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不同生长年份牛大力根淀粉和蔗糖代谢途径转录组分析

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热带作物学报 2025年第1期46卷 21-34页

作者：羊青顾学金王清隆张旻晏小霞汤欢王祝年冯世秀王茂媛中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所/农业农村部中药材生物学与栽培重点实验室/农业农村部热带农业野生植物基因资源鉴定评价中心/海南省热带药用植物工程研究中心海南海口571101 云南农业大学热带作物学院云南普洱665001 深圳市中国科学院仙湖植物园/深圳市南亚热带植物多样性重点实验室广东深圳518004

牛大力是一种重要的多年生药食同源植物,其主要成分为淀粉和糖类。为了探究不同生长年份牛大力根淀粉和糖类物质合成的规律及其内在基因调控网络,本研究以3年生(NG3)、7年生(NG7)、10年生(NG10)和15年生(NG15)4个生长年份的牛大力根为... 详细信息

牛大力是一种重要的多年生药食同源植物,其主要成分为淀粉和糖类。为了探究不同生长年份牛大力根淀粉和糖类物质合成的规律及其内在基因调控网络,本研究以3年生(NG3)、7年生(NG7)、10年生(NG10)和15年生(NG15)4个生长年份的牛大力根为研究对象,测定总多糖、淀粉和蔗糖的含量,并完成转录组测序,筛选分析不同年份间牛大力根的差异表达基因(DEGs),重点解析淀粉和蔗糖代谢途径DEGs的功能。糖类和淀粉物质测定结果表明,随着年份的增长,总多糖与淀粉含量均呈现增加趋势,生长至15年时的含量最高,而蔗糖含量在3年时最高,随后呈现下降趋势。转录组测序发现,随着生长年份跨度增加,NG3vs NG7、NG3 vsNG10和NG3 vs NG15对比的DEGs总数呈上升趋势,分别为526、1848和1937个。进一步挖掘淀粉和蔗糖代谢途径中的DEGs,共有62个DEGs在3个比较组中差异表达,其中,蔗糖合成基因的表达量随年份增加而下降,淀粉合成基因随年份的增加较淀粉降解基因占主导,纤维素降解酶随年份增加表达量降低。最终筛选出5个淀粉和蔗糖代谢途径的关键酶基因进行荧光定量PCR验证,其表达变化趋势与转录组测序结果基本一致。研究结果表明,牛大力在3~7年时处于生长活跃期,以蔗糖、纤维素和淀粉的合成为主,促进根部快速膨大发育。生长至7年时,以淀粉的积累、蔗糖的分解和纤维素的降解为特征,进入生长平稳期。本研究对于牛大力根膨大特性的研究、高成薯性牛大力种质创新和科学采收都有积极的指导意义。

关键词：牛大力根生长年份淀粉蔗糖代谢转录组分析

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基于曲面响应法的开沟施肥装置优化设计

农机化研究 2025年

作者：黄敞王玲玲郑勇黎土煜刘友江中国热带农业科学院橡胶研究所国家重要热带作物工程技术研究中心机械分中心湛江市事达实业有限公司

为进一步优化开沟施肥装置设计参数,采用响应面法(RSM)和中心组合旋转设计(CCRD)优化法,综合探究了刮板深度、施肥机前进速度和转盘转速3个影响因素对施肥规律的影响,以施肥效率和施肥密度为响应值,确定优化设计方案。试验结果表明:影... 详细信息

为进一步优化开沟施肥装置设计参数,采用响应面法(RSM)和中心组合旋转设计(CCRD)优化法,综合探究了刮板深度、施肥机前进速度和转盘转速3个影响因素对施肥规律的影响,以施肥效率和施肥密度为响应值,确定优化设计方案。试验结果表明:影响施肥效率和施肥密度的3个关键影响因子的影响顺序均为转盘转速>刮板深度>施肥机前进速度。优化方案为:刮板深度33.53 mm、施肥机前进速度0.65 m/s、转盘转速5.95 r/min时,以最优参数组合得到的施肥效率为15.00 g/s、施肥密度为25.00 g/m。在此条件下,回归模型的预测值与实验值的相对误差为-5.88%～+16.93%,实验值与理论预测值一致。通过研究,初步掌握了开沟施肥装置的优化设计方法和排肥规律,为精准化、智能化施肥机械关键部件的研发提供了参考。

