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土壤微生物群落结构与功能对咖啡果皮覆盖的响应

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西南农业学报 2023年第10期36卷 2245-2253页

作者：张昂张尧榆卢志青李丽华董云萍林兴军赵青云孙燕谭军龙宇宙中国热带农业科学院香料饮料研究所/海南省热带香辛饮料作物遗传改良与品质调控重点实验室/农业农村部香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室海南万宁571533 云南省董云萍专家工作站云南普洱665099 云南省闫林专家工作站云南普洱665099 云南农业大学热带作物学院云南普洱665000

【目的】解析不同咖啡废弃物覆盖下微生物群落结构与功能差异及其关键驱动因子,揭示咖啡废弃物调控土壤微生物群落演替机制,为热区咖啡种植园土壤健康保育技术开发提供理论依据。【方法】于海南省万宁市兴隆热带植物园咖啡种质资源圃,... 详细信息

【目的】解析不同咖啡废弃物覆盖下微生物群落结构与功能差异及其关键驱动因子,揭示咖啡废弃物调控土壤微生物群落演替机制,为热区咖啡种植园土壤健康保育技术开发提供理论依据。【方法】于海南省万宁市兴隆热带植物园咖啡种质资源圃,分别设置未覆盖咖啡废弃物(C)、覆盖咖啡枯落物(L)、覆盖咖啡果皮(P)和同时覆盖咖啡枯落物和果皮(PL)4种覆盖处理;监测咖啡园生态系统微环境、土壤理化性质、土壤微生物群落丰度与多样性等指标,预测土壤微生物主要功能,同时分析土壤环境因子与土壤微生物群落结构之间的内在关系,探究咖啡废弃物覆盖驱动土壤细菌和真菌群落演替的关键因子。【结果】咖啡果皮覆盖显著提高土壤速效钾和碱解氮含量,提升效果分别达11.95%和16.19%,但对其他土壤理化性状指标影响不显著;一方面,咖啡果皮覆盖显著提高土壤细菌丰富度以及多样性指数;此外,咖啡果皮覆盖显著提高变形杆菌门和厚壁菌门细菌的相对丰度,提升效果分别达18.79%和82.52%;但显著降低蓝细菌门相对丰度。与之相比,咖啡枯落物覆盖显著提高厚壁菌门相对丰度,但显著降低蓝细菌门相对丰度。另一方面,咖啡枯落物覆盖显著提高子囊菌门真菌的相对丰度,但显著降低放线菌门真菌的相对丰度。尽管咖啡果皮或枯落物覆盖改变部分功能微生物的相对丰度,但土壤微生物主要功能未发生较大改变。【结论】咖啡果皮覆盖显著提高土壤速效钾和碱解氮含量,并促进细菌群落多样性和丰富度提升以及推动细菌群落结构的改变。咖啡果皮覆盖栽培有助于维持咖啡园土壤微生物群落结构与功能的相对稳定,进而促进咖啡园土壤健康保育以及咖啡种植产业的可持续发展。

关键词：咖啡废弃物枯落物覆盖栽培土壤微生物区系土壤健康

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胡椒PnCAD基因的克隆和表达分析

热带作物学报 2022年第12期43卷 2422-2430页

作者：孙也乔王珏胡丽松伍宝朵郝朝运范睿海南大学热带作物学院海南海口570228 中国热带农业科学院香料饮料研究所海南万宁571533 海南省遗传育种与种质资源重点实验室海南万宁571533 海南省热带香辛饮料作物遗传改良与品质调控重点实验室海南万宁571533 海南省Sim Soonliang院士工作站海南万宁571533

木质素在植物体中具有运输水分、支撑植株和加强植物体免受侵害等功能,是苯丙烷代谢途径的重要产物之一。其中肉桂醇脱氢酶(cinnamyl alcohol dehydrogenase,CAD)是该途径中重要的限速酶。本研究在胡椒转录组测序的基础上,用RACE法进行... 详细信息

