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甜瓜酯类香气生物合成与调控研究进展

食品与发酵工业 2024年

作者：唐桃霞孔维萍任凯丽程鸿苏永全刘赵帆杨永岗赵晓琴甘肃省农业科学院蔬菜研究所平凉市农业科学院

果实香气作为评价甜瓜风味品质的重要指标，也是驱动消费者购买欲的关键属性。复杂多样的香气成分构成了甜瓜香气系统，特征香气是甜瓜香气系统中的关键组分。该文简述了不同品种甜瓜的主要香气成分，得出了乙酸乙酯、乙酸苯甲酯和乙酸... 详细信息

果实香气作为评价甜瓜风味品质的重要指标，也是驱动消费者购买欲的关键属性。复杂多样的香气成分构成了甜瓜香气系统，特征香气是甜瓜香气系统中的关键组分。该文简述了不同品种甜瓜的主要香气成分，得出了乙酸乙酯、乙酸苯甲酯和乙酸-2-甲基-1-丁酯等酯类是大多数甜瓜的特征香气，并以特征香气物质为例，分析总结了其合成路径，概述了酯类香气合成中的关键调控因子，并对甜瓜香气品质的未来研究提出展望，以期为甜瓜香气形成的机理研究提供理论依据。

关键词：甜瓜特征香气合成路径调控

生物炭负载氨氮对土壤碳排放、酶活性及微生物群落的影响

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环境科学 2024年第6期45卷 3533-3542页

作者：杨如意董艳红肖鑫徐艳丽况帅宋文静董建新郑学博中国农业科学院烟草研究所农业农村部烟草生物学与加工重点实验室青岛266101 中国农业科学院研究生院北京100081 山东省农业技术推广中心济南250003

土壤氮输入形式显著影响土壤CO_(2)排放.生物炭负载氨氮作为一种新型氮输入形式,既降低了农田化学氮肥投入,又减少了环境治理成本,其对推动国家化肥零增长、农田面源污染防治和实现国家“碳达峰”、“碳中和”目标意义重大.通过室内培... 详细信息

土壤氮输入形式显著影响土壤CO_(2)排放.生物炭负载氨氮作为一种新型氮输入形式,既降低了农田化学氮肥投入,又减少了环境治理成本,其对推动国家化肥零增长、农田面源污染防治和实现国家“碳达峰”、“碳中和”目标意义重大.通过室内培养试验,设置不施肥(CK)、单施化学氮肥(CF)、生物炭配施化学氮肥(BF)和生物炭负载氨氮(BN)这4种处理,研究了不同氮输入形式对土壤碳排放、酶活性及微生物群落的影响.结果表明,与CF相比,BF显著提高了累计碳排放量(66.24%),而BN未见显著性差异.值得注意的是,BN累计碳排放量较BF处理显著降低了35.28%.与CF和BF相比,BN处理β-葡萄糖苷酶,过氧化物酶,多酚氧化酶活性显著提高了20.25%和5.20%,36.72%和36.19%,90.36%和61.36%.与CF相比,BF处理提高了微生物群落丰富度和群落多样性,BN处理降低了微生物群落丰富度.与BF相比,BN处理变形菌门相对丰度降低了11.16%,放线菌门和拟杆菌门相对丰度分别提高了8.12%和5.83%.对微生物群落结构影响最大的土壤因子是木糖苷酶活性,绿弯菌门相对丰度与纤维二糖水解酶活性极显著相关;芽单胞菌门相对丰度与β-葡萄糖苷酶活性极显著相关;变形菌门相对丰度与累计碳排放量呈极显著相关.综上所述,生物炭负载氨氮较生物炭配施化学氮肥显著减少了累计碳排放量,其减排效果更优.研究结果将有利于国家“双碳战略”落地、生物天然气产业健康发展、国家绿色种养循环农业体系构建和国家化肥零增长战略实现.

