科研产出
硝化抑制剂和肥料减施对减少设施菜田氮源气体排放及与微生物功能基因的互作
《华北农学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：开展了以减少设施菜田系统中氮源气体损失、提高肥料利用率为目的的田间试验。以设施黄瓜为例,通过设置对比常规施肥、减量施肥与不同硝化抑制剂型配比试验,连续5 a定位监测不同施肥处理下氮源气体排放规律,基于qPCR结果分析了氮源气体排放与氨氧化古菌AOA的互作关系,并应用高通量Illumina MiSeq平台测序,利用PICRUSt对16S rDNAV3-V4区基因系列数据进行分析,基于KEGG数据库对与氮代谢相关的功能基因进行了鉴定。结果表明,北方设施黄瓜-土壤系统的5个不同施肥处理中,增施硝化抑制剂DCD（处理In-1）与常规施肥（处理FT）和减量施肥（处理OPT）相比,每年向环境排放的氮氧化物（NOx）排放总量分别减少76.5%和71.8%,减量施肥（处理OPT）和增施DCD分别比常规施肥（处理FT）氧化亚氮（N2O）年排放总量减少28.4%和21.8%。明确了北方石灰性褐土设施黄瓜菜田中,增施DCD可显著抑制氨氧化古菌AOA种群数量,效果优于吡啶;氨氧化古菌AOA对NOx排放起调控作用,氨氧化古菌AOA amoA基因拷贝数与土壤NOx排放通量之间呈指数正相关关系:Y=121.18e3E-08x（R2=0.840 5,P<0.05）。基于KEGG数据库的鉴定结果显示,在肥料减施（处理OPT）和硝化抑制剂（处理In-2）调控的土壤中,与同化途径相关的烯酰水合酶（K01692）、底物结合蛋白（K02035）以及转运系统ATP结合蛋白（K09687）系统代谢通路相关的功能基因相对丰度高,是响应上述调控变化最为敏感的氮循环途径。5 a间,与常规施肥（处理FT）相比,减量施肥（处理OPT）和增施DCD（处理In-1）的肥料偏生产力分别提升了32.1%～38.2%和17.8%～21.9%。因此,在北方设施菜田中,增施施氮量15%的硝化抑制剂和减量25%的肥料施用,可有效减少农田氮源气体排放损失,提高肥料利用率,并且明确了随着氨氧化古菌AOA种群数量的增加,NOx的排放通量呈指数锐升的关系。为实现农业面源污染有效防控,促进我国农业高质量绿色发展提供了有力的科学依据。
关键词： 设施菜田 氮源气体减排 氨氧化古菌 硝化抑制剂 微生物功能基因
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枯草芽孢杆菌NCD-2对棉花根系分泌物L-脯氨酸响应的转录-蛋白质组学联合分析
《中国农业科学 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：【目的】棉花根系分泌物L-脯氨酸是影响生防菌株定殖的关键因素之一,前期研究发现L-脯氨酸能够提高枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）NCD-2生物膜形成能力。通过高通量测序技术分析L-脯氨酸调控枯草芽孢杆菌NCD-2生物膜形成和生防潜力相关的基因,为深入认识棉花根系分泌物与生防菌株的分子互作关系打下基础。【方法】以枯草芽孢杆菌NCD-2菌株为供试材料,外源添加浓度为10 mg·mL-1的L-脯氨酸共培养24 h后,分别进行转录组（RNA-seq）和同位素标记相对定量蛋白质组技术（iTRAQ）分析,对所获得的转录组和蛋白质组数据进行生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）验证不同代谢通路中部分差异基因的表达情况。