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武汉和宁夏地区‘威代尔’干白葡萄酒挥发性风味物质差异分析

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中国酿造 2024年第3期43卷 109-115页

作者：侯雨君余仲谋周慧敏孟琳廖晓利辛海平中国科学院武汉植物园湖北武汉430074

以武汉和宁夏2个不同产区的2022年‘威代尔’干白葡萄酒为实验材料,通过顶空-固相微萃取(HS-SPME)与气相色谱-质谱(GC-MS)联用方法,分析两地‘威代尔’干白葡萄酒挥发性物质的差异性。结果表明,两个产区的‘威代尔’干白葡萄酒中共检出... 详细信息

以武汉和宁夏2个不同产区的2022年‘威代尔’干白葡萄酒为实验材料,通过顶空-固相微萃取(HS-SPME)与气相色谱-质谱(GC-MS)联用方法,分析两地‘威代尔’干白葡萄酒挥发性物质的差异性。结果表明,两个产区的‘威代尔’干白葡萄酒中共检出了713种挥发性风味物质。不同产区的‘威代尔’干白葡萄酒挥发性风味物质种类基本相同,但各成分的含量有明显区别,影响两款葡萄酒风味的主要差异性挥发风味物质有36种。风味组学桑基图分析结果表明,两个产区的差异物质主要集中在果香、生青味、甜香、蜡香、药草香、木香等感官风味。通过正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)及变量投影重要性(VIP)分析值,鉴定了1-庚醇,5-甲基-2-庚-4-酮,β-苯乙酸乙酯等8种挥发性风味物质作为区分宁夏和武汉‘威代尔’干白葡萄酒风味差异的主要特征标志物。该研究有效实现了对武汉威代尔及宁夏威代尔的葡萄酒挥发性风味物质进行鉴定和区分,解释了其风味差异的来源。

关键词：葡萄酒挥发性风味物质不同产区差异物质正交偏最小二乘判别分析

基于高光谱图像波段融合的猕猴桃软腐病早期分类检测

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光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 241-249页

作者：高宏盛郭志强曾云流丁港王逍遥李黎武汉理工大学信息工程学院湖北武汉430070 华中农业大学园艺植物生物学教育部重点实验室国家柑橘保鲜技术研发专业中心湖北武汉430070 中国科学院植物种质创新与特色农业重点实验室中国科学院猕猴桃产业技术工程实验室中国科学院种子创新研究院中国科学院武汉植物园湖北武汉430074

软腐病是猕猴桃采后贮藏和销售过程中危害最严重的真菌病害,其潜伏期长,在染病早期还未表现出明显病状时,依靠人工筛选很难将其分类。为此应用高光谱成像技术(470~900 nm)对软腐病的早期分类检测展开研究。采集了健康猕猴桃以及感染软... 详细信息

软腐病是猕猴桃采后贮藏和销售过程中危害最严重的真菌病害,其潜伏期长,在染病早期还未表现出明显病状时,依靠人工筛选很难将其分类。为此应用高光谱成像技术(470~900 nm)对软腐病的早期分类检测展开研究。采集了健康猕猴桃以及感染软腐病的早期和晚期猕猴桃共295个高光谱图像,并采用Kennard-Stone算法将样本按照7∶3划分为训练集和测试集样本。首先对样本进行感兴趣区域的选择,然后取该区域的平均光谱作为样本的原始光谱曲线。对原始光谱曲线采用主成分分析(PCA)、连续投影算法(SPA)和竞争性自适应重加权算法(CARS)进行光谱特征的提取。与此同时,对SPA求解过程中的8个特征波段使用非下采样轮廓波变换(NSCT)进行波段融合获得融合图像,然后使用灰度共生矩阵法(GLCM)提取融合图像的纹理特征。最后将光谱特征和纹理特征进行融合并分别建立最近邻算法(KNN)、随机森林(RF)以及支持向量机(SVM)分类模型进行猕猴桃软腐病的早期分类检测。此外,还与其他文献中使用主成分图像或特征波段提取的纹理特征进行了对比。该研究主要创新点为:使用NSCT对特征波段图像进行融合后再提取其纹理特征,既降低了特征维度,减少了特征冗余,又融合了不同波段图像的互补信息,提高了分类准确率。实验结果表明,SVM是最适合该研究的分类器,单独使用光谱特征或纹理特征进行分类的结果都不够理想,但两种特征融合后分类准确率最高可达到92.05%,多数猕猴桃软腐病早期样本得到了正确识别,这说明两种特征的融合获得了高光谱图像中光谱和图像的差异性信息,体现了高光谱图像的“空谱合一”。该研究对软腐病早期猕猴桃进行了快速、准确的无损检测,可为猕猴桃的采后品质分级提供一定的参考和指导意义。

