中国农业科学

稻米蒸煮品质性状与分子标记关联研究

高维维，陈思平，王丽平，陈立凯，郭涛，王慧，陈志强

中国农业科学. 2017, 50(4): 599-611. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.04.001

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【目的】调查分析代表性水稻种质重要的品质性状和淀粉RVA谱变异，筛选与性状显著关联的分子标记，为稻米品质改良提供依据。【方法】以48份国内外水稻多样性种质为材料，进行稻米品质性状变异调查分析；利用快速淀粉粘滞测定仪（rapid visco analyzer）鉴定材料淀粉RVA谱。利用已报道的稻米淀粉合成相关基因等位标记及稻米籽粒相关QTL连锁分子标记对种质材料进行基因分型。利用GLM模型进行分子标记与品质性状的关联检测，并对显著关联标记进行逐步回归分析；评估等位基因及其组合对目标性状的表型影响效应，同时鉴别对应优异等位基因型及载体品种。【结果】供试材料在直链淀粉含量（AC）、胶稠度（GC）和碱消值（ASV）等表现出广泛的表型变异和多样性，变异系数为26.5%—36.3%。RVA谱检测表明崩解值、消减值和回复值等在材料间具有明显差异，能较好地反映不同种质的淀粉糊化特性。相关分析表明，AC与冷胶黏度、消减值和回复值呈显著正相关，与最高黏度和崩解值呈显著负相关；GC同时与消减值和回复值呈显著负相关。利用154个多态性标记共检测到491个等位变异，基因多样性平均为0.447，多态信息含量（PIC）平均为0.390。性状-标记关联检测共获得22个与稻米品质性状显著关联的位点，单个关联标记位点解释的表型变异（R²）范围为14.11%—75.62%。GBSSI是影响AC和GC的主效基因，分子标记Wx-G/T对AC和GC的表型变异解释率分别为61.44%和41.87%。SSIIa是影响ASV的主效基因，alk-GC/TT和SSIIa-F对ASV的表型变异解释率分别为75.62%和74.46%。利用显著关联标记构建AC、GC和ASV的回归模型方程，决定系数分别为85.30%、40.62%和80.38%。【结论】水稻淀粉RVA谱与AC、GC和ASV密切相关，利用RVA谱可更全面地评价稻米品质性状。利用稻米品质表型-分子标记关联，共鉴定出22个与品质性状显著关联的位点，其中5个位点同时与AC和GC关联。回归模型表明标记的组合可产生不同的表型效应。

播期对夏谷幼穗分化及叶龄指数的影响

李国瑜，丛新军，秦岭，邹仁峰，杨延兵，颜丽美，陈二影，李妮，管延安

中国农业科学. 2017, 50(4): 612-624. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.04.002

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【目的】研究不同播期条件下，夏谷品种幼穗分化进程及各分化阶段与叶龄指数之间的关联，为谷子生产调控和生长模拟提供依据。【方法】在山东省农业科学院作物研究所济南试验基地，以抗拿捕净除草剂夏谷品种济谷16和糯性新品种济谷18为材料，于2015年4月29日至7月8日设置8个播期处理，处理间隔为10 d。60万株/hm²大田生产条件下按播期顺序种植试验小区。在5叶期，每个小区内标记生长均匀一致的谷子植株120株，之后到抽穗每隔1—2 d选取有代表性的植株3—5株，在OLYMPUS SZX16数显体视显微镜下剥去样品苞叶至露出完整幼穗，进行系统观察与拍照，并详细记载不同播期条件下2个品种在各幼穗分化阶段的叶龄以及成熟期植株的总叶片数。【结果】播期和品种对夏谷幼穗分化的方式及形态特征没有影响，依据营养生长期、生长锥伸长期、枝梗分化期、小穗刚毛分化期和雌雄蕊分化期等5个幼穗分化阶段的特点，以济谷16的系列穗发育图片为例，清晰完整的描述了夏谷幼穗发育过程。播期对谷子生育期的影响主要是由于幼穗分化时期的起始时间和持续天数的变化引起。随着播期的推迟，幼穗分化时期的起始时间提前，由出苗后32 d变为22 d左右；幼穗分化过程的持续时间缩短，由28 d变为19 d左右；谷子生育期缩短，由109 d变为83 d左右。在不同的幼穗分化时期，叶龄和叶龄指数随播期的推迟变化趋势不同，而叶龄指数与幼穗分化时期在不同播期间保持着更为稳定的对应关系。2个品种在不同播期条件下，幼穗分化阶段与叶龄指数均符合直线回归关系，R²值在0.977—0.997，表现为极显著正相关，幼穗分化期Y依叶龄指数X的直线回归方程通式为：Y= bX+a，且不同品种在不同播期条件下对应的直线回归方程之间的差异达到极显著水平，济谷16、济谷18在不同播期条件下幼穗分化时期与叶龄指数的直线回归关系不可以用共用的直线回归方程来表示。【结论】2个夏谷品种幼穗分化发育形态基本一致，但播期对2品种幼穗分化的影响有所不同。播期造成的幼穗分化时间的差异是影响谷子生育期的主要原因。根据植株外部叶龄状态判断谷子幼穗分化时期是可行的。

芝麻种质资源成株期抗旱性关联分析

刘文萍，吕伟，黎冬华，任果香，张艳欣，文飞，韩俊梅，张秀荣

中国农业科学. 2017, 50(4): 625-639. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.04.003