木质素在植物体中具有运输水分、支撑植株和加强植物体免受侵害等功能,是苯丙烷代谢途径的重要产物之一。其中肉桂醇脱氢酶(cinnamyl alcohol dehydrogenase,CAD)是该途径中重要的限速酶。本研究在胡椒转录组测序的基础上,用RACE法进行克隆,对PnCAD基因全长进行生物信息学分析,并对其蛋白进行理化性质、亚细胞定位和系统进化树等分析;最后运用实时荧光定量PCR进行分析。结果表明:克隆得到CAD基因的全长cDNA,长度为1364 bp,开放阅读框(open reading frame,ORF)为1071 bp,编码356个氨基酸,预测相对分子量为3.879 kDa,等电点为6.27,属于亲水性蛋白;含有3个N-糖基化特征序列和9个磷酸化位点,可能处于细胞质内。结构域分析发现,胡椒CAD蛋白含有NAD(P)结合位点、多个催化锌和结构锌结合位点。系统进化树分析表明,胡椒CAD与细辛CAD6亲缘关系最近,胡椒和细辛的同源性最高为76%,均隶属于比较原始的双子叶植物。通过荧光定量分析发现,黄花胡椒在辣椒疫霉菌侵染下表达量升高,在8 h达到最高值,约为对照的10倍;之后在24 h时出现小幅度升高,约为对照组的6倍,之后下降。‘热引1号’胡椒的表达量在侵染8 h时达到最低,之后缓慢上升。总体来说,所有时间下黄花胡椒基因表达量均高于‘热引1号’胡椒,且差异显著。本研究结果可为今后研究胡椒抗非生物胁迫功能提供参考,为PnCAD基因的功能研究提供理论依据。

关键词：胡椒 PnCAD 基因克隆生物信息学分析荧光定量PCR

3种不同萃取方法对黑胡椒香气物质的气质联用分析

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热带作物学报 2022年第5期43卷 1055-1063页

作者：王珏钟壹鸣孙也乔胡丽松伍宝朵郝朝运范睿海南大学热带作物学院海南海口570228 中国热带农业科学院香料饮料研究所海南万宁571533 海南省遗传育种与种质资源重点实验室海南万宁571533 海南省热带香辛饮料作物遗传改良与品质调控重点实验室海南万宁571533 海南省Sim Soonliang院士工作站海南万宁571533

为探究不同提取方法对黑胡椒挥发性成分的影响,本研究以黑胡椒为材料,利用顶空固相微萃取法(HS-SPME)、戊烷∶乙醚(1∶1)溶剂萃取法和甲基叔丁基醚(MTBE)溶剂萃取法对黑胡椒中的香气成分进行提取,结合气相色谱质谱联用法(gas chromatogr... 详细信息

为探究不同提取方法对黑胡椒挥发性成分的影响,本研究以黑胡椒为材料,利用顶空固相微萃取法(HS-SPME)、戊烷∶乙醚(1∶1)溶剂萃取法和甲基叔丁基醚(MTBE)溶剂萃取法对黑胡椒中的香气成分进行提取,结合气相色谱质谱联用法(gas chromatography-mass spectrometry)和主成分分析法(PCA)对提取的香气物质进行分析。3种提取方法共得到6类(烯类、醇类、酚类、烃类、崁类、烯类氧化物)33种物质。戊烷∶乙醚(1∶1)溶剂萃取法、MTBE溶剂萃取法及顶空固相微萃取法分别检测到25、23、27种挥发性化合物,其中,相对含量较高的化合物均为3-蒈烯、柠檬烯、β-石竹烯、β-蒎烯。2种溶剂萃取法中,戊烷∶乙醚(1∶1)溶剂萃取法检测到的特有化合物有α-松油烯、α-松油醇、β-金合欢烯;与2种溶剂萃取法相比,顶空固相微萃取法(HS-SPME)检测到的特有化合物有樟脑、4-萜烯醇、2-(4-甲基苯基)丙-2-醇、橙花醇、香树烯、β-甜没药烯和愈创兰油烃。结合主成分分析得出,β-蒎烯、3-蒈烯、柠檬烯、β-石竹烯对黑胡椒香气风味贡献率较大,其中顶空固相微萃取法(HS-SPME)与2种溶剂萃取法所得成分差异明显。在溶剂萃取法中,戊烷∶乙醚(1∶1)溶剂萃取法优于MTBE溶剂萃取法。溶剂萃取法与顶空固相微萃取法所得物质在种类与数量上均存在差异。在胡椒香气物质检测时,将2种方法相结合可以更大程度保证所得化合物种类的丰富性和全面性。

