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作物学报 2017年第05期杂志 文档列表

作物学报杂志综述

棉花轻简化栽培关键技术及其生理生态学机制631-639

摘要：棉花轻简化栽培是指采用现代农业装备代替人工作业、减轻劳动强度,简化种植管理、减少田间作业次数,农机农艺融合,实现棉花生产轻便简捷、节本增效的耕作栽培方式和方法。本文对轻简化栽培内涵、关键技术内容和相关生理生态学机制进行了总结性评述。实现棉花生产的轻便简捷、节本增效,依赖于轻简化栽培的关键技术,包括精准播种或轻简育苗技术,经济施肥技术、节水灌溉技术、集中成铃技术等。单粒精播的壮苗机制在于棉花种子萌发出苗时,其弯钩形成关键基因HLS1与COP1和下胚轴伸长关键基因HY5与ARF2的差异表达;密植减免整枝机制在于密植引起棉株激素合成代谢相关基因差异表达,抑制了叶枝的生长;轻简栽培棉花的丰产稳产机制在于棉花产量构成、生物量和经济系数的适应性协同;依据适宜叶面积指数及其动态,适宜株高、节枝比和棉柴比等量化指标,可以有效塑造高光效群体,实现优化成铃和集中成铃与采收;轻简施肥的依据在于棉花对肥料N的吸收集中在开花后20 d以内,初花肥利用效率最高且主要分配到生殖器官;分区灌溉节水机制在于部分根区灌溉诱导地上部合成茉莉酸,茉莉酸又经韧皮部运至灌水侧根系,增强了该侧根系的吸水能力,提高了水分利用率。展望未来,应在深入研究轻简化植棉生理生态学规律的基础上,进一步改革和优化种植制度,创新关键栽培技术,研制新的物质装备,促进农艺技术和物质装备高度融合,为轻简化植棉提供更加有力的理论和技术支撑,推动棉花生产的可持续发展。

作物学报杂志作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

甘蓝型油菜烷羟化酶基因MAH1的克隆与表达分析640-647

摘要：在植物蜡质合成途径中,中链烷烃羟化酶（mid-chain alkane hydroxylase,MAH）催化烷烃羟基化形成二级醇,进一步氧化为酮。本研究以拟南芥P450依赖性酶CYP96A15/MAH1基因为探针,采用电子克隆与RT-PCR技术,获得2个甘蓝型油菜MAH1的全长编码区序列,分别命名为BnMAH1-1和BnMAH1-2（Gen Bank登录号分别为KT795344和KT795345）。二者ORF长度均为1491 bp,无内含子,核苷酸与氨基酸序列分别有92.4%与90.9%的一致性。根据编码区预测的BnMAH1-1和BnMAH1-2前体蛋白均为包含496个氨基酸残基的多肽链,具有典型的P450蛋白家族保守结构P415x R417x、K螺旋（E359xx R362）、C末端的血红素结合域（F436xx Gx Rx Cx G445）以及氧结合带保守区域（A/G）G309x（D/E）T312（T/S）。NCBI Blast N、氨基酸序列多重比对与系统学分析表明,两者与拟南芥MAH1/CYP96A15同源性最高。实时荧光定量PCR表明,BnMAH1-1与BnMAH1-2主要在甘蓝型油菜茎、叶、花、及角果中表达,其中在叶片中的表达量最高,在根系中的表达量很低,这与角质层蜡质主要沉积在植株地上部分相一致。BnMAH1-1和BnMAH1-2在无蜡粉材料茎、叶片中几乎不表达,表明蜡质的减少与MAH1的转录下调有关。BnMAH1-1与BnMAH1-2受SA、Me JA、ACC、ABA、Na Cl及干旱胁迫诱导表达,其中BnMAH1-1可能在水分胁迫响应中起主要作用。

