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    2024年第36卷第6期目次
    2024, 36(6):  0-0. 
    摘要 ( 17 )   PDF(72177KB) ( 50 )  
    相关文章 | 计量指标
    作物科学
    高粱ZF-HD基因家族鉴定与盐碱胁迫下的表达分析
    吴国江, 周伟, 李艳肖, 侯杰, 杨志强, 周亚星
    2024, 36(6):  1217-1231.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230861
    摘要 ( 51 )   HTML ( 13 )   PDF(7781KB) ( 78 )  

    ZF-HD(zinc finger-homeodomain)是仅存在于植物中的转录因子家族,在植物的生长发育和逆境应答过程中发挥着重要作用。为分析ZF-HD基因家族成员在高粱基因组中的组成与潜在的生物学功能,利用生物信息学分析方法并结合高粱转录组数据,对高粱ZF-HD基因(SbZF-HD)及其编码氨基酸序列进行分析。结果表明:共有14个SbZF-HD基因不均匀地分布在高粱的8条染色体上,且基因结构各异;它们编码的氨基酸的基序组成较为相似,蛋白质的高级结构均以无规则卷曲为主。ZF-HD蛋白质的进化树分析结果表明,SbZF-HD与玉米的ZF-HD亲缘关系较近,与拟南芥的ZF-HD亲缘关系较远。SbZF-HD启动子区域中包含多个激素调控类元件、胁迫响应类元件和光响应元件。SbZF-HD基因组织表达分析显示,SbZF-HD基因有组织表达特异性,在根、叶和种子中的表达量较高。转录组分析表明,盐碱胁迫条件下,SbZF-HD2、SbZF-HD7、SbZF-HD8和SbZF-HD12这4个基因在2份盐碱耐性不同的酿造高粱材料中表现出相反的表达趋势,可能在高粱耐盐碱机制中发挥着重要作用。综上,SbZF-HD基因家族成员可能是高粱耐盐碱胁迫的关键调控基因,该研究为高粱耐盐碱转基因育种提供了基因资源。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    贵州两地野生大厂茶嘌呤生物碱与儿茶素组分比较
    杨春, 杨代星, 苏胜峰, 梁思慧, 李燕, 郭燕, 乔大河, 密孝增, 陈正武
    2024, 36(6):  1232-1244.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230972
    摘要 ( 27 )   HTML ( 4 )   PDF(6054KB) ( 52 )  

    探明普安和盘州两地野生大厂茶生化差异,为贵州野生大厂茶资源的保护与开发利用提供科学依据,以普安和盘州两地40份野生大厂茶为材料,采用高效液相色谱法(HPLC)测定大厂茶春季一芽二叶新梢的嘌呤生物碱组分和儿茶素组分和含量,并结合聚类分析和正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA),对两地大厂茶种质资源进行类别区分和关键差异化合物筛选。结果表明,两地大厂茶种质资源中主要嘌呤生物碱不同,普安大厂茶为咖啡碱,盘州大厂茶为苦茶碱。表儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate, ECG)和表儿茶素(epicatechin,EC)是大厂茶中含量较突出的儿茶素组分。两地大厂茶的苦茶碱、咖啡碱、没食子酸、儿茶素(catechin, C)和表儿茶素(epicatechin, EC)含量存在极显著差异,普安大厂茶中咖啡碱和没食子酸含量平均值分别为28.53 mg·g-1和0.29 mg·g-1,极显著高于盘州大厂茶(2.92 mg·g-1和0.13 mg·g-1)。盘州大厂茶中苦茶碱、C和EC含量平均值分别是22.88、2.37、36.83 mg·g-1,极显著高于普安大厂茶(1.58、1.81、26.55 mg·g-1)。相关性分析显示,11个生化成分间相关性较强,有14对呈显著或极显著正相关,16对呈显著或极显著负相关。聚类分析结果显示:40份野生大厂茶可分为3类,第Ⅰ类为30份盘州大厂茶种质资源,主要生化特点是苦茶碱和C含量较高,咖啡碱含量较低;10份普安大厂茶资源被分作两类,GT-PA-03等7份种质资源构成第Ⅱ类,它们的咖啡碱、EC和ECG含量较高,苦茶碱、没食子酸、表没食子儿茶素(epigallocatechin, EGC)、C、表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate, EGCG)含量较低;GT-PA-01、GT-PA-02和GT-PA-09组成第Ⅲ类,它们的没食子酸、EGC和EGCG含量较高。OPLS-DA分析结果显示,咖啡碱、苦茶碱和没食子酸是区分普安和盘州两地大厂茶的关键生化因子。40份大厂茶种质资源中筛选出高苦茶碱(>25.0 mg·g-1)种质3份,高没食子儿茶素没食子酸酯(gallocatechin gallate, GCG)(>15.0 mg·g-1)种质2份,高ECG(>80.0 mg·g-1)种质3份,高EC(>50.0 mg·g-1)种质3份。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    桑树桑黄JM-1胞外多糖液态培养基优化及其抗氧化性研究
    曹乃馨, 罗阳兰, 阎勇, 解修超, 张雯龙
    2024, 36(6):  1245-1255.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230204
    摘要 ( 23 )   HTML ( 3 )   PDF(3933KB) ( 42 )  

