2022年 第24卷 第10期    刊出日期:2022-10-15
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农业创新论坛
中国种业不同历史阶段发展成效与展望
解沛, 宋子涵, 熊明民
2022, 24(10):  1-5.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2021.0969
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种业关乎农业农村现代化、粮食安全以及人民美好生活。全面回顾了新中国成立以来种业在起步发展期、快速发展期和现代发展期3个历史阶段的发展特点,从保障粮食和农产品供给、科技支撑育种创新角度分析了3个阶段种业取得的突出成效,在加强种质资源保护、强化基础研究、突破关键技术、培育重大突破性品种等方面提出了种业科技发展方向,以期为推进种业创新发展提供借鉴和参考。

我国农产品加工业发展现状及对策
刘欣雨, 朱瑶, 刘雅洁, 王静, 李贺贺, 孙金沅, 赵东瑞, 孙啸涛, 孙宝国, 何亚荟
2022, 24(10):  6-13.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2021.0629
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农产品加工业是我国最大的制造业,是经济发展的战略性支柱产业。通过对我国农产品加工业的发展现状进行概述分析,剖析其与国外一些发达国家相比存在的问题,发现我国农产品加工产业整体呈现稳步向前的发展态势,但各区域发展尚不平衡,农产品加工转化率、农产品加工业与农业总产值比有待提高。鉴于此,从政策引领、标准体系、各地特色与优势和科技创新4方面提出对策与建议,探讨我国农产品加工业如何突破制约和瓶颈,提高农产品加工转化率,提升农产品加工业与农业总产值比,增强自主创新能力,优化产业转型升级,促进我国农产品加工业快速发展。

我国农产品出口韩国受阻原因分析及对策建议
郭林宇, 周超, 宋欣欣, 高瑞刚, 崔素娟, 叶贵标
2022, 24(10):  14-22.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0543
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随着我国对外开放的深入发展,我国农产品贸易结构发生了重要变化,连续多年呈现逆差并持续扩大,采取有效措施促进出口增长是关系农业国际收支平衡的重要任务。韩国是我国第四大农产品出口目标市场,我国长期对韩国保持农产品贸易顺差,但近年来我国对韩国农产品出口增长速度趋缓。以农药残留限量为典型的技术性贸易措施是阻碍和限制我国农产品出口韩国的重要因素。特别是近年来,韩国不断调整农药使用管理制度和相关进口监控检查措施,我国农产品出口韩国因农药残留问题受阻呈现增加趋势。梳理了2015年1月至2022年4月韩国通报我国出口农产品农药残留违规数据,表明我国农产品出口韩国因农药残留问题被通报的数量、涉及的农药种类和受影响的产品范围不断增加,导致受阻增加的主要原因是韩国全面实施农药肯定列表制度并扩大进口农产品农药残留监测范围,而我国农产品出口企业获取国外法规标准信息的能力不足,生产过程中农药使用管理的规范性仍有待加强。提升我国农产品应对韩国农药残留贸易壁垒的能力,需要从加强韩国法规标准信息预警、提升生产主体科学用药和质量安全控制能力、探索推动韩方建立重点贸易产品进口限量以及完善国内特色小宗作物农药登记和限量标准制定等方面综合施策。

生物技术 生命科学
棉花品种抗旱性相关指标分析与综合评价
郑巨云, 桑志伟, 王俊铎, 龚照龙, 梁亚军, 张泽良, 郭江平, 莫明, 李雪源
2022, 24(10):  23-34.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2021.0474
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为揭示与陆地棉抗旱性紧密关联的农艺性状及生理生化指标,筛选出抗旱能力强的品种资源,以国内外203份陆地棉品种资源为试验材料,设置干旱胁迫和正常灌溉2个处理,测定不同棉花品种在2个处理下农艺性状及生理生化指标的差异,利用灰色关联度、抗旱综合度量值、综合抗旱系数、加权综合抗旱系数等方法,对203份陆地棉材料的抗旱性进行综合评价。结果表明,各性状指标与抗旱综合度量值(D值)间的紧密关系依次为:叶绿素含量>单铃重>衣分>株高>果枝数>始节位>叶面积>始节高>脯氨酸含量>果节数>有效结铃数>单株产量>丙二醛含量>超氧化物歧化酶活性;叶绿素含量、单铃重、衣分、株高、果枝数、始节位、叶面积、始节高与加权综合抗旱系数的关联度较大,可作为棉花抗旱性鉴定的重要指标。聚类分析表明,203份种质资源被划分为5个类群:第Ⅰ类为高抗旱型,包含鄂抗棉10、赣棉10、土库曼陆地棉等共12份品种,占5.9%;第Ⅱ类为抗旱型,包含KK-1543、豫棉15、皖棉8407等共62份品种,占30.5%;第Ⅲ类为中等耐旱型,包含晋棉6、新陆中48、鲁棉28等共80份品种,占39.4%;第Ⅳ类为敏旱型,包含豫棉17、17N8、农垦5等共35份品种,占17.3%;第Ⅴ类为高度敏旱型,包含新陆早24、新陆早29、冀棉12等共14份品种,占6.9%。研究成果为棉花抗旱育种提供了理论依据及材料支持。

