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2024年 第26卷 第5期    刊出日期:2024-05-15
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农业创新论坛
我国玉米生产与消费时空格局演变及匹配性分析
曹炎, 杨艳涛, 王国刚
2024, 26(5):  1-10.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0305
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玉米是我国第一大粮食作物,对我国粮食安全影响深远。依据重心模型,运用地理信息系统(geographic information system,GIS)测算了1999—2022年我国玉米生产重心与消费重心的移动方向、距离、速度等变化特征,利用耦合模型分析玉米生产与消费的空间匹配性,并结合自然、经济、政治等因素,研究其变动原因。结果表明,1999—2022年我国玉米生产重心整体呈现从西南-东北移动的特点,共移动了148.55 km,平均移动速度为6.46 km·a-1;玉米消费重心总体呈现从西南-东北-东南-西南-东北环形变动的特点,阶段性特征明显;生产与消费重心的耦合距离呈先升高后降低的总体特点,但增幅远大于降幅。耦合距离由471.02 km(1999年)变为513.02 km(2022年),其中2013年二者的重心耦合距离达最大值,为557.91 km。2020年以来,玉米生产与消费的耦合距离又出现增加趋势,空间匹配性再度下降,为新时代粮食安全带来了挑战。因此,提出优化玉米区域利益协调机制、构建多主体利益联结机制和支持政策体系、优化玉米区域生产与消费空间格局、实施区域差异性的粮食政策等政策建议。

农业科研院所管理岗位绩效考核指标体系研究
崔广浩, 陈智芳, 陆建中
2024, 26(5):  11-19.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0178
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管理岗位是农业科研院所不可或缺的重要力量,对农业科技创新和发展有着重要的推动作用。针对当前农业科研院所管理岗位绩效考核的现实需求,在系统梳理国家相关政策和科研院所管理工作要求的基础上,基于农业科研院所性质和工作内容,采用系统分析、专家访谈等方式,确定农业科研院所管理岗位绩效考核关键指标,验证了各级指标的重要性和专家意见集中度,构建出包含4项一级指标、13项二级指标、25项三级指标的农业科研院所管理岗位绩效量化考核指标体系。在此基础上,采用层次分析法、问卷调查等方法确定指标体系权重,为农业科研院所制定管理岗位绩效评价和相关政策提供有效的借鉴和参考。

生物技术 生命科学
水稻RR基因家族生物信息学及表达模式分析
陈明迪, 胡桂花, 张海文, 王旺田
2024, 26(5):  20-29.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0190
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水稻反应调节因子 (response regulators,RR)家族在植物生长发育中扮演着重要角色,探究RR基因在水稻中的进化及生物学特征具有重要意义。水稻RR基因家族共有22个成员,包含15个A型和7个B型基因。分析发现,水稻RR蛋白的理化性质存在差异,其中B型均为亲水蛋白(GRAVY<0);水稻RR基因有5个旁系基因对,分别为OsRR8OsRR15OsRR5OsRR11OsRR9OsRR10OsRR1OsRR2OsRR20OsRR18,预测其与已知功能基因具有相似的功能;保守基序Motif 1与Motif 3均属于REC超级家族,作为响应调节器接收来自双组分磷酸转移系统中的信号传导,在22个OsRR蛋白中均有分布。调控元件与表达模式分析表明,RR基因具有调控脱落酸、水杨酸、茉莉酸、赤霉素与生长素等多种信号转导的潜能,参与植物防御低温、干旱等胁迫及光和厌氧等信号响应过程,同时也具有调控水稻不同组织生长发育的功能。通过对水稻RR基因进行生物信息学分析,为后续深入研究水稻RR家族成员的功能提供理论依据,也为进一步揭示植物生长发育及信号传导机制奠定了基础。

玉米木质素合成途径基因ZmCCoAOMT1功能研究及转录组分析
徐佳睿, 王逸茹, 赵绍赓, 李坤, 郑军
2024, 26(5):  30-43.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0186
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青贮玉米是一种优良的饲料作物,是畜牧业的优质粗饲料来源。咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(caffeoyl-CoA-O-methyltransferase, CCoAOMT)是木质素合成途径中的关键甲基转移酶。从玉米自交系B73的EMS突变体库获得了ZmCCoAOMT1基因的单碱基突变体,通过表型分析、生理生化分析、基因表达分析验证了ZmCCoAOMT1的功能。研究发现,ZmCCoAOMT1突变造成茎秆木质化程度降低、木质素含量显著减少、G型木质素(guaiacyl lignin)和S型木质素(syringa lignin)含量下降、体外干物质消化率提高。此外,突变体茎秆中ZmCCoAOMT1的表达量也显著低于野生型。转录组分析表明,ZmCCoAOMT1基因的突变可能调控苯丙烷代谢途径中相关基因的表达,进而引起木质素含量和单体组成发生变化。因此,ZmCCoAOMT1基因是培育高消化率优质青贮玉米品种的重要基因资源,研究结果为木质素合成代谢途径遗传机理研究提供了重要理论依据。

