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本期目录
2023年 第51卷 第5期 刊出日期:2023-10-20
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  • 分子生物学·作物遗传育种
    玉米茎秆营养品质性状全基因组关联分析及候选基因筛选
    王帮太, 杨美丽, 郭华, 王静, 王志红, 鹿红卫, 程建梅, 秦贵文, 陈甲法
    2023, 51(5):  1-22.  doi:10.12190/j.issn.2096-1197.2023.05.01
    摘要 ( 1827 )   HTML( 61 )   PDF (9949KB) ( 61 )   收藏
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    【目的】从分子水平对玉米茎秆主要营养品质性状进行遗传解析,为玉米茎秆主要营养品质性状的遗传改良提供理论依据。【方法】以381份不同类型玉米自交系作为关联群体,2016年、2017年在河南省鹤壁市农业科学院试验园区进行随机区组种植,于玉米抽雄期、灌浆期和成熟期调查茎秆营养品质性状酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤纤维(NDF)和消化率(IVDMD)。利用Maize SNP50 基因芯片获得高质量的461 053个SNP用于全基因组关联分析。【结果】利用广义线性模型(GLM)分析,在玉米10条染色体上两年共检测出不同生育时期茎秆营养品质性状392个显著相关的SNP(P<1.08×10-7),表型变异解释率为9.69%~17.34%,发现2次以上独立关联到的SNP有97个,共获得77个与茎秆营养品质性状关联的候选基因;利用混合线性模型(MLM)分析,两年共检测出257个显著相关的SNP(P<2.17×10-6),表型变异解释率为9.82%~20.20%,发现2次以上独立关联到的SNP有17个,共获得82个候选基因,与GLM模型候选基因重合的有10个。GLM和MLM两种模型共鉴定出159个候选关联基因,有43个候选基因被2次以上重复检测到;其中,Zm00001d021261 在多个位点发现31次与不同年份ADF、NDF和IVDMD相关联,该基因编码产物为ATP结合蛋白和叶绿体传感器激酶,在成熟期叶片中表达量最高;Zm00001d021255在两个位点发现10次与茎秆营养品质性状相关联,该基因编码产物为富半胱氨酸受体样蛋白激酶25,只在发育节间和雌穗中表达,可进一步深入研究验证。【结论】采用GLM和MLM两种模型可以快速、有效地关联到玉米茎秆营养品质相关性状显著性位点,通过重复性显著位点筛选出HC-SNP,进而挖掘出关联基因富集区域。

    玉米矮秆基因及调控机理的研究进展
    唐兰, 吴元奇
    2023, 51(5):  23-30.  doi:10.12190/j.issn.2096-1197.2023.05.02
    摘要 ( 960 )   HTML( 86 )   PDF (853KB) ( 86 )   收藏
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    株高是玉米理想株型的重要指标,与产量密切相关,影响着植物光合利用率、抗倒伏性、收获指数等。植物激素通过影响细胞的分裂和伸长来改变玉米的节间长度和数目,从而调节玉米高度达到矮化的效果。文章综述了近年来控制玉米株高的QTL/基因定位和克隆的研究进展以及激素(GA3、IAA、BR)调控下矮化突变体的形成,以期为玉米育种生产和应用提供参考。

    土壤肥料 · 生理生化
    AM真菌与氮交互作用对高粱根系侵染率及光合特性的影响
    马英慧, 马英智, 马英杰
    2023, 51(5):  31-39.  doi:10.12190/j.issn.2096-1197.2023.05.03
    摘要 ( 80 )   HTML( 11 )   PDF (1159KB) ( 11 )   收藏
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    【目的】研究AM真菌与氮添加对高粱根系侵染率及光合特性的影响,选择最适宜的氮肥和生物菌肥添加量。【方法】采用盆栽试验,设置0、150、300 kg/hm2 3个施氮水平(分别表示为N0、N1、N2),2个AM真菌处理(接菌处理表示为GM、不接菌处理表示为NGM),共6个处理,于高粱灌浆期调查根系侵染情况、测定光合指标。【结果】AM真菌处理和氮处理对高粱根系侵染率、叶片气孔导度、叶片蒸腾速率存在显著交互作用(P<0.05)。与未接菌处理相比,接菌处理后N0、N1、N2水平下的高粱叶片叶绿素含量分别提高10.80%、8.29%、8.78%(P<0.05),净同化速率分别提高8.86%、9.47%、4.03%(P<0.05);N0、N1水平下高粱叶片蒸腾速率分别提高24.85%、16.14%(P<0.05)。接菌处理下,与N0水平相比,N1、N2水平下高粱根系侵染率分别降低35.38%、30.77%(P<0.05),叶片气孔导度分别降低15.96%、19.54%(P<0.05)。相关性分析表明,添加AM真菌后,高粱根系侵染率与叶片叶绿素含量、气孔导度、净同化速率、蒸腾速率呈显著正相关(P<0.05)。【结论】接种AM真菌和增施氮肥150 kg/hm2为降低高粱根系侵染率、提高光合特性的最佳处理。

