生物技术
本研究旨在探索调控玉米籽粒发育的自然变异，以期为玉米产量性状的遗传改良提供科学依据。以150份遗传变异丰富的玉米自交系为材料进行研究。通过结合34342个SNP标记和3种模型，对5个籽粒相关性状进行全基因组关联分析。研究结果揭示了18个独立位点与目标性状显著关联，每个位点能够解释12.24%~15.41%的表型变异。同时，研究发现4对与籽粒长度相关的SNP之间存在显著的上位性互作，这些互作共能解释5.32%的表型变异。为了深入理解这些关联位点背后的分子机制，结合B73自交系籽粒发育的动态转录组数据和基因的功能注释，预测了19个候选基因，这些候选基因可以分为4类：6个酶、3个核糖体蛋白、1个转录因子和9个其他蛋白。这些候选基因的发现为解析玉米籽粒发育的分子机制以及改良籽粒大小和作物产量提供新的基因资源。通过本研究，我们不仅揭示了调控玉米籽粒发育的自然变异，还为玉米产量性状的遗传改良提供了新的基因资源。这些成果有望为玉米育种工作带来新的突破，提高玉米产量，从而更好地满足人类对粮食的需求。
针对水稻生产过程中化肥施用过量、养分吸收利用率低和面源污染风险高等问题，通过研究化肥减量配施有机肥对植株养分吸收量、肥料偏生产力、土壤养分平衡以及水稻产量的影响，提出稳产条件下适宜的化肥施用量以及有机无机肥配比措施，以期为水稻化肥减量增效与土壤培肥提供理论依据。本研究于2021年在粤西地区早稻生长季开展田间试验，研究了当地4种优化施肥方式：优化施肥处理(OPT)、增有机肥处理+化肥减量处理1 (OM1)、增施有机肥处+化肥减量处理2 (OM2)、增施有机肥处+化肥减量处理3 (OM3)对水稻产量、肥料偏生产力以及养分平衡的影响，从生产目标、环境效应和土壤肥力进行综合评价。结果表明：不同施肥方式下水稻籽粒产量和谷杆比分别在5667~5967 kg/hm2和1.09~1.31之间，氮肥、磷肥、钾肥偏生产力分别在30.4~47.2、96.0~122.1、47.2~105.9 kg/kg之间；农田氮素、磷素、钾素表观平衡在54.2~115.3、17.1~29.8、1.2~67.0 kg/hm2之间。4种施肥措施氮素、磷素和钾素平衡均处于盈余状态。在增施有机肥的处理中，随着化肥施用量的降低，水稻籽粒产量、谷杆比、氮肥、磷肥、钾肥偏生产力、磷素吸收率、钾素吸收率逐渐增加，氮素、磷素、钾素表观平衡逐渐降低。各有机肥替代处理秸秆钾素含量、钾肥偏生产力均显著高于OPT处理(P<0.05)。与农户常规施肥措施相比，优化施肥和增施有机肥措施均可以起到稳产效果，并且谷杆比、籽粒和秸秆含磷量、含钾量均较农户常规施肥措施提高。结合谷杆比、磷、钾肥偏生产力考虑，OM3处理效果最好；从氮肥偏生产力、氮素吸收率、土壤中氮素表观盈余率和产投比考虑OPT处理效果最好。
旨在挖掘盐碱地菌种资源并对其抑菌功能进行检测。以自行分离的放线菌4-1为候选菌株，利用形态学、生理生化以及分子生物学手段对其种属地位进行综合鉴定；采用琼脂扩散法和菌丝生长速率抑制法对其发酵液抑菌活性和稳定性进行评价。结果表明，菌株4-1与紫赤链霉菌(Streptomyces puniceus)最为相似，同源性高达99.93%，建立的系统发育树中二者亲缘关系最为相近；菌株4-1发酵液的抑菌谱比较广泛，对病原性细菌（6株）和病原性真菌（5株）都具有一定的抑制效果；酸碱、热、紫外线对发酵液稳定性影响较小，但当温度高于90℃或pH < 4时，发酵液抑菌活性下降。该菌种资源的获得及功能评价，为进一步扩大根际促生细菌种类及应用奠定了菌种基础。