植物生长抑制剂对藜麦农艺性状和穗发芽抗性的影响
杨招娣, 郭凤根, 王仕玉, 刘正杰, 龙雯虹
2024, 26(5):  44-51.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0432
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藜麦果实无休眠或休眠期短,成熟时云南大部分地区雨季尚未结束,在收获前期遇持续阴雨天气或在潮湿环境下易发生穗发芽现象,严重影响藜麦产量和品质。为有效地控制藜麦穗发芽,以易穗发芽的WQ6为试验材料,分别在初花期(B1)、盛花期(B2)、灌浆期(B3)分别喷施脱落酸(A1)、矮壮素(A2)、多效唑(A3)3种植物生长抑制剂,以喷施清水为对照(CK),探究不同时期喷施不同植物生长抑制剂对藜麦农艺性状和穗发芽抗性的影响。通过隶属函数法综合分析穗发芽抗性,发现各处理的穗发芽隶属函数均值都小于CK,盛花期喷施矮壮素处理的隶属函数平均值最低,穗发芽抗性最强。各处理均能极显著矮化植株、影响产量,A2B1、A1B2、A2B2、A3B2、A1B3处理能够显著增加产量。综合藜麦产量、穗发芽抗性以及抑制剂成本,在盛花期喷施200 mg·L-1多效唑效果最好。

库尔勒香梨大果芽变的鉴定与评价
卢登洋, 童盼盼, 闫敏, 鲍荆凯, 刘鸣哲, 夏怡蕾, 吴翠云
2024, 26(5):  52-64.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0869
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为鉴定和评价库尔勒香梨大果芽变的性状,为生产栽培和遗传育种提供理论依据,在2020—2021年对库尔勒香梨(对照)及其大果芽变的植物学形态、生物学特性、品质特性进行比较分析。结果表明,大果芽变果实呈倒卵形,库尔勒香梨呈纺锤形;大果芽变的叶片保卫细胞宽度和果肉细胞长度均显著增大;在果实动态发育过程中,大果芽变的单果重及果实含水率均显著高于库尔勒香梨,在果实成熟期,与库尔勒香梨相比,大果芽变果实的可溶性糖含量及糖酸比分别显著提高78.39%和84.54%,石细胞含量显著降低33.33%。经表型性状和品质特性分析,判定大果芽变为库尔勒香梨的优良芽变,可作为品种改良及新品种选育的亲本材料。

武夷山地方茶树种质生化特性和茶多糖清除超氧阴离子自由基活性分析
石玉涛, 谢惠珍, 郑淑琳, 羽观华, 王飞权, 李力, 张渤, 李远华, 罗盛财
2024, 26(5):  65-76.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0622
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为探明武夷山地方茶树种质主要生化成分特性和茶多糖清除超氧阴离子自由基活性差异,测定了31份武夷山地方茶树种质主要生化成分含量,采用水提醇沉淀法提取茶多糖,并采用黄嘌呤氧化酶法比较了茶多糖SOD活力。结果表明,武夷山地方茶树种质主要生化成分存在较强的变异和遗传多样性,具有较大的遗传改良潜力。平均变异系数为21.84%,平均遗传多样性指数为2.08,平均改良潜力为50.92%;茶多酚、游离氨基酸、黄酮类化合物、可溶性糖含量和酚氨比均呈正态分布;茶多酚含量与黄酮类化合物含量呈极显著正相关,与可溶性糖含量呈极显著负相关,游离氨基酸含量与可溶性糖含量呈极显著负相关;提取的前2个主成分包含了5个生化指标81.08%的信息,游离氨基酸和茶多酚含量是5个生化性状的特征指标,主成分综合得分排名前5位的茶树种质为‘白牡丹’‘红海棠’‘向天梅’‘半天妖’和‘香石角’,可作为武夷山茶区优质乌龙茶品种选育和推广栽培的良好材料;基于生化成分的聚类分析将31份茶树种质分为3类,第Ⅰ类群13份种质茶多酚和黄酮类化合物含量高,可溶性糖含量低,第Ⅱ类群8份种质游离氨基酸含量较低,可溶性糖含量较高,第Ⅲ类群10份种质酚氨比较高,可溶性糖含量中等;基于茶多糖SOD活力的聚类分析,可将31份茶树种质分为3类,第Ⅰ类群8份种质茶多糖SOD活力低,第Ⅱ类群19份种质茶多糖SOD活力居中,第Ⅲ类群4份种质茶多糖SOD活力高;茶多糖SOD活力存在丰富的变异,变异系数达40.62%,遗传多样性指数为2.07;‘白鸡冠’‘大红袍’‘大红梅’和‘灵芽’4份种质茶多糖SOD活力高,清除超氧阴离子自由基能力强。研究结果可为武夷山地方茶树种质的改良和开发利用提供科学依据。

