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大豆种质抗旱性评价及抗旱候选基因的挖掘

中国农业科学 2024年第10期57卷 1857-1869页

作者：李盛有王昌陵闫春娟张立军孙旭刚曹永强王文斌宋书宏辽宁省农业科学院作物研究所

【目的】综合运用不同抗旱评价指标，筛选大豆优异抗旱种质，发掘重要抗旱基因，为大豆抗旱分子育种提供理论基础。【方法】利用188份大豆种质资源，于2018、2019、2020和2021年测定正常供水和干旱胁迫下的单株荚数、单株生物量和单株... 详细信息

【目的】综合运用不同抗旱评价指标，筛选大豆优异抗旱种质，发掘重要抗旱基因，为大豆抗旱分子育种提供理论基础。【方法】利用188份大豆种质资源，于2018、2019、2020和2021年测定正常供水和干旱胁迫下的单株荚数、单株生物量和单株产量，利用抗旱指数、改进抗旱指数、加权抗旱系数和加权抗旱指数等参数鉴定大豆种质的抗旱性，通过全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）检测与大豆抗旱参数显著相关的SNP(single nucleotide polymorphisms)标记，并结合干旱胁迫下大豆幼苗叶片基因表达谱分析，筛选抗旱候选基因。【结果】188份大豆种质资源的抗旱指数、改进抗旱指数、加权抗旱系数和加权抗旱指数存在广泛变异，分别利用逐级分类法将供试材料划分为5个等级。其中，辽豆15、辽豆69、辽豆14、金杖子黄豆、中黄606、科新3号、Koreane 4等7份种质在不同评价方法中均被鉴定为一级抗旱。对抗旱指数、改进抗旱指数、加权抗旱系数和加权抗旱指数进行GWAS分析，共定位到15个显著关联的SNP位点能够在多环境下稳定表达，这些位点对表型变异的贡献率为12.46%—25.60%。在显著SNP位点上、下游各200 kb区间内共有注释基因226个。通过对抗旱品种辽豆14和干旱敏感型品种辽豆21在干旱胁迫下进行转录组测序和实时荧光定量PCR分析，鉴定出32个注释基因受干旱胁迫诱导显著差异表达。其中，Glyma.02G182900、Glyma.04G012400、Glyma.06G258900、Glyma.15G100900、Glyma.01G172600、Glyma.04G012300、Glyma.01G172200和Glyma.04G010300等8个候选基因分别编码钙依赖性蛋白激酶、通用应激蛋白A、G型凝集素S受体样丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、蛋白磷酸酶2C、异黄酮还原酶、异黄酮还原酶同源物、生长素蛋白和b ZIP转录因子。【结论】综合运用不同抗旱参数，在188份大豆种质资源中筛选出7份抗旱种质资源，鉴定了15个与抗旱参数显著关联的SNP位点，并鉴定出抗旱候选基因8个。

关键词：大豆种质资源抗旱性评价全基因组关联分析候选基因

理化复合参数和神经网络结合的冬小麦长势遥感监测

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农业工程学报 2024年第14期40卷 91-99页

作者：马爽张卓然张钧泳骆秀斌高瑞任嘉敏侯学会山东省农业科学院农业信息与经济研究所济南250100 山东师范大学地理与环境学院济南250358

准确、及时地监测区域作物长势状况对农业规划和政策的制定与调整具有重要的意义。遥感技术作为一种收集大面积作物长势信息的有效手段,正日益受到关注。为提高冬小麦长势遥感监测的准确性和全面性,该研究基于田间实测的冬小麦拔节期地... 详细信息