关键词：黑胡椒溶剂萃取顶空固相微萃取气质联用

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橡胶/香露兜间作对香露兜香气成分的影响

热带作物学报 2023年第3期44卷 535-544页

作者：张昂李丽华钟壹鸣钟大玲秦晓威吉训志周艳飞鱼欢中国热带农业科学院香料饮料研究所/海南省热带香辛饮料作物遗传改良与品质调控重点实验室/农业农村部香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室海南万宁571533 云南农业大学热带作物学院云南普洱665000 热带特色林木花卉遗传与种质创新教育部重点实验室/海南大学林学院/海南大学热带作物学院海南海口570228

香露兜是中国热带地区特色香料作物之一,其叶片香气成分含量是鉴定香露兜品质的关键指标。香露兜适宜在遮阴条件下种植,其中在橡胶林下间作香露兜是海南地区常见的栽培模式,但橡胶间作香露兜后对香露兜叶片香气成分的影响仍未探明。本... 详细信息

香露兜是中国热带地区特色香料作物之一,其叶片香气成分含量是鉴定香露兜品质的关键指标。香露兜适宜在遮阴条件下种植,其中在橡胶林下间作香露兜是海南地区常见的栽培模式,但橡胶间作香露兜后对香露兜叶片香气成分的影响仍未探明。本研究拟通过盆栽试验,对比橡胶/香露兜间作处理和香露兜单作条件下土壤理化性质和香露兜叶片香气成分种类与含量的差异。结果表明,橡胶/香露兜间作处理与香露兜单作相比,显著提高土壤容重13.63%,土壤碱解氮含量59.71%,土壤速效磷含量193.03%、土壤速效钾含量9.78%,土壤pH降低1.00(P香气成分,间作与单作相比,酮类、呋喃类、呋喃酮类、烃类和酚类的物质种类数量分别减少56.52%、14.29%、33.33%、20.00%、28.57%(P香气成分含量分别显著减少65.28%、20.88%和69.00%,但醇类、呲咯类、酯类和呋喃酮类香气成分含量分别增加31.50%、597.56%、122.78%、96.89%(P香露兜叶片酮类、呋喃类、呋喃酮类、烃类和酚类香气成分组成减少的主要原因;间作模式通过降低pH、提高土壤速效磷和碱解氮含量显著提高醇类、呲咯类、酯类含量,减少呋喃类、烃类含量;吡咯类物质是香露兜叶片主要香气成分物质,因此,橡胶/香露兜间作模式显著促进香露兜香品质提升。研究结果对优化和推广橡胶间作香露兜具有积极作用,有助于促进胶农增收以及相关产业的可持续发展。

关键词：橡胶树香露兜间作香气成分土壤理化性质

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低温胁迫对小粒种咖啡幼苗生理特性的影响

中国农业科技导报 2023年第2期25卷 60-67页

作者：黄丽芳龙宇宙李金芹董云萍王晓阳陈鹏王宪文闫林中国热带农业科学院香料饮料研究所农业农村部香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室海南省热带香辛饮料作物遗传改良与品质调控重点实验室海南万宁571533 海南省Sim Soonliang院士工作站海南万宁571533 云南农业大学热带作物学院云南普洱665099 保山市质量技术监督综合检测中心云南保山678000