不同产地半夏农艺性状及光合生理特性研究
许祎珂, 李爽, 刘长乐, 寇佩雯, 孙晓春, 黄文静
2024, 26(5):  77-89.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0545
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为分析不同产地半夏在同一试验地的农艺性状及光合生理特性差异,以2年生20个不同产地的半夏为试验材料,测定其农艺性状、光合生理指标及叶绿素荧光参数。结果表明,不同产地半夏在农艺性状上存在显著差异,其中,陕西商洛产半夏的植株最高、种球最大;贵州贵阳产半夏的叶面积最大;河北保定产半夏的农艺性状整体较低。不同产地半夏的光合参数也存在明显差异,推测其光合特性和光能利用率具有较大差别,四川和贵州产半夏具有较高光合潜力。相关性分析发现,净光合速率(net photosynthetic rate,Pn)与气孔导度(stomatal conductance,Gs)、水分利用率(water use rate,WUE)、最大荧光(maximal fluorescence,Fm)、电子传递速率(electron transport rate,ETR)和叶绿素a(chlorophyll a)含量呈极显著(P<0.01)正相关,与叶绿素b(chlorophyll b)含量呈显著(P<0.05)正相关。主成分分析发现,种球直径、中裂叶长、株高、蒸腾速率(transpiration rate,Tr)、光化学淬灭系数(photochemical quenching,qP)和胞间CO2浓度(intercellular CO2 concentration,Ci)是影响半夏生长的主要指标。聚类分析发现,四川、贵州、甘肃、河南、湖南和陕西等产地的半夏农艺性状表现较好,且具有较强的光合潜力,被聚为第Ⅰ类;保定、邢台、张家口和文山等产半夏的各项指标较低,被聚为第Ⅱ类。综上所述,四川、贵州、甘肃、河南、湖南和陕西的半夏种源具有明显优势,有良好的培育前景。以上研究结果为半夏良种选育提供了理论依据。

香菇菌丝热胁迫响应及耐热综合评价
刘萌, 林辰壹, 吴瑞, 曹爽, 梁志豪, 张若楠
2024, 26(5):  90-100.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0796
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为研究不同香菇菌株菌丝对热胁迫的响应,综合评价其耐热性,筛选出关键指标,以9个香菇菌株为试验材料,在菌丝生长期分别进行25 ℃常温培养(CK)和37 ℃热胁迫处理,测定不同处理下菌丝的生长速度、干重、硫代巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid reactive substances,TBARS)、蛋白质羰基(protein carbonyl,PCO)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、漆酶、羧甲基纤维素酶、半纤维素酶及淀粉酶的生理活性,并通过相关性分析、主成分分析、隶属函数及聚类分析进行耐热性综合评价。结果表明,热胁迫后菌丝的生长速度、干重较CK极显著下降,而TBARS 、PCO含量和SOD、CAT、漆酶、羧甲基纤维素酶、半纤维素及淀粉酶活性较CK极显著上升,POD活性较CK显著上升。其中,新秋 7的生长速度和漆酶、半纤维素、淀粉酶活性的降幅及TBARS含量的增幅最大,分别为66.55%、82.42%、46.03%、75.27%、23.64%;109的干重降幅最大,为77.81%;808的PCO含量增幅最大,为43.77%;212的SOD、POD活性增幅最大,分别为CK的1.64、4.48倍;久香秋 7的CAT增幅最大,为49.90%;1513的羧甲基纤维素酶活性降幅最大,为60.87%。相关性分析表明,SOD与POD活性呈极显著正相关;POD活性与TBARS含量呈极显著负相关。以耐热性综合评价D值进行排序分类,将9个菌株划分为3个类群,Ⅰ类包含212、久香秋7、238和0912;Ⅱ类包含9608、808、1513和109;Ⅲ类仅包含新秋7;3个类群的耐热性表现为Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ。经逐步回归分析建立了最佳回归模型,筛选出菌丝生长速度、TBARS含量及SOD和 POD活性为耐热性关键鉴定指标,可快速鉴定菌丝的耐热能力。以上研究结果为南疆地区选育耐热香菇核心种质提供理论依据。

