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作物学报 2014年第03期杂志 文档列表

作物学报杂志作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

花生质体型酰基载体蛋白基因5＇侧翼调控序列的克隆与分析381-389

摘要：采用染色体步移技术分别克隆3个花生质体型酰基载体蛋白（ACP）基因的5￠侧翼调控区序列, AhACP1、AhACP4和AhACP5基因5￠上游序列分别为535、1400和1180 bp; 利用5￠RACE方法确定了这3个基因的转录起始位点, 分别位于起始密码ATG上游–71 bp、–92 bp和–71 bp处。利用生物信息学软件分析了花生ACPs启动子区包含的主要调控元件, 发现尽管花生AhACP4和AhACP5基因在根、茎、叶、花和不同发育期种子中的基本表达模式相似, 但它们的启动子中包含各自特有的顺式元件, AhACP4启动子区包含根或芽顶端分生组织表达调控元件WUS, 而AhACP5启动子区则含有侧芽萌动和伸展所需的多个关键调控元件E2FB、TELO BOX和UP1, 推测它们的表达具有组织和发育阶段特异性。在进化上, 花生AhACP4与拟南芥AtACP4可能为直系同源基因, 但它们的表达模式产生了分歧, AhACP4为组成型表达, AtACP4主要在叶中表达; 与AtACP4启动子相比, 花生AhACP4启动子区中参与光调控相关元件明显减少。

一个棉花液泡转化酶基因的克隆与功能分析390-396

摘要：棉纤维正常发育需要大量的蔗糖供应。转化酶是生物体内蔗糖代谢途径中的关键酶之一, 对转化酶基因的结构和功能研究将有助于揭示复杂的棉纤维发育分子机制, 并为纤维品质改良提供优良的基因资源。本研究以棉纤维突变体im和遗传标准系TM-1纤维发育中显著差异表达的EST序列（GenBank登录号为EY196825）为探针, 通过电子克隆方法, 结合cDNA及基因组全长基因PCR扩增、测序验证, 克隆到一个棉花液泡转化酶基因GhVacInv2a （GenBank登录号为KF305322）。该基因ORF全长1857 bp, 编码618个氨基酸, 与已登录的陆地棉GhVacInv2基因（GenBank登录号为FJ864677）序列一致性为99%（E=0）。基因组序列分析表明, GhVacInv2a在二倍体棉种非洲棉和雷蒙德氏棉中含1个拷贝, 在四倍体陆地棉和海岛棉中存在2个拷贝, 其中GhVacInv2a和GhVacInv2分属于A、D亚组同源基因。该同源基因含7个外显子, 6个内含子。Q-PCR分析表明, 该基因在花药中表达量最高, 在快速伸长的纤维组织中优势表达。在13~19 DPA的纤维中, 其在TM-1中的表达水平极显著地高于im突变体。开发SNP标记, 将GhVacInv2a基因定位在异源四倍体棉花第3染色体上。标记与性状的关联分析显示, GhVacInv2a与纤维强度存在显著相关（P=0.0087）, 表明GhVacInv2a在棉花纤维品质形成中可能发挥重要功能。

利用基因组简约法开发烟草SNP标记及遗传作图397-404

摘要：提出了一种基于基因组简约法开发SNP标记的方法, 即利用特定限制性内切酶酶切降低基因组复杂度, 利用高通量测序平台对酶切位点周围的目标片段进行富集测序, 设计一个生物信息学流程进行序列分析和SNP鉴定。以烤烟DH群体为例, 通过基因组简约法收集烟草基因组代表性片段和高通量测序产生11.4 Gb数据, 经生物信息学分析获得了1015个高质量SNP位点。以SSR标记为骨架, 绘制包括SNP标记在内、标记总数为1307的烤烟遗传连锁图。最后利用该遗传图谱和普通烟草2个祖先种的基因组序列, 分析烟草24个连锁群（染色体）之间的同源关系, 发现了大量染色体之间的重组或交换事件以及部分染色体之间的共线性。