草甘膦铵盐诱导谷子雄性不育的转录组分析
郭瑞锋, 任月梅, 杨忠, 刘贵山, 任广兵, 张绶, 朱文娟
2022, 24(10):  35-43.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0198
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为促进谷子杂种优势的利用,提高杂交育种效率,采用 Illumina HiSeq 高通量测序技术对草甘膦铵盐处理后的谷穗进行转录组测序,分析筛选响应草甘膦铵盐的差异表达基因,同时测定谷穗抗性淀粉、可溶性糖等生理指标。结果表明,草甘膦铵盐处理后产生的雄性不育谷穗与未处理谷穗相比,共检测到797个差异表达基因,其中645个差异表达基因获得GO功能分类,主要集中在糖代谢与生物合成、激素代谢和生物合成以及细胞壁等方面,反映了谷穗对草甘膦铵盐处理响应基因的生物学功能。通过KEGG富集分析,共建立了138条通路,发现差异表达基因中涉及植物激素信号转导途径的最多,为19个;其次是淀粉和蔗糖代谢途径,为16个。经诱导产生雄性不育的谷穗样品中抗性淀粉、可溶性糖和赤霉素含量降低,生长素含量增加,与GO和KEGG富集分析得到的差异表达基因的表达模式相吻合。以上结果为筛选适宜的化学杀雄试剂提供了理论依据。

不同赖氨酸水平对熊蜂幼年工蜂发育及代谢影响
郝冬梅, 樊莹, 徐进, 郭岳琴, 李继莲, 姚军
2022, 24(10):  44-52.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0013
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为了解熊蜂饲养和授粉中对氨基酸的营养需求,以18种氨基酸与糖水混合物为试验材料,设置4组不同赖氨酸水平(总氨基酸含量占比分别为0%、2%、4%、6%),研究其对幼年地熊蜂工蜂生长发育及生理代谢的影响。对1日龄工蜂饲喂20 d,记录工蜂死亡数量,测定工蜂胸部肌肉蛋白含量,采用LC-MS代谢组学方法分析工蜂血淋巴中代谢物差异。结果表明,饲粮中赖氨酸为6%时,工蜂胸部肌肉蛋白含量最高,死亡数量最少。代谢组学分析表明,饲粮缺乏赖氨酸组与6%赖氨酸组血淋巴代谢物明显分离,筛选共鉴定出28种差异代谢物,包括氨基酸、嘌呤等。差异代谢物富集分析发现,差异极显著的通路有组氨酸代谢(P<0.01),差异显著的通路有丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、精氨酸生物合成、嘌呤代谢、泛酸和辅酶A生物合成(P<0.05)。综合考虑上述指标,6%赖氨酸处理组的地熊蜂胸肌蛋白含量和寿命更优,但此水平下工蜂血淋巴代谢物组胺、腺苷、腺嘌呤呈下调趋势,因此地熊蜂日粮中赖氨酸比例为4%~6%更适合幼年工蜂的生长发育与生存。揭示了幼年地熊蜂工蜂对赖氨酸需求与胸部肌肉蛋白含量及寿命之间的关系,分析了不同水平赖氨酸对其代谢影响,为熊蜂规模化饲养和授粉应用中的营养补充提供理论依据。

