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乙草胺高效降解菌的筛选及其降解特性

吉林农业大学学报 2024年

作者：董英楠郑丽宁李冉红张浩吉林农业大学植物保护学院

乙草胺属于酰胺类除草剂，具有杀草谱广，使用方便等优点。由于其长期使用于农田中造成了严重的环境污染，对人体、动物、农作物及土壤微生物群体等非靶向生物都存在潜在的安全风险。微生物降解除草剂对自然环境的安全性较高，对环境污... 详细信息

乙草胺属于酰胺类除草剂，具有杀草谱广，使用方便等优点。由于其长期使用于农田中造成了严重的环境污染，对人体、动物、农作物及土壤微生物群体等非靶向生物都存在潜在的安全风险。微生物降解除草剂对自然环境的安全性较高，对环境污染较小。以复合菌群（内含降解菌氧化微杆菌DY1和蜡状芽孢杆菌DY2）为研究对象，为提高复合菌群对乙草胺的降解效率，对复合菌群降解特性及培养基进行优化。结果表明：当复合菌群菌悬液接种量为3%，乙草胺浓度20 mg/L，pH 7，添加金属离子Fe3+时，对乙草胺的降解效果最好，降解率可达86%。通过响应面法进一步对复合菌群培养基进行优化，获得最佳的培养基配方为蔗糖、NH4Cl和温度分别为15.78 g/L、19.08 g/L、30℃时降解率最高为87.23%。通过3D响应面的陡峭程度得出复合菌群对乙草胺降解效率影响因素的顺序为温度＞蔗糖＞NH4Cl。上述实验结果表明，经过单因素及响应面优化培养条件及培养基后，复合菌群可高效降解乙草胺，为去除土壤中乙草胺残留提供理论依据。

关键词：乙草胺降解菌降解特性培养基优化

吡噻菌胺对映体在水培黄瓜体系中的选择性吸收与传导行为

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农业环境科学学报 2024年

作者：王富芸赵尔成裴涛潘薇赵晓军孟致衡李莉山西农业大学植物保护学院北京市农林科学院植物保护研究所

为探究吡噻菌胺对映体在水培条件下黄瓜植株中的选择性行为，本文基于构建的水培黄瓜种植体系，研究吡噻菌胺对映体在根、茎、叶及营养液中的吸收、传导、降解及分布。结果表明，处理组营养液（培育黄瓜植株含药营养液）中目标农药降解... 详细信息

为探究吡噻菌胺对映体在水培条件下黄瓜植株中的选择性行为，本文基于构建的水培黄瓜种植体系，研究吡噻菌胺对映体在根、茎、叶及营养液中的吸收、传导、降解及分布。结果表明，处理组营养液（培育黄瓜植株含药营养液）中目标农药降解符合一级动力学方程，且快于对照组（含药营养液），对映体分数在0.49～0.51之间，不具显著的选择性。黄瓜植株可快速吸收营养液中吡噻菌胺对映体，根部富集因子均大于1，最大可达13.12 L·kg-1，转运因子在0.014～0.158之间，表明其具有较强的根部富集能力和较弱的向上转移能力。对映体在黄瓜根、茎、叶中的对映体分数值在0.50～0.59之间，表明其在黄瓜植株中的吸收与传导具有显著的选择性。综上，吡噻菌胺对映体在营养液中不具对映体选择性，黄瓜植株中具有显著选择性，且易在根部富集，不易向上传导。

关键词：吡噻菌胺分布吸收传导选择性

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禾谷镰孢的致病机制及其与小麦的分子互作

生物技术进展 2024年第5期14卷 738-744页

作者：杨青牛刚康建刚王晨芳段凯莉西北农林科技大学植物保护学院陕西杨凌712100 河南农业大学作物学博士后科研流动站郑州450002

由禾谷镰孢(Fusarium graminearum)引起的小麦赤霉病作为小麦上重要的真菌病害之一,其能够产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol,DON)等真菌毒素,不仅影响小麦的品质,造成小麦严重减产,还严重威胁人畜健康。研究表明,在禾谷镰孢侵染... 详细信息