花生AhSOS2基因的克隆及功能初探405-415

摘要：SOS2 （Salt Overly Sensitive 2）作为植物中一类重要的耐盐相关基因, 在调控细胞内离子平衡及参与植物对盐害的响应及适应过程中具有重要作用。本研究通过RACE的方法, 从花生叶片中分离到一长1462 bp、包含1341 bp开放阅读框（ORF）的cDN段, 生物信息学分析显示, 该基因属SOS2类基因, 被命名为AhSOS2（GenBank登录号为HG797656）, 编码446个氨基酸, 为丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。对基因表达特性的荧光定量PCR分析显示, AhSOS2在花生中为组成型表达; 且受盐胁迫及干旱诱导。经250 mmol L-1 NaCl处理后, 该基因在花生幼苗茎中被诱导表达, 表达量约是对照茎中的30倍; 而在30% PEG-6000模拟干旱处理下, 该基因在花生幼苗叶中表达量也明显升高。综合以上结果, 显示AhSOS2可能参与并调控花生对逆境的抗性及耐受性。目前, 已成功构建了AhSOS2的植物双元表达载体pCAMBIA1301P-AhSOS2并获得转基因植株, 初步功能分析显示, 过表达AhSOS2基因的转基因水稻对盐胁迫的耐受性提高。预期这方面的工作对于解析花生对盐害、干旱等逆境的适应及防御机制, 进而指导花生抗性育种及品质改良具有重要意义。

核盘菌诱导下甘蓝型油菜防御相关基因表达差异分析416-423

摘要：菌核病是油菜主要病害, 至今尚未在油菜及相关植物中找到抗性基因。本研究利用qRT-PCR法比较了抗病品种宁RS-1和感病品种APL01在接种核盘菌后0~48 h内11个防御相关基因的表达差异, 以揭示抗病品种宁RS-1的抗病机制。结果表明, 4个基因（PGIP、Cu/ZnSOD、OXO和GLP）在核盘菌诱导前后抗、感品种内表达量均较高, 且抗病品种的表达量显著高于感病品种, 尤其是PGIP基因, 抗病品种宁RS-1在24 h的表达量为诱导前的170.4倍, 而感病品种仅为诱导前的3.5倍, 该时期抗病品种PGIP的表达量为感病品种的1299.4倍；2个基因（LOX2和PDF1.2）在诱导前后抗、感品种内的表达量均较低, 但抗、感品种间表达量差异显著；5个基因（FeSOD、PAL、EDS1、PR1和EIN3）诱导前后抗、感品种内的表达量均较低, 且抗、感品种间的表达量差异不显著。推测抗病品种宁RS-1对菌核病的抗性可能是由于PGIP的上调表达, 抑制了核盘菌PG蛋白对侵染部位油菜组织细胞壁的降解, 从而抑制了油菜菌核病的发生与蔓延。

玉米胚乳细胞原生质体的分离与流式纯化424-430

摘要：玉米胚乳是籽粒淀粉形成的主要场所，胚乳细胞的发育对籽粒的器官建成具有重要意义。分离胚乳细胞原生质体，能为胚乳培养、转录组分析等后续研究提供均一实验材料。本文在借鉴前人研究的基础上，通过调整酶的搭配种类、浓度以及质膜稳定剂、渗透压稳定剂的使用，优化了一套有效的玉米籽粒胚乳原生质体分离方法，并进一步运用流式分选技术纯化原生质体。结果表明，以1%纤维素酶、0.5％离析酶、0.5%半纤维素酶，在渗透压调节剂0.7~0.8 mol L-1和质膜稳定剂0.8mol L-1的MS培养液内，30℃消解4 h，能够获得大量完整的粗制原生质体，二乙酸荧光素（FDA）染色表明纯化的原生质体仍能保持90%以上的生活力。流式分选术可将有活力原生质体从粗制原生质体悬浮液中富集、纯化出来。对一些原生质体分离和流式分选时的技术参数和影响因素进行了讨论。

转GsCBRLK/SCMRP双价基因苜蓿耐碱性及氨基酸含量分析431-438

摘要：从野生大豆盐碱胁迫基因表达谱中筛选并克隆到GsCBRLK基因, 与人工合成的高甲硫氨酸含量SCMRP基因构建成双价植物表达载体, 将其转入苜蓿, 获得超量表达的转基因苜蓿, 并进行耐碱性分析。结果显示, 经过100、150 mmol L–1 NaHCO3处理14 d后, 转基因株系生长状态良好, 而非转基因对照株系萎蔫、失绿、甚至死亡；转基因株系的丙二醛含量和相对质膜透性显著低于非转基因株系（P〈0.05）, 而SOD酶活性显著高于非转基因对照（P〈0.05）, 说明超量表达GsCBRLK基因增强了苜蓿的耐碱能力；各转基因株系的甲硫氨酸含量均比对照植株高, 表明SCMRP基因的导入提高了苜蓿叶片甲硫氨酸的含量。