关键词：施肥装置中心组合旋转设计参数优化曲面响应法

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一种农杆菌介导的糜子高效遗传转化方法

热带作物学报 2025年第1期46卷 44-50页

作者：夏启玉降彦苗刘亚男李海权程汝宏郭安平刘国庆赵辉中国热带农业科学院三亚研究院/中国热带农业科学院热带生物技术研究所/海南省南繁生物安全与分子育种重点实验室海南三亚572024 河北农林科学院谷子研究所河北石家庄050035

糜子(Panicum miliaceum L.)是我国传统的粮食作物,截至目前,针对糜子遗传转化方法的研究仍较少,本研究旨在建立农杆菌介导的糜子高效遗传转化方法。以糜子品种冀黍5号的成熟种子为外植体,在CIM和MSD诱导培养基上分别诱导糜子的胚性愈伤... 详细信息

糜子(Panicum miliaceum L.)是我国传统的粮食作物,截至目前,针对糜子遗传转化方法的研究仍较少,本研究旨在建立农杆菌介导的糜子高效遗传转化方法。以糜子品种冀黍5号的成熟种子为外植体,在CIM和MSD诱导培养基上分别诱导糜子的胚性愈伤,以其作为转化受体材料,用含植物表达载体的农杆菌侵染60min并共培养6d,转接至含0.025g/L潮霉素的筛选培养基上筛选出抗性愈伤,接着在含0.015g/L潮霉素的分化培养基上分化,最后在含0.015g/L潮霉素的生根培养基上生根成苗,用载体特异性引物对再生植株进行PCR检测,鉴定其是否为阳性转基因植株。根据多个批次的转化实验统计糜子的抗性再生植株的筛选效率和转化效率。结果表明:CIM和MSD诱导培养基均能诱导出糜子胚性愈伤,但CIM培养基诱导的糜子胚性愈伤效果更好;糜子胚性愈伤在被农杆菌侵染及与农杆菌共培养后,经在含潮霉素的培养基上筛选、分化和生根后获得多株抗性再生糜子植株,3次试验获得的糜子抗性再生植株的PCR鉴定阳性率为100%,平均转化效率为30%以上。本研究成功建立了农杆菌介导的糜子遗传转化方法,操作简单,转化效率高,成本低廉,且转化不受季节限制,能规模化开展,为糜子的遗传改良提供有效的技术手段。

关键词：糜子农杆菌遗传转化转化效率

槟榔干燥动力学模型及微观结构、代谢物变化规律研究

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热带作物学报 2025年第1期46卷 222-235页

作者：张晶代佳慧王世萍代文婷康效宁吉建邦胡玉娟海南省农业科学院三亚研究院海南三亚572000 海南省农业科学院农产品加工设计研究所海南海口570100 海口市槟榔加工研究重点实验室海南海口570100

干燥是槟榔加工的第1步,干燥过程直接影响槟榔的品质和货架期。为了明确槟榔热风干燥过程的水分变化、纤维微观结构及代谢物的变化规律,以期对槟榔干燥时间进行精准调控。本研究以槟榔鲜果和槟榔杀青果为研究对象,利用5种模型对不同温... 详细信息

干燥是槟榔加工的第1步,干燥过程直接影响槟榔的品质和货架期。为了明确槟榔热风干燥过程的水分变化、纤维微观结构及代谢物的变化规律,以期对槟榔干燥时间进行精准调控。本研究以槟榔鲜果和槟榔杀青果为研究对象,利用5种模型对不同温度下槟榔热风干燥曲线进行拟合,建立槟榔干燥动力学模型,同时利用扫描电子显微镜、LC-MS等探讨干燥过程中槟榔微观结构、代谢物的变化规律。结果表明:槟榔干燥曲线呈指数下降,干燥速率曲线分为加速和降速2个阶段,温度对干燥速率有显著影响;Page模型对槟榔热风干燥曲线拟合较好,模型决定系数(R^(2))在0.98以上,均方差(mean square deviation,RMSE)在0.02~0.06范围内,模型预测值和真实值差异不显著,可以较好地反映槟榔干燥过程中的水分变化规律。微观结构分析表明,随着干燥时间的增加槟榔纤维层变得致密、紧实,杀青处理导致槟榔纤维结构松散。质构结果表明,随着干燥时间的增加,槟榔硬度和咀嚼度增加,弹性降低。差异代谢物结果显示,干燥过程通过影响氨基酸代谢通路、中心碳代谢通路、亚油酸代谢通路、黄酮类生物合成、苯丙烷类生物合成进而影响有机酸、脂质和类脂分子等发生变化。研究结果为丰富槟榔加工基础研究,以及为槟榔热风干燥时间的选择提供理论依据。

