基于高通量测序技术分析菌草酒发酵过程中的真菌群落变化

【目的】菌草酒是采用菌草为原料酿造的白酒,了解菌草酒不同发酵时期的真菌群落演变规律和优势真菌群落,为建立菌草酒微生物信息数据库、探究菌草酒的发酵机理、提升菌草酒的品质提供理论基础和科学依据。【方法】采用Illumina MiSeq高通量测序技术对菌草酒酿造过程中不同发酵时期的酒醅样本进行测序分析,揭示菌草酒发酵过程中真菌群落的分布和演替规律。【结果】在菌草酒发酵过程中,真菌群落的分布在不同发酵时期不断调整和平衡,共注释到8个门、22个纲、50个目、110个科、243个属。在门水平上分析,优势真菌门包括子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和接合菌门(Zygomycota),平均相对丰度分别为92.32%、4.88%和1.34%,其中子囊菌门是整个发酵过程中的核心优势菌门。在属水平上分析,优势真菌属包括未分类属、酵母属(Saccharomyces)、曲霉属(Aspergillus)、青霉属(Penicillium)、木耳属(Auricularia)、被孢霉属(Mortierella)和镰刀菌属(Fusarium),平均相对丰度分别为45.53%、35.11%、2.72%、2.06%、1.60%、1.25%和1.00%,其中未分类属和酵母属在发酵过程中发挥重要作用。主成分分析(Principal component analysis,PCA)结果显示,发酵前和发酵后样本真菌群落的遗传距离均较远。【结论】菌草酒酿造过程不同发酵时期的酒醅中真菌群落的组成和多样性存在较大差异,而发酵前和发酵后的群落结构差异最为显著。

一株巨菌草内生细菌分离鉴定及促生特性研究

本研究从巨菌草植物茎中分离出1株耐盐碱内生菌,对其进行了形态学观察和16S rRNA分子鉴定,还进行了生理生化和促生特性试验。结果显示,鉴定PJJ-1为泛菌属(Pantoea sp.),红色杆状,为革兰氏阴性菌。该菌株具有解磷、解硅酸盐、固氮、产铁载体等促生性能,在玉米和番茄的盆栽试验中具有一定的促生作用。本研究可为巨菌草的合理种植及生态治理提供参考。

芦竹属菌草腋芽萌发期耐盐性评价

【目的】筛选腋芽萌发期耐盐性较强的芦竹属菌草品种,为该类菌草耐盐品种培育提供参考。【方法】以国内外不同地区的12个芦竹属菌草品种为试材,对150 mmol·L^(-1) NaCl溶液处理后腋芽萌发期的各个指标(芽长、根长、芽鲜质量、根鲜质量、发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数)进行测定。利用模糊隶属函数法和聚类分析法对供试品种的耐盐性进行综合评价。【结果】与对照组相比,在150 mmol·L^(-1) NaCl胁迫下,所有供试品种的发芽势均降低,芽长、根长、芽鲜质量和根鲜质量都减小;除LZ_NO.1、LZ_NO.3和LZ_NO.7外,其他品种的发芽率均下降;活力指数受盐胁迫的影响最大。基于各指标耐盐系数隶属函数值的临近度对12个品种进行聚类分析,结果表明:LZ_NO.1、LZ_NO.3和LZ_NO.7为一类,属高耐盐型;LZ_NO.2、LZ_NO.4和LZ_NO.6为一类,属盐敏感型。【结论】腋芽萌发期耐盐性较强的芦竹属菌草品种为LZ_NO.1、LZ_NO.3和LZ_NO.7;根据活力指数可判定芦竹属菌草品种的质量优劣。

基于高通量测序技术解析菌草酒发酵过程中细菌菌群变化

以11个不同发酵时期的菌草酒酒醅样品为研究对象,通过高通量测序技术初步解析菌草酒发酵过程中细菌菌群结构的变化。结果表明,菌草酒发酵过程中细菌菌群在不断调整和平衡,共注释到14个门、32个纲、62个目、89个科、117个属。优势细菌门(平均相对丰度>1%)有3个,分别为厚壁菌门(Firmicutes)、蓝藻菌门(Cyanobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)。优势细菌属有7个,其中未知菌属(unidentified)和魏斯氏菌属(Weissella)为发酵前期的绝对优势细菌属。片球菌属(Pediococcus)、乳酸菌属(Lactobacillus)、乳球菌属(Lactococcus)、泛生菌属(Pantoea)和芽孢杆菌(Bacillus)为发酵中后期的主要优势细菌属。主成分分析(PCA)结果表明,发酵0 d和2 d的样品较为接近,发酵0.5 d、1 d、3 d和5 d的样品较为接近,发酵7~21 d的样品距离较为接近,发酵30 d的样品与其他样本距离较远,说明不同发酵时期菌草酒酒醅样品的细菌菌群相似程度具有阶段性,且与发酵时间有关。