准确、及时地监测区域作物长势状况对农业规划和政策的制定与调整具有重要的意义。遥感技术作为一种收集大面积作物长势信息的有效手段,正日益受到关注。为提高冬小麦长势遥感监测的准确性和全面性,该研究基于田间实测的冬小麦拔节期地上鲜生物量(aboveground fresh biomass,AFB)、叶面积指数(leaf area index,LAI)、叶片叶绿素相对含量(soil and plant analyzer development,SPAD)和叶片氮含量(leaf nitrogen content,LNC)4种生长相关理化参数,利用熵值法获取各参数权重构建冬小麦理化复合参数(physico-chemical composite parameter,PCCP)。利用显著性检验和籽粒产量数据分析复合参数在量化冬小麦长势方面的性能。然后,以Sentinel-2A作为数据源,分析不同遥感指数与LAI、SPAD、AFB、LNC和PCCP的相关性。选取相关性较高的遥感指数作为反向传播(back propagation,BP)人工神经网络(artificial neural networks,ANN)的输入,建立冬小麦长势遥感监测模型,对PCCP进行估计。评价模型精度并用于监测研究区冬小麦长势分布特征。赋权结果表明,作物物理参数的权重大于生化参数,其中LAI的权重最大,为0.387,AFB和SPAD次之,LNC的权重最小,为0.105;PCCP性能评估结果表明,与单一理化参数相比,PCCP值能更好地揭示作物长势状况的差异,其与最终籽粒产量的相关性更好,决定系数提高0.035~0.468,均方根误差减少46.2~520.0 kg/hm^(2);在遥感监测过程中,PCCP比单一理化参数有更好的应用潜力,BP-ANN长势遥感监测模型模拟PCCP精度较高,在测试集中决定系数为0.830,均方根误差为0.080;研究区冬小麦总体长势稳定且分布集中,呈现"中部差,南北好"的空间分布特征。因此,构建作物理化复合参数用于量化作物长势是提高长势监测可靠性和准确性的一种有效方式,可为冬小麦田间管理提供科学依据,服务于发展智慧农业和建设农业强国的战略需求。

关键词：遥感人工神经网络长势监测理化复合参数冬小麦

2001-2020年山东省花生生产地域格局变化及影响因素

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中国油料作物学报 2024年第4期46卷 737-746页

作者：张晓艳殷芳杨丽萍王兆华山东省农业科学院农业信息与经济研究所山东济南250100

基于2001-2020年统计数据,运用数理统计和区域差异法,分析了山东省花生生产地域格局的变化特征及其影响因素,为山东省花生生产的可持续发展提供科学决策依据。研究表明,近20年来,山东省花生生产呈“两减一增”局面,面积和产量分别下降33... 详细信息

基于2001-2020年统计数据,运用数理统计和区域差异法,分析了山东省花生生产地域格局的变化特征及其影响因素,为山东省花生生产的可持续发展提供科学决策依据。研究表明,近20年来,山东省花生生产呈“两减一增”局面,面积和产量分别下降33.00%和22.34%、单产增加15.93%;花生生产区域向以临沂为中心的鲁西南地区和烟台、威海、青岛所处的胶东东部地区集中;20年中有4年花生面积贡献率大于单产贡献率,有16年小于单产贡献率。研究发现,鲁东和鲁西南地区经济作物面积占比减少,是导致山东省花生种植面积下降的直接影响因素;山东花生净利润和成本利润率降低,特别是近年来的“断崖式”下跌,是导致花生种植面积和总产量逐年下降的根本原因;国内外贸易市场不稳定带来的风险,也制约了花生产业的发展。

关键词：山东省花生生产特征地域格局变化影响因素

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壳聚糖/玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒复合膜的制备及其性能

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中国食品学报 2024年第6期24卷 213-222页

作者：李双健邸清茹龚敏慧李思媛周剑忠范琳琳江苏省农业科学院农产品加工研究所南京210014

目的:开发一种负载玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒(体积分数5%和10%)作为增强剂和功能剂的壳聚糖/玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒复合膜,并研究玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒对薄膜的物理化学性质和结构属性的影响。结果:扫描电子显微镜(SEM)... 详细信息

