科研产出
养殖废弃物智能发酵装备控制系统设计与效果分析
《山东农业大学学报(自然科学版) 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为解决现阶段养殖废弃物处理装备自动化程度低、操作不便等问题，设计了一种智能发酵装备控制系统，以提高养殖废弃物处理的自动化水平。该系统主要由西门子S7-200 PLC、净化系统、存储系统、质量控制系统、温度调控系统、电机驱动系统、辅助控制系统组成。基于EBPRO软件设计智能触摸屏界面，触摸屏通过RS232端口与PLC进行串口通信，实现对养殖废弃物发酵的工作参数控制、系统运行状态信息显示，发酵全过程相关数据采集、传输、存储等功能。搭建试验硬件平台，以牛粪与中药渣混合物为试验物料，以养殖废弃物的减重率和用电量为试验指标进行试验。经过5 d 60℃高温发酵，发酵产物减重率为65.7%，有机质含量为49.67%，总养分含量为5.18%，蛔虫卵死亡率为100%，粪大肠菌群数为0%，均达到国家有机肥料行业标准。试验结果表明，养殖废弃物智能发酵装备控制系统操作简便，可于发酵开始前设置工艺参数，并实现对控制系统运行状态信息的显示，满足了养殖废弃物发酵装备对于精确控制的要求。该系统可提高养殖废弃物无害化处理水平以及资源化利用率。
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谷子COBRA家族成员的全基因组鉴定及表达模式分析
《分子植物育种 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：谷子(Setaria italica L.)是富含蛋白质、纤维素的主要杂粮作物之一。为了解析谷子中参与纤维素沉积和细胞扩张的COBRA家族，利用生物信息学分析手段对谷子进行全基因组鉴定和分析。结果表明，在谷子中共鉴定出9个COBRA家族成员(其中SiCOBL9序列不完整)，可分为两个亚家族，来自同一亚家族的成员理化特性、序列保守性和基因结构相似，COBRA家族编码基因主要分布在染色体的两端，系统发育树分析显示谷子COBRA蛋白与禾本科玉米最为相似，并且所有成员都具有COBRA蛋白所具备的CCVS保守结构和糖基化修饰位点等。组织表达模式分析结果表明，基因的表达存在组织差异性，其中SiCOBL6在所选组织中表达量均较高，在所选组织中未发现特异表达的基因。
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黏土矿物与酸性化学物质复配添加剂对牛粪堆肥氮素损失的影响
《华北农学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为有效控制畜禽粪便堆肥过程中的氮素损失，采用反应器进行模拟堆肥试验方法，以鲜牛粪为原料、玉米秸秆为辅料，研究不同黏土矿物与化学物质复配添加剂对牛粪堆肥过程中氮素损失、氮素形态转化规律以及理化性质的影响。结果表明，添加剂未对物料的腐熟过程造成显著影响，堆肥结束后有机肥种子发芽率和pH值均达到《有机肥料》(NY525—2021)的要求。添加黏土矿物蛭石和膨润土后，牛粪堆肥过程中氨气总排放量均较对照显著下降，分别为21.83%和14.22%;而黏土矿物与化学物质复配可进一步降低堆肥氨排放，以蛭石+过磷酸钙组合的氨减排效果最佳，其次是蛭石+磷酸二氢钙组合，氨气排放总量均较单一蛭石处理显著下降，分别为28.47%和21.18%。相关分析表明，在物料pH值7.0～8.0,堆体氨排放总量与物料pH值呈线性相关关系(y=52.97x-351.77,r=0.83),物料pH值每降低0.1个单位，氨排放总量可降低5.30 g/kg。堆肥结束后各处理全氮含量较对照处理增加6～14百分点。可见，黏土矿物与磷酸二氢钙、木醋液、过磷酸钙等化学物质复配，可有效降低堆体pH值，减少堆肥过程中的氨排放总量，增加堆肥中氮含量，进而实现牛粪堆肥过程中的保氮增肥功效，以蛭石和过磷酸钙复配的效果最佳。
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外源脯氨酸对棉花根际土壤微生物碳源利用和酶活性的影响