菌草及菌物饲料化技术研究与应用

菌草是指可作为栽培食药用菌的草本植物,是指"菌"与"草"交叉的科学研究与产业发展的新领域,是一种新型生物材料和重要农业资源,是为解决"菌林矛盾"应运而生的产物。经过30余年发展,菌草技术已成为包括菌草组培快繁育苗、菌草标准化种植、菌草生态治理(防风固沙、控制水土流失等)、菌草食药用菌栽培、菌草及菌草菌物饲料、菌草固氮菌肥、菌草生物质能源和材料等多学科、多领域交叉的综合性应用技术。

巨菌草饲料最佳发酵工艺及发酵过程中菌群结构与功能研究

为探究巨菌草饲料的最佳发酵工艺和优势菌群,采用单因素试验考察了接种量、发酵温度、含水量和发酵时间等,并利用响应面法优化了主要因素,以检测指标中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、粗蛋白、氨态氮/总氮、乳酸/乙酸和丁酸的总评归一值(OD)为唯一响应值,确定最佳发酵工艺,再对饲料菌群进行富集,利用高通量测序技术分析饲料中细菌及真菌的组成和功能.结果表明:饲料最佳发酵工艺为发酵温度28℃、含水量60%、接种量2.6%和发酵时间9 d;传至第4代时,营养品质高且质量较稳定,其中性洗涤纤维含量62.24%、酸性洗涤纤维含量37.02%、相对饲用价值89.76%、粗蛋白含量10.41%、氨态氮/总氮为2.54%、pH 4.28、乳酸含量9.55%、乳酸/乙酸为0.85、丁酸含量5.40%;经连续富集后饲料中菌群的多样性增强,其菌群结构与原始菌种和发酵基料相关;传代前后的优势菌门(变形菌门、厚壁菌门和子囊菌门)并无显著差异,而优势细菌属由片球菌属和肠球菌属改变为泛菌属和乳酸杆菌属,优势真菌属由木霉属改变为Blumeria,并增加了Naganishia、Khuskia和Meyerozyma的丰度.综上,基于最佳工艺,菌群传至第4代的巨菌饲料营养品质、菌群结构和丰度较稳定且最佳,表明第4代菌群可作为巨菌草饲料的专用发酵菌群.

不同菌草品种叶片叶绿素含量的光谱特征参数模型研究

[目的]建立各种品种菌草叶片叶绿素光谱模型为快速无损地评估菌草健康状态提供理论依据。[方法]利用多光谱相机拍摄光谱信息,使用RGB和HSV两种颜色空间系统进行NDSI、RSI植被指数指标的建立,并采用4种回归算法进行叶绿素相对含量即SPAD值和光谱信息建模,选出合适菌草的模型。[结果]不同品种的菌草SPAD值差异不显著,主要是健康和干枯叶片的差异。叶片SPAD值和光谱反射值具有良好的相关性,RGB颜色系统红波段是最相关的波段,相关性达到-0.79。试验证明红波段的变化在健康叶片和干枯叶片之间更敏感。2种颜色系统综合评价,建模精度及稳定由高到低依次为:包含5个通道的RGB颜色系统,HSV颜色系统,仅包含R、G、B 3个通道的颜色系统。4种反演方法中,反演效果最好依次为随机森林机器学习方法、支持向量机机器学习和逐步线性回归方法、一元线性统计方法。预测SPAD值拟合效果最好的是RGB-NDSI-RF类型,其拟合数R2为0.95、RMSE为3.04、MRE为0.19,验证R2为0.75、RMSE为8.26、MRE为0.76。[结论]机器学习方法尤其是随机森林适用于菌草建模,可以取得较高的精度,具有高适应和稳定性。预测SPAD值拟合效果最好的是RGBNDSI-RF类型,其模型可以适用于不同菌草品种的建模,敏感识别叶片的叶绿素含量以评估其健康状态。