关键词：槟榔干燥动力学模型微观结构代谢物质构

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海南钻喙兰开花物候与繁殖特性

植物科学学报 2025年

作者：陈馷嶂赵莹张哲宋希强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热带农林学院海南省热带特色花木资源生物学重点实验室海南大学三亚南繁研究院

植物开花物候和繁殖特性对物种及种群的稳定性具有直接影响，决定了植物的生活史策略，影响着其竞争、生存和演化。本研究以海南钻喙兰Rhynchostylis gigantea (Lindl.) Ridl.为研究材料，通过对海南岛自然分布7个样地内的海南钻喙兰为... 详细信息

植物开花物候和繁殖特性对物种及种群的稳定性具有直接影响，决定了植物的生活史策略，影响着其竞争、生存和演化。本研究以海南钻喙兰Rhynchostylis gigantea (Lindl.) Ridl.为研究材料，通过对海南岛自然分布7个样地内的海南钻喙兰为期2年的野外观察与数据统计，分析其开花物候和繁育特性，结果表明：海南钻喙兰花期为1月下旬到3月中旬，居群花期历时28～43 d，个体平均开花时间26～40d，单花持续时间7～12d；海南钻喙兰的杂交指数(OCI)为4，表明其为异交为主，部分自交亲和，需要有效传粉媒介；开花后第2 d、3d的花粉活力及柱头可授性最强；在人工控制授粉实验中，异交结实率(97.3%)高于自交结实率(83.3%)，均显著高于野外自然结实率(4.2%)；此外，人工套袋和去雄实验均未结实，表明其属于自交和异交混合型的繁育系统，不存在自动自花授粉与无融合生殖。研究结果不仅有助于进一步理解热带附生兰科植物的生殖适应机制，更为海南钻喙兰的保护和栖息地管理策略提供了科学的基础信息。

关键词：兰科植物海南钻喙兰开花物候繁育系统

作物根通气组织形成机理及与抗逆境胁迫关系的研究进展

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植物科学学报 2025年

作者：刘磊张斯梅张勇杨欣欣荣浩王军江苏省农业科学院无锡分院生物育种实验室江苏省农业科学院粮食作物研究所

根通气组织不仅是连接根系与地上部的气体运输通道，还与植物的抗逆境胁迫密切相关。本文主要综述了作物根通气组织形成的机理以及与抗淹水胁迫、抗重金属胁迫、抗干旱胁迫、抗低养分胁迫的关系，概述了如何通过栽培措施调控作物根通气... 详细信息

根通气组织不仅是连接根系与地上部的气体运输通道，还与植物的抗逆境胁迫密切相关。本文主要综述了作物根通气组织形成的机理以及与抗淹水胁迫、抗重金属胁迫、抗干旱胁迫、抗低养分胁迫的关系，概述了如何通过栽培措施调控作物根通气组织形成，获得高产、水分和养分高效，并展望了未来作物通气组织的研究方向。旨在为“减水肥增效”栽培管理措施的研发和优良作物品种选育提供参考。

关键词：作物通气组织非生物胁迫养分栽培管理

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水氮互作对花后谷子果聚糖代谢的影响

山东农业科学 2025年

作者：张梦媛管延安陈二影黎飞飞杨延兵高文伟秦岭新疆农业大学农学院山东省农业科学院作物研究所/特色杂粮作物山东省工程研究中心

为探索水氮处理对花后谷子不同器官果聚糖生理代谢和转运的影响，以抗旱性强的谷子品种济谷22为材料，采用盆栽种植，设置3种水分处理：正常灌溉CK（田间最大持水量的60%～70%）、苗期干旱W1（田间最大持水量的30%～40%）、抽穗至灌浆... 详细信息