关键词：猕猴桃软腐病高光谱图像波段融合空谱合一无损检测

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淹水对丹江口库区新增消落区土壤养分的影响

生态学杂志 2024年第7期 2118-2126页

作者：王恺丽李潜李林洋葛乐陈鹏袁晓良张小全李志国刘毅中国科学院武汉植物园/水生植物与流域生态重点实验室中国科学院大学大自然保护协会北京代表处

丹江口水库是南水北调中线工程的水源地，水库大坝加高引起的水位变化深刻影响库区消落区湿地生态系统功能。以丹江口库区新增消落区为研究对象，采集淹水前后消落区不同土地利用方式的土壤，探讨淹水对丹江口库区新增消落区土壤养分的... 详细信息

丹江口水库是南水北调中线工程的水源地，水库大坝加高引起的水位变化深刻影响库区消落区湿地生态系统功能。以丹江口库区新增消落区为研究对象，采集淹水前后消落区不同土地利用方式的土壤，探讨淹水对丹江口库区新增消落区土壤养分的影响。结果表明，淹水影响新增消落区不同土地利用方式和不同高程的土壤养分含量。淹水前，不同土地利用方式土壤综合养分指数处于Ⅰ～Ⅱ级水平，顺序依次为弃耕区>自然恢复区>乔木区>灌木区>农田区；淹水后，土壤综合养分指数提升到Ⅱ～Ⅲ级水平，其中，乔木区综合养分指数最高，依次为灌木区、农田区、自然恢复区和弃耕区。土壤综合养分指数的空间分布表明，高程和土地利用方式共同影响新增消落区土壤质量，基于自然的人工植被恢复有利于新增消落区生态功能的快速恢复，保证库区水质的安全。

关键词：消落区丹江湿地植被恢复土壤养分退耕还湿

藏南谷地湿地植物丛枝菌根真菌群落结构随海拔变化的驱动因素初探

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植物科学学报 2024年第1期42卷 34-42页

作者：欧阳建鑫李伟操瑜西藏大学理学院生态研究中心拉萨850000 中国科学院武汉植物园水生植物研究中心武汉430074 中国科学院武汉植物园湿地进化与生态恢复湖北省重点实验室武汉430074

丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)在维持高原湿地生态系统功能和促进其稳定性等方面发挥着重要作用,但AMF群落多样性及其构建过程对海拔的响应尚不清楚。本研究在藏南谷地沿4200~5100 m的海拔梯度进行了湿地植物调查、... 详细信息

丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)在维持高原湿地生态系统功能和促进其稳定性等方面发挥着重要作用,但AMF群落多样性及其构建过程对海拔的响应尚不清楚。本研究在藏南谷地沿4200~5100 m的海拔梯度进行了湿地植物调查、水体因子测定和土壤样品采集并分析。结果显示,藏南谷地湿地生态系统的AMF群落结构随海拔变异较大,其中以Glomus为优势属,且其相对丰度随海拔的上升呈显著下降的趋势。所有采样点中,AMF群落组成的差异以物种替换过程为主。变差分解结果表明,底泥和水体是解释AMF多样性海拔格局的主要环境因子。