水稻斑点叶突变体splZ97的生理特性及其基因定位648-657

摘要：通过EMS诱变籼稻恢复系珍97获得一个稳定遗传的褐色斑点叶突变体splZ97（spotted leaf Z97,splZ97）。大田条件下,突变体splZ97的斑点叶性状始于分蘖期,此后由叶缘向叶中下部迅速扩散,直至整个叶片,严重时叶片部分或整体枯死,从而致使突变体株高、每穗粒数及结实率极显著低于野生型对照。生理分析表明,与野生型珍97相比,孕穗期突变体splZ97剑叶、倒二叶和倒三叶的叶绿素含量极显著降低,而POD（peroxidase,POD）活性、O2？含量及MDA（malondialdehyde,MDA）含量升高;突变体splZ97倒二叶和倒三叶的CAT（catalase,CAT）活性和可溶性蛋白含量极显著降低,而SOD（superoxide dismutase,SOD）活性则极显著增加。组织化学分析进一步证实,突变体splZ97的叶片明显累积O2？。此外,突变体splZ97苗期经盐胁迫处理后,其株高及根长明显受到抑制。遗传分析表明,突变体splZ97的斑点叶性状受一对隐性核基因控制,借助图位克隆技术将该基因定位于第12染色体长臂的RM28466与RM28485两个SSR标记之间,物理距离为189 kb,该结果为进一步克隆SPLZ97基因并研究其功能奠定了基础。

利用Ⅱ-32B/A7444组合CSSL群体定位水稻7个穗部性状QTL658-668

摘要：为发掘水稻穗部性状有利等位变异,构建了以籼稻保持系II-32B为遗传背景的A7444染色体片段置换系群体;利用QTL Ici Mapping 4.1软件对该群体7个穗部性状进行了QTL定位。结果 2年共检测到26个QTL。2年均检测到的13个QTL中,控制一次枝梗数的4个QTL位于第1、第6、第8和第9染色体,平均贡献率分别为15.16%、13.10%、29.74%和11.21%,平均加性效应分别为-1.40、1.01、1.11和0.77。控制二次枝梗数的2个QTL位于第6和第8染色体,平均贡献率分别为10.97%和21.39%,平均加性效应分别为5.45和6.36。控制每穗总粒数的3个QTL位于第2、第6和第8染色体,平均贡献率分别为8.65%、12.52%和31.22%,平均加性效应分别为-18.61、22.23和31.87。控制每穗实粒数的1个QTL位于第8染色体,平均贡献率为28.06%,平均加性效应30.85。控制千粒重的2个QTL位于第2染色体,平均贡献率分别为44.65%和17.51%,平均加性效应分别为2.88和-2.51。控制粒宽的1个QTL位于第10染色体,平均贡献率为21.96%,平均加性效应为0.11。第2、第6和第8染色体分别存在同时控制二次枝梗数、每穗总粒数和每穗实粒数QTL的区段。qSBN6和qSBN8所在区间与Hd1和DTH8的相同,但分别存在16处和1处碱基差异,推测为Hd1和DTH8的不同等位基因。qSBN2为新检测到的控制二次枝梗数位点。研究结果为实施分子标记聚合育种提供了有用信息。

茶树越冬芽在休眠与萌发时期的物质交流变化及其分子调控669-677

摘要：为揭示不同萌发物候型茶树的休眠机制,以特早生茶树品种龙井43和中生茶树品种碧云为材料,利用钙黄素处理茶树茎段,检测越冬芽在休眠与萌发时期与其他器官的物质交流情况。利用同源比对鉴定胼胝质水解相关基因,并分析其序列特征及在冬季不同时期的表达模式。结果表明,越冬芽在茶树生长阶段和休眠阶段都存在着与着生茎段和母叶间的物质交流;从茶树越冬芽休眠形成到解除的不同时期,其物质交流存在＂强-弱-强＂的变化规律,但龙井43的与碧云相比存在较短的物质交流减弱时期;两种茶树的物质交流变化模式与鉴定到的茶树胼胝质水解正向调控相关基因CsGLU1的表达模式密切相关;启动子序列分析进一步证实CsGLU1启动子区有多个与激素信号以及低温和休眠响应相关转录因子结合的保守序列。茶树越冬芽在休眠和非休眠状态下都存在与茎和母叶之间的物质交流,且物质交流强弱与茶树越冬芽休眠状态改变密切相关。CsGLU1可能是参与胼胝质水解调控,改变茶树越冬芽物质交流水平,进而影响茶树休眠状态的关键基因。这对明确茶树越冬芽休眠状态变化和深入揭示不同萌发物候型茶树休眠机理有重要意义。

