营养胁迫调控弯曲隐球酵母转化N-乙酰-D-葡萄糖胺生产油脂

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基于无人机遥感的作物表型参数获取和应用研究进展

㊀山东农业科学㊀２０２４ꎬ５６(４):１７２~１８０ＳｈａｎｄｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ㊀ＤＯＩ:１０.１４０８３/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１－４９４２.２０２４.０４.０２２收稿日期:２０２３－０３－３０基金项目:山东省自然科学基金项目(ＺＲ２０２１Ｍ０５５)ꎻ国家重点研发计划课题(２０２１ＹＦＢ３９０１３０３)作者简介:曾世伟(２０００ )ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事农业遥感研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:１４２２１８０４２６＠ｑｑ.ｃｏｍ通信作者:侯学会(１９８５ )ꎬ女ꎬ博士ꎬ助理研究员ꎬ主要从事农业遥感研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｓｘｈｏｕｘｈ＠１２６.ｃｏｍ王宗良(１９８６ )ꎬ男ꎬ博士ꎬ副教授ꎬ主要从事光纤传感研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｗａｎｇｚｏｎｇｌｉａｎｇ＠ｌｃｕ.ｅｄｕ.ｃｎ基于无人机遥感的作物表型参数获取和应用研究进展曾世伟１ꎬ２ꎬ侯学会２ꎬ王宗良１ꎬ骆秀斌２ꎬ巫志雄１ꎬ２ꎬ王宏军１(１.聊城大学物理科学与信息工程学院ꎬ山东聊城㊀２５２０００ꎻ２.山东省农业科学院农业信息与经济研究所ꎬ山东济南㊀２５０１００)㊀㊀摘要:作物表型参数是由基因和环境因素决定或影响的作物生理㊁生化特征和性状ꎮ通过获取不同环境㊁不同生长时期的作物表型信息ꎬ可直观了解作物生长状况ꎬ以及时调整栽培管理措施ꎬ保障作物高效生产ꎮ无人机搭载ＲＧＢ相机㊁光谱相机㊁激光雷达等传感器ꎬ可充分发挥灵活性好㊁获取数据效率高㊁成本相对较低等优势ꎬ实现作物表型参数信息的高效获取ꎬ同时ꎬ快速发展的图像处理和识别分类技术又为无人机遥感获取的作物表型参数信息提供了有效的处理和分析方法ꎬ从而使得作物监测更加便捷㊁高效ꎮ本文总结了无人机遥感获取作物表型参数信息的流程与方法ꎬ概括了基于无人机遥感开展作物株高㊁冠层覆盖度㊁叶面积指数㊁水分胁迫㊁生物量㊁产量等表型参数研究的现状ꎬ并对无人机遥感技术在作物表型参数信息解析方面的应用前景进行了展望ꎬ以期为充分发挥该技术在农业生产中的作用提供参考ꎮ关键词:无人机遥感ꎻ作物表型参数ꎻ作物监测中图分类号:Ｓ１２７㊀㊀文献标识号:Ａ㊀㊀文章编号:１００１－４９４２(２０２４)０４－０１７２－０９ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＯｂｔａｉｎｉｎｇａｎｄＵｔｉｌｉｚｉｎｇＣｒｏｐＰｈｅｎｏｔｙｐｉｃＰａｒａｍｅｔｅｒｓＢａｓｅｄｏｎＵＡＶＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇＺｅｎｇＳｈｉｗｅｉ１ꎬ２ꎬＨｏｕＸｕｅｈｕｉ２ꎬＷａｎｇＺｏｎｇｌｉａｎｇ１ꎬＬｕｏＸｉｕｂｉｎ２ꎬＷｕＺｈｉｘｉｏｎｇ１ꎬ２ꎬＷａｎｇＨｏｎｇｊｕｎ１(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｈｙｓｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＬｉａｏｃｈｅｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＬｉａｏｃｈｅｎｇ２５２０００ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＥｃｏｎｏｍｉｃＲｅｓｅａｒｃｈꎬＳｈａｎｄｏｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＪｉｎａｎ２５０１００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｃｒｏｐｐｈｅｎｏｔｙｐｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｒｅｆｅｒｔｏｃｒｏｐｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｔｈａｔａｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｏｒｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｇｅｎｅｔｉｃａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｆａｃｔｏｒｓ.Ｔｈｒｏｕｇｈｏｂｔａｉｎｉｎｇｃｒｏｐｐｈｅｎｏｔｙｐｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓａｎｄｇｒｏｗｔｈｐｅｒｉｏｄｓꎬｔｈｅｇｒｏｗｔｈｓｔａｔｕｓｏｆｃｒｏｐｓｃｏｕｌｄｂｅｋｎｏｗｎｉｎｔｕｉｔｉｖｅｌｙｓｏｔｈａｔｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｃｏｕｌｄｂｅａｄｊｕｓｔｅｄｉｎｔｉｍｅｔｏｅｎｓｕｒｅｈｉｇｈｃｒｏｐｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ.ＴｈｒｏｕｇｈｃａｒｒｙｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｅｎｓｏｒｓｓｕｃｈａｓＲＧＢｃａｍｅｒａꎬｓｐｅｃｔｒｕｍｃａｍｅｒａａｎｄＬＩＤＡＲꎬＵＡＶｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｈａｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｇｏｏｄｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙꎬｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｌｏｗｃｏｓｔｉｎａｃｑｕｉｒｉｎｇｄａｔａꎬｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗａｙｔｏｏｂｔａｉｎｃｒｏｐｓｐｈｅｎｏｔｙｐｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ.Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅꎬｆａｓｔｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｐｒｏｖｉｄｅｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｃｒｏｐｐｈｅｎｏｔｙｐｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｉｎ￣ｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｂｔａｉｎｅｄｂｙＵＡＶｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇ.Ａｌｌｔｈｅｓｅｍａｋｅｃｒｏｐｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｍｏｒｅｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔ.ＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒꎬｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｓｏｆｏｂｔａｉｎｉｎｇｐｈｅｎｏｔｙｐｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄꎬａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆｃｒｏｐｐｈｅｎｏｔｙｐｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｂａｓｅｄｏｎＵＡＶｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｓｕｃｈａｓｐｌａｎｔｈｅｉｇｈｔꎬｃａｎｏｐｙｃｏｖｅｒａｇｅꎬｌｅａｆａｒｅａｉｎｄｅｘꎬｗａｔｅｒｓｔｒｅｓｓꎬｂｉｏｍａｓｓａｎｄｙｉｅｌｄｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄꎬａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｅｇｒｏｕｎｄｏｆＵＡＶｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｃｒｏｐｐｈｅｎｏｔｙｐｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄꎬｈｏｐｉｎｇｔｏｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｆｏｒｂｅｔｔｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ＵＡＶｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇꎻＣｒｏｐｐｈｅｎｏｔｙｐｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓꎻＣｒｏｐｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ㊀㊀随着世界人口快速增长㊁可耕地面积越来越少㊁全球气候急剧变化和资源短缺加剧ꎬ农业生产面临着严峻的挑战ꎬ粮食安全问题日益突出[１]ꎮ因此ꎬ培育优良品种以达到稳产㊁增产的目的ꎬ成为目前作物研究的热点方向之一ꎮ作物表型信息如株高㊁叶面积指数㊁生物量等影响着后期产量的形成ꎬ是育种过程中的重要参考指标ꎮ传统的作物表型信息获取多采用人工地面抽样调查法ꎬ费时㊁费力且观测数量有限ꎬ不能满足大面积作物信息调查需求ꎮ近年来ꎬ低空无人机遥感技术快速发展ꎬ通过无人机搭载ＲＧＢ相机㊁光谱相机㊁激光雷达等构建无人机遥感平台ꎬ能够快速㊁高效获取一定范围内作物冠层的株高㊁叶面积指数㊁生物量等的连续动态信息ꎬ从而实现作物产量的动态预测[２]ꎮ目前ꎬ在田间作物表型遥感监测研究中应用的无人飞行器有无人直升机㊁飞艇㊁固定翼无人机㊁多旋翼无人机等ꎬ其中对起降条件要求不高且可以满足任何飞行轨迹要求的多旋翼无人机应用较为广泛ꎬ获取作物表型信息更加方便㊁快捷[３]ꎮ但由于无人机负载能力有限ꎬ其搭载的传感器需要满足高精度㊁轻质量和小尺寸的要求ꎬ目前适合无人机搭载的主要传感器有ＲＧＢ数码相机㊁红外热成像仪㊁多光谱相机㊁高光谱相机㊁多谱段激光雷达等ꎮ不同的传感器性能不同ꎬ获取的作物表型参数信息也不同ꎬ导致最终得到的遥感监测结果不同[４－５]ꎮＲＧＢ相机[６]㊁热红外成像仪[７]㊁多光谱相机[８－９]和高光谱相机[１０－１１]成像原理相同ꎬ都是通过感测光谱波段来捕获图像信息ꎬ但它们感测光谱波段的种类和能力存在差异[１２]ꎬ因此可用于测量不同的表型参数[１３]ꎬ其中ꎬＲＧＢ相机可用于测量作物的株高㊁冠层覆盖度等ꎻ热红外成像仪可实现在生物和非生物胁迫条件下对作物表型参数的间接测定ꎬ尤其在测量作物的冠层温度时效果较好ꎻ多光谱相机和高光谱相机都能测量作物的叶面积指数㊁生物量㊁产量等表型参数ꎬ但高光谱相机的光谱分辨率更高ꎬ能获得更多的波段数据ꎬ可测量更多的作物表型参数ꎬ然而同时也存在数据处理过程更加复杂㊁仪器价格较高的问题ꎮ多谱段激光雷达能够分析作物的光谱特性和空间目标方位㊁距离㊁三维形貌和状态特征[１４]ꎬ常用于对作物株高和生物量的测量研究ꎮ本文综述了无人机遥感监测农作物表型参数的信息获取流程㊁方法及研究进展ꎬ并对今后的研究方向进行展望ꎬ以期为深入研究和应用该技术提供参考ꎮ１㊀无人机遥感监测图像数据的处理及信息提取流程和方法１.１㊀图像处理遥感图像处理是利用无人机遥感研究作物表型的基础ꎮ因遥感图像存在由大气㊁传感器㊁无人机飞行状态等因素引起的几何畸变和辐射畸变ꎬ在提取作物表型参数之前必须对图像进行预处理ꎬ以有效改善提取表型参数信息的精度[１５]ꎮ图像处理过程包括辐射定标㊁几何校正㊁数据质量检查㊁图像特征点提取㊁图像特征匹配㊁空中三角测量与区域网平差㊁生成数字高程模型(ＤＥＭ)㊁正射校正生成数字正射影像(ＤＯＭ)和拼接镶嵌等[１６]ꎮ需根据无人机搭载的传感器类型选择合适的图像处理方法ꎮ如戴建国等[１７]获取可见光图像后ꎬ使用Ｐｉｘ４Ｄｍａｐｐｅｒ软件进行图像快速拼接检查ꎬ然后通过正射校正获得高质量㊁高精度的正射影像图ꎻ程雪等[１８]获取高光谱影像后ꎬ除了使用Ｐｉｘ４ＤＭａｐｐｅｒ软件进行拼接镶嵌外ꎬ还采用辐射定标以及大气校正等对图像进行了处理ꎮＮäｓｉ等[１９]将得到的光谱图像依次进行了辐射标定㊁几何校正㊁图像融合和图像增强ꎬ然后使用３７１㊀第４期㊀㊀㊀㊀㊀㊀曾世伟ꎬ等:基于无人机遥感的作物表型参数获取和应用研究进展ＡｒｃＧＩＳ㊁ＥＮＶＩ等软件提取光谱反射率ꎬ用于建立研究作物表型性状的植被指数ꎮ１.２㊀特征集的选取作物特征包括植被指数特征㊁纹理特征等ꎬ在实际应用时需根据研究目的选择合适的特征来构成特征集ꎮ植被指数是通过多个波段数据计算得出的ꎬ能够有效度量作物株高㊁生物量和覆盖度等表型信息[２０]ꎮ常用的植被指数有归一化差值植被指数(ＮＤＶＩ)㊁绿色归一化植被指数(ＧＮＤＶＩ)㊁比值植被指数(ＲＶＩ)㊁红绿蓝植被指数(ＲＧＢＶＩ)㊁红边归一化植被指数(ｒＮＤＶＩ)㊁优化土壤调节植被指数(ＯＳＡＶＩ)㊁修正归一化植被指数(ｍＮＤＶＩ)㊁可见光大气阻抗植被指数(ＶＡＲＩ)㊁蓝绿色素指数(ＢＧＩ２)㊁增强植被指数(ＥＶＩ２)等ꎮ其中ꎬＮＤＶＩ能够突出植被在图像中的显示ꎬ可准确估测植被的覆盖度[１２]ꎻＶＡＲＩ㊁ＮＤＶＩ㊁ＲＶＩ㊁ｒＮＤＶＩ㊁ｍＮＤＶＩ㊁ＧＮＤＶＩ能有效预测叶面积指数[１８]ꎻＮＤＶＩ㊁ＯＳＡ￣ＶＩ㊁ＢＧＩ２等常被用于预测植物叶片的叶绿素含量[２１]ꎻＶＡＲＩ能有效预测作物的水分胁迫ꎻＲＤＶＩ㊁ＲＧＢＶＩ在估测作物生物量方面效果较好[２２]ꎮ图像的灰度分布及其重复性是纹理特征的表现形式ꎬ可以反映地物的视觉粗糙程度ꎮ不同地物表现出的纹理特征不同ꎬ因此可根据该特征描述和识别地物[１６]ꎮ另外ꎬ同一波段的图像有相同种类的纹理特征ꎬ可通过最小噪声分离变换和基于主成分分析方法等提取纹理滤波特征ꎬ选择最佳波段ꎬ作为最终纹理滤波特征[２３]ꎮ１.３㊀特征筛选用于遥感图像估测表型参数的属性特征很多ꎬ若不经过筛选ꎬ则分析特征和训练模型所需要的时间会很长ꎬ模型也会很复杂ꎬ从而导致模型的泛化能力下降ꎬ不利于在实际生产中推广应用ꎮ因此ꎬ需在保证估测精度的前提下ꎬ选用最少的特征来构建模型ꎬ以避免特征变量过多引起的维数灾难 ꎮ常用的特征筛选方法大致分为三类ꎬ分别是过滤式㊁包裹式㊁嵌入式筛选法[２４]ꎮ过滤式特征筛选法先选定特征再进行学习ꎬ具有较强通用性ꎬ其典型方法有ＲｅｌｉｅｆＦ算法ꎻ包裹式特征筛选法利用学习算法的性能来评价自身优劣ꎬ筛选得到的特征集分类性能较好ꎬ其典型方法有ＳＶＭ－ＲＦＥ算法ꎻ嵌入式特征筛选法将特征选择过程作为学习过程的一部分ꎬ在学习过程中自动进行特征筛选ꎬ特征筛选效果最好㊁速度最快且模式单调ꎬ其典型方法有Ｌａｓｓｏ算法[２５]ꎮ特征选定后ꎬ还要根据估测能力强弱对其进行权重赋值ꎬ最终构建出最佳特征集ꎬ用于建立估测模型ꎮ１.４㊀模型的构建及精度评价构建估测模型能够表征遥感数据与作物特征的相关性ꎬ可为定量反演作物的表型参数奠定基础[１]ꎮ１.４.１㊀数据集的划分㊀估测模型的构建及其精度与样本数量和质量紧密相关ꎬ因此确保田间采样质量是保证构建模型估测效果的重要前提[１８]ꎮ采集到的样本首先要采用适当的方法合理地划分成训练样本集和验证样本集ꎮ常见的划分方法有留出法㊁交叉验证法和自助法ꎬ其中交叉验证法是无人机遥感监测作物表型参数研究中最常用的方法ꎮｋ折交叉验证是典型的交叉验证法ꎬ其原理是将数据集分成ｋ个样本数相等的子集ꎬ任选其中１个子集作为测试集ꎬ另外ｋ－１个子集作为训练集ꎬ然后无重复地执行ｋ次ꎬ使得每个子集都能作为训练集和测试集来训练模型ꎮ１.４.２㊀模型构建㊀除数字高程模型能够有效且快速获取作物株高信息外ꎬ其他表型参数的估测模型一般采用机器学习算法构建ꎮ根据训练数据是否拥有标记信息ꎬ可将机器学习算法分为监督式和非监督式两种[２６]ꎮ分类和回归算法是典型的监督式算法ꎬ包括支持向量回归(ＳＶＲ)㊁随机森林回归(ＲＦＲ)㊁人工神经网络(ＡＮＮ)㊁多元线性回归(ＭＬＲ)等ꎬ其中回归算法更适用于数据具有连续性的叶面积指数㊁生物量㊁产量㊁水分胁迫等的监测ꎬ而分类算法更适用于作物分类和冠层覆盖度等的监测ꎮ另外还有一些表型参数研究没有足够的先验知识ꎬ很难对其进行人工标注且标注成本较高ꎬ通常采用无监督算法训练被标记的样本ꎬ以解决模式识别过程中的各种问题ꎮ聚类算法是非监督学习算法的代表ꎬ依据相似度进行分４７１山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５６卷㊀类ꎬ典型的聚类算法有Ｋ均值(Ｋ－ｍｅａｎｓ)聚类算法和Ｋ－中心点(Ｋ－ｍｅｄｏｉｄｓ)聚类算法ꎮ１.４.３㊀模型估测精度评价㊀估测模型的精度评价ꎬ通常用决定系数(Ｒ２)和均方根误差(ＲＭＳＥ)作为评判预测值与实测值拟合效果的指标ꎬ其中ꎬＲ２值越接近１ꎬ说明模型的参考价值越高ꎻＲＭＳＥ值越小ꎬ说明模型精度越高[２７]ꎮ２㊀无人机遥感监测作物表型参数的研究进展２.１㊀作物株高株高能够反映作物的群体结构状况ꎬ植株过高易导致倒伏ꎬ而过矮会降低群体中下部的通风和透光ꎬ导致光合效率下降ꎬ进而影响作物产量ꎬ因此株高监测在作物生产调控中具有重要意义ꎮ作物株高监测通常利用获取可见光数据来测量ꎮ张宏鸣等[２８]用无人机搭载数码相机获取作物的可见光图像ꎬ采用高清数码正射影像(ＤＯＭ)和数字表面模型(ＤＳＭ)相结合的骨架算法提取植株骨架ꎬ估测作物株高的精度较高(Ｒ２＝０.９２３ꎬＲＭＳＥ＝１１.４９３ｃｍꎬＭＡＥ＝８.９２７ｃｍ)ꎮ牛庆林等[２９]利用无人机拍摄玉米的高清数码影像ꎬ将其与地面控制点(ＧＣＰ)结合进行图像拼接处理ꎬ生成相应的ＤＳＭ和ＤＯＭꎬ得到的株高预测值与实测值拟合性较高(Ｒ２＝０.９３ꎬＲＭＳＥ＝２８.６９ｃｍꎬｎＲＭＳＥ＝１７.９０％)ꎮ刘治开等[３０]用无人机拍摄冬小麦的高清数码影像ꎬ通过构建作物ＤＳＭ及作物高度模型(ＣＨＭ)来测量小麦株高ꎬ最终得到的估测结果较好(Ｒ２和ＲＭＳＥ分别为０.８２和４.３１ｃｍ)ꎮＫｈａｎ等[３１]使用无人机遥感平台拍摄小麦的ＲＧＢ图像ꎬ采用Ｐｉｘ４Ｄｍａｐｐｅｒ软件处理后用于估测小麦株高ꎬ精度较高(Ｒ２＝０.８５ꎬＲＭＳＥ＝６.６４ｃｍ)ꎮ此外ꎬ有研究者利用多光谱和高光谱成像技术获得多个波段和空间特征来测量作物株高ꎮ边琳等[３２]使用无人机搭载多光谱传感器获得烤烟的遥感信息ꎬ捕捉到多个波段的反射光ꎬ通过构建光谱反射率与烤烟株高的拟合模型ꎬ估测烤烟株高的效果最佳(Ｒ２＝０.７８５)ꎮＡａｓｅｎ等[３３]利用无人机采集三维高光谱图像来建立三维表面高光谱模型ꎬ实现株高可视化ꎬ株高估算效果也较好(Ｒ２＝０.７)ꎮ但总体来说ꎬ利用高光谱成像技术测量作物株高的效果并不理想ꎬ而在估测作物覆盖度[３４]㊁生物量[３５]㊁叶面积指数[３６]㊁产量[３７]等表型参数时的精确度则较好ꎮ２.２㊀作物冠层覆盖度冠层覆盖度是反映作物生长状况的重要因素ꎬ可通过提取冠层覆盖度监测作物长势[３８]ꎮ通过无人机遥感平台获取可见光图像和多光谱图像ꎬ然后利用计算机视觉方法或植被指数和光谱反射率建模反演等方法可快速得到作物的冠层覆盖信息[３９]ꎮＪｉｎ等[４０]利用无人机遥感搭载数码相机获取研究区域的可见光成像数据ꎬ采用原始颜色特征作为模型输入ꎬ选用支持向量机算法训练作物分类模型ꎬ并选用粒子群优化算法(ＰＳＯ)训练ＳＶＭ模型参数(惩罚系数ｃ㊁不敏感损失系数ε以及核函数功能γ)ꎬ最终监测结果的ＲＭＳＥ和ｒＲＭＳＥ分别为３４.０５株/ｍ２和１４.３１％ꎬ偏差为９.０１株/ｍ２ꎮ万亮等[４１]利用无人机搭载多光谱相机获取多光谱图像ꎬ将各个波段的光谱反射率作为特征输入到随机森林回归模型ꎬ最终得到的结果较好(Ｒ２＝０.９３ꎬｒＲＭＳＥ＝９.４７％)ꎮ武威等[４２]采用图像处理技术分析小麦图像的颜色特征绿光标准化值(ＮＤＩＧ)ꎬ并提出叶片盖度(ＬＣＤ)参数ꎬ将ＮＤＩＧ和ＬＣＤ相结合作为多元逐步回归模型的输入特征ꎬ估测效果较好(Ｒ２＝０.８９６)ꎮ周在明等[４３]使用四旋翼无人机搭载ＡＤＣＡｉｒ多光谱相机ꎬ通过ＮＤＶＩ指数模型获取多光谱植被覆盖度信息ꎬ以高精度可见光影像为真值进行验证ꎬ结果表明ＮＤＶＩ模型估算值与真实值之间的决定系数为０.９２ꎬ具有较好的一致性ꎮ相比广泛应用的无人机可见光图像[２３ꎬ４４－４６]ꎬ利用无人机多光谱图像反演植被覆盖度时图像的空间分辨率要求较低[４７]ꎮ目前ꎬ主要通过计算机视觉方法或植被指数建模反演等手段获取作物的冠层覆盖度信息ꎮ然而ꎬ这些方法存在一定的局限性ꎮ今后还需寻找一种普遍适用的方法ꎬ以实现对不同作物冠层覆盖度的精确获取ꎬ从而完善作物冠层覆盖度提取技术[４８]ꎮ５７１㊀第４期㊀㊀㊀㊀㊀㊀曾世伟ꎬ等:基于无人机遥感的作物表型参数获取和应用研究进展２.３㊀作物叶面积指数叶面积指数(ＬＡＩ)是指单位面积内作物叶片面积的总和ꎮＬＡＩ是表征作物光合作用㊁呼吸作用以及蒸腾作用的重要指示因子ꎬ也是评价作物长势和产量的重要依据ꎬ因此快速且高效地获取作物ＬＡＩ对于估测作物产量具有重要意义[３６]ꎮ陶惠林等[３５]利用无人机搭载高光谱仪获取高光谱图像ꎬ通过线性回归和指数回归挑选出最佳估测参数ＮＤＶＩˑＳＲ作为模型的输入特征ꎬ然后采用多元线性回归构建模型ꎬＬＡＩ估测精度较高(建模和验证的Ｒ２㊁ＲＭＳＥ㊁ＮＲＭＳＥ分别为０.６７８８㊁０.６９㊁１９.７９％及０.８４６２㊁０.４７㊁１６.０４％)ꎮ杨雨薇等[４９]使用无人机遥感平台获取作物的高光谱影像ꎬ对光谱数据预处理后计算出植被指数ＮＤＶＩꎬ然后构建出三种类型的模型线性回归模型㊁物理模型㊁回归模型与物理模型相结合的半经验模型ꎬ用来反演作物ＬＡＩꎬ其中半经验模型的反演精度最好(Ｒ２＝０.８９)ꎮ孙诗睿等[５０]利用无人机搭载多光谱传感器获取冬小麦多光谱影像ꎬ通过多个植被指数构建随机森林模型对冬小麦的ＬＡＩ进行反演ꎬ反演值与真实值之间的Ｒ２＝０.８２２ꎬＲＭＳＥ＝１.２１８ꎮ李剑剑等[５１]利用无人机遥感平台获取地表作物的高光谱数据ꎬ然后结合ＰＲＯＳＰＥＣＴ叶片光学模型和ＳＡＩＬ冠层二向性反射模型相耦合后生成的模型(ＰＲＯＳＰＥＣＴ＋ＳＡＩＬ)来反演作物的ＬＡＩꎬＲ２＝０.８２ꎬＲＭＳＥ＝０.４３ｍ２/ｍ２)ꎮ傅银贞等[５２]利用ＩＲＳ－Ｐ６(ＬＩＳＳ－Ⅲ)获取多光谱数据并计算出ＤＶＩ㊁ＥＶＩ２㊁ＭＳＡＶＩ㊁ＮＤＶＩ㊁ＲＤＶＩ㊁ＲＶＩ㊁ＴＮＤＶＩ共７种植被指数ꎬ建立了ＬＡＩ与各植被指数的统计模型ꎬ其中ＮＤＶＩ㊁ＲＤＶＩ㊁ＴＮＤＶＩ反演ＬＡＩ的效果较好ꎬ决定系数Ｒ２均能够达到０.７６以上ꎮ２.４㊀作物水分胁迫测量作物水分胁迫对于发展节水灌溉农业及提高水分利用效率有重要意义[５３]ꎮ气孔导度和叶片水势是表征作物水分胁迫的重要指标ꎮ冠层温度可反映气孔导度ꎬ而作物水分胁迫指数(ＣＷ￣ＳＩ)与气孔导度相关ꎬ因此可以基于冠层温度测量监测作物水分胁迫状况[５４]ꎮ张智韬等[５５]基于无人机搭载ＲＧＢ相机和近红外相机采集的图像ꎬ采用Ｏｔｓｕ－ＥＸＧ－Ｋｍｅａｎｓ算法对玉米冠层温度进行提取ꎬ用户精度为９５.９％ꎬ精度较高ꎬ提取的冠层温度与实测温度更接近(ｒ＝０.７８８)ꎬ将冠层温度代入水分胁迫公式计算出ＣＷＳＩꎬＣＷＳＩ与土壤含水率的相关性较高(ｒ＝－０.７３８)ꎮＢｅｌｌｖｅｒｔ等[５６]基于无人机搭载热成像仪获取热成像图片ꎬ得到葡萄的冠层温度ꎬ并计算出相应的ＣＷＳＩꎬ发现ＣＷＳＩ与叶片水势的相关性较高(Ｒ２＝０.８３)ꎮ除了利用可见光㊁近红外和热红外传感器监测作物水分胁迫的方法外ꎬ利用多光谱㊁高光谱遥感以及多种传感器获取单一或多个波段建立植被指数模型也是常用的方法[５７]ꎮ王敬哲等[５８]采用无人机搭载高光谱传感器获取影像数据ꎬ经过５种不同的预处理后ꎬ构建了干旱区绿洲农田土壤含水量(ＳＭＣ)高光谱定量估算模型ꎬ其中通过吸光度(Ａｂｓ)预处理得到的模型预测精度最好ꎬ其建模集Ｒｃ２和ＲＭＳＥ分别为０.８４㊁２.１６％ꎬ验证集Ｒｐ２与ＲＭＳＥ分别为０.９１㊁１.７１％ꎬ相对分析误差(ＲＰＤ)为２.４１ꎮ张智韬等[５４]利用无人机遥感系统获得玉米冠层多光谱正射影像ꎬ并同步采集玉米根域不同深度土壤含水量(ＳＭＣ)ꎬ通过灰度关联法筛选出对ＳＭＣ敏感的植被指数ꎬ采用多元线性回归㊁反向传播神经网络(ＢＰＮＮ)㊁支持向量回归(ＳＶＲ)等机器学习方法构建不同生育时期的敏感植被指数与ＳＭＣ的关系模型ꎬ结果表明ＳＶＲ模型在各生育期的建模与预测精度均最优(建模集Ｒ２＝０.８５１ꎬＲＭＳＥ＝０.７％ꎬＮＲＭＳＥ＝８.１７％ꎻ验证集Ｒ２＝０.８７５ꎬＲＭＳＥ＝０.７％ꎬＮＲＭＳＥ＝８.３２％)ꎮ２.５㊀作物生物量生物量是作物产量形成的重要基础ꎬ准确快速获取作物生物量对预测其产量意义重大[５９]ꎬ同时ꎬ生物量的定量估算也可为碳循环研究提供重要参考[４８]ꎮ根据传感器收集到的数据信息ꎬ将能够反映作物生物量的不同特征数据相结合ꎬ构建更有效且不相关的特征ꎬ然后将该特征输入到回归模型中ꎬ能够提高作物生物量估测的准确性[６０]ꎮ万亮等[４１]利用无人机同时搭载数码相机和多光谱相机获取研究区域的可见光和多光谱成像数据ꎬ将６７１山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５６卷㊀可见光图像的颜色特征和纹理特征与多光谱图像的光谱反射率融合后输入到随机森林回归模型(ＲＦＲ)中ꎬ有效改善了穗生物量的评估精度(Ｒ２＝０.８４ꎬｒＲＭＳＥ＝８.６８％)ꎮＷａｎｇ等[６１]评估了高光谱和激光雷达数据融合在玉米生物量估算中的应用ꎬ结果表明ꎬ与单独使用ＬｉＤＡＲ或高光谱数据相比ꎬ高光谱和ＬｉＤＡＲ数据相融合能够更好地估测玉米的生物量(Ｒ２＝０.８８３ꎬＲＭＳＥ＝３２１.０９２ｇ/ｍ２ꎬＲＭＳＥＣＶ＝３３７.６５３ｇ/ｍ２)ꎮ刘畅等[６２]结合纹理特征与植被指数构建了一种图－谱融合指标ꎬ用该指标构建的生物量模型精度较高(Ｒ２＝０.８１ꎬＲＭＳＥ＝８２６.０２ｋｇｈｍ－２)ꎬ明显高于用单一植被指数(Ｒ２＝０.６９)和单一纹理特征(Ｒ２＝０.７１)构建的生物量模型ꎮ综上所述ꎬ不同的作物具有不同的特征ꎬ即使同一作物在不同的生长条件下也会表现出不同的特征[６３]ꎬ这就需要使用不同的传感器来全面收集作物信息ꎬ并筛选出一些与生物量相关性最好的特征ꎬ将其融合后输入到回归模型中ꎬ从而实现精准估测作物生物量和提高估算模型精度ꎮ当研究的作物生物量较大时ꎬ用常规的植被指数来估测生物量往往会受到饱和问题的限制ꎬ导致不能较好地估算作物生物量ꎮ付元元等[６４]研究证实ꎬ将波段深度分析和偏最小二乘回归(ＰＬＳＲ)相结合ꎬ能够有效解决作物生物量过大导致的问题ꎬ并提高冬小麦生物量的估算精度ꎬ其中波段深度比(ＢＤＲ)与ＰＬＳＲ结合的模型的估算精度较好(Ｒ２＝０.７９２ꎬＲＭＳＥ＝０.１６４ｋｇ/ｍ２)ꎮ２.６㊀作物产量作物产量关乎国家粮食安全ꎬ早期准确地监测预报作物产量对于后期田间管理及灾害评估等具有重要意义ꎮ通过无人机遥感提取作物产量的常规方法如下:使用无人机搭载多种传感器获取可见光㊁光谱数据ꎬ基于可见光图像提取纹理特征ꎬ根据光谱数据提取特征波段并计算植被指数ꎻ然后将纹理特征㊁植被指数等特征作为模型输入ꎬ使用机器学习算法构建产量估测模型ꎻ最后引入Ｒ２和ＲＭＳＥ评价产量估测模型ꎮ模型构建时ꎬ将多种特征变量相结合往往能够改善作物估测模型的精度ꎮＥｌｓａｙｅｄ等[６５]利用偏最小二乘法将光谱指数㊁温度参数和植株含水量等数据融合ꎬ使得小麦产量的估测效果得到进一步改善(Ｒ２＝０.９７ꎬＲＭＳＥ＝２６.４８ｇ/ｍ２)ꎮＭａｉｍ￣ａｉｔｉｊｉａｎｇ等[６６]利用ＲＧＢ信息㊁光谱反射率及温度参数等多模态数据ꎬ基于中间级特征融合的ＤＮＮ(ＤＮＮ－Ｆ２)方法ꎬ准确估测了大豆产量(Ｒ２＝０.７２０ꎬｒＲＭＳＥ＝１５.９％)ꎮ严海军等[６７]使用无人机搭载多光谱相机在苜蓿的分枝期㊁现蕾期和初花期进行遥感监测ꎬ将植被指数与株高组合作为输入变量并采用支持向量回归算法构建模型ꎬ产量估测精度最高(Ｒ２＝０.９０ꎬＲＭＳＥ＝５００ｋｇ/ｈｍ２ꎬＮＲＭＳＥ＝１４.３％)ꎮ可见ꎬ选用多源数据融合构建模型的效果较好ꎮ另外ꎬ在构建模型时ꎬ使用的算法不同也会影响作物产量估测的精度ꎮ张少华等[６８]利用低空无人机遥感平台搭载多光谱相机㊁热红外相机和ＲＧＢ相机ꎬ同步获取小麦关键生育时期的无人机遥感影像ꎬ并提取光谱反射率㊁热红外温度和数字高程信息ꎬ选取并计算出相应的特征集ꎬ然后利用支持向量回归(ＳＶＲ)㊁多元线性回归(ＭＬＲ)㊁随机森林回归(ＲＦＲ)㊁偏最小二乘回归(ＰＬＳＲ)等机器学习算法建立小麦产量的估测模型ꎬ最终结果表明采用ＲＦＲ算法建立的模型效果最好(Ｒ２＝０.７２４ꎬＲＭＳＥ＝６１４.７２ｋｇ/ｈｍ２ꎬＭＡＥ＝４７８.０８ｋｇ/ｈｍ２)ꎮ申洋洋等[６９]采集冬小麦多光谱数据ꎬ选取多光谱相机的５个特征波段计算各生育时期的７２个植被指数ꎬ分别通过逐步多元线性回归㊁偏最小二乘回归㊁ＢＰ神经网络㊁支持向量机㊁随机森林构建不同生育时期的产量估算模型ꎬ其中基于随机森林算法建立的模型估算效果最优(Ｒ２＝０.９４ꎬＲＭＳＥ＝０.３２ꎬＲＥ＝９％)ꎮ赵鑫[７０]利用多旋翼无人机搭载数码相机拍摄小麦的可见光图像ꎬ经预处理后计算出植被指数和颜色特征ꎬ然后结合多种机器学习算法建立产量估测模型ꎬ其中随机森林算法模型精度最高(Ｒ２＝０.７４)ꎮ作物发育时期也会影响模型精度ꎮ刘昌华等[７１]以无人机多光谱影像为基础ꎬ提取冬小麦在几个生长阶段下的冠层多光谱数据并建立产量估算模型ꎬ其中返青期估算效果较差ꎬ拔节期㊁孕穗期㊁扬花期估算效果相近且较好(Ｒ２分别为０.９３㊁７７１㊀第４期㊀㊀㊀㊀㊀㊀曾世伟ꎬ等:基于无人机遥感的作物表型参数获取和应用研究进展０.９６㊁０.９４)ꎮ申洋洋等[６９]以冬小麦拔节期㊁孕穗期㊁抽穗期㊁灌浆期㊁成熟期的无人机多光谱影像为数据源ꎬ利用随机森林算法构建模型的Ｒ２㊁ＲＭＳＥ㊁ＲＥ分别为拔节期０.９２㊁０.３５㊁１１％ꎬ孕穗期０.９３㊁０.３３㊁１０％ꎬ抽穗期０.９４㊁０.３２㊁９％ꎬ灌浆期０.９２㊁０.３６㊁９％ꎬ成熟期０.７７㊁０.６７㊁３３％ꎬ可见ꎬ抽穗期的估算效果最好ꎬ拔节期㊁孕穗期㊁灌浆期估算效果接近㊁也较好ꎬ成熟期的估算精度最差ꎮ３㊀总结与展望本文综述了基于无人机遥感开展作物表型参数研究的过程和方法㊁无人机遥感平台及其在作物表型参数估测上的应用研究进展ꎮ无人机遥感平台凭借着工作效率高㊁灵活性好㊁成本低㊁分辨率高㊁适用于复杂野外环境等优点ꎬ成为研究作物表型参数的有利工具ꎬ为农业精细化管理及农田生态系统建模提供了技术支持ꎮ由于外界环境和作物自身因素影响以及研究方法的局限性ꎬ目前多数研究构建的表型参数模型的精确性㊁鲁棒性㊁泛化性等性能较差ꎬ缺乏能够较好估测不同作物类型的表型参数的通用模型和方法ꎬ而且目前无人机遥感监测表型参数信息的研究多集中于玉米㊁小麦㊁水稻㊁大豆等少数作物ꎬ其他作物类型鲜有研究ꎬ因此该技术研究在深度与广度上还有很大的发展空间ꎮ参㊀考㊀文㊀献:[１]㊀仇瑞承ꎬ魏爽ꎬ张漫ꎬ等.作物表型组学测量方法综述[Ｊ].中国农业文摘－农业工程ꎬ２０１９ꎬ３１(１):２３－３６ꎬ５５. [２]㊀周济ꎬＴａｒｄｉｅｕＦꎬＰｒｉｄｍｏｒｅＴꎬ等.植物表型组学:发展㊁现状与挑战[Ｊ].南京农业大学学报ꎬ２０１８ꎬ４１(４):５８０－５８８. [３]㊀ＴｏｔｈＣꎬＪóｚ'ｋóｗＧ.Ｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍｓａｎｄｓｅｎｓｏｒｓ:ａｓｕｒ￣ｖｅｙ[Ｊ].ＩＳＰＲＳＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙａｎｄＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓ￣ｉｎｇꎬ２０１６ꎬ１１５:２２－３６.[４]㊀ＷｅｉＸＪꎬＸｕＪＦꎬＧｕｏＨＮꎬｅｔａｌ.ＤＴＨ８ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｓｆｌｏｗｅｒｉｎｇｉｎｒｉｃｅꎬｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｐｌａｎｔｈｅｉｇｈｔａｎｄｙｉｅｌｄｐｏｔｅｎｔｉａｌｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ[Ｊ].ＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌｏｇｙꎬ２０１０ꎬ１５３(４):１７４７－１７５８. [５]㊀ＡｌｈｅｉｔＫＶꎬＢｕｓｅｍｅｙｅｒＬꎬＬｉｕＷＸꎬｅｔａｌ.Ｍｕｌｔｉｐｌｅ￣ｌｉｎｅｃｒｏｓｓＱＴＬｍａｐｐｉｎｇｆｏｒｂｉｏｍａｓｓｙｉｅｌｄａｎｄｐｌａｎｔｈｅｉｇｈｔｉｎｔｒｉｔｉｃａｌｅ(ˑＴｒｉｔｉｃｏｓｅｃａｌｅＷｉｔｔｍａｃｋ)[Ｊ].ＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄＡｐｐｌｉｅｄＧｅｎｅｔ￣ｉｃｓꎬ２０１４ꎬ１２７:２５１－２６０.[６]㊀ＧｕｏＷꎬＦｕｋａｔｓｕＴꎬＮｉｎｏｍｉｙａＳ.Ａｕｔｏｍａｔｅｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｆｌｏｗｅｒｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｓｉｎｒｉｃｅｕｓｉｎｇｆｉｅｌｄ￣ａｃｑｕｉｒｅｄｔｉｍｅ￣ｓｅｒｉｅｓＲＧＢｉｍａｇｅｓ[Ｊ].ＰｌａｎｔＭｅｔｈｏｄｓꎬ２０１５ꎬ１１:１－１５.[７]㊀ＳｉｅｂｅｒｔＳꎬＥｗｅｒｔＦꎬＲｅｚａｅｉＥＥꎬｅｔａｌ.Ｉｍｐａｃｔｏｆｈｅａｔｓｔｒｅｓｓｏｎｃｒｏｐｙｉｅｌｄｏｎｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｏｆｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｃａｎｏｐｙｔｅｍｐｅｒａ￣ｔｕｒｅ[Ｊ].ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈＬｅｔｔｅｒｓꎬ２０１４ꎬ９(４):０４４０１２. [８]㊀张芳毓ꎬ谭永毅ꎬ聂婧ꎬ等.无人机多光谱在农业中的应用[Ｊ].智慧农业导刊ꎬ２０２２ꎬ２(２４):１１－１３.[９]㊀ＨｕｓｓａｉｎＳ.基于无人机载多光谱相机的油菜表观参数反演及早期草害检测[Ｄ].武汉:华中农业大学ꎬ２０２１. [１０]ＣｏｌｏｍｉｎａＩꎬＭｏｌｉｎａＰ.Ｕｎｍａｎｎｅｄａｅｒｉａｌｓｙｓｔｅｍｓｆｏｒｐｈｏｔｏｇｒａｍ￣ｍｅｔｒｙａｎｄｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇ:ａｒｅｖｉｅｗ[Ｊ].ＩＳＰＲＳＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈｏ￣ｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙａｎｄＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇꎬ２０１４ꎬ９２:７９－９７. [１１]ＺｈｏｎｇＹＦꎬＷａｎｇＸＹꎬＸｕＹꎬｅｔａｌ.Ｍｉｎｉ￣ＵＡＶ￣ｂｏｒｎｅｈｙｐｅｒ￣ｓｐｅｃｔｒａｌｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇ:ｆｒｏｍｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｏａｐ￣ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＩＥＥＥＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇＭａｇａ￣ｚｉｎｅꎬ２０１８ꎬ６(４):４６－６２.[１２]ＷａｎｇＴＨꎬＬｉｕＹＤꎬＷａｎｇＭＨꎬｅｔａｌ.ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＵＡＳｉｎｃｒｏｐｂｉｏｍａｓｓｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ:ａｒｅｖｉｅｗ[Ｊ].ＦｒｏｎｔｉｅｒｓｉｎＰｌａｎｔＳｃｉ￣ｅｎｃｅꎬ２０２１ꎬ１２:６１６６８９.[１３]ＸｕＲꎬＬｉＣＹꎬＰａｔｅｒｓｏｎＡＨ.Ｍｕｌｔｉｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｉｎｇａｎｄｕｎ￣ｍａｎｎｅｄａｅｒｉａｌｓｙｓｔｅｍｓｆｏｒｃｏｔｔｏｎｐｌａｎｔｐｈｅｎｏｔｙｐｉｎｇ[Ｊ].ＰＬｏＳＯＮＥꎬ２０１９ꎬ１４(２):ｅ０２０５０８３.[１４]李晶ꎬ车英ꎬ王加安ꎬ等.折反射共光路多谱段激光雷达光学系统设计[Ｊ].中国激光ꎬ２０１８ꎬ４５(５):２７３－２７８. [１５]ＹａｎｇＧＪꎬＬｉｕＪＧꎬＺｈａｏＣＪꎬｅｔａｌ.Ｕｎｍａｎｎｅｄａｅｒｉａｌｖｅｈｉｃｌｅｒｅ￣ｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｆｏｒｆｉｅｌｄ￣ｂａｓｅｄｃｒｏｐｐｈｅｎｏｔｙｐｉｎｇ:ｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｔｕｓａｎｄｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ[Ｊ].ＦｒｏｎｔｉｅｒｓｉｎＰｌａｎｔＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１７ꎬ８:１１１１. 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湖南省长沙县望城区浏阳市宁乡市平江县2022-2023学年高三下学期3月调研考试生物试卷

