中国农业科技导报

农业技术进步模式对粮食生产能力影响分析——基于三大主粮1999-2016年省级面板数据分析

孙玉竹1,孙永珍2,吴敬学1,闫琰1*

2019, 21(7): 1-9. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2018.0597

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农业技术进步是我国粮食生产能力增长的主要原因，为确定不同阶段小麦、玉米、稻谷的技术进步类型，并分析影响粮食生产的主导技术进步模式，选取1999-2016年小麦、玉米、水稻各省面板数据，基于技术进步理论，利用E-S模型与C-D函数，计算三大主粮技术进步贡献率，并对技术进步模式进行阶段性的判别，分解生物化学型技术与机械技术对粮食技术进步的贡献比率。研究结果表明，1999-2016年间我国小麦、玉米、早稻（代表稻谷）生产年均技术进步速度分别为0.67％、0.19％、0.06%，小麦、玉米以机械型技术进步为主导，早稻以生化型技术进步为主导。基于研究结果，发现依靠提高育种能力、高效施肥灌溉等方式提高土地产出率，依靠持续提高机械化水平而提高劳动生产率，提升粮食综合产出率，规范生产栽培过程，充分发挥生物化学类投入技术效能，提高粮食技术成果转化率等是解决现阶段粮食问题的关键。

农药自动混药装置的研究现状与展望

漆海霞1,2, 廖海1,2,兰玉彬1,2*

2019, 21(7): 10-18. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2018.0779

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目前，我国农作物病虫害防治主要依靠施用农药，现有的大多数农药剂型需要加水稀释，配制成一定浓度后再施用。近年，我国农业航空迅速发展，对农业航空的智能化农业机械装备的需求变得非常迫切。系统总结了农药自动混药装置类型以及农药自动混药装置特点，通过对农药自动混药装置研究发展概况分析，阐明了国内农药自动混药装置所存在的问题，展望未来农药混药装置的发展趋势，为后续的研究方向奠定基础。

小麦BNS雄性不育显性遗传方式的观察与分析

曹银萍,杨靖,卫笑,杨金华,茹振钢,李友勇*

2019, 21(7): 19-30. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2018.0515

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BNS（Bai-Nong sterility）是一个对温度敏感的小麦雄性不育系，有完全的不育性和高自身转换性，在小麦杂交育种中有重要利用价值。为探讨该不育系的遗传方式，用该不育系与455个正常可育小麦品种杂交，结果发现F1代套袋自交结实率从0到91%非正态连续分布，平均值24.52%，其中与BNS自交结实率相同的高不育组合占总组合数的15.42%，达到父本育性水平的高恢复组合占0.88%，其余是由低到高的部分不育组合。用F1典型不育组合正反交，结果发现反交组合自交结实率虽提高显著，但远不达可育水平，仍是不育类型，表明BNS是核不育，不是质核互作不育。在核不育模式下，由于F1有大量不育组合，表明BNS的不育性在F1具有显性特征，由于F1也有完全恢复组合，表明这些组合的父本中有恢复基因，且是非等位的。因此，BNS的不育性应是显性不育和非等位显性恢复的遗传模式。用F1典型不育组合的F2估计不育主效基因是2对，典型恢复组合F2估计恢复主效基因也是2对。在2对显性不育基因和2对显性恢复基因的核遗传方式下，推断BNS、不育保持父本、不育恢复父本的基因型，然后用自交法和测交法检测后代分离，其中测交法用BNS测交可育组合的F1基因分离，用无恢复基因的“郑麦366”测交不育组合F1基因分离，4年共观察了16个F2自交组合，20个Ft测交组合，结果表明，F2和Ft的自交结实率不育与可育分离比与理论期望分离比均吻合，说明BNS的“显性不育和非等位显性恢复”遗传模式成立。

水稻控制光响应基因Nfm1的图位克隆

丁一峰1,2,杨冀轩1,陈国鑫1,王雁伟1,张治国1*

2019, 21(7): 31-36. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2019.0019