等位变异Vrn-B1a和Vrn-B1b的春化效应及其在黄淮冬麦区小麦品种中的分布439-446

摘要：春化基因Vrn-B1是决定黄淮冬麦区小麦品种冬春性的主要基因之一, 研究其不同显性等位变异的低温春化作用效应及分布, 对该区小麦品种选育和推广具有重要意义。以等位变异Vrn-B1a品种皖麦33与等位变异Vrn-B1b品种豫麦34为亲本构建杂交组合, 对其F2代进行5~35 d的低温春化处理, 并在温室（22±3℃,16 h昼/8 h夜）鉴定抽穗期, 结合分子标记分析低温春化处理时间对各等位变异型抽穗期的影响。同时对228个黄淮冬麦区小麦品种进行相关位点分子检测, 分析该基因等位变异的分布特点。各春化处理均使两种等位变异小麦植株的抽穗期提前, 但Vrn-B1a抽穗时间比Vrn-B1b晚约2 d。从春化处理当天至处理后25 d, 2种等位变异类型的抽穗时间均随春化时间的延长而缩短; 继续延长春化时间, 抽穗期不再缩短, 表明满足两种等位变异完成春化的低温时间为20~25 d。在228个品种中, Vrn-B1位点有214个（93.9%）隐性和14个（6.1%）显性等位变异。其中, 显性等位变异Vrn-B1a有6个, 占总品种数的2.6%; Vrn-B1b有8个, 占总品种数的3.5%。在黄淮冬麦区小麦品种中, 春化基因Vrn-B1位点至少存在Vrn-B1a和Vrn-B1b两种显性等位变异类型, 两种等位变异类型纯合小麦植株的抽穗时间不同。

甜叶菊微卫星富集文库的构建与多态性标记的筛选447-456

摘要：研究盐胁迫、干旱胁迫下甘蓝型油菜的发芽率，寻找与发芽率相关联的分子标记，可为油菜逆境胁迫下种子萌发的分子标记辅助育种提供理论依据。本研究以甘蓝型黄籽油菜GH06和甘蓝型黑籽油菜P174为亲本，通过单粒传法（single seed descent, SSD）连续自交9代构建重组自交系群体。采用16 g L–1的NaCl溶液进行盐胁迫，20% （W/W）的PEG-6000溶液模拟干旱胁迫，处理重组自交系种子并统计其发芽率。实验室构建的SNP遗传图谱，包含2795个SNP多态性标记位点，总长1832.9 cM，相邻标记间平均距离为0.66 cM，利用该图谱并采用复合区间作图法（CIM）分析两种胁迫条件下第3天、第4天及累计4 d后发芽率的QTL。共检测到19个QTL，分布于A01、A03、A06、A07、A09和C06染色体上。其中，11个盐胁迫相关的QTL可解释的变异为4.9%~10.9%，8个干旱胁迫相关的QTL可解释的变异为3.8%~6.9%；并且在A03和A09染色体上，盐胁迫和干旱胁迫下检测到的QTL有相近区段。研究结果表明油菜种子发芽率属于典型的数量性状，受环境影响较大；且随着胁迫时间的延长，油菜种子启动了不同的基因来响应环境胁迫。

利用染色体片段代换系定位陆地棉株高QTL457-465

摘要：以陆地棉中棉所36为轮回亲本和海岛棉海1为供体亲本, 构建染色体片段代换系。为了能检测到稳定的株高QTL，将三个代换系群体（BC5F3, BC5F3：4和BC5F3：5）在5个环境中种植，2009年和2010年分别在河南安阳种植BC5F3单株、BC5F3：4株行， 2011年分别在河南安阳、辽宁辽阳和新疆石河子种植BC5F3：4株系。结果表明，在不同群体环境中株高的超亲比例为53.43%~88.97%。从早期构建的总图距为5088.28 cM， 含有2280个SSR标记位点，覆盖26条染色体的遗传连锁图谱中筛选标记，对408个单株进行的SSR鉴定，结果检测到16个株高QTL，分布在10条染色体上。单个QTL解释的表型变异为7.35%~13.17%。有7个QTL在2个以上环境被检测到。与标记MUSS563紧密连锁的qPH-15-19在一个环境中被检测到，在前人的研究中也有报道。这些结果为进一步精细定位QTL、基因克隆、分子辅助选择等研究奠定基础。