关键词：生物炭负载氨氮生物炭累计碳排放量酶活性微生物群落

玉米苯丙氨酸解氨酶（PAL）家族基因分析及ZmPAL5的功能研究

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中国农业科学 2024年第12期57卷 2265-2281页

作者：曹丽茹叶飞宇库丽霞马晨晨庞芸芸梁小菡张新鲁晓民河南省农业科学院粮食作物研究所/神农种业实验室河南农业大学农学院

【目的】挖掘玉米抗旱关键基因、揭示其抗旱分子机制，为培育抗旱玉米新品种提供基因资源和理论指导。【方法】采用转录组数据结合加权基因共表达网络（weighted gene co-expression network,WGCNA）与抗旱性生理生化指标的筛选方法，... 详细信息

【目的】挖掘玉米抗旱关键基因、揭示其抗旱分子机制，为培育抗旱玉米新品种提供基因资源和理论指导。【方法】采用转录组数据结合加权基因共表达网络（weighted gene co-expression network,WGCNA）与抗旱性生理生化指标的筛选方法，鉴定与抗旱和复水相关的ZmPAL基因。利用生物信息学方法对编码PAL的基因进行全基因组分析。运用实时荧光定量PCR(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)检测ZmPAL基因在干旱处理条件下的表达情况，以及ZmPAL5在不同自交系间的表达特性和在不同组织中的表达模式。最后，利用遗传转化分析ZmPAL5在玉米中的抗旱功能，并借助CRISPR/Cas9技术对PAL5同源基因进行缺失型拟南芥突变体的抗旱性分析。【结果】鉴定了19个玉米ZmPAL基因，其中6个基因聚集在第5染色体上，其编码蛋白多为亲水性酸性蛋白，且PAL家族基因的进化相对保守。ZmPAL基因启动子区域含有大量与激素和非生物应激响应相关的顺式作用元件。确定了6个核心基因，其中4个基因在干旱处理后显著上调表达。尤其是ZmPAL5在干旱胁迫后表达量增加了8.57倍。在干旱胁迫和复水处理条件下，发现抗旱自交系郑8713中ZmPAL5的表达水平显著高于旱敏感自交系B73。同时，ZmPAL5是一个组成型表达基因，在幼茎中表现出高水平的表达。过表达ZmPAL5玉米在干旱胁迫下生长良好，其相对含水量、木质素、叶绿素、可溶性蛋白、脯氨酸含量，以及超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性分别是野生型的1.52、1.49、1.47、1.43、1.44、1.41、1.53、1.41和1.35倍，但丙二醛含量是野生型的0.65倍。PAL5缺失型拟南芥突变体对干旱敏感。在干旱胁迫下，其生理生化指标与过表达ZmPAL5玉米的指标变化趋势相反。【结论】筛选出6个响应干旱胁迫的核心基因（ZmPAL3、ZmPAL5、ZmPAL6、ZmPAL8、ZmPAL11和ZmPAL13），其中，ZmPAL5的表达量与抗旱性呈正相关。ZmPAL5通过影响渗透调节物质含量和抗氧化酶活性正向调节植物的抗旱性和恢复能力。

关键词：玉米苯丙氨酸解氨酶 ZmPAL5 抗旱性生理生化

基于深度学习、小波变换和可见光谱的茶树冻害程度评估

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光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 234-240页

作者：李赫王玉范凯毛艺霖丁仕波宋大鹏王梦琪丁兆堂山东省农业科学院茶叶研究所山东济南250108 青岛农业大学茶叶研究所山东青岛266109 日照市农业科学研究院茶叶研究所山东日照276827

茶树冻害鉴定是评价茶树抗逆性、指导茶园越冬管理的基础。茶树冻害鉴定的传统方法主要通过人工观察茶树叶片的冻害数量和冻害程度,存在准确率低,效率低,主观性强等缺点。提出一种基于深度学习、小波变换和可见光谱的茶树冻害程度评估... 详细信息

