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生物炭和秸秆还田对咸水滴灌棉田土壤微生物群落特征及功能差异的影响

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环境科学 2024年第6期45卷 3571-3583页

作者：郭晓雯向贵琴张发朝江山闵伟石河子大学农学院石河子832003

干旱区淡水资源不足,农业用水主要依赖于含盐的浅层地下水,但长期咸水灌溉会造成土壤盐分积累,土壤环境恶化,不利于作物生长.因此,在长期淡水(0.35 d S·m^(-1),FW)和咸水(8.04 d S·m^(-1),SW)灌溉的基础上,采用等碳量设计向土壤中添... 详细信息

干旱区淡水资源不足,农业用水主要依赖于含盐的浅层地下水,但长期咸水灌溉会造成土壤盐分积累,土壤环境恶化,不利于作物生长.因此,在长期淡水(0.35 d S·m^(-1),FW)和咸水(8.04 d S·m^(-1),SW)灌溉的基础上,采用等碳量设计向土壤中添加生物炭(3.7 t·hm^(-2),BC)和秸秆(6 t·hm^(-2),ST),旨在明晰生物炭和秸秆还田对盐渍化土壤理化性质及微生物群落结构的影响.结果表明,咸水灌溉显著增加土壤含水量、电导率、速效磷和全碳的含量,但显著降低了p H值和速效钾的含量.生物炭和秸秆还田均显著增加土壤含水量、速效磷、速效钾和全碳的含量,但显著降低了咸水灌溉条件下的电导率值.各处理土壤优势菌门为变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门.咸水灌溉显著增加芽单胞菌门和变形菌门的相对丰度,但显著降低酸杆菌门和放线菌门的相对丰度.在淡水灌溉条件下,生物炭还田显著降低绿弯菌门的相对丰度;秸秆还田显著增加变形菌门的相对丰度,但显著降低酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度.在咸水灌溉条件下,生物炭还田显著降低绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度;秸秆还田显著增加变形菌门的相对丰度,但显著降低酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度.LEf Se分析表明,咸水灌溉降低了土壤微生物的潜在标志物和功能数量;咸水灌溉条件下,生物炭还田增加了土壤微生物的潜在标志物和功能数量;秸秆还田增加土壤微生物的潜在功能数量;秸秆还田增加土壤微生物的潜在标志物和功能数量.RDA结果显示,土壤微生物群落和功能结构与EC_(1∶5)、SWC和p H值显著相关.咸水灌溉会恶化土壤环境,不利于农业生产,其中EC_(1∶5)、SWC和p H值是驱动土壤微生物群落和功能结构变化的重要因子,采用生物炭和秸秆还田可减缓盐分对土壤和作物的危害,为提高农业生产力奠定基础.

关键词：宏基因组生物炭秸秆咸水土壤微生物

盐碱胁迫对棉花叶片蛋白质组的影响及差异性分析

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作物学报 2024年第1期50卷 219-236页

作者：郭家鑫叶扬郭慧娟闵伟石河子大学农学院新疆石河子832000

盐胁迫和碱胁迫是严重影响农业生产的2种不同非生物胁迫,探讨棉花耐受盐胁迫和碱胁迫的差异,可为不同类型盐碱地的棉花栽培提供一定的理论基础。本试验设置对照(CK)、盐胁迫(NaCl,CS)和碱胁迫(NaHCO3+Na2CO3,AS)3个处理,通过蛋白质组学... 详细信息

盐胁迫和碱胁迫是严重影响农业生产的2种不同非生物胁迫,探讨棉花耐受盐胁迫和碱胁迫的差异,可为不同类型盐碱地的棉花栽培提供一定的理论基础。本试验设置对照(CK)、盐胁迫(NaCl,CS)和碱胁迫(NaHCO3+Na2CO3,AS)3个处理,通过蛋白质组学分析和生理指标进行验证,揭示棉花对盐胁迫和碱胁迫的耐受机制。与CK相比,CS和AS的棉花生物量分别降低51.1%和50.9%,CS棉花叶片的叶绿素含量和净光合速率分别降低53.9%和57.2%,CS棉花叶片中己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶、柠檬酸合酶、谷氨酸脱氢酶和谷草转氨酶活性分别增加13.8%、14.4%、4.7%、4.5%、36.6%和12.9%;AS棉花叶片中己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶、苹果酸脱氢酶、柠檬酸合酶、谷氨酸脱氢酶和谷草转氨酶活性分别增加4.8%、38.8%、15.1%、4.3%、3.4%、15.2%和21.1%。基于TMT蛋白质组学分析,在CS和AS叶片中分别鉴定出458个和140个差异表达蛋白质。这些蛋白参与了光合作用、糖代谢、2-氧羧酸代谢以及氨基酸合成和代谢等生命过程。表明盐胁迫和碱胁迫均抑制棉花生长。盐胁迫下,与光合作用相关的蛋白表达减少,光合作用被显著抑制,同时碳水和能量代谢加强,更多的光合产物用于能量代谢;而碱胁迫对棉花光合作用无显著影响,更多的光合产物可能运往根部分泌有机酸。