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抽穗期是水稻的重要农艺性状之一，决定着品种的地区与季节适应性，因而成为水稻育种家考虑的主要目标性状之一。前期克隆了一些控制水稻抽穗期的主效基因，但是对控制水稻抽穗期的调控因子的鉴定还非常有限。通过筛选水稻突变体库，获得一份在长日照条件下（LD)不开花的突变体（non flowering mutant 1，nfm1），其在短日照条件下能够正常开花。利用图位克隆，将Nfm1基因缩小在2 个分子标记InDel1与InDel2之间，范围在50 kb区间内，该区间包含4个基因。通过序列测定，确定LOC_Os09g13740为Nfm1的候选基因。在突变体nfm1中，LOC_Os09g13740基因的第六外显子242处丝氨酸突变为异亮氨酸。突变体nfm1等位于已报道的水稻突变体lvp1-1，Nfm1编码一个含有SET结构域的组蛋白甲基转移酶SDG724。值得关注的是，在短日照条件下，突变体nfm1显著地提高每穗粒数，显示LOC_Os09g13740基因的弱表达可能在适应的生态区具有潜在的生产应用潜力,为培育适应不同生态区域的水稻品种提供了参考。

蚕豆幼苗光合特性及抗氧化酶对Cs+胁迫的响应

陈双双,代领,洪子茜,邓丽,吴国*

2019, 21(7): 37-46. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2018.0367

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为研究蚕豆的光合特性及抗氧化酶在铯(Cs+)胁迫下的响应特征，用浓度为0~200 mg/L Cs+溶液浇灌盆栽蚕豆，模拟137Cs随雨水沉降造成的土壤放射性污染，测定不同浓度Cs+溶液浇灌下蚕豆幼苗的光合特性及抗氧化酶活性等的变化。结果显示，蚕豆叶片叶绿素含量随Cs+浓度的增加呈现先增加后下降的趋势，低浓度Cs+（25 mg/L）处理净光合速率（Pn）有所增加，高浓度（200 mg/L）处理Pn略有下降；蒸腾速率（E）、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度（Ci）在一定程度上显著增加；蚕豆叶片的原初光能转化效率（Fv/Fm）、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学淬灭系数（qP）、电子传递速率（ETR）等无显著性变化，非光化学淬灭系数(qNP) 在50 mg/L和200 mg/L处理下显著升高，非光化学耗散增强；过氧化物酶（peroxidase，POD）和抗坏血酸（ascorbate peroxidase，APX）活性显著降低，POD和APX对Cs+胁迫的响应要强于超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）；相关性分析表明，蚕豆的Pn和POD、APX活性与其体内Cs+富集量呈一定的负相关关系。结果表明蚕豆对Cs+胁迫的耐受性强，有较强的Cs+富集能力，且主要蓄积在根中，安全性增强，在土壤铯污染修复中具有较大的应用潜力。

葡萄根际土壤真菌群落多样性分析

史芳芳,李向泉*

2019, 21(7): 47-58. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2018.0484

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为了解新疆兵团第十二师不同葡萄种植产区根际土壤真菌群落多样性，以十二师五一农场(WY)、三坪农场（SP）、头屯河农场(TTH)、221团(221)、222团(222)及农业科学研究所 (NKS)共6个不同区域葡萄根际土壤样品为试验材料，对土壤理化性质和微生物种类进行检测，并对土壤真菌18S RNA V2区进行高通量测序，以分析真菌群落多样性及丰度，并对土壤理化性质与土壤真菌菌群多样性进行相关性分析。结果表明： NKS的土壤肥力最高，各养分含量均在极丰等级。18S RNA测序结果显示，不同区域的真菌组成存在差异，SP和WY、221和222、NKS和TTH两两之间真菌群落结构相似，其中子囊菌门（Ascomycota）真菌占总菌群比例分别约为80%、60%和30%左右，而NKS的担子菌门（Basidiomycota）真菌占比远远高于其他5个地区，占总菌群的47%。Alpha多样性分析显示，222团的土壤真菌群落多样性最高，221团次之，三坪农场多样性最低。Beta多样性分析显示221团和222团的葡萄根际土壤真菌菌群组成最相似。土壤环境因子有机质、碱解氮和有效磷与土壤真菌群落组成存在显著正相关关系，表明可以通过调节土壤养分水平，来改变葡萄土壤真菌群落组成和遗传多样性水平。上述结果对真菌水平上改良土壤和葡萄土壤质量评价具有指导意义，也为十二师葡萄产区今后的施肥策略提供参考依据。