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【目的】利用33个多态性SSR分子标记分别与18个不同的抗旱性状进行关联分析，发掘与抗旱相关的主要基因位点，为抗旱基因定位和功能标记开发提供基础；通过对100份芝麻种质资源进行抗旱性鉴定，发掘优异的耐旱种质，为芝麻抗旱育种提供指导。【方法】采用盆栽和反复干旱法，对芝麻种质资源群体进行成株期抗旱性鉴定获得表型指标测定值，利用SAS、SPSS和隶属函数等进行统计分析，综合评价其抗旱性，利用GLM模型和MLM模型，将表型数据与分子标记进行关联分析。【结果】研究群体干旱胁迫处理后，材料间响应差异明显，考察的表型性状测定值均小于对照；干旱胁迫条件下18个性状值的变异系数平均为0.31，高于对照（平均为0.19）；处理与对照间各性状指标经配对t检验，均达极显著水平；通过连续变数的次数分布统计方法、主成分分析和隶属函数分析，筛选出10个与抗旱性响应关系密切的指标，并筛选出12份高抗旱种质；基于芝麻基因组筛选出的33个多态性SSR标记扫描供试材料，共检测到170个等位变异，平均每个标记5.15个；利用structure数学模型对供试群体进行遗传结构分析，可分为2个亚群；利用GLM模型和MLM模型分别检测到120个和63个标记位点与供试群体抗旱系数显著关联（P＜0.05），表型变异解释率分别为3.85%—14.30%和4.00%—12.5%，解释率大于10%的标记位点分别有12个和3个，其中，位点4033-3和4033-2均与第一主成分因子第2次复水前萎蔫叶片数显著关联，且变异解释率均为最高，分别达14.3%和12.5%，2个模型共同检测到的标记位点有5个。通过引物序列在基因组上的位置比对，发现3个可能存在芝麻抗旱相关基因的基因组区段。【结论】利用综合评价方法，筛选出柳林芝麻3号、g80、8602-2等12份高抗旱芝麻种质，同时利用GLM和MLM 2个模型检测到与第2次复水前萎蔫叶片数显著关联的标记位点（位点4033-3和位点4033-2），且变异解释率最高，分别达14.3%和12.5%。

土壤水分亏缺对Bt棉铃壳杀虫蛋白表达的影响

张祥，胡大鹏，李远，张丽雅，王剑，陈源，陈德华

中国农业科学. 2017, 50(4): 640-647. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.04.004

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【目的】研究土壤水分亏缺对Bt棉杀虫蛋白含量及Bt基因表达、氮代谢酶活性的影响，为Bt棉抗虫性安全表达提供理论参考。【方法】2014—2015年以Bt棉常规品种泗抗1号、杂交种泗抗3号为材料，采用盆栽法，2014年设置5个土壤水分处理：G1、G2、G3、G4和CK，其土壤含水量分别为最大持水量的15%、30%、45%和75%。2015年设置4个处理：G2、G3、G4和CK。观察土壤水分亏缺对盛铃期Bt棉铃壳杀虫蛋白含量影响。所有处理于盛花期前10 d控制浇水，如遇下雨，将处理盆钵移入室内。使用WET土壤三参数速测仪监测土壤水分，用称重法控制土壤水分，即当监测发现土壤水分低于设计值时，于早晨、中午、傍晚进行定量补水。2015年进一步研究水分亏缺对Bt基因表达量、氮代谢相关合成酶（硝酸还原酶和谷氨酸丙酮酸转氨酶）活性、分解酶（肽酶和蛋白酶）活性的影响。【结果】与对照（土壤含水量为最大持水量75%）相比，泗抗1号和泗抗3号铃壳中Bt蛋白含量随土壤水分亏缺程度的增加而降低，且在土壤含水量为最大持水量60%时开始显著下降，但泗抗1号下降幅度低于泗抗3号，其中2014年泗抗1号下降22.5%，泗抗3号下降41.6%。在土壤含水量为最大持水量60%时，铃壳中Bt基因表达量增加，泗抗1号、泗抗3号分别比对照提高48.6%和22.1%。氮代谢相关酶活性变化表明，水分亏缺条件下，2个类型品种的硝酸还原酶（NR）和谷氨酸丙酮酸转氨酶（GPT）活性降低，肽酶和蛋白酶活性增加。且肽酶和蛋白酶活性变化幅度高于NR和GPT。相关分析表明，NR和GPT活性与铃壳中杀虫蛋白含量呈显著或极显著正相关；肽酶和蛋白酶活性与杀虫蛋白含量呈显著负相关。【结论】水分亏缺胁迫下，供试品种铃壳中杀虫蛋白质含量下降。但在转录水平，未发现Bt基因表达量下降。但氮代谢关键合成酶（NR和GPT）活性降低，分解酶（肽酶和蛋白酶）活性增加。因此，蛋白质合成减弱、分解加强可能导致铃壳中杀虫蛋白含量下降。

稻茬高度对谷林套播油菜生长发育及产量形成的影响

郑伟，肖国滨，肖小军，李亚贞，陈明，刘小三，黄天宝，吴艳，叶川，朱昌兰

中国农业科学. 2017, 50(4): 648-656. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.04.005

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【目的】在晚稻-油菜套种模式下，稻茬高度对套种油菜田土壤蓄水保墒、套种油菜出苗及生长发育均具有重要影响。本研究旨在探求适宜套播油菜出苗、生长发育及高产的晚稻机收留茬高度，为实现农艺、农机高效有机结合提供参考。【方法】试验于2014—2016年在江西省南昌市进贤县江西省红壤研究所进行，以丰油730为试验材料，在大田条件下设4个稻茬高度（20、30、40、50 cm）。通过测定套播油菜成苗率、成株率、越冬期和盛花期农艺性状、叶片叶绿素含量、根系活力、产量及构成因素，比较分析晚稻不同留茬高度对套播油菜生长发育、产量的影响。【结果】（1）在20—50 cm范围内，留茬高度增加有利于提高套播油菜出苗期密度，且成苗率和成株率随着留茬高度增加先增加后下降，以留茬40 cm处理最大，成熟期密度也相对较大。与留茬20 cm、30 cm处理相比，留茬40 cm处理成苗率和成株率分别提高了13.73%、7.09%和13.18%、7.23%，与留茬50 cm处理差异不大；（2）留茬高度显著影响套播油菜生长发育。油菜总叶数、绿叶数、最大叶宽、根颈粗、单株干重等个体指标及顶部3片全展叶叶绿素含量和根系活力随留茬高度增加而下降，最大叶长随留茬高度增加而增加，叶面积指数和群体干重等群体指标随着留茬高度增加先增加后下降；（3）套播油菜单株产量随着留茬高度增加而下降，单位面积产量随着留茬高度增加先增加后下降，以留茬高度40 cm产量最高；相比产量最低的留茬20 cm处理，增产18.92%，增产效果显著。留茬高度与套播油菜成熟期的一次分枝数、单株角果数、主序角果数、千粒重、单株干重、单株产量等产量相关性状关系密切，均达到极显著或显著负相关。【结论】留茬过低，成苗率和成株率低，尽管个体生长发育较好，但成熟期密度不足不利于高产群体构建；留茬过高，成苗率和成株率显著提高，但个体生长发育偏弱，不能发挥群体生长优势，最终影响产量形成。在4个稻茬高度下，留茬高度以40 cm为宜，套播油菜群体生长和产量表现优势明显。