    为优化桑树桑黄胞外多糖液态发酵培养基配方并探究其体外抗氧化活性,利用组织分离法纯化并鉴定1株桑树桑黄菌株JM-1,通过Box-Behnken响应面法优化菌株胞外多糖液态培养基配方,并考察其体外抗氧化活性。结果表明,优化后的液体培养基配方为玉米粉5.4 g·L-1、葡萄糖17.0 g·L-1、蛋白胨5.8 g·L-1、维生素B1(VB1),10.0 mg·L-1、KH2PO4 3.0 g·L-1、MgSO4·7H2O 5.0 g·L-1,该条件下菌株JM-1产胞外多糖含量为5.918 g·L-1,比基础培养基提高了13.63%。抗氧化活性试验结果表明,在质量浓度为5 mg·mL-1时,JM-1菌株产胞外多糖的还原能力为3.187 mmol·L-1,对DPPH自由基和羟自由基的清除率分别为63.9%、54.3%。研究结果可为桑黄资源的开发利用提供科学参考。

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    调亏灌溉对苜蓿产量品质效应的荟萃分析
    许立婷, 齐广平, 康燕霞, 银敏华, 马彦麟, 贾琼, 汪精海, 姜渊博
    2024, 36(6):  1256-1269.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230072
    摘要 ( 27 )   HTML ( 3 )   PDF(1558KB) ( 59 )  

    为探究不同影响因素条件下苜蓿产量和品质对调亏灌溉的响应,为苜蓿种植提供理论依据,通过整合已发表的相关田间试验数据,采用荟萃分析(meta-analysis),定量研究以充分灌溉为对照的调亏灌溉下苜蓿产量、品质的综合效应及其主要影响因素。结果表明:与充分灌溉相比,调亏灌溉的苜蓿产量降低19.3%(95%置信区间-22.5%~16.0%),但品质极显著(P<0.01)提升,粗蛋白含量平均提高14.5%(95%置信区间12.4%~16.6%),酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量分别平均降低10.8%(95%置信区间-12.3%~-9.2%)和13.2%(95%置信区间-14.4%~-11.9%)。综合产量和品质效应,在年平均气温0~5 ℃和>10~15 ℃、年降水量<200 mm和>400~800 mm的地区,种植密度>20~25 kg·hm-2时,调亏灌溉有利于苜蓿稳产,且品质较高。在不同的农业生产区,以滴灌配合分生育期调亏、调亏度75%~85%(以田间持水量为基准)能够维持苜蓿较优的生产效应。

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    动物科学
    柯乐猪CRISP3基因SNP鉴定及其对繁殖性状的影响
    向进, 王春源, 吴燕, 谭元成, 杨酸, 张依裕
    2024, 36(6):  1270-1278.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230951
    摘要 ( 21 )   HTML ( 6 )   PDF(1110KB) ( 42 )  

    为分析富半胱氨酸的分泌蛋白3(cysteine rich secretory protein 3,CRISP3)基因单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)位点对柯乐猪繁殖性状的影响,采用Sanger测序法检测250头健康经产柯乐猪母猪CRISP3基因的SNP突变位点,利用SPSS 22.0软件分析SNP位点与柯乐猪产活仔猪数、初生窝重、初生均重、断奶窝重、断奶仔猪数和断奶均重6个指标的关联性。结果显示,在柯乐猪CRISP3基因第4内含子共发现3个SNP突变位点,即g.43796318T>C、g.43796424T>A和g.43796425G>T,均存在3种基因型。g.43796318T>C和g.43796424T>A位点的优势基因型为TT,优势等位基因为T;g.43796425G>T位点的优势基因型为GG,优势等位基因为G。χ2检验显示,g.43796318T>C位点基因型分布符合Hardy-Weinberg平衡状态(P>0.05);g.43796424T>A和g.43796425G>T位点基因型分布均极显著(P<0.01)偏离Hardy-Weinberg平衡状态。3个SNP位点的多态信息含量(PIC)为0.25~0.50,表现为中度多态。连锁不平衡分析显示,g.43796424T>A与g.43796425G>T之间存在强连锁不平衡。关联分析显示,g.43796318T>C位点TT和CC基因型个体的初生窝重和初生均重均显著(P<0.05)高于TC基因型;g.43796424T>A位点TA基因型个体的产活仔猪数、初生窝重和断奶仔猪数均显著(P<0.05)高于TT和AA基因型;g.43796425G>T位点GT基因型个体的产活仔猪数、初生窝重和断奶仔猪数均显著(P<0.05)高于GG和TT基因型。双倍型关联分析显示,双倍型H2H4(CCTAGT)个体的产活仔猪数、初生窝重、断奶仔猪数和断奶窝重显著(P<0.05)高于H1H2(TCTAGT)个体和H2H2(CCAATT)个体;双倍型H2H2(CCAATT)个体的初生均重显著(P<0.05)高于除H4H4(CCTTGG)个体外的其他个体,且其断奶均重显著(P<0.05)高于其他双倍型个体。CRISP3基因第4内含子上的3个突变位点与柯乐猪的6个繁殖性状均存在显著关联,可作为柯乐猪繁殖性状选择的候选分子标记。