计算机视觉技术在猪行为识别中应用的研究进展

李丹,陈一飞*,李行健,蒲东

2019, 21(7): 59-69. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2018.0533

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中国生猪养殖规模和数量在不断扩大，养殖信息化是今后生猪饲养监管的重要模式。计算机视觉技术作为信息处理的有效辅助技术，提供了一种自动化、非接触式、低成本、高收益且对动物无伤无压力的行为识别方式，可用于考量生猪健康状况并及时预防和发现疾病。介绍了猪行为识别视觉系统，回顾了视觉技术在生猪目标提取和个体识别、行为识别分析中的应用及算法，分析了现存视觉系统及行为识别方法在准确性、有效性与适用性方面存在的问题，提出了视觉系统的改进策略及今后计算机视觉技术在猪体识别和行为识别应用中的重点研究方向。

基于EDEM的油菜移栽成穴装置作业性能仿真与试验研究

向伟1,2,吴明亮1*,吕江南2,马兰2,全伟1,刘佳杰2,肖乐3

2019, 21(7): 70-81. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2018.0794

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为提高油菜移栽成穴装置作业性能，成型更优参数的栽植穴，采用模拟仿真和土槽试验相结合的方法研究成穴作业性能，优化成穴装置作业参数。运用EDEM软件仿真生成土壤与成穴装置，以栽植穴开口纵长和有效深度为响应值，结合响应面法Box-Behnken试验设计，模拟研究不同作业参数下的成穴效果，完成参数寻优。得出作业参数最优组合：穴刺直径35 mm、锥尖倒角64°、入土深度68 mm。土槽试验和仿真试验对比结果表明，开口纵长和有效深度平均相对误差分别为4.0%和5.68%，最优参数下土槽试验中栽植穴的有效深度47.2 mm、开口纵长84.4 mm。该研究优化了成穴装置作业参数，提高成穴作业效果，为今后的成穴机构与土壤相互作用关系的研究提供技术支持。

基于BP神经网络的华北落叶松小班蓄积预估模型研究与应用

陈玉玲1,吴保国1*,崔岩2,魏彦军3

2019, 21(7): 82-93. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2018.0410

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林分蓄积是衡量小班林分生产力的重要指标。选择华北落叶松人工林小班数据，对以年龄、公顷株数和立地指数为自变量，小班公顷蓄积为因变量的BP (back propagation)神经网络模型和多元回归模型进行研究。研究结果表明：①BP神经网络参数最优组合：三层网络结构包括输入层3个神经元，隐含层10个神经元和1个神经元，输出层1个神经元，R语言算法选用含有动量的自适应梯度下降法，MATLAB软件算法选择Levevberg-Marquardt法；②多元回归模型中,生长理论方程为基础修正函数“Logistic+幂函数”组合的修正模型V=SI0.9772N0.51030.500 1/\[1+44.226 1exp(-0.146 6t)\]表现最优,其决定系数R2为0.721 8；③BP模型预测精度最高，其次是多元回归模型和材积表法。基于以上研究，为了提高BP模型的实用性，通过JAVA和R语言编程方式,将构建BP神经网络小班蓄积预估模型存储到收获预估模型的模型库中，在人工林收获预估中实现BP模型的调用，实现从经典的数学模型形式向智能化软件方向发展，提高BP模型在实际生产中的可操作性，为森林经营作业提供决策支持。

生物杀虫剂在蜂业生产中的应用进展

程冰晓,张大卫,杨柳,魏月*,马晶军*

2019, 21(7): 94-101. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2019.0032

