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2011年 第13卷 第3期    刊出日期：2011-06-15

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农业创新论坛

信息技术与当代农业科学研究

刘旭

2011, 13(3):  1-8.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.01

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农业科学是人类社会最早产生并随时间推移而不断革新的一个研究体系,从古至今先后经历了古代经验科学、现代实验科学和当代综合科学的发展历程。当前,信息技术的出现与发展,又进一步推动了农业科研手段的变革、农业科研协同的实现、农业成果转化的创新和农业科研管理的进步。随着信息化的迅速发展,农业将迈入智慧农业的发展阶段,农业信息科学的研究也呈现出智能化、精确化、标准化和数字化的发展趋势。综述了农业科学研究的方法及发展历程,探讨了信息技术对其产生的影响,以期为农业信息科学的发展奠定基础。

生物技术 生命科学

植物线粒体结构基因组研究进展

苏爱国1,2,李双双1,王玉美3,雷彬彬1,刘国政1,康定明1,华金平1,2

2011, 13(3):  9-16.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.02

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植物线粒体基因组具有复杂的结构特征:基因组200~2 400 kb不等,变化大、重组频繁,存在水平基因迁移现象等。基因组中既含有非常保守的功能基因,也存在高度变异的基因间区序列。大量研究表明,线粒体基因组是植物细胞质雄性不育因子的载体。综述了近年来植物线粒基因组结构特征、基因组成和热点研究的进展,为进一步深入研究植物细胞质雄性不育的分子机理,并为胞质雄性不育三系杂交种选育、作物杂种优势利用提供理论指导。

甲羟戊酸激酶基因研究进展

王宝莲1,2,樊庆琦1,李永波1,曲志才2,楚秀生1

2011, 13(3):  17-25.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.03

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类异戊二烯是维持生物生长发育等所必需的重要有机物质,包括甾醇、长萜醇、辅酶Q、叶绿素和生长调节剂等多种重要物质,是通过甲羟戊酸代谢途径的一系列酶酶促反应合成的。综述了该途径中的限速酶之一甲羟戊酸激酶的生物学特性、基因克隆及表达等方面的研究进展,旨在为其病虫害控制、动植物改良中的应用提供依据。

主要农作物转基因飘流频率和距离的数据调研与分析Ⅰ.背景、调研目的及所考虑的问题

王志兴,王旭静,贾士荣

2011, 13(3):  26-29.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.04

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转基因飘流及其可能引起的环境和食品潜在风险是公众关注的热点之一。对2010年前主要农作物转基因飘流的数据和信息进行了调研与分析,特别是对一定允许阈值下的基因飘流距离进行了归纳。在分别报道各种作物的基因飘流数据前,对调研的背景、目的及所考虑的问题进行了讨论,基于科学分析,建议采用分类管理和阈值管理的原则来控制转基因飘流的风险。

主要农作物转基因飘流频率和距离的数据调研与分析Ⅱ.水稻

王志兴,王旭静,贾士荣

2011, 13(3):  30-34.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.05

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水稻是重要的粮食作物,转基因抗虫水稻在我国已经获得安全证书,且其他性状的转基因水稻也进入田间试验和环境释放阶段,因此,水稻的基因漂流备受关注。归纳和分析了近10年来国内外水稻基因飘流的数据和信息,分别包括向栽培稻品种、不育系和普通野生稻的基因飘流,明确了转基因向不育系的飘流频率最大,其次是普通野生稻,向栽培稻品种的飘流频率最小,并提出了向这三种类型水稻基因飘流的0.1%阈值距离。

拟南芥电压依赖型阴离子通道参与水杨酸信号应答

文国琴1,2,柴靓1,刘震1,李德款1,罗勤1,李旭锋1,王健美1,杨毅1

2011, 13(3):  35-40.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.06

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电压依赖型阴离子通道蛋白(voltage-dependent anion channels, VDAC)是线粒体外膜分布的重要蛋白,参与形成线粒体通透性转换孔,控制线粒体内外的物质进出。以RLD拟南芥为材料,构建VDAC过量表达和抑制表达的转基因株系,初步探索VDAC在水杨酸(Salicylic acid, SA)信号传递途径中的作用。对转基因拟南芥种子进行SA处理的萌发实验,发现VDAC影响拟南芥种子对SA的敏感性：过量表达株系种子对SA敏感,萌发率较低,而抑制表达株系种子敏感性较低,萌发率高。用实时荧光定量PCR检测SA信号传递的Marker基因PR1,发现在过量表达株系中,伴随VDAC水平升高,PR1上调;同样在抑制表达株系中,VDAC降低,PR1下降。由此说明,VDAC参与了拟南芥SA信号传递。