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    饲粮中不同含量油樟叶对肉兔肠道pH、盲肠发酵和盲肠菌群的影响
    刘雯雯, 胡连清, 周万海, 魏琴, 冯瑞章, 赵鑫, 车丽涛, 陈金玉
    2024, 36(6):  1279-1289.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230347
    摘要 ( 23 )   HTML ( 5 )   PDF(1799KB) ( 42 )  

    为探讨向饲粮中添加油樟叶对肉兔肠道pH、盲肠发酵和盲肠微生物菌群结构的影响,选择30日龄断奶新西兰白兔120只,在基础饲粮中添加0(A组)、3%(B组)、6%(C组)、12%(D组)油樟叶,于60 d喂养期结束后测定其肠道内的pH值,并采用气相色谱法和高通量技术分别测定盲肠中的挥发性脂肪酸含量和微生物多样性。结果发现,油樟叶对各组肉兔肠道的pH值和盲肠中的挥发性脂肪酸含量无显著影响。油樟叶添加量对肉兔盲肠的微生物OTU数量有显著(P<0.05)影响,B组的细菌OTU数量显著低于C组、D组,C组的真菌OTU数量显著高于其他组。与A组相比,在门水平上,B、C组拟杆菌门(Bacteroidota)的相对丰度显著升高,C、D组疣微菌门(Verrucomicrobiota)和D组互养菌门(Synergistota)的相对丰度显著降低;在属水平上,B组粪厌氧棒杆菌属(Anaerostipes)、拟杆菌属(Bacteroides)、Muribaculaceae unclassified、Marvinbryantia、考拉杆菌属(Phascolarctobacterium)、经黏液真杆菌属(Blautia)、Akkermansia和互养菌属(Synergistes)的相对丰度显著升高,D组瘤胃球菌属(Ruminococcus)的相对丰度显著升高。综上所述,饲粮中添加油樟叶对肉兔肠道pH、盲肠发酵和盲肠内容物微生物无明显不良影响,且添加适宜含量(3%)油樟叶可改善肉兔盲肠微生物菌群丰度,促进肠道有益菌生长。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    园艺科学
    金银花光形态建成因子LjCOP1基因克隆及表达模式分析
    宛燕, 周晓春, 房海灵, 林沂, 亓希武, 于盱, 陈泽群, 梁呈元
    2024, 36(6):  1290-1299.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230896
    摘要 ( 34 )   HTML ( 5 )   PDF(3099KB) ( 70 )  

    光是影响植物生长发育及次生代谢合成的最重要的环境因子之一,COP1 E3连接酶是光信号转导的分子开关。该研究基于金银花转录组数据库,从金银花(Lonicera japonica Thunb.)中克隆得到LjCOP1基因,并对其进行生物信息学及表达模式分析。结果表明,该基因包含13个外显子,编码区(CDS)长度为2 034 bp,编码677个氨基酸残基。多序列比对显示,LjCOP1与其他植物COP1序列具有较高保守性,均包含环形锌指结合域、卷曲螺旋形和WD40重复序列等特殊结构域。基于SWISS-MODEL对金银花LjCOP1基因进行的蛋白结构预测显示其与拟南芥AtCOP1在蛋白质三级结构层面高度保守。启动子顺式作用元件分析表明,LjCOP1启动子序列中含有大量激素响应元件、光响应元件和胁迫响应元件。系统发生分析表明,LjCOP1与莴笋LsCOP1基因亲缘关系较近。表达模式分析显示,LjCOP1在金银花不同部位及花发育时期均有表达,且在叶中高量表达。与黑暗条件相比,白光下LjCOP1基因表达丰度最高,且对黑暗转蓝光响应更强烈。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    NaCl对樱桃砧木组培生根、IAA原位分布及相关酶活性的影响
    高兰芸, 刘昊, 李爱, 张婷婷, 杨丽芳, 高英
    2024, 36(6):  1300-1308.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230812
    摘要 ( 16 )   HTML ( 3 )   PDF(10921KB) ( 45 )  