为探索水氮处理对花后谷子不同器官果聚糖生理代谢和转运的影响，以抗旱性强的谷子品种济谷22为材料，采用盆栽种植，设置3种水分处理：正常灌溉CK（田间最大持水量的60%～70%）、苗期干旱W1（田间最大持水量的30%～40%）、抽穗至灌浆中期干旱W2（田间最大持水量的30%～40%）和2种施氮量处理：施氮处理N150(纯N 150 kg/hm2)、不施氮处理N0，研究不同水氮处理对谷子叶、茎鞘和穗果聚糖绝对含量及叶片蔗糖-1-果糖基转移酶（1-SST）和果聚糖外切水解酶（FEH）活性的影响。结果表明，W2处理的叶茎鞘穗中果聚糖绝对含量在花后14 d达到峰值，叶和茎鞘中果聚糖绝对含量达到峰值的时间比CK和W1处理提前，且W2N0处理达到峰值时的果聚糖绝对含量均比其他处理高，而穗中则比CK的时间推迟，且W2N150处理达到峰值时的果聚糖绝对含量均比其他处理高。W2处理在花后14 d复水后，叶、茎鞘、穗的果聚糖绝对含量未能恢复到对照水平。各处理叶片的1-SST活性在达到峰值前均呈上升趋势，随后下降，CK和W1处理叶片的1-SST活性均在花后28 d达到峰值，W2处理因干旱胁迫于花后14 d达到峰值，且1-SST活性显著高于CK和W1N0处理，复水后1-SST活性下降；而W2处理的FEH活性在花后0 d（开花期）达到峰值，比CK和W1处理提前，且FEH活性随着生育期延长而急剧下降。W2处理谷子叶、茎鞘的花前转运率和对穗粒重的贡献率均高于花后，W1和W2处理叶、茎鞘的花后转运率和花后贡献率均高于对照，而W1处理茎鞘的花后转运率和花后贡献率高于W2处理，而叶中则相反。综上可知，果聚糖的合成与降解会受到环境、不同器官以及发育阶段的影响。干旱胁迫缩短谷子叶片和茎鞘中果聚糖绝对含量峰值出现的时间，且干旱和氮素胁迫共同作用能提高谷子叶、茎鞘中果聚糖绝对含量峰值，干旱胁迫显著抑制果聚糖绝对含量峰值出现后谷子叶片1-SST、FEH活性，进而促进果聚糖积累，减少逆境胁迫带来的损伤，且苗期干旱（W1）有利于提高谷子果聚糖的花后转运率及对穗粒重的贡献率。

关键词：谷子水氮互作果聚糖代谢果聚糖转运

膜下滴灌减量施肥对甘蔗脱毒原种苗田间繁育效率和养分利用率的影响

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热带作物学报 2025年第1期46卷 115-122页

作者：彭李顺曹峥英蔡文伟杨本鹏杨学广西热带农业科学研究院广西崇左532199 中国热带农业科学院热带生物技术研究所/热带作物生物育种全国重点实验室海南海口571101 中国热带农业科学院三亚研究院海南三亚572024 广西久洋禾农业科技有限公司广西崇左532199

本研究探讨不同膜下滴灌减量施肥模式对甘蔗脱毒原种苗生长、繁育效率及肥料利用率的影响,并分析最佳减量施肥模式,旨在为科学指导甘蔗脱毒原种苗田间繁育过程中滴灌施肥技术的应用提供理论依据。在所有对照和处理均配备膜下滴灌系统并... 详细信息