2023年3月高三联考试题卷生物学注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡上。

2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。

如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。

回答非选择题时，将答案写在答题卡上。

写在本试卷上无效。

3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

一、选择题：本题共12小题，每小题2分，共24分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的。

1．鸭子主要以玉米等植物为食，有时也吃鱼虾。

食物经消化吸收后转化为鸭子自身的营养成分，下列相关叙述正确的是A. 鸭子与玉米的细胞中各种元素的含量相同B. 玉米与鱼虾中的各种糖类都能为鸭子提供能量C. 虾的几丁质外壳是一种可用于制造人造皮肤的多糖D. 供能不足时，鸭子体内脂肪可大量转化成糖类2. 部分蛋白质的合成过程如下：在游离核糖体上合成信号肽，信号肽引导游离的核糖体附着到内质网上，肽链进入内质网腔中继续合成直至结束，最终合成的蛋白质不含信号肽序列。

下列叙述正确的是A. 信号肽进入内质网不消耗ATPB. 内质网腔中切除信号肽的酶具有专一性C. 肽链的折叠与组成肽链的氨基酸序列没有关系D. 内质网上的核糖体合成的蛋白质都是分泌蛋白3. 细胞内Na+区隔化是植物抵御盐胁迫的途径之一，液泡膜上H+-焦磷酸酶能利用水解焦磷酸释放的能量将H+运进液泡，建立液泡膜两侧的H+浓度梯度，该浓度梯度能驱动液泡膜上的转运蛋白M将H+运出液泡，同时将Na+由细胞质基质运进液泡，实现Na+区隔化。

下列叙述不合理的是A. 细胞质基质中的H+以主动运输的方式进入液泡B. H+-焦磷酸酶及转运蛋白M均具有转运功能C. 细胞内Na+区隔化增加了细胞的吸水能力D. 低温低氧条件下上述Na+转运过程不受影响4. 研究发现机体内多种因素可以激发或抑制细胞的增殖，例如cAMP能抑制细胞的分裂，促进细胞的分化，cGMP与之相反。

营养胁迫调控弯曲隐球酵母转化N-乙酰-D-葡萄糖胺生产油脂

营养胁迫调控弯曲隐球酵母转化N-乙酰-D-葡萄糖胺生产油脂高宁;刘洒洒;包汭琪;谢同舟;纪超凡;董秀萍;林心萍【摘要】Cryptococcus curvatus ATCC 20509 using N-acetylglucosamine as unique carbon source was used to investigate phosphorus and sulfate limitation impact on lipid accumulation, and fatty acid compositions were also analyzed by GC-MS.The results illustrated that both phosphorus and sulfur limitation could regulate lipid accumulation under nitrogen-rich condition.The lipid content and yield increased with n(C)/n(P) ratio increasing, while, increased initially and then decreased with n (C)/n(S) ratio increasing.The fatty acid analysis showed that the content of saturated fatty acid decreased first and then increased with n(C)/n(P) ratio increasing, while the content of saturated fatty acid increased first and then decreased with n(C)/n(S) ratio increasing.%以一株可利用N-乙酰-D-葡萄糖胺(GlcNAc)为唯一碳源的菌株--弯曲隐球酵母(Cryptococcus curvatus ATCC 20509)为研究对象,分别采用磷元素限制和硫元素限制,考察对其油脂积累的影响,并对脂肪酸组分进行了分析.结果表明,磷、硫元素均可调控该酵母在氮源丰富条件下的油脂积累,油脂含量和油脂得率随碳磷摩尔比的增高而增高,随碳硫摩尔比的增高呈先上升后下降的趋势.脂肪酸组分分析表明,饱和脂肪酸含量随着碳磷摩尔比的增加先下降后上升,随着碳硫摩尔比的增加呈先上升后下降的趋势.【期刊名称】《大连工业大学学报》【年(卷),期】2017(036)003【总页数】5页(P157-161)【关键词】弯曲隐球酵母;油脂;营养胁迫【作者】高宁;刘洒洒;包汭琪;谢同舟;纪超凡;董秀萍;林心萍【作者单位】大连工业大学食品学院, 辽宁大连 116034;大连工业大学国家海洋食品工程技术研究中心, 辽宁大连 116034;大连工业大学食品学院, 辽宁大连 116034;大连工业大学国家海洋食品工程技术研究中心, 辽宁大连 116034;大连工业大学食品学院, 辽宁大连 116034;大连工业大学国家海洋食品工程技术研究中心, 辽宁大连 116034;大连工业大学食品学院, 辽宁大连 116034;大连工业大学国家海洋食品工程技术研究中心, 辽宁大连 116034;大连工业大学食品学院, 辽宁大连 116034;大连工业大学国家海洋食品工程技术研究中心, 辽宁大连 116034;大连工业大学食品学院, 辽宁大连 116034;大连工业大学国家海洋食品工程技术研究中心, 辽宁大连 116034;大连工业大学食品学院, 辽宁大连 116034;大连工业大学国家海洋食品工程技术研究中心, 辽宁大连 116034【正文语种】中文【中图分类】TS222;Q815随着油脂需求量的日益增加，动植物油脂已经不足以满足人类的需求，开发微生物油脂迫在眉睫[1-2]。

高渗胁迫对光滑球拟酵母蛋白质组的影响

高渗胁迫对光滑球拟酵母蛋白质组的影响徐沙;刘立明【摘要】光滑球拟酵母(Torulopsis glabrata)在生产丙酮酸的过程中,发酵液渗透压不断提高,导致细胞生长缓慢,影响丙酮酸的持续积累.实验通过二维电泳和同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)技术,比较不同渗透压条件下蛋白质组的差异.结果表明,在渗透压为1 765、2 603和3 324 mOsmol/kg时,相对于对照条件(860mOsmol/kg),分别有125、91和109个蛋白表达水平上调,94、89和78个蛋白表达水平下调,其中中心代谢和能量代谢途径的蛋白质表达量明显提高.此外,研究还发现,渗透压胁迫可诱导超氧化物歧化酶和富脯蛋白的表达量增加,前者可能和高渗环境下活性氧簇的积累有关,而后者可能与胞内脯氨酸的积累有关.该文为后续研究如何提高T.glabrata抵御高渗胁迫的能力提供理论依据.【期刊名称】《食品与发酵工业》【年(卷),期】2014(040)007【总页数】5页(P6-10)【关键词】蛋白质组;同位素标记相对和绝对定量技术;光滑球拟酵母【作者】徐沙;刘立明【作者单位】江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室,江苏无锡,214122;江南大学生物工程学院糖化学与生物技术教育部重点实验室,江苏无锡,214122;江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室,江苏无锡,214122;江南大学食品科学与技术国家重点实验室,江苏无锡,214122【正文语种】中文光滑球拟酵母(Torulopsis glabrata)发酵生产丙酮酸过程中，为了维持发酵体系的pH始终处于最适范围，需要流加NaOH等碱性物质。

随着NaOH等中和剂的不断添加，发酵体系渗透压不断升高，导致细胞活力和丙酮酸积累能力的显著下降，最终影响丙酮酸生产效率。

前期研究表明，在利用T.glabrata发酵生产丙酮酸的过程中，当发酵液中丙酮酸浓度大于45 g/L时，丙酮酸合成能力受到显著限制，高渗透压的抑制作用在此时成为进一步优化发酵过程的关键限制因素［1］。

镰刀菌真菌毒素的分类与研究

㊀第46卷第2期2024年4月中国糖料Sugar Crops of China Vol.46,No.2Apr. 2024doi :10.13570/ki.scc.2024.02.010http ://收稿日期:2023-05-26基金项目:广西大学甘蔗与制糖产业学院专项科研项目生物菌肥对甘蔗抗梢腐病的绿色防控 (ASSI -2022005);财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系(糖料)专项(CARS 170109)资助㊂第一作者:林文凤(1998-),女,广西藤县人,在读研究生,研究方向为作物学,E -mail :lin 1224540633@ ㊂通信作者:张木清(1966-),男,福建福州人,教授,博士生导师,研究方向为甘蔗种质创新与遗传改良,E -mail :zmuqing @163.com ;暴怡雪(1991-),女,河南新乡人,助理教授,硕士生导师,研究方向为甘蔗抗病分子育种,E -mail :baoyixue 57319@ ㊂镰刀菌真菌毒素的分类与研究林文凤1,2,暴怡雪1,3,张木清1,2(1.广西大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室,南宁530004;2.广西大学广西甘蔗生物学重点实验室,南宁㊀㊀㊀㊀530004;3.广西大学甘蔗与制糖产业学院,南宁530004)摘㊀要:镰刀菌是甘蔗梢腐病的病原菌,它所产生的真菌毒素导致的病害,是当今世界上的一大生产防治难题㊂其中,玉米赤霉烯酮(Zearalenone ),单端孢霉烯族毒素(Trichothecenes )㊁伏马菌素(Fumonisin )是当前研究中最受关注㊁影响极为广泛的三种镰刀菌毒素㊂本文阐述了甘蔗梢腐病病原镰刀菌所产毒素的主要种类㊁危害及相关研究,并探讨了未来可能的研究方向,为甘蔗真菌性病害研究提供相应的参考与借鉴㊂关键词:镰刀菌属;真菌毒素;分类中图分类号:S 566.1㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A 文章编号:1007-2624(2024)02-0072-06林文凤,暴怡雪,张木清.镰刀菌真菌毒素的分类与研究[J ].中国糖料,2024,46(2):72-77.LIN Wenfeng ,BAO Yixue ,ZHANG Muqing.Classification and research of Fusarium mycotoxins [J ].Sugar Crops of China ,2024,46(2):72-77.0㊀引言甘蔗梢腐病(Pokkah boeng disease ,PBD )是一种世界性的真菌病害,其发生几乎遍及所有的甘蔗生产国家和地区,对我国甘蔗产业造成严重损失,已经成为影响国内甘蔗生产的主要限制条件㊂2009 2011年,广西蔗区甘蔗真菌病害调查显示,甘蔗梢腐病在整个蔗区普遍发生,部分蔗区(柳州㊁隆安和北海等地)发病率在25%以上,最高达40%[1]㊂该病主要发生在甘蔗梢头的嫩叶部位,感病部位叶片扭缠在一起,严重时梢头生长点会出现腐烂,幼嫩叶片坏死,整株甘蔗枯死㊂甘蔗梢腐病的病原菌为镰刀菌(Fusarium ),属半知菌亚门,无性阶段为串珠镰刀菌(Fusarium moniliforme Sheldon ),有性阶段为串珠赤霉菌(Gibberella moniliforme Wineland )㊂其作为农作物以及经济作物的重要病原菌,可以侵染甘蔗㊁小麦㊁水稻和高粱等多种作物,且会伴随分泌多种严重影响作物产量的真菌毒素,其中伏马菌素㊁呕吐毒素㊁玉米赤霉烯酮是在作物生产㊁加工上影响最为广泛的镰刀菌毒素,故在此篇文章中进行重点讲述㊂镰刀菌毒素是由镰刀菌产生的非寄主专化性毒素,具有毒性强㊁污染频率高的特点,可引起植物维管束萎蔫㊁组织腐烂㊁生长抑制等各种症状,对于动物甚至人类来说其作为食源性疾病的重要根源也有不容忽视的损害[2-3]㊂目前国内对甘蔗梢腐病病原的研究主要集中在菌种的分离鉴定上,随着组学技术的发展,病原菌镰刀菌及其毒素的致病机制将会是未来的研究热点㊂其中,真菌毒素基因所编码的真菌毒素使寄主细胞37㊀第46卷,第2期林文凤,等:镰刀菌真菌毒素的分类与研究的正常生理功能失调或直接杀死寄主细胞,因此在甘蔗梢腐病的潜育期和发病期间,除了镰刀菌的侵染及其与寄主互作使得植株感病严重外,镰刀菌产生的真菌毒素对甘蔗致病有着关键性作用㊂目前很多研究利用基因敲除技术对毒素关键基因的功能进行缺失验证,也可证明毒素在植物致病上的重要作用[4]㊂1935年,德国科学家WOLLENWEBER和REINKING将镰刀菌属进行科学分类与归纳[5],但目前对于镰刀菌毒素方面还没有比较系统性的分类㊂本文阐述了镰刀菌毒素的种类㊁相关研究及未来研究方向,以期为有关科研工作者进行甘蔗和其他作物镰刀菌病害的抗病育种研究提供系统的参考㊂1㊀玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZON)1.1㊀ZON相关研究ZON毒素,又称F-2毒素,化学结构与内源性雌激素类似,由尖孢镰刀菌(F.oxysporum)㊁禾谷镰刀菌(F.graminearum)等土壤镰刀菌产生㊂ZON毒素极易污染玉米㊁水稻㊁小麦㊁高粱等谷物及食品,使其蛋白质变性,品质和安全性下降㊂ZON在植物中会导致种子的发芽率显著降低并对叶片产生一定的损伤,同时使作物的产量降低[6],并通过食物链蓄积对人体和动物健康产生重要影响㊂同时,ZON具有较强的生殖毒性㊁致癌毒性㊁基因毒性及细胞毒性,当受污染的食物被人与动物摄入后, ZON会优先与雌激素受体结合,参与并干扰宿主的生殖过程,并对多种脏器产生不同程度的损伤㊂虽然ZON的毒性偏低,但是由于其在粮食和饲料中广泛存在且不易代谢,长期摄入将导致严重的健康问题㊂经研究发现,ZON毒素可以导致猪的生殖功能障碍[7]及引起动物产生雌性激素亢进症,同时会诱导肝脏损伤等[8]㊂有研究表明,浓度为1mg/kg的ZON毒素就能导致动物出现雌性化现象,而达到(50~100mg/kg)时将会对动物的生育㊁胎儿的发育等产生极其恶劣的影响[9]㊂有研究报道,ZON可能和致癌物乙烯雌酚(DES)相似[10],ZON及其代谢产物可能诱导乳腺癌㊁子宫内膜癌㊁前列腺癌等癌症相关基因表达并使抑癌基因表达下调[11-14],国际癌症研究中心(International Agency of Research Cancer,IARC)将该类毒素归类为3类致癌物[15-16]㊂1.2㊀ZON的生物合成调控基因ZON毒素生物合成途径中,有四个基因产物不可或缺,包括PKS4㊁PKS13㊁乙醇氧化酶FG_12056和转录因子FG_02398[17-18]㊂KIM等报道了两种不同的PKS(ZEA1,即PKS13;ZEA2,即PKS4),并推断其在ZON生物合成中发挥着重要作用,这是由于玉米赤霉烯酮中存在酮官能团(如间苯二酚环中的烯醇)[19-20]㊂2㊀单端孢霉烯族毒素(Trichothecene,TS)2.1㊀TS相关研究单端孢霉烯族是由多个融合环组成的化学结构相似的倍半萜烯类化合物,该族毒素包含种类甚广,性质差异也较大㊂根据化学结构可将TS分为A㊁B㊁C㊁D四种类型,目前对TS毒素的研究主要集中在T-2毒素和脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalenol,DON)㊂TS通过抑制动物体内的遗传物质与蛋白质的合成,破化核糖体的结构以及酶类功能,引起生长阻滞从而产生毒害作用㊂DON作为检出率最高的TS毒素,在全球的污染情况非常严重,是当今真菌毒素的研究重点之一㊂DON毒素又称呕吐毒素,主要由禾谷镰刀菌(F.graminearum)㊁雪腐镰刀菌(F.nivale)㊁串珠镰刀菌(F.moniliforme)和黄色镰刀菌(F.culmorum)等丝状真菌产生㊂DON的产生常伴随着乙酰化衍生物3-乙酰基呕吐毒素(3-Ac-DON)和15-乙酰基呕吐毒素(15-Ac-DON)的形成,同时二者作为其生物合成前体极性很大,扩散速度和转化利用率高,在一些细胞内的毒性甚至比DON更强[21-22]㊂该毒素作为一种强致病因子还会产生广泛的毒性效应,DON在植物疾病发展中常作为毒力因子发挥作用[23],DON对植物的毒性47中国糖料2024作用主要表现为生长迟缓㊁幼苗抑制和绿色苗再生㊂同时由于DON具有水溶性,可以通过植物韧皮部导管分布到穗和籽粒中,从而通过抑制植物反应来促进真菌增殖[24]㊂DON具有强烈的细胞毒性㊁生殖毒性㊁遗传毒性和免疫毒性以及致癌㊁致畸㊁致突变效应㊂DON的毒性源于其能透过细胞屏障,抑制蛋白质㊁RNA等大分子物质的合成,造成细胞代谢紊乱㊁促进炎症反应从而诱导细胞凋亡㊂同时DON毒素及其乙酰化衍生物常与其它毒素存在联合污染现象,例如黄曲霉素㊁伏马菌素等㊂2.2㊀TS的生物合成调控基因目前已发现有12~16个基因与镰刀菌属的TS毒素合成相关,这些基因统称为Tri基因,不同种类的镰刀菌单端孢霉烯族毒素的生物合成基因簇之间具有高度的共线性和一致性㊂其中,Tri5是第一个被鉴定和克隆的单端孢霉烯族毒素合酶基因,现已证实该基因参与镰刀菌真菌毒素DON共同前体-单端孢霉二烯的合成过程,具有重要的生物调控作用㊂Tri5基因簇中依次包含十二个基因(Tri8㊁7㊁3㊁4㊁6㊁5㊁10㊁9㊁11㊁12㊁13㊁14)[25]㊂该基因簇中与Tri5相邻的两个转录因子Tri6和Tri10在毒素合成调控中有重要的作用,基因敲除实验表明删除这三个基因中任何一个都会使得Tri基因不表达,从而导致DON毒素缺失[26]㊂3㊀伏马菌素(Fumonisin,FB)3.1㊀FB相关研究伏马菌素是由串珠镰刀菌(F.moniliforme)㊁轮枝镰孢菌(F.verticillioides)和层出镰刀菌(F. proliferatum)等为主的致病菌产生的具有免疫抑制作用的双酯型水溶性代谢产物,可引起小麦根腐病㊁玉米枯萎病㊁玉米穗腐病等植物疾病㊂目前已发现的伏马菌素主要分为A族㊁B族㊁C族和P族,其中以B族为代表的FB1毒性最强,危害范围最广,含量占伏马菌素的70%~80%㊂由于FB结构式稳定,受热不易分解,水解后的代谢产物仍具有毒性,故此在粮食生产和加工上极易污染,成为生产的一大棘手难题㊂FB对植物的毒害作用主要是通过引起植物发生过敏反应㊁叶绿素降解及细胞膜脂质的过氧化而对植物造成不可逆的伤害[27-28]㊂它与多种动物和人类真菌中毒症有关,据相关研究,FB会造成马脑白质软化症(ELEM)㊁猪肺水肿症(PPE)㊁羊肝肾病变等动物疾病的发生,另外FB也可能对小鼠神经外周有一定的影响[29]㊂FB的毒性机制亦与炎症㊁线粒体损伤和影响细胞周期有关㊂当FB作用于细胞时,相关抗氧化酶基因表达水平下调,细胞内ROS水平会显著上升,对细胞内的生物大分子DNA㊁RNA㊁蛋白质等产生明显的氧化损伤效应[30]㊂1993年,伏马菌素被世界卫生组织下属的癌症研究机构划定为2B类致癌物,评估其可能存在致癌性,但相关机理还待进行更深一步的研究㊂3.2㊀FB的生物合成调控基因伏马菌素的生物合成基因簇(FUM)共17个,由于其合成受高还原性聚酮合酶的参与,其中FUM1作为编码聚酮合酶(PKS)的关键基因若是缺失或失活,菌株均无法合成FB毒素㊂除了FUM家族以外,一些与FB毒素的相关基因也在被发掘与研究㊂如PAC1㊁FCC1㊁CPP1㊁AREA㊁FST1等也对FB毒素的合成起一定作用[31-35]㊂4㊀其他镰刀菌素近年来,各国科研人员以PCR技术为基础对产毒镰刀菌进行一系列分析,许多新型镰刀菌毒素被接连鉴定㊂新兴镰刀菌属毒素中的白僵菌素(Beauvericin,BEA)[36]㊁恩镰孢菌素(Enniatins,ENNs)[37]㊁镰刀菌酸(Fusaric acid,FA)㊁串珠镰刀菌素(Moniliformin,MON)等毒素的相关研究也接连被报道㊂迄今为止,已发现有20余种镰刀菌可以产BEA或ENNs毒素,二者分别由BEA合成酶和ENNs合成酶催化完成,esyn1基因作为两者的重要产毒基因对其生物合成有着重要影响㊂有报道发现,ENNs毒素可在短期内引起癌症细胞的增殖[38],而BEA具有遗传毒性,可通过诱导染色体畸变㊁姐妹染色单体交换和微核形成引起细胞凋57㊀第46卷,第2期林文凤,等:镰刀菌真菌毒素的分类与研究亡[39]㊂对于这两种毒素,目前国际上研究得比较多,国内在BEA及ENNs毒性方面的研究还是鲜少开展㊂FA属于聚酮衍生的代谢物,由镰刀菌酸生物合成基因簇FUB簇调控其合成㊂FA可以影响植物的生理过程,抑制ATP合成酶活性,破坏细胞内的水分平衡,扰乱植物代谢,从而使植株萎蔫坏死㊂有研究表明, FA对尖孢镰刀菌侵染植物起到先导㊁加速作用,在侵染初期,病菌通过分泌FA来干扰植物体线粒体功能,引起细胞凋亡,为尖孢镰刀菌从根部侵入做准备[40]㊂直至侵染后期,FA都始终在植物根系中产生,同时FA 通过植物的蒸腾作用源源不断运往叶片组织中,使植物出现萎蔫症状,病原菌进入腐生阶段[41]㊂MON作为一种水溶性毒素,常以钠盐和钾盐的形式存在于自然环境中,通过与丙酮酸脱羧酶㊁α酮戊二酸脱氢酶竞争活性位点,阻碍三羧酸循环的正常运转而产生毒性作用㊂MON具有植物毒性,可引起细胞坏死,影响植物的生长调节并发生叶片卷曲等症状[42]㊂5　讨论与展望甘蔗梢腐病是由镰刀菌属(Fusarium sp.)引起的一种真菌性病害㊂目前,甘蔗梢腐病在我国蔗区呈现全年流行的趋势,对我国食糖安全构成巨大威胁㊂镰刀菌产生的毒素不仅影响甘蔗产量,还会污染粮食㊁饲料和环境,严重危害人畜健康㊂因此,对镰刀菌毒素进行研究已经刻不容缓㊂目前,前人在毒素方面的研究已取得一定成果,参与调控镰刀菌毒素的生物合成功能基因也被逐步鉴定和验证,但仍面临着很多挑战与难题㊂关于已分离出的脱毒菌株的具体脱毒机理大多都未被阐明,其安全性也有待验证;梢腐病毒素的调控代谢机理,毒素侵染宿主时的具体作用机制等仍需进一步深入挖掘㊂因此,将来的研究重点建议放在以下方面:1)增加对镰刀菌次生代谢产物的合成㊁分类㊁转化的认识,加强对镰刀菌新兴毒素的研究与防控;2)从基因水平解析镰刀菌毒素的代谢与调控;3)持续挖掘镰刀菌毒素活性快速检测技术的潜力,并探索高效安全无污染的脱毒方法,进一步推动甘蔗产业高质量发展;4)从组学上探索镰刀菌毒素的致病机制,从而建立甘蔗毒素污染防控策略;5)深入研究毒素与毒素,毒素与寄主,毒素与环境之间的相互联系㊂参考文献1韦金菊邓展云黄诚华等.广西甘蔗主要真菌病害调查初报 J .南方农业学报20124391316-1319.2DESJARDINS A E PROCTOR R H.Molecular biology of Fusarium mycotoxins J .International Journalof Food Microbiology 2007119147-50.3SMITH D HENDERSON R.Mycotoxins and animal foods M .Boca Raton CRC Press 1991.4林镇跃阙友雄刘平武等.植物致病镰刀菌的研究进展 J .中国糖料2014158-6478.5WOLLENWEBER H W REINKING O A.Die fusarium ihre bescheribung schadwirkung und bekampfung M .Berlin Verlag Paul Parey 1935.6周英焕冯雪莲李留安等.玉米赤霉烯酮脱毒以及植物精油抑菌作用的研究进展 J .养殖与饲料2021201084-86. 7TSAKMAKIDIS I A LYMBEROPOULOS A G ALEXOPOULOS C et al.In 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MolecularPlant Pathology 200892203-211.36MORETTI A LOGRIECO A BOTTALICO A et al.Beauvericin production by Fusarium subglutinans from different geographical areas J .Mycological Research 1995993282-286.37BLAIS L A APSIMON J W BLACKWELL B A et al.Isolation and characterization of enniatins from Fusarium-avenaceum DAOM-196490 J .Canadian Journal of Chemistry 20117051281-1287.38DORNETSHUBER R HEFFETER P KAMYAR MR et al.Enniatin exerts p53-dependent cytostatic and p53-independent cytotoxic activities against human cancer cells J .Chem Res Toxicol 200720465-473.39WU Q PATOCKA J KUCA K.Beauvericin a Fusarium mycotoxin Anticancer activity mechanisms and human exposure77㊀第46卷,第2期林文凤,等:镰刀菌真菌毒素的分类与研究risk assessment J .Mini Rev Med Chem 2019193206-214.40LIU S W LI J ZHANG Y et al.Fusaric acid instigates the invasion of banana by Fusarium oxysporum f.sp.cubense TR4 J .New Phytologist 20202252913-929.41王瑞瑞王敏曾吉兴等.镰刀菌酸在尖孢镰刀菌侵染过程中的产生规律及运输过程探究 J .植物病理学报2022 523465-475.42FRAEYMAN S CROUBELS S DEVREESE M et al.Emerging fusarium and alternaria mycotoxins occurrence toxicity and toxicokinetics J .Toxins 201797228.Classification and Research of Fusarium MycotoxinsLIN Wenfeng,BAO Yixue,ZHANG Muqing(1.State Key Lab for Conservation and Utilization of Subtropical Agric-Biological Resources,Guangxi University,Nanning530004;2. Guangxi Key Lab for Sugarcane Biology,Guangxi University,Nanning530004;3.Academy of Sugarcane and Sugar Industry,Guangxi ㊀㊀㊀㊀University,Nanning530004)Abstract:Fusarium is a pathogen of sugarcane pokkah boeng disease.The disease caused by mycotoxins produced by Fusarium is a major problem in production and control in the world today.Among them, Zearalenone,Trichothecenes and Fumonisin are the three Fusarium toxins that have attracted the most attention and have an extremely wide influence in current research.This paper describes the main types,hazards and related research of Fusarium toxin produced by sugarcane Fusarium,and discusses possible future research directions,providing corresponding reference for the research of sugarcane fungal diseases.Key words:Fusarium;mycotoxin;classification。