《棉花学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】研究外源脯氨酸对棉花根际土壤微生物碳源利用和土壤酶活性的影响，深入了解脯氨酸防病促生的生态机制。【方法】设置施用不同浓度(0、50、100、200和400 mmol·L-1)脯氨酸处理，以感黄萎病棉花品种鄂荆1号为试验材料，利用Biolog-ECO平板法评价不同处理的根际土壤微生物群落功能多样性和碳源利用情况；采用主成分分析比较不同处理的根际土壤微生物的碳源利用特征，测定棉花根际土壤中脲酶、β-葡萄糖苷酶、中性磷酸酶和芳基硫酸酯酶的活性；通过冗余分析解析土壤酶活性与土壤微生物对不同类型碳源利用能力的相关性。【结果】除400 mmol·L-1脯氨酸处理的土壤微生物Mc Intosh指数显著上升外，施用脯氨酸处理的土壤优势度指数、香农-维纳多样性指数、均匀度指数及丰富度指数与空白对照均无显著差异。培养6～20d,50～200 mmol·L-1脯氨酸处理的土壤微生物代谢活性均低于空白对照，但差异均不显著；400 mmol·L-1脯氨酸处理的土壤微生物代谢活性显著高于空白对照。土壤微生物对氨基酸类、羧酸类和碳水化合物类具有较高的利用能力。50～400 mmol·L-1脯氨酸处理下，土壤微生物对L-苯丙氨酸、D-半乳糖酸内酯、β-甲基-D-葡萄糖苷、糖原的利用能力显著提高，对L-精氨酸、D-半乳糖醛酸、D-木糖、i-赤藓糖醇的利用能力显著降低。与空白对照相比，施用脯氨酸处理导致土壤β-葡萄糖苷酶和脲酶活性显著降低，对中性磷酸酶活性无显著影响；芳基硫酸酯酶活性随脯氨酸浓度升高呈现先下降后上升趋势。冗余分析表明，脲酶活性与土壤微生物对L-精氨酸、D-半乳糖醛酸、γ-羟基丁酸、D-木糖和i-赤藓糖醇的利用能力正相关；β-葡萄糖苷酶活性与土壤微生物对L-精氨酸、丙酮酸甲酯、D-木糖和i-赤藓糖醇的利用能力正相关；中性磷酸酶活性与土壤微生物对L-天冬酰胺酸、D-半乳糖醛酸、γ-羟基丁酸、糖原和β-甲基-D-葡萄糖苷的利用能力正相关；芳基硫酸酯酶活性与土壤微生物对L-苯丙氨酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸、甘氨酰-L-谷氨酸、D-氨基葡萄糖酸、D-半乳糖酸内酯、衣康酸和D-甘露醇的利用能力正相关。以碳水化合物为碳源时，β-葡萄糖苷酶和脲酶活性与土壤微生物对糖原的利用能力负相关。【结论】施用外源脯氨酸改变根际土壤微生物的碳代谢活性，导致土壤中β-葡萄糖苷酶和脲酶活性显著降低。以碳水化合物为碳源时，这2种酶活性与土壤微生物对D-木糖和i-赤藓糖醇的利用能力存在正相关性，与土壤微生物对糖原的利用能力存在负相关性。
关键词： 脯氨酸 棉花 根际微生物 土壤酶 Biolog-ECO 碳源利用 冗余分析
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外源水杨酸对镉胁迫下大豆生理特性和抗逆基因表达的影响
《作物学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：研究镉（Cd）对大豆种子萌发和早期幼苗生长的胁迫伤害及外源水杨酸（SA）的缓解作用。以大豆品种“中黄13”为试验材料,采用纸间发芽法和水培法。研究Cd和外源SA对大豆种子萌发、种胚和幼苗抗氧化系统、幼苗光合特性、营养元素吸收转运和抗逆基因表达的影响。2.5μmol L-1 CdCl2胁迫诱发大豆种胚和幼苗氧化损伤,抑制幼苗对营养元素的吸收和转运、降低幼苗光合作用,进而抑制大豆种子萌发和早期幼苗的生长。添加50μmol L-1 SA可减轻Cd对种胚和幼苗的氧化胁迫伤害,降低Cd在幼苗中的积累,促进幼苗对营养元素的吸收和转运、增强幼苗光合作用。Cd胁迫下,添加SA幼苗生长7 d,幼苗叶片H2O2、O2-和MDA含量分别比Cd胁迫处理降低46.31%、29.85%和37.89%。根系H2O2、O2-和MDA含量分别比Cd胁迫处理降低59.24%、46.30%和46.84%。幼苗叶中Cd含量比Cd胁迫处理降低63.50%,幼苗叶中Ca、Cu、Fe、Mg、Zn等元素含量比Cd胁迫处理分别增加84.45%、71.42%、192.50%、145.13%和141.20%,幼苗根中Ca、Cu、Fe、Mg、Zn等元素含量比Cd胁迫处理分别增加186.13%、453.51%、198.05%、131.39%和112.50%,幼苗净光合速率（P_n）、PSII最大光合效率（Fv/Fm）比Cd胁迫处理提高137.60%和24.99%。外源SA通过诱导上调大豆幼苗抗氧化系统基因表达,下调参与Cd转运蛋白基因DMT、IRT和MT1表达量,诱导抗氧化酶活性提高、降低幼苗对Cd的吸收,促进幼苗对营养元素的吸收和转运、增强幼苗光合作用,缓解Cd对大豆种子萌发和早期幼苗生长的胁迫伤害。
关键词： 大豆 水杨酸 镉胁迫 种子萌发 幼苗生长 基因表达
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普通小麦根系构型相关性状的全基因组连锁分析
