科研产出
丛枝菌根真菌通过改变植物基因表达水平和微生物群落结构促进红叶石楠对镉的吸收
《生物工程学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：作为一种非必需元素,重金属镉(cadmium,Cd)的污染对植物、环境乃至人类健康具有严重影响。利用绿化苗木移栽修复Cd污染土壤具有广阔的应用前景。为了明确丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)对红叶石楠(Photinifraseri frase) Cd吸收的促进作用,本研究利用盆栽试验比较了接种扭形伞房球囊霉(Sieverdingia tortuosa)和摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae)后红叶石楠的生长和Cd吸收差异,并利用转录组和微生物组测序技术分析了接种对红叶石楠根系基因表达水平和根围微生物群落结构的影响。结果表明,接种摩西斗管囊霉后,红叶石楠根、茎、叶中Cd浓度相比对照分别增加了57.2%、44.1%和71.1%,全株Cd含量达到182μg/株。东京基因与基金组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)代谢通路分析结果表明,接种摩西斗管囊霉影响了植物蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路、植物激素信号转导、糖酵解/糖异生和次生代谢产物的生物合成等相关基因的表达。微生物群落结构分析表明,接种扭形伞房球囊霉增加了酸杆菌门(Acidobacteria)的相对丰度,而接种摩西斗管囊霉则增加了土壤中绿弯菌门(Chloroflexi)和髌骨细菌门(Patescibacteria)的相对丰度。接种AMF后球囊霉目(Glomerales)丰度显著增加,由对照的23%上升至70%以上。相关性分析结果显示,乙烯反应转录因子、α-氨基己二酸半醛合酶、异淀粉酶和胍丁胺脱氨酶等基因表达与球囊霉目丰度显著负相关,半胱氨酸氧化、热休克蛋白、肉桂酰辅酶A还原酶和脱落酸受体等相关基因表达与髌骨细菌门丰度呈显著正相关。结果表明,摩西斗管囊霉的接种不仅直接影响了红叶石楠的基因表达水平,促进了红叶石楠对Cd的吸收,而且通过改变红叶石楠根围细菌群落结构,进一步提高了红叶石楠在Cd胁迫条件下的适应性。研究结果为进一步认识植物根系转录组和根围微生物组的相互关系提供了理论依据,并为Cd污染土壤修复提供了一种新的策略。
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莲藕采后主要致腐真菌分离鉴定及生物学特性研究
《核农学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为明确莲藕采后主要致腐真菌的种类,本研究采用组织分离法对在25℃贮藏条件下自然腐烂的莲藕进行病原菌分离纯化及致病性检测,对主要致腐真菌进行形态学及分子生物学鉴定,并研究其生物学特性。结果表明,从常温下自然腐烂的莲藕中分离出LO-1、LO-2、LO-3共3种真菌;回接试验结果表明,LO-1是主要致腐菌,经鉴定为可可毛色二孢菌(Lasiodiplodia theobromae)。菌株的生物学特性研究结果表明,该菌最适培养温度为25℃,持续光照可促进其生长;55℃处理10 min可致死;在pH值4～10条件下均能生长,在pH值为5时扩展直径最大;以蔗糖为碳源、酵母浸出粉为氮源时最利于菌丝生长;在莲藕汁-葡萄糖培养基上菌丝扩展直径最大,持续光照可促进孢子产生。莲藕采后主要致腐真菌的确定为后续采取针对性的防腐保鲜措施提供了依据,为常温下莲藕采后贮藏提供理论基础。
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葡萄酒发酵前后稳定同位素特征变化及初步相关性分析
《核农学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为探讨葡萄酒发酵前后稳定同位素的特征变化,通过元素分析仪-稳定同位素比率质谱(EA-IRMS)对发酵前(全果、果汁与皮籽)样品和发酵后固体样品(皮渣和酒)中δ~(13)C、δ~(15)N、δ~2H和δ~(18)O进行了分析。结果表明,葡萄酒发酵前后各样品中δ~(15)N、δ~2H和δ~(18)O均存在显著性差异;并且各元素的变化规律性不强,发酵前后相关性不显著(P>0.05)。本研究初步揭示了稳定同位素在葡萄酒发酵中的特征变化,对研究发酵产品与同位素分馏具有一定的参考价值。
关键词： 葡萄酒 稳定同位素 发酵 元素分析仪-稳定同位素比率质谱
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基于稳定同位素比率及营养差异的双孢蘑菇不同栽培基质的溯源分析