拟南芥甘露糖苷酶Ⅰ和人 N-乙酰葡萄糖胺转移酶Ⅰ的原核表达及其多克隆抗体制备

拟南芥甘露糖苷酶Ⅰ和人 N-乙酰葡萄糖胺转移酶Ⅰ的原核表达及其多克隆抗体制备胡晓;巩新;唱韶红;何建勇;吴军;刘波【期刊名称】《生物技术通讯》【年(卷),期】2012(000)006【摘要】目的：在大肠杆菌中分别重组表达拟南芥甘露糖苷酶Ⅰ(ATMDSI)和人N-乙酰葡萄糖胺转移酶 I(HsGnTI),制备其多克隆抗体,为基因表达鉴定提供检测抗体.方法：用 PCR 方法克隆 ATMDSI、HsGnTI 基因片段,连接至pBV220表达载体后转化大肠杆菌DH5α,获得表达菌株,通过42℃升温诱导表达,制备纯化ATMDSI 和 HsGnTI；纯化的蛋白以80μg/kg 的剂量免疫大耳白兔,经3次免疫后,采集血清制备其相应的多克隆抗体；采用 Western 印迹检测多克隆抗体的特异性.结果：获得 ATMDSI 和 HsGnTI 基因片段,并构建了其相应的原核表达载体pBV220-ATMDSI、pBV220-HsGnTI,在大肠杆菌中表达了重组 ATMDSI 和HsGnTI,SDS-PAGE 分析显示其相对分子质量分别为45.3×103和46.9×103,与理论值一致；用纯化的蛋白免疫大耳白兔后制备了抗 ATMDSI、HsGnTI 多克隆抗体,Western 印迹结果证明该抗体具有较高的特异性.结论：获得了特异性较高的抗ATMDSI、HsGnTI 多克隆抗体血清,为甘露糖苷酶Ⅰ和 N-乙酰葡萄糖胺转移酶Ⅰ的研究提供了检测抗体.%10.3969/j.issn.1009-0002.2012.06.011【总页数】4页(P817-820)【作者】胡晓;巩新;唱韶红;何建勇;吴军;刘波【作者单位】军事医学科学院生物工程研究所,北京 100071; 沈阳药科大学生命科学与生物制药学院,辽宁沈阳 110016;军事医学科学院生物工程研究所,北京100071;军事医学科学院生物工程研究所,北京 100071;沈阳药科大学生命科学与生物制药学院,辽宁沈阳 110016;军事医学科学院生物工程研究所,北京 100071;军事医学科学院生物工程研究所,北京 100071【正文语种】中文【中图分类】Q78;R392.1【相关文献】1.单端孢酶烯3-0-乙酰转移酶编码基因Tri101的原核表达及多克隆抗体制备 [J], 董飞;祭芳;吴季荣;殷宪超;徐剑宏;史建荣2.飞蝗葡萄糖胺-6-磷酸-N-乙酰转移酶的特性及生物学功能 [J], 张欢欢;张学尧;刘晓健;马恩波;张建珍3.PMP柱前衍生化法测定N-乙酰-D-甘露糖胺和N-乙酰-D-葡萄糖胺 [J], 陈鹏远;朱蕾;谢锋;尚广东4.八字地老虎β-N-乙酰葡萄糖胺糖苷酶基因cDNA序列的克隆及原核表达研究[J], 樊东;高艳玲;郭博智;韩岚岚;周长梅;王晓云;刘健5.人源β-N-乙酰葡糖胺转移酶Ⅰ(hGnT-Ⅰ)的原核表达与活性鉴定 [J], 陆天天;王宁;高晓冬因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