    干旱对不同马铃薯品种生长和产量的影响
    李保成, 康文钦, 任永峰, 张德健, 李娟, 张向前, 赵志媛, 韩云飞, 张乐, 伞薪潼
    2023, 51(5):  40-50.  doi:10.12190/j.issn.2096-1197.2023.05.04
    摘要 ( 121 )   HTML( 12 )   PDF (946KB) ( 12 )   收藏
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    【目的】明确干旱环境对不同马铃薯品种生长和产量的影响,并评价抗旱性。【方法】对8个马铃薯品种进行正常灌水和干旱胁迫处理,测定株高、茎粗、叶面积指数、叶绿素含量(SPAD值)、干物质积累量、根冠比和产量,利用主成分分析和隶属函数法计算综合抗旱度量值(D),并对不同马铃薯品种的抗旱性进行综合评价。【结果】干旱胁迫处理下,不同马铃薯品种株高、茎粗、叶面积指数和产量较正常灌水处理有所降低、SPAD值有所上升;大丰10号和希森6号的各项指标与正常灌水处理差异不显著或降幅较小,鲁引1号、大丰9号和冀张薯12号的各项指标均显著低于正常灌水处理。干旱胁迫处理下,不同品种间植株各指标差异明显,希森6号株高和茎粗表现最佳,分别为64.20 cm 和12.63 mm;鲁引1号株高最低,为49.53 cm;冀张薯12号茎粗最小,为10.13 mm;华颂7号SPAD值最高,为53.03;冀张薯12号SPAD值最小,为39.73。干旱胁迫处理下,大丰10号在叶面积指数、干物质积累量、根冠比和产量方面表现最佳,分别为1.88、170.80 g/株、0.12、34 750 kg/hm2;冀张薯12号的叶面积指数、根冠比和产量表现最差,分别为0.94、0.08、18 750 kg/hm2;大丰9号干物质积累量最小,为121.78 g/株。干旱胁迫处理下,大丰10号和希森6号抗旱指数较高,分别为0.986和0.756。对各项指标进行主成分分析,共得到2个主成分:第1主成分贡献率为57.807%,特征值为5.203;第2主成分贡献率为20.281%,特征值为1.825。干旱胁迫处理下,大丰10号的综合抗旱度量值最大,为1.000。【结论】根据干旱胁迫处理下不同马铃薯品种生长和产量表现以及综合抗旱度量值大小,大丰10号抗旱性较强。

    苗前补灌对内蒙古黄土高原旱作区谷子生长及光合特性的影响
    吴遥, 高日平, 蔡琳琳, 黄哲帆, 陈翛, 门靖宇, 赵沛义, 潘志华
    2023, 51(5):  51-61.  doi:10.12190/j.issn.2096-1197.2023.05.05
    摘要 ( 1114 )   HTML( 10 )   PDF (1447KB) ( 10 )   收藏
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    【目的】筛选适宜内蒙古黄土高原旱作区种植的优良谷子品种。【方法】以8个谷子品种为研究对象,采用裂区试验设计,设置苗前补灌与水分亏缺2个处理,采用主成分分析法对比分析谷子品种生长特征及光合特性变化规律。【结果】苗前补灌可显著影响谷子品种的生长和光合特性。与水分亏缺处理相比,金苗K1的出苗率提高最高(6.56%),其次为张杂谷13号(提高4.44%);金苗K1和张杂谷13号的株高表现较好,分别为30.5、30.3 cm,提高了15.21%、6.27%,均与其他品种相比差异显著(P<0.05);张杂谷13号的茎粗和干物质积累量表现较好,分别为5.45 mm、0.598 g,提高了12.60%、5.65%,与其他品种相比差异显著(P<0.05),其次为金苗K1,分别提高了16.56%、4.98%。水分亏缺处理下,张杂谷13号和金苗K1的叶面积指数受干旱影响较小,分别为0.94、0.83;张杂谷13号的相对叶绿素含量最高,为51.18。张杂谷13号和金苗K1的气孔导度在2个处理下均表现较好,显著高于其他品种(P<0.05),苗前补灌处理较水分亏缺处理分别提高了4.45%和4.36%;冀谷168和金苗K1的净光合速率显著高于其他品种(P<0.05),张杂谷13号在水分亏缺处理下表现最好,为33.18 μmol/(m2·s),较苗前补灌仅降低了1.99%;张杂谷13号和金苗K1的蒸腾速率均表现较好,显著高于其他品种(P<0.05),苗前补灌处理较水分亏缺处理分别提高了4.39%和3.79%。张杂谷13号和金苗K1的水分利用效率在2个处理下均表现较好,水分亏缺导致叶片光合水分利用效率有所提高,分别提高了11%、7%。【结论】张杂谷13号、金苗K1可作为内蒙古黄土高原旱作区谷子抗旱保苗优势品种推广种植。