水稻OsDDM1a和OsDDM1b基因应答非生物胁迫的表达特性分析

高振蕊,张海文,黄荣峰

2011, 13(3):  41-46.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.07

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环境胁迫会引起植物基因组DNA甲基化水平改变和组蛋白修饰变化,而DNA甲基化与组蛋白修饰在基因表达的调控过程中具有重要作用。分析表明水稻OsDDM1a和OsDDM1b基因属于SWI2/SNF2家族,编码染色质重塑酶,氨基酸序列的相似性达92.82%。OsDDM1a和OsDDM1b的表达均受ABA、NaCl、低温和干旱胁迫诱导,且这两个基因的启动子序列中均含有ABRE、DRE、MYC和WRKY等应答不同胁迫信号的元件。因此,推测水稻在感受外界刺激后可能通过激活OsDDM1a和OsDDM1b的表达,使水稻基因组DNA发生相应的甲基化修饰,进而调控相关基因的表达,表明OsDDM1a和OsDDM1b在水稻胁迫应答反应中发挥重要的作用。

谷氨酸棒杆菌麦芽寡糖基海藻糖水解酶基因的克隆与表达

常敏,乔宇,丁宏标

2011, 13(3):  47-52.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.08

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从谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)基因组中克隆到麦芽寡糖基海藻糖水解酶基因(treZ),将其插入大肠杆菌表达载体pRSET-B并转化宿主菌E.coli BL21(DE3)pLysS获得重组基因工程菌。经IPTG诱导表达,得到麦芽寡糖基海藻糖水解酶,溶解表达的目的蛋白约占胞内总蛋白的40%,有部分目的蛋白形成包涵体。经薄层层析与离子色谱共同检测证实,该麦芽寡糖基海藻糖水解酶(MTHase)与麦芽寡糖基海藻糖合成酶(MTSase)共同作用于糊精溶液,可得到产物海藻糖,具有工业应用前景。

乳杆菌乳糖酶的基因异源表达及酶学性质分析

章沙沙1,2,张宇宏2,樊晓虎2,刘素纯1,刘仲华3,张伟2

2011, 13(3):  53-59.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.09

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采用简并引物PCR和TAIL-PCR方法,从乳杆菌Lactobacillus sp. B164中克隆得到一个乳糖酶基因bg42-164。基因全长2 031 bp,编码676个氨基酸和一个终止密码子,预测分子量76 kDa,无信号肽序列。将bg42-164连接pET-30a(+)载体并转入大肠杆菌BL21(DE3),经IPTG诱导表达后可检测到乳糖酶活力。SDS-PAGE分析乳糖酶BG42-164的蛋白分子量为76 kDa,使用组氨酸标签亲和层析方法进行蛋白纯化,并对纯化的乳糖酶BG42-164进行了酶学性质分析。该酶最适反应温度为50℃,经50℃处理30 min后,剩余酶活力保留80%以上,pH 6.0时该酶的水解活力最高。牛奶水解试验表明,乳糖酶BG42-164对乳糖的水解效果良好,5 mL牛奶中添加250 U酶蛋白,在50℃条件下2 h乳糖水解率为100%。该酶温度范围宽,乳糖水解效果好,为其在低乳糖奶生产中应用奠定了理论基础。

来源于瓶霉Phialophora sp. G5的酸性木聚糖酶基因的克隆及性质的研究

张帆1,2,石鹏君2,缪礼鸿1,姚斌2

2011, 13(3):  60-66.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.10

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通过简并PCR和TAIL-PCR技术从瓶霉Phialophora sp. G5菌株基因组DNA中克隆得到一个新的编码b-1,4-木聚糖酶的基因,命名为xyn11G5。该基因ORF全长879 bp,共编码292个氨基酸和一个终止密码子,前19个氨基酸为信号肽序列。将xyn11G5在毕赤酵母中进行分泌表达,重组蛋白经纯化达到电泳纯。酶学性质分析表明,该重组木聚糖酶最适温度为50℃,最适pH为5.0,在中性条件下具有良好的稳定性,并且具有一定的热稳定性,在饲料行业和生物能源行业领域具有潜在的应用前景。