《菌物学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：双孢蘑菇是世界消费量最大的食用菌之一,不同于欧美国家的麦草栽培配方,我国双孢蘑菇栽培材料主要是以水稻秸秆为主。为了降低农业秸秆废弃物的焚烧和我国双孢蘑菇产业的持续发展,需因地制宜地开发和利用各地特色农业废弃物资源作为双孢蘑菇栽培的基质。为鉴别不同材料栽培的双孢蘑菇子实体的营养和产量差异,本研究以8种不同基质配方栽培的双孢蘑菇为对象,比较分析其营养成分,并测定稳定同位素的比例,结果显示,8个培养料配方的粗纤维、钙、锌以及氨基酸含量等4个指标有差异显著。进一步对4个轻质稳定同位素比率的研究结果显示,δ~(13)C、δ~(15)N、δ~2H和δ~(18)O的比率在8个培养基质配方中差异均显著。对筛选到的4个差异显著的营养因子与4个同位素比率共同进行PCA主成分分析的结果表明,可以将不同培养基质配方栽培的双孢蘑菇有效地分为3类,3个主成分的贡献率为78.2%,较好地解释了该分组。通过对稳定同位素和子实体营养指标的分析,获得未来可能应用于双孢蘑菇产业的分级溯源手段。
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基于AlexNet卷积神经网络的大米产地高光谱快速判别
《中国食品学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：采集我国东北和非东北10个产地、4个品种共计1000份单粒大米样本在波长950~1700 nm区间的高光谱图像,按照单粒大米轮廓提取感兴趣区域并计算平均光谱,采用主成分分析从样本集光谱矩阵提取累计贡献率大于99%的第一、二主成分,根据载荷矩阵系数最大值筛选与第一、二主成分相关性最强的特征波长1396.67 nm和1467.38 nm.针对两组特征波长图像进行主成分分析,分别选取前三维主成分,共计可得2×3组训练样本集.结果表明:基于AlexNet卷积神经网络训练建立6组东北/非东北大米产地高光谱快速判别模型,均有较高的识别准确率,其中基于1467.38 nm波长的第三主成分图像建立的东北/非东北大米产地判别模型的性能最佳,其识别准确率可达99.5%.
关键词： 高光谱;大米产地鉴别;主成分分析;AlexNet卷积神经网络
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基于图像处理技术的菜用大豆豆荚高通量表型采集与分析
《核农学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为实现菜用大豆豆荚表型的高通量采集与分析,本研究利用可见光成像技术获取豆荚图像,综合考虑育种工作对表型信息的需求,提出了一套基于计算机图像处理技术的菜用大豆豆荚表型信息采集分析方法,并开发了相应的分析系统软件。研究通过试验确定最优参数,实现了菜用大豆豆荚长度、宽度、弦长、弧长、面积、每荚豆粒数、弯曲度、标准色距等表型性状的自动化、批量化提取。通过标定物与豆荚实物的测量验证,图像分析结果可以达到与实际测量值相当的精确度。图像分析得出的豆荚表型指标与人工实际测量值无显著差异(P>0.05),测量误差值均小于0.07,决定系数R~2在0.95以上。用水平分割的方法测算每荚豆粒数时,豆荚图像的最优分割数量为15。此外,从豆荚整体的弯曲程度出发,利用豆荚中心点连接上下端点形成的夹角作为衡量豆荚弯曲度的指标,对豆荚弯曲度的描述更为准确与合理。豆荚颜色与标准颜色参考值之间的标准色距能够实现对豆荚颜色性状与育种目标之间差距的定量化评估。本研究提出的菜用大豆豆荚表型采集技术操作简便、成本较低,能减少人工测量误差,提高表型信息可靠性,大幅提升育种工作的效率;同时,此项技术有助于毛豆表型信息的定量化分析和标准化表型数据库的建立。
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外源褪黑素预处理对干旱胁迫下桃苗生长的缓解效应
《植物生理学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：用不同浓度褪黑素对桃苗进行预培养然后进行干旱处理,探究褪黑素预处理诱导桃苗耐旱性的生理机制。结果表明褪黑素使气孔开度减小,干旱胁迫下褪黑素增强了桃苗的根系活力,提高了叶片相对含水量和相对叶绿素含量。褪黑素通过抑制H2O2和丙二醛(MDA)的生成,增强抗氧化酶的活性,从而缓解干旱对桃苗的氧化伤害。桃苗对干旱的应激反应使DREB1A、DREB2A、LEA和PIP1等逆境响应基因的表达量升高,褪黑素能进一步提高相关基因的表达水平,促进桃苗对干旱环境的适应。褪黑素处理具有剂量效应,中低浓度(100～200μmol·L-1)的作用效果更为明显。
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15个杂交柑橘品种的果实游离氨基酸组成及其对风味品质的影响