茶树冻害鉴定是评价茶树抗逆性、指导茶园越冬管理的基础。茶树冻害鉴定的传统方法主要通过人工观察茶树叶片的冻害数量和冻害程度,存在准确率低,效率低,主观性强等缺点。提出一种基于深度学习、小波变换和可见光谱的茶树冻害程度评估框架。首先,采集了1 000张茶树受冻后的树冠图像,并且按照4∶1分为训练集和测试集,并对训练集图像的冻害叶片进行标注。其次,采用Faster R-CNN网络对茶树的冻害叶片进行识别提取,并且分别选择了AlexNet、 VGG19和ResNet50三种特征提取器,选择鲁棒性最高的特征提取器作为主干网络。然后,将提取到的茶树冻害叶片图像进行小波变换增强处理,从而得到了一张低频率和三张高频率的图像。将小波变换处理后的图像和未经小波变换处理的图像分别输入到VGG16、 SVM、 AlexNet、 ResNet50等网络对冻害叶片进行分级,比较四种网络的分类性能。根据冻害叶片的数量、冻害叶片的程度,不同冻害程度叶片的权重系数,对茶树受冻程度打分,从而对茶树整体的冻害程度进行评估。结果表明:(1)基于ResNet50的Faster R-CNN模型提取茶树冻害叶片的性能最好,其查准率为93.33%,查全率为92.57%,高于VGG19和AlexNet作为主干网络的识别性能,可以确保大多数的冻害叶片都能被提取出来,并为叶片的冻害程度进一步分级提供基础。(2)VGG16模型分类不同冻害程度的叶片的整体准确率为89%,高于其他模型(SVM、 AlexNet、 ResNet50)的整体分类准确率,表明VGG16模型具有较高的鲁棒性。(3)小波变换处理后的冻害叶片图像与未经小波变换处理后的冻害叶片相比较,能提升模型的整体分类准确率2%~6%。说明小波变换增强技术可以提高网络的准确率。因此,本实验框架可以准确和高效地将茶树冻害叶片进行分级,对于茶园冻害程度的评估具有重要价值,为北方茶园的越冬防护提供技术支撑。

关键词：茶树冻害叶片 Faster R-CNN VGG16 小波变换

番茄含糖量不同的两个材料果实转录组初步分析

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园艺学报 2024年第2期51卷 281-294页

作者：张文昊张辉刘雨婷王艳张迎迎王馨曼王全华朱为民杨学东上海市农业科学院园艺研究所上海市设施园艺重点实验室上海201413 上海师范大学生命科学学院上海201400 安徽省农业科学院园艺研究所合肥230031

以高含糖量(8%)和普通含糖量(4.5%)番茄为研究材料,选取绿熟期、转色期、粉红期和红熟期的果实样品,通过转录组测序比较两种材料间的基因表达差异。分析表明,普通番茄与高糖番茄4个时期共有的差异基因有288个,其中下调的有174个,上调的... 详细信息

以高含糖量(8%)和普通含糖量(4.5%)番茄为研究材料,选取绿熟期、转色期、粉红期和红熟期的果实样品,通过转录组测序比较两种材料间的基因表达差异。分析表明,普通番茄与高糖番茄4个时期共有的差异基因有288个,其中下调的有174个,上调的有114个,转色期特有的差异表达基因数量最多。GO分析表明,差异表达基因显著富集在转色期,且富集的GO功能类也最多。KEGG分析表明,转色期富集的差异表达基因及相关通路最多,主要集中在糖、酸代谢等通路。对糖、酸代谢过程关键酶的相关基因进行聚类分析,发现有30个关键差异表达基因。

关键词：番茄含糖量成熟期转录组分析

籼型三系不育系'福农A'的选育及其综合农艺性状分析

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农业生物技术学报 2024年第3期32卷 701-711页

作者：涂诗航连玲洪永河周鹏郑菲艳郑家团张建福福建省农业科学院水稻研究所

杂交水稻(Oryza sativa)不育系是选育优良品种的重要前提之一，因此培育优异的不育系对杂交稻育种具有重要意义。本研究以高抗稻瘟病且优质的水稻品种’华航丝苗’作为供体亲本，与综合农艺性状优良但米质和稻瘟病抗性不佳的籼稻三系保... 详细信息