牛HSF1和HSBP1基因多态性分析

王延久1,2,王长法1,鞠志花1,黄金明1,李建斌1,李荣岭1,仲跻峰1,何剑斌2,李秋玲1

2011, 13(3):  67-72.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.11

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利用DNA测序技术对牛HSF1和HSBP1进行SNPs位点扫描,共发现4个新SNPs,包括HSF1 1451(G/T)位点、HSBP1第二内含子324(G/C)、589(C/T)和651(C/G) 位点。利用CRS-PCR和PCR-RFLP技术对867头荷斯坦牛、85头鲁西黄牛和28头渤海黑牛进行基因多态性分析。χ2检验表明,HSF1 1451(G/T)位点和HSBP1 589(C/T)位点在荷斯坦牛和鲁西黄牛群体中已达到Hardy-Weinberg平衡状态(P＞0.05),而HSBP1 324(G/C)和651(C/G)位点的突变在荷斯坦牛群中均未达到Hardy-Weinberg平衡状态(P＜0.05)。HSF1 1451位点(G/T)AA基因型频率最高,优势等位基因为A,而HSBP1 3个SNPs频率最高的基因型分别为AB、AA和BB, 589(C/T)位点的优势等位基因为A,而324(G/C)和651(C/G)位点均为B。HSBP1 651(C/G)位点不同基因型的分布在三个牛品种中存在差异,在荷斯坦牛中AA型频率最低,而在鲁西黄牛和渤海黑牛中AA型频率最高,推测该基因型与耐热性有关。该结果将为奶牛耐热分子育种提供理论参考。

数字农业 农机装备

3S技术在农业清洁生产中的应用前景分析

王永生,杨世琦,黄剑,陈媛媛,杨正礼

2011, 13(3):  73-77.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.12

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农业清洁生产是解决农业非点源污染的有效手段,能够提高农田质量和安全,保证农业的可持续发展,但农业清洁生产因可利用的手段和技术的缺乏而受到阻碍。GIS、RS、GPS技术在农业上的应用逐渐增多,对合理评价农业资源,减少农业物资投入量,防治农业病虫害以及改善农产品质量具有显著作用。从产地环境选择、清洁生产过程以及产品清洁产出3个方面中3S技术的应用进行讨论,旨在为农业清洁生产提供更多的实用性手段,同时提出了适合我国农业清洁生产的3S利用模式。

食品与营养

糖对红小豆豆馅品质的影响

邓媛媛,濮绍京,刘正坪,雷广军,万平

2011, 13(3):  78-84.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.13

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针对小豆馅主要添加剂糖,从色泽、体外总抗氧化能力、羟自由基消除能力和含糖量感官评价4个方面研究小豆馅适宜白砂糖含糖量,并研究了木糖醇和麦芽糖醇对白砂糖不同替代程度,小豆馅色泽和体外总抗氧化能力方面的变化。结果表明,加糖小豆馅要保持较好的色泽,其含糖量应低于35%；35%～55%含糖量可同时增加小豆馅体外总抗氧化能力和羟自由基消除能力；80%以上的品尝参评人员对小豆馅含糖量偏好介于25%～35%。综合4个方面结果叠加分析,小豆馅适宜白砂糖含量应为35%左右,对应的糖度为47%。木糖醇和麦芽糖醇部分替代白砂糖,对小豆馅色泽总体无明显的影响,但会明显降低其总抗氧化能力。该结论为提高小豆馅或豆沙品质及今后相关标准制定提供理论参考。

基于SNPs标记的猪肉DNA溯源技术的研究

张小波1,2*,吴潇2,3*,何慧1,朱连龙2,3,唐雪明2,3

2011, 13(3):  85-91.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.14

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建立溯源系统对肉类食品的管理和质量安全控制具有十分重要的作用。传统标记方法在肉类溯源的应用中受到了限制,基于生物个体本身基因组DNA特性而建立的DNA溯源标记方法可以解决这一难题。在国内首次对猪肉进行了基于SNPs标记的DNA溯源技术研究。采用RFLP-PCR方法检测了猪12个SNP候选标记,以期寻找到多态性信息含量丰富的SNP位点用于猪肉DNA溯源标记,结果发现6个SNP位点符合预期标准,分别是SNP1,SNP2,SNP3,SNP4,SNP5和SNP12,为建立猪肉产品的DNA溯源系统奠定了基础。