    植物保护 · 园艺
    4种植物源农药对红花指管蚜的室内毒力测定及田间防效
    谷清义, 刘林东, 宋海洋, 段鸿斌, 张耀洲, 叶润, 孙伟, 乔新荣
    2023, 51(5):  62-66.  doi:10.12190/j.issn.2096-1197.2023.05.06
    摘要 ( 98 )   HTML( 11 )   PDF (528KB) ( 11 )   收藏
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    【目的】通过测定4种植物源农药对红花指管蚜的室内毒力及田间防效,筛选出防治效果较好的药剂。【方法】以50%吡蚜酮WG为对照药剂,采用叶片浸渍法测定0.6%苦参碱AS、1.5%除虫菊素EW、6.0%鱼藤酮ME、半夏乙醇提取物4种植物源农药对红花指管蚜的室内毒力,并采用叶片喷雾法进行田间防效测定。【结果】药后3 d,0.6%苦参碱AS、1.5%除虫菊素EW、6.0%鱼藤酮ME和半夏乙醇提取物的LC50分别为0.016、6.653、9.173 和30.931 mg/L,对照药剂50%吡蚜酮WG的LC50为24.786 mg/L,0.6%苦参碱AS、1.5%除虫菊素EW、6.0%鱼藤酮ME的毒力显著高于对照药剂(P<0.05)。0.6%苦参碱AS 400倍液在药后1、7 d的田间防效分别为76.81%和96.39%,速效性和持效性较好;1.5%除虫菊素EW 150倍液和6.0%鱼藤酮ME 500倍液在药后7 d的田间防效分别为88.84%和88.37%,与对照药剂50%吡蚜酮WG 750倍液的87.29%防效相当。【结论】在红花指管蚜发生高峰期可选用0.6%苦参碱AS进行防治,后期可选用1.5%除虫菊素EW或6.0%鱼藤酮ME,3种植物源药剂可推广应用于红花指管蚜的防治。

    口感型番茄品质指标分析及综合评价
    孙利萍, 高敏丽, 张永民, 靳颖玲, 韩蓉
    2023, 51(5):  67-74.  doi:10.12190/j.issn.2096-1197.2023.05.07
    摘要 ( 112 )   HTML( 15 )   PDF (747KB) ( 15 )   收藏
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    【目的】明确评价口感型番茄果实品质的代表性指标及筛选优良品种,为构建口感型番茄品质评价体系提供参考。【方法】以17份口感型番茄品种为试验材料,测定10个与品质相关的数量性状指标,采用因子分析、逐步回归分析和相关性分析,筛选评价果实品质的代表性指标,并对口感型番茄品质进行综合评价。【结果】10个与品质相关的数量性状指标中,芳香物质含量变异性最大,变异系数为66.49%;果实纵径变异性最小,变异系数为9.56%。将10个指标进行综合分析,得到3个公因子,累计方差贡献率为80.267%,解释指标为果实可溶性固形物含量、还原性糖含量、单果重、芳香物质含量、糖酸比、可滴定酸含量,根据指标间的相关性,以指标简便易用和避免信息重叠为原则,筛选出果实可溶性固形物含量、单果重、芳香物质含量、糖酸比作为评价口感型番茄品质性状的代表性指标。根据公因子得分及其方差贡献率计算各材料综合品质排名,筛选出7份高品质口感型番茄。【结论】果实可溶性固形物含量、单果重、芳香物质含量、糖酸比可作为评价口感型番茄的代表性指标,航粉高糖、700、1933、美戴、2001、甜恋、泾番一号品质较好。

