中国农业科技导报

杨三维1§,田鹏2§,李刘军1,芦冬涛3,乔玲1,赵佳佳1,乔麟轶3,葛川3,郑军1*,张建诚1*

2018, 20(5): 1-8. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2017.0471

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为了研究紫粒小麦花色苷的高效提取方法、抗氧化和肿瘤抑制的作用，以紫粒小麦农大3753的麦麸为原料，采用改良CTAB法提取花色苷，响应面法优化提取工艺；利用DMPD+法测定花色苷抗氧化活性；体外实验研究小麦花色苷对胃癌细胞HGC-27和MGC-803的侵染和增殖的抑制作用。响应面实验结果表明，提取时间1.1 h、料液比为1 g∶3.2 mL、浸提3次提取率最高，为3.40 g/kg；花色苷的抗氧化活性高于水溶性维生素E；花色苷可以抑制胃癌细胞HGC-27和MGC-803的侵染能力和增殖作用。上述结果表明改良CTAB提取法易于操作，提取出的花色苷纯度高，具有较高抗氧化活性和肿瘤抑制作用。

盐胁迫对不同基因型棉花苗期光合特性和养分吸收的影响

王庆惠1,杨嘉鹏2,向光荣3,罗佳3,侯银莹3,韩伟3,陈波浪3*

2018, 20(5): 9-15. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2017.0349

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为探讨盐胁迫对苗期不同棉花品种光合作用和养分吸收的影响，以盐敏感型中棉所45和耐盐品种中棉所35为材料，通过盆栽试验研究盐胁迫对棉花光合特性与养分吸收的影响。结果表明，盐分胁迫显著降低了棉花根、茎、叶和整株的干物质质量积累以及光合特性，与CK相比，棉花整株的干物质质量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率分别下降了39.1%~40.1%、33.9%~41.1%、34.3%~36.6%和27.7%~28.8%，耐盐品种降低幅度较盐敏感品种小。盐分胁迫也显著抑制棉花对N、P、K养分的吸收积累，降低棉花叶中叶绿素含量。盐胁迫下，棉花苗期光合速率下降的原因是由非气孔限制引起，光合参数和养分吸收与基因型抗性密切相关。上述结果为棉花栽培管理、耐盐机制及盐碱地改良提供了理论依据。

基于高通量测序研究施肥对连作植烟土壤环境及微生物的影响

张艺洁,邵惠芳*,张珂,贾宏昉,黄五星,韩丹

2018, 20(5): 16-25. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2017.0348

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为了研究不同施肥处理对连作植烟土壤环境因子及微生物群落多样性的影响，了解施肥后土壤微生物群落与环境因子的联系，采用IlluminaMiSeq高通量测序技术，对不同施肥处理下连作植烟土壤进行了细菌16S rRNAV4-V5区、真菌ITS rRNAV4-V5区测序，并通过主成分分析及冗余分析研究了连作植烟土壤的8种环境因子（有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、蛋白酶、过氧化氢酶、磷酸酶、蔗糖酶）及微生物之间的关系。结果表明：测序质控后获得有效序列264 500个，获得22 035个操作分类单元(OTUs)；菌落热图显示，施肥处理与对照相比增加了土壤中细菌与真菌的群落组成。施肥处理的细菌及真菌多样性与CK均呈较大差异，不同施肥处理的细菌或真菌结构聚集较紧密，而CK在排序轴中与其余处理较为分散，这说明施肥可以明显改变连作土壤细菌与真菌的结构；速效钾含量在一定范围内会影响土壤细菌群落的多样性和丰度，而8种环境因子对真菌的多样性和丰度均有不同程度的影响。运用高通量测序技术获取的烟草根际土壤微生物信息较为丰富，可为植烟土壤环境因子与微生物群落多样性研究提供理论参考。

来源于脂环酸芽孢杆菌的GH1家族β-葡萄糖苷酶的葡萄糖耐受性分子改造

曹慧方,李新新,张玥琦,石鹏君,柏映国*,姚斌*

2018, 20(5): 26-33. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2017.0350