高丹草遗传效应与杂种表现预测模型466-475

摘要：以5个高粱不育系材料为母本, 18个优质苏丹草材料为父本, 按照遗传交配设计（NCII）配制成90个杂交组合。分别在内蒙呼市和包头两地, 利用与高丹草产量相关的QTL位点标记检测亲本间的遗传差异, 并将F1的8个性状表型值对亲本材料进行标记位点的筛选, 建立标记效应和标记型值估算体系。估算特异性位点对性状表现的效应及杂种标记型值, 进而分析杂种标记型值与杂种表现的相关性, 应用逐步回归分析法建立8个性状杂种表现的预测模型, 并通过Jackknife抽样技术检测模型的精确度和稳定性。结果显示, 在分别考虑显性、加性作用下8个性状的标记型值与表型值的相关系数平均为0.65, 各性状的可决系数较大（0.51~0.88）, 而且两地结果趋势一致, 表明该预测模型稳定性强, 精确度较高。该模型对高丹草的杂种表现预测以及亲本选配都具有一定的指导意义。

作物学报杂志耕作栽培·生理生化

陆地棉苗期耐盐性的高效鉴定方法476-486

摘要：利用2个耐盐和2个盐敏感的陆地棉品种，分别设置对照和4% （40 g L–1）浓度NaCl溶液处理三叶期幼苗，处理72 h后调查盐害指数，测定地上部分鲜重、根鲜重、叶片相对含水量、叶绿素荧光参数、相对电导率、丙二醛含量、抗氧化酶类活性等13个与耐盐性相关的重要指标。利用灰色关联聚类、主成分分析和逐步回归等方法综合评价陆地棉苗期耐盐性，认为最大光化学效率（Fv/Fm）可以作为鉴定陆地棉苗期耐盐性的关键指标，构建耐盐指数（y）方程y = 1.943x – 0.882，（x = 最大光化学效率），同时结合另外2个耐盐和2个盐敏感品种所得方程y值对耐盐等级进行划分。进一步利用23个已知耐盐性的品种检验方程，计算结果与田间鉴定结果完全一致。因此选用最大光化学效率作为唯一指标鉴定陆地棉苗期耐盐性，高效准确，同时通过构建方程和划分耐盐等级，为未来大规模陆地棉品种资源耐盐性鉴定提供技术标准和研究基础。

1,2,4-三氯苯胁迫对水稻分蘖盛期植株生长和生理特性的影响487-496

摘要：在土培条件下，以对1,2,4-三氯苯（TCB）敏感性显著差异的宁粳1号（敏感）和扬辐粳8号（耐性）为对象，研究了不同浓度1,2,4-三氯苯（TCB）胁迫对两种水稻分蘖盛期生长和生理特性的影响。结果表明，不同浓度TCB胁迫下，敏感基因型宁粳1号最长根长、株高、单穴分蘖数、地上部和地下部干物重随胁迫程度加深均显著递减; 耐性基因型扬辐粳8号在低浓度（20 mg kg-1） TCB胁迫下，最长根长、地上部和地下部干物重极显著增加，当中高浓度（40 mg kg-1、60 mg kg-1） TCB胁迫时，最长根长、株高、单穴分蘖数、地上部和地下部干物重显著下降。不同浓度TCB胁迫下，敏感基因型宁粳1号根系活力、叶绿素含量、叶片和根系可溶性蛋白质含量相对较低，叶片和根系超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性明显降低，O2？产生速率和丙二醛（MDA）含量显著增高; 耐性基因型扬辐粳8号在低浓度（20 mg kg-1） TCB胁迫下，根系活力、叶片和根系的可溶性蛋白含量、SOD、POD、CAT活性极显著增加，O2？产生速率和MDA含量极显著降低，当中等浓度（40 mg kg-1） TCB胁迫时，SOD、POD、CAT活性虽然增强，但O2？产生速率显著增加，MDA大量积累，当高浓度（60 mg kg-1） TCB胁迫时，其根系活力、叶绿素含量极显著降低，根系中SOD、CAT活性显著降低，O2？产生速率和MDA含量显著增加。总之，低浓度TCB胁迫下，长势良好、叶片和根系可溶性蛋白质含量高、抗氧化系统清除活性氧能力强、膜脂过氧化程度低是耐性基因型扬辐粳8号区别于敏感型宁粳1号的主要特征。