玉米开花期性状的QTL及杂种优势位点定位678-690

摘要：开花期是玉米进化和适应过程中的重要性状,明确开花期杂种优势的遗传机制对培育适应不同生态区的优良玉米品种具有重要的意义。本研究利用以许178为受体,综3为供体构建的包含203个SSSL的单片段代换系群体及其与许178的测交群体,通过2年3个试点玉米开花期性状（散粉期、吐丝期和散粉至吐丝间隔）QTL和杂种优势位点（HL）分析,分别鉴定出40个开花期相关性状的QTL和37个开花期相关性状的HL。其中6个QTL和4个HL在3个地点被同时检测到。在所检测到的染色体区段中,11个区段同时包含调控开花期的QTL和HL。该研究为进一步解析玉米开花期遗传机制和开花期杂种优势的遗传机制提供了基础。

小麦突变体AS208中Glu-B1位点缺失对籽粒中蛋白体形成和储藏蛋白合成与加工相关基因表达的影响691-700

摘要：高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）是小麦籽粒贮藏蛋白的重要成分,其组成、表达和含量决定面团弹性和加工品质。本研究以Glu-B1位点上1Bx20和1By20双亚基沉默的小麦无性系变异体AS208为材料,以AS208的来源亲本轮选987作为对照,对AS208中Glu-B1位点的沉默机制和1Bx20、1By20亚基沉默对种子中蛋白体融合以及合成加工相关基因表达的影响进行了研究。Southern blot分析发现AS208比轮选987少2条特异带,染色体原位杂交（FISH）结果显示轮选987中有6条染色体出现杂交信号,而在AS208中有4条染色体出现杂交信号,表明AS208基因组中缺失Glu-B1位点。透射电镜观察发现,与轮选987相比,AS208的籽粒蛋白体形成过程,以及蛋白体大小和形状基本一致。qRT-PCR检测发现,在12个与籽粒蛋白质合成与加工相关基因中,有7个的表达模式两品种相似,有8个的表达量在AS208中高于在轮选987中,特别是Bip、PDI-1和PDI-5基因（高1.5~2.0倍）。本研究结果表明,小麦Glu-B1位点的基因对种子中蛋白体的形成没有明显影响,但一定程度上刺激了多数蛋白质合成和加工相关基因的表达,保证了种子内蛋白含量、蛋白体外形和大小基本不变,表现负反馈调节效应。

花生出仁率QTL分析及其与荚果大小的相关性701-707

摘要：花生是重要的油料作物,成熟花生的出仁率不仅与花生的产油量相关,还与果壳厚度及脱壳难易程度相关,是花生遗传改良的重要性状。本研究以远杂9102×徐州68-4杂交后代衍生的重组自交系（RIL）的188个家系为材料,2013—2014年连续2年考察出仁率和荚果表型,发现有29份材料的出仁率稳定高于高值亲本远杂9102。出仁率与荚果长、荚果宽、荚果厚和百果重之间呈显著或极显著负相关。利用已构建的包含365个标记22个连锁群的遗传连锁图,采用Win QTLcart 2.5软件的复合区间作图法对出仁率进行QTL定位和效应估计,2年共检测到22个出仁率QTL,表型贡献率为2.75%~13.49%,其中2年重复检测到的区间有5个（AHGS0344–AGGS2438、AGGS0957–AHGA7048、AGGS0058–AHGA72558、AHTE0446–AHGA363492和AGGS0311–AGGS2287）,分布在连锁群LG02、LG03和LG10上,表型贡献率为3.61%~13.49%。结合前期对该群体荚果大小QTL定位分析结果,有4个与出仁率相关的区间同时存在荚果大小QTL,其遗传效应均相反。在2年能检测到的出仁率QTL中,LG02上的区间AHGS0344–AGGS2438有与荚果长相关的QTL。在1年能检测到的出仁率QTL中,LG13上的区间AHTE0470–AGGS1233有与荚果长、百果重相关的QTL,LG06上的区间AGGS1363–AHGA24894有与荚果长相关的QTL,LG18上的区间AHTE0381–AGGS0100有与荚果宽、荚果厚相关的QTL。