为探讨小粒种咖啡的耐寒机制,以1年生小粒种咖啡为试验材料,对不同低温过程中叶片渗透调节物质含量、抗氧化酶活性及细胞膜透性等生理指标进行测定,探究其变化规律,并对各个指标间的关系进行相关性及主成分分析。结果表明,小粒种咖啡叶... 详细信息

为探讨小粒种咖啡的耐寒机制,以1年生小粒种咖啡为试验材料,对不同低温过程中叶片渗透调节物质含量、抗氧化酶活性及细胞膜透性等生理指标进行测定,探究其变化规律,并对各个指标间的关系进行相关性及主成分分析。结果表明,小粒种咖啡叶片脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量以及总超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性在8℃处理时平稳上升,在4、0、-2℃处理时均呈先升后降的趋势;过氧化物酶活性随着温度的降低和处理时间的延长也先升高后降低。丙二醛含量和相对电导率变化趋势相似,均随着温度降低逐渐增加,二者均在0℃处理48 h和-2℃处理48 h时达较大值,为132.00、124.58 nmol·g^(-1)和91.29%、98.35%,相关性分析表明丙二醛和相对电导率呈极显著正相关关系。综上所述小粒种咖啡在低温胁迫下通过调节自身的抗氧化酶活性及渗透调节物质含量来缓解低温胁迫造成的伤害,表现出较强的抗寒能力,该结果可为咖啡的资源保护、引种驯化及品种选育提供理论支持。

关键词：小粒种咖啡低温胁迫生理指标相关性

流式细胞术估测胡椒属植物基因组大小方法的建立及应用

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热带作物学报 2023年第11期44卷 2265-2272页

作者：伍宝朵胡丽松冯楗雄范睿郭芬吉训志郝朝运闫林中国热带农业科学院香料饮料研究所海南万宁571533 云南农业大学热带作物学院云南普洱665000 海南省SimSoonliang院士工作站海南万宁571533 农业农村部香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室海南万宁571533

为建立胡椒属资源基因组大小流式细胞术测定方法,本研究筛选了6种细胞核提取液和3种不同部位叶片,以已知基因组大小的黄瓜为标样,运用流式细胞术对胡椒属资源基因组大小进行了测定。结果表明:改良细胞核提取液和倒一叶是适合胡椒流式细... 详细信息

为建立胡椒属资源基因组大小流式细胞术测定方法,本研究筛选了6种细胞核提取液和3种不同部位叶片,以已知基因组大小的黄瓜为标样,运用流式细胞术对胡椒属资源基因组大小进行了测定。结果表明:改良细胞核提取液和倒一叶是适合胡椒流式细胞术的提取液和取样部位;栽培胡椒品种古晋、Aman和EMAS胡椒的基因组大小为667.94~719.32 Mb,而热引1号、柬埔寨小叶种、班尼约尔1号和73F5的基因组大小为759.69~785.38 Mb,因此不同栽培品种之间基因组大小存在差异;推算基因组大于900 Mb的石楠藤和山蒟的染色体条数应该是大于52且为13的倍数,基因组大小在600~800 Mb范围内种质的染色体数可能是52条。杂交种不但具有与栽培胡椒和黄花胡椒相近的表型,其基因组大小也几乎等于栽培胡椒和黄花胡椒的平均值,推测杂交种可能是栽培胡椒和黄花胡椒的杂交后代。本研究可为胡椒属资源基因组大小测定提供方法,也将为胡椒属种质资源评价及远源杂交等研究提供技术基础。

关键词：胡椒属流式细胞术细胞核提取液基因组大小

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槟榔间作咖啡模式对咖啡光合特性及产量的影响

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热带作物学报 2022年第9期43卷 1824-1832页