本研究探讨不同膜下滴灌减量施肥模式对甘蔗脱毒原种苗生长、繁育效率及肥料利用率的影响,并分析最佳减量施肥模式,旨在为科学指导甘蔗脱毒原种苗田间繁育过程中滴灌施肥技术的应用提供理论依据。在所有对照和处理均配备膜下滴灌系统并进行水分管理的条件下,以空白对照(CK_(0))、常规施肥(CK_(1))为对照,设置1个膜下滴灌施肥处理T_(100)(施肥量同CK_(1))以及3个膜下滴灌减量施肥处理T_(80)、T_(70)和T_(60)(减量施肥20%、30%和40%),对甘蔗脱毒原种苗繁育过程中主要农艺性状、种茎产量、总芽数、繁育效率及养分利用率等指标进行比较分析。研究结果表明:在各项农艺指标中,2022、2023年T_(100)和T_(80)的平均分蘖率略低于CK_(1),但在成茎率、单株芽数、有效茎数方面较CK_(1)均有显著提升。在繁育总种芽数上,T_(100)和T_(80)最高,年平均分别达到(1480.87×10^(3))/hm^(2)和(1477.87×10^(3))/hm^(2),显著高于CK_(1)的(1302.50×10^(3))/hm^(2);T_(70)与CK_(1)间差异不显著;T_(60)最低仅为(1170.53×10^(3))/hm^(2)。在繁育效率方面,原种苗田间繁育倍数T_(100)和T_(80)最高,分别达到66.64倍和66.50倍;其次为T_(70)和CK_(1),繁育倍数为59.61倍和58.61倍;T_(60)繁育倍数最低,为52.67。在繁育收益方面,相较于CK_(0),T_(100)和T_(80)收益增幅最高,分别达到5.82和5.87万元/hm^(2);其次为T_(70),收益增幅为4.19万元/hm^(2),略高于CK_(1)(3.84万元/hm^(2));T_(60)最低,仅为2.51万元/hm^(2)。在肥料投入产出比方面,T_(80)最高,达到1∶21.89,明显高于T_(100)(1∶17.36);CK_(1)最低,为1∶11.45。在肥料利用率方面,所有施肥处理中,氮、磷、钾肥的利用率均为CK_(1)最低。而T_(80)最高,试验平均氮、磷、钾肥利用率分别达到51.57%、27.37%和67.45%,分别较CK_(1)提高了21.21、10.37和23.13个百分点。综上所述,在中等肥力红壤蔗区,采用T_(80)膜下滴灌减量施肥模式,可以同时获得较理想的甘蔗脱毒原种苗繁育效率和收益。

关键词：甘蔗脱毒种苗膜下滴灌施肥化肥减施繁育效率养分利用率

喷雾助剂对乙基多杀菌素药液在杧果叶片润湿铺展行为的影响

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热带作物学报 2025年第1期46卷 180-188页

作者：潘波王冰洁杜长远林勇姜蕾中国热带农业科学院环境与植物保护研究所海南海口571101 农业农村部热带作物有害生物综合治理重点实验室海南海口571101 华中农业大学植物科学技术学院湖北武汉430070

乙基多杀菌素是防治杧果蓟马的常用药剂之一,农药喷雾助剂的添加可以提高农药的药效。合理选择和使用助剂产品,对提高农药利用率、减少农药使用量至关重要。本研究通过测定添加5种不同类型、不同浓度的农药助剂产品后乙基多杀菌素药液... 详细信息

乙基多杀菌素是防治杧果蓟马的常用药剂之一,农药喷雾助剂的添加可以提高农药的药效。合理选择和使用助剂产品,对提高农药利用率、减少农药使用量至关重要。本研究通过测定添加5种不同类型、不同浓度的农药助剂产品后乙基多杀菌素药液的静态、动态表面张力,以及药液在杧果叶片正面、背面的接触角、铺展面积和蒸发时间,探究不同类型农药助剂产品在杧果叶片表面的润湿铺展行为。结果表明:添加不同助剂产品均能有效降低乙基多杀菌素药液的静态、动态表面张力,同时降低药液在叶片表面的接触角,提高药液在杧果叶片表面的铺展面积。除高分子类助剂(诺普信天盾)在叶片背面表现出抗蒸发性外,其他助剂产品均缩短了蒸发时间。不同类型的助剂产品在杧果叶片上的润湿性表现并不一致,有机硅类助剂(极润)润湿性最好,其余依次为硅酸金属复合盐类助剂(迈道)、改性植物油(迈飞)、橙皮精油(丹罗丰)、高分子类助剂(诺普信天盾)。通过比较不同处理组药液在杧果叶片正面、背面的润湿铺展行为,得出叶片背面比正面更难以被农药药液润湿。药液的理化性质和叶片的表面结构是影响喷雾液滴在叶片上润湿行为的重要因素。杧果蓟马常常在叶片背面活动取食,因此在防治杧果蓟马时,应根据助剂的类型、蓟马的为害特点选择合适的浓度,才能取得较好的防治效果。研究结果揭示了不同类型助剂在杧果叶片上的润湿铺展行为,为合理选择使用农药喷雾助剂产品提供数据支撑。

关键词：喷雾助剂表面张力接触角润湿面积干燥时间杧果