农业物联网体系结构与应用领域研究进展

郑纪业，阮怀军，封文杰，许世卫

中国农业科学. 2017, 50(4): 657-668. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.04.006

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农业物联网是计算机、互联网、移动通信等信息技术在农业领域的高度集成和具体应用，是农业信息化、智能化的必要条件。随着农业物联网产业发展，各种农业物联网系统层出不穷，由于缺乏对整个农业物联网系统层次结构的分析，导致当前各农业物联网应用呈现出碎片化、垂直化、异构化等问题。如何从农业物联网各种应用需求中统一抽取出系统的组成部件以及它们之间的组织关系，建立农业物联网体系结构，实现农业物联网设计与实现方法的统一是当前急需解决的问题。文中从农业物联网的概念发展、基本特征、体系结构研究现状等方面进行深入分析后认为，当前各个国家与机构制订的物联网发展和管理计划对科研人员从事物联网研究与应用开发起到了很好的引导作用，但是都没有指出设计与实现物联网系统的具体方法，并且农业生产环境的多样性和生产流程的复杂性决定了必须统筹考虑农业各行业的具体应用特点来建立农业物联网体系结构。为此在文章中首先讨论了农业物联网体系结构构建原则包括可扩展性、可复用性、安全性和可靠性等，在此基础上结合农业产业的具体需求及工程实践经验，进一步划分农业物联网的基本结构，提出五层农业物联网结构模型，该模型由下至上划分为感知层、接入层、网络层、数据层及应用层五层，各层对应不同的通信协议，农业物联网层次结构模型与协议体系的配套构成了农业物联网体系结构。该体系结构与传统的三层、四层物联网体系结构相比，增加的农业物联网接入层针对泛在环境中多数物体的资源和计算能力受限问题，着重强调了底层异构感知网络与网络层的无缝连接，可以有效屏蔽底层异构感知网络的复杂性，并提供统一的抽象管理接口，为农业物联网硬件感知系统的快速搭建提供便利。增加的农业物联网数据共享层，主要针对当前农业物联网系统存在垂直化、封闭化导致不同系统之间农业数据资源无法共享，农业生产、经营、管理、服务历史数据无法得到充分利用，形成信息孤岛问题，通过面向服务的数据资源共享架构，为各农业物联网应用系统间数据交换与共享提供有效解决方案。五层农业物联网体系结构中各层功能更加清晰独立，有利于各层服务器之间的网络负载均衡，降低企业网络的通信负担。随后提取农业各行业应用的共性问题，按照监测对象的不同，分析了农业生产环境监控物联网、动植物生命信息监控物联网、农产品质量安全追溯物联网、农机作业监控物联网等不同应用的研究现状和涉及的主要技术。从农业物联网体系结构角度出发，可以发现当前农业物联网各领域研究与应用存在两方面的问题，一方面是异构网络接入层硬件网关研究较多，嵌入式网关中间件研究应用相对较少的问题；另一方面是农业物联网数据共享层研究应用严重缺失，各应用系统通常将感知层获取的数据直接发送至农业物联网应用层，缺乏对感知数据的深度挖掘和分析，难以达到进一步指导农业生产的效果。最后讨论了未来农业物联网技术研究和应用发展的重点方向。

玉米大斑病菌Homeobox转录因子家族全基因组鉴定及其表达规律分析

赵洁，赵立卿，巩校东，冯胜泽，刘星晨，郑亚男，李志勇，孙海月，王冬雪，韩建民，谷守芹，董金皋

中国农业科学. 2017, 50(4): 669-678. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.04.007

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【目的】从全基因组水平上鉴定玉米大斑病菌（Setosphaeria turcica）Homeobox转录因子家族及其分布，阐明该家族的序列及进化特征，分析该家族基因在病菌不同生长发育时期的表达规律。【方法】利用生物信息学手段搜索玉米大斑病菌全基因组数据库，鉴定Homeobox转录因子家族；采用MEGA 5.0软件进行系统进化树分析；利用在线工具GSDS（gene structure display server）（http://gsds1.cbi.pku.edu.cn/index.php）绘制基因结构图；利用Clustal X 1.83软件分析Homeobox保守结构域(HOX保守结构域）的氨基酸序列特征；利用SOPMA（https://npsa-prabi.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.plpage=npsa_sopma.html）对Homeobox蛋白的二级结构进行在线预测；利用实时荧光定量 PCR（qRT-PCR）技术分析Homeobox转录因子家族在病菌不同发育时期的表达模式。【结果】在玉米大斑病菌中鉴定了8个Homeobox转录因子家族成员（StHTF1-8），根据基因结构及系统进化特征将其分为4类；亚细胞定位预测分析表明，这8个蛋白全部定位在细胞核中；该家族成员均含有HOX保守结构域，其二级结构具有特征性的“螺旋-转角-螺旋”（helix-turn-helix）结构；利用qRT-PCR技术对该家族成员在菌丝、分生孢子形成、芽管形成、附着胞及侵入丝形成等5个时期的表达规律分析，发现不同基因在病菌不同发育时期具有不同的表达水平，其中StHTF1在菌丝发育、分生孢子及附着胞形成等3个时期的表达水平相对较高，StHTF3、StHTF4在分生孢子形成时期表达水平最高，StHTF6在芽管形成时期的表达水平最高，StHTF2、StHTF5、StHTF7和StHTF8在附着胞形成时期的表达水平均较高。【结论】玉米大斑病菌包括Homeobox转录因子家族包含8个成员，在进化上分为4大类，全部成员均分布在细胞核内，其编码蛋白质均含有保守的HOX结构域及“螺旋-转角-螺旋”空间结构；该基因家族成员在病菌不同发育时期呈现不同的表达规律。