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蜂业生产中使用化学杀虫剂在有效抵抗病虫害的同时也可能给蜂产品带来一定程度的污染，因此，开发环境友好型生物杀虫剂势在必行。近年来，低毒、低残留的生物杀虫剂在蜂业生产中得到广泛应用。详细介绍了蜂业生产中常见的生物杀虫剂及其分类和作用机理，总结了国内外生物杀虫剂在蜜蜂病虫害防治中的应用，对生物杀虫剂在蜂业生产中应用的可行性进行了评估，旨在为广大养蜂者提供更安全、高效的防治蜂群病虫害的方法，以期实现生物杀虫剂在蜂业生产中的合理应用。

人工沙棘林沙棘木蠹蛾灾害预警指标体系的构建与应用

门丽娜1,2,王利军1,张宇宏3,曹悦1,韩有志1,2*,张志伟1,2*

2019, 21(7): 102-111. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2018.0479

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沙棘是防风固沙、保持水土和改良土壤的先锋树种，是区域经济发展、维护生物多样性的重要生物资源，但人工沙棘林易遭受蛀干、蛀根害虫——沙棘木蠹蛾(Eogystia hippophaecolus)的危害。为了提供沙棘木蠹蛾防控的量化测报和预警结果，指导钻蛀性害虫防控，结合指标预警法和对象属性解析法，计算了沙棘木蠹蛾灾变过程中警源、警兆和警情等不同要素的综合预警指标值，构建了沙棘木蠹蛾的灾害预警指标体系。进一步以山西晋中市人工沙棘林为样区，利用本体系预测沙棘木蠹蛾灾害发生情况。结果表明，该调查区警源、警兆和警情值分别为22.9、23.2和20.7，综合警度值为66.8，处于中警等级。该体系不但预估了害虫危害程度，还作出精准定位、发布预警信号，为进一步量化防控措施提供资料，减少虫害带来的经济损失。为农林业有害生物灾害监测和预警系统的构建提供有效支撑和参考。

头孢菌素类降解菌Achromobacter sp.YF-1的筛选与功能鉴定

张永芳1,王明明2,张东旭1*,李宝元1,白海1,张弘驰1,张红利1,宋倩1,张荻1,李树友3

2019, 21(7): 112-119. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2019.0257

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为合理、无污染地利用头孢菌素类废弃药渣，以长期堆放的头孢菌素类药渣土壤为样品源，从中获得浸出液，通过第三代头孢药品头孢克肟驯化、筛选出具有头孢菌素类抗生素降解能力的菌株；利用革兰氏染色法、电镜超薄切片技术双染色法对其进行形态学观察，16S rDNA进行分子生物学序列分析；采用单因素控制变量法对菌株的生长特性及最佳降解条件进行了初步探讨。结果表明：该菌为杆状细菌，无芽孢；经16S rDNA序列比对，进一步确定该菌株属于Achromobacter属，并命名为Achromobacter sp. YF-1；该降解菌在温度37℃、pH 6~7、转速120 r/min培养条件下培养7 d，头孢菌素类抗生素降解率达92.71%；该菌株对头孢菌素类抗生素的降解能力稳定，可用于处理药渣中残留的头孢菌素类抗生素。

滴灌条件下水溶性肥料对灌水器堵塞影响

夏彬芸,陈红*,李善军,张衍林,邵显,孙国辽,熊俊强

2019, 21(7): 120-127. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2018.0398

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为探究滴头流量等因素对水肥一体化滴灌系统灌水器堵塞的影响规律，指导滴灌系统的防堵塞管理工作，以相对流量作为堵塞程度的评价指标，通过单因素试验分析了肥液浓度、滴头流量、滴头工作压力、过滤器类型、滴头类型5个因素对灌水器堵塞情况的影响，采用正交试验筛选出抗堵塞的最佳灌溉模式。结果表明，肥液浓度越大，滴头和过滤器越易发生堵塞；滴头流量越大，相对流量也越大，大流量滴头相对不易发生堵塞；相对流量随着滴头工作压力的增大呈现先增后减趋势，工作压力过大也会引起滴头堵塞，农业灌溉过程中应选取适宜的滴头工作压力；叠片式过滤器比网式过滤器过滤效果更好；压力补偿式滴头抗堵塞性能优于八孔流量可调式滴头。最佳灌溉模式为：水溶性肥料稀释比例为1∶200，滴头工作压力为0.1 MPa，滴头为流量4 L/h的压力补偿式滴头。