由禾谷镰孢(Fusarium graminearum)引起的小麦赤霉病作为小麦上重要的真菌病害之一,其能够产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol,DON)等真菌毒素,不仅影响小麦的品质,造成小麦严重减产,还严重威胁人畜健康。研究表明,在禾谷镰孢侵染小麦早期,效应蛋白以及DON毒素发挥着重要作用。综述总结了禾谷镰孢的致病机制、与小麦互作过程中效应蛋白和DON毒素的分子作用机制等方面的研究进展,并对未来致病基因的有效利用进行了展望,以期为今后禾谷镰孢-小麦的互作机制研究以及小麦赤霉病的防治提供理论参考。

关键词：小麦赤霉病禾谷镰孢分泌蛋白 DON毒素

苹果蠹蛾对高效氯氟氰菊酯的抗性现状、机制及治理策略

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植物保护学报 2024年第2期51卷 269-277页

作者：刘雨茜胡超马尧鞠迪杨念婉李玉婷高萍杨雪清沈阳农业大学植物保护学院辽宁省经济与应用昆虫学教育厅重点实验室沈阳市重大农业入侵生物监测与防控重点实验室沈阳110866 中国农业科学院植物保护研究所北京100193

苹果蠹蛾Cydia pomonella属鳞翅目卷蛾科,是全球仁果类水果种植地区最重要的果树害虫之一,也是我国重大农业入侵物种,对全球水果生产造成严重威胁。当前主要采用高效氯氟氯氰菊酯等杀虫剂对苹果蠹蛾进行防治,杀虫剂的频繁使用导致其对... 详细信息

苹果蠹蛾Cydia pomonella属鳞翅目卷蛾科,是全球仁果类水果种植地区最重要的果树害虫之一,也是我国重大农业入侵物种,对全球水果生产造成严重威胁。当前主要采用高效氯氟氯氰菊酯等杀虫剂对苹果蠹蛾进行防治,杀虫剂的频繁使用导致其对高效氯氟氰菊酯产生了抗性。针对苹果蠹蛾对高效氯氟氰菊酯的抗性问题,该文综述了全球苹果蠹蛾种群对高效氯氟氰菊酯的抗性现状,指出由编码细胞色素P450(cytochrome P450,P450)、羧酸酯酶(carboxylesterase,CarE)和谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)的解毒酶基因过表达导致代谢能力增强是其最普遍的抗性机制,提出合理的抗性治理策略,并对苹果蠹蛾的绿色防控进行展望。

关键词：苹果蠹蛾高效氯氟氰菊酯解毒酶靶标抗性抗性监测

干旱胁迫下模拟氮沉降对大豆氮磷化学计量特征的影响

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生态学杂志 2024年

作者：姚星州王岩王伟平吴佳宁赵天宏沈阳农业大学农学院

研究干旱胁迫下氮沉降升高对大豆（Glycine max）器官生态化学计量特征的影响，对预测未来生态过程和指导农业可持续发展有重要作用。以“铁丰29号”大豆为试验对象，利用盆栽探讨干旱胁迫后模拟氮沉降对大豆不同器官氮磷化学计量特征... 详细信息