目的:开发一种负载玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒(体积分数5%和10%)作为增强剂和功能剂的壳聚糖/玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒复合膜,并研究玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒对薄膜的物理化学性质和结构属性的影响。结果:扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析表明,玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒呈球形,粒径约为193~487 nm,与薄膜基体具有良好的相容性,并填充了薄膜基体的空隙,显著提高了薄膜的力学性能,使断裂伸长率从14.55%增到42.86%,抗拉强度从13.26 MPa增到36.86 MPa。此外,薄膜的抗氧化性能显著提升,DPPH和ABTS自由基清除活性分别从31.82%和31.07%提高到84.05%和79.17%。结论:玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒不仅可以提高壳聚糖膜的力学性能,而且通过负载玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒增强了薄膜的抗氧化性。

关键词：纳米颗粒花色苷生物聚合膜力学性能抗氧化活性

两种诱虫灯下亚洲玉米螟种群动态及迁飞状态分析

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中国农业科学 2024年第20期 4071-4081页

作者：王丽丽栾炳辉王洪涛王培松高兴祥刘保友山东省烟台市农业科学研究院山东省农业科学院植物保护研究所

【目的】亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）是我国玉米生产中最具毁灭性的鳞翅目迁飞害虫之一，严重威胁玉米安全生产，比较和评价地面灯和探照灯诱集的玉米螟种群动态和迁飞状态，为玉米螟精准防控技术制定和迁飞监测预警提供科学依... 详细信息

【目的】亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）是我国玉米生产中最具毁灭性的鳞翅目迁飞害虫之一，严重威胁玉米安全生产，比较和评价地面灯和探照灯诱集的玉米螟种群动态和迁飞状态，为玉米螟精准防控技术制定和迁飞监测预警提供科学依据。【方法】2019—2023年连续5年在山东烟台利用地面灯和高空探照灯对玉米螟进行监测，每年4月1日至10月31日逐日检查并统计两种诱虫灯下的玉米螟数量，通过绘制监测曲线分析玉米螟的种群动态；根据每日诱虫量占全年诱虫量的百分比研究分析玉米螟的上灯规律；根据迁飞性昆虫种群数量“突增突减”现象，以及探照灯和地面灯诱虫数量比值，分析玉米螟的迁飞状态。【结果】玉米螟发生数量在年度间和月份间呈差异变化，且探照灯对玉米螟的诱集量高于地面灯，经Pearson相关分析，两种诱虫灯年诱虫总量之间不存在相关性；地面灯和探照灯监测的玉米螟种群动态基本一致，但探照灯诱虫高峰明显，且开始时间早，结束时间晚；地面灯和探照灯下玉米螟上灯规律一致，只有高峰日、一般发生日和不发生日3种类型，且高峰日均以7月中旬为分界点呈现前后两个高峰阶段；迁飞状态分析显示，玉米螟总体上分为两个迁飞过程，5月下旬至6月下旬为第一个迁飞过程，虫量少、历期短，7月下旬至9月中旬为第二个迁飞过程，虫量多、历期长。【结论】地面灯和探照灯下玉米螟种群动态一致，两种灯均可用于监测玉米螟发生动态，但探照灯诱虫数量多、诱虫高峰明显、第一个高峰日早、高峰历期长，在监测玉米螟早期迁飞状态方面更具优势，可及时监控玉米螟发生情况，并做好防控准备；地面灯和探照灯下玉米螟上灯规律一致，其高峰日均分前后两个高峰阶段，且高峰日状态明显，均可用于监测玉米螟上灯规律；玉米螟5月下旬至6月下旬经烟台从南往北迁飞，7月下旬至9月中旬往南回迁，可提前在玉米螟迁飞路径上加强监测预警，并开展精准防控工作控制玉米螟迁飞种群数量。