    为阐明NaCl对樱桃砧木组培生根的影响,试验以吉塞拉6号组培苗为材料,首先研究了不同浓度NaCl处理下组培苗不定根发生指标,然后根据生根指标进一步研究了10 mmol·L-1和80 mmol·L-1NaCl处理下的解剖结构、发根过程酶活性及吲哚-3-2酸(IAA)的原位分布。结果表明,10 mmol·L-1NaCl处理下樱桃组培苗生根率和生根指数均最高,且显著高于其他处理,分别为58%和13.43;该处理下生根最快,2 d时形成层开始增厚,6 d时根原基形成,10 d时不定根突破表皮。各处理超氧化物歧化酶(SOD)活性在6 d时均达到峰值;过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、吲哚乙酸氧化酶(IAAO)活性变化各处理存在差异,CK均呈上升趋势,与CK相比,10 mmol·L-1处理IAAO活性于2 d出现峰值。利用免疫胶体金技术对IAA进行原位分析发现,10 mmol·L-1处理2 d时IAA主要分布于形成层,6 d时IAA大量分布于根原基,10 d时IAA集中分布于不定根维管组织。综上,10 mmol·L-1NaCl处理对樱桃组培苗不定根发生具有一定的促进作用,为进一步研究樱桃组培苗不定根发生及调控机制提供参考。

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    两种植物生长调节剂对无核白鸡心葡萄果实品质的影响
    朱学慧, 谢辉, 韩守安, 王敏, 白世践, 马云龙, 王艳蒙, 麦斯乐, 潘明启, 张雯
    2024, 36(6):  1309-1319.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230960
    摘要 ( 28 )   HTML ( 6 )   PDF(1617KB) ( 53 )  

    为探究不同植物生长调节剂对葡萄果实品质与香气的影响,筛选提升果实品质、增加香气含量的最佳处理,以乌鲁木齐地区树龄9年的无核白鸡心葡萄为试验材料,设置赤霉素(GA3)(30、50、70 mg·L-1)加氯吡脲(CPPU)(0、1、2 mg·L-1)9个植物生长调节剂处理,于果实膨大期蘸施,以清水为对照,测定成熟期果实纵横径、粒重、可溶性固形物含量、维生素C(VC)含量、酚类物质含量和保护酶活性,并采用气相色谱质谱(GC-MS)法测定香气物质成分。结果表明,不同处理对提高果实品质效果显著(P<0.05),与对照相比,70 mg·L-1 GA3+1 mg·L-1 CPPU处理后果实纵径、果实横径、粒重、果形指数分别提高33.93%、10.06%、56.18%、19.02%,可溶性固形物含量提高5.79百分点,可滴定酸含量下降0.14百分点,固酸比提升69.44%。此外,GA3和CPPU组合处理对果实中多酚、原花青素、黄烷醇等酚类物质含量的增加效果显著。果实中共检测出74种香气物质,其中玫瑰香型物质有β-大马士酮、香叶醇、月桂烯、香茅醇、α-松油醇、(+)-柠檬烯。与对照相比,50 mg·L-1 GA3+2 mg·L-1 CPPU处理后β-大马士酮含量提高47.00%,70 mg·L-1 GA3+2 mg·L-1 CPPU处理后香叶醇、月桂烯、香茅醇、α-松油醇含量分别提高16.67%、18.05%、50.65%、1 043.46%,50 mg·L-1 GA3+1 mg·L-1 CPPU处理后(+)-柠檬烯含量是对照的6.57倍。综上可知,无核白鸡心葡萄经过70 mg·L-1 GA3+1 mg·L-1 CPPU处理后,能显著提高果实品质,经70 mg·L-1 GA3+2 mg·L-1 CPPU处理后香气物质含量显著提升。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    蜂糖李开花授粉生物学特性
    邓利君, 王铁, 胡娟, 姚远, 孙国超, 熊博, 廖玲, 汪志辉
    2024, 36(6):  1320-1328.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230998
    摘要 ( 24 )   HTML ( 5 )   PDF(10282KB) ( 53 )  

    为研究蜂糖李的开花授粉生物学特性,为田间蜂糖李花期管理和授粉树配置提供理论依据,以蜂糖李及其授粉品种四月李、凤凰李、茵红李为试材,调查研究蜂糖李及其授粉品种的开花物候期、花粉量、花粉活力、蜂糖李的柱头可授性,以及不同授粉组合和不同外源处理的蜂糖李坐果率。结果表明,4个供试品种花期基本一致,相互重叠;各品种的花粉量在504.76~1 622.64粒;花粉萌发率在34.47%~51.22%,花粉活力高低为凤凰李>四月李>茵红李>蜂糖李;蜂糖李的柱头可授性在开花当天表现最强;以凤凰李授粉的蜂糖李坐果率最高,为49.56%,自花授粉坐果率最低,为12.20%,表明蜂糖李与凤凰李授粉亲和性最高且蜂糖李自交亲和。综合而言,蜂糖李授粉品种的适宜性为凤凰李>四月李>茵红李>蜂糖李。此外,花期喷硼可以有效提高蜂糖李的坐果率。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    植物保护
    牛尾山药病毒病危害情况调查与茎段脱毒方法
    程园, 徐升胜, 段延碧, 徐馨蕾, 郭凤根, 王仕玉, 龙雯虹
    2024, 36(6):  1329-1338.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230860
    摘要 ( 26 )   HTML ( 5 )   PDF(1678KB) ( 47 )  