关键词：盐胁迫碱胁迫棉花蛋白质组光合作用

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新疆棉田灰漠土氨氧化微生物群落对灌溉水盐度和施氮量的响应

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干旱地区农业研究 2024年第2期42卷 231-244页

作者：郭晓雯杨茂琪叶扬郭慧娟闵伟石河子大学农学院新疆石河子832003

采用灌溉水盐度和施氮量两因素试验,其中灌溉水盐度设置2个水平:0.35 dS·m^(-1)(淡水,FW)和8.04 dS·m^(-1)(咸水,SW),施氮量设2个水平:0(不施氮,N0)和360 kg·hm^(-2)(施氮,N360),以咸水滴灌的棉田土壤为材料,测定了土壤理化性质和生... 详细信息

采用灌溉水盐度和施氮量两因素试验,其中灌溉水盐度设置2个水平:0.35 dS·m^(-1)(淡水,FW)和8.04 dS·m^(-1)(咸水,SW),施氮量设2个水平:0(不施氮,N0)和360 kg·hm^(-2)(施氮,N360),以咸水滴灌的棉田土壤为材料,测定了土壤理化性质和生物学指标,结果显示:(1)咸水滴灌显著增加土壤EC 1∶5和NH_(4)^(+)-N含量,分别增加了457.74%和73.02%,但显著降低土壤NO_(3)^(-)-N含量,降低了35.88%;施氮显著增加土壤EC 1∶5、NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N含量,分别增加了32.09%、668.33%和39.88%。(2)咸水滴灌显著降低了土壤潜在硝化势,较淡水处理降低了28.97%;施氮显著增加了土壤潜在硝化势,较不施氮处理增加了317.27%。(3)咸水滴灌显著降低氨氧化细菌(AOB)和全程氨氧化细菌A分支(amoA-clade-A)和B分支(amoA-clade-B)的基因拷贝数,分别降低了81.27%、73.49%和62.51%,但显著增加氨氧化古菌(AOA)的基因拷贝数,增加了487.94%;氮肥施用均显著增加了氨氧化微生物的基因拷贝数,分别增加了511.20%(AOA)、958.13%(AOB)、72.66%(amoA-clade-A)和31.18%(amoA-clade-B)。(4)氨氧化微生物优势菌属为假单胞菌属、嗜甲基菌属、亚硝化螺菌属、慢生根瘤菌属、链霉菌属、硝化螺菌属、寡养单胞菌属、食甲基菌属、螯台球菌属、囊胞杆菌属、亚硝基单胞菌属、红假单胞菌属、芽孢杆菌属和拉姆利式杆菌。(5)咸水滴灌降低了AOA的多样性和丰富度及amoA-clade-A的多样性,但增加了AOB和amoA-clade-B的多样性和丰富度及amoA-clade-A的丰富度;氮肥施用显著降低了AOA和AOB的丰富度及amoA-clade-A的丰富度和多样性,但增加了amoA-clade-B的丰富度和多样性。综上,盐分是影响氨氧化微生物群落结构的主要驱动因子,氨氧化古菌是土壤氨氧化作用的优势物种,而氨氧化细菌和全程氨氧化细菌A分支是咸水滴灌棉田氨氧化作用的主导微生物种群。

关键词：咸水滴灌施氮量棉田氨氧化微生物群落 RDA分析

亏缺灌溉对新疆不同品种春小麦产量和氮素利用的影响

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植物营养与肥料学报 2024年第5期30卷 886-898页