EMS_诱变创制水稻抗乙酰辅酶A_羧化酶抑制剂类除草剂种质

江苏农业学报(ＪｉａｎｇｓｕＪ.ｏｆＡｇｒ.Ｓｃｉ.)ꎬ２０２３ꎬ３９(２):３０５￣３１２ｈｔｔｐ://ｊｓｎｙｘｂ.ｊａａｓ.ａｃ.ｃｎ江㊀群ꎬ凌溪铁ꎬ唐兆成ꎬ等.ＥＭＳ诱变创制水稻抗乙酰辅酶Ａ羧化酶抑制剂类除草剂种质[Ｊ].江苏农业学报ꎬ２０２３ꎬ３９(２):３０５￣３１２.ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１０００￣４４４０.２０２３.０２.００１ＥＭＳ诱变创制水稻抗乙酰辅酶Ａ羧化酶抑制剂类除草剂种质江㊀群１ꎬ㊀凌溪铁２ꎬ㊀唐兆成２ꎬ㊀周珍珍２ꎬ㊀张保龙１ꎬ２(１.海南大学热带作物学院/三亚南繁研究院ꎬ海南海口５７０２２８ꎻ２.江苏省农业科学院种质资源与生物技术研究所/江苏省农业生物学重点实验室ꎬ江苏南京２１００１４)收稿日期:２０２２￣１１￣２５基金项目:江苏省农业科技自主创新基金项目[ＣＸ(２１)２０４１]作者简介:江㊀群(１９９８－)ꎬ女ꎬ四川宜宾人ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事水稻抗除草剂育种研究ꎮ(Ｅ￣ｍａｉｌ)１６９２５７９２６４＠ｑｑ.ｃｏｍ通讯作者:张保龙ꎬ(Ｅ￣ｍａｉｌ)ｚｈｂｌ２２４８＠ｈｏｔｍａｉｌ.ｃｏｍꎻ周珍珍ꎬ(Ｅ￣ｍａｉｌ)ｚｈｅｎｚｈｅｎｚｈｏｕｎｊ＠１６３.ｃｏｍ㊀㊀摘要:㊀创制非转基因抗除草剂水稻种质资源对于稻田杂草防控具有重要价值ꎮ本研究以甲基磺酸乙酯(ＥＭＳ)水溶液诱变镇糯１９水稻种子ꎬ获得１株能稳定遗传的可耐受乙酰辅酶Ａ羧化酶(ＡＣＣａｓｅ)抑制剂类除草剂高效盖草能的Ｍ３代水稻幼苗(突变体)ꎮ分别扩增镇糯１９野生型和突变体的基因组ＤＮＡ并进行测序和序列比对ꎬ发现突变体ＡＣＣａｓｅ基因的开放阅读框(ＯＲＦ)的第５３７４位碱基发生了点突变ꎬ导致编码的第１７９２位氨基酸由异亮氨酸突变为亮氨酸ꎮ镇糯１９野生型和突变体分蘖盛期大田喷施３种田间推荐剂量的ＡＣＣａｓｅ抑制剂类除草剂后农艺性状调查结果表明突变体对高效盖草能㊁精喹禾灵和唑啉草酯抗性明显高于野生型ꎮ本研究获得了能稳定遗传的非转基因抗ＡＣ￣Ｃａｓｅ抑制剂类水稻新种质ꎬ具有一定的应用价值ꎬ为抗除草剂水稻育种提供了种质资源ꎮ关键词:㊀水稻ꎻ抗除草剂种质ꎻ甲基磺酸乙酯(ＥＭＳ)ꎻ乙酰辅酶Ａ羧化酶中图分类号:㊀Ｓ３３５.３㊀㊀㊀文献标识码:㊀Ａ㊀㊀㊀文章编号:㊀１０００￣４４４０(２０２３)０２￣０３０５￣０８ＥＭＳｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓｔｏｃｒｅａｔｅｒｉｃｅａｎｔｉ￣ａｃｅｔｙｌ￣ＣｏＡｃａｒｂｏｘｙｌａｓｅｉｎｈｉｂｉｔｏｒ￣ｈｅｒ￣ｂｉｃｉｄｅｇｅｒｍｐｌａｓｍＪＩＡＮＧＱｕｎ１ꎬ㊀ＬＩＮＧＸｉ￣ｔｉｅ２ꎬ㊀ＴＡＮＧＺｈａｏ￣ｃｈｅｎｇ２ꎬ㊀ＺＨＯＵＺｈｅｎ￣ｚｈｅｎ２ꎬ㊀ＺＨＡＮＧＢａｏ￣ｌｏｎｇ１ꎬ２(１.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＴｒｏｐｉｃａｌＣｒｏｐｓ/ＳａｎｙａＮａｎｆａｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＨａｉｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＨａｉｋｏｕ５７０２２８ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｒｍｐｌａｓｍＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＢｉｏ￣ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ/ＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｇｒｏｂｉｏｌｏｇｙꎬＪｉａｎｇｓｕＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＮａｎｊｉｎｇ２１００１４ꎬＣｈｉｎａ)㊀㊀Ａｂｓｔｒａｃｔ:㊀Ｃｕｌｔｉｖａｔｉｎｇｎｏｎ￣ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃｈｅｒｂｉｃｉｄｅ￣ｒｅｓｉｓｔａｎｔｒｉｃｅｇｅｒｍｐｌａｓｍｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｓｏｆｇｒｅａｔｖａｌｕｅｆｏｒｗｅｅｄｃｏｎｔｒｏｌｉｎｒｉｃｅｆｉｅｌｄｓ.ＩｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙꎬＺｈｅｎｎｕｏ１９ｒｉｃｅｓｅｅｄｓｗｅｒｅｍｕｔａｇｅｎｉｚｅｄｂｙｅｔｈｙｌｍｅｔｈｙｌｓｕｌｆｏｎａｔｅ(ＥＭＳ)ｓｏｌｕｔｉｏｎꎬａｎｄａＭ３ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｒｉｃｅｓｅｅｄｌｉｎｇｓｗｉｔｈｓｔａｂｌｅｉｎｈｅｒｉｔａｎｃｅａｎｄｔｏｌｅｒａｎｃｅｔｏａｃｅｔｙｌ￣ＣｏＡｃａｒｂｏｘｙｌａｓｅ(ＡＣＣａｓｅ)ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｈｅｒｂｉｃｉｄｅｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ.ＴｈｅｇｅｎｏｍｉｃＤＮＡｓｏｆｗｉｌｄ￣ｔｙｐｅａｎｄｔｈｅｍｕｔａｎｔｗｅｒｅａｍｐｌｉｆｉｅｄａｎｄｓｅｑｕｅｎｃｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.Ｉｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｗａｓａｐｏｉｎｔｍｕｔａｔｉｏｎａｔｔｈｅ５３７４ｔｈｂａｓｅｏｆｔｈｅｏｐｅｎｒｅａｄｉｎｇｆｒａｍｅｏｆｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｔｒｉｃｅＡＣＣａｓｅｇｅｎｅꎬｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎａｍｕｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｎｃｏｄｅｄ１７９２ｔｈａｍｉｎｏａｃｉｄｆｒｏｍｉｓｏｌｅｕｃｉｎｅｔｏｌｅｕｃｉｎｅ.ＴｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆＡＣＣａｓｅｉｎｈｉｂｉｔｏｒｈｅｒｂｉｃｉｄｅｓｗｅｒｅｓｐｒａｙｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄａｎｄｔｈｅａｇｒｏｎｏｍｉｃｔｒａｉｔｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｍｕｔａｎｔｔｏｈａｌｏｘｙ￣ｆｏｐ￣Ｒ￣ｍｅｔｈｙｌꎬｑｕｉｚａｌｏｆｏｐ￣Ｐ￣ｅｔｈｙｌａｎｄｐｉｎｏｘａｄｅｎｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｗｉｌｄｔｙｐｅ.Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙꎬａｎｅｗｎｏｎ￣ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃｒｉｃｅｇｅｒｍｐｌａｓｍｗｉｔｈＡＣＣａｓｅｉｎｈｉｂｉｔｏｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄꎬｗｈｉｃｈｈａｄｃｅｒｔａｉｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｖａｌｕｅａｎｄｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｇｅｒｍｐｌａｓｍｒｅｓｏｕｒｃｅｓｆｏｒｈｅｒｂｉｃｉｄｅ￣ｒｅｓｉｓｔａｎｔｒｉｃｅｂｒｅｅｄｉｎｇ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:㊀ｒｉｃｅꎻｈｅｒｂｉｃｉｄｅ￣ｒｅｓｉｓｔａｎｔｇｅｒｍｐｌａｓｍꎻｅｔｈｙｌｍｅｔｈｙｌｓｕｌｆｏｎａｔｅ(ＥＭＳ)ꎻａｃｅｔｙｌＣｏＡｃａｒｂｏｘｙｌａｓｅ５０３㊀㊀水稻是中国三大粮食作物之一ꎬ培育高产稳产的优质水稻是解决粮食问题的关键ꎮ稻田杂草严重影响水稻的产量和品质ꎬ杂草导致中国稻谷每年亏损率超过１５％ꎬ部分地区甚至超过５０％[１]ꎮ化学除草是当今世界使用最多的稻田除草方法ꎮ然而ꎬ过度使用除草剂不仅会导致杂草对除草剂产生抗性ꎬ还会对作物产生药害㊁降低水稻产量和品质ꎬ严重时甚至造成水稻颗粒无收[２]ꎮ因此ꎬ培育抗除草剂的水稻品种可以经济有效地解决稻田的杂草防除问题ꎮ乙酰辅酶Ａ羧化酶(ＡＣＣａｓｅ)是植物初级代谢中脂肪酸合成的关键酶之一ꎬ其主要功能是将乙酰辅酶Ａ羧化为丙二酰辅酶Ａꎮ该反应是脂肪酸合成的第一步ꎬ也是限速的关键步骤[３]ꎮ脂肪酸不仅是功能物质甘油三脂的组成成分ꎬ还能转化为作为细胞膜组成成分的磷脂[４]ꎮ自１９５８年发现乙酰辅酶Ａ羧化酶可作为除草剂的作用靶标后ꎬ针对该靶标已开发了三大类除草剂并商品化应用ꎬ分别是芳氧苯氧基丙酸酯类(ＡＰＰ)[５]㊁环己烯酮类(ＣＨＤ)[６]和新苯基吡唑啉类(ＤＥＮ)[７￣８]ꎮ其中ꎬＡＰＰ类除草剂包括高效氟吡甲禾灵(Ｈａｌｏｘｙｆｏｐ￣Ｒ￣ｍｅｔｈｙｌꎬ又称高效盖草能)㊁精喹禾灵(Ｑｕｉｚａｌｏｆｏｐ￣Ｐ￣ｅｔｈｙｌ)㊁精恶唑禾草灵(Ｆｅｎｏｘａｐｒｏｐ￣Ｐ￣ｅｔｈｙｌꎬ又称骠马)㊁恶唑酰草胺(Ｍｅｔａｍｉｆｏｐ)和氰氟草酯(Ｃｙｈａｌｏｆｏｐ￣ｂｕｔｙｌ)等ꎮＣＨＤ类除草剂包括烯禾啶(Ｓｅｔｈｏｘｙｄｉｍ)㊁噻草酮(Ｃｙ￣ｃｌｏｘｙｄｉｍ)和环苯草酮(Ｐｒｏｆｏｘｙｄｉｍ)等ꎻＤＥＮ类除草剂有唑啉草酯(Ｐｉｎｏｘａｄｅｎ)ꎮ乙酰辅酶Ａ羧化酶抑制剂类除草剂主要被用于控制禾本科杂草ꎬ具有高效㊁低毒㊁对后茬作物安全等特点[９]ꎮ目前ꎬ水稻生产中登记并许可使用的乙酰辅酶Ａ羧化酶抑制剂类除草剂仅有氰氟草酯㊁恶唑酰草胺和环苯草酮ꎬ这极大限制了水稻生产中杂草的防治ꎮ因此培育抗乙酰辅酶Ａ羧化酶抑制剂类除草剂水稻ꎬ不仅可以拓宽稻田除草剂的选择和使用范围ꎬ还可有效控制稻田杂草的发生与危害ꎮ化学诱变是培育和筛选抗性除草剂作物种质资源的重要方法ꎮＥＭＳ是非常有效且负面影响小的化学诱变剂ꎬ被广泛应用于构建优良性状的水稻突变体[１０￣１２]ꎮ顾佳清等利用ＥＭＳ处理粳稻品种中花１１ꎬ从诱变的水稻群体中筛选出高产的突变体ꎬ经过后代的纯化ꎬ得到了一个可以直接推广应用的水稻突变新品系申化一号[１３]ꎮ陈忠明等通过ＥＭＳ处理籼稻９３１１ꎬ筛选出了大粒的突变体Ｍ３１６和长穗突变体９３１１ｅＲ[１４￣１５]ꎮ本课题组用ＥＭＳ诱变处理包括９３１１在内的多个水稻品种ꎬ成功筛选到多个抗咪唑啉酮类除草剂的突变体ꎬ进一步鉴定结果表明突变均发生在编码乙酰乳酸合成酶(ＡＬＳ)靶标基因上[１６]ꎮ本研究通过ＥＭＳ诱变糯稻品种镇糯１９构建突变群体ꎬ用ＡＰＰ类除草剂高效盖草能去筛选诱变处理后的Ｍ２代幼苗ꎬ获得能稳定遗传的抗性植株ꎬ并对抗性植株的ＡＣＣａｓｅ基因位点突变㊁氨基酸序列变异进行鉴定ꎬ最后就３种不同ＡＣＣａｓｅ抑制剂类除草剂对获得的抗除草剂材料农艺性状影响进行分析ꎬ旨在为水稻抗除草剂育种提供依据和材料ꎮ１㊀材料与方法１.１㊀材料与试剂供试水稻材料镇糯１９由江苏丘陵地区镇江农业科学研究所提供ꎮ试验所用除草剂的种类及相关信息见表１ꎮ表１㊀本试验所用除草剂Ｔａｂｌｅ１㊀Ｈｅｒｂｉｃｉｄｅｓｕｓｅｄｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ名称㊀类别来源推荐田间施用剂量(ｇ/ｈｍ２ꎬａ.ｉ.)高效盖草能ＡＰＰ江苏中旗科技股份有限公司６４.８精喹禾灵ＡＰＰ天津中农立华农用化学品有限公司６０.０唑啉草酯ＤＥＮ瑞士先正达作物保护有限公司４５.０㊀㊀生物试剂甲基磺酸乙酯(ＥＭＳ)购自美国Ｓｉｇｍａ￣Ａｌｄｒｉｃｈ公司ꎬ２ˑＲａｐｉｄＴａｑＭａｓｔｅｒＭｉｘ㊁ＰｈａｎｔａＭａｘＳｕｐｅｒ￣ＦｉｄｅｌｉｔｙＤＮＡＰｏｌｙｍｅｒａｓｅ聚合酶购自南京诺唯赞生物科技有限公司ꎬＣＴＡＢ购自北京鼎国昌盛生物技术有限责任公司ꎮ１.２㊀镇糯１９水稻种子的ＥＭＳ诱变及抗ＡＣＣａｓｅ抑制剂类除草剂突变体的筛选㊀㊀镇糯１９种子(Ｍ１代)清水浸泡２ｈ后ꎬ用质量浓度５０ｍｇ/ｍｌ的ＥＭＳ水溶液浸种处理１４ｈꎬ硫代硫酸钠中和３０ｍｉｎ后ꎬ将种子捞出并用清水冲洗５~６遍ꎮ将诱变处理后的种子播种于大田ꎬＭ１代植株成熟后ꎬ种子混收(Ｍ２代)作为突变群体库ꎮ从突变群体库中取Ｍ２代种子播种于大棚苗床ꎬ待水稻幼苗长至３~４叶期时喷施６４８ｇ/ｈｍ２ꎬａ.ｉ.高效盖草６０３江苏农业学报㊀２０２３年第３９卷第２期能ꎬ施药后２１ｄ观察记录水稻表型并将正常生长的水稻苗移栽至盆钵内ꎬ单株收获种子得到突变体种子(Ｍ３代)ꎬＭ３代种子播种后得到Ｍ３代幼苗ꎮ１.３㊀抗除草剂突变体ＡＣＣａｓｅ基因的ＰＣＲ鉴定和碱基序列分析㊀㊀从国家水稻数据中心数据库(ｈｔｔｐｓ://ｗｗｗ.ｒｉｃｅ￣ｄａｔａ.ｃｎ/)获得水稻ＡＣＣａｓｅ基因(ＯｓＡＣＣꎬ序列号为ＬＯＣ＿Ｏｓ０５ｇ２２９４０)的碱基序列ꎮ根据ＯｓＡＣＣ基因的保守序列使用ＳｎａｐＧｅｎｅ６.０.２软件进行特异性引物设计ꎬ共设计了８对引物ꎬ分别是ＯｓＡＣＣ￣Ｆ１~Ｏｓ￣ＡＣＣ￣Ｆ８和ＯｓＡＣＣ￣Ｒ１~ＯｓＡＣＣ￣Ｒ８(表２)ꎮ表２㊀本试验所用引物Ｔａｂｌｅ２㊀Ｐｒｉｍｅｒｓｕｓｅｄｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ引物名称㊀序列(５ᶄң３ᶄ)ＰＣＲ产物长度(ｂｐ)ＯｓＡＣＣ￣Ｆ１ＧＴＣＡＧＡＴＴＴＣＡＣＡＣＡＴＣＴＧＧＧ１４２２ＯｓＡＣＣ￣Ｒ１ＣＡＧＧＧＧＣＡＣＡＡＡＴＡＡＴＧＴＡＣＴＯｓＡＣＣ￣Ｆ２ＡＡＡＡＡＧＣＴＧＣＧＴＧＡＡＧＴＡＴＧＣ１６１４ＯｓＡＣＣ￣Ｒ２ＴＣＴＣＧＡＣＴＧＴＧＡＡＧＴＧＣＴＧＣＯｓＡＣＣ￣Ｆ３ＣＣＣＴＡＴＴＧＡＡＧＡＣＡＴＣＣＴＧＡＴＴＧ１５９７ＯｓＡＣＣ￣Ｒ３ＡＡＣＡＧＡＡＡＴＧＧＣＡＴＧＡＴＧＧＡＯｓＡＣＣ￣Ｆ４ＣＡＡＡＣＧＴＡＧＡＣＴＡＣＡＣＡＧＴＴＧＡＣ１６４１ＯｓＡＣＣ￣Ｒ４ＴＧＴＴＴＧＧＣＡＣＣＡＴＴＡＴＧＡＧＡＡＯｓＡＣＣ￣Ｆ５ＴＴＧＡＣＡＡＧＧＴＡＡＡＣＡＴＣＡＴＧＴＣＣ１６３５ＯｓＡＣＣ￣Ｒ５ＡＡＡＡＧＧＴＣＡＴＴＧＡＡＡＡＡＴＴＣＡＣＧＯｓＡＣＣ￣Ｆ６ＴＣＴＡＴＣＣＡＡＡＴＣＣＴＧＣＴＧＣＣ１６３１ＯｓＡＣＣ￣Ｒ６ＡＡＴＧＧＣＣＡＧＴＴＣＴＡＡＴＴＧＣＧＯｓＡＣＣ￣Ｆ７ＡＧＴＴＴＴＣＴＴＣＧＧＧＣＣＡＧＡＴＴ１６３４ＯｓＡＣＣ￣Ｒ７ＧＧＣＴＧＧＴＣＡＡＧＡＣＧＣＴＧＴＡＴＯｓＡＣＣ￣Ｆ８ＣＡＴＧＧＡＡＧＴＧＣＴＧＣＴＡＴＴＧＣＣＡＧ１８６６ＯｓＡＣＣ￣Ｒ８ＣＡＧＡＣＴＴＧＣＡＣＴＴＴＣＡＴＣＴＧＧＣＡ㊀㊀采用ＣＴＡＢ法[１４]提取水稻的基因组ＤＮＡꎬ取Ｍ３代三叶一心期的叶片０５ｇ放在带有１颗小钢珠的２ｍｌ离心管中ꎬ放到液氮中冷冻至叶片组织变脆ꎬ再将离心管放到频率为６０Ｈｚ的组织研磨机研磨２ｍｉｎꎬ然后加入４００μｌＣＴＡＢ提取液ꎬ离心管６５ħ水浴３０ｍｉｎ后ꎬ在通风橱中加入４００μｌ氯仿ꎬ充分混匀至提取液呈乳绿色ꎬ１２０００ｒ/ｍｉｎ离心１０ｍｉｎꎬ在离心期间标记好管号ꎬ将６００μｌ无水乙醇加入到已经标记好的１５ｍｌ离心管中ꎬ移液枪吸取上清液３００μｌ加到已经准备好的离心管中ꎬ上下颠倒混匀再沉淀１ｈ以上ꎬ１２０００ｒ/ｍｉｎ离心１０ｍｉｎꎬ倒掉上清液ꎬ开盖ꎬ室温下风干１２ｈ至离心管底部有明显的白色ＤＮＡ沉淀ꎬ风干后加入灭菌蒸馏水２００μｌꎬ于－２０ħ保存ꎮ以Ｍ３代的基因组ＤＮＡ为模板ꎬ采用２ˑＲａｐｉｄＴａｑＭａｓｔｅｒＭｉｘ或ＰｈａｎｔａＭａｘＳｕｐｅｒ￣ＦｉｄｅｌｉｔｙＤＮＡＰｏｌｙｍｅｒａｓｅ聚合酶扩增ＯｓＡＣＣ基因的８个片段ꎮ用１％琼脂糖凝胶进行电泳检测ꎮ将条带大小正确的ＰＣＲ产物送南京擎科生物科技有限公司进行测序ꎻ使用ＳｎａｐＧｅｎｅ６.０.２软件分析测序结果ꎬ明确野生型和突变体的ＯｓＡＣＣ基因碱基序列差异性ꎮ１.４㊀喷施除草剂后水稻农艺性状调查２０２２年在江苏省农业科学院试验基地进行镇糯１９野生型和突变株系对３种乙酰辅酶Ａ羧化酶抑制剂类除草剂耐受性试验ꎮ５月中旬播种ꎬ６月中旬插秧ꎮ试验设分别喷施高效盖草能㊁精喹禾灵㊁唑啉草酯及清水对照４个处理ꎬ每处理２.５ｍˑ４０ｍꎮ移栽行距为０２５ｍꎬ株距为０１５ｍꎮ按照常规大田生产进行浇水和施肥等田间管理ꎮ镇糯１９野生型和突变体幼苗移栽大田２７ｄ后ꎬ进行高效盖草能㊁精喹禾灵㊁唑啉草酯及清水(ＣＫ)的喷施处理ꎮ除草剂的用量见表１ꎮ各处理选择连续的２０株ꎬ在水稻喷施除草剂前以及喷施除草剂后３０ｄ㊁９０ｄ进行茎蘖数㊁株高㊁主茎旗叶长度等农艺性状调查ꎮ其中ꎬ喷药后９０ｄꎬ水稻已进入成熟期ꎬ统计的茎蘖数为成穗数ꎮ１.５㊀数据处理与统计分析采用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ２０１９进行数据处理ꎬ用ＧｒａｐｈＰａｄＰｒｉｓｍ８.０.１软件进行统计分析ꎮ２㊀结果与分析２.１㊀抗除草剂突变体筛选高效盖草能是一种内吸传导型除草剂ꎬＥＭＳ诱变的镇糯１９Ｍ２代水稻幼苗在３~４叶期喷施高效盖草能７ｄ后ꎬ绝大部分水稻幼苗叶片颜色变成浅绿ꎻ喷施高效盖草能２１ｄ后ꎬ敏感植株叶片几乎完全失去绿色㊁部分已经枯死ꎻ具有抗性的植株能继续正常生长ꎮ经大量筛选后ꎬ最终获得１株具有高效盖草能抗性的Ｍ２单株(图１)ꎬ成熟后收获单株种子ꎬ得到Ｍ３代抗性突变体ꎮ２.２㊀ＯｓＡＣＣ突变位点已知高效盖草能的作用靶标是ＡＣＣａｓｅꎬ植物对７０３江㊀群等:ＥＭＳ诱变创制水稻抗乙酰辅酶Ａ羧化酶抑制剂类除草剂种质图１㊀喷施高效盖草能后筛选到的Ｍ２代抗性水稻植株Ｆｉｇ.１㊀Ｍ２ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｔｒｉｃｅｐｌａｎｔｓｃｒｅｅｎｅｄａｆｔｅｒｓｐｒａ￣ｙｉｎｇｗｉｔｈ６４.８ｇａ.ｉ./ｈｍ２ｈａｌｏｘｙｆｏｐ￣Ｒ￣ｍｅｔｈｙｌ高效盖草能的抗性主要源于ＡＣＣａｓｅ基因的突变[１７￣１９]ꎮ为了确定突变体中靶标基因是否发生突变ꎬ我们用了８对引物对野生型(镇糯１９￣ＷＴ)和抗性Ｍ３单株(镇糯１９￣１７９２)的基因进行扩增ꎬ全部都获得了与预期大小相符合的条带(图２)ꎮ㊀㊀上述ＰＣＲ扩增的产物经测序和碱基序列比对ꎬ发现相对于野生型ＯｓＡＣＣ的ＯＲＦꎬ突变体ＯｓＡＣＣ基因中存在一个点突变ꎬ其开放阅读框(ＯＲＦ)的第５３７４位碱基由Ａ突变成Ｔꎬ从而引起编码的第１７９２位氨基酸由异亮氨酸(Ｉｌｅ)突变为亮氨酸(Ｌｅｕ)(图３Ａ)ꎮＯｓＡＣＣ蛋白的全长有２３２７个氨基酸ꎬ将Ｏｓ￣ＡＣＣ蛋白全长氨基酸序列在ＮＣＢＩ的ＣｏｎｓｅｒｖｅｄＤｏ￣ｍａｉｎ数据库(ｈｔｔｐｓ://ｗｗｗ.