    为探究云南特色品种牛尾山药携带的病毒及其危害情况,明确病毒抑制剂、热处理和低温处理对山药病毒的脱毒效果,以期得到较好的脱毒方法。研究调查了牛尾山药病毒病发病率、植株病症,采用分子生物学方法检测了病毒种类,研究了不同脱毒处理下山药斑驳病毒的脱毒效果。结果表明:牛尾山药携带山药斑驳病毒,叶片可见明显的褪绿斑,发病率为41.67%~43.33%。RT-PCR检测结果显示,60 mol·L-1盐酸吗啉胍处理、60 mol·L-1利巴韦林药剂处理能降低山药成活率和生长量,但能有效脱除山药斑驳病毒。采用高温处理(45 ℃ 12 h、40 ℃ 24 h、45 ℃ 24 h)结合顶芽培养能有效脱除山药斑驳病毒,40 ℃处理24 h的山药生长量显著降低,而45 ℃处理12 h、45 ℃处理24 h的山药生长量和成活率均显著降低。低温处理(0 ℃ 24 h、5 ℃ 24 h)结合顶芽培养能显著降低山药成活率和生长量,但能有效脱除山药斑驳病毒。综合考虑成活率、生长量和脱毒效果,建议采用60 mol·L-1盐酸吗啉胍处理或40 ℃高温处理24 h。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    环境科学
    玉米多品种间作对土壤团聚体组成和稳定性的影响
    热伊罕古丽·喀迪尔, 刘文利, 周一诺, 许冲, 马新, 吴景贵, 李建明
    2024, 36(6):  1339-1346.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230473
    摘要 ( 25 )   HTML ( 2 )   PDF(800KB) ( 57 )  

    为阐明玉米多品种间作对土壤团聚体组成和稳定性的影响,通过为期2 a的田间试验,测定并分析了单品种单播(T1)、两品种间作(T2)、三品种间作(T3)和四品种间作(T4)下根质量密度(RMD)、根长密度(RLD)与土壤团聚体粒级和稳定性指标[大于0.25 mm粒径团聚体含量(R>0.25)、平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)]的变化规律。结果显示,与单品种单播相比,间作处理(T2~T4)的RMD、RLD、MWD、GMD、R>0.25均呈递增趋势。与T1相比,T2、T3、T4处理的RMD分别显著(P<0.05)提高232%、657%、702%,RLD分别显著提高515%、1 508%、1 531%;干筛法测定的R>0.25分别显著提高0.65、0.89、1.02百分点,MWD分别显著提高7.2%、10.7%、15.7%,GMD分别显著提高13.1%、21.1%、31.9%;湿筛法测定的R>0.25分别显著提高4.34、9.42、11.81百分点,MWD分别显著提高19.6%、41.2%、54.9%,GMD分别显著提高27.0%、64.9%、87.8%。综上,玉米多品种间作可通过提高根质量密度和根长密度等根系特征,改善土壤团聚体的粒径分布及其稳定性。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    秸秆还田与耕作方式对双季稻土壤团聚体及碳氮含量的影响
    熊瑞, 欧阳宁, 欧茜, 钟康裕, 周文涛, 王泓睿, 龙攀, 徐莹, 傅志强
    2024, 36(6):  1347-1356.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230320
    摘要 ( 22 )   HTML ( 5 )   PDF(1419KB) ( 55 )  

    为探讨南方双季稻区秸秆还田与不同耕作方式结合对土壤团聚体组成及土壤有机碳、全氮含量的影响,在湖南双季稻区开展了主区为秸秆还田(S1)与不还田(S0),副区为免耕(NT)、浅旋耕(RT)、深耕(TT)的大田裂区试验。结果表明,与其他处理相比,S1+TT处理下0~10 cm土层早、晚稻的土壤大团聚体质量分数分别显著(P<0.05)提高1.70%~9.03%、4.48%~30.53%;10~20 cm土层土壤团聚体的平均质量直径和几何平均直径显著高于除S0+TT外的其他处理,在早稻上二者分别提高了7.23%~18.67%和4.35%~10.77%,在晚稻上二者分别提高了5.06%~23.88%和4.94%~23.19%;早稻10~20 cm土层(除S1+NT处理外)、晚稻0~10 cm土层的全氮含量分别显著提高13.04%~23.81%、10.14%~40.74%;早、晚稻10~20 cm土层和早稻0~10 cm土层的土壤有机碳含量分别显著提高4.36%~26.70%、3.83%~21.71%、3.86%~10.92%。综上,在双季稻区秸秆还田搭配深耕可以提高土壤团聚体的稳定性,及土壤有机碳、全氮含量,有利于促进土壤耕作层团聚体结构稳定,提高土壤质量。