作者：车子强涂洪铭蔡静怡尹豪杰马熠琳蒋桂英石河子大学农学院新疆石河子832000

【目的】在水肥一体化条件下,研究不同生育期不同亏缺灌溉水平对春小麦产量和氮素利用的影响,为优化新疆春小麦水肥管理、提高小麦生产水肥效益提供技术支撑。【方法】于2022、2023年在石河子大学农学院实验站进行了管栽试验和小区试验... 详细信息

【目的】在水肥一体化条件下,研究不同生育期不同亏缺灌溉水平对春小麦产量和氮素利用的影响,为优化新疆春小麦水肥管理、提高小麦生产水肥效益提供技术支撑。【方法】于2022、2023年在石河子大学农学院实验站进行了管栽试验和小区试验,灌溉方式为滴灌。采用裂区设计,主区为干旱敏感品种新春22号(XC22)和耐旱品种新春6号(XC6);副区为灌溉处理,设置全生育期充分灌溉对照[CK,土壤湿度为田间持水量(FC)的75%~80%];分蘖期轻度亏缺(T1,60%~65%FC)、中度亏缺(T2,45%~50%FC);拔节期轻度亏缺(J1,60%~65%FC)、中度亏缺(J2,45%~50%FC)5个处理。调查了开花前后春小麦茎鞘、叶、穗及籽粒干物重、氮素含量,及成熟期小麦产量和产量构成因素;计算了花前氮素积累与转运、花后氮素吸收量及氮素利用率。【结果】两品种小麦成熟期植株氮素积累量(166.15~238.87 kg/hm^(2))、成熟期营养器官氮素分配率、各器官花前氮素转运量(21.76~57.66 kg/hm^(2))及其贡献率(14.15%~31.66%)、植株花前氮素转运量(78.67~147.66kg/hm^(2))及贡献率(51.58%~81.11%)均表现为T2、J2处理低于T1、J1,而T2、J2处理下籽粒氮素分配率、植株花后氮素吸收量及贡献率则高于T1、J1。亏缺灌溉处理下,品种XC6各器官氮素积累与分配、各器官花前氮素转运量及贡献率、产量及产量构成因素总体上高于干旱敏感品种XC22。与CK处理相比,T1处理下耐旱品种(XC6)成熟期植株氮素积累量显著提高了9.98%,茎鞘花前氮素转运量及贡献率分别提高了24.06%、18.91%,植株花前氮素转运量及贡献率分别显著提高了19.21%、12.53%,产量显著提高了12.17%,氮素利用率提高了2.25%,氮肥生产效率显著提高了12.16%,氮素收获指数提高了3.71%。而干旱敏感品种XC22的各项指标在4个亏缺灌溉处理下均低于CK。【结论】在新疆灌溉绿洲农业区,分蘖期轻度亏缺灌溉(60%~65%FC)可显著提高耐旱型春小麦花前氮素的积累量和向籽粒的转运,提高氮素利用率和氮素收获指数,并有效提高产量,进而达到节水高产的效果;而干旱敏感型品种不适宜于任何时期的亏缺灌溉。

关键词：春小麦亏缺灌溉氮素积累与转运产量形成氮素利用率

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番茄FAD基因家族的鉴定与表达分析

生物技术通报 2024年第7期40卷 150-162页

作者：张明亚庞胜群刘玉东苏永峰牛博文韩琼琼石河子大学农学院石河子832003

【目的】脂肪酸脱氢酶(fatty acid desaturase,FAD)是一类催化植物不饱和脂肪酸合成的关键酶,在植物生长发育及逆境胁迫响应中起重要作用。鉴定番茄SlFAD基因家族,为番茄SlFAD基因家族功能研究及遗传改良提供理论依据。【方法】采用生... 详细信息