《果树学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：【目的】研究不同杂交柑橘（杂柑）游离氨基酸（free amino acid,FAA）组分含量特征及其对风味品质的影响。【方法】采用高效液相色谱法对浙江省引种的15种杂柑的17种FAA含量进行检测，同时采用味道强度值（TAV）、主成分分析（PCA）及聚类分析进行综合评价。【结果】15种杂柑均检出17种游离氨基酸（FAA）,4个品种Arg含量最高，11个品种Pro含量最高。各品种的游离氨基酸总含量（TFAA）为2 605.99～6 572.68 mg·L-1，以非必需氨基酸（NEAA）含量为最高，儿童必需氨基酸（CEAA）含量次高，必需氨基酸（EAA）含量最低，EAA/TFAA仅为0.84%～4.90%。品种间的药用氨基酸（MAA）含量差异较明显，MAA/TFAA为13.39%～67.80%,5个品种的MAA/TFAA≥50.00%。各品种的氨基酸组分特征不同，红映、津之辉的TFAA、呈味氨基酸、甜味氨基酸（SAA）含量为最高和次高，媛红、红美人和春见对应的鲜味氨基酸（DAA）、苦味氨基酸（BAA）和芳香族氨基酸（AAA）含量最高，EAA、MAA含量最高对应为媛红、甘平，仅春香柚的BAA>SAA。各品种Arg的TAV值为0.92～3.37，均值2.01,13个品种的TAV值>1，少数品种的Ala、Pro及Glu，其TAV值>1。PCA分析提取的4个主成分，累计方差贡献率为85.44%，较好反映杂柑中FAA的综合信息，综合得分前3位的品种为米哈亚、媛小春和红美人，聚类分析将15种杂柑分成4类。【结论】一些杂柑品种的FAA组分特征差异明显，Pro和Arg为各品种FAA的主要成分，Asp、Ala相对较高，苦味Arg为影响风味的主要因素；聚类分析与主成分分析结果基本一致，能较好反映品种间氨基酸组分的差异性进行综合评价。研究结果可为杂柑的引种推广、良种选育、开发利用及品质评价提供参考。
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基于转录组测序分离姜荷花类胡萝卜素合成关键基因
《农业生物技术学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：姜荷花(Curcuma alismatifolia)是国内新兴的一种热带球根花卉,然而已知的关于该物种的遗传和基因信息非常有限,尤其是苞片颜色基因方面的研究处于空白,这阻碍了姜荷花花色方面的分子育种.为获得姜荷花类胡萝卜素生物合成途径关键基因,本研究基于PacBio平台的第3代测序技术对姜荷花'清迈粉'进行全长转录组测序,经重测序分离以及实时定量PCR(real-time quantitative PCR,qPCR)法验证了类胡萝卜素生物合成途径的关键基因.实验总计获得了插入片段数(number of reads of insert)494242条及高质量全长转录本序列(HQFL polished consensus)64471条.利用公共数据库:非冗余蛋白数据库(non-redundant protein database,Nr)、蛋白质真核同源数据库(eukaryotic orthologous groups,KOG)、蛋白质序列数据库(Swissprot protein database,SwissProt)、蛋白相邻类的聚簇(cluster of orthologous groups,COG)、基因本体论(gene ontology,GO)和KEGG等对获得的序列进行了功能注释和分类.根据注释结果经重测序获得了11条类胡萝卜素合成途径关键基因全长cDNA序列,分别为β-胡萝卜素羟化酶1(beta-carotene 3-hydroxylase 1,CHYB1)、ζ-胡萝卜素脱氢酶1(zeta-carotenedesaturase 1,ZDS1)、玉米黄质环氧化酶1(zeaxanthin epoxidase 1,ZEP1)、八氢番茄红素合成酶1(phytoene synthase 1,PSY1)、八氢番茄红素脱氢酶1(phytoene desaturase 1,PDS1)、番茄红素异构酶1(prolycopene isomerase 1,CRTLSO1)、番茄红素β-环化酶1(lycopene beta-cyclase 1,LCY-B1)、番茄红素ε环化酶1(lycopene epsilon cyclase 1,LCYE1)、牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合酶1(geranyl geranyl pyrophosphate synthase1,GPPS1)、类胡萝卜素裂解双加氧酶1(carotenoid cleavage dioxygenase 1,CCDs1)和9,10'类胡萝卜素裂解双加氧酶1(carotenoid 9,10(9',10')-cleavage dioxygenase 1).最后从中筛选出3个基因:LCY-B1、ZEP1、PSY1进行了组织表达功能验证.这些基因的获得有利于后期采用分子调控手段对姜荷花的苞片颜色进行改良育种,为培育具有新苞片颜色的姜荷花品种提供分子基础.
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