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    食品科学
    超声波辅助酶解牦牛血粉提取氯化血红素的响应面工艺优化及品质表征
    张晋, 吴晓丽, 田雨薇, 赵珂, 李欢欢, 达色, 次仁达杰, 陈黎洪, 唐宏刚
    2024, 36(6):  1357-1367.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230926
    摘要 ( 20 )   HTML ( 2 )   PDF(2962KB) ( 45 )  

    以牦牛血粉为原料,通过超声波辅助酶解技术提取氯化血红素,优化制备工艺并进行品质评价。以超声波辅助酶解时间、酶/底物浓度和超声比功率为自变量,以纯度为响应变量,采用Box-Behnken响应面设计优化提取工艺;通过紫外-可见分光光度计、色度仪、傅立叶转换红外光谱仪表征样品的纯度、得率、色度、化学结构等理化性质。结果表明,超声波辅助酶解时间、酶/底物浓度和超声比功率对氯化血红素提取物纯度均具有显著影响(P<0.05);经响应面优化后确定的最佳提取工艺为超声波辅助酶解时间4 h、酶/底物浓度17 U·mg-1和超声比功率800 W·L-1,在此条件下氯化血红素提取纯度为14.89%,得率达63.30%。与普通酶解提取工艺相比,超声波辅助酶解提取得率和纯度分别提高1.29倍和1.07倍(P<0.05),提取样品的色度和化学结构与氯化血红素标准品更相近。综上所述,超声波辅助法(800 W·L-1超声比功率下处理4 h)能在不改变理化性质的前提下显著提高从牦牛血粉中酶解提取氯化血红素的纯度和得率。

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    生物系统工程
    光温因子驱动的园艺作物叶龄模型模拟精度比较
    程陈, 董朝阳, 郑生宏, 周宇博, 钟宁, 李文明, 朱阳春, 丁枫华, 冯利平, 黎贞发
    2024, 36(6):  1368-1378.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20231311
    摘要 ( 26 )   HTML ( 0 )   PDF(1374KB) ( 60 )  

    为了提高光温因子驱动的园艺作物通用性叶龄模拟模型的模拟精度,以黄瓜、芹菜、菠菜、小香芹、郁金香和茶叶为供试材料,进行了7年(2016—2022年)的分期播种试验,依据作物生长发育与关键气象因子(辐射和温度)的关系,采用4类建模方法(温差法、积温法、生理发育时间法和辐热积法)构建了园艺作物叶龄模拟模型,并以6种方式(平均值、最值均值、中值、逐步回归、BP神经网络和Elman神经网络)和2种集成逻辑(直接和分步)集成模拟结果,最终优化模型模拟精度。结果表明:1)2种集成逻辑下模型模拟精度均较高,且分步集成逻辑优于直接集成逻辑,平均绝对误差(mean absolute error, MAE)差值为0.31 d,平均相对误差(mean relative error, MRE)差值为0.33%,均方根误差(root mean square error, RMSE)差值为0.40 d,归一化均方根误差(normalized root mean square error, NRMSE)差值为0.46%;2)2种集成逻辑下模型最优时间尺度为逐时尺度,最优作物类型为茶叶,最优建模方法为Elman神经网络集成模拟模型。研究结果可为园艺作物智慧生产管理和可视化提供理论依据和技术支撑。

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    基于机器视觉和YOLOv5的油菜角果表型参数分析
    陈威, 朱怡航, 顾清, 林宝刚, 张小斌
    2024, 36(6):  1379-1388.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230786
    摘要 ( 18 )   HTML ( 3 )   PDF(7340KB) ( 49 )  

    为了更加高效和准确地获取油菜角果表型参数,在图像处理技术和深度学习算法的基础上,以迎春一号油菜角果为实验材料,综合考虑油菜育种对角果外观表型参数的需求,提出了一种基于机器视觉的油菜角果表型分析方法:利用图像处理技术实现了油菜角果的柄喙长度、果身长度、果身宽度、弦长、弧长、面积等外观表型性状的提取,使用YOLOv5对单角果籽粒进行无损计数。对角果实物及标定物进行测量验证,结果表明,图像分析出的角果表型指标与人工实际测量值无显著性差异(P>0.05),决定系数(R2)均大于0.96,均方根误差(root mean square error, RMSE)均小于3 mm,平均绝对值误差(mean absolute error, MAE)均小于2.80 mm,平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error, MAPE)均不超过4%。标定物直径最大RMSE为0.3 mm, MAE均小于0.28 mm, MAPE均小于2.00%,面积指标最大RMSE为12.09 mm2, MAE均小于11.56 mm2,MAPE均小于5%。YOLOv5识别出的籽粒数与实际值无显著性差异(P>0.05), R2为0.987,RMSE为0.68粒,MAE为0.27粒,MAPE为1%。该研究的油菜角果表型分析方法操作简单、成本较低,能有效地减少人工测量的误差,提高获取表型信息的可靠性和油菜育种工作的效率,为油菜表型信息的定量化分析提供了一定的参考。