杂交水稻(Oryza sativa)不育系是选育优良品种的重要前提之一，因此培育优异的不育系对杂交稻育种具有重要意义。本研究以高抗稻瘟病且优质的水稻品种’华航丝苗’作为供体亲本，与综合农艺性状优良但米质和稻瘟病抗性不佳的籼稻三系保持系’福稻B’进行杂交，在F3代中，选择优异单株做父本，用不育系’谷丰A’做母本进行测交；测交后代不断在三亚和沙县基地进行穿梭育种选择。经过多个世代的淘汰和选择，最终选育出了育性稳定的三系不育系’福农A’，其对应的保持系定名为’福农B’。综合农艺性状分析发现，’福农A’株叶形态好，茎秆粗壮，剑叶挺直，其午前开花率达85%，茎秆的直径和厚度明显大于亲本。田间测试及显微观察结果显示，其不育株率为100%，花粉不育度为99.99%，柱头外露率为57.12%。’福农A’的茎秆倒三节直径明显较大，茎秆壁也明显较厚，且茎秆中半纤维素和硅含量较高。高密度芯片分析表明，’福农A’含有半矮秆基因Sd-1 (semi dwarfing gene 1)和Sdt97 (semi dwarfing mutant gene 97)、直穗基因qNGR9及粒重基因OsSPL16 (squamosa promoter-binding-like gene 16)。同时，’福农A’成功聚合了3个稻瘟病菌抗性基因Pi5 (Pyricularia oryzae resistance-5)、Pid2和Pid3，室内鉴定其抗病株率达81.82%。此外，利用’福农A’所育成的7个水稻品种均表现出产量高、米质好、中抗稻瘟病等特征。由此可见，’福农A’具有较强的开发潜力，能为配组和选育抗性好、产量高、米质优的杂交稻提供种质资源。

关键词：籼型三系不育系 ’福农A’ 稻瘟病抗性综合农艺性状

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大白菜制种幼苗越冬预测模型的建立

北方园艺 2024年第1期 16-23页

作者：马朝喜肖兴中李冰王梅卢娇娇原玉香河南省济源产城融合示范区农业科学院河南济源459000 河南省农业科学院蔬菜研究所河南郑州450002

以20份越冬大白菜幼苗为试材,采用灰色关联度分析法,对大白菜幼苗形态特征进行分析并筛选适宜的形态特征指标,以期为制种大白菜幼苗越冬形态特征建立预测模型。结果表明:“冬前”大白菜幼苗的地上鲜质量、单株叶面积、叶片数、根茎粗、... 详细信息

以20份越冬大白菜幼苗为试材,采用灰色关联度分析法,对大白菜幼苗形态特征进行分析并筛选适宜的形态特征指标,以期为制种大白菜幼苗越冬形态特征建立预测模型。结果表明:“冬前”大白菜幼苗的地上鲜质量、单株叶面积、叶片数、根茎粗、侧根数等形态特征与越冬率高度关联(关联系数分别为0.7981、0.7506、0.7352、0.7074、0.6769),各个指标充分反映了幼苗越冬能力。以所选“冬前”形态指标相对值为自变量,构建预测模型Y=68.885+0.963X_(1)-0.011X_(2)-0.168X_(3)+10.983X_(5)+0.116X_(7)。经回代检验,模型准确率超过97.00%。利用均方根误差(1.4053)和相对误差(0.0148)对模型评价,其预测值高度精确,能够有效地预测制种大白菜幼苗越冬率。综合各项指标表明,利用灰色关联分析法建立的模型非常可靠,能够用于露地大白菜幼苗越冬率预测模型的建立,为基层技术人员提供有力的技术参考依据。

关键词：大白菜越冬形态特征预测模型灰色关联度

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5种种质桑葚香气成分的比较

西北农林科技大学学报(自然科学版) 2024年 1-13页

作者：张芳陈海芬陈彪石燕金韩世玉贵州省农业科学院蚕业研究所

【目的】对5种不同种质桑葚的香气成分进行分析和比较,为桑葚种质鉴定、栽培、育种及生产加工等提供参考。【方法】以贵州省蚕业研究所官庄基地的长果桑、大十、黑珍珠、白玉王、野生桑等5种种质桑葚为研究对象,于2023年5月桑葚达到成... 详细信息