微生物肥料替代化肥在苹果种植中的应用效果研究

张杰1,2,马亚君1,贺志斌1,高芳芳1,张少骅1,王超然1,赵丹晨1

2019, 21(7): 128-135. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2018.0483

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为探究微生物肥料（固体生物有机肥+液体微生物菌剂）替代部分化肥在苹果种植中的应用效果，以短枝红富士苹果为试验材料，研究100%化肥（CK）、微生物肥料+100%化肥（T1）、微生物肥料+80%化肥（T2）、微生物肥料+60%化肥（T3）、微生物肥料+40%化肥（T4）、微生物肥料+20%化肥（T5）、仅微生物肥料（T6）共7种施肥方式对土壤理化性质、果树的树体生长指标、产量、品质及经济效益等的影响。结果表明，与CK相比，微生物肥料的添加可以显著改善土壤理化性质，能够增加新梢长度、叶面积及叶绿素含量，促进苹果树体的生长，提高苹果产量。在施用微生物肥料的情况下，化肥施用量只需要施用通常的60%（T3），即可满足苹果生长，并能提高土壤质量，使果园的净利润达到最大。说明微生物肥料替代化肥在苹果种植中具有较高的可行性，为苹果生产中科学施肥提供理论依据。

施肥对科尔沁沙地苜蓿生长及产草量的影响

赵力兴1,高阳1,李天琦1,王琳1,王显国2,高凯1,3*

2019, 21(7): 136-144. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2018.0596

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为探讨施肥量对科尔沁沙地苜蓿生长及产量的影响，对不同施肥水平下科尔沁沙地的苜蓿干鲜草产量、枝条长度、茎粗、枝条数、株高等相关指标进行检测，并计算生长速率、茎叶比、根冠比、干鲜比。结果表明：①第一茬枝条长度、第二茬茎粗和根冠比均随施肥量的增加呈先升高后降低的趋势，第二茬枝条数随施肥量的增加而增加，第三茬枝条数则随施肥量的增加而降低。②通过相关性分析表明，对苜蓿干草产量贡献大小的指标排序依次为茎粗＞枝条数＞枝条长度。③第一茬紫花苜蓿生长速率变化较为平稳，第二、三茬苜蓿均呈现前期生长迅速后期减慢的规律。④苜蓿干草总产量随施肥量的增加而呈现先增后减的趋势，遵循报酬递减规律，在总施肥量为656.25 kg/hm2时苜蓿干草总产量最高，达到17 218.9 kg/hm2。因此，建议施肥量为返青施肥375 kg/hm2(N 60 kg/hm2、P2O5 56.25 kg/hm2、K2O 56.25 kg/hm2)，第一次刈割施肥131.25 kg/hm2(N 21 kg/hm2、P2O5 19.687 5 kg/hm2、K2O 19.687 5 kg/hm2)，第二次刈割施肥150 kg/hm2(N 24 kg/hm2、P2O5 22.5 kg/hm2、K2O 22.5 kg/hm2)，施肥总量656.25 kg/hm2(N 105 kg/hm2、P2O5 98.437 5 kg/hm2、K2O 98.437 5 kg/hm2)。结果为科尔沁沙地苜蓿合理施肥管理提供依据。

植烟密度对烤烟“高温逼熟”现象的影响

赵松超1,赵喆1,李一凡1,饶东明2,秦言敏2,冯小虎2,张友武2,赵铭钦1*

2019, 21(7): 145-154. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2018.0452