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豆粕中大豆异黄酮主要以无活性的结合型存在。在玉米豆粕型日粮为主的饲料领域，β-葡萄糖苷酶可以将结合型大豆异黄酮转化为游离型活性苷元，但转化过程受肠道中较高浓度葡萄糖的抑制。和GH3家族相比，GH1家族β-葡萄糖苷酶不仅具有较高的葡萄糖耐受性，而且一定浓度范围内的葡萄糖对其具有酶活促进效应，因此在饲料领域显示出巨大的应用潜力。从脂环酸芽孢杆菌Alicyclobacillus sp. A4中克隆表达了一个具有较高葡萄糖耐受性（IC50 800 mmol/L）的GH1家族β-葡萄糖苷酶AsBG1。为了进一步提高AsBG1的葡萄糖耐受性，通过同源建模、序列比对、分子对接技术等生物信息学手段，聚焦于催化通道的非催化葡萄糖结合位点，对AsBG1进行了理性设计的分子突变研究。对不同突变体的葡萄糖耐受性测定表明：以5 mmol/L pNPG为底物，100 mmol/L葡萄糖对WT（野生型）、H315R和M325K酶活促进作用分别为125%、163%和162%，其中H315R的IC50提高至1 200 mmol/L；以1 mmol/L大豆苷为底物，10 mmol/L的葡萄糖对WT、H315R和M325K分别具有163%、212%和226%的酶活促进作用，结果表明突变体具有更好的在动物胃肠道水解大豆异黄酮能力。上述结果丰富了对GH1家族葡萄糖耐受性机制的认识，为日后进行耐受性相关的分子改造提供了重要的指导意义。

β-甘露聚糖酶分子生物学研究进展

张蕊,朱虹,周峻沛,黄遵锡*

2018, 20(5): 34-46. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2017.0798

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β-甘露聚糖酶在食品、饲料、造纸、洗涤等工业领域应用广泛。近几年，基因测序技术飞跃发展，研究人员挖掘到许多新颖的β-甘露聚糖酶基因并对其进行了酶学性质的研究。介绍了各种类型的甘露聚糖及其降解酶，梳理了β-甘露聚糖酶的糖苷水解酶家族分类、来源、结构和催化机理，归纳总结了近几年微生物来源β-甘露聚糖酶的重组表达、酶学性质及分子改造，简述了甘露聚糖酶在食品和饲料等方面的应用，展望了β-甘露聚糖酶的研究热点及方向。

β-氨基丁酸诱导烟草抵御胁迫的研究进展

马晓寒1,龚治翔1,王林1,杨立均2,黄海棠2,许自成1*

2018, 20(5): 47-53. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2017.0234

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β-氨基丁酸（BABA）是一种具有广谱抗性的非蛋白质氨基酸，在烟草抵御生物胁迫与非生物胁迫中具有显著作用。从BABA的结构性质出发，介绍了BABA在植物中的研究成果及应用，综述了BABA诱导烟草产生抗性的机理，分析了其在烟草抵御胁迫等方面的作用，并对BABA在烟草上的应用进行了展望。

小型水稻联合收割机旋风分离清选装置的结构优化与试验

谢超1,刘大为1,2,李旭1,2,谢方平1,2*,王勋威1,谢锦帆1

2018, 20(5): 54-63. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2017.0822

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旋风分离清选装置具有体积小、重量轻、结构简单等优点,现已广泛应用于小型水稻联合收割机。但其清选过程中仍存在损失率高、湿物料清选效果不佳等问题，通过对旋风分离筒内部结构进一步优化与改进，并运用Fluent 15.0软件对优化前后的分离筒内部气流场进行了比较分析。以吸杂风机转速、扬谷器转速、挡板倾斜角度为试验因素，清洁率和损失率为性能评价指标，运用三元二次正交试验方法进行了台架试验，试验结果表明：当吸杂风机转速为2 452 r/min，扬谷器转速为783.8 r/min,挡板倾斜角度为41°时，装置性能最佳，此时清洁率为98.26%，损失率为0.003 5%。对照试验结果表明：脱出物含水率越高，装置优化后性能提升效果越明显，该结果可为后期旋风分离筒结构优化设计提供参考。

自然环境下果实作业机器人幼果期苹果侦测方法

夏雪1,周国民1*,丘耘1,李壮2,王健1,胡林1,崔运鹏1,郭秀明1

2018, 20(5): 64-74. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2017.0372