为了了解甜菜中酪氨酸代谢途径关键酶的特性和进化关系, 以甜菜、菠菜、大豆等植物为试验材料，利用NCBI数据库收集了酪氨酸代谢途径5种关键酶(PPO、TAT、TYDC、HPPD、HPPR)的序列信息。使用ExPASy - ProtParam软件和MEGA-7软件分析了关键酶的理化性质，同时将它们序列间的相似性及演化距离进行对比，并且构建系统发育树。理化性质分析结果显示，甜菜酪氨酸代谢途径中5种关键酶均为不稳定的亲水性蛋白质，甜菜PPO的氨基酸数量最高；系统发育树分析结果显示，甜菜与菠菜的PPO和HPPD相似性高；甜菜分别与大豆的TAT、马铃薯的TYDC、大麦的HPPR相似性高。该研究为参考其他作物探索甜菜酪氨酸代谢途径关键酶功能研究提供参考，为进一步研究甜菜基因组学奠定基础。
随着全球的温度持续上升，高温胁迫已经成为影响植物生长发育的重要因素之一，高温对水稻等农作物产量造成的损失对人类经济收益的影响尤为重要。为了了解植物应对高温胁迫的分子机制，本综述归纳了高温胁迫对植物形态、生理生化、光合作用等方面产生的不利影响并总结了信号传导途径、转录因子的调节、抗高温胁迫相关基因的表达这3种植物应对高温胁迫的分子机制。根据以上内容，本文建议利用生物信息学、基因工程、细胞生物学、分子生物学等手段继续深入探索植物耐受高温胁迫的分子机制，并对该领域未来的研究方向提出了展望。
明确烟草野火病菌多位点序列分型(MLST)情况，能为制订有效防治措施和选育品种提供强力技术支撑，并为病菌的生物学特性研究提供新视角。从湖南、重庆等5个产烟省（市）烟草生产区采集烟草野火病样，组织分离并鉴定，应用MLST分型，筛选管家基因，分析供试菌株遗传多样性。结果表明，从湖南等5个产烟省（市）分离获得烟草野火病菌144株，筛选得到Pgi、Pfk和Gap 3个管家基因，共获得92个ST型。以Pgi基因为标准，供试菌株可分出亚群5个，单一群4个，亚群1和亚群2菌株数量较多，亚群1菌株来自5个产烟省（市），此亚群的ST43属于中国主要种群。说明中国烟草野火病菌遗传多态性丰富，烟草品种与病菌组群间不存在关联性。
研究旨在森林凋落物中获得具有抗菌活性的真菌资源，筛选并鉴定具有抗菌活性的真菌，纯化及鉴定其产生的抗菌化合物。以大兴安岭森林凋落物为试材，用颗粒法从中分离真菌，用基因序列比对分析测得分类学数据，用打孔药剂扩散法测得抗菌活性，采用柱层析法分离单体化合物，通过波谱分析法测得化学结构。分离得到真菌SGSF801，经多序列分析将其鉴定为Neocucurbitaria salicis-albae新株系。抗菌试验结果表明大米发酵产物对植物病原菌青枯劳尔氏菌、丁香假单胞杆菌及立枯丝核菌的抗菌活性较强。将真菌大米发酵产物分离纯化，得到一个单体化合物，通过1H-NMR和13C-NMR将其鉴定为尾孢酰胺，分子式为C16H13NO7。其对青枯劳尔氏菌的MIC值为31.25~62.5 μg/mL，对丁香假单胞菌的MIC值为125~250 μg/mL。本研究首次在Neocucurbitaria属真菌中分离得到尾孢酰胺，并且发现其具有抗植物病原细菌的活性，为凋落物真菌资源的进一步利用提供依据。
昆虫冷驯化技术可以显著提高其耐寒力，综述了昆虫冷驯化的方法及耐寒性评估的生物学指标，分析影响冷驯化效果的生物因素（昆虫发育阶段、性别、滞育）和非生物因素（温度、光周期、湿度等），明确了冷驯化对昆虫在生长发育、生殖力及子代发育等方面的影响，并进一步从抗寒蛋白、代谢调节等层面探讨了冷驯化提高昆虫耐寒性的机制。以期为昆虫冷驯化及冷藏保存技术的深入研究提供参考，以促进天敌利用及害虫防治。