【结果】转录组分析发现,L-脯氨酸和NCD-2菌株共培养后,获得1 071个差异表达基因（DEG）,其中602个基因上调,469个基因下调。GO分析发现在生物过程、细胞组分和分子功能方面分别有49、14和30个功能条目显著富集。KEGG代谢通路主要富集在化合物代谢、鞭毛组装、细菌运动和趋化作用。蛋白质组学分析发现,筛选到211个差异表达蛋白（DEP）,其中118个蛋白上调,93个蛋白下调。GO分析发现在生物过程和分子功能方面分别有13和8个功能条目显著富集。KEGG代谢通路主要富集在氨基酸代谢、碳水化合物类代谢、鞭毛组装和ABC转运蛋白。进一步转录-蛋白质组学联合分析发现,在L-脯氨酸作用下,检测到共有的显著差异表达基因（或蛋白）112个,其中38个基因（或蛋白）下调,74个基因（或蛋白）上调。GO功能显著富集主要集中在营养库活性、催化活性、细胞膜、定位、细胞脂质代谢过程、氧化还原过程、sigma因子活性、转运活性、芽孢形成9个方面。KEGG代谢通路主要富集在能量代谢、ABC转运蛋白、抗生素生物合成、鞭毛组装、运动或趋化作用和双组分系统方面。RT-qPCR验证了26个差异表达显著基因,结果发现在表达量上存在一定的差异,但表达趋势与RNA-seq和iTRAQ组学分析结果基本一致。【结论】棉花根系分泌物L-脯氨酸与枯草芽孢杆菌NCD-2之间的互作存在一个复杂的生物过程,依赖于不同代谢通路网络中的多个基因。双组分系统、抗生素生物合成、能量代谢、运动或趋化作用、鞭毛组装和ABC转运蛋白通路中的差异基因（或蛋白）可能在棉花根系分泌物与枯草芽孢杆菌互作过程方面发挥着重要作用。
关键词： L-脯氨酸 枯草芽孢杆菌 转录组 蛋白质组 互作关系
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外源绿原酸对'雪花'梨果点形成和相关基因表达的影响
《农业生物技术学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：'雪花'梨(Pyrus bretschneideri)是我国梨主栽品种之一,其表面粗糙、果点大等果皮性状严重影响果实的外观品质.针对其果皮性状,本研究于盛花后4周开始,每周对梨幼果喷施200 mg/L绿原酸(chlorogenic acid,CGA),结果表明,与喷水(对照)相比,喷施CGA使'雪花'梨果面变得相对光洁,果点显著变小;降低了果实成熟时硬度和果皮中叶绿素吸光度差值(index of absorbance difference,IAD),但增加了单果重、可溶性固形物含量(soluble solid content,SSC)、可滴定酸(titratable acid,TA)及果皮色泽参数L、a、b.同时,与对照相比,喷施CGA可显著降低果皮中木质素含量,明显增加总CGA含量,降低了多数时期果皮苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonialyase,PAL)、多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)和肉桂醇脱氢酶(cinnamyl alcohol dehydrogenase,CAD)活性,但对过氧化物酶(peroxidase,POD)活性的影响较小.此外,CGA显著下调喷施后早期PAL1、POD2、PPO1、PPO4、PPO5、PPO6、CAD2和CAD3的基因表达.本研究结果表明,外源喷施CGA抑制了果皮中木质素合成和果点面积增大,改善了'雪花'梨果皮性状,为外源绿原酸提高'雪花'梨外观品质提供了新思路和依据.