研究干旱胁迫下氮沉降升高对大豆（Glycine max）器官生态化学计量特征的影响，对预测未来生态过程和指导农业可持续发展有重要作用。以“铁丰29号”大豆为试验对象，利用盆栽探讨干旱胁迫后模拟氮沉降对大豆不同器官氮磷化学计量特征的影响。试验设置8个处理：两个水分处理：W（75%±5%）、D（35%±5%），4个氮沉降处理：CK、LN、MN、HN(分三次施氮，氮处理浓度分别共计0、50、100、150 kg·hm-2·a-1)。结果表明：干旱胁迫和氮沉降交互作用对大豆根、茎、叶的N、P含量及N/P均有显著影响。与正常水分W处理相比，随着氮处理浓度的上升，一次氮处理后根N含量逐渐下降，HN-D处理显著降低19.3%，茎P含量先升后降，LN-D处理显著升高38.2%，叶P含量逐渐上升，HN-D处理显著增加31.2%；两次氮处理后，根N含量显著低于CK-D处理，各处理间差异不显著，茎P含量逐渐下降，HN-D处理显著降低18.9%，叶N含量先升后降，MN-D处理显著增加18.5%；三次氮处理后，根N含量逐渐下降，HN-D处理显著降低19.7%，茎N含量先升后降，HN-D处理显著降低22.6%，叶P含量显著低于CK-D处理，各处理间差异不显著。施氮后，在大豆叶片N-P关系的幂函数中(N=βPα，α和β为常数)，W处理α值１，大豆叶片N/P>16。大豆根、茎N含量之间关系显著，茎、叶N含量之间关系极显著，大豆根、叶N之间呈极显著正相关，而茎N、P之间无显著关系。综上所述，生育前期施氮可以缓解大豆受干旱胁迫的负面效应。随着氮沉降浓度的升高以及施氮次数的增加，大豆生长受P限制。

关键词：干旱胁迫氮沉降植物器官生态化学计量大豆

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白背飞虱危害水稻虫量的叶片光谱监测

应用昆虫学报 2024年第2期61卷 411-422页

作者：孙嘉怿刘向东南京农业大学植物保护学院昆虫学系南京210095

【目的】利用水稻叶片光谱反射率建立白背飞虱Sogatella furcifera虫量的监测模型,为稻飞虱的光谱监测提供方法支持。【方法】在水稻分蘖期和孕穗期分别人工接种不同数量的白背飞虱3龄若虫,使水稻受到不同程度的危害;在暗室利用ASD手持... 详细信息

【目的】利用水稻叶片光谱反射率建立白背飞虱Sogatella furcifera虫量的监测模型,为稻飞虱的光谱监测提供方法支持。【方法】在水稻分蘖期和孕穗期分别人工接种不同数量的白背飞虱3龄若虫,使水稻受到不同程度的危害;在暗室利用ASD手持式光谱辐射仪测定白背飞虱为害1-4周后水稻倒4单叶和全部叶片的光谱反射率;采用相关性分析方法确定叶片光谱反射率和植被指数与白背飞虱虫量的关系;运用逐步回归建模方法组建基于植被指数的白背飞虱虫量监测模型。【结果】稻株倒4单叶和全部叶片的光谱反射率不能很好表征水稻分蘖期受20头/株以内白背飞虱为害1-2周和孕穗期受30头/株以内白背飞虱为害1周的虫量大小,但为害3-4周时叶片反射光谱均有稳定波段区域与虫量显著相关。分蘖期倒4单叶和全叶在440和680nm处反射率可区分16头/株白背飞虱为害3周时的虫量,680和760nm处反射率可区分12头/株白背飞虱为害4周时的虫量;孕穗期全叶680和760 nm处反射率可区分30头/株白背飞虱为害3周时的虫量,倒4单叶在760nm处反射率可区分12头/株白背飞虱为害4周时的虫量。在白背飞虱为害分蘖期和孕穗期稻株3和4周时,倒4单叶在400-1000 nm范围内的差值(DVI)、比值(RVI)和归一化(NDVI)植被指数与虫量相关程度高的光谱波段区域较为稳定,并且DVI与虫量的相关性强于RVI和NDVI。分别建立了基于倒4单叶DVI的分蘖期和孕穗期稻株为害3和4周时的白背飞虱虫量的逐步回归模型,模型均方根误差在两水稻生育期分别约为4和5-8头/株。【结论】稻叶光谱反射率对白背飞虱为害虫量的表征能力受水稻生育期和为害时长的影响。稻株受白背飞虱为害2周后,倒4单叶和全叶的光谱反射率在稳定波段区域内均与白背飞虱虫量存在显著相关性,叶片光谱的差值植被指数与白背飞虱虫量相关稳定,可用于建立虫量监测模型。