应用锁式探针结合斑点杂交技术检测甜瓜细菌性叶斑病

徐瑞，胡白石，田艳丽，黄艳宁，谢进，曹亮，彭斯文，朱校奇

中国农业科学. 2017, 50(4): 679-688. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.04.008

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【目的】甜瓜细菌性叶斑病是危害甜瓜的重要种传细菌病害，是由丁香假单胞杆菌流泪病致病变种甜瓜菌株（Pseudomonas syringaepv.lachrymans）引起的。论文旨在建立高效、快捷、操作简单的检测技术以防止此病原菌传播。【方法】以GenBank公布的甜瓜细菌性叶斑病菌的甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde- 3-phosphate dehydrogenase，GAPDH)基因序列为靶标，设计甜瓜细菌性叶斑病菌特异性锁式探针，建立锁式探针与斑点杂交技术结合的检测体系。以保存的目的菌株为材料，提取DNA作为模板进行锁式探针连接反应、酶切反应和扩增反应，并将锁式探针连接反应、酶切反应和扩增反应的反应温度和反应时间分别进行优化。利用优化的锁式探针连接反应、酶切反应和扩增反应分别对健康的甜瓜种子、带有甜瓜细菌性叶斑病的甜瓜种子、无菌水及25株其他参试菌株进行检测，测定该体系的特异性。将甜瓜细菌性叶斑病菌的DNA按10倍梯度稀释，依次稀释为1 ng·μL^-1、100 pg·μL^-1、10 pg·μL^-1、1 pg·μL^-1、100 fg·μL^-1、10 fg·μL^-1和1 fg·μL^-1作为模板，利用优化的锁式探针连接反应、酶切反应和扩增反应，测定灵敏度。将探针与斑点杂交技术结合建立高通量检测体系，将上述反应过程中的扩增产物固定于尼龙膜上，将锁式探针上Zipcode序列的反向互补序列合成cZipcode（检测探针），检测探针（cZipcode）用地高辛标记后与产物进行杂交。锁式探针结合斑点杂交技术分别进行特异性检测和灵敏度测定。探针与斑点杂交技术结合建立的高通量检测体系进行人工模拟种子带菌检测，进一步验证该体系的可靠性。利用建立的高通量检测方法对205份市售疑似带病的甜瓜种子进行检测。【结果】锁式探针特异性测定结果表明，26株甜瓜细菌性叶斑病菌均能得到一条105 bp的特异性条带，而剩余25株参试菌株及无菌水均无扩增产物产生。灵敏度测定结果表明，当目的菌株的浓度稀释为1 pg·μL^-1时均能检测到一条105 bp的特异性条带，所以探针的检测灵敏度为1 pg·μL^-1。探针与斑点杂交技术结合建立的检测甜瓜细菌性叶斑病菌高通量体系能将甜瓜细菌性叶斑病与所有的参试菌种区分开，26株甜瓜细菌性叶斑病菌杂交后出现了显色反应，而25株参试菌株及无菌水均没有发生显色。锁式探针结合斑点杂交的灵敏度检测同样达到1 pg·μL^-1。将锁式探针结合斑点杂交进行人工模拟种子带菌检测，能将1粒带菌种子从1 000粒健康的种子检测出来，模拟种子带菌检测率都能达到0.1%(1/1 000)。从205份市售甜瓜种子中成功检测到7份市售种子带菌。将带菌种子分别加入一定量的无菌水浸泡4 h，提取悬液DNA，将悬液DNA进行PCR扩增后测序，NCBI比对后确定为甜瓜细菌性叶斑病菌。【结论】基于锁式探针结合斑点杂交技术的检测体系能够快速、准确地识别甜瓜细菌性叶斑病。

负压灌溉下不同钾水平对小油菜生长的影响

赵秀娟，宋燕燕，岳现录，张淑香，武雪萍，龙怀玉

中国农业科学. 2017, 50(4): 689-697. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.04.009

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【目的】负压灌溉是一种新型供水技术，能显著节水节肥，本文拟研究5个不同钾水平对小油菜生长的影响，并比较负压灌溉下不同压力对黏壤土含水量的影响，为小油菜钾肥的合理施用提供科学指导。【方法】以小油菜为研究对象，设置4个供水处理（0，-5，-10和-15 kPa）和无钾（K0）、1倍钾（K1，150 kg·hm^-2）、1.5倍钾（K1.5，225 kg·hm^-2）、2倍钾（K2，300 kg·hm^-2）、3倍钾（K3，450 kg·hm^-2）5个钾肥处理，确定小油菜在负压灌溉下最佳施钾量和供水压力。【结果】（1）负压灌溉不同压力下黏壤土含水量分别为28.52%、22.45 %、18.13%、15.4%，其中-5—-10kPa供水压力范围内土壤含水量为18.13%—22.45%，较为适宜作物生长，为最佳供水压力。（2）不同钾水平对小油菜产量影响显著，1.5倍钾处理产量最高，比1倍钾处理产量提高16.9%，但过量施钾产量反而显著下降。（3）不同钾水平对油菜硝酸盐含量影响显著，施钾显著降低硝酸盐含量，1.5倍钾处理硝酸盐含量比1倍钾低26.3%。（4）不同钾水平显著影响作物吸收氮磷钾的量，1.5倍钾吸收氮钾量比1倍钾处理分别高15.8%、76.3%，但吸收磷的量低于1倍钾。（5）施钾能显著提高作物钾肥利用率和钾肥农学效率，1.5倍钾钾肥利用率和农学效率比1倍钾提高173.32%和83.9%。（6）施钾比不施钾POD，SOD酶活提高69.8%和93%。不同钾水平显著影响抗氧化酶表达，相比1倍钾，1.5倍钾显著提高了POD、SOD、PPO、PAL表达量，但类黄酮和总酚表达与1倍钾处理无差异。【结论】负压灌溉下黏壤土最佳供水压力为-10—-5 kPa。在此负压灌溉条件下，从不同钾水平对小油菜生长、品质及养分吸收等指标来看，1.5倍钾处理为最佳钾肥施用水平。