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首先,采用自适应G-B色差法对初始图像计算，获得色差灰度图，使用迭代阈值分割法提取果实兴趣区；其次，对经形态学处理后的兴趣区图像进行Blob分析，计算每个Blob的离心率和像素面积，去除明显偏离果实形状特点的Blob；最后，应用改进圆形Hough变换算法检测潜在类圆形果实目标，最终采用融合方向梯度直方图特征和网格搜索优化支持向量机的判别模型进一步去除虚假果实目标，提升苹果目标的侦测精确度。试验结果显示，该方法对果园自然环境下幼小青苹果的侦测正确率为88.51%，漏报率和误报率分别为11.49%和4.84%，算法模型综合性能指标为90.29%，表明该方法对幼果期苹果目标具有较强的侦测能力和较好的鲁棒性，该结果为果实作业机器人幼果期的自动化果实侦测提供参考。

基于咬合型末端执行器的柑橘采摘机器人采摘姿态研究

张哲1,王毅1,2*,付舜1,马冀桐1

2018, 20(5): 75-82. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2017.0398

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针对采摘机器人视觉系统在复杂自然环境中无法准确提供柑橘果实生长姿态，进而导致采摘成功率下降的问题,基于柑橘采摘机器人咬合型末端执行器提出了一种最佳采摘姿态确定方法。该方法依据末端执行器构型参数，建立其采摘姿态对果实中心位置影响的性能评价函数，并使用该函数计算得到执行器最佳采摘姿态。通过搭建采摘实验平台和设计采摘实验，对计算出的最佳采摘姿态进行验证。实验结果表明，与一般的水平采摘姿态相比，采用最佳采摘姿态评价方法优化后的采摘姿态，在进行柑橘采摘时采摘成功率提高26.32%。

长江中下游地区主推小麦品种的硒强化潜力研究

孙发宇1,陈欣1,马启闯1,李磊1,吴宏亚2,李韬1*

2018, 20(5): 83-90. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2017.0386

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为了筛选适宜叶面喷施硒强化的理想品种，对63个近年来长江中下游主推小麦品种（系）进行叶面喷施硒酸钠，强化浓度为300 mg Se/L（Se300），利用离子发射光谱-原子吸收仪测定了小麦籽粒中Se、Cu、Fe、Mn、Zn、K、Mg、K和S含量。结果显示，叶面喷施硒酸钠可以提高小麦籽粒中的硒含量，总硒含量平均值由对照组的2.13±0.73 mg/kg提高到9.13±3.86 mg/kg，但增幅因品种而异；籽粒中不同矿物质元素对叶面喷施硒酸钠的响应不同，硒降低了籽粒中Cu、Fe、K、Mg和S的含量，但提高了锌的含量，对Mn和Ca元素含量没有影响。综合比较显示江麦816是长江中下游主要推广品种中硒强化潜力较大的品种（系）之一。

减量施肥模式对稻麦轮作体系作物产量和养分利用效率的影响

刘威1,2,熊又升1*,徐祥玉1,黄修荣3,贺文杰4,周剑雄1,袁家富1

2018, 20(5): 91-99. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2017.0786

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为实现化肥高效施用和零增长目标，采用稻麦轮作两季作物大田试验，探讨不同减量施肥模式对轮作体系周年产量及养分利用效率的影响。试验设置不施肥(CK)、常规化肥(CF)以及等养分条件下有机肥与化肥配施(LF1)、有机肥与化肥配施基础上减20%化肥N增施氮肥增效剂(LF2)、有机肥与化肥配施基础上减20%化肥P增施磷素活化剂(LF3)以及有机肥与化肥配施基础上减20%化肥N+减20%化肥P增施氮肥增效剂+磷素活化剂(LF4)，共6个处理。结果表明：与常规化肥(CF)相比，LF2处理的稻麦周年产量显著提高了7.6%，LF4处理的稻麦周年产量显著降低了6.2%，LF1和LF3处理对稻麦周年产量影响不显著；LF2处理能够显著增加周年氮、磷、钾素的偏生产力以及氮、磷素的吸收效率，LF4处理显著提高了周年氮、磷素的偏生产力和氮素的吸收效率同时也显著减低了钾素的偏生产力，LF1处理仅显著提高了周年氮素的利用效率，而LF3处理对周年氮、磷、钾素的养分利用效率各指标均无显著影响。综合结果表明，有机肥与化肥配施基础上减少20%化肥N增施氮肥增效剂(LF2)模式有利于协调作物养分吸收和提高产量，可作为长江中下游相似生态区域稻麦轮作种植减肥增效的优选模式。