关键词：高空探照灯地面灯亚洲玉米螟种群动态迁飞状态

植物基食品中多酚的生物转化及生物活性研究进展

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食品科学 2024年第14期45卷 319-327页

作者：林登蕃郑志豪周映君龚文兵朱作华严理胡镇修彭源德谢纯良中国农业科学院麻类研究所湖南长沙410205

多酚是植物次生代谢产物中重要的一类化合物,具有抗氧化、抗炎、抗癌等生物活性,对人体健康有益。然而,大部分多酚在进入肠道后存在生物利用度低等问题,研究表明,利用微生物转化可以提高植物基食品生物利用度。因此,本文对植物基食品发... 详细信息

多酚是植物次生代谢产物中重要的一类化合物,具有抗氧化、抗炎、抗癌等生物活性,对人体健康有益。然而,大部分多酚在进入肠道后存在生物利用度低等问题,研究表明,利用微生物转化可以提高植物基食品生物利用度。因此,本文对植物基食品发酵过程中微生物对不同酚类的生物转化进行综述,分析发酵前后多酚和生物活性的变化,对揭示微生物对多酚的转化机制及优化多酚的应用和开发具有重要意义。

关键词：发酵生物转化多酚生物利用度生物可及性

培育转基因水稻干扰褐飞虱糖运输蛋白基因6的研究

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杂交水稻 2024年第3期39卷 32-38页

作者：谢坤李娜娜丁汉凤白静丛韫喆李广贤姚方印杨永义山东省农业科学院农作物种质资源研究所山东济南250100 山东省农业科学院湿地农业与生态研究所山东济南250100

褐飞虱是危害水稻的重要害虫,对水稻的生产造成严重破坏。选取对褐飞虱生长发育有重要影响的糖运输蛋白基因6(Nlst6)为靶标基因,构建表达靶标基因的dsRNA的RNAi载体,通过农杆菌侵染转化培育转基因水稻,筛选获得表达靶标基因的dsRNA和si... 详细信息

褐飞虱是危害水稻的重要害虫,对水稻的生产造成严重破坏。选取对褐飞虱生长发育有重要影响的糖运输蛋白基因6(Nlst6)为靶标基因,构建表达靶标基因的dsRNA的RNAi载体,通过农杆菌侵染转化培育转基因水稻,筛选获得表达靶标基因的dsRNA和siRNA的转基因水稻材料。褐飞虱取食转基因水稻后,体内靶标基因的转录水平显著降低,雌虫生殖力及后代若虫体重均显著降低,但未有致死表型出现。综上,通过培育转基因水稻干扰褐飞虱的生长发育来防治褐飞虱成为可能,为后续转基因抗褐飞虱水稻的培育提供依据。

关键词：褐飞虱 RNAi 糖运输蛋白基因6 转基因水稻

甘肃省陇中地区小米游离氨基酸组成及综合评价

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食品工业科技 2024年第13期45卷 281-291页

作者：柳利龙张爱琴徐瑞郭斌王青甘肃省农业科学院畜草与绿色农业研究所甘肃兰州730070 甘肃省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所甘肃兰州730070

为探究甘肃省陇中地区小米游离氨基酸(free amino acid,FAA)的组成、含量及综合品质差异,以12份小米材料为研究对象,采用液相色谱-串联质谱法测定FAA种类和含量,利用主成分分析(principal component analysis,PCA)和聚类分析(hierarchic... 详细信息