6种鸡精液冷冻稀释液以及冻后保存条件比较
何孟纤, 汪俊跃, 孙玲伟, 徐皆欢, 吴彩凤, 张树山, 戴建军, 杨凯旋, 张德福
2022, 24(10):  53-61.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2021.0394
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为探究不同稀释液对鸡精液冷冻保存效果的影响,选择LR、Lake’s、BPSE、Modified Sasaki、Beltsville和Nabi共6种稀释液对霞烟鸡精液进行冷冻,解冻后分别在37或4 ℃条件下短时间保存,分析不同冷冻稀释液和保存条件对精子活率、活力、功能完整性和抗氧化指标的影响。结果表明,6种稀释液中Lake’s稀释液的冻后活率、活力和顶体完整性最高,分别为48.20%、45.70%和45.26%;LR稀释液虽然获得了48.16%的冻后活率,但其活力显著低于Lake’s稀释液。解冻后4 ℃保存更适合鸡精子的短时间保存,Lake’s和Nabi稀释液在4 ℃条件下保存45 min后活力仍达30 %以上。虽然Nabi稀释液解冻初始时的精子活率和活力低于LR和Lake’s稀释液,但随着保存时间的延长,其冻后精子存活能力表现最佳。随着冻后保存时间的延长,LR、Lake’s和Nabi稀释液冻后精子的线粒体活性、质膜完整性和抗氧化能力均呈现下降趋势,且37 ℃保存时下降更为明显,同时LR稀释液在这些指标上表现出较差的耐受性。综上所述,Lake’s和Nabi冷冻稀释液对鸡精子冷冻保存的效果最佳;解冻后4 ℃保存可延长冻精的体外存活时间;LR稀释液虽获得了较高的冻后活率,但其活力和冻后耐保存性能较差。

药食兼用型叶用紫苏种质鉴定
温赛群, 刘灵娣, 田伟, 谢晓亮, 贾东升, 刘铭, 温春秀, 姜涛
2022, 24(10):  62-70.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2021.0417
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为鉴别优异的药食兼用型叶用紫苏种质,选取了30个紫苏种质,对不同种质叶片中多种有效成分含量进行测定,综合评价各种质的营养品质和药用品质。结果表明,不同紫苏种质间营养和药用品质参差不齐,各有效成分含量在不同种质间也存在差异。花青素和紫苏醛含量变幅较大,且两成分含量间呈极显著正相关,相关系数为0.604。利用模糊数学隶属函数法结合聚类分析,筛选出6个综合品质优良的药食兼用型紫苏种质,分别为冀紫2号、广西回回苏、河北波叶绿心紫苏、河北波叶紫心紫苏、河北多紫2号和河北波叶纯紫紫苏,为药食兼用型叶用紫苏种质品质改良提供了优异亲本材料。

前导肽区域N-糖基化影响骆驼凝乳酶原在毕赤酵母中的分泌表达和热稳定性研究
王楠, 杨彩峰, 彭华康, 郭文芳, 王梦琪, 李刚强, 刘德虎
2022, 24(10):  71-78.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0213
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骆驼凝乳酶原在毕赤酵母中的表达量较低,不能满足产业化需求。为提高骆驼凝乳酶原的表达量,采用定点突变的方法,分别在其前导肽的第11、26、34、35、38、39位氨基酸处引入1个N-糖基化位点,构建成6种骆驼凝乳酶原的N-糖基化突变体:chy11、chy26、chy34、chy35、chy38和chy39,并分别导入到毕赤酵母中进行分泌表达。测定和比较了野生型(wild)和各突变体骆驼凝乳酶原的表达量。Chy34、chy35、chy38和chy39的表达量显著提高,其中chy34的表达量最高。6种突变体均保持前导肽自切割活性。在50 ℃保温8 h,wild酶活完全丧失,而突变体仍有20%~80%的相对酶活,表明6种突变体的热稳定性均显著增强。研究结果为提高骆驼凝乳酶原在毕赤酵母中的表达量和增强热稳定性提供了新的研究思路。

智慧农业 农机装备
深度学习在苹果产业链中的应用与研究进展
黄昊, 谢圣桥, 陈度, 王恒
2022, 24(10):  79-89.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2021.0688
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我国是苹果生产大国,苹果种植面积广、品种多。将深度学习与机器视觉技术相结合并运用于苹果种植和生产的全产业链中是苹果产业技术升级的重要手段和方向。聚焦苹果产业链中的果树种植、收获采摘和产后检测3个关键阶段,系统性梳理深度学习技术的相关应用与研究进展,其中主要涉及叶部病虫害识别、种植监测、采摘机器人的目标识别和苹果无损分级检测等研究领域,在分析对比不同技术之间的差异与共性的基础上,探讨深度学习在苹果产业链中所面临的困难与挑战。