智慧农业 农机装备
甘蔗收获机切割器入土切割深度监控系统设计与试验
何冯光, 陈自宏, 邓干然, 李腾辉, 周思理, 李国杰, 崔振德, 郑爽, 李玲, 覃双眉, 王翔, 杨少应, 周德强
2024, 26(5):  101-109.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0110
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入土切割是降低甘蔗收获机破头率的重要方法。为了实现甘蔗收获机切割器随地面起伏自动调控入土深度,保持切割器入土深度的一致性,基于4GQ-1型甘蔗收获机,设计一种甘蔗收获机切割器入土切割深度监测与自动控制系统,实现切割器入土深度自动调控及其参数可视化,并通过室内试验和田间试验检验系统的监控性能。室内试验结果表明,监控系统的入土深度监测精度平均值为98.90%,自动控制精度平均值为97.7%,监测精度和自动控制精度达到95.0%以上。田间试验结果表明,在20、30和50 mm入土深度的条件下,监控系统的自动控制精度的平均值分别是85.3%、90.6%、94.1%,自动控制精度达到85.0%以上,监控系统总体设计合理,性能良好。研究结果可为甘蔗收获机切割器入土切割深度控制系统研究提供理论参考,对甘蔗收获机优化升级具有重要的参考意义。

基于机器学习的油菜叶片水分含量高光谱估测
宋丽芳, 廖桂平, 陈敏, 何罗驭阳
2024, 26(5):  110-119.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0977
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含水率是影响光合作用的重要因素之一,为了构建效果更好、更具普适性的油菜叶片含水量(leaf water content, LWC)定量监测模型,以蕾薹期、初花期油菜叶片为研究对象,采用自然风干法去除叶片水分,同步采集叶片质量和光谱信息。为了降低干扰以及消除噪声,采用标准正态变量变换、Savitzky-Golay卷积平滑算法(SG平滑)、多元散射校正、一阶求导和二阶求导5种方法对光谱数据进行预处理,并结合偏最小二乘法(partial least squares, PLS)分析选取最优预处理方法;采用连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)筛选预处理后的光谱特征变量,获得对水分含量变化敏感的特征波长;利用支持向量机(support vector regression, SVR)和BP神经网络(back-propagation neural network, BPNN)方法,以特征波长建立的光谱指数为自变量建立油菜叶片水分含量估算模型。结果表明:采用多元散射校正预处理综合表现最好,2个生育期预测集相关系数均达到0.71以上;通过SPA法选择特征变量,分别筛选出特征波长,其中蕾薹期6个,初花期7个;在蕾薹期和初花期叶片水分含量预测模型中,基于SVR模型和BPNN模型建立的模型预测集决定系数(R2 )均在0.800以上,均能实现油菜叶片水分含量的精准监测,其中SVR模型预测效果优于BPNN模型,R2 分别为0.857和0.827,RMSE分别为1.791和1.521。因此,利用油菜叶片高光谱建模反演油菜叶片含水率能准确监测油菜叶片含水率,可为精准农业水分管理提供理论参考。

白萝卜气吸式精量排种器结构设计与分析
岳海霞, 谭波, 魏松, 谢红
2024, 26(5):  120-128.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0233
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为满足白萝卜机械种植要求,解决我国西南地区缺乏相关种植机械问题,设计了一种气吸式精量排种器。通过计算与理论分析,设计了排种器关键结构参数;对充种、携种和投种阶段种子受力进行分析,确定了影响播种性能的主要因素。利用Fluent软件仿真模拟不同型孔尺寸参数对负气压室气流影响,确定了最佳型孔直径参数,其型孔直径范围为2.079~2.178 mm。通过参数优化得到最佳参数组合为:排种盘直径200 mm、型孔分布直径160 mm、型孔个数16个、型孔直径2.2 mm。排种性能台架试验结果表明,在工作转速为30.54 r·min-1,负气压室气压为6.58 kPa,排种器单粒合格指数95.61%,漏播指数为0.64%,重播指数为2.04%。该研究结果有助于提高播种器性能,为白萝卜精量播种机器设计与制造提供可靠参考。