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    棉花播种监测系统设计与试验
    焦丙炎, 史增录, 张学军, 张海涛, 于永良, 王堆金
    2024, 36(6):  1389-1399.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230772
    摘要 ( 17 )   HTML ( 3 )   PDF(5931KB) ( 47 )  

    针对新疆地区棉田在播种过程中,因穴播器取种、排种不畅产生的棉种漏播问题,设计了一种准确监测穴播器取种状态的监测系统。系统选用STM32单片机作为主控制器,激光对射型传感器和霍尔传感器作为监测元件,获取穴播器的取种信息,计算出播种总数和空穴率并传输到人机交互显示屏上,同时通过GPRS通信模块将播种数据实时上传到远程服务器。搭建棉花取种信息监测试验台,并通过田间试验验证系统的稳定性和精度。台架试验结果表明,在穴播器转速为30~45 r·min-1时,合格穴数的监测精度不低于98.09%,空穴数的监测精度不低于95.69%,监测系统的精度完全满足工作需求。田间试验结果表明,在拖拉机行驶速度为2.5~3.8 km·h-1时,合格穴数的监测精度最低为95.06%,相比台架试验下降了3.03百分点;空穴数的监测精度最低为91.89%,相比台架试验下降了3.80百分点。将系统监测和人工监测的样本数据进行F检验,系统监测与人工实测的合格穴数和空穴数的F值<F0.975(7.15),P0.05值>0.05,表明系统监测的数据与人工监测的数据无显著性差异。该监测系统在田间作业过程中有较高的稳定性和精度,能够满足棉花精量播种的取种状态监测要求,对棉花的增产增收具有重要意义。

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    黄色赤红壤与开沟部件互作的离散元参数标定及试验
    熊厚全, 江洁
    2024, 36(6):  1400-1412.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230887
    摘要 ( 14 )   HTML ( 0 )   PDF(11956KB) ( 42 )  

    为解决甘蔗种植机械与种植土壤间互作参数缺失的问题,选取云南南部甘蔗种植主要土种之一的黄色赤红壤进行离散元参数标定。首先以土壤休止角为响应值,使用Design-Expert 软件的Box-Behnken优化方法获得土壤休止角的回归模型,以实测休止角为优化目标,针对不同层的土壤得到仿真值与实测值相对误差分别为1.76%,2.54%。其次,通过3个物理试验测得接触参数范围,并以静滑动摩擦角为响应值,对不同层的土壤寻优的相对误差分别为1.61%、2.29%。结果表明,仿真值与实测值误差较小,可为黄色赤红壤与触土部件(65 Mn钢)间互作的仿真参数提供参考。

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    基于YOLOv5s的轻量级茶叶嫩芽终端检测模型
    朱铭敏, 张国平, 谭建军, 孙玲姣, 朱黎, 焦洁
    2024, 36(6):  1413-1424.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230822
    摘要 ( 23 )   HTML ( 3 )   PDF(9068KB) ( 49 )  

    在茶园环境中快速精准识别茶叶嫩芽是实现智能化采茶的关键技术之一,但茶芽检测模型的复杂性导致模型参数量大、计算量大、模型尺寸大,限制了模型在采茶机器人嵌入式设备的部署。鉴于此,本文提出一种基于YOLOv5s的轻量级茶叶嫩芽终端检测模型。首先,使用轻量级网络GhostNet替换YOLOv5s中的Backbone网络,并重构Neck网络,降低模型的参数量、计算量和内存占用量,改进后的模型分别降低了47.64%、49.36%、45.51%。其次,通过引入协调注意力(coordinate attention, CA)机制,抑制图像背景信息,增强模型对茶叶嫩芽的特征提取能力。接着,在Neck网络引入多尺度特征融合(multi-scale context, MSC)模块,有效融合浅层图像特征和深层语义特征,帮助网络模型提取有效识别信息。最后,使用边界框回归损失函数EIOU替换CIOU,加快损失函数收敛速度,提高茶叶嫩芽边界框定位精度。试验结果表明,与原YOLOv5s模型相比,改进模型的参数量、计算量以及模型内存占用量分别降低了3 Mb、7.3 Gb和6.37 Mb,检测精度提升0.3%。通过模型转换将该模型移植到树莓派平台,经过环境部署和推理引擎加速,达到了轻量级模型在资源和算力有限的树莓派上对茶叶嫩芽检测的目的,在一定程度上提高了茶叶嫩芽的识别精确度,为茶叶嫩芽的智能化采摘提供了理论研究和技术支持。

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    茶树嫩梢形态与力学特性试验研究
    傅童, 郑航, 薛向磊, 叶云翔, 俞国红, 葛青
    2024, 36(6):  1425-1435.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230692
    摘要 ( 19 )   HTML ( 0 )   PDF(5195KB) ( 45 )  

