进行1 h的高温破坏后主成分含量降解达20%左右,使用0.2 mol·L-1 HCl溶液和0.2 mol·L-1 NaOH溶液对制剂进行4 h的酸、碱破坏后主成分含量降解均在10%左右。破坏前后主成分峰与有关物质峰的保留时间均未发生变化,主峰与杂峰以及杂峰与杂峰之间分离度均大于1.5,杂质峰含量发生变化,杂质数量破坏后均有增加。对硫酸头孢喹肟乳房注入剂(干乳期)三批制剂有关物质含量进行检测后,按HPLC面积归一化法计算显示有关物质峰面积均未超过主峰峰面积的2%,符合兽药质量标准的规定。【结论】硫酸头孢喹肟乳房注入剂有关物质检测方法简便易行,专属性强,灵敏度好,精密度高,可应用于硫酸头孢喹肟乳房注入剂有关物质的考察。