响应面优化菌草灵芝水提物提取工艺及其纳米乳制备技术

以菌草灵芝为原料,研究液料比、提取时间、提取温度、旋转蒸发转速、离心转速、离心时间对菌草灵芝水提物得率的影响;在单因素试验基础上,通过Plackett-Burman试验筛选影响得率的关键因素,利用响应面法中Box-Behnken模型对提取工艺进行优化;最后通过伪三元相图法将菌草灵芝水提物制备成精粉纳米乳.结果表明:菌草灵芝水提物提取的最佳工艺条件为液料比27∶1、提取温度93℃、提取时间3 h、旋转蒸发转速50 r·min^(-1)、离心转速9000 r·min^(-1)、离心时间15 min,在此条件下理论得率为13.94%,实际得率为13.53%.通过伪三元相图法确定菌草灵芝精粉纳米乳最佳制备条件:表面活性剂Tween80与Span80质量比4∶1,大豆油为油相,表面活性剂与助表面活性剂(丙三醇)质量比2∶1,0.5%菌草灵芝精粉水溶液为水相.此条件下得到的菌草灵芝精粉纳米乳为球形,粒径为151.8 nm,zeta电位为-21.29 mV.可见,该响应面优化菌草灵芝水提物提取工艺的模型合理,结合伪三元相图法能成功制备菌草灵芝精粉纳米乳.

一株柚子叶部病原真菌的鉴定及生物学特性研究

分离鉴定柚子炭疽病的病原菌,对其致病性和生物学特性进行研究。利用组织分离法对柚子炭疽病的病原菌进行分离纯化;利用离体叶片接种方法检测其致病性;通过形态学观察和ITS基因序列同源性比对及其系统进化分析确定其分类地位;利用单因素试验研究其生物学特性。结果表明,分离得到的致病真菌YZ4被鉴定为胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides);最适合YZ4生长的碳源为淀粉,氮源为蛋白胨,最适生长pH为5.0。研究结果为柚子炭疽病的防治提供基础数据。

银耳多糖的结构、功能性及应用研究进展

银耳富含营养素,银耳多糖是其中最主要的功能活性成分,具有多种生物活性。银耳多糖的制备方法多样,对于其结构的研究多集中在分子量、单糖组分和糖苷键类型等方面。本文综述了银耳多糖的制备、结构和抗氧化、抗肿瘤、调节免疫、改善记忆、抗炎、降血糖和降血脂等生物活性及其在食品、化妆品和医药方面的开发应用。未来需要优化银耳多糖的制备技术,结合现代分析技术解析银耳多糖的高级结构,对银耳多糖的功能及作用机理进行深入的研究,以期为银耳的精深加工与产品研发提供理论参考。

基于响应面法的菌草重组材制备工艺优化

菌草资源是目前世界上最丰富的农业资源之一,具有广阔的发展前景。以菌草绿洲一号为原料,制备菌草重组材,采用响应面Box-Behnken试验设计方法研究不同浸胶时间、热压时间、热压温度对菌草重组材主要物理力学性能的影响。在响应面试验结果基础上增加碱处理和帚化处理,探究改性对菌草表面结构及物理力学性能的影响。结果表明,菌草重组材的较佳制备工艺参数为浸胶时间33 min,热压时间1.12 min/mm,热压温度155℃。帚化制备的菌草重组材浸胶时间降低至15 min,其静曲强度(MOR)136.56 MPa和弹性模量(MOE)14.80 GPa比未帚化制备的菌草重组材分别提高154%和14%;吸水厚度膨胀率(TSR)5.84%和吸水宽度膨胀率(WSR)0.93%分别比未帚化制备的菌草重组材降低7和1.82个百分点,均达到GB/T 40247—2021《重组竹》的要求。碱处理试验结果显示,在NaOH质量分数为2%时MOR和MOE最佳,分别143.13 MPa和15.05 GPa;在NaOH质量分数1%时TSR和WSR最低,分别为1.85%和0.30%。通过扫描电镜分析可知,碱处理后菌草表面蜡质层出现降解,粗糙度增加;帚化处理产生的裂隙有利于酚醛树脂胶黏剂渗透到菌草内部,有利于菌草重组材的胶合,提高了力学性能和耐水性。本研究制备的菌草重组材为菌草新材料的开发提供新途径,对加快推进菌草重组材产业发展具有重要意义。