ｎｃｂｉ.ｎｌｍ.ｎｉｈ.ｇｏｖ/Ｓｔｒｕｃ￣ｔｕｒｅ/ｃｄｄ/ｗｒｐｓｂ.ｃｇｉ)进行保守结构域分析ꎬ发现其包含了４个结构域(Ｄｏｍａｉｎ):生物素羧化酶(ＢＣ)㊁生物素羧基载体蛋白(ＢＣＣＰ)㊁乙酰辅酶Ａ羧化酶中心(ＡＣＣｃｅｎｔｒａｌ)和羧基转移酶(ＣＴ)(图３Ｂ)ꎮ进一步的氨基酸序列分析结果表明ꎬ突变体中第１７９２位氨基酸的突变位于ＣＴ结构域ꎬ该突变类型与已报道的大穗看麦娘(Ａｌｏｐｅｃｕｒｕｓｍｙｏｓｕｒｏｉｄｅｓ)的抗性位点突变类型是一致的ꎬ对应于其ＡＣＣａｓｅ氨基酸序列第１７８１位点ꎻ突变类型也相同ꎬ均由Ｉｌｅ突变为Ｌｅｕ(图３Ｂ和３Ｃ)[１７]ꎮ因此ꎬ突变体抗除草剂功能的获得是由ＯｓＡＣＣ氨基酸序列第１７９２位氨基酸由异亮氨酸突变为亮氨酸引起的ꎮ２.３㊀突变体的农艺性状在分别喷施高效盖草能㊁精喹禾灵和唑啉草酯１４ｄ后ꎬ野生型植株生长均受到了显著影响ꎬ大部分植株叶片出现枯黄症状ꎮ突变体植株在分别喷施以上３种除草剂后ꎬ叶片仍然是绿色且可以正常生长ꎬ表明突变体对这３种除草剂均具有抗性(图４)ꎮ㊀㊀分蘖期分别喷施３种不同除草剂后ꎬ野生型和突变体株高㊁分蘖数及旗叶长度的变化如图５所示ꎮ结果显示ꎬ在喷施清水处理的情况下ꎬ野生型和突变体植株的株高在处理前(０ｄꎬ即幼苗移栽到大田２７ｄ)基本没有差异ꎬ但在处理后３０ｄ和９０ｄꎬ突变体的株高显著低于野生型的株高(图５Ａ)ꎻ两者在处理前㊁后的单株茎蘖数均无明显差异(图５Ｅ)ꎮ在分别喷施３种不同除草剂前(０ｄ)ꎬ野生型和突变体植株的株高和单株分蘖数都没有明显差异ꎬ但是在喷施处理后ꎬ两者受除草剂的影响表现出明显差异(图５Ｂ~图５Ｄ㊁图５Ｆ~图５Ｈ)ꎮ其中ꎬ在喷施高效盖草能３０ｄ和９０ｄ后ꎬ突变体的株高均显著高于野生型(图５Ｂ)ꎬ单株茎蘖数也显著多于野生型(图５Ｆ)ꎮ野生型对精喹禾灵和唑啉草酯都非常敏感ꎬ喷施田间推荐剂量后水稻植株均死亡ꎬ因此未统计喷药后的株高和分蘖数ꎬ而突变体对这两种除草剂表现出较强的抗性ꎬ所有植株存活且能正常生长ꎬ株高随时间逐渐增加(图５Ｃ和５Ｄ)ꎮ突变体的单株茎蘖数在精喹禾灵处理后随时间呈先增后减趋势ꎬ但经唑啉草酯处理后变化不明显ꎬ未出现明显增加现象(图５Ｇ和５Ｈ)ꎮ喷施清水处理的突变体旗叶长度显著短于野生型ꎻ高效盖草能处理后ꎬ突变体的旗叶长度显著长于野生型(图５Ｉ)ꎮ由于野生型在喷施田间推荐剂量的精喹禾灵和唑啉草酯后植株已经枯死ꎬ因此未能进行旗叶长度统计ꎮ综合以上结果ꎬ在田间推荐剂量下ꎬ突变体对高效盖草能㊁精喹禾灵和唑啉草酯的抗性水平均高于野生型ꎮ３㊀讨论植物对除草剂的抗性机制包括非靶标和靶标抗性两大类ꎮ其中ꎬ非靶标抗性是由靶标基因以外的突变引起的ꎬ使植物对除草剂的吸收或转运率降低㊁螯合或代谢作用增强ꎻ靶标抗性是由除草剂的靶标基因发生突变引起的[２０]ꎮ现在已发现的大部分植物抗ＡＣＣａｓｅ抑制剂类除草剂的抗性机制是由于ＡＣＣａｓｅ基因碱基突变引起氨基酸位点发生变异ꎬ这也是导致杂草抗药性产生的主要原因[２１￣２２]ꎮ截止８０３江苏农业学报㊀２０２３年第３９卷第２期Ｍ表示ＤＮＡｍａｒｋｅｒꎻ泳道１表示野生型ꎻ泳道２表示突变体ꎮＦ１~Ｆ８㊁Ｒ１~Ｒ８为引物ꎬ见表２ꎮ图２㊀镇糯１９野生型和突变体中ＯｓＡＣＣ基因的ＰＣＲ扩增结果Ｆｉｇ.２㊀ＰＣＲａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＯｓＡＣＣｉｎＺｈｅｎｎｕｏ１９ｗｉｌｄ￣ｔｙｐｅａｎｄｍｕｔａｎｔＡ:突变体(镇糯１９￣１７９２)中ＯｓＡＣＣ基因的Ｓａｎｇｅｒ测序色谱图ꎻＢ:ＯｓＡＣＣ蛋白结构域示意图ꎻＣ:野生型(镇糯１９￣ＷＴ)和突变体(镇糯１９￣１７９２)的羧基转移酶(ＣＴ)结构域氨基酸序列比对ꎮ图３㊀镇糯１９突变体中突变基因ＯｓＡＣＣ及其编码氨基酸序列分析Ｆｉｇ.３㊀ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｍｕｔａｎｔｇｅｎｅＯｓＡＣＣａｎｄｉｔｓｅｎｃｏｄｅｄａｍｉｎｏａｃｉｄｓｅｑｕｅｎｃｅｉｎＺｈｅｎｎｕｏ１９ｍｕｔａｎｔ９０３江㊀群等:ＥＭＳ诱变创制水稻抗乙酰辅酶Ａ羧化酶抑制剂类除草剂种质镇糯１９￣ＷＴ㊁镇糯１９￣１７９２分别表示镇糯１９野生型和突变体ꎻＧＣＮ㊁ＪＫ㊁ＺＬ和Ｈ２Ｏ分别表示喷施高效盖草能㊁精喹禾灵㊁唑啉草酯及清水处理ꎮ图４㊀镇糯１９野生型和突变体田间喷施不同除草剂后的表型Ｆｉｇ.４㊀ＰｈｅｎｏｔｙｐｅｓｏｆＺｈｅｎｎｕｏ１９ｗｉｌｄ￣ｔｙｐｅａｎｄｍｕｔａｎｔａｆｔｅｒｓｐｒａｙｉｎｇｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈｅｒｂｉｃｉｄｅｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄ目前ꎬ杂草中已报道了十几种ＡＣＣａｓｅ氨基酸置换与其抗药性相关ꎬ分别对应于大穗看麦娘ＡＣＣａｓｅ的７个氨基酸位点(均位于ＣＴ结构域内):第１７８１位㊁第１９９９位㊁第２０２７位㊁第２０４１位㊁第２０７８位㊁第２０８８位和第２０９６位[２２￣２５]ꎮ在以上这些突变中ꎬ以第１７８１位氨基酸由Ｌｅｕ突变成Ｉｌｅ最为普遍ꎬ对三大类不同的ＡＣＣａｓｅ抑制剂类除草剂都表现出高抗性ꎬ却没有适合度代价(Ｆｉｔｎｅｓｓｃｏｓｔ)[２６￣２８]ꎮ本研究通过筛选ＥＭＳ诱变的镇糯１９水稻突变体ꎬ鉴定到了１个能稳定遗传的抗除草剂突变体ꎮ对突变体进行了基因鉴定ꎬ确定其编码靶标蛋白ＯｓＡＣＣ的第１７９２位氨基酸由Ｌｅｕ突变成Ｉｌｅꎮ该突变类型与已报道的突变类型一致ꎬ对应于大穗看麦娘ＡＣＣａｓｅ第１７８１位氨基酸突变ꎮ这是该突变类型使水稻获得多种ＡＣＣａｓｅ抑制剂类除草剂抗性的首次报道ꎮＥＭＳ是最常见的化学诱变剂ꎬ在植物的诱变育种中被广泛应用[２９]ꎮ本试验通过ＥＭＳ诱变镇糯１９种子ꎬ筛选到了抗ＡＣＣａｓｅ抑制剂类除草剂的水稻植株ꎬ突变体能耐受田间推荐剂量的高效盖草能㊁精喹禾灵和唑啉草酯ꎮ其中ꎬ喷施了田间推荐剂量的唑啉草酯后ꎬ镇糯１９野生型植株在处理３０ｄ后几乎全部死亡ꎻ喷施了田间推荐剂量的精喹禾灵后ꎬ野生型的植株在喷施３０ｄ后全部死亡ꎻ而突变体在分别喷施３种除草剂后ꎬ均未出现死亡现象ꎬ基本可以正常生长ꎮ所获得的抗性突变体对高效盖草能㊁精喹禾灵㊁唑啉草酯的抗性水平均明显强于野生型ꎮ突变体和野生型的最小致死剂量或５０％抑制浓度(ＧＲ５０)㊁ＯｓＡＣＣ酶活性的差异尚有待进一步明确ꎮ大豆㊁棉花和玉米等转基因作物已在全球范围内进行了商品化生产ꎬ产生了巨大的社会效益和经济效益ꎮ目前为止ꎬ中国虽然有多种转基因作物已经被正式批准商品化生产ꎬ但进行大面积种植的仅０１３江苏农业学报㊀２０２３年第３９卷第２期Ｈ２Ｏ㊁ＧＣＮ㊁ＪＫ㊁ＺＬ分别表示喷施清水㊁高效盖草能㊁精喹禾灵㊁ꎬ∗∗表示在０.０１水平上极显著ꎮＮＤ表示没有数据ꎬｎｓ表示没有显著差异ꎮ图５㊀不同除草剂处理下的水稻株高㊁分蘖数和旗叶长度Ｆｉｇ.５㊀Ｐｌａｎｔｈｅｉｇｈｔꎬｔｉｌｌｅｒｎｕｍｂｅｒａｎｄｆｌａｇｌｅａｆｌｅｎｇｔｈｏｆｒｉｃｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈｅｒｂｉｃｉｄｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ有番木瓜和棉花ꎮ２００９年ꎬ农业部颁发了中国拥有自主知识产权的转Ｂｔ基因抗虫水稻生产应用安全证书ꎬ但目前中国尚未批准转基因水稻的商业化生产ꎮ因此ꎬ培育非转基因的抗除草剂水稻品种具有重要价值ꎮ上世纪９０年代晚期ꎬ美国路易斯安那州州立大学稻米研究中心通过ＥＭＳ诱变技术育成了一系列耐咪唑啉酮类除草剂(ＡＬＳ抑制剂类除草剂)的非转基因水稻品种ꎮ２００２年ꎬ巴斯夫公司开发了非转基因抗咪唑啉酮类除草剂的水稻品种Ｃｌｅａｒｆ￣ｉｅｌｄ在美国进行了商业化推广ꎬ解决了水稻种植的杂草稻危害问题[３０]ꎮ２０１８年ꎬ巴斯夫又在美国上市了非转基因水稻品种Ｐｒｏｖｉｓｉａꎬ可以抗精喹禾灵ꎬ拟与抗咪唑啉酮类除草剂水稻品种Ｃｌｅａｒｆｉｅｌｄ进行轮作并交替使用两种不同作用机理的除草剂ꎬ实现对杂草稻和其他一年生杂草的可持续性防控[３１]ꎮ本研究通过ＥＭＳ诱变筛选到的抗ＡＣＣａｓｅ抑制剂类除草剂突变体ꎬ具有与抗除草剂精喹禾灵水稻品种Ｐｒｏｖｉｓｉａ类似的抗除草剂性状ꎬ可为中国非转基因抗除草剂水稻育种提供重要材料ꎮ４㊀结论本研究通过ＥＭＳ诱变筛选获得了可稳定遗传的抗ＡＣＣａｓｅ抑制剂类除草剂的水稻突变体材料ꎬ可耐受３种不同田间推荐剂量的除草剂ꎬ具有一定的生产应用价值ꎮ野生型在喷施田间推荐剂量的高效盖草能㊁精喹禾灵㊁唑啉草酯后ꎬ株高和分蘖均受到严重抑制甚至死亡ꎬ但突变体基本能正常生长ꎮ突变体中ＯｓＡＣＣ突变基因编码蛋白质的第１７９２位氨基酸由Ｉｌｅ变成Ｌｅｕꎬ使其对ＡＣＣａｓｅ抑制剂类除草剂的耐受性显著提高ꎮ在当前中国转基因水稻尚未放开㊁公众对转基因作物品种存在疑虑的大背景下ꎬ本研究获得的非转基因抗除草剂材料具有良好的应用前景ꎮ１１３江㊀群等:ＥＭＳ诱变创制水稻抗乙酰辅酶Ａ羧化酶抑制剂类除草剂种质参考文献:[１]㊀董立尧ꎬ高㊀原ꎬ房加鹏ꎬ等.我国水稻田杂草抗药性研究进展[Ｊ].植物保护ꎬ２０１８ꎬ４４(５):６９￣７６.[２]㊀程艳勤.浅析除草剂对水稻的危害及治理[Ｊ].农技服务ꎬ２０１６ꎬ３３(６):１０９￣１１４.[３]㊀ＫＯＮＩＳＨＩＴＫＵＪꎬＳＨＩＮＯＨＡＲＡＫꎬＹＡＭＡＤＡＫꎬｅｔａｌ.Ａｃｅｔｙｌ￣ＣｏＡｃａｒｂｏｘｙｌａｓｅｉｎｈｉｇｈｅｒｐｌａｎｔｓ:ｍｏｓｔｐｌａｎｔｓｏｔｈｅｒｔｈａｎｇｒａｍｉｎｅａｅｈａｖｅｂｏｔｈｔｈｅｐｒｏｋａｒｙｏｔｉｃａｎｄｔｈｅｅｕｋａｒｙｏｔｉｃｆｏｒｍｓｏｆｔｈｉｓｅｎｚｙｍｅ[Ｊ].ＰｌａｎｔａｎｄＣｅｌｌＰｈｙｓｉｏｌｏｇｙꎬ１９９６ꎬ３７(２):１１７￣１２２. 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[１１]董颖苹ꎬ连㊀勇ꎬ何庆才ꎬ等.植物化学诱变技术在育种中的运用及进展Ⅱ.突变体的筛选及分子检测[Ｊ].种子ꎬ２００５ꎬ２４(８):５４￣５８.[１２]黄㊀静.水稻ＥＭＳ诱变效率和品种内遗传多态性分析[Ｄ].福州:福建农林大学ꎬ２０１５.[１３]顾佳清ꎬ张智奇ꎬ周㊀音ꎬ等.ＥＭＳ诱导水稻中花１１突变体的筛选和鉴定[Ｊ].上海农业学报ꎬ２００５ꎬ２１(１):７￣１１.[１４]陈忠明ꎬ王秀娥.水稻强优势恢复系９３１１粒重的诱变改良[Ｊ].分子植物育种ꎬ２００５ꎬ３(３):３５３￣３５６.[１５]陈忠明ꎬ王秀娥ꎬ胡兴雨ꎬ等.水稻长穗颈恢复系９３１１ｅＲ的诱变选育[Ｊ].江苏农业科学ꎬ２００５(４):９￣１１.[１６]陈天子ꎬ余㊀月ꎬ凌溪铁ꎬ等.ＥＭＳ诱变水稻创制抗咪唑啉酮除草剂种质[Ｊ].核农学报ꎬ２０２１ꎬ３５(２):２５３￣２６１.[１７]ＤÉＬＹＥＣꎬＣＡＬＭÈＳÉꎬＭＡＴÉＪＩＣＥＫＡ.ＳＮＰｍａｒｋｅｒｓｆｏｒｂｌａｃｋ￣ｇｒａｓｓ(ＡｌｏｐｅｃｕｒｕｓｍｙｏｓｕｒｏｉｄｅｓＨｕｄｓ.)ｇｅｎｏｔｙｐｅｓｒｅｓｉｓｔａｎｔｔｏａｃｅｔｙｌＣｏＡ￣ｃａｒｂｏｘｙｌａｓｅｉｎｈｉｂｉｔｉｎｇｈｅｒｂｉｃｉｄｅｓ[Ｊ].ＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄＡｐｐｌｉｅｄＧｅｎｅｔｉｃｓꎬ２００２ꎬ１０４(６):１１１４￣１１２０.[１８]ＤÉＬＹＥＣꎬＺＨＡＮＧＸꎬＣＨＡＬＯＰＩＮＣꎬｅｔａｌ.Ａｎｉｓｏｌｅｕｃｉｎｅｒｅｓｉ￣ｄｕｅｗｉｔｈｉｎｔｈｅｃａｒｂｏｘｙｌ￣ｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｄｏｍａｉｎｏｆｍｕｌｔｉｄｏｍａｉｎａｃｅｔｙｌ￣ｃｏｅｎｚｙｍｅＡｃａｒｂｏｘｙｌａｓｅｉｓａｍａｊｏｒｄｅｔｅｒｍｉｎａｎｔｏｆｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｔｏａｒｙ￣ｌｏｘｙｐｈｅｎｏｘｙｐｒｏｐｉｏｎａｔｅｂｕｔｎｏｔｔｏｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅｄｉｏｎｅｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓ[Ｊ].ＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌｏｇｙꎬ２００３ꎬ１３２(３):１７１６￣１７２３.[１９]ＤÉＬＹＥＣꎬＺＨＡＮＧＸꎬＭＩＣＨＥＬＳꎬｅｔａｌ.Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｂａｓｅｓｆｏｒｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｔｏａｃｅｔｙｌ￣ｃｏｅｎｚｙｍｅＡｃａｒｂｏｘｙｌａｓｅｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓｉｎｂｌａｃｋ￣ｇｒａｓｓ[Ｊ].ＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌｏｇｙꎬ２００５ꎬ１３７(３):７９４￣８０６.[２０]ＰＯＷＬＥＳＳＢꎬＹＵＱ.ＥｖｏｌｕｔｉｏｎｉｎＡｃｔｉｏｎ:ｐｌａｎｔｓｒｅｓｉｓｔａｎｔｔｏｈｅｒ￣ｂｉｃｉｄｅｓ[Ｊ].ＡｎｎｕａｌＲｅｖｉｅｗｏｆＰｌａｎｔＢｉｏｌｏｇｙꎬ２０１０ꎬ６１(１):３１７￣３４７.[２１]袁国徽ꎬ田志慧ꎬ高㊀原ꎬ等.上海市水稻田千金子对３种乙酰辅酶Ａ羧化酶抑制剂的抗性现状及酶突变机制[Ｊ].农药学学报ꎬ２０２２ꎬ２４(３):４９２￣５００.[２２]ＢＥＣＫＩＥＨＪꎬＴＡＲＤＩＦＦＪ.Ｈｅｒｂｉｃｉｄｅｃｒｏｓｓｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｎｗｅｅｄｓ[Ｊ].ＣｒｏｐＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎꎬ２０１２ꎬ３５:１５￣２８.[２３]ＤＥＮＧＷꎬＣＡＩＪꎬＺＨＡＮＧＪꎬｅｔａｌ.ＭｏｌｅｃｕｌａｒｂａｓｉｓｏｆｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏＡＣＣａｓｅ￣ｉｎｈｉｂｉｔｉｎｇｈｅｒｂｉｃｉｄｅｃｙｈａｌｏｆｏｐ￣ｂｕｔｙｌｉｎＣｈｉｎｅｓｅｓｐｒａｎ￣ｇｌｅｔｏｐ(Ｌｅｐｔｏｃｈｌｏａｃｈｉｎｅｎｓｉｓ(Ｌ.)Ｎｅｅｓ)ｆｒｏｍＣｈｉｎａ[Ｊ].ＰｅｓｔｉｃＢｉｏｃｈｅｍＰｈｙｓｉｏｌꎬ２０１９ꎬ１５８:１４３￣１４８.[２４]ＰＥＮＧＹꎬＰＡＮＬꎬＬＩＵＤꎬｅｔａｌ.Ｃｏｎｆｉｒｍａｔｉｏｎａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｃｙｈａｌｏｆｏｐ￣ｂｕｔｙｌ￣ｒｅｓｉｓｔａｎｔＣｈｉｎｅｓｅｓｐｒａｎｇｌｅｔｏｐ(Ｌｅｐｔｏｃｈｌｏａｃｈｉｎｅｎｓｉｓ)ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓｆｒｏｍＣｈｉｎａ[Ｊ].ＷｅｅｄＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０２０ꎬ６８(３):２５３￣２５９.[２５]张㊀怡ꎬ陈丽萍ꎬ徐笔奇ꎬ等.浙江稻区千金子对氰氟草酯和噁唑酰草胺的抗药性及其分子机制研究[Ｊ].农药学学报ꎬ２０２０ꎬ２２(３):４４７￣４５３.[２６]ＶＩＬＡＡＩＵＢＭＭꎬＮＥＶＥＰꎬＰＯＷＬＥＳＳＢ.ＲｅｓｉｓｔａｎｃｅｃｏｓｔｏｆａｃｙｔｏｃｈｒｏｍｅＰ４５０ｈｅｒｂｉｃｉｄｅｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｍｅｃｈａｎｉｓｍｂｕｔｎｏｔａｎＡＣ￣ＣａｓｅｔａｒｇｅｔｓｉｔｅｍｕｔａｔｉｏｎｉｎａｍｕｌｔｉｐｌｅｒｅｓｉｓｔａｎｔＬｏｌｉｕｍｒｉｇｉｄｕｍｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ[Ｊ].ＮｅｗＰｈｙｔｏｌｏｇｉｓｔꎬ２００５ꎬ１６７(３):７８７￣７９６. [２７]ＭＥＮＣＨＡＲＩＹꎬＣＨＡＵＶＥＬＢꎬＤＡＲＭＥＮＣＹＨꎬｅｔａｌ.Ｆｉｔｎｅｓｓｃｏｓｔｓａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｒｅｅｍｕｔａｎｔａｃｅｔｙｌ￣ｃｏｅｎｚｙｍｅＡｃａｒｂｏｘｙｌａｓｅａｌｌｅｌｅｓｅｎｄｏｗｉｎｇｈｅｒｂｉｃｉｄｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｎｂｌａｃｋ￣ｇｒａｓｓＡｌｏｐｅｃｕｒｕｓｍｙ￣ｏｓｕｒｏｉｄｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＥｃｏｌｏｇｙꎬ２００８ꎬ４５(３):９３９￣９４７. [２８]ＷＡＮＧＴꎬＰＩＣＡＲＤＪＣꎬＴＩＡＮＸꎬｅｔａｌ.Ａｈｅｒｂｉｃｉｄｅ￣ｒｅｓｉｓｔａｎｔＡＣＣａｓｅ１７８１ｓｅｔａｒｉａｍｕｔａｎｔｓｈｏｗｓｈｉｇｈｅｒｆｉｔｎｅｓｓｔｈａｎｗｉｌｄｔｙｐｅ[Ｊ].Ｈｅｒｅｄｉｔｙ(Ｅｄｉｎｂ)ꎬ２０１０ꎬ１０５(４):３９４￣４００.[２９]ＳＥＲＲＡＴＸꎬＥＳＴＥＢＡＮＲꎬＧＵＩＢＯＵＲＴＮꎬｅｔａｌ.ＥＭＳｍｕｔａｇｅｎｅ￣ｓｉｓｉｎｍａｔｕｒｅｓｅｅｄ￣ｄｅｒｉｖｅｄｒｉｃｅｃａｌｌｉａｓａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｆｏｒｒａｐｉｄｌｙｏｂｔａｉｎｉｎｇＴＩＬＬＩＮＧｍｕｔａｎｔｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＰｌａｎｔＭｅｔｈｏｄｓꎬ２０１４ꎬ１０(１):５.[３０]ＳＨＡＸＹꎬＬＩＮＳＣＯＭＢＥＳＤꎬＧＲＯＴＨＤＥ.Ｆｉｅｌｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｉｍｉｄａｚｏｌｉｎｏｎｅ￣ｔｏｌｅｒａｎｔＣｌｅａｒｆｉｅｌｄｒｉｃｅ(ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ.)ａｔｎｉｎｅＬｏｕｉｓｉａｎａｌｏｃａｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＣｒｏｐＳｃｉｅｎｃｅꎬ２００７ꎬ４７(３):１１７７￣１１８５. [３１]ＣＡＭＡＣＨＯＪＲꎬＬＩＮＳＣＯＭＢＥＳＤꎬＳＡＮＡＢＲＩＡＹꎬｅｔａｌ.Ｉｎｈｅｒｉｔ￣ａｎｃｅｏｆＰｒｏｖｉｓｉａｒｉｃｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏｑｕｉｚａｌｏｆｏｐ￣ｐ￣ｅｔｈｙｌｕｎｄｅｒｌａｂｏｒａ￣ｔｏｒｙａｎｄｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ[Ｊ].Ｅｕｐｈｙｔｉｃａꎬ２０１９ꎬ２１５(４):８３.(责任编辑:石春林)２１３江苏农业学报㊀２０２３年第３９卷第２期。