河北平原城市近郊农田大气氮沉降特征

尹兴，张丽娟，刘学军，许稳，倪玉雪，刘新宇

中国农业科学. 2017, 50(4): 698-710. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.04.010

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【目的】随着人类活动引起大气活性氮排放的增加，大气氮沉降亦迅速增加，进而影响各区域生态系统。明确河北平原城市近郊农田大气氮沉降的动态变化，可以为农田氮素资源综合管理提供科学依据，也为中国氮素沉降网络提供关键基础数据。【方法】在河北省保定市河北农业大学实验教学基地进行了为期6年（2006—2011年）的湿/混合沉降监测试验以及1年（2011年）的干沉降监测试验。湿/混合沉降通过雨量器自动采集降水；干沉降中气态NH₃、HNO₃和颗粒态铵离子和硝酸根（_pNH₄⁺和_pNO₃^-）样品通过主动采样DELTA（DEnuder for Long-Term Atmospheric Sampling）系统采集，气态NO₂样品通过被动扩散管采集。【结果】河北保定地区多雨季节为6—9月，占全年（2006-2011年）降雨量的88.6%、81.5%、89.3%、88.9%、74.5%和83.1%；大气氮湿/混合沉降浓度冬、春季较高，夏季最低，冬春两季NH₄⁺-N、NO₃^--N、TIN和TDN浓度分别占全年的74.5%、72.6%、74.1%和71.3%；氮湿/混合沉降量亦存在明显的季节性变化，夏季最大，冬季最小；各形态氮湿/混合沉降浓度高低表现为：TDN＞TIN＞NH₄⁺-N＞NO₃^--N，且与降雨量呈极显著负相关；监测区6年间平均湿/混合沉降总量为32.8 kg N·hm^-2，其中2008年大气氮湿/混合沉降量最大，达40.4 kg N·hm^-2，2010年大气氮湿/混合沉降量最小，为28.9 kg N·hm^-2；大气氮湿/混合沉降中TIN占TDN沉降量75%以上，其中NH₄⁺-N是TIN的主要组成部分，占其总量的56.6%—69.7%，平均为64.4%；各形态氮（NH₄⁺-N、NO₃^--N、TIN和TDN）湿/混合沉降量与月降雨量、月降雨频次呈极显著正相关；大气氮干沉降中各无机氮（NH₃、NO₂ 、HNO₃、pNH₄⁺、pNO₃^-）浓度有明显的季节性变化特征，且各形态氮的月沉降量变化趋势与氮浓度一致；总体来看，气态氮NH₃、HNO₃、NO₂及颗粒态氮pNH₄⁺、pNO₃^-的年沉降量分别达到10.1、7.60、4.39、6.47及3.81 kg N·hm^-2。【结论】监测区大气氮沉降量受周边地区工业与当地农田施氮量共同影响，且由干湿沉降共同决定。该地区大气氮沉降量较高，2006—2011年大气湿/混合沉降总量在28.9 kg N·hm^-2（2010年）—40.4 kg N·hm^-2（2008年）之间，平均为32.8 kg N·hm^-2；干沉降无机氮总量（2011年）为32.3 kg N·hm^-2；干湿沉降无机氮总量（2011年）为58.6 kg N·hm^-2。

生物炭与甲壳素配施对连作平邑甜茶幼苗及土壤环境的影响

王艳芳，相立，徐少卓，王森，王晓伟，陈学森，毛志泉，张民

中国农业科学. 2017, 50(4): 711-719. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.04.011

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【目的】研究生物炭与甲壳素配施对连作条件下平邑甜茶幼苗生物量、根系呼吸速率、根系保护酶和土壤环境的影响，为防治苹果连作障碍提供依据。【方法】盆栽条件下，以苹果常用砧木-平邑甜茶为试材，试验设苹果连作土壤作为对照（CK），用1‰甲壳素（w/w，T1）、2%生物炭（w/w，T2）、1‰甲壳素+2%生物炭（T3）以及溴甲烷灭菌（T4）处理苹果连作土壤，共5个处理。采用常规方法测定不同处理对平邑甜茶幼苗生物量、根系呼吸速率及根系抗氧化酶活性的影响，同时用末端限制性片段长度多态性（T-RFLP）和实时荧光定量PCR测定不同处理土壤中真菌群落结构和尖孢镰刀菌数量。【结果】T3和T4可显著增加平邑甜茶幼苗株高、地茎和干鲜重，T3使平邑甜茶幼苗的株高、地径、鲜重、干重分别增加了44.6%、33.0%、76.8%和77.1%，T4各指标分别增加了73.1%、76.9%、117.0%和123.7%；与对照相比，不同处理均使根系呼吸速率明显提高，T1、T2、T3和T4处理的幼苗根系呼吸速率分别是对照的1.37、1.70、1.87和2.02倍；T4处理超氧化物歧化酶（SOD）活性最高，其次为T3处理，T2和T1处理也增加了SOD活性，所有处理都与对照达到了显著差异；过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性变化与SOD变化趋势一致，T4处理根系POD和CAT活性分别为对照的2.68和2.64倍，其次为T3，3种酶活分别为对照的2.52和2.18倍；与对照相比，T2、T3和T4均可显著降低根系丙二醛（MDA）的含量，分别为对照的82.0%、61.9%和43.1%。T2和T3明显提高细菌数量，细菌/真菌比值分别是对照的1.7和2.2倍，溴甲烷灭菌（T4）则使土壤中的细菌、真菌显著降低，但是真菌降低的数量大于细菌的，因此，细菌/真菌比值高于对照；T4具有最高的多样性、丰富度和均匀度指数，分别比对照增加了24.4%、41.3%和13.6%，其次是T3处理；溴甲烷灭菌、生物炭配施甲壳素处理土壤中尖孢镰刀菌基因拷贝数均显著低于连作土，说明连作土壤中尖孢镰刀菌为主的有害真菌数量明显减少；与对照相比，T3土壤中根皮苷、根皮素、肉桂酸、对羟基苯甲酸和间苯三酚含量分别降低了28.1%、30.6%、50.8%、33.6%和46.2%。【结论】生物炭与甲壳素配施相较于单施生物炭或者甲壳素，能更好的提高连作条件下平邑甜茶幼苗的生物量、根系呼吸速率和根系保护酶活性。并且二者配合施用优化了连作土壤的真菌群落结构，增加了土壤细菌/真菌比值，降低了土壤中尖孢镰刀菌基因拷贝数，减少了酚酸类物质含量。因此，生物炭配施甲壳素能更好地缓解苹果连作障碍。