农业综合开发利用技术推广的生成逻辑与关键机制——基于“菌草技术推广”的扎根理论分析

作为中国特有的农业综合开发利用技术,菌草技术推广在乡村振兴、生态保护、对外援助、国际合作等方面取得了巨大成就,但菌草技术推广模式的理论研究却滞后于实践。基于扎根理论,借助Nvivo11软件对菌草综合开发利用技术的相关政策、新闻报道、文献和访谈等文本资料进行编码,进而揭示菌草技术成功推广的形成机制以及内在逻辑关系,在此基础上构建起综合开发利用技术有效推广的理论模型。研究结果表明:技术娴熟、组织氛围、社会期望、政府态度是促进菌草综合开发利用技术成功推广的重要因素,影响因素可以进一步解析为技术、组织、环境3个维度;综合开发利用技术推广也会反向作用于技术娴熟、组织氛围、社会期望和政府态度;技术娴熟和组织氛围相互影响,政府态度和组织氛围相互影响,社会期望和技术娴熟相互影响。基于此,农业综合开发利用技术推广的关键机制在于充分考虑技术、组织和环境不同层面要素之间的联动匹配,做到“组织-政府-社会”三方协同合作。研究结论将菌草技术推广实践理论化,为其他综合开发利用技术转化为实际生产力、助力农业现代化发展提供一定的参考依据。

复合酶协同超声技术提取菌草灵芝流浸膏工艺研究

[目的]探讨复合酶协同超声波提取灵芝流浸膏的最佳工艺条件,以期为灵芝流浸膏的工业化生产提供理论依据。[方法]以菌草鹿角灵芝为原料,采用灵芝流浸膏的提取和复合酶用量配比、复合酶酶解条件、超声波条件正交试验对复合酶协同超声波技术提取菌草灵芝流浸膏的工艺进行研究,并与传统水浴浸提法进行对比。[结果]复合酶协同超声技术提取灵芝流浸膏的最佳工艺条件:酶组成为纤维素酶2.0 g,木瓜蛋白酶0.8 g,果胶酶3.0 g;酶解条件为酶解温度60℃,p H 5.5,时间80 min;超声条件为时间15 min,功率500 W,温度55℃。对照试验结果表明,常规浸提法提取流浸膏得率为2.71%,而复合酶协同超声波法提取流浸膏得率为66.90%,复合酶协同超声波法提取流浸膏的得率约是常规浸提法的25倍。[结论]采用复合酶协同超声波技术,提高了菌草灵芝流浸膏和多糖得率,显著缩短了提取时间,且降低了提取液黏度,为灵芝流浸膏和多糖的提取提供了一种可行的方法。

灰树花醇提物化学成分及其生物活性研究

为探明灰树花发挥活性作用的化学成分及其抗氧化活性和对肿瘤细胞的抑制作用,该文分析了灰树花醇提物不同极性溶剂萃取物的主要化学成分及其对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基、2,2’-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)自由基和羟自由基的清除能力,以及对肝癌细胞(HepG2)和肺癌细胞(A549)的抑制作用。结果显示,乙酸乙酯萃取物和正丁醇萃取物的抗氧化活性最佳,总酚和黄酮的质量分数与抗氧化活性显著正相关(P<0.05);石油醚萃取物和乙酸乙酯萃取物对肿瘤细胞抑制效果最好,三萜和甾醇质量分数与肿瘤细胞抑制作用极显著正相关(P<0.01)。利用超高效液相色谱质谱联用技术(UPLC-MS)从灰树花醇提物中共鉴定出15个化合物,其中芹菜素和表儿茶素可能是灰树花发挥抗氧化作用的主要化学成分,麦角甾醇和过氧化麦角甾醇可能是发挥肿瘤细胞抑制作用的甾体类化合物。该研究结果可为灰树花作为功能食品进一步开发提供理论依据。