茶树金属耐受蛋白基因CsMTP11的克隆及功能分析708-717

摘要：金属耐受蛋白MTP（metal tolerance protein）是阳离子转运蛋白（CDF）家族的重要成员,在植物重金属转运过程中发挥重要调控作用。本研究以中茶108茶树为试验材料,通过RT-PCR和RACE方法克隆到茶树重金属耐受蛋白基因CsMTP11（Gen Bank登录号为KX450265）,其全长c DNA为1197 bp,编码398个氨基酸残基,其编码蛋白分子量为44.85 k D,等电点为5.34。在线软件分析表明,CsMTP11蛋白具有5个跨膜结构域,且含有CDF家族的其他保守结构域。系统进化树分析结果表明,茶树CsMTP11与葡萄VvMTP11进化同源性最近,其氨基酸序列相似度高达90%。基因表达模式分析表明,CsMTP11基因在茶树老叶中的表达量最高,根中的表达量最低,另外,CsMTP11基因受重金属Mn和Co离子胁迫诱导表达。CsMTP11-YFP融合蛋白在拟南芥原生质体共定位试验表明,CsMTP11-YFP融合蛋白定位于质膜。CsMTP11在酿酒酵母及其突变株中的异源表达可以提高其对重金属Mn和Co离子的耐受性。综上所述,茶树CsMTP11属于Mn-CDF亚家族,可能参与茶树对重金属锰和钴的转运过程。

马铃薯品种遗传多样性分析718-729

摘要：为解析一套（559份）从世界各国收集的马铃薯种质资源的遗传多样性,用16个表型性状和36个SSR标记进行了聚类和多样性参数分析。对454份表型数据完整材料的UPGMA聚类分析表明,在欧氏距离14.66处被聚成2个类群（A1和A）,其中A1在欧氏距离12.74处被分为A11和A12亚群;454份材料在欧氏距离11.73处被划成9个类群,包括4个小类（A、B、C和H）和5个大类（D、E、F、G和I）,其中类群I所包括的材料占总数的57.5%,该结果较好地揭示了马铃薯种质材料之间的形态差异,区分生态类型不同和遗传差异明显的亲本。36个SSR标记在559份材料中共检测出134个多态性位点,每对引物检测17个等位变异,平均3.72个,引物多态性信息量（PIC）为0.15450.7743,平均为0.5783,说明品种间有丰富的遗传多样性。NJ系统进化树分析表明,559份材料可分为3个大群。类群I为一个混合群,各地区品种均有分布,包括133份马铃薯材料,占总数的23.8%;类群II中欧洲、北美及中国东北和西北地区的材料所占比重较大,数量为187,占33.5%;类群III中北美、南美以及中国东北和西南地区马铃薯材料所占比重较大,包含239份材料,占42.8%。表型性状聚类与SSR分子标记聚类结果相似,均与地理位置有很大相关性,应结合共同用于评价马铃薯品种遗传多样性。

作物学报杂志耕作栽培·生理生化

缓释肥类型与运筹对不同穗型水稻产量的影响730-740

摘要：以大穗型品种甬优2640和多穗型品种南粳9108为材料,270 kg hm–2纯氮条件下,选用树脂包衣（PCU）、硫包衣（SCU）和脲甲醛（UF）3种缓控释肥类型,设置了缓控释肥与尿素均基施、缓控释肥基施后分蘖期施尿素2种施肥方式,以常规尿素定量分施为对照（CK）。结果表明,缓控释肥的应用对甬优2640无增产效应。主要因为甬优2640穗大粒多,群体颖花量大。与CK比,相对集中在前中期的肥效难以满足植株全生育期生长,中后期叶面积指数下降快,氮素积累少,光合势弱,物质生产量不足,不能实现群体大库容的有效充实。而对南粳9108,脲甲醛基施＋尿素分蘖期施处理比CK增产5.2%~5.9%,树脂包衣基施＋尿素分蘖期施和脲甲醛＋尿素均基施处理与CK平产的同时可减少施肥2~3次。2种运筹方式中,以缓控释肥基施后分蘖期施用尿素处理能有效增加植株茎蘖数,提高成穗率和最终穗数,扩大叶面积指数,增强光合势,增加干物质和氮素的积累,获得高产。3种肥料类型中,产量呈现UF〉PCU〉SCU。脲甲醛基施＋分蘖期施尿素处理之所以能使南粳9108获得比CK更高的产量,是因为UF的肥效在中后期依然能相对稳定释放,配合尿素的分蘖期施用,既保证了前期分蘖的发生,又能保证高峰苗后稳定的茎蘖数和群体叶面积指数,植株在拔节后的光合势和物质积累量大,氮肥利用率高,增产显著。由此可见,针对不同穗型和产量特性的水稻品种,优选缓控释肥类型基施的同时,分蘖期配合速效肥料的施用,可获得既省工又增产的效果。