低温胁迫对青藏扁蓿豆与和田苜蓿种子游离脯氨酸和可溶性糖含量的影响

白质存在的影响，并且产生的颜色稳定１０ｍｉ６ｎ以上。
１３数据的处理．
试验的数据整理采用Ｅｃｌ件与ＤＳ数据处理系统完成。ｘｅ软Ｐ
２结果与分析
２１低温胁迫对青藏扁蓿豆与和田苜蓿种子内游离脯氨酸含量的影响．
游离的脯氨酸是一种水合能力很强的氨基酸，认为是植物在逆境胁迫下的产物，被也是植物细胞内
重要的渗透调节物质，含量的增加有利于细胞持水和生物大分子的稳定。大多数研究证明，其植物在受到低温胁迫时，产生大量有机小分子，山梨醇、菜碱、油和脯氨酸等物质以适应细胞内外渗透压会如甜甘
ｃｅｓｄａｄｔｅｅｒａｅｒａｅｎｈｎｄｃｅｓｄ，ａｄｔｅａｓｌｔｏｔｎｆｏｕｌｕａｒｄａｌｃｅｓｄｖｄｎｅｎｂｏｕｅｃｎｅｔｌｂｅｓｇｒｇａｕｌｉｒａｅ．Ｅｉｅｃｈｏｓｙｎｆｏｔｉｓｕｙｆｒｅｒｖｄｆｅｐｏｉｅａｄｓｌｂｅｓｇｒｏｌｅｕｅｓａｐｙｉｌｇｃｌｎｉｒｍｈｓｔｄｕｔｒｐｏｅｅｒｌｎｏｕｌｕａｕｄｂｓｄａｈｓｏｏｉａｄｂ－ｈｒｎｃａ
１２１脯氨酸含量的测定．．
采用磺基水杨酸提取植物种子内的游离脯氨酸，不仅大大减少了其他氨基酸的干扰，速简便，快

葡萄糖氧化酶.精选PPT

葡萄糖氧化酶广泛应用于食品、饲料、医药等行业中，起到了去除葡萄糖、脱氧、杀菌等作用。早在1904年人们就发现了葡萄糖氧化酶，但由于当时对其商业价值认识不足没有引起人们的足够注视。
对照组饲喂直玉米到-豆1粕9基2础8年饲粮，,试M验u组l饲l喂e基r首础饲先粮+从0. 黑曲霉的无细胞提取液中发现葡萄糖微文生，氧物文化学中方根酶面据：G，e大n并连Ba工n研k业发大究布学的了生葡物萄其工糖程催氧学化化院酶的基机李因长理序青列才，设张计正印P，C式R薛扩将永增常其引三物位命,从导筛名师选发为的表1了葡株《可萄葡以萄产糖糖生氧氧葡化萄化酶糖基氧酶因化片，酶段的将的菌克株其隆中与克序隆列得分到析葡》萄一糖氧化归酶入基因脱片段氢,将酶该片类段。与p 此MD后20-TN载a体ka连m接a后t转s化u、至大F肠i埃e希du菌rDeH5kα、中,测Ro序g并a进l行s序ki列等比对先分析后。对此做了葡感萄染大糖，量氧它化的研酶其则它究不功工同效，还作首在先继并提续投升尽机力入体维自护生身着产的机防体。御健功康中能。国，使从防卫2限0世度提纪高，7其0年次，代即使开病始菌突成破了立葡了萄糖葡氧化萄酶糖的防氧卫限度，导致畜禽
葡萄糖氧化酶
优选葡萄糖氧化酶
1.葡萄糖氧化酶的介绍
葡萄糖氧化酶β－Ｄ－葡萄糖生成葡萄糖酸和过氧化氢，其主要成分为β-D-葡萄糖氧化还原酶，辅基为黄素腺嘌呤二核苷酸。它广泛地分布于动物、植物和微生物体内，但由于微生物具有生长繁殖速度快，来源广等特点使之成为葡萄糖氧化酶的主要来源，微生物中的主要生产菌株为黑曲霉和青霉。
2.1-2 保持肠道菌群生态平衡，提高机体免疫力
葡萄糖氧化酶催化生成的葡萄糖酸，降低了胃肠内pH值，为乳酸菌生长制造了酸性环境。有益菌增殖形成微生物竞争优势，避免肠道菌群在生态上比例失调、定位转移、血行感染，具有营养作用，参与氨基酸代谢，合成维生素B1、B2、B6、 B12、叶酸及维生素K等，在一定程度上抑制大肠杆菌，控制感染，排除腐败物质，提高巨噬细胞活性，提高机体免疫力。

国家级大学生创新创业训练计划

齐昱婷
刘汉兰
20000
项目编号
项目名称
项目类型
项目负责
人姓名
指导教
师姓名
项目经费
（元）
201610504079
Bi/rGO/Bi2WO6三元复合材料的合成及光催化
性能研究
创新训练项目
刘文成
瞿阳
20000
201610504080
多孔金棒的生物模板合成方法研究
创新训练项目
梁晨楠
鲁哲学
20000
201610504081
20000
201610504050
白斑病毒分子蛋白A的分子研究
创新训练项目
李卓聪
兰江风
20000
201610504051
团头鲂颗粒溶素NK-lysin的生物学活性研究
创新训练项目
黄浩
袁改玲
20000
201610504052
光照和温度对蚤状溞生殖转化的诱导作用研究
创新训练项目
刘思甜
刘香江
20000
201610504053
创新训练项目
耿佩赟
பைடு நூலகம்刘睿
15000
201610504076
基于矩阵理论的亏损系统灵敏度模型
创新训练项目
黄文琳
沈婧芳
15000
201610504077
后基因组时代农药一基因相互作用数据库构建
创新训练项目
徐芳婷
位灯国，
郑芳
20000
201610504078
醚基离子液体的制备及其对纤维素溶解性能的
研究
创新训练项目
刘灵芝
20000
201610504090
大学生参与和使用众筹创业意愿及其影响因素研究

高产油脂隐球酵母菌发酵条件研究

高产油脂隐球酵母菌发酵条件研究
相光明;赵祥颖;刘建军
【期刊名称】《粮食与油脂》
【年(卷),期】2009(000)003
【摘要】通过摇瓶培养,对各项与菌体产油脂相关因素进行单因素及正交试验,确定摇瓶发酵培养最佳产油脂条件:碳源,葡萄糖120 g/L;氮源,硝酸钾1 g/L,玉米浆2.5 g/L;C/N:400,硫酸镁1.5 g/L,硫酸锰2 mg/L;培养温度为28℃,接种量10%,发酵时间96 h,起始pH 7.0,最后可得油脂产量14.32 g/L,菌体生物量25.67 g/L,油脂含量55.8%.
【总页数】4页(P17-20)
【作者】相光明;赵祥颖;刘建军
【作者单位】山东农业大学食品科学与工程学院,山东泰安,270018;山东省食品发酵工业研究设计院,山东济南,250013;山东农业大学食品科学与工程学院,山东泰安,270018;山东省食品发酵工业研究设计院,山东济南,250013
【正文语种】中文
【中图分类】TS225.6
【相关文献】
1.1株高产油脂酵母菌株的诱变选育及其发酵条件研究 [J], 张嘉;沈丹虹;郑晓冬
2.高产油脂酵母菌株的选育,发酵条件的优化及油脂成分分析 [J], 施安辉;谷劲松
3.高产油脂斯达氏酵母菌株的选育及摇瓶发酵条件的初步研究 [J], 曲威;刘波;吕建
州;赵宗保
4.圆红冬孢酵母菌发酵产油脂培养基及发酵条件的优化研究 [J], 李永红;刘波;赵宗保;白凤武
5.高产油脂酵母菌选育及摇瓶发酵条件的研究 [J], 刘淑君;杨文博;施安辉
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羧甲基壳聚糖诱导罗伦隐球酵母对葡萄柚果实细胞壁代谢的影响

羧甲基壳聚糖诱导罗伦隐球酵母对葡萄柚果实细胞壁代谢的影响杜嵘宇;黄二宾;吴化雨;王芳;邓佳【期刊名称】《食品科学》【年(卷),期】2024(45)5【摘要】以‘里约红’葡萄柚为试材,对羧甲基壳聚糖(carboxymethyl chitosan,CMCS)、罗伦隐球酵母(Cryptococcus laurentii)以及CMCS-urentii处理葡萄柚果实采后的硬度进行测定,结果显示:与对照组(无菌水处理)相比,urentii处理显著抑制了葡萄柚果实在整个贮藏期间内的果实硬度下降(P<0.05)。