    番茄营养成分与感官品质评价指标多元统计分析
    赵燕, 邱鹏程, 吴凌波, 王乐, 刘景雷
    2023, 51(5):  75-83.  doi:10.12190/j.issn.2096-1197.2023.05.08
    摘要 ( 105 )   HTML( 20 )   PDF (772KB) ( 20 )   收藏
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    【目的】研究与番茄感官品质评价指标相关的营养成分,建立番茄感官品质简便测定模型。【方法】测定19种番茄的8种营养成分,问卷调查5个感官评价指标,并运用相关性分析、主成分分析、回归分析进行综合评价。【结果】8种营养成分中,除锌以外的7种营养成分与感官品质指标的相关系数均大于0.300。大番茄和樱桃番茄中的可溶性固形物与得分、投票、滋味口感、香气浓郁程度、果肉细腻度、汁水丰沛度的相关系数均大于0.400,相关性稳定而突出;大番茄的可溶性糖与得分、投票、滋味口感、香气浓郁程度均呈显著或极显著正相关,樱桃番茄则相关性不明显;大番茄和樱桃番茄的水分与得分、投票、汁水丰沛度均呈负相关。主成分分析将11个评价指标归纳至3个主成分,累计方差贡献率为74.939%。通过多元线性回归分析得出一个简易模型:番茄感官品质推测得分=93.039-0.304×VC含量-0.179×番茄红素含量-0.621×铁含量+2.314×可溶性固形物含量-1.585×可滴定酸含量。【结论】建立了基于营养成分推断番茄感官品质的快速、简便、定量测定模型。

    农产品加工
    槲寄生多糖提取工艺优化及抗氧化活性研究
    蒋大珍, 马佰诚, 杨皎, 罗进城, 孙雪薇, 李佳琳
    2023, 51(5):  84-92.  doi:10.12190/j.issn.2096-1197.2023.05.09
    摘要 ( 71 )   HTML( 5 )   PDF (1901KB) ( 5 )   收藏
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    【目的】优化槲寄生多糖提取工艺,探究抗氧化活性,为槲寄生多糖提取及有效利用提供参考。【方法】以多糖得率为考查指标,采用单因素试验方法分析料液比、超声时间、超声温度、超声功率对槲寄生多糖得率的影响;运用响应面法对槲寄生多糖提取工艺进行优化,并测定槲寄生多糖对DPPH自由基、ABTS自由基的清除能力及对三价铁离子的总还原力。【结果】不同因素水平下,料液比1∶30(g∶mL)、超声温度70 ℃、超声时间20 min、超声功率300 W时,对应的槲寄生多糖得率最高,分别为3.85%、5.59%、8.60%、5.86%,对槲寄生多糖得率的影响为超声温度>超声时间>超声功率>料液比;响应面法优化结果:料液比1∶29(g∶mL)、超声时间15 min、超声温度64 ℃、超声功率300 W时,槲寄生多糖得率最高,为8.17%。2 mg/mL多糖溶液对DPPH自由基、ABTS自由基的清除能力分别为79.07%、51.38%,IC50分别为0.612、2.611 mg/mL;对三价铁离子的总还原力为0.33。【结论】槲寄生多糖的最佳提取工艺为:料液比1∶29(g∶mL)、超声时间15 min、超声温度64 ℃、超声功率300 W;槲寄生多糖对DPPH自由基、ABTS自由基均有清除作用,对三价铁离子具有还原作用。

    光谱成像技术在玉米种子质量检测方面的研究进展
    靖相柱, 孙霞, 郭业民, 赵文苹, 郭榛, 桑茂盛
    2023, 51(5):  93-102.  doi:10.12190/j.issn.2096-1197.2023.05.10
    摘要 ( 75 )   HTML( 8 )   PDF (1407KB) ( 8 )   收藏
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    应用传统检测技术检测种子质量难以满足快速、无损、高效的要求。随着科技的进步,通过光谱成像技术结合化学计量学方法获取被测物的光谱信息和图像信息,具有快速、无损害、高效率等优点,目前该方法应用到种子质量检测技术的各个方面。文章介绍了光谱成像技术原理,归纳了光谱成像技术检测流程中的玉米种子状态、光谱数据预处理方法、光谱数据特征波长提取方法、建模分析方法和模型评价指标,并总结了光谱成像技术在玉米种子活力、水分、病害、品质与产地等方面检测的研究进展,最后结合光谱成像技术在玉米种子质量检测中存在的数据处理效率低、模型准确率低等问题,从研究系统化、融合新算法等方面展望了光谱成像技术的发展趋势,以期为玉米种子无损检测提供参考。