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为了解不同植烟密度对烤烟“高温逼熟”现象的影响，设计五种不同植烟密度：13 500株/hm2、15 000株/hm2、16 500株/hm2、17 250株/hm2和18 000株/hm2，研究不同植烟密度对烟株田间微气候、“高温逼熟”发生率、抗氧化酶活性、烤后烟叶化学成分和经济性状的影响。结果表明，15 000株/hm2种植密度下“高温逼熟”发生率最低，该处理下田间微气候因子与“高温逼熟”发生率没有显著相关性，说明该处理下的“高温逼熟”发生率与种植密度无关。烟叶中的过氧化物酶(peroxidase, POD)、多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化氢酶(catalase, CAT)均为15 000株/hm2处理下活性较大，说明15 000株/hm2处理诱导POD、PPO、SOD和CAT活性提高，增强烟株抗逆性。15 000株/hm2种植密度下，烟叶化学成分协调性较为适宜，经济性状较好。因此，相对于其他处理，15 000株/hm2植烟密度有利于提高与抗性有关的酶活性，降低“高温逼熟”发生率，提高烟叶的产量和质量。

3种水生植物的不同组合对富营养水体的净化效果研究

刘敏1,吴铁明1*,刘菡1,喻梦杰1,肖沙沙1,韩奇鹏2

2019, 21(7): 155-160. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2019.0161

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为研究水生植物对富营养化水体的净化效果，选择风车草（Cyperus involucratus，A）、狐尾藻（Myriophylium spicatum，B）和黑三棱（Sparganium stoloniferum，C）3种水生植物，对其单一、2种和3种不同组合进行水培试验，通过实验室模拟富营养化水体，对总氮（TN）、总磷（TP）和化学需氧量（COD）3个水体富营养化指标进行检测。结果显示，随着处理时间的增加，各组对富营养化水体中TN、TP和COD的去除率呈递增趋势；至36 d试验结束时，各组对富营养化水体中TN、TP和COD的去除率，ABC组显著大于AB、AC和BC各组，AB、AC和BC各组显著大于A、B和C各组，ABC组合对富营养化水体中TN、TP和COD的去除率分别达到98.64%、98.36%和95.49%。AB和BC与AC组之间TN单位去除能力和COD单位去除能力存在显著差异。说明在种植密度相同的条件下，3种不同水生植物组合去除富营养化水体总氮、总磷和化学需氧量的效果高于2种不同水生植物组合，而2种不同水生植物组合比1种水生植物的净化效果更优。结果为水生植物净化营养化水体中富营养成分提供理论参考和应用指导。

小麦种子规模化DNA提取及检测体系的优化

张明明1,2§,刘丽华2§,赵建宗3,张力科3,刘阳娜2,李宏博2,张风廷2,姚骥4,庞斌双2*,赵昌平2*

2019, 21(7): 161-169. DOI: 10.13304/j.nykjdb.2019.0094

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以小麦种子分子检测农业行业标准（NY/T 2859-2015）为基础，开发小麦种子快速、规模化提取DNA方法，优化反应体系中各组分含量，为小麦真实性快速执法提供技术支撑。通过对SDS、CTAB、高盐低pH、快速提取和试剂盒5种方法提取的DNA质量、浓度和PCR扩增效果进行比较，发现改进的高盐低pH方法提取种子的DNA质量、浓度能够满足小麦真实性鉴定中42对SSR引物重复鉴定的需求，是利用96孔深孔板和自动化移液工作站规模化、高通量提取DNA的较优方法。进一步优化结果显示该方法在65℃温浴条件下比室温的浓度高出25%，但两种温度条件下提取的DNA质量及浓度均能够满足品种鉴定的需求；沉淀时用0.5倍提取液体积的预冷异丙醇沉淀浓度最高，用室温的异丙醇沉淀的最佳体积是提取液体积的0.6倍。对标准中42对引物的最佳引物浓度和模板浓度均进行了优化，综合所有42对引物的优化结果发现，反应体系为20 μL时，引物终浓度为0.437 5 μmol/L，模板终浓度为10 ng/μL时扩增效率相对较高，扩增产物稳定，能够满足多重电泳的需求。

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