动植物健康
菌糠水提液对马铃薯致病疫霉的抑制机理
莫雯婧, 陈洪森, 桂芳泽, 洪慈清, 蔡鑫铠, 关雄, 潘晓鸿
2024, 26(5):  129-137.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0159
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菌糠是菌菇生产后残留的物质,含有丰富的无机盐和有机质等成分。利用热水浸提法制备香菇菌糠水提液(water extract from spent mushroom substrate,WESMS),通过紫外分光光度计和Zeta电位及粒径仪对其紫外吸收情况、表面电荷和水中分散粒径进行表征,采用平板渗透法及十字交叉测量直径法计算WESMS对致病疫霉的抑制率,利用光学显微镜和扫描电镜观察病原菌细胞形态的损伤程度,并采用琼脂糖凝胶电泳法分析WESMS对致病疫霉 DNA的影响。结果表明,WESMS在紫外线A(UVA,315~400 nm)、B(UVB,280~315 nm)和C(UVC,100~280 nm)波段均有吸收,在水中的分散粒径为3 649.27 nm。抑菌试验表明,WESMS对病原菌的生长具有抑制作用,随着提取液体积百分浓度的增加,抑制效果更明显,在高体积百分浓度(6.25% WESMS)作用下对病原菌的抑制率近100%。经WESMS处理后病原菌的菌丝更加扭曲、扁平,且褶皱明显增多,表明WESMS可对细胞造成明显破坏;WESMS处理组的DNA条带亮度暗于对照组,损伤程度与WESMS体积百分浓度呈正相关。研究结果为菌糠的资源化利用及其对马铃薯晚疫病的有效防治提供科学依据和技术支撑。

樟叶总木脂素提取工艺及其抑菌活性研究
张岚雄, 郑威, 陈源桉, 沈婧, 邹双全, 伍建榕, 倪林
2024, 26(5):  138-147.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0281
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为研究樟叶总木脂素的最佳回流提取工艺及抑菌活性,以樟叶为研究对象,测定其芝麻素和9-羟基芝麻素含量,通过单因素联合Box-Behnken响应面法对樟叶总木脂素回流提取工艺进行优化,并采用带毒平板法对总木脂素的抑菌活性进行评价。结果表明,回流提取最佳工艺条件为提取温度86 ℃、料液比1∶8.39(g·mL-1)、提取时间43 min、提取溶剂为无水乙醇,在此条件下木脂素提取率达0.380 4%。各因素对提取率的影响表现为提取温度>提取时间>料液比。抑菌活性试验表明,木脂素含量为2 mg·mL-1时对链孢粘帚霉菌(Gliocladium catenulatum)、苹果黑腐皮壳菌(Valsa mali Miyabeet Yamada)、西瓜尖孢镰孢菌(Fusarium oxysporumf)和瓜果腐霉菌(Pythium aphanidermatum)的抑菌效果最佳,抑菌率均达到50%以上;有效中质量浓度(EC50)分别为1.238、1.280、1.486和0.419 mg·mL-1。以上研究结果为樟叶开发利用及植物源农药研究及开发提供了理论参考。

娄彻氏链霉菌HM85的鉴定及其对甜菜的防病促生作用
杨智敏, 张慧豪, 张园园, 杜红岩, 刘晓东, 侯亚光, 王毅, 徐道龙, 黄金贵, 程晓宁, 随洋, 王瑞利, 于超, 赵玲玲, 陈春梅, 雅茹, 贾丽, 张明月, 王宏伟, 姚淞耀, 赵莹, 邵科
2024, 26(5):  148-155.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2024.0144
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由甜菜尾孢菌(Cercospora beticola)引起的甜菜褐斑病是一种广泛发生、危害严重的真菌性病害,严重制约了我国糖料产业的发展。为挖掘对甜菜褐斑病具有生防应用潜力的拮抗菌株,从内蒙古自治区呼伦贝尔黑土地采集甜菜健康植株根际土壤样本,通过梯度稀释平板法和对峙培养法进行分离、纯化、筛选,获得1株具有良好拮抗效果的菌株HM85。基于其形态学特征和生理生化特征,结合16S rRNA基因序列分析将菌株HM85鉴定为娄彻氏链霉菌(Streptomyces rochei)。平板对峙试验结果显示,菌株HM85对甜菜尾孢菌HB2-2-2菌株的生长有明显抑制作用,抑菌率为58.68%。盆栽试验结果表明,HM85在防治甜菜褐斑病的同时对甜菜植株具有一定的促生作用,株高、株鲜重、根长、根鲜重和根直径与对照组相比分别增加22.73%、20.47%、36.10%、32.52%和75.03%。由此可见,娄彻氏链霉菌HM85具有作为促生菌剂和生防菌剂的研发潜力。