关键词：丛枝菌根真菌群落构建多样性分析青藏高原湿地

青藏高原源头河流水体溶解性有机物组分及其关键调控因素

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生态学报 2024年第3期44卷 1040-1051页

作者：王旭蒋浩谭香张全发王伟波西藏大学青藏高原生态与环境研究中心西藏大学理学院拉萨850000 中国科学院水生植物与流域生态重点实验室中国科学院武汉植物园武汉430074

水体溶解性有机物(Dissolved Organic Matter,DOM)是河流生态系统的重要组成部分,其含量及组分的变化与生态系统功能密切相关。以青藏高原东缘龙苍沟流域27条Strahler 1级源头河流为研究对象,采用DOM荧光特性表示组分特征,同时调查各河... 详细信息

水体溶解性有机物(Dissolved Organic Matter,DOM)是河流生态系统的重要组成部分,其含量及组分的变化与生态系统功能密切相关。以青藏高原东缘龙苍沟流域27条Strahler 1级源头河流为研究对象,采用DOM荧光特性表示组分特征,同时调查各河流地理特征、气候特征和水化学特征,探究源头河流DOM含量和组分的关键调控因素。研究结果表明:溶解性有机碳(DOC)浓度在0.35—1.50 mg/L之间,平均值为0.85 mg/L。荧光指数(Fluorescence index,FI)的均值分别为0.91和1.11,类色氨酸与类酪氨酸比值(Trypto/Tyro)的均值为0.76,新鲜度指数β/α均值为0.61,表明蛋白质的生物可利用性较差、微生物活性较低。随着海拔的降低,龙苍沟流域河流DOC浓度降低,DOM组分外源性降低,而微生物生物活性升高(P0.05)。荧光指数FI、新鲜度指数β/α与Ca^(2+)/Mg^(2+)和NO_(3)^(-)浓度显著正相关(P<0.05)。逐步回归结果显示,海拔、坡降、温度、pH、氧化还原电位、DOC浓度、Ca^(2+)/Mg^(2+)和NO_(3)^(-)浓度都对DOM组分起到了一定作用(P<0.05)。结构方程模型结果显示,在Strahler 1级源头河流中Ca^(2+)/Mg^(2+)和NO_(3)^(-)浓度是驱动DOM组分海拔变异的主要环境因素。综合以上分析,随着海拔降低,岩石风化加剧,同时人类活动的增加引起NO_(3)^(-)浓度的增加改变了水化学环境,导致DOM组分品质改善。对源头河流DOM组分空间变异和调控因素进行了研究,加深对源头河流有机物代谢过程的认识。

关键词：源头河流溶解性有机物组分环境因素人类活动岩石风化

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全球五大洲稻田生产效率及甲烷排放趋势研究

江西农业大学学报 2024年第3期46卷 597-608页

作者：汤宏波余海峰赵素婷李富山吕新华中国科学院武汉文献情报中心/科技大数据湖北省重点实验室湖北武汉430071 中国科学院武汉植物园/中国科学院中-非联合研究中心湖北武汉430074

【目的】水稻是全球近一半人口的主粮。随着全球人口持续增长,需要生产更多的稻米。然而,即使CO2排放量得以很好地控制,以现在全球甲烷排放量的温室效应,也足以挑战《巴黎协定》目标。【方法】全球五大洲稻米生产效率与联合国2030年消... 详细信息