【目的】脂肪酸脱氢酶(fatty acid desaturase,FAD)是一类催化植物不饱和脂肪酸合成的关键酶,在植物生长发育及逆境胁迫响应中起重要作用。鉴定番茄SlFAD基因家族,为番茄SlFAD基因家族功能研究及遗传改良提供理论依据。【方法】采用生物信息学方法,对其基因家族成员进行鉴定,并对其理化性质、基因结构、系统发育树和表达模式等方面进行研究。【结果】在番茄基因组中共鉴定出26个SlFAD基因,可分为4个亚族;理化性质分析显示SlFAD蛋白的氨基酸个数在119-912个之间,分子量介于13288.27-102522.25 Da,SlFAD蛋白在番茄中主要以碱性蛋白的性质存在,大部分SlFAD家族成员为稳定蛋白和亲水性蛋白;亚细胞定位预测SlFAD基因家族成员主要存在于内质网;基因特征分析显示同一亚族间的成员具有较为相似的基因结构和保守基序;启动子顺式作用元件分析显示数量最多的是光响应与激素响应相关的元件;染色体定位显示26个SlFAD家族成员共分布在10条染色体上,6号和12号染色体上成员最多;二级结构预测显示26个SlFADs家族成员均以α-螺旋和β-转角为主;转录组数据及RT-qPCR分析表明SlFAD1、SlFAD4和SlFAD18基因在成熟花药中高度表达,SlFAD23在根尖中高度表达,说明SlFAD1、SlFAD4和SlFAD18可能参与花药发育,SlFAD23可能参与根尖发育;低温胁迫下,SlFAD6和SlFAD21表达量被抑制,说明SlFAD6和SlFAD21可能与低温响应有关系,SlFAD1和SlFAD14在低温胁迫初期显著上调,随后又被抑制,说明该基因在低温胁迫初期发挥重要作用。【结论】SlFAD基因家族在番茄根尖、叶片、花药的生长发育过程及低温胁迫中发挥重要作用。

关键词：番茄脂肪酸脱氢酶 FAD基因家族生物信息学表达分析

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植物乳杆菌1-1-2发酵去除葡萄柚果汁苦味物质及其抗氧化活性

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食品科学 2024年第10期45卷 98-107页

作者：李辉王艺璇李龙许千琪韩茹冰吴正言张艳石河子大学食品学院新疆石河子832003

通过筛选功能性寡糖代谢较强的菌株发酵葡萄柚汁有潜力对其中的柚皮苷进行水解,从而去除苦味。结果显示,通过植物乳杆菌1-1-2发酵后果汁中柚皮苷含量降低,同时,柚皮素含量显著提高,总酚含量和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-pi... 详细信息

通过筛选功能性寡糖代谢较强的菌株发酵葡萄柚汁有潜力对其中的柚皮苷进行水解,从而去除苦味。结果显示,通过植物乳杆菌1-1-2发酵后果汁中柚皮苷含量降低,同时,柚皮素含量显著提高,总酚含量和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除率也显著提高。DPPH自由基清除活性与总酚含量和柚皮素含量呈正相关。植物乳杆菌1-1-2可将柚皮苷进行水解,转化为没有苦味的柚皮素,而柚皮素的抗氧化活性显著高于柚皮苷。发酵后的葡萄柚汁感官评价得分高于未发酵葡萄柚汁。本研究可为改善葡萄柚口感、开发活性更强的功能性益生菌发酵产品提供理论依据。

关键词：葡萄柚植物乳杆菌1-1-2 去苦能力柚皮苷柚皮素抗氧化能力

羊血红蛋白水解物中新型抗氧化肽的纯化、鉴定和对H_(2)O_(2)损伤Caco-2细胞保护作用

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食品科学 2024年第11期45卷 41-51页

作者：马泽浩耿玉坤王静云卢士玲曹逗逗刘星语石河子大学食品学院新疆石河子832000

以新鲜羊血为原料制备羊血红蛋白抗氧化肽,采用葡萄糖凝胶G-25色谱、DEAE葡萄糖凝胶A-50阴离子交换色谱、反相高效液相色谱和液相色谱-串联质谱对羊血红蛋白水解物进行分离纯化和鉴定,通过研究自由基清除能力、模拟胃肠消化后的稳定性及... 详细信息