不同加工工艺与收集时段对‘大马士革’玫瑰花水香气成分的影响

李爱萍，徐晓俞，陈峥，俞秀红，黄旭旻，郑开斌

中国农业科学. 2017, 50(4): 720-731. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.04.012

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【目的】了解水蒸气蒸馏与共水蒸馏两种不同提取工艺以及不同收集时段对‘大马士革’玫瑰花水香气成分的影响，为玫瑰花水的合理加工及利用提供参考。【方法】通过固相微萃取取样，气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）分析，对各成分质谱通过计算机谱库（NIST/WILEY）检索和资料分析，然后结合文献进行人工谱图解析，对不同提取工艺以及不同收集时段的‘大马士革’玫瑰花水主要香气成分进行鉴定和定量。【结果】利用水蒸气蒸馏工艺提取的‘大马士革’玫瑰花水的香气成分在种类数量和相对含量上都高于共水蒸馏得到的‘大马士革’玫瑰花水，且香茅醇和苯乙醇的相对含量也都高于共水蒸馏得到的‘大马士革’玫瑰花水，因此水蒸气蒸馏提取的‘大马士革’玫瑰花水香气丰润，甜香味更浓郁，品质比共水蒸馏提取的‘大马士革’玫瑰花水更好。无论是共水蒸馏还是水蒸气蒸馏的‘大马士革’玫瑰花水都是在第二时段得到的醇类化合物的数量和含量最高。共水蒸馏以第二时段收集的花水玫瑰主体香气最强，水蒸气蒸馏的第一时段和第二时段收集的花水主体香气相当，因此共水蒸馏提取的‘大马士革’玫瑰花水以第二时段收集的花水（即第二个与鲜花等重量的花水）的质量最佳，生产上以收集第一时段花水（即第一个与鲜花等重量的花水）和第二时段花水为适；水蒸气蒸馏提取的‘大马士革’玫瑰花水以第一时段收集的花水（即第一个与鲜花等重量的花水）的质量最佳，生产上以收集第一时段、第二时段和第三时段花水为宜。【结论】水蒸气蒸馏提取的‘大马士革’玫瑰花水香气优于共水蒸馏提取的花水；生产上采用共水蒸馏工艺提取的‘大马士革’玫瑰花水以收集前两个时段的花水为宜，水蒸气蒸馏工艺提取的以收集前3个时段的花水为宜。

酚酸对红肉苹果花色苷辅色效果及稳定性的影响

苏帆，薛佳，杨曦，邓红，孟永宏，郭玉蓉

中国农业科学. 2017, 50(4): 732-742. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.04.013

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【目的】研究酚酸对‘紫红1号’新疆红肉苹果花色苷的辅色效应，以及辅色后花色苷的稳定性，旨在为红肉苹果花色苷利用提供理论依据和参考。【方法】利用超声辅助法提取红肉苹果花色苷，采用pH示差法测定总花色苷含量，高效液相色谱法（HPLC）分析花色苷组分及含量。在pH 3.0缓冲液体系中，分别选用咖啡酸、阿魏酸、绿原酸、没食子酸对红肉苹果花色苷进行辅色，并将不同处理的样品分别置于水浴加热、光照、H₂O₂氧化和Fe³⁺ 4种不同条件下，研究4种酚酸对红肉苹果花色苷的辅色效果和稳定性的影响。【结果】‘紫红1号’红肉苹果中花色苷含量为268.6 mg·kg^-1，主要成分为矢车菊-3-半乳糖苷、矢车菊-3-葡萄糖苷、矢车菊-3-阿拉伯糖苷，其中矢车菊-3-半乳糖苷占总花色苷含量的75.34%。在水体系中，红肉苹果花色苷的最大吸收波长为515 nm，花色苷的颜色和515 nm处吸光度（A_515nm）随pH变化而改变。浓度为0.01 mol·L^-1的咖啡酸、阿魏酸、绿原酸、没食子酸对红肉苹果花色苷均能产生明显的辅色效应，辅色后花色苷溶液产生了不同程度的增色及红移效应（5—11 nm），其中阿魏酸处理组的红移效应最为显著，红移幅度高达11 nm。各试验组样品分别在60℃、80℃、100℃水浴中加热1 h后，绿原酸和没食子酸对红肉苹果花色苷的保护作用最好，其次是阿魏酸和咖啡酸。在室外自然光照条件下，红肉苹果花色苷溶液的半衰期少于7 d，酚酸辅色后，显著增强了花色苷的光稳定性（P＜0.05），其中绿原酸使红肉苹果花色苷半衰期延长了170.87%，咖啡酸、没食子酸、阿魏酸分别使花色苷半衰期延长了142.68%、39.56%、23.05%。浓度为0.1%—0.6%的H₂O₂使红肉苹果花色苷的红色迅速褪去，加入酚酸后花色苷的抗氧化性显著提高，当花色苷溶液中H₂O₂浓度为0.1%时，氧化1 h后，对照组花色苷保留率仅为38.39%，而阿魏酸、绿原酸、咖啡酸、没食子酸处理组花色苷保留率分别为63.10%、59.95%、57.95%、48.81%，均显著高于对照组（P＜0.05）。浓度为2.5×10^-4 —1.0×10^-3 mol·L^-1的Fe³⁺ 对花色苷有不利影响，加入酚酸后花色苷稳定性明显增强，其中没食子酸处理组红肉苹果花色苷稳定性最强，绿原酸、咖啡酸次之，阿魏酸处理组花色苷稳定性最弱，各处理组花色苷A_515nm均显著大于对照组花色苷（P＜0.05）。【结论】红肉苹果花色苷颜色受pH影响较大，pH＜3.0时，色泽鲜红且性质稳定。咖啡酸、阿魏酸、绿原酸、没食子酸使红肉苹果花色苷产生不同程度的增色及红移效应，且显著增强了花色苷在加热、光照、氧化、Fe³⁺条件下的稳定性。