资源环境 生物药物 生物质转化

微藻水环境修复及研究进展

孙传范

2011, 13(3):  92-96.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.15

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水资源危机已成为人类面临的最大挑战,污水再利用是解决这一难题的重要途径。微藻（micropalgae）是指那些需要借助于显微镜等工具辨别的微型藻类的总称,对污水具有很强的清洁能力,能够高效清除污水中的N和P,在水环境修复中,微藻具有广阔的发展前景。阐述了微藻修复水环境污染的优势、特点和现状,综述了微藻修复受污染水环境的机理,处理氮磷有机物、重金属污水和水厂污泥的研究进展,并对微藻修复的综合利用提出展望。

电子束辐照对金花葵花粉萌发率的影响

李云爽1,靳芳1,杨喜霞1,张丰收2,张涛2,苏颖2,连慕兰1,周云龙1

2011, 13(3):  97-101.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.16

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为研究电子束辐照对金花葵花粉萌发率的影响和对Cu2+注入的M1代的金花葵花粉萌发率的影响,通过300Gy、400Gy、500Gy、600Gy、800Gy和1 000Gy剂量的BF-5直线加速器对金花葵(Abelmoschus manihot)的离体花粉进行辐照处理。对处理花粉萌发培养研究表明,在电子束辐照实验剂量范围内,金花葵花粉的萌发率都受到抑制,但对经过Cu2+注入的M1代的金花葵花粉萌发率的影响则不同,其中较低剂量对4MeV 1×1011 Cu2+/cm2 M1代花粉萌发率影响不大；而对4MeV 1×1012 Cu2+/cm2 M1代花粉萌发率则有提高和促进作用,说明Cu2+注入提高了M1代花粉对电子束的抗性。这对金花葵优良品种选育具有积极意义。

不同保水措施对南方季节性干旱区春玉米的影响

汤文光1,唐海明1,肖小平1,杨光立1,李茂松2

2011, 13(3):  102-107.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.17

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为缓解日益严重的南方季节性干旱危害,选取目前生产上相对实用的干旱防控技术措施,通过对春玉米干旱胁迫试验,模拟季节性干旱的发生,研究探讨了南方季节性干旱区域地膜覆盖(FM)、稻草覆盖(SM)、保水剂(SAP)和对照(无处理,CK)对春玉米保水抗旱及产量的影响。结果表明,与CK相比,FM、SM、SAP同期土壤含水量最大分别增加了28.1%、13.55%和11.37%,叶绿素含量分别提高了26.1%、12.8%和10.2%,植株地上部全氮（N）、全钾（K）含量均显著高于CK,产量显著增加了33.80%、25.87%和13.59%。FM还显著提高了土壤温度,加快了玉米的生育进程,生育期缩短了6 d。上述结果说明,地膜覆盖能使玉米提早成熟,有利于避旱减灾,同时3种保水措施均能通过保蓄土壤水分,缓解季节性干旱危害,实现玉米增产增收。

短日照对烤烟花芽分化及生物学性状的影响

段玉琪1*,金磊1,2*,杨宇虹1,黄成江3,晋艳1,周冀衡4

2011, 13(3):  108-112.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.18

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以烤烟品种NC82(Nicotiana Tabacum cv. NC82)为试验材料,通过诱导方法研究了光周期对烟草花芽分化及生物学性状的影响。结果发现:①短日照处理可使烟株的现蕾时间提前,表明NC82具有一定短日性；②6 h和8 h的短日照条件,均可有效诱导烟株早花；③9~13叶期的烟株具有同等的感受花芽分化诱导信号的能力；④在9叶至13叶期范围内的烟株,接受诱导信号的时期越早,其花芽分化越早,叶片数越少。该结果为烟草早花影响因素、有效诱导时期研究提供了参考。

用种、施氮水平对黔糖4号生育和经济性状的影响

周正邦1,詹正兴2,刘凡值1

2011, 13(3):  113-116.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.19

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为达到节本增效目的,探讨了黔糖4号合理用种量和施氮水平。2007-2009年在坡地针对该品种用种量和尿素施用各设置5个处理:分别为6.0×104芽/hm2、7.5×104芽/hm2、9.0×104芽/hm2、1.05×105芽/hm2和1.2×105芽/hm2(CK);0 kg/hm2、150 kg/hm2、300 kg/hm2、450 kg/hm2、600 kg/hm2(CK)。结果表明:各用种间植株生育、糖分和产量相似,用种7.5×104芽/hm2比CK增产5.7%,增收852元/hm2；产量随尿素用量增大而增加,与对照相比,0 kg/hm2和150 kg/hm2处理减产35.2%和20.0%,其他处理产量表现相似,450 kg/hm2处理比CK减少尿素用量150.0 kg/hm2,降低氮肥成本25.0%,增收节支263元/hm2。该结果对黔糖4号生产上合理用种和尿素施用,降低生产成本,提高种植效益具有指导作用。