不同来源谷子品种产量比较及综合评价

徐峰1,索良喜1,孟海龙2,李桂红1,程凯2,张佳乐2,贾斌2,王冬雪2,相吉山2*

2018, 20(5): 100-110. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2017.0881

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内蒙古赤峰市敖汉旗是全国最大优质谷子生产基地。对不同来源的115个谷子品种（系）在敖汉旗进行田间种植鉴定，并对产量及表型性状进行分析。结果表明，有31个品种（系）的产量高于对照（赤谷4号），这些品种的生育期为106.16±5.71 d，主茎长度为133.97±14.85 cm，主穗长度为27.32±4.02 cm，主穗直径为29.18±5.89 mm，主穗重为29.10±5.63 g，主穗粒数为8 333.99±1 983.66 粒，主穗粒重为22.91±4.69 g，千粒重为2.80±0.36 g，产量为7 887.41±796.60 kg/hm2。方差分析表明，有25个品种（系）的产量极显著高于对照（P<0.01）；穗粒数、千粒重的显著增加，或各产量性状的协同提高均能实现产量的显著增大。相关性及回归分析表明，生育期、主茎长度、主茎直径、叶片数、主穗重、主穗粒数、主穗粒重、千粒重与产量极显著相关，其中生育期和主穗粒数对产量起决定性作用。主成分分析可将15个表型性状归纳为8个主要因子，并筛选出10个综合评价较高的品种（系）。总体来看，燕谷18的产量最高，铁8050、公谷74号、14H758的产量和综合评价均较高。

极早熟区大豆冠层受光量及其对产量的影响

耿金剑,王春艳*,程婉莹,杨雪玲,李茂松

2018, 20(5): 111-123. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2017.0320

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2015-2016年对黑河市九三管理局30年气象要素及大豆品种黑河43在覆膜、不同密度等级和化控处理下全生育期产量和鼓粒期的冠层结构、受光量和光分布特征进行测量分析。两年实验结果表明：2015年降雨较多，产量增长；2016年7~8月降雨量极少，干旱胁迫严重影响植株生长发育，叶面积指数小、受光量小，产量减产；光在冠层内分布呈线性变化，主要集中在大豆冠层顶部；单位土地面积受光量与单位叶面积受光量、单株叶片数、叶面积指数、单叶面积均呈显著正相关关系，说明冠层结构是影响冠层受光量的主要因素，叶面积指数越大，单叶面积越大，单位土地面积受光量越多，大豆百粒重及产量均与单位叶面积受光量呈正相关关系，与单位土地面积受光量呈显著正相关关系，表示在黑河地区大豆受光量对大豆生长发育和产量增长具有重要影响；覆膜及D2密度（48万粒/hm2）处理下受光量最高，产量最高。因此增密与覆膜结合，调整植株冠层结构，保证植株生长发育，提高叶面积指数，充分利用当地光温水气候资源是进一步提高单产的途径。

施肥对富硒茶园茶叶硒含量、养分和品质的影响

杨海滨,李中林,徐泽,邓敏*,盛忠雷

2018, 20(5): 124-131. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2017.0366

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为了给富硒茶产区提供高效优质安全的施肥措施，采用田间小区试验研究了有机肥配施磷、钾肥（O1-O6），单施有机肥（O7、O8），尿素配施磷、钾肥（U1-U6），单施尿素（U7、U8）对富硒茶园茶叶硒含量、养分和品质的影响。结果显示，不同施肥处理明显提高了春、夏季茶叶中有机硒的含量，且春茶有机硒含量高于夏茶，有机肥配施处理茶叶中有机硒含量高，两季茶叶均为O6处理提高最明显，含量分别为0.158 mg/kg和0.116 mg/kg，比常规施肥处理提升了62.12%和67.32%。氮、磷、钾含量总体表现为春茶＞夏茶，O6处理春茶氮、磷、钾含量最高，较常规施肥处理分别增加了22.34%、59.18%和17.36%。有机肥配施处理对富硒茶园春茶品质、不同施肥处理对夏茶品质起到了明显的改善作用，茶叶酚氨比整体表现为春茶低，夏茶高，O6处理春茶酚氨比最小，较常规施肥处理降低了15.60%。回归分析表明，春季磷肥施用量对春茶有机硒含量有显著影响，春、夏季氮肥施用量对夏茶有机硒含量有显著影响。