苦瓜片气体射流冲击干燥特性及干燥模型

薛珊，赵武奇，高贵田，吴忠

中国农业科学. 2017, 50(4): 743-754. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.04.014

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【目的】提高苦瓜片的干制品质、缩短干燥时间。通过研究不同条件下气体射流冲击技术对苦瓜片干燥特性的影响，并根据干燥过程中水分的变化规律确定最适干燥模型。【方法】利用实验室自制气体射流冲击干燥机干燥苦瓜片，探讨不同风温（40、50、60、70和80℃）、风速（9、10、11、12和13 m·s^-1）和切片厚度（2、3、4、5和6 mm）对物料干燥特性和水分有效扩散系数的影响，计算出干燥活化能。以确定系数（R²）、卡方（χ²）及均方根误差（RMSE）为评价指标，并利用Origin 8.0软件将试验所得数据与5个常用的干燥模型进行拟合，筛选出最适干燥模型，建立模型参数与干燥条件之间的关系，并检验干燥模型的预测效果。【结果】苦瓜片的气体射流冲击干燥属于降速干燥，没有明显的恒速干燥阶段。在试验条件下，风温、风速和切片厚度对苦瓜片在气体射流冲击干燥过程中的干燥特性均有一定影响，风温越大、切片厚度越小、风速越大，物料的干燥速率越大，水分比下降越快，干燥所需时间越短，但风速的影响远不如风温和切片厚度明显。通过费克第二定律可以计算出苦瓜片在干燥过程中的水分有效扩散系数，且随着风温、风速和切片厚度的增加而增加，最高的有效扩散系数为2.9668×10^-9 m²·s^-1。通过阿伦尼乌斯公式可以计算出苦瓜片干燥过程中所需的活化能E_a为29.89 kJ·mol^-1。所选的5个模型均具有较高的拟合度（R²>0.98），都能较好的预测苦瓜片在气体射流冲击干燥过程中水分的变化规律，其中Two term exponential模型具有最大的确定系数R²（0.99937）、最小的卡方值χ²（0.00876）和均方根误差RMSE（0.000077），是苦瓜片气体射流冲击干燥的最适模型。【结论】风温、风速和切片厚度对苦瓜片气体射流冲击干燥过程中的干燥曲线、干燥速率曲线和水分扩散系数均有影响，且风温＞切片厚度＞风速。在风温40—80℃，风速9—13 m·s^-1，切片厚度2—6 mm范围内，Two term exponential模型的拟合度最高，模型可有效描述苦瓜片在气体射流冲击干燥过程中的水分变化规律。

基于体细胞评分的中国荷斯坦牛乳房炎抗性全基因组关联分析

王晓，张勤，俞英

中国农业科学. 2017, 50(4): 755-763. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.04.015

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【目的】通过全基因组关联分析定位和筛选相关基因，寻找与奶牛乳房炎抗性相关的分子标记，以进行下一步的标记辅助选择。【方法】对2 093头北京地区中国荷斯坦牛SCC进行对数转化，依据LASCS=log₂ 和 SCS-SD=log₂ 将测定日记录SCC转化为服从正态分布的统计量LASCS和SCS-SD。同时将LASCS和SCS-SD进行半个标准差（half of standard deviation, 0.5 SD）和一个标准差（one standard deviation, 1 SD）的划分，将牛只划分为乳房炎易感牛（Case）及抗性牛（Control）。将54 001个SNPs进行质控，剔除不符合条件的SNPs，剔除的条件是：SNPs的call rate < 90%，严重偏离哈迪-温伯格平衡（HWE）（P < 10E-6）和最小等位基因频率（MAF）< 0.03。然后通过ROADTRIPS软件（版本 1.2）的3种检验：RM检验、RCHI检验和RW检验对LASCS和SCS-SD进行Case-control方法的全基因组关联分析。通过Bonferroni方法对关联分析结果进行校正，并针对牛的每条染色体分别制定各条染色体的显著水平，以0.05分别除每条染色体上的SNP数目，作为每条染色体的显著性水平。同时，将所有个体的LASCS和SCS-SD作为连续性状通过线性混合模型进行全基因组关联分析，将结果进行比较，以确定显著SNPs的位置。【结果】通过0.5 SD/1 SD的标准将群体划分后，分别有1371/708个个体用于LASCS性状的关联分析，和1385/716个个体用于SCS-SD性状的关联分析。通过质控将不符合的SNPs剔除之后，共有43781/43671（43817/43704）个SNPs分别可用于LASCS（SCS-SD）的0.5 SD/1 SD的关联分析。对LASCS和SCS-SD进行全基因组关联分析，经染色体水平上的Bonferroni校正（P < 0.05），共发现5个SNPs达到显著水平，其中3个SNPs定位到X染色体上，其它2个SNPs分别定位到7和28号染色体上。通过对基于0.5 SD的SCS-SD的乳房炎抗性进行全基因组关联分析发现一个全基因组水平显著的SNP（Hapmap48573-BTA-104531, P = 1.11e-06）位于X染色体上。结果发现，被检测到5个显著的SNPs中，X染色体的显著SNPs（Hapmap48573-BTA-104531和Hapmap54175-rs29021817）位于IL1RAPL2基因内，7号染色体的显著SNP周围存在与炎症反应相关的基因（ILF3）。这两个基因都与白介素有关，而白介素4、5、6、12、13、17、22、23等都参与了不同的炎症反应，并发挥了重要的作用。ILF3是白介素家族中的一个跟炎症反应相关的因子，其功能与抑制翻译蛋白有关。本研究还通过线性混合模型对LASCS和SCS-SD进行全基因组关联分析发现了与Case-control方法在X染色体上同时定位到的SNP（BTA-28466-no-rs）。通过比较两种方法（线性混合模型方法和Case-control方法），对同一性状用两种方法可以定位的相同的位点，但不同性状的结果就各不相同。【结论】本研究找到了与乳房炎症反应相关的基因，为奶牛乳房炎易感性及抗性的分子遗传基础研究提供了数据支持。