《农业生物技术学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：长期以来，我国黄淮及北部地区的普通小麦(Triticum aestivum)种植遭受干旱胁迫严重。小麦根系构型(root system architecture, RSA)相关性状与营养元素和水分的吸收和转运息息相关，对于小麦高产和稳产至关重要。因此，挖掘小麦RSA相关性状遗传位点，并开发可用分子标记对于小麦高产和稳产育种具有重要意义。本研究测定了'豆麦'/'石4185'重组自交系(recombinant inbred lines, RIL)群体中的根尖平均直径(average root diameter, ARD)、根体积(total root volume, TRV)和根干重(root dry weight, RDW) 3个重要RSA相关性状。通过小麦90K SNP芯片对RIL群体和亲本进行了基因分型。利用全基因组连锁分析分别鉴定到2个ARD (QARD.caas-2B和QARD.caas-6A)、2个RDW (QRDW.caas-2A和QRDW.caas-5B)和1个TRV (QTRV.caas-3A)相关遗传位点，分别解释6.25%～7.59%、7.21%～10.30%和7.59%的表型变异。其中，QARD.caas-6A、QRDW.caas-2A和QTRV.caas-3A是新发现位点。QRDW.caas-5B的优异等位基因来自于'豆麦'，而QARD.caas-2B、QARD.caas-6A、QRDW.caas-2A和QTRV.caas-3A的有利等位基因来自'石4185'。根据小麦参考基因组序列信息，在目标区段鉴定出5个候选基因，分别与植物激素调节、耐逆反应和信号转导相关。开发并验证了1个竞争性等位基因特异性PCR (kompetitive allele specific PCR, KASP)标记Kasp＿2A＿RDW (QRDW.caas-2A)，该标记与小麦根系干重显著有关，并对115个小麦高代品系进行了基因分型。本研究为优化小麦根系构型，提升小麦耐逆性，选育高产稳产品种提供了新的基因和可用KASP标记。
关键词： 普通小麦 根系构型(RSA) QTL 竞争性等位基因特异性PCR (KASP)
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大豆离体器官对点蜂缘蝽取食行为与生长发育的影响
《应用昆虫学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】明确大豆茎、叶、花和荚对点蜂缘蝽Riptortus pedestris取食趋性和生长发育的影响。【方法】采用Y型嗅觉仪和叶碟法，测定了点蜂缘蝽对大豆茎、叶、花和荚的趋性和取食选择率，并利用年龄-龄期两性生命表，评估大豆不同器官对点蜂缘蝽发育历期、繁殖力、存活率以及种群参数的影响。【结果】Y型嗅觉仪测定表明，与空白对照相比，点蜂缘蝽成虫对大豆的茎、叶、花和荚均有明显趋性（叶：χ2=11.21,P=0.001；茎：χ2=4.50,P=0.03；花：χ2=5.88,P=0.02；荚：χ2=5.09,P=0.02），其中对叶的趋性最高，选择率为65.00%。比较对4种离体器官的趋性发现，点蜂缘蝽对叶的选择率显著高于茎（χ2=4.38,P=0.04）和荚（χ2=6.04,P=0.01）。叶碟法测定表明，点蜂缘蝽不同龄期若虫及成虫对大豆荚表现出强烈的取食偏好性，取食率为60.67%-72.67%，对茎、叶和花无明显取食偏好性，取食率均低于20.00%。点蜂缘蝽取食茎、叶、花和荚后，1龄若虫的发育历期和存活率均无显著差异（χ2=2.01,P=0.57）。仅取食豆荚的点蜂缘蝽可以完成个体发育，取食茎、叶和花的点蜂缘蝽在2龄若虫期全部死亡。取食豆荚的点蜂缘蝽种群净增值率（R0）为55.802，内禀增长率（r）为0.077，周限增长率（λ）为1.081及平均世代周期（T）为52.40 d。【结论】点蜂缘蝽对大豆叶趋性最强，对豆荚取食偏好性最高，并且取食豆荚可以完成整个生活史。研究结果对指导田间点蜂缘蝽的虫情调查和防控具有重要意义。
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大豆-根瘤菌共生结瘤能力鉴定培养条件的筛选