关键词：白背飞虱种群数量光谱反射率植被指数回归模型

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蛹期高温对稻纵卷叶螟种群的抑制作用

昆虫学报 2024年第4期67卷 528-537页

作者：朱阿秀刘向东南京农业大学植物保护学院昆虫学系南京210095

【目的】本研究旨在明确稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis蛹对高温的敏感性,为利用蛹期高温预测种群发展趋势提供生物学指标和模型。【方法】对稻纵卷叶螟1-5日龄蛹分别在37,39和41℃下进行1次性1-7 h的热击,对1日龄蛹在37,39和41℃... 详细信息

【目的】本研究旨在明确稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis蛹对高温的敏感性,为利用蛹期高温预测种群发展趋势提供生物学指标和模型。【方法】对稻纵卷叶螟1-5日龄蛹分别在37,39和41℃下进行1次性1-7 h的热击,对1日龄蛹在37,39和41℃进行1-7 h/d持续2和3 d的多次热击,并以一直饲养在27℃下的蛹为对照组,测定热击处理组和对照组蛹羽化率、蛹历期、每雌产卵量及卵孵化率;采用线性回归方法建立蛹羽化率、蛹历期、每雌产卵量及卵孵化率与热击时长的关系模型。【结果】与对照组相比,1-5日龄稻纵卷叶螟蛹分别受37,39和41℃高温1次性热击1-7 h后,随着热击温度的升高蛹历期延长,蛹羽化率、每雌产卵量和卵孵化率降低;在相同的高温下,随着热击时间的增长蛹历期呈线性延长,蛹羽化率、每雌产卵量和卵孵化率呈线性下降,并且变化率在各日龄处理间基本相同;37或39℃热击后,1日龄蛹组的蛹历期长于3-5日龄蛹组的,但前者的蛹羽化率低于后者。1日龄蛹在37和39℃下多次热击后蛹历期随日热击时间的增长而缩短,在41℃下仅2 d内的热击有该趋势,3 d内7 h/d的热击延长了蛹历期;蛹羽化率、每雌产卵量及卵孵化率均随日热击时长的延长而线性降低,并且降低幅度随温度的升高而增大,但在热击2和3 d间无显著差异。37,39和41℃下2和3 d,日热击时长每延长1 h蛹羽化率将分别降低3.25%,4.95%和7.49%,每雌产卵量分别减少5.02%,7.80%和10.82%,卵孵化率分别降低2.20%,3.31%和5.05%,说明热击显著抑制了种群的发展。【结论】稻纵卷叶螟蛹对高温较为敏感,热击影响其发育、存活和繁殖力,可根据蛹期高温及持续时长预测稻纵卷叶螟种群的数量。

关键词：稻纵卷叶螟蛹高温热击时长繁殖力种群预测

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蛾类性信息素生物合成研究进展

中国农业科学 2024年第18期57卷 3612-3625页

作者：付楠霞刘栩菲罗宗秀蔡晓明李兆群边磊修春丽周利陈宗懋中国农业科学院茶叶研究所农业农村部特种经济动植物生物学与遗传育种重点实验室沈阳农业大学植物保护学院

昆虫性信息素特异性强、使用方便且绿色安全，利用性信息素防治农林害虫符合我国农林绿色发展的需求，应用前景广阔。解析蛾类性信息素的生物合成路径，明确其关键催化酶，可为利用合成生物学手段生产蛾类性信息素提供重要的理论依据。... 详细信息

昆虫性信息素特异性强、使用方便且绿色安全，利用性信息素防治农林害虫符合我国农林绿色发展的需求，应用前景广阔。解析蛾类性信息素的生物合成路径，明确其关键催化酶，可为利用合成生物学手段生产蛾类性信息素提供重要的理论依据。按照化学结构和生物合成途径的不同，蛾类性信息素可分为Type-Ⅰ、Type-Ⅱ、Type-Ⅲ和Type-0四大类，且以前两类为主，分别占已鉴定种类的75%和15%左右，而Type-Ⅱ类环氧化烯烃性信息素中，约54%为单环氧化烯烃。上述两类性信息素合成部位不尽相同，其中Type-Ⅰ类性信息素在雌蛾的性腺中合成，Type-Ⅱ类性信息素中的多不饱和烯烃是在绛色细胞中合成的，而环氧化反应是在性腺中进行的。在合成路径和关键催化酶方面，Type-Ⅰ类性信息素是由脂肪酸代谢途径从头合成的，目前报道较多的合成相关的催化酶为去饱和酶、脂肪酰基辅酶A还原酶、醇氧化酶和乙酰基转移酶；Type-Ⅱ类性信息素以食物源的亚油酸或亚麻酸为起点合成，已鉴定的关键催化酶有末端脱氢酶、载脂转运蛋白和P450环氧化酶。此外，文中还阐述了利用植物和酵母细胞生成Type-Ⅰ类蛾类性信息素研究现状，探讨了目前利用合成生物学技术合成蛾类性信息素方面尚待解决的问题，提出了未来研究仍需关注的重点，为深入开发蛾类性信息素生物合成工厂提供参考。