以新鲜羊血为原料制备羊血红蛋白抗氧化肽,采用葡萄糖凝胶G-25色谱、DEAE葡萄糖凝胶A-50阴离子交换色谱、反相高效液相色谱和液相色谱-串联质谱对羊血红蛋白水解物进行分离纯化和鉴定,通过研究自由基清除能力、模拟胃肠消化后的稳定性及对H2O2诱导的Caco-2细胞保护作用评价羊血红蛋白肽的抗氧化活性。结果表明,从羊血红蛋白粗肽中纯化并鉴定出Ala-Tyr-Glu-Val-Asp(AYEVD)、Phe-His-Thr-Met-Glu(FHTME)、Ser-PheMet-Tyr-Glu-Lys(SFMYEK)3种新型抗氧化活性肽,分子质量分别为595.60、663.74、803.92 Da;其中AYEVD的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除能力最强;AYEVD在模拟胃肠道消化后显示出更强的抗氧化活性。此外,AYEVD还能抑制H2O2诱导Caco-2细胞的氧化损伤,显著减少活性氧积累、抑制早期细胞凋亡和丙二醛的形成,并提高细胞内抗氧化酶活性。该研究可为羊血红蛋白肽作为新型抗氧化剂应用于功能食品提供理论依据。

关键词：羊血红蛋白抗氧化肽纯化鉴定 Caco-2细胞细胞保护

陆地棉光合系统ⅡGhPsbS基因功能初步探究

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分子植物育种 2024年第6期22卷 1926-1933页

作者：袁玥赵龙飞赵瑞海李志博魏亦农石河子大学农学院石河子832000

为探究棉花光合系统Ⅱ基因GhPsbS,在不同温度条件下的基因相对表达量以及不同温度对野生型和转基因烟草植株的影响。本研究利用转基因GhPsbS烟草(Nicotiana tabacum xanthin) T4代为材料,在生长50 d左右,取生长状况相同的转基因植株60株... 详细信息

为探究棉花光合系统Ⅱ基因GhPsbS,在不同温度条件下的基因相对表达量以及不同温度对野生型和转基因烟草植株的影响。本研究利用转基因GhPsbS烟草(Nicotiana tabacum xanthin) T4代为材料,在生长50 d左右,取生长状况相同的转基因植株60株,在光照培养箱中,温度设为35℃处理0、1、3、6、18、36 h,分别取样,提取RNA,反转c DNA,采用qPCR技术分析转基因植株在不同温度处理下的基因相对表达量并采用LI-6400型便携式光合系统仪(美国Li-cor公司)测量不同处理时间的烟草的光合特性。结果表明:在35℃温度处理条件下,抑制该基因的相对表达量。通过对光合数据分析可知,转基因烟草植株的气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)呈现明显升高趋势。在高温条件下转基因植株的净光合速率高于野生型。而温度对于转基因和野生型胞间CO_(2)浓度(Ci)关系不大。推测棉花GhPsbS基因参与调控烟草植株的光合作用。研究结果为探究如何提高棉花光能利用效率及增加作物产量提供一定的理论基础。

关键词：棉花烟草温度光合作用 GhPsbS基因

桑葚-紫薯复合冻干果块的制备工艺优化及品质评价

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农业工程学报 2024年第12期40卷 276-285页

作者：周燕李鑫董浩李玲玲刘宇星杨晚婷程少波陈国刚石河子大学食品学院石河子832000 石河子质量与计量检测所石河子832000

传统冻干产品加工工艺技术含量低,产品配方、营养和口味单一,市场同质化现象严重,日渐无法满足消费者的需求。为增加市面上复合型果蔬冻干产品的多样性,丰富冻干产品的口感和营养价值,该研究以桑葚和紫薯为主要原料,采用真空冷冻干燥技... 详细信息

传统冻干产品加工工艺技术含量低,产品配方、营养和口味单一,市场同质化现象严重,日渐无法满足消费者的需求。为增加市面上复合型果蔬冻干产品的多样性,丰富冻干产品的口感和营养价值,该研究以桑葚和紫薯为主要原料,采用真空冷冻干燥技术,使用Box-behnken结合综合评分法,探究了果胶、阿拉伯胶、麦芽糊精、果葡糖浆和柠檬酸添加量对桑葚-紫薯复合冻干果块综合评分的影响。结果表明,最佳制备工艺为:果胶添加量0.20%、麦芽糊精添加量8.00%、阿拉伯胶添加量0.20%、果葡糖浆添加量4.00%和柠檬酸添加量0.24%,综合评分为0.87分。工艺优化后的产品总体感官可接受度8.90分,比未添加辅料的复合冻干果块显著(P子还原能力分别显著(P<0.05)提高了80.53%、23.10%、11.36%和39.95%。研究结果可以为复合型冻干果蔬产品的发展提供一定的理论依据。

关键词：干燥工艺设计优化桑葚紫薯复合冻干果块