【目的】水稻是全球近一半人口的主粮。随着全球人口持续增长,需要生产更多的稻米。然而,即使CO2排放量得以很好地控制,以现在全球甲烷排放量的温室效应,也足以挑战《巴黎协定》目标。【方法】全球五大洲稻米生产效率与联合国2030年消除饥饿的可持续发展目标、“全球甲烷承诺”的实现与否紧密关联,为此,研究利用联合国粮食及农业组织和联合国人口司相关数据,探析全球稻田生产效率格局及甲烷排放趋势。【结果】(1)2020年全球水稻种植甲烷排放量为24503974 t。为了满足2030年全球稻米需求,达成“全球甲烷承诺”目标,2020—2030年,水稻种植甲烷排放强度需降低19.48%~22.15%;(2)干湿交替浅水灌溉,翻耕+秸秆碳化还田,控释肥料、有机肥,铁(III)肥、种植高产杂交水稻和稻-油或稻-麦轮作等是降低甲烷排放强度的重要举措;(3)非洲地区将是“联合国2030年消除饥饿发展目标”最大挑战。由于较高的粮食生产环境成本(大约为50 kg/t)和人口增长率(23.83%~27.98%),非洲的粮食对外依存度将进一步升高,国际粮食价格呈上涨趋势;(4)稻米的温室效应至少是小麦、玉米的3倍以上,但是单位质量的小麦和玉米提供的热量、蛋白质和脂肪分别比大米高6.69%~41.54%、7.69%~125.00%和64.00%~277.78%。【结论】水稻生产甲烷减排压力大,持续加强田间管理和耕种技术创新发展的同时,大米消费大国应该大力推行主粮多样化战略。最后,本研究还提供了相关政策建议,以满足全球持续增长的人口粮食需求的同时,为降低农业温室气体排放量提供理论支撑。

关键词：甲烷排放强度水稻粮食安全 “巴黎协定” “全球甲烷排放承诺”

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利用猕猴桃雌雄同株材料发掘性别决定相关基因

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植物遗传资源学报 2024年第7期25卷 1153-1162页

作者：吴淋慧董家琦郑浩邱栋梁张琼钟彩虹福建农林大学园艺学院福州350002 中国科学院武汉植物园/中国科学院植物种质创新与特色农业重点实验室/中国科学院猕猴桃产业技术工程实验室武汉430074 中国科学院大学现代农业科学学院北京100049

为探究猕猴桃雌雄异株变异为雌雄同株的分子机制,本研究对满天红猕猴桃雌雄同株变异株的雌花与雄花进行了转录组测序、生物信息学分析及q RT-PCR验证。转录组差异表达基因鉴定结果表明,雌花和雄花间共有337个差异表达基因,雄花中有241... 详细信息

为探究猕猴桃雌雄异株变异为雌雄同株的分子机制,本研究对满天红猕猴桃雌雄同株变异株的雌花与雄花进行了转录组测序、生物信息学分析及q RT-PCR验证。转录组差异表达基因鉴定结果表明,雌花和雄花间共有337个差异表达基因,雄花中有241个基因表达量上调,有96个基因表达量下调。差异表达基因的GO与KEGG富集结果表明,与雌花相比,雄花中上调的基因主要参与氨基糖和核苷酸糖的代谢以及次生代谢物合成等路径;下调的基因则主要富集在次生代谢物合成、类胡萝卜素合成等途径。通过功能注释分析出30个潜在的性别相关调控基因,其中5个在次生代谢产物合成路径中表达。选取7个差异表达基因进行q RT-PCR验证,其在雌花、雄花中的表达水平与转录组数据一致。本研究结果为猕猴桃雌雄同株材料的创制提供了一定的理论依据。

关键词：满天红猕猴桃性别基因雌雄同株转录组分析基因表达

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极小种群野生植物黄梅秤锤树的光合生理特性

生态学杂志 2024年第3期43卷 701-708页

作者：王世彤宋帅帅李杰华杨腾何艺琴魏新增江明喜中国科学院武汉植物园中国科学院水生植物与流域生态重点实验室武汉430074 中国科学院大学北京100049 中国科学院核心植物园保护生物学中心武汉430074 西藏大学青藏高原生态与环境研究中心拉萨850000 西藏大学理学院拉萨850000 武汉市林业调查规划设计院有限公司武汉430023 湖北龙感湖国家级自然保护区管理局湖北黄冈435500