    农业信息技术
    基于遗传算法BP神经网络芒果成熟度判别模型的构建与优化
    房芯如, 邢靖萱, 索郎措, 江亿平
    2023, 51(5):  103-113.  doi:10.12190/j.issn.2096-1197.2023.05.11
    摘要 ( 67 )   HTML( 4 )   PDF (3431KB) ( 4 )   收藏
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    【目的】基于遗传算法,构建及优化BP神经网络芒果成熟度判别模型。【方法】以小台芒为试验材料,测定不同成熟度芒果的硬度、糖度以及拍摄RGB图像,分析芒果硬度、糖度及图像特征变量(RGBHSV分量)与芒果成熟度之间的相关性;利用遗传算法得到最优网络权值及阈值,构建BP神经网络芒果成熟度判别模型,并对其进行优化。【结果】随着芒果成熟度的增加,糖度表现出较明显的增长趋势、硬度表现出较明显的下降趋势;图像的特征分量(RGBHS分量)在不同成熟度阶段呈显著性差异(P<0.05);基于遗传算法优化BP神经网络的芒果成熟度判别模型经过预测后,分类准确率为96.3%。【结论】基于遗传算法优化BP神经网络的芒果成熟度判别模型能较为准确地判断不同成熟度的芒果。

    温室樱桃番茄果实深度学习识别模型研究
    沈超, 夏秀波, 杨玮, 张焕春, 李民赞
    2023, 51(5):  114-122.  doi:10.12190/j.issn.2096-1197.2023.05.12
    摘要 ( 83 )   HTML( 13 )   PDF (1826KB) ( 13 )   收藏
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    【目的】选取樱桃番茄果实深度学习识别模型,实现对温室樱桃番茄果实快速、准确的检测。【方法】采集樱桃番茄果实样本,标注数据,构建数据集,对YOLOv4和YOLOv4-Tiny算法模型进行训练,并对训练得到的模型进行精确率、召回率、平均准确率、综合评价指标F1值的分析。【结果】在训练好的YOLOv4和YOLOv4-Tiny算法模型上,樱桃番茄果实识别预测准确率分别为100%和96.84%、召回率分别为91.12%和90.53%、平均精确率分别为96.32%和94.18%、综合评价指标F1值分别为0.95和0.94。【结论】YOLOv4算法模型明显优于YOLOv4-Tiny,能够实现对樱桃番茄果实目标的准确检测。

    基于文献计量学的国内外盐渍土改良研究进展
    刘学, 梁素钰, 王琪瑶
    2023, 51(5):  123-134.  doi:10.12190/j.issn.2096-1197.2023.05.13
    摘要 ( 78 )   HTML( 29 )   PDF (3049KB) ( 29 )   收藏
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    【目的】明确21世纪以来国内外盐渍土改良领域的研究热点和发展趋势,为盐渍土改良深入研究提供参考。【方法】以Web of Science(WOS)核心合集及CNKI核心期刊论文为检索对象,采用 Excel 2007软件绘图及CiteSpace软件进行知识图谱分析,从文献的年发文量、发文作者、发文机构、关键词时间共现分析、突现词分析5个角度,对检索到的相关文献进行计量和可视化分析。【结果】中、外文文献发文量趋势:2003—2009年为缓慢发展阶段,2010—2016年为波动(显著)增长阶段,2017—2023年为快速发展阶段;主要发文作者分别为杨劲松、赵兰坡、姚荣江、孙兆军、王全九、KANG Yaohu、WAN Shuqin、QADIR M、GHEYI H R、MURTAZA G等,主要研究机构为中国科学院、埃及知识库、印度农业研究委员会、西班牙国家研究委员会、美国农业部;从关键词来看,研究热点为水盐运移及其调控机理、植物耐盐性研究、化学改良剂施用、盐碱障碍绿色消减、盐碱障碍生物或微生物修复等;主要突现词为生物炭、湿润锋、微生物菌群、植物生物刺激剂(PBs)、耐盐植物促生菌(PGPR)、耐盐土壤细菌。【结论】当前,国内外盐渍土改良研究已进入快速发展阶段。中国、美国是该领域的全球领军者,印度、澳大利亚的研究力量正在逐渐壮大。国内外研究主要围绕土壤碳固存、生物炭、微生物菌群、抗氧化酶、磷利用率、耐盐土壤细菌等,聚焦土壤养分运移、盐渍障碍消减、改良剂、微生物修复等。未来盐渍化驱动机制、植物根际促生菌、盐碱障碍微生物修复以及联合大数据技术协同监测分析等多手段协同改良可能成为研究热点。

(双月刊 1973年创刊)
主管单位:内蒙古自治区农牧业科学院
主办单位:内蒙古自治区农牧业科学院
编辑出版:《北方农业学报》编辑部
主编:路战远
ISSN 2096-1197
CN 15-1375/S
CODEN BNXEAR
邮发代号:16-70
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