奶牛场高浓度污水的絮凝预处理效果研究

杨培媛1,尚斌1,温富勇2,赵海明2,陶秀萍1*,董红敏1,路永强3,王俊3

2018, 20(5): 132-139. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2017.0755

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为了解决奶牛场高浓度污水深度处理难度大的问题，开展了化学絮凝预处理效果研究的试验。选用聚合氯化铝（PAC）和3种离子型的聚丙烯酰胺（PAM）作为絮凝剂，通过对絮凝处理后上清液体积、化学需氧量（COD）和浊度的检测和分析，比较了PAM单独使用以及PAC与PAM复合使用的絮凝效果。结果表明：单独投加PAM比PAC与PAM复合使用的处理效果好，且PAM的离子型对高浓度奶牛场污水处理中COD和浊度的去除率有显著影响。当非离子型聚丙烯酰胺的浓度为1 g/L、投加量为2.5 mL时处理效果最好，出水的COD、氨氮质量浓度和总磷质量浓度分别为（12 892±2 354）mg/L、（462±53）mg/L和（31±3）mg/L，相应的去除率分别可达69.48%±4.10%、13.11%±8.59%和85.05%±1.27%，此时的经济成本为0.05元/m3。采用非离子型聚丙烯酰胺对高浓度奶牛场污水进行预处理是可行的，能够有效降低奶牛场污水中的有机物和悬浮物，减轻后续处理工艺的负荷，研究结果可为奶牛场高浓度污水化学絮凝预处理方法的应用提供科学依据。

不同形貌氧化锌微/纳米颗粒对食源性致病菌的抑菌研究

刘慧颖1,2,乔宇1,石波1,彭晴1*

2018, 20(5): 140-147. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2017.0431

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食源性致病菌是诱发食源性疾病并进而引发食品安全问题的主要因素。氧化锌因其具有良好的抑菌活性，将其作为抑菌材料具有广阔的应用前景。制备获得了棒状、梭状、空心球状以及蜂窝状等4种形貌的氧化锌微/纳米颗粒，并将其与8种常见的食源性致病菌通过抑菌圈法和生长曲线法考察了其抑菌活性，研究表明，氧化锌对不同的食源性致病菌具有不同的抑菌效果，而且氧化锌的抑菌效果与其形貌密切相关。研究结果为氧化锌微/纳米抗菌材料的开发应用提供了的基础数据。

聚乳酸纳米微球制备工艺研究

孙长娇,王琰,赵翔,崔博,曾章华,崔海信*

2018, 20(5): 148-153. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2017.0373

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聚乳酸（PLA）由于良好的生物相容性和可降解性已被广泛应用于医学领域。以聚乳酸为载体材料制备农药传输系统可有效防止敏感型药物降解，延长农药的持效期。采用乳化-溶剂挥发法（O/W）制备了聚乳酸纳米微球，考察了表面活性剂的种类及浓度、有机相和水相体积比、聚乳酸浓度等因素对纳米微球粒径大小的影响，用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对纳米微球的形貌进行表征，用纳米激光粒度仪对纳米微球的粒径和多分散指数进行了表征。结果表明：选择Tween20为表面活性剂，当Tween20浓度为0.01~0.03 g/mL、聚乳酸浓度为0.02 g/mL、有机相与水相比为1∶10，通过超声乳化可制得粒径为230~250 nm的纳米微球，并具有较好的分散性和成球性。进一步制备了聚乳酸-嘧菌酯纳米微球，表面活性剂的浓度是影响粒径的关键因素，当Tween20浓度为0.03 g/mL，所得纳米微球的粒径为236 nm，包封率和载药量分别可达81.38%和27.11%。本研究可为环境友好型聚乳酸纳米农药缓释微球的制备提供技术和参数支持。

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