为评价不同糯玉米品种食味品质的差异，筛选出具有优异食味品质的糯玉米种质。本研究以不同来源的19个鲜食糯玉米品种为试验材料，测定19个鲜食糯玉米品种的果皮性状、籽粒含水量、可溶性糖含量、淀粉黏度RVA特征值和淀粉含量等17个食味品质性状，利用变异分析、相关性分析和主成分分析，建立糯玉米食味品质综合评价模型，筛选食味品质优异的糯玉米品种。结果显示，19个玉米品种的峰值黏度、终值黏度、消减值和回复值等淀粉黏度RVE特征值指标具有较大变异系数并显著相关，且在主成分1中占有较高载荷，可较好地反映糯玉米食味品质差异；统计19个玉米品种的综合评分值发现，‘YN811’、‘291’和‘京糯832’的主成分综合评分值和食味品尝得分值均较高。综上，峰值黏度、终值黏度、消减值和回复值等淀粉黏度RVE特征值为鉴定糯玉米食味品质的关键评价指标，‘YN811’、‘291’和‘京糯832’是具有较佳食味品质的优质糯玉米品种。
为进一步了解‘宁麦36’的生产特性和应用价值，采用2019—2022年江苏省农科院科企淮南小麦联合体中间试验和2021—2022年在江苏省农业科学院育种基地进行的品质试验资料为依据，以‘扬麦20’作为对照，对‘宁麦36’的丰产性、稳产性、适应性以及与弱筋小麦密切相关的品质性状进行分析。结果表明，在3个年度产量试验中，‘宁麦36’的平均产量较对照‘扬麦20’分别增产4.02%、5.60%和5.99%，均达极显著水平。‘宁麦36’的高稳系数(HSC)和适应度均明显高于对照‘扬麦20’。2020年区试混样‘宁麦36’的各项品质指标均符合GB/T17893—1999和GB/T17320—1998弱筋小麦标准。‘宁麦36’的4种溶剂保持力(SRC)均低于弱筋对照品种‘扬麦20’，饼干直径较‘扬麦20’大0.91 cm。‘宁麦36’丰产性突出、稳产性好、适应性广，弱筋品质优，在江苏淮南地区具有广阔的应用前景。
为明确栽培措施对优质专用小麦品种‘渭麦9号’产量及品质的影响，开展播期、播量、氮肥三因素试验。于2021—2022年在田间采取裂区和随机区组试验设计，施氮量分别为210 kg/hm2 (A1)、105 kg/hm2 (A2)、不施肥(A3)，播期分别为10月2日(B1)、10月18日(B2)、10月27日(B3)，播量分别为180×104 苗/hm2 (C1)、270×104 苗/hm2 (C2)、360×104 苗/hm2 (C3)。结果表明：氮肥施入量对产量影响不显著，播期和播量对产量影响显著。‘渭麦9号’在10月18日，270×104 苗/hm2和360×104 苗/hm2均可以达到合理的群体结构，从而达到高产水平。以氮肥用量105 kg/hm2、播期10月18日、播量360×104 苗/hm2时，产量最高。相同施肥和播量水平下，以10月2日的品质最佳，除最大拉伸阻力外均达到（中）强筋小麦标准。本次试验结果表明，适期播种可以达到‘渭麦9号’的最高产量，适期早播可以提高其品质性状。
为了加速甘蓝型油菜高亚麻酸杂交育种进程。以高亚麻酸油菜种质为试验材料，采用快速选育方法进行油菜高亚麻酸CMS及保持系的选育。结果表明：选育周期从5~6年缩短为4年，亚麻酸含量由11.85%提升至16.96%，含油量由45.0%提升至48.8%，单株亚麻酸产出量由0.98 g提升至1.53 g。与原CMS（陕6A）相比，“YM-1A”的含油量、单株产量、亚麻酸含量、异交结实系数、单株亚麻酸产量分别提高8.45%、4.49%、59.43%、12.8%、80.65%；而自交结实系数降低56.86%。因不育性、农艺、品质等性状显著提高，YM-1A在甘蓝型油菜高亚麻酸杂交育种中具有较高的利用价值。
