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。

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.

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。

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。

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。

巨菌草(Pennisetum giganteum)研究进展

巨菌草是一种优质、高产、抗逆性强、适应性广的狼尾草属植物.巨菌草自引进、驯化成功后,已在食药用菌栽培、动物饲养和生态治理等领域获得广泛的应用.通过综述近10年来巨菌草生物学特征、生理生化特性及其应用等方面的研究进展,并对目前巨菌草研究和应用中存在的问题进行探讨,为将来巨菌草的进一步研究和利用提供参考.

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.

镉对食用菌生长的影响及防控技术研究进展

在食用菌产品重金属污染中,镉超标所占的比例相对突出。生产实践表明,镉在食用菌中的富集不仅会导致其减产并影响其品质,而且会通过食物链的传递而危害人体健康。文章在分析不同食用菌品种对重金属镉的响应的基础上,重点综述镉的污染途径及相关富集机制,主要包括不同品种差异、生产环境影响、不同阈值效应、要素交互作用、梯度激发响应等内在规律,阐述相关食用菌品种具有富集甚至超富集镉元素的生理特性,发现金属硫蛋白是一类广泛存在于生物活体内且比较容易被重金属、激素和各种细胞因子诱导的低分子量金属结合蛋白物质;金属硫蛋白在菇体内的生物功能,主要表现为与重金属结合,包括形成螯合物,改变重金属离子赋存形态,从而降低重金属离子毒害程度。文章也关注防控食用菌生产过程对镉富集的技术研究进展,并结合生产实践,提出了合理选择品种、添加有益元素、优化栽培方式、优选生产材料、合理选择土壤等技术对策,以求为食用菌产业的绿色发展提供参考与借鉴。

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。

基于高通量测序技术分析2种菌草根际土壤细菌群落多样性

为详细了解福州菌草基地巨菌草和绿洲一号2种菌草的根际土壤细菌群落组成与结构,本研究应用高通量测序技术,分析了巨菌草和绿洲一号根际土壤细菌群落结构及多样性。结果表明,菌草根际土检测到细菌类群主要的优势菌门为酸杆菌门(Acidobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、硝化螺旋门(Nitrospirae)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、浮霉菌门(Planctomycetes);主要的优势菌纲为γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、芽孢杆菌纲(Bacilli)、放线菌纲(Actinobacteria)、酸杆菌纲(Acidobacteria-6)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、酸杆菌纲(Acidobacteriia)、纤线杆菌纲(Ktedonobacteria)、δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria);主要的优势属为葡萄球菌属(Staphylococcus)、糖多孢菌属(Saccharopolyspora)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、沙雷氏菌属(Serratia)、链球菌属(Streptococcus)、红游动菌属(Rhodoplanes)、不动细菌属(Acinetobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)。绿洲一号、巨菌草及其对照根际土壤细菌Shannon-Wiener指数分别为9.05、8.733、7.61;巨菌草、绿洲一号及其对照根际土壤细菌Simpson多样性指数分别为0.01、0.014、0.037;巨菌草、绿洲一号及其对照根际土壤细菌Chao1指数分别为3145.320、3647.482、2329.344。Alpha多样性指数分析得出,在3个土壤样品中,绿洲一号根际土Shannon指数最大,对照土壤Shannon指数最小,对照土壤Simpson指数最大,绿洲一号Simpson指数最小,说明菌草根际土壤细菌群落多样性高于非根际土土壤细菌群落多样性,绿洲一号根际土土壤细菌群落多样性略高于巨菌草根际土壤细菌群落多样性,这些结果为进一步研究土壤微生物提供了理论基础。

巨菌草蒸散发影响机制的研究

基于蒸散发观测数据,通过优化Si B2模型参数研究巨菌草的蒸散发过程及影响因素.研究表明:(1)巨菌草蒸散发在0.5～7.0 mm·d^(-1)区间波动,平均蒸散量为4 mm·d^(-1),总蒸散量为257.55 mm,蒸腾占蒸散发的比例为0.78;(2)灌溉和深层土壤水分是蒸散发季节动态的关键因素;(3)敏感性分析表明,巨菌草高度、叶面积指数和根系深度等形态学参数和气孔导度—光合作用截距、气孔导度—光合作用斜率、量子效率、光合作用高温抑制函数的1/2点等生理学参数对蒸散发影响比较显著;(4)单纯灌溉量增加对蒸散发的影响较小,巨菌草形态学和生理学特征响应灌溉量增加的变化是蒸散发增加的主要机制.

鲜菌草工厂化栽培银耳物质转化特性研究

为探明以鲜菌草为主要原料工厂化栽培银耳的机理,利用气相色谱-质谱联用法分析银耳菌丝生长期G1(接种后12 d)、原基分化期G2(接种后24 d)和子实体生长期G3(接种后36 d)的物质转化特性,经主成分、偏最小二乘法判别、正交偏最小二乘法判别分析,结果显示,G2比G1、G3比G2、G3比G1分别有426、423和466种差异代谢物;G2与G1的糖类含量高于G3;G3比G 1的脂肪类、萜类等含量增加;对差异代谢物进行筛选和代谢通路匹配,差异途径为脂肪酸合成、乙醛酸和二羧酸代谢及柠檬酸循环,G2与G1、G3与G2、G3与G1分别在不饱和脂肪酸,丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸,甘油酯代谢存在明显差异.以上实验结果表明,鲜菌草工厂化栽培银耳不同生长期物质转化及代谢物质差异明显.

基于气象条件的巨菌草蒸散发动态研究

巨菌草是一种已经并将继续在中国干旱和半干旱地区广泛推广的草种,其蒸散发(ET)动态是目前关注较多但仍未解决的问题,制约了灌溉制度、节水途径和潜力、抗旱性能提升以及产量预测等相关主题的发展。基于盆栽控制试验,利用Si B2模型模拟和回归分析方法揭示了巨菌草蒸散发的主要过程及影响因素。结果表明:受气象因素的影响,巨菌草ET在0.5~6.9 mm/d的范围内波动。其中,ET季节动态与温度、日照时数和饱和水汽压差的关系呈先增后减的单峰关系;随相对湿度、短波辐射和净辐射的增大,ET分别线性降低、增大和增大;连续晴天和连续阴天条件下,ET日动态主要受短波辐射和净辐射的正相关影响。利用气象因素建立的多元回归关系,能够解释99%巨菌草ET的波动,总体误差为3.38±7.64 mm。

巨菌草工厂化栽培秀珍菇技术初探

以巨菌草和玉米芯为主要原料,工厂化栽培秀珍菇。总结介绍了栽培配方、拌料装袋、接种发菌、出菇管理等技术,为菌草工厂化栽培秀珍菇提供依据。