作者：赵少官董云萍赵青云钟壹鸣化党领张昂中国热带农业科学院香料饮料研究所/海南省热带香辛饮料作物遗传改良与品质调控重点实验室海南万宁571533 河南农业大学资源与环境学院河南郑州450003 云南省董云萍专家工作站云南普洱665099

为了探明槟榔-咖啡间作槟榔冠层的遮荫度对咖啡叶片的光合特性及其产量的影响,在海南省琼海大陆基地设计3种不同间作模式的大田试验:(1)高密度种植(H):咖啡、槟榔株行距均为2.5 m×3.0 m;(2)中密度种植(M):咖啡株行距2.0 m×3.0 m、槟榔... 详细信息

为了探明槟榔-咖啡间作槟榔冠层的遮荫度对咖啡叶片的光合特性及其产量的影响,在海南省琼海大陆基地设计3种不同间作模式的大田试验:(1)高密度种植(H):咖啡、槟榔株行距均为2.5 m×3.0 m;(2)中密度种植(M):咖啡株行距2.0 m×3.0 m、槟榔4.0 m×3.0 m;(3)低密度种植(L):咖啡株行距2.0 m×3.0 m、槟榔株行距6.0 m×6.0 m。分别测定不同种植模式处理下土壤理化性质和咖啡植株光合速率、气孔导度、蒸腾速率等光合指标,以及咖啡单株产量,并利用灰色关联度分析评价不同间作模式下叶片光合特性指标和产量,并对其影响因子进行探究。结果表明,在不同间作处理中除低密度种植模式下土壤温度显著低于其他种植模式外,其余指标并无显著差异;相较于M,H和L叶片的净光合速率和气孔导度分别降低了0.06~0.97μmol/(m2·s)、0.49~0.97μmol/(m2·s)和0~0.04 mol/(m2·s)、0.01~0.08 mol/(m2·s)。M叶片的蒸腾速率年变化除了夏季低于H 0.11 mmol/(m2·s)左右,高于L 0.47 mmol/(m2·s)左右。其他时期M曲线分别高出H和L 0.33~0.78 mmol/(m2·s)、0.17~0.92 mmol/(m2·s)。在水分利用率方面3种种植模式之间全年变化较为复杂,没有明显的差异性。其中咖啡叶片的气孔导度和蒸腾速率指标响应于种植模式;中密度种植处理下的咖啡单株鲜果产量相较于高、低密度种植处理分别增产19.41%和18.69%,咖啡单位面积产量方面显著增产50.62%和41.67%。通过灰色关联度分析发现,中密度种植模式表现较好,在咖啡不同生长时期等权关联度和加权关联度位次均为第一。以上结果表明,在槟榔-咖啡间作体系中,适当密植咖啡以及增加槟榔行间距有助于提高咖啡总产量,在实际生产过程中建议推行中密度间作的种植模式,可以有效地提升间作模式的综合优势,提高土地单位面积的收益。

关键词：复合栽培光合速率蒸腾速率水分利用效率灰色关联度分析

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腰果角盲蝽气味结合蛋白基因HtheOBP3的克隆及组织表达分析

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植物保护学报 2023年第1期50卷 71-80页

作者：张绍华孟倩倩刘爱勤颜日辉林先武孙世伟李付鹏王政中国热带农业科学院香料饮料研究所海南省热带香辛饮料作物遗传改良与品质调控重点实验室万宁571533 海南大学植物保护学院热带农林生物灾害绿色防控教育部重点实验室海口570228 重庆市疾病预防控制中心消毒与媒介生物控制所重庆400042