耕层重构对连作棉田土壤理化性状及棉花生长发育的影响741-753

摘要：针对黄河流域连作棉田常年旋耕导致犁底层变厚变硬,土壤蓄水保墒能力下降,养分在表层富集,病害加重等问题,探讨土壤耕层重构技术在黄河流域棉区生产上的可行性。试验于2014和2015年在河北省农林科学院棉花研究所威县试验站进行,在连作棉花20年的土壤条件下采用随机区组试验,设置了T1（0~15 cm与15~30 cm土壤互换）、T2（0~20 cm与20~40 cm土壤互换,同时松动40~55 cm土壤）、T3（0~20 cm与20~40 cm土壤互换,同时松动40~70 cm土壤）、CK（旋耕15 cm）4个处理,调查土壤理化性状、棉花生育性状、田间杂草与病衰指数等指标。结果表明,在20~40 cm土层T2处理容重两年较CK分别降低0.13 g cm–3与0.15 g cm–3;20~40 cm土层全氮、速效磷、速效钾含量T2与T3显著高于T1与CK;灌水（雨）后深层土壤蓄水量增加,播种后40~60 cm与60~80 cm土层蓄水量T2较CK 2014年增加3.5 mm、5.5 mm,2015年增加6.7 mm、3.4 mm,在蕾期干旱时0~20 cm与20~40 cm土层蓄水量T2较CK 2014年高6.6 mm、8.7 mm,2015年高4.2 mm、9.2 mm。耕层重构后棉花根系量显著增加,地上部干物质积累表现出开花期前低、开花期后高的趋势;耕层重构处理单株铃数、单铃重、皮棉产量较对照显著提高,T2皮棉产量两年较CK分别增加6.1%、10.2%。耕层重构对灭除田间杂草具有明显效果,T2处理病衰指数两年分别降低41.7与31.9个百分点。适宜的土壤耕层重构方式（T2）是解决连作棉田问题、提高棉花产量的有效措施。

根间作用与密度协同作用对小麦间作玉米产量及产量构成的影响754-762

摘要：密植是间作模式下重要的增产增效技术措施,本研究旨在探讨间作适应密植的产量构成响应机制。2014—2015年连续两年在河西绿洲灌区进行田间试验,设计不隔根、尼龙网隔根（阻断根系交叉,仅有水分养分的交流）和塑料布隔根（完全阻断）3种根间作用方式,及2个玉米种植密度（9.0万株hm-2和10.5万株hm-2）,测定地上、地下部互作对小麦间作玉米产量及产量构成因素的影响。与单作相比,地上、地下部完全作用时间作优势提高48.3%,密度增加使其间作优势增加9.7%,地下部互作对间作优势的贡献率为21.0%,增加密度使其贡献率提高5.0%,根系交叉叠加对间作优势产生的补偿效应为9.0%,地下部水养分交流互补效应为11.1%。地上、地下部完全互作下混合籽粒产量相对于单作增幅最大,高、低密度下增幅分别达58.8%62.2%和36.1%36.8%;间作中地下部分对小麦组分籽粒产量的贡献率为26.5%31.5%,其中根系穿叉产生的补偿效应为12.9%13.2%,地下部水分养分交流互补效应为12.2%16.0%;地下互作对玉米组分籽粒产量的贡献率为9.7%22.6%,增加密度使地下互作贡献率提高7.0%11.0%;密度提高对不隔根和尼龙网隔根产量的贡献率分别18.1%23.3%和12.5%21.5%,说明根间完全作用有利于密度正效应的发挥。地下互作对小麦穗数贡献率为5.5%11.4%,密度对小麦地下部贡献率影响差异不显著,地下互作对玉米穗数的贡献率为12.5%16.3%,增加密度使地下互作贡献率增加3.6%14.1%。通径分析进一步表明,不同根间作用及密植效应下间作小麦、玉米主要通过提高单位面积穗数来提高籽粒产量。本研究表明,增加密度可显著增加间作优势和地下部贡献率,地上地下完全互作有利于密植效应充分发挥,可为进一步发掘密植条件下的间作优势机理提供理论依据。