籼、粳超级稻光合物质生产与转运特征的差异497-510

摘要：为阐明籼、粳超级稻干物质积累及光合生产特征的差异，以江苏地区大面积推广种植的5个超级杂交籼稻组合和5个常规粳型超级稻品种为试验材料，对稻麦两熟制条件下籼、粳超级稻干物质积累、分配、运转及叶面积、光合势、群体生长率、净同化率、秧苗素质、叶型等方面进行了系统的比较研究。结果表明，粳稻生育前期（移栽至拔节期）干物质积累量、光合势、群体生长率、净同化率及上三叶叶长、叶基角、叶开角、披垂度和叶面积衰减率、收获指数均小于籼稻，而生育中后期（拔节至成熟期）干物质积累量、光合势、群体生长率、净同化率及有效叶面积率、高效叶面积率、粒叶比（颖花/叶、实粒/叶、粒重/叶）、最大叶面积指数、总充实量、实收产量、生物产量、茎鞘最大输出量和表观输出量及比率均大于籼稻，差异显著或极显著。虽然粳稻主要生育期单茎干物重均不及籼稻，但群体数量优势保证粳稻具有较高的群体干物质积累量和叶面积，且随着生长发育的持续，群体光合物质生产优势不断加大，群体干物质积累量于抽穗后25 d前后超过籼稻。粳稻灌浆后期（乳熟至成熟期）仍保持强劲生长优势，而灌浆初期（抽穗至乳熟期）茎鞘贮存物质合理输出，有效保障了高效光合层的安全支撑及高积累产量库的流畅充实。高生物学产量的稳定形成和叶面积“稳升缓降”态势以及拔节至成熟期较强的高效光合物质生产，是粳稻光合系统高效持续产出、灌浆充实多及高产形成的重要特征和原因。

施氮量对油菜氮素积累和运转及氮素利用率的影响511-518

摘要：于2010—2012年度以5个不同油含量的常规油菜品种为材料，设置120 （N1）、240 （N2）和360 kg hm–2 （N3） 3个水平的氮肥处理，在初花期和成熟期取样及定期捡拾田间落叶，测定植株干物质积累量、氮素含量及油含量，研究氮肥水平对油菜氮素积累、运转及氮素利用率的影响。结果表明，随着氮肥用量增加，产量和氮素积累总量增加，氮素收获指数和氮素籽粒生产效率逐渐降低。不同处理叶片氮素运转率变幅为76.6%~80.2%，不同氮肥处理间无显著差异。不同处理茎枝氮素运转率变幅为36.0%~57.6%，随着氮肥用量增加而降低。不同处理落叶氮占植株总氮积累量比例的变幅为14.9%~20.3%，随着氮肥用量增加，落叶氮比例逐渐增加。不同处理初花期氮积累量占植株总氮量的变幅为75.5%~90.5%，随着氮肥用量的增加，其比例逐渐增加。初花期期积累氮素对后期产量形成作用较大，注重前期施肥可促进花芽分化，形成更多的有效角果，有利于获得高产。