在此基础上,测定贮藏期间(75 d)葡萄柚果实质量损失率、细胞壁多糖物质含量和细胞壁水解酶活力并观察果实细胞壁微观结构。

结果表明:urentii处理能有效维持果实内共价结合型果胶、紧密型半纤维素的含量,降低果实中水溶性果胶、离子型果胶以及松散型半纤维素的含量;并且相较于对照组,urentii处理组果实细胞壁水解酶(果胶甲酯酶、多聚半乳糖醛酸酶、纤维素酶、α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶和β-葡萄糖苷酶)活性均受显著抑制;贮藏中后期,urentii处理的果实细胞壁结构更加稳定,胞内结构相对完整。

综上所述,urentii处理能减缓采后葡萄柚果实细胞内部细胞器及细胞壁的降解,较好地维持细胞完整性,延缓果实软化。

【总页数】7页(P243-249)【作者】杜嵘宇;黄二宾;吴化雨;王芳;邓佳【作者单位】西南林业大学林学院;西南地区生物多样性保育国家林业局重点实验室;西南山地森林资源保育与利用教育部重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TS255.36【相关文献】1.罗伦隐球酵母、褐腐病菌与甜樱桃果实在不同温度下的互作效应2.羧甲基纤维素诱导培养下罗伦隐球酵母的转录组差异分析3.羧甲基纤维素诱导提高罗伦隐球酵母对采后砂糖橘抗青霉、绿霉病的生防效果4.壳聚糖-罗伦隐球酵母涂膜处理对葡萄柚贮藏品质的影响5.羧甲基壳聚糖诱导培养罗伦隐球酵母处理调控采后葡萄柚果实苯丙烷代谢及其抗青霉病作用因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

高粱抗旱性研究进展

高粱抗旱性研究进展作者：王晓东李俊志窦爽肖继兵辛宗绪吴宏生朱晓东来源：《山东农业科学》2024年第01期摘要：干旱是限制植物生产力和威胁粮食安全的重要因素之一。

高粱（ＳｏｒｇｈｕｍｂｉｃｏｌｏｒＬ. Ｍｏｅｎｃｈ）是全球主粮和饲料作物，因其具有较强的抗旱性和能够在恶劣的环境条件下生存而广泛种植于干旱半干旱地区，在作物抗旱领域中具有重要的研究价值。

深入解析干旱胁迫下高粱的形态和生理特性、鉴定和筛选抗旱品种、挖掘相关抗旱基因，对推动高粱抗旱育种进程、提高品种抗旱性、提高产量具有重要意义。

本文从干旱胁迫对高粱生长的影响、高粱对干旱胁迫的生理响应、高粱耐旱性鉴定方法和鉴定指标、高粱抗旱性分子生物学和提高高粱抗旱性方法５个方面对高粱抗旱性研究进展进行综述，并对高粱抗旱性研究方向进行展望，以期为进一步研究高粱抗旱的形态、生理特性及分子机制奠定基础。

关键词：高粱；干旱胁迫；生理响应；分子生物学；鉴定；抗旱性中图分类号：Ｓ５１４文献标识号：Ａ文章编号：１００１－４９４２（２０２４）０１－０１６４－１０干旱是限制作物生产发展的最重要因素之一，有发生范围广、频次高、持续时间长等特点[１－２] 。

目前，世界上有三分之一以上总陆地面积的干旱和半干旱地区，我国现有干旱、半干旱和亚湿润干旱区近３００万ｋｍ２，占国土总面积近四成[３] 。

其中，绝大部分是因为缺乏灌溉条件而以雨养农业为主，其作物产量占全国总产量的比重较小。

选育耐旱性强的作物品种是保证干旱地区高产稳产的重要举措。

干旱可能会发生在作物生长发育的各个阶段。

然而，在干旱和半干旱地区，作物生长季开始和结束时发生干旱的可能性较高。

生长季节开始时的干旱胁迫严重影响植物的生长发育。

如果干旱发生在作物开花期或灌浆期，可能会导致产量严重下降或歉收[４] 。

高粱（ＳｏｒｇｈｕｍｂｉｃｏｌｏｒＬ. Ｍｏｅｎｃｈ）是禾本科一年生草本植物，主要种植于热带、亚热带和温带的干旱半干旱区，也是我国主要的杂粮作物之一，是重要的酿用、食用、饲用、帚用作物，同时也是全球仅次于水稻、玉米、小麦、大豆种植面积的第五大粮食作物。

葡萄糖胺-6-磷酸合成酶的异源表达及其酶学性质表征

第 35 卷第 3 期
王涛等：葡萄糖胺-6-磷酸合成酶的异源表达及其酶学性质表征
501
同功能的结构域组成：转氨酶结构域和异构酶结构域[4-5]。通过抑制葡萄糖胺-6-磷酸合成酶的活性，能够导致相关糖蛋白及几丁质的生物合成受阻，致使致病菌无法合成细胞壁而死亡[6]。但在哺乳动物中，该酶被抑制短时间内不会对个体造成严重的伤害，其所造成的结果因组织不同而异。因此， GFA 也被认为将成为抗细菌和抗真菌新药研发中极具前景的潜在靶点[7-8]。
WANG Tao1, FENG Jun-rui1, LI Shu-xuan1, DU Xiang1, LIU Xiao-huan1, WU Mian-bin2 (1. School of Biological Science, Jining Medical University, Rizhao 276826, China; 2. Key Laboratory of Biomass Chemical Engineering of Ministry of Education,
的应用提供基础。
2 实验部分
2.1 试剂与仪器
(1) 本实验使用的菌种主要有：实验室保藏的大肠杆菌 BL21(DE3) Codon plus，大肠杆菌 DH5α 白色念珠菌(Candida albicans ATCC 64548)。
(2) 主要试剂有：1 mmolL1 的 GLUPA(γ-谷氨酰对硝基苯胺)；pH 7.2 的磷酸盐(PBS)缓冲液； LB(Luria-Bertani)培养基(pH 7.2，胰化蛋白胨 10 gL1、酵母提取物 5 gL1 和 NaCl 10 gL1)；对硝基苯胺 (天津大茂化学试剂厂)；Bacilysin(实验室保存)。质粒提取试剂盒(Solarbio，D1100)，琼脂糖凝胶回收试剂盒(Omega，D2500-01)。 2.2 实验过程 2.2.1 对硝基苯胺标准曲线的绘制