基于COMSOL的干燥箱物理场分析与结构优化
郭文斌, 李瑶, 黄长华, 杜建强, 钱珊珠, 何泽民, 高晶晶
2022, 24(10):  90-98.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2021.0770
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干燥箱是农业物料进行太阳能热风干燥的关键装置,其结构合理性直接影响物料干燥的品质和效率。为提升干燥效果,以太阳能热风干燥箱物理场分布的均匀程度为研究对象,采用试验和COMSOL数值模拟相结合的方法,对箱体内风速场、温度场的分布特点进行分析,并根据分析结果完成干燥箱结构优化。结果表明,COMSOL模拟仿真所得风速和温度的分布规律与试验结果一致,可用于准确模拟干燥箱内物理场。依托该模拟分析方法,提出了改变进风口位置、添加带孔挡流板、构建隔断式气室的优化设计方案,将干燥箱内风速场分布的不均匀系数降至了10%以下,有效保证了物料干燥的均匀性。上述结果可为太阳能热风干燥设备的结构改进提供参考。

半夏块茎物理特性研究及离散元仿真参数标定
杨贵川, 张富贵, 郑乐, 王震, 孔曼曼, 章鑫鹏
2022, 24(10):  99-108.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2021.0868
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为设计研究半夏撒播排种器,测定了半夏的本征物理特性参数,并对半夏离散元仿真参数进行标定。通过烘干试验、浸液试验、匀速压缩试验,确定了半夏种子的含水率为62.23%、密度为1 210 kg·m-3、泊松比为0.373 1、弹性模量为5.751 MPa;通过实际碰撞试验结合仿真试验建立了回归模型,测定半夏-半夏的碰撞恢复系数为0.472 0、半夏-不锈钢板间碰撞恢复系数为0.635 8;通过实际的斜面滑动试验结合仿真试验,确定了半夏-不锈钢板间的静摩擦系数为0.615 4;利用圆筒提升试验结合最陡爬坡试验和Box-Behnken试验,确定了半夏-不锈钢板间的滚动摩擦系数为0.150、半夏-半夏的静摩擦系数为0.554、半夏-半夏的滚动摩擦系数为0.157。该研究结果可为半夏机械化生产装备设计研究和结构优化提供理论参考及设计依据。

动植物健康
甘肃省冬小麦抗条锈病育种现状及对策
曹世勤, 王万军, 贾秋珍, 鲁清林, 张耀辉, 张勃, 孙振宇, 白斌, 黄瑾, 王宏康
2022, 24(10):  109-124.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0355
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条锈病是我国小麦生产上的主要病害之一,甘肃省特别是陇南越夏区危害严重,培育和种植抗病品种是防治该病最经济有效且环境友好的措施。自20世纪50年代以来,先后育成333个抗条锈冬小麦新品种,在甘肃陇南小麦条锈病的持续控制中发挥了重要作用。陇南越夏区条锈菌毒性变异速度快,抗源材料及生产品种抗性保持时间短,病菌新小种出现与品种抗条锈病性丧失周而复始。介绍了甘肃陇南越夏区在中国小麦条锈病流行中的作用,回顾了主要抗源材料及生产品种抗条锈病性变异特点,总结了抗源利用及品种应用的经验教训,提出了当前存在的问题及今后抗病品种(基因)的利用方向和现有品种的布局建议,旨在为持续控制该区域小麦条锈病发生流行提供技术支撑。

作物重茬连作障碍中自毒物质的研究进展
陈福慧, 申乃坤, 姜明国, 王一兵
2022, 24(10):  125-132.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2021.0889
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在设施农业的大背景下,连作障碍普遍存在于粮食作物、经济作物、蔬菜、林木及中药材等各种植物中,严重制约了种植业的可持续发展。大量研究表明自毒作用是导致重茬连作障碍的主要原因之一,系统介绍了自毒物质的来源和种类、作用特点及机理,概述了自毒物质的提取、活性检测、降解功能菌株分离筛选等研究方法,系统归纳了土壤改良、耕作模式改良、生物防治等消减连作障碍的措施,并提出了现有研究中存在的问题和今后发展重点,为自毒作用的深入研究提供新思路。