关键词：蛾类性信息素生物合成路径合成位点催化酶合成生物学

基于水稻冠层多信息融合的监测褐飞虱种群大小的BP神经网络方法

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昆虫学报 2024年第4期67卷 572-581页

作者：熊志强王嘉汉刘向东南京农业大学植物保护学院昆虫学系南京210095

【目的】褐飞虱Nilaparvata lugens种群监测的自动化和智能化尚未实现。本研究旨在探究水稻受褐飞虱危害后冠层光谱和温度以及叶片叶绿素相对含量与为害虫量的关系,建立基于高光谱、热成像和叶绿素等多信息融合的误差反向传播(back prop... 详细信息

【目的】褐飞虱Nilaparvata lugens种群监测的自动化和智能化尚未实现。本研究旨在探究水稻受褐飞虱危害后冠层光谱和温度以及叶片叶绿素相对含量与为害虫量的关系,建立基于高光谱、热成像和叶绿素等多信息融合的误差反向传播(back propagation,BP)神经网络监测褐飞虱的方法,为田间褐飞虱种群监测向自动化与智能化方向发展提供方法支持。【方法】在可控条件下利用方形塑料框培育水稻,并在分蘖期接入雌雄1∶1配对的不同对数(0,1,2,3,4,5,6和7对)的褐飞虱雌、雄成虫,然后连续多次(接虫后16,27,32,44和60 d时)调查接虫区水稻上褐飞虱虫量(每4穴稻上个体数),并采用高光谱仪和热成像仪分别测定水稻冠层光谱反射率和冠层温度,利用土壤和植物分析仪器开发(soil and plant analyzer development,SPAD)叶绿素仪测定叶片叶绿素的相对含量(SPAD值);采用Pearson相关法分析各测量指标与褐飞虱虫量的相关性;采用多元散射校正对光谱反射率数据进行降噪处理;采用连续投影算法对高光谱反射率数据进行降维和敏感波段筛选;分别以光谱反射率单一信息及其与冠层温度和SPAD值融合后的多源信息为输入量,采用普通和加入粒子群算法优化的BP神经网络建模,构建褐飞虱为害不同时段后种群大小的神经网络监测模型。【结果】褐飞虱为害后水稻冠层光谱在近红外的730-930 nm波段反射率、水稻冠层温度与气温的差值(冠气温差)和叶片的SPAD值均与褐飞虱虫量呈显著负相关。利用连续投影算法筛选出的冠层光谱敏感波段处反射率并降噪后建立的BP神经网络监测5个危害时段褐飞虱虫量的预测集决定系数R^(2)在0.504~0.892之间;融合冠层光谱、冠气温差和叶片SPAD值等多信息建立的BP神经网络监测褐飞虱虫量的预测集R^(2)提升到0.640~0.975;在多源信息基础上再选用粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法优化BP神经网络后监测褐飞虱虫量的精度提高,预测集R^(2)提升到0.931~0.991,模型预测效果好。【结论】基于水稻冠层高光谱与热成像和叶片SPAD值等多信息融合的PSO-BP神经网络方法监测褐飞虱虫量的精度高、效果好,有望用于田间褐飞虱种群的自动监测。

关键词：褐飞虱冠层光谱反射率冠层温度叶绿素SPAD BP神经网络粒子群优化