抗菌肽PAJE对金黄色葡萄球菌及其SCVs的杀菌作用机制研究
高思琦, 杨新建, 朱德琪, 关明玮, 寇云婷, 满程, 焦健
2024, 26(5):  156-166.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0878
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金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)及其小菌落突变体(small colony variants,SCVs)感染是影响畜禽健康的主要问题。然而,传统抗生素治疗面临持续和复发性感染以及耐药性等许多挑战。抗菌肽PAJE具有广谱抗菌性,为深入探究抗菌肽PAJE的生物学特性及其对S. aureus和SCVs杀菌作用机制,对其抗菌活性、稳定性、生物学特性进行测定。结果表明,抗菌肽PAJE对S. aureus和SCVs细胞膜渗透力达54.7%和62.9%,同时通过上调Agr调控系统、下调SigB调控系统及生物膜相关基因的表达,从而极大程度地抑制生物膜形成。此外,较高温度及pH稳定性为抗菌肽PAJE提供了更好的加工、存储和环境耐受性。综上所述,抗菌肽PAJE可作为治疗S. aureus和SCVs及其生物膜感染的潜在候选肽之一,为替抗减抗类产品研发提供理论支撑。

生物制造 资源生态
基于农作物秸秆的絮凝剂制备及其效果研究
蔡阳扬, 陶秀萍, 董红敏, 李同, 尚斌, 宋建超, 刘崇涛, 刘壮壮
2024, 26(5):  167-173.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.1113
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为研发基于农作物秸秆的新型天然高分子絮凝剂,通过硝酸-乙醇法提取玉米、水稻和小麦3种作物秸秆中的纤维素,并在均相水溶液中(反应温度为30、40、50和60 ℃)与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(methacryloxyethyltrimethyl ammonium chloride,DMC)接枝共聚生成秸秆纤维素接枝DMC絮凝剂(straw cellulose grafted methacryloxyethyltrimethyl ammonium chloride flocculant, SC-g-DMC)。结果显示,3种作物秸秆提取后纤维素含量最佳为(69.8%±1.7%),样品的接枝率最佳为(36.9%±3.1%)。红外光谱和扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)间接证实了单体成功接枝到秸秆纤维素表面。SC-g-DMC对奶牛场污水的絮凝效果表明,在不同反应温度下污染物去除效率随反应温度的升高呈先升高后下降趋势,反应温度为40 ℃时制备的SC-g-DMC的絮凝效果最佳,100 mg·L-1 SC-g-DMC对奶牛场污水的化学需氧量去除率为(13.9%±2.3%),浊度去除率为(30.6%±5.6%),总悬浮固体去除率为(33.8%±0.9%)。以上结果表明该絮凝剂具有良好的应用前景,可为新型天然高分子絮凝剂的应用提供基础数据。

生物质炭对土壤微生物碳源利用及春小麦产量的影响
陈雨欣, 赵红梅, 杨卫君, 杨梅, 郭颂, 宋世龙, 惠超
2024, 26(5):  174-183.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0837
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为探究氮肥减量条件下添加生物质炭对农田土壤微生物碳源利用及春小麦产量的影响,采用随机区组试验设计,设置0(N0)、300(N1)、255 kg·hm-2(N2)3个氮肥水平和0(B0)、10×103(B1)、20×103(B2)、30×103 kg·hm-2(B3)4个生物质炭水平,共计12个处理,研究氮肥减量配施生物质炭对麦田土壤微生物群落碳源代谢特征和小麦产量的影响。结果表明,与对照(N0B0)相比,各处理平均颜色变化率(average well color development,AWCD)和Mcintosh指数(U)均呈上升趋势,其中氮肥常规用量配施中量生物质炭(N1B2)处理土壤微生物AWCD、U值最高,分别为0.93、5.83,分别比N0B0处理提高52.5%、36.3%;氮肥减量水平下,随生物质炭用量增加土壤微生物Shannon指数呈增加趋势;土壤微生物主要利用酯类碳源,对醇类碳源利用整体偏低,不同处理下微生物对不同碳源的利用能力有所不同。主成分分析显示,不同处理间土壤微生物群落对6类可利用碳源利用差异主要在于氨基酸类、糖类、酸类和醇类;土壤微生物群落功能多样性指标与春小麦产量呈正相关,当减量氮肥配施中量生物质炭(N2B2处理)时,春小麦产量可达8 301.35 kg·hm-2,与常规施用氮肥(B0N1处理)相比增产22.1%,综上所述,氮肥配施生物质炭能够提高土壤微生物活性,改善土壤微生物环境,促进春小麦生长,提高产量。研究结果可为生物质炭在北疆灌区的应用和推广提供依据。