青枯菌噬菌体RPZH6株系对烟草青枯病的生防效果及全基因组测序分析
林志坚, 陈长江, 周挺, 顾钢, 胡方平, 李春英, 蔡学清
2022, 24(10):  133-142.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2021.0891
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作物青枯病是世界范围的土传维管束细菌性病害,为害重、防治难。以烟草青枯菌TBRS12为宿主菌,采用双层平板法从烟草根际土壤中分离获得一株裂解性噬菌体RPZH6。采用室内盆栽法测定噬菌体RPZH6的生防效果,并通过全基因组测序、比较基因组及系统发育树进行鉴定分析。结果表明,接种后21 d,噬菌体RPZH6对烟草青枯病的防治效果为60.98%;接种后35 d,防治效果为53.85%,显著高于化学药剂氢氧化铜处理。核酸鉴定及全基因组分析显示,噬菌体RPZH6的基因组为双链DNA,全长64 657 bp,GC含量为64.84%,含有92个开放阅读框,1个tRNA,其中47个基因的编码产物为注释功能蛋白,其余为功能未知的假定蛋白。比较基因组及系统发育树分析显示,噬菌体RPZH6是一株新的短尾噬菌体科、Bcep22家族成员。上述结果为该噬菌体的进一步开发应用及生防机制探讨提供了理论基础。

生物制造 资源生态
种植密度和播期对冬小麦籽粒品质影响的模拟研究
陈昱利, 杨平, 李华伟
2022, 24(10):  143-153.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0047
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种植密度和播期是影响冬小麦籽粒品质的2个重要因素,为量化种植密度和播期对冬小麦籽粒品质的影响,构建种植密度和播期对冬小麦籽粒品质影响的模拟模型,以济麦44为材料于2019—2020和2020—2021年度开展了种植密度和播期试验,分析了种植密度和播期对冬小麦籽粒主要品质参数的影响规律。结果表明,在10月10日播期内,随着种植密度增加,小麦粗蛋白含量、湿面筋含量和面团吸水率均先增大后减小,出粉率逐渐减小,而面团稳定时间先减小后增大;在10月20日播期内,随着种植密度增加,小麦各品质指标均先减小后增大;在10月30日播期内,小麦粗蛋白含量、湿面筋含量和面团吸水率均先增大后减小,而出粉率和面团稳定时间则先减小后增大;随着播期延迟,籽粒蛋白质含量和面团吸水率先减小后增大,湿面筋含量和出粉率逐渐减小,而面团稳定时间则逐渐增大。通过引入种植密度和播期影响因子,构建了种植密度和播期对冬小麦籽粒品质影响的模拟模型。经2020—2021年度冬小麦生长季试验数据检验,根均方差(RMSE)、绝对误差(da)和绝对误差(dap)占实测值比率均显示模拟值和实测值有较高的一致性,所建模型可较好地模拟种植密度和播期对冬小麦籽粒品质的影响。

秸秆还田量对东北旱地土壤磷素淋溶及玉米产量的影响
刘晓辉, 高晓梅, 于淼, 李杨, 敖静, 孙玉禄, 王智学
2022, 24(10):  154-160.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2021.0662
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为探讨东北旱地秸秆还田量对磷素在土壤中垂直分布及玉米产量的影响,采用随机区组设计进行玉米栽培试验,以常规施肥为对照(CK),在常规施肥的基础上添加秸秆,设置秸秆用量分别为0.25、0.50、0.75、1.00、1.25和1.50 kg·m-2。分别测定不同处理0—90 cm土层土壤中全磷(total phosphorus,TP)和速效磷(available phosphorus,AP)含量、淋溶液的累积淋失量和玉米产量。结果表明,土壤TP和AP含量随着土壤深度的加深逐渐减少。与CK相比,随着秸秆还田量的增加磷素向下迁移降低,秸秆还田量对土壤剖面磷素向下迁移影响显著;淋溶液中P含量显著减少,其中TP降低12.93%~59.85%,AP降低11.22%~46.28%。秸秆还田显著影响玉米产量,秸秆还田量为0.75 kg·m-2时产量最高,较CK增产14.61%。综上所述,秸秆还田可以增加耕层土壤速效磷含量,减少土壤磷素淋失,大幅提高玉米产量,为东北旱地秸秆还田减少磷素淋溶、控制农业面源污染提供了理论依据。