    为探明茶树嫩梢芽叶形态分布及采摘部位受力形变规律,进行了嫩梢形态特征参数统计与力学特性试验。首先,以龙井43、中茶108、白叶1号等6类茶树品种为试验对象,分析适采期茶树嫩梢芽叶分布形态特征与采摘农艺要求;其次,对嫩梢进行了物理参数统计,包括各叶片生长基部到嫩梢顶端距离、茶梢茎秆径宽尺寸以及嫩梢含水率等;最后,开展了茶树嫩梢剪切与弯曲力学特性试验。结果表明,茶树嫩梢叶顶距与各茎秆段等效直径呈正态分布。六种茶树样本一、二、三叶位叶顶距分布范围依次为16~22、25~35、40~60 mm。茶梢的一、二、三茎秆段等效直径分别集中在1.2~1.4、1.4~1.6、1.6~2.0 mm范围内,含水率逐渐降低,大致保持在78%~86%。随着由上至下叶位的变化,茎秆的抗弯刚度和剪切应力逐渐增大,不同茶树品种之间存在差异,但变化趋势相似;茶梢茎秆在受压弯曲试验过程中存在压力突变区间,并以龙井43为研究对象,定量分析了嫩梢在下压过程中茎秆采摘部位的力学特征,该研究为进一步了解茶树嫩梢的物理特征和优化设计茶叶采摘装置提供了理论依据。

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    农业经济与发展
    基于期望效用理论的农户土地整治权属调整意愿研究
    吴诗嫚, 孟圣翔, 卢新海, 李卓凡
    2024, 36(6):  1436-1446.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230525
    摘要 ( 21 )   HTML ( 3 )   PDF(1605KB) ( 49 )  

    基于期望效用理论剖析农户土地整治权属调整意愿的内在机制,以广西壮族自治区龙州县的农户调查问卷数据为基础,采用逻辑斯谛(Logistic)模型,分析不确定条件下未来的预期收益和预期损失效用对农户权属调整意愿的影响,为引导农户积极响应权属调整提供决策参考。结果显示:农户认知是其产生支持行为意愿的基础,研究区只有约20%的农户对权属调整政策比较了解,超过80%的农户通过“自上而下”的方式被动获取信息,但接近90%的农户对权属调整表示认同,说明政策实施具备民意基础。在未来预期收益方面,新增耕地面积、改善农业基础设施条件、提高农业机械化使用率、提高规模化经营程度等因素对农户权属调整意愿至少在P<0.1水平上有显著正向影响;在未来预期损失方面,耕地质量下降、土地分配不公平等因素对农户权属调整意愿至少在P<0.05水平上有显著负向影响。据此提出如下对策建议:加强权属调整全过程的农户有效参与,切实保障农户土地权益;完善权属调整的法治化建设和制度化管理,促进权属调整获得农户的支持和信任;发挥权属调整对农地适度规模经营的推动作用,促进农户分享现代农业发展红利。

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    综述
    耐盐基因在小麦耐盐基因工程中的应用
    齐学礼, 李莹, 段俊枝
    2024, 36(6):  1447-1457.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230991
    摘要 ( 22 )   HTML ( 4 )   PDF(900KB) ( 46 )  

    小麦是重要的粮食作物,盐害严重影响小麦的生长发育,降低籽粒产量和品质。利用耐盐基因通过基因工程技术提高小麦耐盐性是小麦耐盐性改良和育种的有效措施。耐盐基因主要包括调节基因(转录因子基因、蛋白激酶基因等)和功能基因。综述了转录因子基因、蛋白激酶基因和功能基因等在小麦耐盐基因工程中的应用进展,并对未来的发展方向进行了展望。

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    热加工食品中晚期糖基化终末产物和5-羟甲基糠醛的形成、检测与控制
    陆胜民, 黄子馨, 李小琼, 郑美瑜, 韩永斌
    2024, 36(6):  1458-1468.  DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230564
    摘要 ( 21 )   HTML ( 3 )   PDF(1365KB) ( 51 )  

    食品加工过程中的美拉德反应有助于形成一些热诱导毒性产物,包括晚期糖基化终末产物(advanced glycation end products, AGEs)和5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural, 5-HMF)。食源性AGEs在体内的积累和循环与糖尿病并发症的发生有关,同时可能诱发氧化应激、炎症和动脉粥样硬化。5-HMF的代谢物5-磺基氧甲基糠醛(5-sulfooxymethylfurfural, 5-SMF)有潜在基因毒性和致癌性。如何控制热加工食品中这些危害物的形成已成为食品行业的关注焦点。本文从美拉德反应和焦糖化反应两条途径探究了AGEs和5-HMF的形成机理,并对近5年二者的检测方法进行了综述,阐述了各类方法的优缺点,以期为建立二者的通用检测方法奠定基础。在此基础上,从削减前体物质的供给、阻断中间体的转化,以及去除已经生成的AGEs和5-HMF这3个方面着手,综述了近年来相应所采用的抑制策略,以期为AGEs和5-HMF在食品中的控制及热加工食品质量与安全管理提供理论依据。

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