多不饱和脂肪酸的生物学功能及其在畜禽生产中的应用研究进展

多不饱和脂肪酸是人和动物机体必不可少的脂肪酸,在保持细胞膜结构完整性、脂质代谢、免疫调节等生理过程中发挥重要作用,对维持畜禽健康生长具有重要意义,其中以ω-6和ω-3多不饱和脂肪酸更受关注,然而畜禽生产中多不饱和脂肪酸的摄入量仍存在争议。本文就多不饱和脂肪酸的分类来源、生物学功能以及饲粮中ω-6和ω-3多不饱和脂肪酸在改善畜禽生产性能、繁殖性能、精液品质等方面的应用进行综述,旨在为确定多不饱和脂肪酸在饲粮中的添加量及畜禽生产实践中的应用提供参考。

温室菌草袋栽银耳技术研究

银耳是中温型食用菌,菌丝生长适宜温度25℃~28℃,子实体生长适宜温度20℃~25℃,生长周期为35 d^40 d。从银耳栽培季节的选择、培养料配方、栽培室的设置、菌草栽培银耳工艺及其子实体采收与加工等几个方面探索温室菌草袋栽银耳技术。

一株鸡蛋花叶部病原真菌的鉴定及生物学特性研究

本研究采用组织分离法从鸡蛋花(Plumeria rubra Linn.cv.Acutifolia)叶片中分离出一株病原真菌菌株,命名为JD3,并对菌落形态特征和ITS序列分析。结果显示,鉴定JD3菌株为胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides),该菌株能够利用多种碳源和氮源,其中D-甘露糖醇为最佳碳源,酸水解酪蛋白为最佳氮源。本研究结果可为诊断和防治鸡蛋花炭疽病提供参考。

巨菌草对生态脆弱区治理与修复的研究进展

巨菌草是一种适应性广、抗逆性强和产量高的草本植物。为巨菌草在生态综合治理中应用提供参考,从巨菌草治理重金属污染和水土流失等方面对其治理和修复生态脆弱区的相关研究进行综述,并提出提高其生态治理有效性的研究发展方向。

黄河菌草生态安全屏障建设的研究与应用

针对黄河流域不同类型的生态脆弱问题,在黄河上、中、下游的洪积扇区、沙漠区、砒砂岩区、河滩地水土流失区、盐碱地开展菌草生态治理研究与应用.结果表明,高寒地区菌草生态治理后,植被恢复快.巨菌草生长92 d,鲜草产量达到178.05 t·hm^-2,鲜根重31.35 t·hm^-2;洪积扇扇缘鲜草产量达到162.45 t·hm^-2,鲜根重26.85 t·hm^-2,洪积扇区域地表水的流失量比对照(CK)下降97.45%;流动沙地菌草生态治理后,巨菌草生长55 d,即可有效重建沙地植被,其根系形成网络状,防风阻沙固沙效果显著.巨菌草作为饲用作物栽培,鲜草产量达183.45 t·hm^-2.砒砂岩菌草生态治理后,绿洲1号、巨菌草成苗率分别为98.8%、93.5%,显著高于沙棘、杨柳、杨树.巨菌草植被恢复效果最好,鲜草产量达到62.25 t·hm^-2,鲜根重13.05 t·hm^-2,有效减缓砒砂岩区水土流失、沟头发育.黄土高原黄土阶地区河滩地水土流失菌草生态治理后,绿洲1号种植2 a后,越冬成活率达到98%,株高616.73 cm,平均分蘖44.35个,鲜草产量173.1 t·hm^-2,能发挥长效的保水固土作用.黄河下游冲积平原菌草改良盐碱地效果明显,pH降低,有机质、全氮、全磷、过氧化氢酶、多酚氧化酶和脲酶含量升高,河滩地菌草植被恢复效果好,菌草生长121 d,收割2茬,鲜草产量达269.25 t·hm^-2.系列研究成果表明,在黄河沿岸建设菌草生态屏障技术切实可行.

DNA测序技术及其应用研究进展

本文首先介绍了第一代、第二代、第三代DNA测序技术的原理、特点,在此基础上介绍了第二代测序技术在基因组测序、重测序,RNA测序,宏基因组,DNA甲基化等方面的应用。第一代测序技术以Sanger测序法为代表,操作繁琐、成本较高,不能满足大规模测序的需要。第二代测序技术以高通量、低成本为主要特点,主要包括Illumina公司的Solexa测序技术、罗氏公司的454测序技术和ABI公司的SOLiD测序技术,目前已广泛应用于生命科学研究的各个领域。第三代测序技术以单分子测序为主要特点,目前已经初见端倪,但是还没有被大规模广泛应用。