生物炭对玉米醇溶蛋白/聚丙烯复合材料力学性能的影响
魏俞涌, 张庆法, 盛奎川
2022, 24(10):  161-168.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0572
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为实现玉米醇溶蛋白(Zein)的材料化利用,以生物炭、聚丙烯(polypropylene,PP)、Zein为原料制备复合材料(Zein/PP),探究生物炭对Zein/PP复合材料力学性能的影响。结果表明,生物炭与Zein均没有改变PP的晶面结构,生物炭降低了Zein/PP复合材料的相对结晶度;生物炭的多孔结构与PP形成了一种稳定的界面结构,进而改善了Zein/PP复合材料的弯曲性能、拉伸性能、冲击强度、刚性、弹性、尺寸稳定性。当生物炭的含量为15%时,复合材料的综合力学性能最佳,其弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率、冲击强度分别为44.68 MPa、2.66 GPa、24.27 MPa、0.29 GPa、7.07%、6.10 kJ·m-2。试验结果可为Zein/PP复合材料性能的改善提供依据。

毛乌素沙地蒸散发时空分布及影响因素分析
杨亮彦, 黎雅楠, 范鸿建, 王雅婷
2022, 24(10):  169-178.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0103
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毛乌素沙地存在水资源短缺和生态环境脆弱的问题,探究其蒸散发时空格局可为区域水资源开发利用和生态环境保护提供依据。基于2000—2019年MOD16数据分析毛乌素沙地蒸散发(evapotranspiration,ET)年际变化及其空间分布特征,选取气象数据、植被指数和土地利用/土地覆盖数据,通过趋势和相关系数分析其对ET的影响。结果表明:毛乌素沙地ET在空间上表现出显著的区域差异性,整体呈西北低、东南高的分布规律,2000—2019年的均值为258.8 mm;2000—2019年毛乌素沙地ET呈快速上升趋势,平均变化速率为6.87 mm·a-1; ET与降水量相关系数为0.74,与气温无明显相关性,不同土地利用/覆被的ET存在明显差异性;ET与归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)空间分布和年际变化曲线一致,二者全区域决定系数为0.628 8。在降水量、土地利用/覆被、NDVI等因素共同影响下,2000—2019年毛乌素沙地ET明显增加,其中降水量是毛乌素沙地气候条件的主要因素,NDVI是影响同一时期ET的重要因素。该研究为毛乌素沙地生态水源涵养与保护提供理论基础和科学依据,对研究区落实水资源管理制度和生态环境保护政策具有重要的指导意义。

沼液施用对青椒生长和土壤性质的影响
徐海蓉, 王林, 吴聪敏, 俞元春, 戴成
2022, 24(10):  179-188.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2021.0831
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为探讨张家港地区适合青椒种植的沼液施用水平和方式,分别设置浇施或喷施54(T1)、84(T2)、114(T3)、144(T4)、204 m3·hm-2(T5) 5个沼液施用量,分析青椒产量和品质、土壤pH、有机质和氮磷钾含量等以确定最佳的沼液施用方式和施用量。结果表明,沼液的适量施用可以有效提高青椒的产量和品质,且浇施效果明显好于喷施。浇施114 m3·hm-2可以充分发挥沼液肥效,相比未施沼液的CK1,青椒产量增加97.74%,Vc和蛋白质含量分别增加32.77%和83.82%,且硝酸盐含量符合我国蔬菜硝酸盐污染程度一级标准。施用沼液显著提高0—20 cm土层的有机质、全氮、有效磷和速效钾含量,但有可能加深土壤盐碱化程度。综上所述,沼肥可以代替传统化肥用于青椒的种植生产,采用114 m3·hm-2的施肥量对青椒种植地进行浇施最利于青椒的生长。研究结果为促进当地沼液利用,解决沼液排放带来的环境污染问题提供科学依据。