小鼠黑素细胞中过表达Oct-1对毛色主效基因的影响

杨玉静，聂瑞强，谢建山，范瑞文，许冬梅，董常生

中国农业科学. 2017, 50(4): 764-773. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.04.016

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【目的】克隆小鼠八聚体结合转录因子1（octamer-binding transcription factor 1，Oct-1）基因序列，探讨八聚体结合转录因子1在小鼠黑素细胞中过表达对毛色主效基因表达的影响及在毛色形成中的作用。【方法】使用实验室冻存的第5代小鼠黑素细胞，通过普通PCR方法用引物以小鼠黑素细胞cDNA为模板克隆Oct-1基因cDNA序列，构建小鼠Oct-1克隆载体和真核表达载体；通过KEGG PATHWAY、NCBI、Transfec等软件对获得的序列进行生物信息学分析；在细胞水平通过细胞转染技术过量表达小鼠Oct-1；转染后使用荧光显微镜观察细胞转染效率，采用分光光度计对小鼠黑素细胞中黑色素含量进行测定，并进行Real-time PCR实验检测转染后黑素细胞中毛色主效基因在mRNA水平表达量的变化，Western blot实验检测转染后细胞中MITF、TYR、TYRP-1和TYRP-2蛋白水平的变化。【结果】经测序和拼接最终获得长度为2 313 bp的小鼠Oct-1基因的cDNA 序列；成功构建真核表达载体，载体上连有小鼠黑素细胞特异性TYRP-2基因启动子和一个启动报告基因绿色荧光蛋白；通过KEGG PATHWAY分析获得与毛色形成有关的34个候选基因，NCBI查找出34各个基因的启动子，由Transfec启动子分析软件找出Oct-1可以调节的毛色主效基因；细胞转染后，在荧光显微镜下可观察到黑素细胞带有绿色荧光说明转染效率明显；分光光度计检测显示，转染后小鼠黑素细胞中黑色素含量减少（P＜0.05）；荧光定量检测结果显示，小鼠黑素细胞中Oct-1 mRNA表达量显著增加（P＜0.001），表明小鼠Oct-1转染效率显著，MITF mRNA显著降低至0.70倍（P＜0.01），TCF mRNA显著降低至0.66倍（P＜0.01），Ras、Frizzled、ERK2和TYRP-2 mRNA的表达未见变化，TYR mRNA显著增加至7.69倍（P＜0.01），TYRP-1 mRNA升高至3.11倍（P＜0.01），αMSH mRNA显著增加至18.49倍（P＜0.001），AC mRNA显著增加至6.88倍（P＜0.01），c-kit mRNA显著增加至18.75倍（P＜0.001），ET1 mRNA增加至1.50倍（P＜0.05），ETB-R mRNA显著增加至13.47倍（P＜0.001），CAM mRNA增加至1.46倍（P＜0.05）；蛋白免疫印迹结果显示，小鼠黑素细胞中Oct-1转染组MITF蛋白显著降低至0.67倍（P＜0.01），TYR蛋白增加至1.16倍（P＜0.05），TYRP-1蛋白升高至1.15倍（P＜0.05），TYRP-2蛋白未见变化。【结论】通过PCR和克隆技术及核酸测序技术获得了小鼠Oct-1基因全长2 313 bp的CDS区，经生物信息学分析找出Oct-1作用的毛色主效基因，过表达Oct-1后使黑素细胞中MITF和TCF的表达降低，TYR、TYRP-1、αMSH、AC、c-kit、ET1、ETB-R和CAM的表达增加。证实Oct-1可调节毛色主效基因的表达，参与黑色素合成的调节，改变毛色。

马铃薯品种‘青薯168’和‘陇薯3号’块茎愈伤能力的比较

姜红，毕阳，李昌健，王毅，李生娥，刘耀娜，王斌

中国农业科学. 2017, 50(4): 774-782. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.04.017

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【目的】研究抗/感干腐病的马铃薯品种‘青薯168’和‘陇薯3号’块茎间愈伤能力的差异，从木质素与软木脂积累以及苯丙烷代谢角度探讨导致差异的原因。【方法】以抗病品种‘青薯168’和感病品种‘陇薯3号’块茎为试材，人工模拟损伤后置于常温下进行愈伤，通过测定损伤块茎愈伤期间失重率的变化和块茎在不同愈伤时期接种硫色镰孢(Fusarium sulphureum)后病情指数的变化评价愈伤效果，利用间苯三酚-HCl和甲苯胺蓝-中性红染色法分别观察块茎损伤部位木质素与软木脂的形成,并量化木质化细胞层厚度和软木脂荧光强度以说明木质素和软木脂的沉积状况，通过测定苯丙烷代谢途径的关键酶和产物即苯丙氨酸解氨酶活性和木质素、总酚与类黄酮含量的变化，比较两个品种块茎愈伤能力的不同。【结果】愈伤期间，‘青薯168’的失重率显著低于‘陇薯3号’。第14天时，‘青薯168’和‘陇薯3号’的失重率分别为0.93%和1.96%，‘青薯168’的失重率比‘陇薯3号’低52.3%。同样，块茎在不同愈伤时期接种硫色镰孢后，‘青薯168’的病情指数也显著低于‘陇薯3号’。愈伤第3天接种，‘青薯168’和‘陇薯3号’的病情指数为20.36和71.59，前者的病情指数比后者低71.5%。愈伤期间，‘青薯168’的木质素与软木脂积累速率显著高于‘陇薯3号’。第14天时，‘青薯168’的木质化细胞层厚度和软木脂荧光总强度分别高出‘陇薯3号’47.4%和60.6%。此外，‘青薯168’愈伤期间表现出较高的苯丙烷代谢活性，其苯丙氨酸解氨酶活性和木质素含量在第14天时分别高出‘陇薯3号’77%和65%。两个品种的总酚含量在愈伤后期也存在差异，第14天时，‘青薯168’的总酚含量高出‘陇薯3号’76%。但两个品种间类黄酮含量在愈伤期间的变化不明显。【结论】抗病品种‘青薯168’的愈伤能力显著高于感病品种‘陇薯3号’，抗病品种所具备的良好愈伤能力与其高活力的苯丙烷代谢密切相关。

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