老化棉秆炭对土壤性质和小麦氮肥利用的影响
林玲, 朱玉洁, 冯雷, 唐光木, 张云舒, 徐万里
2024, 26(5):  184-191.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0803
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为研究不同老化棉秆炭(冻融老化、干湿老化、柠檬酸老化)对土壤性质、小麦氮肥利用效率的影响,设置不施氮、低氮(200 mg·kg-1)、高氮(400 mg·kg-1)3个施氮水平和不添加棉秆炭(B0)、添加新鲜棉秆炭(BC)、添加干湿老化棉秆炭(DB)、添加冻融老化棉秆炭(EB)、添加柠檬酸老化棉秆炭(CB)5个棉秆炭处理,分析小麦干物质量及氮素吸收量、土壤理化性质的变化。结果表明,与未添加棉秆炭处理相比,不同施氮水平下老化棉秆炭处理的土壤有机质含量显著增加、电导率无显著差异,冻融循环和干湿交替老化棉秆炭处理的土壤pH显著增加,柠檬酸老化和冻融循环老化棉秆炭处理的土壤全氮含量显著增加;与新鲜棉秆炭处理相比,不同施氮水平下柠檬酸老化棉秆炭处理的土壤全氮和有机质含量显著增加,土壤pH显著降低。低量施氮时不同处理小麦干物质量、氮素累积吸收量、氮肥吸收效率和氮肥表观利用率最高,柠檬酸老化棉秆炭与低量氮肥配施小麦氮肥吸收量较高,氮肥吸收效率和氮肥表观利用率分别为68.27%和46.69%。综上可知,柠檬酸老化棉秆炭的添加有利于土壤氮素的固持,可以增加土壤氮素和有机质含量,减弱对土壤pH和电导率的提升效果,在低量施氮时作物氮素吸收利用效果较好。以上结果为棉秆炭的长期应用提供理论依据。

荞麦轮作对云南栽培马铃薯根际土壤酶活和微生物的影响
杜洋洋, 包媛媛, 刘项宇, 张新永
2024, 26(5):  192-200.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0227
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为探讨连作和与苦荞(KQ)轮作对云南省3个马铃薯主栽品种根际土壤酶活性、微生物数量和产量的影响,以马铃薯主栽品种‘合作88’(HZ88)、‘丽薯6号’(LS6H)、‘青薯9号’(QS9H)为试验材料,对不同处理下根际土壤的蔗糖酶、蛋白酶、脲酶、纤维素酶活性和微生物数量以及马铃薯产量、品质进行分析。结果表明,KQ-HZ88、KQ-LS6H、KQ-QS9H轮作处理的马铃薯单株产量分别较HZ88-HZ88、LS6H-LS6H、QS9H-QS9H连作处理显著增加76.32%、80.95%、90.91%,还原糖含量显著降低38.71%、18.42%、21.43%。与3年连作相比,HZ88-KQ-HZ88和KQ-HZ88-KQ、LS6H-KQ-LS6H和KQ-LS6H-KQ、QS9H-KQ-QS9H和KQ-QS9H-KQ轮作处理的土壤蔗糖酶活性分别较HZ88-HZ88-HZ88、LS6H-LS6H-LS6H、QS9H-QS9H-QS9H连作处理显著增加8.54%和14.00%、22.73%和34.25%、18.13%和25.12%;细菌数量显著增加19.05%(P>0.05)和92.86%、75.68%和72.97%、67.11%和73.21%。土壤酶活性及微生物数量的变化可能是引起云南地区马铃薯连作障碍的重要原因之一,轮作可有效改善根际土壤酶活性,增加土壤中有益菌数量,缓解连作障碍。