为明确腰果角盲蝽Helopeltis theivora气味结合蛋白3(odorant binding protein 3,OBP3)功能及其嗅觉感受机制,利用PCR技术结合c DNA末端快速扩增(rapid amplification of c DNA ends,RACE)技术克隆其cDNA全长序列,利用多个生物信息学软件对其进行序列分析,并通过实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,qPCR)技术检测其在腰果角盲蝽成虫不同组织中的表达量。结果显示,腰果角盲蝽HtheOBP3基因(GenBank登录号为QHI06949)开放阅读框为474 bp,编码157个氨基酸残基,预测蛋白分子量约为17.15 kD,等电点为5.14,无信号肽和跨膜结构,蛋白氨基酸序列中具有6个保守半胱氨酸残基和性信息素结合蛋白-普通气味结合蛋白(pheromone binding protein-general odorant binding protein,PBP-GOBP)家族的保守结构域。HtheOBP3蛋白具有6个α-螺旋和3对二硫键,其中5个α-螺旋形成1个结合口袋。腰果角盲蝽HtheOBP3与其他20种半翅目昆虫OBP的6个保守半胱氨酸位点完全一致,腰果角盲蝽HtheOBP3的氨基酸序列与薇甘菊颈盲蝽Pachypeltis micranthus PmicOBP4的氨基酸序列一致性最高,为55.56%。在37种不同昆虫的OBP蛋白中,腰果角盲蝽HtheOBP3与6种半翅目昆虫OBP聚为一个分支,其中与薇甘菊颈盲蝽PmicOBP4亲缘关系最近。腰果角盲蝽成虫各组织中HtheOBP3均有表达,其中在触角中表达量最高,其次为足。表明腰果角盲蝽HtheOBP3是典型的气味结合蛋白,其可能兼具嗅觉和非嗅觉感受等生理功能。

关键词：腰果角盲蝽气味结合蛋白基因克隆序列分析组织表达

咖啡豆烘焙过程中油脂脂肪酸组成、挥发性风味及活性成分的演变规律

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食品科学 2022年第24期43卷 210-222页

作者：董聪慧董文江程金焕胡荣锁何红艳陈小爱龙宇宙黄家雄陈罡陈舰飞宁夏大学食品与葡萄酒学院宁夏银川750021 中国热带农业科学院香料饮料研究所海南万宁571533 海南省特色热带作物适宜性加工与品质控制重点实验室海南万宁571533 云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所云南保山678600 普洱富民农业装备有限公司云南普洱665000

以云南小粒种咖啡豆为试材,系统研究烘焙过程中咖啡油脂理化性质、脂肪酸组成、挥发性成分及活性成分的变化规律。结果表明:随着烘焙度加深,油脂色泽加深;酸价呈增加的趋势,由1.60 mg/g增至3.75 mg/g;碘值反之,由142.04 g/100 g降至83.1... 详细信息

以云南小粒种咖啡豆为试材,系统研究烘焙过程中咖啡油脂理化性质、脂肪酸组成、挥发性成分及活性成分的变化规律。结果表明:随着烘焙度加深,油脂色泽加深;酸价呈增加的趋势,由1.60 mg/g增至3.75 mg/g;碘值反之,由142.04 g/100 g降至83.12 mg/100 g;茴香胺值先增大后减少,其值在3.40~16.26之间;皂化值略有降低,但无显著差异;共鉴定出11种脂肪酸,主要为亚油酸相对含量在43.06%~64.39%之间,其次为硬脂酸和棕榈酸相对含量在12.67%~27.55%之间,油酸相对含量为9.03%~17.20%;脂肪酸组成影响不明显,但各脂肪酸的含量存在一定差异;利用气相色谱-质谱从极浅度到法式重度的咖啡油脂样品中分别检出25、33、36、53、54、59、64种和58种挥发性成分,主要成分有呋喃类化合物、吡嗪类化合物、酮类化合物、吡咯类化合物等,其种类和含量均呈减小趋势;活性成分中咖啡豆醇、α-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚含量均减少;而总酚含量不断增加,由7.75 mg/100 g升至15.96 mg/100 g。本研究结果可为咖啡精深加工及资源高值化利用提供理论依据和技术支撑。

关键词：烘焙咖啡油脂挥发性成分脂肪酸组成活性成分