为探究甘肃省陇中地区小米游离氨基酸(free amino acid,FAA)的组成、含量及综合品质差异,以12份小米材料为研究对象,采用液相色谱-串联质谱法测定FAA种类和含量,利用主成分分析(principal component analysis,PCA)和聚类分析(hierarchical cluster analysis,HCA)对小米FAA品质进行综合评价。结果表明:小米中FAA含量丰富,含有19~20种FAA,FAA总量范围在1046.80~1773.85 mg/kg,天冬酰胺(Asn)、天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)和甘氨酸(Gly)是小米中最主要的4种FAA。不同品种小米间FAA种类差异不明显,但FAA含量存在显著差异(P苦味氨基酸>甜味氨基酸>芳香族氨基酸;小米含9种药用氨基酸和3种支链氨基酸,其中药用氨基酸的平均含量为706.34 mg/kg,占FAA总量的比例为53.63%,具有潜在的药用价值;不同品种小米FAA间相关性显著,PCA共提取5个主成分,累计方差贡献率为86.20%,FAA综合评分排名前3的小米依次为陇谷23号、陇谷11号和豫谷18号;HCA将12份小米样品分为4个类群,第Ⅰ类(陇谷23号)和Ⅲ类(陇谷11号和豫谷18号)小米FAA综合品质表现最好,其FAA总量显著高于其他两个类群(P<0.05),而第Ⅱ类(会宁凉谷、陇谷18号、陇谷029号)小米FAA综合品质相对较差,与主成分分析的结果大体一致,可较好地反映不同品种小米间FAA品质的差异性。

关键词：小米游离氨基酸主成分分析聚类分析综合评价

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转录组和蛋白质组关联分析解析巴西蕉幼苗响应低温的分子机制

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中国农业科学 2024年第8期57卷 1575-1591页

作者：林蔚吴水金李跃森福建省农业科学院亚热带农业研究所

【目的】低温是导致香蕉减产的主要自然灾害之一。基于转录组与蛋白质组关联分析参与香蕉抗寒的相关基因、蛋白及信号、代谢通路调控网络，探讨香蕉抗寒的分子机制。【方法】以巴西蕉为试材，在7℃低温下处理1 d(Cold1)和3 d(Cold3)，... 详细信息

【目的】低温是导致香蕉减产的主要自然灾害之一。基于转录组与蛋白质组关联分析参与香蕉抗寒的相关基因、蛋白及信号、代谢通路调控网络，探讨香蕉抗寒的分子机制。【方法】以巴西蕉为试材，在7℃低温下处理1 d(Cold1)和3 d(Cold3)，以28℃培养的巴西蕉为对照（CK），基于笔者课题组前期获得的蛋白质组数据，利用转录组测序技术检测巴西蕉在低温胁迫下基因调控网络的变化，同时与蛋白质组学数据进行关联分析，共同解析巴西蕉响应低温胁迫的分子机制。【结果】转录组分析结果显示，Cold1 vs CK、Cold3 vs CK和Cold1 vs Cold3三个对比组分别鉴定出11 370、15 460和9 619个差异表达基因，对这些基因的KEGG富集分析发现，差异表达基因在光合作用信号、谷胱甘肽代谢、α-亚麻酸代谢途径和苯丙素生物合成等多个低温胁迫关键信号代谢通路中富集。对部分差异表达基因进行实时荧光定量（qRT-PCR）分析，其中DREB、MAPK和MYB等低温调控关键基因的表达量在低温处理后显著上升，所选20个基因的表达变化趋势与RNA-seq基本相符，证实了RNA-seq的准确性。转录组与蛋白质组关联分析结果显示，共鉴定到6 211个与转录本相对应的蛋白，转录组与蛋白质呈现正相关关系，共有105个转录本及其对应的蛋白表达量共同上调，有218个转录本及其对应的蛋白表达量共同下调。GO富集分析显示，差异表达基因和蛋白在光响应、叶绿体、氧化还原酶活性等功能大量富集。此外，对差异表达基因和蛋白KEGG通路的关联分析发现，低温处理抑制了苯丙素生物合成和光合作用信号途径相关基因及蛋白的表达，促进了α-亚麻酸代谢和谷胱甘肽途径的表达。【结论】运用转录组结合蛋白质组学技术绘制了基因和蛋白质水平上的香蕉抗寒调控网络，并发现香蕉响应低温的信号通路主要涉及光合作用信号、谷胱甘肽代谢、α-亚麻酸代谢途径和苯丙素生物合成等途径。

关键词：香蕉低温胁迫转录组蛋白质组关联分析