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不同碳氮源对枯草芽胞杆菌BAB-1产抗菌脂肽的影响
《中国生物防治学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：枯草芽胞杆菌BAB-1是一株对设施蔬菜气传病害具有较好防治效果的生防菌,前期研究表明脂肽类抗生素是其产生的主要抑菌物质之一。为提高菌株BAB-1脂肽类抗菌物质的产量,本研究通过快速蛋白液相层析（Fast protein liquid chromatography,FPLC）分析了5种碳源及5种氮源对菌株BAB-1脂肽类抗菌物质产量的影响,进一步采用溶血圈试验及排油圈法测定粗脂肽的性质。结果表明,熊果苷是BAB-1菌株产生surfactin的最佳碳源,其surfactin产量分别是葡萄糖、D-木糖、D-核糖及L-阿拉伯糖的2.95、7.01、4.26及5.60倍,此时菌株BAB-1粗脂肽的溶血活性与排油能力最强;熊果苷与葡萄糖利于该菌株产生fengycin,二者的fengycin产量没有显著差异,但显著高于D-木糖、D-核糖及L-阿拉伯糖。L-天冬酰胺与L-谷氨酸钠是菌株BAB-1产生抗菌脂肽的良好氮源,二者的surfactin与fengycin产量没有显著差异,但显著高于L-半胱氨酸、L-脯氨酸及L-谷氨酰胺,以这2种物质为氮源时菌株BAB-1粗脂肽的溶血活性与排油能力均较强。通过RT-qPCR技术分析了不同碳源对surfactin合成酶基因srf AA表达的影响结果表明,以熊果苷为碳源时,菌株BAB-1中srf AA基因的表达量相比葡萄糖提高了2.9倍。上述结果为菌株BAB-1产抗菌脂肽类物质发酵工艺的优化及其工业化生产提供了一定的理论支持。
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中草药饲料添加剂对奶牛乳房炎的影响研究进展
《中国饲料 》 2021 北大核心
摘要：奶牛乳房炎制约了奶牛养殖业的快速发展,目前奶牛乳房炎的预防与治疗主要依靠抗生素,抗生素的滥用和乱用对人、动物、生态环境的危害越发严峻,寻找安全有效的防治措施尤为重要。中草药及其提取物具有良好的抗菌、消炎等功效,且安全、绿色、无残留,能有效抑制病原菌,缓解炎症反应,改善泌乳功能,成为防治奶牛乳房炎的热点课题。因此,本文对中草药饲料添加剂对奶牛乳房炎的影响研究进展进行综述,为中草药及其提取物的开发利用、奶牛乳房炎防治提供可行的参考依据。
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溴氰虫酰胺和吡蚜酮在南瓜中的残留消解动态
《中国蔬菜 》 2021 北大核心
摘要：建立了用于检测南瓜中溴氰虫酰胺、吡蚜酮残留的分析方法,并对河北、浙江两地的溴氰虫酰胺 · 吡蚜酮水分散粒剂在南瓜中的消解动态规律和最终残留进行了研究.样品经乙腈提取,N-丙基乙二胺(PSA)净化后,采用液相色谱-串联质谱仪测定.结果表明,南瓜样品中溴氰虫酰胺和吡蚜酮的最低检出浓度分别为0.01 mg·kg-1和0.005 mg·kg-1,溴氰虫酰胺在0.01~1.0 mg·kg-1浓度范围内的添加回收率为100%~104%,吡蚜酮在0.005~0.5 mg·kg-1浓度范围内的添加回收率为96%~107%;溴氰虫酰胺和吡蚜酮在南瓜中的残留消解规律均符合一级动力学方程;南瓜中溴氰虫酰胺最终残留量≤0.031 mg·kg-1,吡蚜酮最终残留量≤0.023 mg·kg-1.按企业推荐剂量450 g·hm-2和675 g·hm-2施药,安全间隔期为14 d,收获期的南瓜果实食用安全.