玫瑰秸秆与牲畜粪污厌氧消化特性及微生物群落研究
张昱, 张洪波, 张瑜瑜, 陈丽娟, 赵明方, 夏云
2024, 26(5):  201-211.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0740
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为了解玫瑰秸秆与猪、牛粪污在不同总固体(total solid,TS)含量厌氧消化中理化性质与微生物群落的动态变化,在常温条件下设置3种TS含量(3%、5%、7%)处理,对产甲烷量及厌氧消化系统的效率和稳定性进行分析,并结合定量荧光原位杂交技术(fluorescence in situ hybridization,FISH)对关键微生物类群进行测定。结果表明,3%TS处理产甲烷量最高且延滞期短(20 d),以挥发性固体(volatile solid,VS)计,75 d累计产甲烷量262.80 mL·g-1 VS,比5%TS、7%TS处理分别高16.14%和23.86%。挥发性脂肪酸(volatile fatty acids, VFAs)在3种TS处理中均表现出先上升后降低的趋势。对厌氧消化系统中微生物菌群的分析表明,在3种TS处理下古菌群落中的甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)均为正常产气阶段(30~75 d)目水平下优势菌群,其中5%TS处理试验结束时最高丰度为77.46%;而细菌群落中脱硫弧菌目(Desulfovibrionales)为目水平下优势菌群,在75 d时,脱硫弧菌目的细菌丰度在3%TS、5%TS处理下相较于开始时(0 d)分别下降8.36%和1.24%,而7%TS处理上升1.68%。综上所述,3%TS处理为最优条件,具有最大产气量和最短的延滞期,微生物菌群的组成相对稳定高效,3%TS处理的厌氧消化系统可以有效地提高玫瑰秸秆厌氧消化性能。

海洋农业 淡水渔业
船舶自动识别系统(AIS)数据在海洋渔业中研究应用现状
于琳琳, 樊伟, 张衡, 戴阳, 万里骏, 王斐, 石永闯, 杨胜龙
2024, 26(5):  212-222.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0330
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在全球海洋主要经济渔业资源衰退的背景下,如何保护和可持续开发利用海洋渔业资源受到全球各国、地区和组织高度重视,一直是研究热点。受传统海洋渔业数据的制约,一直难以全面了解远洋渔船的捕捞足迹,因此,无法对其实行有效监控和管理。船舶自动识别系统(automatic identification system, AIS)提供的全球远洋渔船轨迹数据可以用于量化分析从单艘到全球渔船行为,挖掘的历史捕捞强度空间信息可为海洋捕捞活动的监测管理和生态压力评估提供良好的可替代数据来源,成为近年海洋信息和海洋渔业研究的新热点。为促进AIS数据在我国海洋渔业中的研究应用,对AIS近年的研究内容和应用现状进行总结,指出AIS数据目前研究的不足和未来潜在的研究方法,以期为AIS在海洋渔业中的研究和应用提供参考。

2种饲料投喂下美洲鲥幼鱼肌肉营养成分分析及评价
蒋飞, 施永海, 徐嘉波, 严银龙, 刘永士, 袁新程
2024, 26(5):  223-233.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2023.0352
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为科学评价常规饲料和绿色饲料养殖美洲鲥幼鱼肌肉的营养品质,采用生化分析方法对2种饲料投喂下美洲鲥幼鱼肌肉营养成分进行测定和比较分析。结果显示,常规饲料组肌肉中的粗脂肪含量(7.84%)极显著高于绿色饲料组(5.05%),水分含量(68.87%)极显著低于绿色饲料组(71.98%),粗蛋白含量(16.93%)显著低于绿色饲料组(17.54%)。常规饲料组和绿色饲料组肌肉中必需氨基酸总量/氨基酸总量和必需氨基酸总量/非必需氨基酸总量无显著差异,均属于优质蛋白;绿色饲料组肌肉中鲜味氨基酸、苦味氨基酸和酸味氨基酸含量均显著高于常规饲料组,且甜味氨基酸含量极显著高于常规饲料组;绿色饲料组肌肉中支链氨基酸含量和支/芳值均显著高于常规饲料组;根据氨基酸评分和化学评分,常规饲料组和绿色饲料组的第一限制性氨基酸均为色氨酸,常规饲料组必需氨基酸指数(73.58)高于绿色饲料组(71.00)。常规饲料组肌肉中二十碳五烯酸(eicosa pentenoic acid,EPA)和二十二碳六烯酸(docose hexaenoie acid,DHA)含量均极显著高于绿色饲料组,常规饲料组肌肉中不饱和脂肪酸、n-3多不饱和脂肪酸(Σn-3)、n-6多不饱和脂肪酸(Σn-6)、多不饱和脂肪酸/饱和脂肪酸和Σn-3/Σn-6多不饱和脂肪酸均极显著高于绿色饲料组,而绿色饲料组肌肉中饱和脂肪酸/不饱和脂肪酸极显著高于常规饲料组。以上结果表明,2种饲料组均属于优质蛋白,在绿色饲料中提高色氨酸、EPA和DHA含量有助于改善美洲鲥肌肉的营养品质。