植物生长调节剂对彩色棉胚珠离体培养纤维发育的影响763-776

摘要：天然彩色棉是理想的绿色、环保、健康纺织原料。本研究以棕1-61、RT白絮、绿棉CC28为材料,采取不同浓度的植物生长调节剂处理胚珠,在离体培养30 d后观察纤维显色状况,测量纤维长度并称取胚珠鲜重、纤维干重和胚珠干重。采用新复极差法进行多重比较。结果表明,水杨羟基肟酸和氟啶酮处理下,棕色棉和绿色棉纤维颜色均变淡,且浓度越高颜色越浅;添加低浓度尿素、氯霉素和芸薹素唑可以使棕色棉显色明显,但对绿色棉纤维色泽显现影响不大;添加氯化钴后,棕色棉纤维色泽变淡,而对绿色棉纤维色泽影响不大;另外氯化钴还抑制愈伤组织的生成;添加苯丙氨酸解氨酶抑制剂或4CL抑制剂后棕色棉和绿色棉纤维颜色变浅,浓度越高,颜色越淡;水杨羟基肟酸、芸薹素唑、氟啶酮、氯化钴、苯丙氨酸解氨酶抑制剂或4-香豆酸辅酶A连接酶（4CL）抑制剂的添加均导致纤维长度、胚珠鲜重、纤维干重和胚珠干重等降低。本文筛选出参与调控彩色棉纤维发育和色素合成的植物生长调节剂,为彩色棉纤维色泽改良提供一定的理论基础。

花后不同强度遮光对糯小麦和非糯小麦淀粉组分和理化特性的影响777-786

摘要：花后弱光影响小麦淀粉分子积累和结构形成,进而使面粉的加工品质和食用品质变劣。本研究以非糯小麦轮选987和糯小麦农大糯50206为材料,设置3个花后遮光处理（不遮光、遮光30%和遮光60%）,研究了花后不同强度遮光对小麦籽粒中淀粉组分及其理化特性的影响。结果表明,花后弱光胁迫使小麦籽粒中总淀粉含量减少,A-型淀粉粒比例增加,淀粉相对结晶度增大。花后光照强度降低,轮选987淀粉的峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、稀澥值和反弹值增大,而农大糯50206淀粉的上述参数则呈减小趋势。轮选987淀粉的起始温度、峰值温度和终止温度随弱光胁迫的增强而降低,而糊化焓呈增加趋势;相反,农大糯50206淀粉的上述热力学特征参数呈降低趋势。相关性分析表明,直链淀粉含量、直/支比、A-型淀粉粒体积比例与相对结晶度、峰值黏度、谷值黏度、稀澥值、糊化时间和糊化焓呈显著负相关,与最终黏度和反弹值存在极显著正相关。可见,小麦花后光照强度降低影响籽粒淀粉组分和粒度分布,从而改变了淀粉的晶体、糊化和热力学特性。

The Crop Journal征稿启示F0004-F0004

摘要：The Crop Journal（《作物学报》英文版）是中国科协主管，中国作物学会、中国农业科学院作物科学研究所和中国科技出版传媒股份有限公司共同主办的学术期刊。创刊于2013年10月。办刊宗旨为刊载作物科学相关领域最新成果和应用技术，开展国际学术交流，促进我国作物科学研究水平及国际影响力的提升。主要刊登农作物遗传育种、耕作栽培、生理生化、生态、种质资源以及与农作物有关的生物技术、生物数学、农业气象等领域以第一手资料撰写的研究论文、研究简报以及专题综述等。

《作物学报》征稿简则I0002-I0002

摘要：1．文稿：来稿要求内容充实且具有创新性，数据可靠，条理清楚，论述有据，文字精练，图表简明。涉及产量性状或受环境影响大的试验，要求有2年以上的重复，并须对数据作统计分析。综述性文章应由具有较高学术水平的学科带头人撰写，其内容能对学科的进一步发展起到引导和推动作用。为加强国际交流，可用英文写稿，附中文摘要。“研究论文”一般包括摘要、引言、材料与方法、结果与分析、讨论、结论和参考文献7个部分；