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基于BSA-seq技术挖掘芝麻株高相关候选基因
《华北农学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：为了进一步挖掘芝麻株高相关基因,为适机收芝麻新品种选育提供理论指导,以冀航芝1号和DW607为亲本构建F2群体,并构建以株高为目标性状的极端混池,利用BSA-seq技术,采用ED和Δ（SNP-index或InDel-index）2种方法挖掘株高相关的染色体区段,注释区段内的基因信息,利用GO和KEGG等数据库分析注释基因的功能。结果发现,亲本之间共获得298 634个SNP和76 360个InDel,混池之间共获得24 048个SNP和9 630个InDel;基于SNP标记的ED方法关联到5个染色体区段,ΔSNP-index方法关联到3个染色体区段,两者的交集有3个;基于InDel标记的ED方法关联到5个染色体区段,ΔInDel-index方法关联到8个染色体区段,两者的交集有8个;4个染色体区段同时被SNP和InDel标记关联到,共注释到330个基因,比对到的前20个KEGG通路主要包括植物激素信号转导和能量代谢;GO富集结果表明,有18个基因参与生长素响应,可能是参与株高调控的关键基因。
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尖孢镰刀菌HG-11响应解淀粉芽胞杆菌B501胁迫的机制分析
《西北农业学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：前期研究发现生防拮抗菌解淀粉芽胞杆菌(Bacillus amyloliquefaciens )B 5 0 1 能够显著抑制尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum )HG-11,检测发现 B501 可以形成生物膜,具备产生纤维素酶和淀粉酶的能力.目前生物防治主要着眼于生防微生物的抑菌机制,而病原菌如何应对生防微生物胁迫的机制却常被忽略,因此旨在利用 RNA-seq技术研究 HG-11 对B501 生防胁迫响应的分子机制.结果表明,与对照 HG-11 样品相比,B501 发酵液处理的 HG-11 样品中共有 3 171 个基因显著差异表达,其中 2 106 个基因上调表达,1 065 个基因下调表达.上调表达有与细胞壁和细胞膜结构相关的基因如甾醇 3-β-葡萄糖基转移酶基因、脂肪酸合成酶基因等,与抗氧化相关的上调表达基因有氧化物酶基因、P-P-键-水解驱动的跨膜转运蛋白基因等,以及与核糖体和线粒体相关的上调表达基因,如核糖体蛋白复合物、异柠檬酸脱氢酶等基因;下调表达的酰基转移酶基因、DNA连接酶基因等均为与细胞修复相关的基因.推测B501 的抗菌物质通过破坏细胞壁及细胞膜的结构,并进入细胞内部破坏核糖体和线粒体从而抑制真菌生长.而 HG-11 通过调节与此相关的多个靶标蛋白或合成途径的基因表达,以缓解B501 的生防胁迫作用.初步明确了尖孢镰刀菌应对生防解淀粉芽胞杆菌胁迫的基因表达差异,病原菌的自我防御机制或许是生防菌株易变表现的一个重要因素,提高了对病原菌与生防菌互作结构的认识.
关键词： 尖孢镰刀菌;解淀粉芽胞杆菌;生防因子;转录组;生物防治
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高油酸花生干物质积累及氮磷钾养分的吸收利用
《华北农学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：为了解高油酸花生的养分吸收和利用规律,以高油酸花生品种和普通花生品种为研究对象,在整个生育期内取样,测定花生各部位干物质量和养分含量、计算各生育时期氮、磷、钾养分积累量,明确高油酸花生干物质积累及氮、磷、钾养分吸收、利用规律,为指导花生生产提供理论依据。结果表明:高油酸花生的整个植株及不同器官干物质积累变化规律与普通花生基本一致,呈先升高后降低趋势,但高油酸花生根系干物质量高于普通花生,而茎叶则相反,总干物质量显著低于普通花生约6.86%。高油酸花生与普通花生氮、磷、钾的吸收积累趋势一致,氮、磷二者的积累自出苗至荚果成熟期呈直线上升,最终收获时稍有下降;而钾至花期（播后69 d）达到最大值,后趋于平缓。不同器官氮、磷、钾积累趋势也大致相同,但高油酸花生根系的氮、磷、钾积累量显著高于普通花生。花生全生育期氮、磷、钾的需求量表现为氮>钾>磷。播后39 d,氮磷钾平均需求量分别为54.57,12.43,52.99 kg/hm2。播后39～69 d,氮磷钾养分的需求量分别为87.18,22.62,99.10 kg/hm2。播后69～109 d,钾需求量很少,氮磷养分的需求量分别为88.48,33.49 kg/hm2。根、茎、叶中的部分养分在花期后会转移到荚果,氮、磷、钾养分的转移量均表现为叶>茎>根。花生荚果中来自营养器官转移的氮量比例为33.31%,而磷仅为17.43%,钾却高达87.84%。总之,花生营养生长期较大的生物量是生殖生长期荚果形成的重要物质基础,在花生实际生产中,应根据不同花生品种养分的需求及积累分配特点,适时合理施肥,以达到养分资源高效利用和花生高产的目的。
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