天山北坡典型草地土壤呼吸特征及其对环境因子的响应
郭文章, 井长青, 邓小进, 陈宸, 赵苇康, 侯志雄, 王公鑫
2022, 24(10):  189-199.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2021.0290
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为揭示天山北坡不同类型草地的土壤呼吸规律,采用土壤碳通量测量系统LI-840A对天山北坡荒漠草原和灌丛草甸土壤呼吸(soil respiration,Rs)日变化和季节动态进行监测,并利用多元回归模型分析温度和水分对草地土壤呼吸的协同影响。结果表明,2种草地类型生长季土壤呼吸速率均表现为日间先增高后降低,夜间较平缓的日变化趋势,日最大排放速率出现在12:00—16:00,最小值出现在6:00—7:00左右;灌丛草甸生长季各个月份的土壤呼吸速率均高于荒漠草原。2种草地类型土壤呼吸速率与温度均呈指数相关;土壤含水量与灌丛草甸土壤呼吸速率的相关性高于与荒漠草原土壤呼吸速率的相关性;土壤呼吸速率受5 cm土壤温度(T)和5 cm土壤含水量(W)的影响显著,荒漠草原土壤呼吸速率与二者之间满足最佳拟合模型Rs=130.515e0.031TW2.513,灌丛草甸满足最佳拟合模型Rs =-1.290+0.010T+28.007W+1.199TW。研究结果揭示了荒漠草原和灌丛草甸土壤呼吸的变化规律,为天山北坡草地碳循环研究提供基础数据和理论支持。

方法与技术创新
基于CRISPR/Cas9技术建立IGF2R基因修饰PK-15细胞
谢春嫡, 郭肖蓉, 张煦栋, 周荣, 李奎
2022, 24(10):  200-207.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0363
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作为我国特色的地方种质资源,藏猪对高海拔、低氧、强紫外线辐射等恶劣环境具有良好的适应性,前期研究发现藏猪的IGF2R(insulin-like growth factor 2 receptor,IGF2R)基因在其内含子上有1段274 bp的缺失,且该缺失为藏猪独有的变异,关于IGF2R是否参与藏猪对低氧等恶劣环境的适应性调节的相关研究尚未报道。为了建立IGF2R基因274 bp修饰的猪细胞系,研究IGF2R基因对藏猪低氧耐受特性的影响,通过CRISPR/Cas9技术建立基因修饰PK-15细胞系,并通过PCR、实时荧光定量PCR(real time quantitative PCR,RT-qPCR)、蛋白免疫印迹(Western-blot)、免疫荧光(immunofluorescence,IF)等方法鉴定其分子特征,随后分别利用CCK-8和RT-qPCR 、Western-blot对基因修饰细胞进行活力和凋亡基因检测。结果显示,已成功构建IGF2R基因274 bp修饰的猪细胞系,IGF2R基因表达量极显著下调(P < 0.01)。基因修饰细胞活力在72 h时极显著上升(P < 0.01),并且含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶9 (cysteinyl aspartate specific proteinase,Caspase9)和BCL-2关联 X (BCL2-associated X,BAX) 蛋白的水平显著下调(P < 0.05),并且B淋巴细胞瘤-2(B-cell lymphoma-2,BCL2)基因的mRNA水平极显著上升(P < 0.01)。成功构建了IGF2R基因精确修饰的PK-15细胞系,并初步进行了功能研究,为研究IGF2R基因功能提供细胞模型,并为后续基因编辑猪的制备奠定基础。

响应面法优化低聚木糖诱导大豆抗毒素合成条件
王凯强, 杨雪, 李常风, 段晓, 彭晴, 乔宇, 石波
2022, 24(10):  208-217.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0073
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为研究大豆抗毒素(glyceollins,GLYs)合成的诱导条件,以低聚木糖(xylooligosaccharides,XOS)诱导黑豆合成的GLYs含量为考察目标,以XOS诱导质量浓度、诱导时间、培养温度为考察单因素,在此基础上采用中心组合设计-响应面法优化GLYs合成量的诱导条件。结果显示,建立的模型适合度显著(F=13.780),GLYs实际合成量与预测值拟合良好(R2=0.925 4)。优化后的最佳诱导条件为XOS诱导质量浓度4.0 g·100 mL-1,培养温度24 ℃,诱导时间4 d。在此条件下,GLYs合成量为1.376 5 mg·g-1 DW,与预测值(1.411 8 mg·g-1 DW)相比,相对误差较小。培养温度对GLYs合成量影响极显著(P<0.05);XOS诱导质量浓度和诱导时间对GLYs合成量影响不显著;三因素交互作用对GLYs合成量影响均不显著。由此表明,该方法合理可行,为大豆抗毒素制备及功能产品开发提供了理论依据。