猪低蛋白质饲粮配制新技术体系构想

动物营养学报２０２０，３２（１０）：４５５０⁃４５５４ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＮｕｔｒｉｔｉｏｎ㊀ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃２６７ｘ．２０２０．１０．００８猪低蛋白质饲粮配制新技术体系构想赵胜军１，２㊀任㊀莹１，３（１．武汉轻工大学动物科学与营养工程学院，武汉４３００２３；２．武汉轻工大学农副产品蛋白质饲料资源教育部工程研究中心，武汉４３００２３；３．武汉轻工大学动物营养与饲料科学湖北省重点实验室，武汉４３００２３）摘㊀要：以净能和可消化氨基酸为基础的猪低蛋白质饲粮配制技术体系中，净能与体内葡萄糖的供应量没有直接关联，导致难以对体内葡萄糖供给量进行精准调控，回肠末端可消化氨基酸不能反映氨基酸在门静脉回流内脏组织和肝脏中的代谢，所以存在很大的局限性㊂以代谢葡萄糖和肝静脉可利用氨基酸为指标的猪低蛋白质饲粮配制新技术体系有望解决上述问题㊂关键词：猪；低蛋白质饲粮；代谢葡萄糖；肝静脉；可利用氨基酸中图分类号：Ｓ８１６．１㊀㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号：１００６⁃２６７Ｘ（２０２０）１０⁃４５５０⁃０５收稿日期：２０２０－０８－０５基金项目：国家自然科学基金面上项目（３１８７２３７３）；农副产品蛋白质饲料资源教育部工程研究中心资助项目（ＤＫＸＹ２０２００１８）作者简介：赵胜军（１９７４），男，蒙古族，内蒙古通辽人，副教授，博士，主要从事动物营养与代谢调控㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｈａｏｓｈｅｎｇｊｕｎ１９７４＠１６３．ｃｏｍ㊀㊀在养猪生产上，由于玉米－豆粕型饲粮缺乏赖氨酸等限制性氨基酸，需要通过提高饲粮蛋白质水平满足猪对限制性氨基酸的需求，从而造成其他氨基酸过量㊂多余的氨基酸需要生成尿素排出体外，又消耗了额外的能量，造成饲料资源的浪费和环境污染㊂多余的蛋白质还在大肠中进行有害发酵，造成猪的腹泻㊂本文就现行低蛋白质饲粮配制技术体系中的指标难以测定测算过程繁琐对生产性能预测不准等瓶颈问题展开论述，并提出构建基于代谢葡萄糖和肝静脉可利用氨基酸为指标的猪低蛋白质饲粮配制新技术体系构想，涉及许多传统动物营养学业已存在的能量和氨基酸评价指标如何去表观化等学术软肋问题㊂这些问题的讨论和新技术体系的构想，有助于推动整个动物营养学科理论和技术体系创新与发展，具有十分重要的理论和实践意义㊂１㊀猪低蛋白质饲粮配制技术㊀㊀低蛋白质饲粮是指将饲粮蛋白质水平按ＮＲＣ推荐标准降低２４个百分点，通过添加适宜的合成氨基酸来满足动物对氨基酸需求而不降低生产性能的一种饲粮［１－４］㊂低蛋白质饲粮由于在缓解饲料蛋白质资源短缺㊁抗生素超标和畜禽养殖污染问题上具有诸多优势，近几年来已成为我国动物营养研究领域的新热点㊂大量研究表明，以净能为基础通过平衡必需氨基酸的组成配制低蛋白质饲粮的研究已经取得初步成效，产生了巨大的经济和环境效益［５］㊂在蛋白质水平降低４个百分点和净能降低８３７．１７ｋＪ／ｋｇ的情况下，每吨饲粮可以节约成本２００元左右㊂饲粮蛋白质水平每降低１个百分点，氮的排出量就降低８．４％，并可降低猪舍中氨浓度［１，６］㊂２㊀现行低蛋白质饲粮配制技术体系的不足㊀㊀葡萄糖是生命活动的主要供能物质，是体内ＡＴＰ的主要来源［７－９］㊂葡萄糖在能量代谢中处于核心地位［１０］，而氨基酸和脂肪则是能量代谢的旁支，处于补充地位㊂猪的生长需要以葡萄糖（氧化产生ＡＴＰ）为能量，以氨基酸为底物合成蛋白质㊂因此，猪体内的葡萄糖与氨基酸除需满足各自需要量之外，二者之间还需要保持一个合理的比例㊂研究表明，体内葡萄糖供应量的多少，会影响机体对氨基酸的转运和骨骼肌蛋白质合成的效率，进而影响机体对氨基酸的利用［１１］㊂因此，对体内葡１０期赵胜军等：猪低蛋白质饲粮配制新技术体系构想萄糖需要量的准确评估和充分满足是配制低蛋白质饲粮的重要技术基础㊂㊀㊀目前的低蛋白质饲粮配制技术是建立在能量指标基础上的㊂能量并不是单一的营养素，而是用蛋白质㊁脂肪㊁淀粉和纤维等能量载体物质按能值换算后累加的总和，实际上是一个黑箱指标㊂饲粮的能值与其体内葡萄糖的实际供应量和氧化供能量并没有直接的关联，不能反映葡萄糖的缺乏情况，导致应用能量预测的生产性能并不准确㊂所以，在传统动物营养学里，将能量作为单一营养素，并以其作为其他营养素需要的基础构建的能量评价指标体系，最大的缺陷就是将动物能量代谢与物质代谢这２个本来不可分割的方面相互割裂开来㊂能量的实际测定比较困难，很难获得实时数据，而且由于包含多种成分，在实际生产中的调控也很难进行㊂研究表明，在能量和蛋白质水平相同条件下，饲粮脂肪水平过高会导致蛋白质利用率降低［１２］㊂其主要是由于淀粉用量减少导致葡萄糖供应不足所致㊂因此，在实际生产中配制饲粮时，为了获得更好的生产性能，需要配方师根据经验通过调整能量原料的用量来把控淀粉㊁纤维和脂肪的比例，测算过程非常繁琐，并且需要不断通过动物试验校正㊂尽管与消化能和代谢能相比使用净能可以有效解决低蛋白质饲粮使猪胴体变肥的问题［１３］，但是因其本身仍然是用能量载体物质换算得来的，依然未能与其体内葡萄糖的供应量建立直接的关联㊂所以，以其作为低蛋白质饲粮配制的基础，仍很难做到真正意义上的精准营养㊂由此可见，为提高配制低蛋白质饲粮的准确性，建立以葡萄糖为中心的能量指标和物质指标相结合的现代营养评价新体系已势在必行㊂㊀㊀为使动物发挥最大的生产潜力，饲粮在满足葡萄糖需要后，还需满足限制性氨基酸需要量，并需使各种氨基酸之间的比例合理㊂从２０世纪７０年代开始，在以玉米－豆粕为基础的低蛋白质饲粮中，通过添加赖氨酸使蛋白质水平下降了２％［１４］㊂后来通过添加赖氨酸㊁苏氨酸㊁蛋氨酸和色氨酸，使饲粮蛋白质水平下降了４％［１５］㊂虽然国内外大量的试验证明，如饲粮中氨基酸的种类㊁比例和数量能满足猪的需要，饲粮蛋白质水平可降低２个百分点，生产性能不变，同时料重比㊁氮沉积㊁氮排放和热应激能力均有所改善［２－３，１６－１７］㊂但当饲粮蛋白质水平进一步降低，降低４个百分点甚至更多时，无论如何保证饲粮氨基酸比例的合理配制，猪的生长速度均达不到理想水平，生长性能受到抑制［１８－２２］㊂㊀㊀此外，目前猪的很多营养标准都以回肠末端标准可消化氨基酸（ｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄｉｌｅａｌｄｉｇｅｓｔｉｂｌｅａ⁃ｍｉｎｏａｃｉｄ，ＳＩＤＡＡ）为基础来表述猪的氨基酸需要量［２３－２６］㊂事实上，饲粮中的蛋白质在小肠中吸收后，首先要在门静脉回流内脏组织（ｐｏｒｔａｌ⁃ｄｒａｉｎｅｄｖｉｓｃｅｒａ，ＰＤＶ）发生首过代谢，剩余的５０％７０％经由门静脉进入肝脏［２７－２９］㊂肝脏在动物营养系统中处于核心的地位，在动物葡萄糖㊁脂肪和氨基酸代谢中担负着关键性整合功能㊂不仅糖原的合成与分解发生在肝脏中，氨基酸脱氨基后的糖异生和尿素合成也都发生在肝脏中㊂氨基酸在肝脏内氧化供能㊁转化为含氮代谢产物，剩余的进入肝静脉用于外周组织的蛋白质合成［３０］㊂在体内葡萄糖和限制性氨基酸需要得到满足时，肝脏氨基酸氧化生成尿素的量就会减少，进入肝静脉的量就会增加㊂因此，在配制低蛋白质饲粮时，以肝静脉可利用氨基酸为指标表述猪对氨基酸的需要量，能更灵敏地反映体内葡萄糖缺乏导致氨基酸氧化的情况，不仅能从根本上说明低蛋白质饲粮的作用机制，同时也能更好地反映外周组织氨基酸的供应情况，可更准确地预测动物的生产性能㊂３　代谢葡萄糖和肝静脉可利用氨基酸指标的潜在应用价值㊀㊀为了突出糖类在能量供应上的中心地位，去除能量指标的表观性，１９９６年卢德勋先生提出了代谢葡萄糖的概念，即饲料或饲粮中经动物消化㊁吸收后，可以给动物本身代谢提供的可利用的葡萄糖总量，主要来源包括小肠消化的淀粉和大肠发酵产生的丙酸转化生成的葡萄糖［３１］㊂经国内学者多年的研究，目前已在反刍动物上建立了代谢葡萄糖的指标测定方法［３２－３４］，并评定了饲料的营养价值以及需要量［３５］㊂这一指标首次在饲粮组分与体内葡萄糖的产生量之间建立了直接联系，为通过调节饲粮组分调控葡萄糖供能提供了有效手段，也为通过调节葡萄糖供应调控蛋白质和脂肪代谢创造了条件㊂２００４年针对现行能量指标评定体系的严重缺陷，卢德勋先生在国际上首次提出要创建能量指标与物质指标相结合的现代营养评价体系㊂此后，经过研究，构建了以代谢葡萄１５５４㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报３２卷糖代谢蛋白质和可代谢生脂物质为核心的营养评价新指标体系，使通过调节饲粮组分直接调控体内三大能量载体物质供应量和比例成为可能［３６－３８］，标志着营养学向精准营养迈进了一大步㊂㊀㊀在猪的研究上，２０１４年本文作者所在研究团队提出了猪的代谢葡萄糖的计算公式，并成功建立了这一指标的测定方法，构建了以饲粮淀粉和纤维估测代谢葡萄糖的计算公式［３９－４０］，并通过试验确定了断奶仔猪代谢葡萄糖的适宜需要量，为猪的葡萄糖营养调控实用化奠定了基础［４１］㊂在此基础上，雷龙［４２］研究了代谢葡萄糖水平对仔猪ＰＤＶ氨基酸代谢的影响，结果表明，在饲粮消化能和蛋白质水平相同条件下，适宜的代谢葡萄糖水平可显著提高仔猪肠道对氨基酸的吸收，进而增加氨基酸的门静脉净流量和改变其组成模式㊂可见，通过增加饲粮代谢葡萄糖水平减少氨基酸在ＰＤＶ的首过代谢消耗，增加进入肝脏的净流量是可行的㊂但是，目前关于提供充足代谢葡萄糖和限制性氨基酸，能否降低猪肝脏氨基酸的氧化和尿素合成，能否增加肝静脉氨基酸净流量，能否使低蛋白质饲粮的蛋白质水平降低到４％以下，目前还尚未见报道，亟待开展研究㊂㊀㊀综上所述，构建以代谢葡萄糖和净能相结合的能量评价新体系，作为低蛋白质饲粮配制的基础，并以肝静脉可利用氨基酸为蛋白质营养评价指标，能更灵敏地反映体内葡萄糖和氨基酸对外周组织的供应情况，能更好地满足猪的营养需要量，并有望准确地预测动物的生产性能㊂此外，由于指标的测定方法可直接㊁实时获得，再配以体外模拟和回归估算，将会更加简便，所以在生产上潜在应用价值较高㊂４㊀新技术体系构建的关键问题及其应用前景㊀㊀构建基于代谢葡萄糖和肝静脉可利用氨基酸为指标的猪低蛋白质饲粮配制新技术体系，需要首先解决以下几个问题：㊀㊀①通过对基于净能和小肠可消化氨基酸评价体系的低蛋白质饲粮不同葡萄糖水平对猪饲养试验效果的研究，探讨现行模式的局限性；㊀㊀②在饲粮适宜代谢葡萄糖水平条件下，研究降低饲粮蛋白质水平对猪生长性能和肝静脉氨基酸净流量的影响，探讨确定低蛋白质饲粮氨基酸的补充方式；㊀㊀③探讨以代谢葡萄糖和肝静脉可利用氨基酸为评价指标，配制和优化低蛋白质饲粮的新模式，突破低蛋白质饲粮配制技术瓶颈的可行性；㊀㊀④研究饲粮代谢葡萄糖和限制性氨基酸的供应量对氨基酸在ＰＤＶ和肝脏蛋白质周和代谢的影响，阐明猪低蛋白质饲粮配制新技术的作用原理㊂㊀㊀开展这些研究，需要熟练掌握和应用氮平衡试验㊁生长性能试验㊁多血管瘘安装和同位素示踪等多项技术，实施难度大，工作量大而繁琐㊂但由于这项工作有助于推动整个动物营养学科理论和技术体系创新与发展，并且在养猪生产上具有重大的潜在经济价值，所以还是十分值得大胆尝试的㊂参考文献：［１］㊀ＫＥＲＲＢＪ，ＥＡＳＴＥＲＲＡ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｆｅｅｄｉｎｇｒｅｄｕｃｅｄｐｒｏｔｅｉｎ，ａｍｉｎｏａｃｉｄ⁃ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｅｄｄｉｅｔｓｏｎｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｅｎｅｒｇｙｂａｌａｎｃｅｉｎｇｒｏｗｅｒｐｉｇｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉ⁃ｍａｌＳｃｉｅｎｃｅ，１９９５，７３（１０）：３０００－３００８．［２］㊀ＬＥＢＥＬＬＥＧＯＬ，ＶＡＮＭＩＬＧＥＮＪ，ＤＵＢＯＩＳＳ，ｅｔａｌ．Ｅｎｅｒｇｙｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｌｏｗ⁃ｐｒｏｔｅｉｎｄｉｅｔｓｉｎｇｒｏｗｉｎｇｐｉｇｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＳｃｉｅｎｃｅ，２００１，７９（５）：１２５９－１２７１．［３］㊀ＫＥＲＲＢ，ＳＯＵＴＨＥＲＮＬＬ，ＢＩＤＮＥＲＴＤ，ｅｔａｌ．Ｉｎｆｌｕ⁃ｅｎｃｅｏｆｄｉｅｔａｒｙｐｒｏｔｅｉｎｌｅｖｅｌ，ａｍｉｎｏａｃｉｄｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａ⁃ｔｉｏｎ，ａｎｄｄｉｅｔａｒｙｅｎｅｒｇｙｌｅｖｅｌｓｏｎｇｒｏｗｉｎｇ⁃ｆｉｎｉｓｈｉｎｇｐｉｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｃａｒｃａｓｓｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＳｃｉｅｎｃｅ，２００３，８１（１２）：３０７５－３０８７．［４］㊀ＳＨＲＩＶＥＲＪＡ，ＣＡＲＴＥＲＳＤ，ＳＵＴＴＯＮＡＬ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆａｄｄｉｎｇｆｉｂｅｒｓｏｕｒｃｅｓｔｏｒｅｄｕｃｅｄｃｒｕｄｅｐｒｏ⁃ｔｅｉｎ，ａｍｉｎｏａｃｉｄ⁃ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｅｄｄｉｅｔｓｏｎｎｉｔｒｏｇｅｎｅｘｃｒｅ⁃ｔｉｏｎ，ｇｒｏｗｔｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｎｄｃａｒｃａｓｓｔｒａｉｔｓｏｆｆｉｎｉｓｈ⁃ｉｎｇｐｉｇｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＳｃｉｅｎｃｅ，２００３，８１（２）：４９２－５０２．［５］㊀王钰明，曾祥芳，谯仕彦．猪低蛋白质日粮的研究与应用现状及展望［Ｊ］．中国畜牧杂志，２０１８，５４（１１）：１－４．［６］㊀张敏，孟繁艳，李香子，等．猪低污染日粮技术的研究进展［Ｊ］．延边大学农学学报，２００２，２２（４）：２９６－２９９．［７］㊀ＣＨＥＮＹ，ＦＲＹＢＣ，ＬＡＹＴＯＮＡＴ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇｇｌｕｃｏｓｅｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｉｎｔｈｅｋｉｄｎｅｙ［Ｊ］．ＢｕｌｌｅｔｉｎｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃａｌＢｉｏｌｏｇｙ，２０１６，７８（６）：１３１８－１３３６．２５５４１０期赵胜军等：猪低蛋白质饲粮配制新技术体系构想［８］㊀ＤＡＩＺＷ，ＳＨＥＳＴＯＶＡ，ＬＡＩＬＨ，ｅｔａｌ．Ａｆｌｕｘｂａｌ⁃ａｎｃｅｏｆｇｌｕｃｏｓｅｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｃｌａｒｉｆｉｅｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅＷａｒｂｕｒｇｅｆｆｅｃｔ［Ｊ］．ＢｉｏｐｈｙｓｉｃａｌＪｏｕｒｎａｌ，２０１６，１１１（５）：１０８８－１１００．［９］㊀ＹＵＴＹ，ＷＡＮＧＣＹ．Ｉｍｐａｃｔｏｆｎｏｎ⁃ａｌｃｏｈｏｌｉｃｆａｔｔｙｐａｎｃｒｅａｓｄｉｓｅａｓｅｏｎｇｌｕｃｏｓｅｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＤｉａｂｅｔｅｓＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，２０１７，８（６）：７３５－７４７．［１０］㊀卢德勋．２０００动物营养研究进展［Ｍ］．北京：中国农业出版社，２００１．［１１］㊀尹富贵，张珍珍，黄菊，等．日粮淀粉组成对仔猪对氨基酸消化的影响［Ｊ］．中国科学院研究生院学报，２０１０，２７（２）：１８４－１９０．［１２］㊀刘飞飞．日粮能源结构对仔猪氮素利用的影响及机制研究［Ｄ］．博士学位论文．长春：吉林农业大学，２０１５．［１３］㊀ＷＡＮＧＹＭ，ＺＨＯＵＪＹ，ＷＡＮＧＧ，ｅｔａｌ．Ａｄｖａｎｃｅｓｉｎｌｏｗ⁃ｐｒｏｔｅｉｎｄｉｅｔｓｆｏｒｓｗｉｎｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１８，９：６０．［１４］㊀ＢＡＫＥＲＤＨ，ＫＡＴＺＲＳ，ＥＡＳＴＥＲＲＡ．Ｌｙｓｉｎｅｒｅ⁃ｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｇｒｏｗｉｎｇｐｉｇｓａｔｔｗｏｌｅｖｅｌｓｏｆｄｉｅｔａｒｙｐｒｏ⁃ｔｅｉｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＳｃｉｅｎｃｅ，１９７５，４０（５）：８５１－８５６．［１５］㊀ＣＯＲＬＥＹＪＲ，ＥＳＣＨＭＷ，ＢＡＨＲＪＭ，ｅｔａｌ．Ａｍｉｎｏａｃｉｄｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｌｏｗ⁃ｐｒｏｔｅｉｎｄｉｅｔｓｆｏｒｓｗｉｎｅ：ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｇｅｓｔａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｎｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅｐｅｒｆｏｒｍ⁃ａｎｃｅｏｆｇｉｌｔｓａｎｄｓｏｗｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＳｃｉｅｎｃｅ，１９８３，５６（１）：１０８－１１７．［１６］㊀ＲＵＳＳＥＬＬＬＥ，ＫＥＲＲＢＪ，ＥＡＳＴＥＲＲＡ．Ｌｉｍｉｔｉｎｇａ⁃ｍｉｎｏａｃｉｄｓｉｎａｎ１１％ｃｒｕｄｅｐｒｏｔｅｉｎｃｏｒｎ⁃ｓｏｙｂｅａｎｍｅａｌｄｉｅｔｆｏｒｇｒｏｗｉｎｇｐｉｇｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＳｃｉ⁃ｅｎｃｅ，１９８７，６５（５）：１２６６－１２７２．［１７］㊀ＫＥＲＲＢＪ，ＺＩＥＭＥＲＣＪ，ＴＲＡＢＵＥＳＬ，ｅｔａｌ．Ｍａｎｕｒｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｓｗｉｎｅａｓａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｄｉｅｔａｒｙｐｒｏｔｅｉｎａｎｄｃｅｌｌｕｌｏｓｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＳｃｉｅｎｃｅ，２００６，８４（６）：１５８４－１５９２．［１８］㊀ＳＨＡＲＤＡＤＰ，ＭＡＨＡＮＤＣ，ＷＩＬＳＯＮＲＦ．Ｌｉｍｉｔｉｎｇａｍｉｎｏａｃｉｄｓｉｎｌｏｗ⁃ｐｒｏｔｅｉｎｃｏｒｎ⁃ｓｏｙｂｅａｎｍｅａｌｄｉｅｔｓｆｏｒｇｒｏｗｉｎｇ⁃ｆｉｎｉｓｈｉｎｇｓｗｉｎｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＳｃｉｅｎｃｅ，１９７６，４２（５）：１１７５－１１８１．［１９］㊀ＥＡＳＴＥＲＲＡ，ＢＡＫＥＲＤＨ．Ｌｙｓｉｎｅａｎｄｐｒｏｔｅｉｎｌｅｖｅｌｓｉｎｃｏｒｎ⁃ｓｏｙｂｅａｎｍｅａｌｄｉｅｔｓｆｏｒｇｒｏｗｉｎｇ⁃ｆｉｎｉｓｈｉｎｇｓｗｉｎｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＳｃｉｅｎｃｅ，１９８０，５０（３）：４６７－４７１．［２０］㊀ＲＵＳＳＥＬＬＬＥ，ＣＲＯＭＷＥＬＬＧＬ，ＳＴＡＨＬＹＴＳ．Ｔｒｙｐｔｏｐｈａｎ，ｔｈｒｅｏｎｉｎｅ，ｉｓｏｌｅｕｃｉｎｅａｎｄｍｅｔｈｉｏｎｉｎｅｓｕｐ⁃ｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆａ１２％ｐｒｏｔｅｉｎ，ｌｙｓｉｎｅ⁃ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｅｄ，ｃｏｒｎ⁃ｓｏｙｂｅａｎｍｅａｌｄｉｅｔｆｏｒｇｒｏｗｉｎｇｐｉｇｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＳｃｉｅｎｃｅ，１９８３，５６（５）：１１１５－１１２３．［２１］㊀ＫＥＰＨＡＲＴＫＢ，ＳＨＥＲＲＩＴＴＧＷ．Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｎｕｔｒｉｅｎｔｂａｌａｎｃｅｉｎｇｒｏｗｉｎｇｓｗｉｎｅｆｅｄｌｏｗ⁃ｐｒｏｔｅｉｎｄｉｅｔｓｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｅｄｗｉｔｈａｍｉｎｏａｃｉｄｓａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＳｃｉｅｎｃｅ，１９９０，６８（７）：１９９９－２００８．［２２］㊀ＹＵＥＬＹ，ＱＩＡＯＳＹ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｌｏｗ⁃ｐｒｏｔｅｉｎｄｉｅｔｓｓｕｐ⁃ｐｌｅｍｅｎｔｅｄｗｉｔｈｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅａｍｉｎｏａｃｉｄｓｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｉｎｔｅｓｔｉｎａｌｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎｐｉｇｌｅｔｓｏｖｅｒｔｈｅｆｉｒｓｔ２ｗｅｅｋｓａｆｔｅｒｗｅａｎｉｎｇ［Ｊ］．ＬｉｖｅｓｔｏｃｋＳｃｉｅｎｃｅ，２００８，１１５（２／３）：１４４－１５２．［２３］㊀ＮＲＣ．Ｎｕｔｒｉｅｎｔｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｓｗｉｎｅ［Ｓ］．１０ｔｈｅｄ．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，Ｄ．Ｃ．：ＮａｔｉｏｎａｌＡｃａｄｅｍｙＰｒｅｓｓ，１９９８．［２４］㊀ＢｒｉｔｉｓｈＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｎｉｍａｌＳｃｉｅｎｃｅ．Ｎｕｔｒｉｅｎｔｒｅｑｕｉｒｅ⁃ｍｅｎｔｓｔａｎｄａｒｄｓｆｏｒｐｉｇｓ［Ｍ］．ＰｅｎｉｃｕｉｋＭｉｄｌｏｔｈｉａｎ，ＵＫ：ＢｒｉｔｉｓｈＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｎｉｍａｌＳｃｉｅｎｃｅ，２００３．［２５］㊀ＲＡＤＥＭＡＣＨＥＲＭ，ＳＡＵＥＲＷＣ，ＪＡＮＳＭＡＮＡＪＭ．Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄｉｌｅａｌｄｉｇｅｓｔｉｂｉｌｉｔｙｏｆａｍｉｎｏａｃｉｄｓｉｎｐｉｇｓ［Ｍ］．Ｈａｎａｕ⁃Ｗｏｌｆｇａｎｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ：ＥｖｏｎｉｋＤｅｇｕｓ⁃ｓａＧｍｂＨ，２００９．［２６］㊀ＮａｔｉｏｎａｌＳｗｉｎｅＮｕｔｒｉｔｉｏｎＧｕｉｄｅ．Ｔａｂｌｅｓｏｆｎｕｔｒｉｅｎｔｒｅｃ⁃ｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ，ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ａｎｄｕｓｅｒａｔｅｓ［Ｍ］．Ａｍｅｓ，ＩＡ，ＵＳ：ＰｏｒｋＣｅｎｔｅｒｏｆＥｘｃｅｌｌｅｎｃｅ，２０１０．［２７］㊀ＷＵＧＹ，ＭＯＲＲＩＳＳＭ，Ｊｒ．Ａｒｇｉｎｉｎｅｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ：ｎｉ⁃ｔｒｉｃｏｘｉｄｅａｎｄｂｅｙｏｎｄ［Ｊ］．ＢｉｏｃｈｅｍｉｃａｌＪｏｕｒｎａｌ，１９９８，３３６（１）：１－１７．［２８］㊀ＢＥＲＧＥＮＷＧ，ＷＵＧＹ．Ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌｎｉｔｒｏｇｅｎｒｅｃｙｃｌｉｎｇａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｈｅａｌｔｈａｎｄｄｉｓｅａｓｅ［Ｊ］．ＴｈｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｕｔｒｉｔｉｏｎ，２００９，１３９（５）：８２１－８２５．［２９］㊀ＳＨＯＶＥＬＬＥＲＡＫ，ＳＴＯＬＬＢ，ＢＡＬＬＲＯ，ｅｔａｌ．Ｎｕ⁃ｔｒｉｔｉｏｎａｌａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｏｆｉｎｔｅｓｔｉｎａｌｓｕｌｆｕｒａｍｉｎｏａｃｉｄｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ［Ｊ］．ＴｈｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｕｔｒｉｔｉｏｎ，２００５，１３５（７）：１６０９－１６１２．［３０］㊀ＷＲＡＹ⁃ＣＡＨＥＮＤ，ＭＥＴＣＡＬＦＪＡ，ＢＡＣＫＷＥＬＬＦＲＣ，ｅｔａｌ．ＨｅｐａｔｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｄｅｘｏｇｅｎｏｕｓｓｕｐｐｌｙｏｆｐｌａｓｍａａｍｉｎｏａｃｉｄｓｂｙｉｎｆｕｓｉｏｎｉｎｔｏｔｈｅｍｅｓｅｎｔｅｒｉｃｖｅｉｎｏｆＨｏｌｓｔｅｉｎ⁃Ｆｒｉｅｓｉａｎｃｏｗｓｉｎｌａｔｅｇｅｓｔａ⁃ｔｉｏｎ［Ｊ］．ＢｒｉｔｉｓｈＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｕｔｒｉｔｉｏｎ，１９９７，７８（６）：９１３－９３０．［３１］㊀卢德勋．反刍动物葡萄糖营养调控理论体系及其应用［Ｊ］．畜牧与饲料科学，２０１０，３１（６／７）：４０２－４０９．［３２］㊀孙海洲，卢德勋，斯琴．生长肥育羊葡萄糖营养整体优化规律的研究［Ｊ］．内蒙古畜牧科学，１９９９（１）：２５－２９．［３３］㊀任莹．反刍动物常用饲料过瘤胃淀粉量及其小肠消化率测定及相关技术的研究［Ｄ］．硕士学位论文．南宁：广西大学，２００１．［３４］㊀韩飞．反刍动物常用饲料丙酸产量和吸收率的测定３５５４㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报３２卷及其模型的研究［Ｄ］．硕士学位论文．呼和浩特：内蒙古农业大学，２００１．［３５］㊀王玲．内蒙古白绒山羊适宜代谢葡萄糖水平的评定［Ｄ］．硕士学位论文．呼和浩特：内蒙古农业大学，２００３．［３６］㊀苏鹏程．不同代谢葡萄糖水平日粮条件下白绒山羊体内蛋白质（氨基酸）分配规律的研究［Ｄ］．硕士学位论文．呼和浩特：内蒙古农业大学，２００４．［３７］㊀赵胜军．不同氨基酸模式对绒山羊皮肤氨基酸利用的影响及机理［Ｄ］．博士学位论文．呼和浩特：内蒙古农业大学，２００４．［３８］㊀杜瑞平．绵羊瘤胃乙酸和丁酸的产生㊁吸收和利用规律及可代谢生脂物质（ＭＬＳ）的测定［Ｄ］．硕士学位论文．呼和浩特：内蒙古农业大学，２００６．［３９］㊀方勇．断奶仔猪外源代谢葡萄糖的评定［Ｄ］．硕士学位论文．武汉：武汉轻工大学，２０１５．［４０］㊀张丹丹，雷龙，方勇，等．４种断奶仔猪日粮外源代谢葡萄糖水平的估测［Ｊ］．中国畜牧杂志，２０１６，５２（９）：４５－４８．［４１］㊀张丹丹．断奶仔猪代谢葡萄糖适宜需要量的研究［Ｄ］．硕士学位论文．武汉：武汉轻工大学，２０１６．［４２］㊀雷龙．日粮代谢葡萄糖水平对仔猪氨基酸消化㊁吸收和生长的影响［Ｄ］．硕士学位论文．武汉：武汉轻工大学，２０１８．Ａｕｔｈｏｒ，ＺＨＡＯＳｈｅｎｇｊｕｎ，ａｓｓｏｃｉａｔｅｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｈａｏｓｈｅｎｇｊｕｎ１９７４＠１６３．ｃｏｍ（责任编辑㊀菅景颖）ＣｏｎｃｅｐｔｉｏｎｏｆａＮｅｗＦｏｒｍｕｌａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＳｙｓｔｅｍｏｆＬｏｗＰｒｏｔｅｉｎＤｉｅｔｆｏｒＰｉｇｓＺＨＡＯＳｈｅｎｇｊｕｎ１，２㊀ＲＥＮＹｉｎｇ１，３（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｎｉｍａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＮｕｔｒｉｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００２３，Ｃｈｉｎａ；２．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＦｅｅｄＰｒｏｔｅｉｎＲｅｓｏｕｒｃｅｓｏｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＢｙ⁃Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｗｕｈａｎ４３００２３，Ｃｈｉｎａ；３．ＨｕｂｅｉＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｎｉｍａｌＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｅｄＳｃｉｅｎｃｅ，Ｗｕｈａｎ４３００２３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓｙｓｔｅｍｏｆｌｏｗｐｒｏｔｅｉｎｄｉｅｔｆｏｒｐｉｇｓｂａｓｅｄｏｎｎｅｔｅｎｅｒｇｙａｎｄｄｉｇｅｓｔｉｂｌｅａｍｉｎｏａｃｉｄｓ，ｔｈｅｒｅｉｓｎｏｄｉｒｅｃｔｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｎｅｔｅｎｅｒｇｙａｎｄｇｌｕｃｏｓｅｓｕｐｐｌｙｉｎｐｉｇｓ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｉｔｄｉｆｆｉ⁃ｃｕｌｔｔｏｒｅｇｕｌａｔｅｇｌｕｃｏｓｅｓｕｐｐｌｙａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．Ｔｈｅｒｅｉｓａｇｒｅａｔｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｔｈａｔｄｉｇｅｓｔｉｂｌｅａｍｉｎｏａｃｉｄｓｉｎｔｅｒｍｉｎａｌｉｌｅ⁃ｕｍｃａｎｎｏｔｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｏｆａｍｉｎｏａｃｉｄｓｉｎｐｏｒｔａｌ⁃ｄｒａｉｎｅｄｖｉｓｃｅｒａ（ＰＤＶ）ａｎｄｌｉｖｅｒ．Ｔｈｅｎｅｗｆｏｒｍｕｌａ⁃ｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓｙｓｔｅｍｏｆｌｏｗｐｒｏｔｅｉｎｄｉｅｔｆｏｒｐｉｇｓｕｓｉｎｇｔｈｅｉｎｄｉｃｅｓｏｆｍｅｔａｂｏｌｉｚａｂｌｅｇｌｕｃｏｓｅ（ＭＧ）ａｎｄａｖａｉｌａ⁃ｂｌｅａｍｉｎｏａｃｉｄｓｉｎｈｅｐａｔｉｃｖｅｉｎｉｓｅｘｐｅｃｔｅｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅａｂｏｖｅｐｒｏｂｌｅｍｓ．［ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＮｕｔｒｉ⁃ｔｉｏｎ，２０２０，３２（１０）：４５５０⁃４５５４］Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｉｇｓ；ｌｏｗｐｒｏｔｅｉｎｄｉｅｔ；ｍｅｔａｂｏｌｉｚａｂｌｅｇｌｕｃｏｓｅ；ｈｅｐａｔｉｃｖｅｉｎ；ａｖａｉｌａｂｌｅａｍｉｎｏａｃｉｄｓ４５５４。

生物反应器电子受体反硝化聚磷PAOs-GAOs竞争及N_(2)O释放特性

第36卷第23期农业工程学报V ol.36 No.23 2020年12月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Dec. 2020 241生物反应器电子受体反硝化聚磷PAOs-GAOs竞争及N2O释放特性巩有奎1，王一冰1，孙洪伟2（1. 烟台职业学院建筑工程系，烟台264670； 2. 烟台大学环境与材料工程学院，烟台264005）摘要：利用厌氧-缺氧-好氧序批式生物反应器（Anaerobic/Anoxic/Oxic-Sequencing Batch Reactor, An/A/O-SBR），以乙酸钠为电子供体，NO3-/NO2-为电子受体，控制反硝化电子受体电子需求为90 mmol/L，经长时间驯化，考察了不同电子受体驯化SBR反硝化除磷及N2O释放特性，并利用化学计量法确定了聚磷菌（Phosphorus Accumulating Organisms, PAOs）和聚糖菌（Glycogen Accumulating Organisms, GAOs）间竞争关系。

结果表明，NO3-还原过程中，SBR系统总氮（Total Nitrogen, TN）和总磷（Total Phosphorus, TP）去除率均达95%以上，平均N2O产率为2.4%，PAOs转化碳源（COD in）和反硝化脱氮比例分别为62.0%和76.2%。

NO2-增加，厌氧段糖原（Gly）酵解性能增强，Gly消耗与碳源转化比例（ΔGly/COD in）由0.67增至0.80，PAOs活性受抑制，聚磷（Poly-P）合成减少，GAOs竞争优势增强。

NO2--N为30 mg/L，SBR内TP去除率降至50.5%，PAOs转化碳源和脱氮比例分别降至36%和50.6%。

PAOs-GAOs共生体系内，GAOs反硝化脱氮过程，削弱了高NO2-对PAOs反硝化除磷的抑制，缺氧阶段NO2-/HNO2积累耦合GAOs反硝化脱氮比例增加，导致高NO2-下TP去除率下降和N2O产率增加。

[精彩]红酵母菌

红酵母属（Rhodotorula）此属亦属于隐球酵母科，细胞为圆形、卵形或长形，为多边芽殖，多数种类没有假菌丝，其特点是，有明显的红色或黄色色素，很多种因形成荚膜而使菌落呈粘质状，如粘红酵母。

红酵母菌没有酒精发酵的能力，少数种类为致病菌，在空气中时常发现。

有的菌，如粘红酵母，能产生脂肪，其脂肪含量可达干物质量的50%-60%。

但合成脂肪的速度较慢，如培养液中添加氮和磷，可加快其合成脂肪的速度。

产1g脂肪大约需4.5g葡萄糖。

此外,粘红酵母还可产生丙氨酸、谷氨酸、蛋氨酸等多种氨基酸。

红酵母菌没有酒精发酵的能力，少数种类为致病菌，在空气中时常发现。

有的菌，如粘红酵母，能产生脂肪，其脂肪含量可达干物质量的50%-60%。

但合成脂肪的速度较慢，如培养液中添加氮和磷，可加快其合成脂肪的速度。

产1g脂肪大约需4.5g葡萄糖。

此外,粘红酵母还可产生丙氨酸、谷氨酸、蛋氨酸等多种氨基酸。

红酵母发酵废糖蜜生产β-胡萝卜素研究2007中国中部地区农产品加工产学研研讨会论文集——其他综合红酵母发酵废糖蜜生产p．胡萝卜素研究徐立强1，张军方1，许新军2，王卫红2，李艾3，孙兰芳1，窦瑞娟1，王松松1(1河北农业大学食品科技学院，河北保定071000；2保定市槐茂酱菜厂，河北保定071000：3唐山学院环境与化工系，河北唐山063000)摘要：本课题组成功地从土壤、水果、空气等自然环境中分离出12株产p-胡萝卜素的红酵母(Rhodotorula)，经过初步筛选，得到一株B．胡萝卜素产量较高的菌株。

在实验室条件下，对该菌株的摇瓶发酵培养基配方(如碳源、氮源、无机盐和氯化铵浓度)和发酵条件(包括pH、温度、接种量、光照、转速和发酵时间)进行了研究。