为研究烤烟杂交种‘YY021’的烘烤特性及杂种优势，以‘YY021’及其母本‘MSY106’、父本‘LY1306’为研究对象，采用暗箱试验研究上部烟、中部烟和下部烟的变黄、变褐特性；采用电烤箱试验，研究中部烟烘烤过程中烟叶的失水特性、叶绿素降解特性和多酚氧化酶(PPO)活性变化，评价‘YY021’易烤性和耐烤性及其杂种优势。结果表明，上、中、下部位叶片变黄速率均表现为‘YY021’>‘LY1306’>‘MSY106’，下部和中部烟叶变褐速率表现为‘LY1306’>‘MSY106’>‘YY021’，上部烟叶变褐速率表现为‘LY1306’>‘YY021’>‘MSY106’。‘YY021’及其父母本变黄指数和变褐指数均随着叶片部位升高而减小。中部烟叶失水均衡性表现为‘LY1306’显著高于‘MSY106’，‘YY021’介于父母本中间，有中亲优势。‘YY021’中部烟叶绿素降解速率与父母本差异不显著，无杂种优势。中部烟PPO活性均值表现为‘MSY106’>‘YY021’>‘LY1306’，品种间差异显著，‘YY021’有中亲优势。综合上述各指标并参考生产实际表现，‘YY021’中部烟叶易烤性和耐烤性中等，有中亲优势，无超亲优势。
通过研究不同化肥减量配施有机肥和菌肥对设施番茄产量及土壤微生物和酶活性的影响，为化肥减量配施有机肥和菌肥的可行性和设施番茄种植中减肥增效提供科学依据。试验设置6个处理，CK：空白对照（不施肥）；CF：单施化肥；RF1：化肥减施20%配施有机肥20%；RF2：化肥减施40%配施有机肥40%；RFM1：化肥减施20%配施有机肥20%+菌肥；RFM2：化肥减施40%配施有机肥40%+菌肥。结果表明：化肥减量配施有机肥和菌肥番茄根际土壤细菌数量提高了53.05%~134.15%，放线菌数量提高13.94%~26.55%，真菌数量降低了20.32%~37.92%，并随有机肥施入量的增加而增加。化肥减量增加菌肥能有效提高土壤细菌/真菌和放线菌/真菌的值。化肥减量配施有机肥和菌剂提高了脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性，且随有机肥施入量的增加而增加。减施化肥处理对应增加菌肥处理显著减少了番茄有机酸含量，提高了可溶性固形物、Vc和番茄红素含量。RF1、RF2、RFM1和RFM2产量较CF增产4.40%、-6.55%、8.13%和0.81%。单株结果数、单果重和产量以RFM1较高。综上所述，化肥减量增加有机肥和菌肥能改善根际土壤微生物群落的结构和数量，增加土壤有效养分含量和酶活性，促进植株生长发育，达到增产提质的目的。从土壤微生物数量和结构、酶活性、产量、品质的综合考虑，设施番茄栽培减少20%的化肥用量配施有机肥和菌肥更适宜。
以结球生菜为试材，采用小区试验对比的方法，研究了高中低3种磷水平设施菜田上，不同施磷量对产量、品质、土壤有效磷含量和磷素农学效率的影响。结果表明：高磷菜田上，施磷量(P2O5)为36.54 kg/hm2时结球生菜产量最高；中磷菜田上施磷量(P2O5) 54.91 kg/hm2时结球生菜产量最高，硝酸盐含量较低，维生素C含量增加，土壤有效磷含量显著提高；低磷菜田上施磷量(P2O5) 91.35 kg/hm2时结球生菜产量最高，硝酸盐含量降低。土壤磷含量和施磷量增加，均会造成磷肥农学效率降低。因此，高磷菜田上不施磷肥或少施磷肥，中磷菜田配施中水平磷肥，低磷菜田配施高水平磷肥是提高结球生菜产量、品质和磷肥农学效率的有效措施。
为筛选出适用于京郊草莓生产的海藻酸肥，以‘红颜’草莓为供试材料，选择市场关注度较高的4种海藻酸肥产品，通过田间试验，研究不同海藻酸肥对草莓生长性状、产量和品质的影响。结果表明，不同海藻酸肥处理均可促进草莓植株的生长，以海藻精海藻酸肥处理(T2)的株高和叶柄长效果最好，与清水对照处理（CK）相比，128号棚株高显著增长32.0%，234号棚叶柄长显著增长25.71%。海藻酸肥可以通过提高果个数提高草莓产量，与CK处理相比，128号棚T2处理产量显著增加18.47%，234号棚T3处理显著增加23.36%，各海藻酸肥处理间差异不显著。海藻酸肥可以提高草莓果实品质，提高可溶性固形物含量、糖酸比和维生素C含量，降低可滴定酸和硝酸盐含量。研究认为，海藻酸肥可以促进草莓生长、提高产量、改善品质，并以T2处理施肥效果最佳。