黄梅秤锤树(Sinojackia huangmeiensis)是我国特有种,被列为国家Ⅱ级重点保护植物和极小种群野生植物。为探讨黄梅秤锤树对不同光环境的响应与适应,选择3种生境中(林窗、林下、全光照)的植株为研究对象,比较不同生境中叶片表型性状、光... 详细信息

黄梅秤锤树(Sinojackia huangmeiensis)是我国特有种,被列为国家Ⅱ级重点保护植物和极小种群野生植物。为探讨黄梅秤锤树对不同光环境的响应与适应,选择3种生境中(林窗、林下、全光照)的植株为研究对象,比较不同生境中叶片表型性状、光合特征和叶绿素荧光特征。结果表明:林窗和林下生境黄梅秤锤树的比叶面积(SLA)显著高于全光照生境,叶厚度(LT)和叶干物质含量(LDMC)显著低于全光照生境;最大净光合速率(Pmax)和光饱和点(LSP)在全光照生境中最高,光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd)在林下生境中最低;林窗和全光照生境黄梅秤锤树的表观电子传递速率(ETR)、PSⅡ实际光量子产量[Y(II)]、光化学猝灭系数(qP)和非光化学猝灭系数(NPQ)都高于林下生境。黄梅秤锤树通过增加SLA,降低LCP、Rd和NPQ来适应弱光环境,通过增加LT、LDMC、LSP和NPQ来适应强光环境,对不同的生境表现出较强的适应性,对其种群更新与维持具有重要意义,也为其人工引种的成功提供重要保障。

关键词：濒危植物叶片表型性状光合作用叶绿素荧光

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猕猴桃AcMYB88的鉴定及功能研究

生物技术通报 2024年第2期40卷 183-196页

作者：苑馨予钟彩虹张龙郑浩李吉涛张琼生物资源保护与利用湖北省重点实验室(湖北民族大学) 恩施445000 中国科学院武汉植物园中国科学院植物种质创新与特色农业重点实验室中国科学院猕猴桃产业技术工程实验室武汉430074

【目的】MYB转录因子在猕猴桃花青苷积累中发挥着重要作用,挖掘调控花青苷生物合成的MYB家族转录因子并验证其功能,可进一步明晰花青苷积累的分子机制。【方法】AcMYB110是猕猴桃花青苷生物合成的关键转录因子,通过系统发育树分析猕猴桃... 详细信息

【目的】MYB转录因子在猕猴桃花青苷积累中发挥着重要作用,挖掘调控花青苷生物合成的MYB家族转录因子并验证其功能,可进一步明晰花青苷积累的分子机制。【方法】AcMYB110是猕猴桃花青苷生物合成的关键转录因子,通过系统发育树分析猕猴桃中97个MYB家族转录因子,筛选出与AcMYB110高度同源的12个MYB转录因子,采用生物信息学方法分析它们的理化性质、亲疏水性、蛋白磷酸化位点、蛋白质二级结构及其与其他物种的系统进化关系。【结果】12个MYB转录因子编码的氨基酸数目为200-423个;分子量范围为22.3-45.5 kD,均为定位于细胞核的亲水性蛋白。12个候选MYB蛋白的潜在磷酸化位点大多位于丝氨酸残基处;其二级结构以无规则卷曲为主,α-螺旋为辅。在12个候选MYB转录因子中筛选得到1个花青素积累相关的转录因子AcMYB88,在猕猴桃果实发育过程中AcMYB88基因与AcMYB110基因表达模式非常相似。【结论】烟草瞬时过表达研究表明,AcMYB88为花青苷积累的正向调控因子,且能与AcMYB110和AcbHLH42协同作用从而促进花青苷的积累。该研究为猕猴桃花青素生物合成以及育种研究等方面提供理论基础。

关键词：猕猴桃 MYB 家族分析花青苷