猪粪发酵沼液对油菜(Brassica chinensis L.)品质的影响

陈永杏,尚斌,董红敏,陶秀萍,朱志平

2011, 13(3):  117-121.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.20

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为了研究猪粪发酵沼液在保护地油菜上施用对其品质的影响,设置了“高浓度沼液”（T1）及“低浓度沼液+化肥”（T2）两种处理,通过采集油菜样品,测试包括VC、总糖、粗蛋白、可溶性固形物、铜、锌、硝酸盐和亚硝酸盐等多项品质指标,研究沼液灌溉对油菜品质的影响。结果表明,施用低稀释倍数沼液（T1）提高了油菜的VC、总糖、粗蛋白和可溶性固形物含量分别达310%、11%、28%和20%,但硝酸盐和锌的含量较对照增高35%和37%,且检出亚硝酸盐。“低浓度沼液+化肥”（T2）处理的油菜除VC含量提高外,总糖、粗蛋白和可溶性固形物含量分别较对照下降6.7%、14%和13%,但是硝酸盐含量降低50%,且未检出亚硝酸盐。该结果表明采取“低浓度沼液+化肥”方式在叶菜类蔬菜上利用猪粪发酵沼液更能保障食品安全。

海洋农业

北方海区经济海胆性腺脂肪酸组成与β-胡萝卜素含量的比较研究

丁君,常亚青,郝振林,张勃

2011, 13(3):  122-128.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.21

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海胆性腺中脂肪酸含量丰富,β-胡萝卜素含量高,是一种营养价值较高的食物来源,不同种、不同群体间、不同性别海胆性腺中二者的组成与含量存在差异。对我国北方海区4种经济海胆(虾夷马粪海胆、光棘球海胆、马粪海胆和海刺猬)以及大连黑石礁、旅顺、獐子岛3个群体的光棘球海胆性腺中的脂肪酸组成及β-胡萝卜素含量进行了测量和分析。结果显示:不同种海胆、同种海胆的不同群体及不同性别海胆性腺中脂肪酸、β-胡萝卜组成与含量均存在差异。不同种海胆间,光棘球海胆性腺中脂肪酸种类最多为31种,虾夷马粪海胆性腺中种类最少为24种；不同群体的光棘球海胆间,黑石礁群体性腺中脂肪酸种类最多为29种,旅顺群体最少为26种。雄性、雌性马粪海胆性腺中β-胡萝卜素含量均显著高于其他3种雌性海胆(P<0.01)。3个群体的光棘球海胆性腺中,黑石礁群体雄性性腺β-胡萝卜素含量显著低于其他2个群体(P<0.05)；獐子岛群体雌性性腺中β-胡萝卜素高于其他2个群体,差异极显著(P<0.01)。上述结果为进一步开展海胆杂交及海胆优良品种的选育奠定了基础。

盐度渐变对虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)免疫指标的影响

刘美剑,常亚青,杨芸菲,刘艳萍,张婧,张伟杰,王轶南

2011, 13(3):  129-135.  DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.22

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盐度是影响贝类生长的重要环境因子之一,将虾夷扇贝在盐度40,35和30的条件下培养7 d后,进行盐度渐变处理,分别由40降至35、35降至30、30降至25、30升至35,检测虾夷扇贝在不同处理时间的溶菌酶(LZM)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、 谷胱甘肽(GSH)活力。结果显示各处理组中4项免疫酶指标的变化趋势基本一致,即盐度渐变后LZM活力相对对照组(0 h)呈现显著下降后逐渐上升最终趋于平缓且高于对照；SOD活力短期内下降显著,而后逐渐趋于对照水平；CAT活力先下降后恢复再下降,最终趋于对照水平；GSH活力短期内稳定后逐渐升高后恢复至对照水平。上述结果表明,盐度渐变对虾夷扇贝LZM、SOD、CAT及GSH等四项免疫指标有显著影响。