《华北农学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为探究不同环境对大豆-根瘤菌共生结瘤能力的影响，筛选适宜大豆-根瘤菌共生结瘤的培养条件，设置4种环境因素共10种处理(培养温度：22,26,30℃;培养基质：蛭石，蛭石营养土；接种时期：0 d接种，10 d接种；摇菌终浓度：OD600=0.5,OD600=0.9,OD600=1.3),组合出36种培养条件。测定36种培养条件下大豆-根瘤菌的5个结瘤相关表型，即单株根瘤数、单株根瘤干质量、根瘤大小、叶片生长10,24 d的SPAD值，运用主成分分析、模糊数学隶属函数法和聚类分析法对各条件下大豆-根瘤菌共生结瘤能力进行综合评价和分类，建立大豆-根瘤菌结瘤能力综合评价体系，并根据综合评价D值筛选最优培养条件。结果显示：培养温度是影响大豆-根瘤菌共生结瘤的主要环境因素，不同培养条件下的单株根瘤数、单株根瘤干质量、根瘤大小、叶片生长10,24 d的SPAD值的最大值对应的培养温度分别为30,26,26,30,26℃。在本研究设置的培养条件下，大豆-根瘤菌共生结瘤体系最优培养温度为26℃;通过基于综合评价D值的多元线性回归分析和灰色关联度分析得知，单株根瘤干质量和根瘤大小与大豆-根瘤菌共生结瘤能力的相关性较强，可作为结瘤能力鉴定的重要参考指标。该研究结果建立了一个大豆-根瘤菌共生结瘤能力的综合评价体系，为选择鉴定结瘤能力的表型和培养条件提供了理论依据。
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植物乳杆菌体外发酵藜麦水不溶性膳食纤维对肠道菌群及产短链脂肪酸的影响
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究体外发酵藜麦水不溶性膳食纤维和外源添加乳酸菌对肠道菌群及短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)的影响,本研究采用粪便滤液和植物乳杆菌对藜麦水不溶性膳食纤维进行体外发酵,通过气相色谱测定产生的SCFAs含量,并通过16SrDNA测序分析菌群结构和丰度的变化.结果表明,藜麦水不溶性膳食纤维和植物乳杆菌的添加能够改变肠道菌群的结构和丰度.在门水平上,添加藜麦水不溶性膳食纤维和植物乳杆菌发酵12h后都能够增加拟杆菌门的丰度;在属水平上,藜麦水不溶性膳食纤维增加了有益菌(普雷沃氏菌属)的丰度.与粪便滤液体外发酵藜麦水不溶性膳食纤维相比,外源添加植物乳杆菌组显著增加了SCFAs的产量.综上所述,植物乳杆菌体外发酵藜麦水不溶性膳食纤维能显著改变肠道菌群的丰富度和多样性,并且能够促进SCFAs的产生,有利于肠道健康.
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氮肥管理及氮素形态对强筋冬小麦产量、品质及氮肥利用效率的影响
《麦类作物学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为研究氮肥管理模式及形态对强筋小麦植株生长、籽粒蛋白及产量的影响，选用强筋小麦品种师栾02-1在河北省柏乡县进行田间试验，在相同形态氮肥（尿素）下设置不施氮肥、施氮总量270 kg·hm-2+基追比1∶1、施氮总量210 kg·hm-2+基追比1∶1、施氮总量150 kg·hm-2+基追比1∶1、施氮总量210 kg·hm-2+基追比1∶2和施氮总量210 kg·hm-2+基追比1∶3六种氮肥管理模式，以及在相同施氮模式下(施氮总量240 kg·hm-2+基追比1∶1)设置三种形态氮素（硝态氮、铵态氮、酰胺态氮）,分析不同氮肥施用量、基追比例及氮素形态条件下强筋冬小麦产量、加工品质和氮肥利用效率的差异。结果表明，氮肥用量、基追比例和氮素形态对小麦产量和加工品质均影响显著。在相同氮素形态和基追比情况下，在0～270 kg·hm-2范围内，小麦穗数和千粒重随施氮量的增大分别呈增加和降低趋势。在相同总施氮量下，随追施比例的增加，小麦穗数、千粒重和氮肥农学效率均先升后降，且以基追比1∶2最大。与铵态氮和酰胺态氮相比，施用硝态氮可显著提高穗数、氮肥吸收效率及氮肥农学效率。利用主成分分析法将小麦加工品质指标分为蛋白质质量因子和磨粉质量因子，粗蛋白质含量、湿面筋含量等蛋白质质量因子均随施氮量的增大而增加，基追比为1∶2时施氮对小麦加工品质提升效应最大，施用铵态氮时小麦加工品质性状最优但产量较低，硝态氮肥和酰胺态氮肥对产量和品质的效应无明显差异。综上所述，氮肥施用量为210 kg·hm-2、基追比为1∶2且为硝态氮，是强筋冬小麦实现高产、提质、增效协同的最佳氮肥管理模式。
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