微生物胞外多糖具有可再生、可生物降解、吸附性强、抗炎、抗氧化和抗病毒等重要特性，在食品、医药、化妆品和环境保护等领域具有多种用途。先前的研究主要集中在微生物胞外多糖的分离纯化及结构研究，有关微生物胞外多糖结构和功能的关系，以及胞外多糖在环境保护上的报道较少。为了阐明微生物胞外多糖构效关系，拓展其应用范围，综述了微生物胞外多糖的单糖组成、分子量、官能团、糖苷键、表面形态对其功能的影响，并归纳了微生物胞外多糖在污水处理、土壤修复、抗生素消除等环境保护领域的潜在应用。由于微生物胞外多糖产量和生物活性较低，限制其广泛的工业化应用，通过基因工程技术、结构修饰和优化发酵条件等手段有望提高微生物胞外多糖的产量，促进其在环境保护中的开发和应用。
为解析反硝化细菌的研究进展和动态，基于Web of Science核心数据库，使用VOSviewer、Citespace等工具，分析了1990—2022年反硝化细菌领域研究概况和发展趋势。该领域经历起因、探索、发展三个过程；涉足国家较多但合作关系较弱，欧洲国家区域性合作较强且发文质量较高；中国虽起步晚但发展迅速，发文量多但影响力不够；核心作者中中国彭永臻院士发文最多；核心作者之间合作交流较少。关键词呈现出“工具—对象—方法”三种类型，当前的研究主要关注生物脱氮性能以及致力于提高污废水的脱氮效能。未来的研究更注重在氮氧化物的排放、新型反硝化细菌的筛选及反硝化菌剂的研制和应用、同步硝化反硝化研究以及硝酸盐氮的去除等方面的深化和扩展。
建立了比浊法快速检测土壤中速效钾的方法，以NaHCO3—Na2SO4—NaOH—DTPA溶液为土壤速效钾浸提剂，用0.02 mol/L硫酸铜溶液掩蔽铵根离子，0.20 mol/L乙二胺四乙酸二钠溶液络合体系中金属离子以消除干扰；浊度液反应10 min后在680 nm处上机测定。结果表明：土壤速效钾工作直线区间为1.30×10-5~3.12×10-4 mol/L，检出限为2.29×10-6 mol/L。对土样速效钾进行加标回收试验，回收率为90.71%~109.14%，相对标准偏差RSD为2.61%~4.32%。对新疆、内蒙古、四川、湖南及河南等6个地区161个土样中速效钾含量进行测定，并与NY/T889—2004火焰光度计法进行对比分析，两者线性回归方程为y=0.6437x-3.5714，相关系数r为0.9732。结果表明，本方法可推广应用于土壤速效钾快速检测。
探究不同市售土壤改良剂在镉(Cd)污染稻田中的应用效果，保障水稻的安全生产。选用6种市售土壤改良剂（“特贝钙”、“土沃宝”、“鲁西”、“康源邦尔”、“育壤康”、“初养”），在Cd中度污染稻田中开展田间试验，测定了土壤理化性质，有效态Cd含量，水稻各器官中Cd含量以及水稻产量。结果表明：施用土壤改良剂后土壤pH平均提高0.22个单位，碱解氮、有效磷、速效钾和有机质分别平均提高7.27%、7.44%、7.39%、2.99%；水稻株高、穗重、千粒重和产量分别平均提高4.72%、4.54%、3.50%、4.26%；土壤有效态Cd含量显著下降0.17 mg/kg，降幅为36.59%，糙米Cd含量显著下降57.72%。供试的6种市售土壤改良剂对于Cd中度污染农田中水稻产量的增加有一定的效果，对吸收和积累Cd具有明显的抑制作用，其中“土沃宝”土壤改良剂在降低土壤有效态Cd和糙米中的Cd含量作用效果最好，可进行推广应用。
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