玉／豆和玉／薯模式下玉米氮素吸收利用差异及氮肥调控效应519-530

摘要：研究西南地区玉米主要2种套作模式下氮素吸收利用差异及氮肥调控效应, 为氮素高效利用提供科学依据。在四川2个玉米主产区, 通过连续4年的大田试验, 对比研究了玉/豆和玉/薯模式下玉米氮素吸收利用差异和不同供氮水平对玉米氮素吸收的调控效应。结果表明, 玉/豆模式下玉米收获期植株中的氮素积累2个试验点平均较玉/薯模式增加7.11%, 氮收获指数增加2.00%左右, 氮素吸收效率增加7.83%, 成熟期籽粒中氮素的分配比例增加1.76%, 而叶、茎鞘中氮素的分配比例分别减少5.85%和2.75%。分带轮作后, 由于不同前茬对土壤养分影响不同, 再加上套作优势, 玉/豆模式下玉米在生长前期就表现出明显的优势, 到收获期植株氮素积累2个试验点平均较玉/薯增加11.85%, 氮素吸收效率增加11.84%。在玉米氮素积累关键时期, 玉/豆模式在低氮处理下玉米植株氮素的积累量显著高于玉/薯模式相同施氮处理, 而在高氮处理下2种模式间差异不大或者表现相反, 氮肥偏生产力、氮素农艺效率和氮肥利用率也有相似的结果; 玉/豆模式在180 kg hm-2施氮量下较其他处理显著提高了玉米氮素农学利用率、氮素吸收利用率和籽粒中氮素的分配量, 玉/薯模式下玉米氮素农学利用率和氮肥利用效率, 在180~270 kg hm-2施氮量处理下较高; 花后氮素同化量玉/豆模式显著高于玉/薯; 2种模式均以施纯氮180~270 kg hm-2处理有利于氮素转运和花后氮素同化量积累。

不同抗旱性花生品种根系形态及生理特性531-541

摘要：以12个花生品种为试验材料, 在人工控水条件下, 通过苗期及结荚期干旱试验, 对比分析花生品种苗期根系性状与抗旱性的关系。结果表明, 花生苗期与结荚期抗旱性基本一致。利用产量抗旱系数可把12个花生品种的抗旱性划分为强、中、弱3级, 抗旱性强的品种为A596、山花11和如皋西洋生, 中度抗旱品种为花育20、农大818、海花1号、山花9号和79266, 抗旱性弱的品种有ICG6848、白沙1016、花17和蓬莱一窝猴。山花11可作为花生强抗旱性鉴定的标准品种, 79266可作为花生弱抗旱性鉴定的标准品种。山花9号、山花11、花育20的根系抗旱机制为较大的根量及根系吸收能力, 而A596、如皋西洋生、农大818、山花11为较强的根系抗氧化能力及膜稳定性。相关分析表明, 苗期重度干旱胁迫下的单株根系干重、体积、总吸收面积、超氧化物歧化酶（SOD）活性和丙二醛（MDA）含量与品种抗旱系数的相关性达极显著水平, 对照与重度干旱胁迫下的以上性状呈极显著正相关。因此, 在花生出苗后10 d进行40%土壤相对含水量的干旱胁迫, 持续胁迫至出苗24 d的单株根系干重、体积、总吸收面积、根尖SOD活性和MDA含量可鉴定花生品种的根系抗旱能力, 正常水分下的性状值也能反映根系性状的抗旱级别。山花11可作为花生根系形态及生理优异抗旱性状鉴定的标准品种。

耐低钾和钾高效型甘薯品种（系）的筛选及评价指标542-549

摘要：甘薯植株生长和块根形成与钾营养吸收利用密切相关。本研究以31份不同类型优质甘薯品种（系）为材料, 利用长期肥料定位试验田2个钾肥水平处理（氮磷处理与氮磷钾处理）, 探讨耐低钾与钾高效型甘薯材料的筛选及评价指标。结果表明, 该试验条件下, 不同甘薯品种（系）块根产量差异达显著水平（P〈0.05）; 供试材料的钾敏感指数变幅在0.40~0.98之间, 差异达显著水平（P〈0.05）, 经聚类分析, 可分为低敏感型、适度敏感型、敏感型和高度敏感型; 品种（系）两处理下钾累计量与钾浓度差异均达显著或极显著水平; 氮磷钾处理下, 块根钾利用效率与整株钾利用效率变幅分别为58.92~384.9 g g–1和42.03~ 165.52 g g–1, 品种（系）差异均达显著水平（P〈0.05）; 相关性分析显示, 不同甘薯材料间整株总钾累积量、钾浓度、产量性状指标、钾利用效率与钾敏感性间均有一定相关性。长期肥料定位试验田可用于不同钾营养效率甘薯品种（系）的筛选, 块根钾利用效率与钾敏感性可作为筛选耐低钾与钾高效利用型甘薯材料的2个主要指标。