【目的】对5种不同种质桑葚的香气成分进行分析和比较,为桑葚种质鉴定、栽培、育种及生产加工等提供参考。【方法】以贵州省蚕业研究所官庄基地的长果桑、大十、黑珍珠、白玉王、野生桑等5种种质桑葚为研究对象,于2023年5月桑葚达到成熟期后,挑选大小、质量、颜色和成熟度基本一致、果形相对均匀的无损伤新鲜果实为试验材料,破碎匀浆后通过顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用(HS-SPME-GC-MS)技术测定不同桑葚的香气成分组成,并通过美国国家标准技术研究所标准谱库进行解析,比较5种不同种质桑葚香气物质的异同,采用正交偏最小二乘判别分析(Orthogonal Partial Least Squares-Discriminant Analysis,OPLS-DA)筛选其差异香气成分。【结果】从5种种质桑葚中共鉴定出101种香气成分,分属于芳香族化合物和酸类、酯类、醛类、酮类、酚类、醇类、烷类、烯类、炔类及其他类等11个类别,其中共有化合物为5种,各种质特有化合物为57种。5种种质桑葚香气成分含量由大到小分别为野生桑>黑珍珠>大十>长果桑>白玉王。运用OPLS-DA模型筛选出25个关键差异香气成分,其中邻羟基苯乙酮、水杨酸甲酯、正二十七烷、Z-11-十四醛、(E)-5-二十碳烯、3-糠醛为野生桑所独有,三环为黑珍珠所独有。【结论】不同种质桑葚的香气成分存在差异,这种差异可用于不同桑葚种质的鉴定。野生桑香气成分种类、总含量均优于其他4个栽培种,且独有6种关键差异香气成分,可作为高品质桑葚种质资源进行培育及开发利用。

关键词：桑葚香气成分种质资源

基于转录组数据的蒜芥茄WRKY基因家族的鉴定及分析

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分子植物育种 2024年

作者：程捷刘家迅鲍锐黎志彬梁明泰陈霞吴丽艳龚亚菊云南省农业科学院园艺作物研究所

本研究基于野生蒜芥茄的转录组数据，利用生物信息学的方法，从中筛选并鉴定了47个WRKY基因家族成员，对其进行了理化性质、保守结构域和亚细胞定位的分析，并构建了系统进化树以明确蒜芥茄WRKY基因家族成员的关系，绘制了蒜芥茄WRKY基... 详细信息

本研究基于野生蒜芥茄的转录组数据，利用生物信息学的方法，从中筛选并鉴定了47个WRKY基因家族成员，对其进行了理化性质、保守结构域和亚细胞定位的分析，并构建了系统进化树以明确蒜芥茄WRKY基因家族成员的关系，绘制了蒜芥茄WRKY基因的表达热图。结果表明：47个蒜芥茄WRKY基因中，I族成员8个，II族成员34个，III族成员5个，其中II族可进一步分为5个亚族(IIa， IIb， IIc， IId和IIe)；47个成员均为亲水蛋白，其蛋白长度在115～746 aa之间，且亚细胞定位均在细胞核，有5个成员为稳定蛋白，其余均为不稳定蛋白。保守结构域的结果表明，其大多含有WRKYGQK核心序列以及锌指结构。在接种黄萎病病菌后，蒜芥茄WRKY基因家族的表达情况大致分为3类，一类随着侵染后时间的变长其基因相对表达量增加；第二类是侵染前表达量较高，随着侵染时间变长表达量有明显的下调趋势；第三类则是呈现表达量先上调后下调的趋势。本研究首次鉴定了野生蒜芥茄WRKY基因家族的结构特征，为进一步解析WRKY转录因子在蒜芥茄黄萎病抗性中的功能提供了理论基础。

关键词：蒜芥茄 WRKY基因家族转录组生信分析