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    研究综述
  • 研究综述
    张毅, 伍向苹, 张芳, 罗莉霞, 郭瑞星, 涂金星
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    近年来,随着基因组测序的飞速发展,利用基因组数据大规模解析油菜遗传多样性,获得了一些重要结果。基于这些结果,本文对我国油菜品种发展历程及其遗传解析进行总结,重点概述了油菜品种生育期演化、系谱育种及杂交种系谱育种的遗传解析,加深人们对油菜起源、变异和进化的认识;并针对我国油菜生产现状,提出降低油菜生产成本、提高单位面积产量的有关建议,探讨了我国未来油菜品种改良发展方向。

  • 专题栏目·质量安全与检测
  • 专题栏目·质量安全与检测
    谭曌, 吴文琴, 张炜奇, 印南日, 贾明明, 陈小媚, 张兆威, 李培武
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    农产品及产地环境中微量元素高效、准确检测是农产品政府监管、保障消费安全、促进粮油产业高质量发展的重要手段。本文评述了近几年农产品及产地环境中微量元素的检测技术,比较分析了光谱、质谱、色谱和电化学等方法的原理和特点,及其在微量元素检测实际应用中的优缺点,以期为农产品及产地环境中微量元素检测技术研究提供参考,为粮油产业高质量发展与农产品质量安全提供技术支撑。

  • 专题栏目·质量安全与检测
    周丹, 闵亚杰, 戚欣, 宁佳囡, 吴文琴, 张兆威, 李培武
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    农产品质量安全是国家乡村振兴战略的重点和难点。氨基甲酸酯类农药残留严重威胁粮油产品质量安全与人民生命健康。目前,常用的氨基甲酸酯类农残检测方法主要是仪器检测法,无法满足现场对粮油农残混合污染进行现场高灵敏同步快速检测的需求。本研究在前期自主选育的克百威和甲萘威单克隆抗体基础上,研究并制备出农残混合污染同步快速检测阵列芯片,建立了一种现场高灵敏同步快速检测技术,实现了在30 min内同步定量克百威和甲萘威。经过优化,克百威和甲萘威的检测限分别为0.11、0.09 ng/g,线性范围为0.33~3000 ng/g、0.18~1500 ng/g。在花生样品检测中,克百威和甲萘威的加标回收率分别为88.4%~98.3%和90.1%~118.8%;批内差(RSD)分别为9.0% 和3.5%;批间差(RSD)分别为12.3% 和16.3%。该阵列芯片检测结果与液相色谱-质谱联用(HPLC-MS/MS)检测结果高度一致。该阵列芯片满足了对农产品中克百威和甲萘威进行现场高灵敏同步快速检测
    的需求,并可广泛应用于农产品质量安全、食品安全以及环境监测等领域。

  • 专题栏目·质量安全与检测
    王忠政, 洪琦
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    建立了一种测定大豆和大米中重金属铅含量的多壁碳纳米管/Nafion溶出伏安方法。该方法对重金属铅的线性方程为y=4.66x+46.19,相关系数为0.994,线性范围0.1~20.0μmol/L。实际样品测试中多壁碳纳米管/Nafion材料对大豆中铅的样品回收率为99.50%~100.37%,相对标准偏差小于5.36%;对大米中铅的回收率为98.75%~101.25%,相对标准偏差小于5.63%。该方法可适用于大豆和大米为主的粮油产品中重金属铅的检测,为加强食品安全保障提供技术支撑。

  • 专题栏目·质量安全与检测
    赵新楠, 王秀嫔, 李培武, 印南日, 万立昊, 王晓, 张良晓
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    植物油中甘油三酯种类众多、结构复杂,准确定性定量非常困难。本文采用液相色谱-串联质谱法,选择反应监测扫描模式下,两对离子对定性、外标法准确定量植物油中七种主要甘油三酯,包括:三亚油酸甘油酯(LLL)、1-油酸-2,3-亚油酸甘油酯(OLL)、1-棕榈酸-2,3-亚油酸甘油酯(PLL)、1-棕榈酸-2-油酸-3-亚油酸甘油酯(POL)、三油酸甘油酯(OOO)、1,2-油酸-3-棕榈酸甘油酯(OOP)、1-棕榈酸-2-油酸-3-硬脂酸甘油酯(POS)。使用
    反相色谱柱分离甘油三酯,以异丙醇/乙腈混合溶液和乙腈/水混合溶液为流动相梯度洗脱,15 min内可实现甘油三酯的分离与检测。该方法线性关系良好,均在0.996以上,检出限为0.3 μg/kg,定量限为1.0 μg/kg,精密度(RSD)为1.2%~4.9 %。该方法操作简单、快速,能够实现菜籽油、玉米油、花生油中七种甘油三酯的准确定量。

  • 专题栏目·质量安全与检测
    覃佐剑, 吴宗远, 涂行浩, 陈洪, 魏芳
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    植物油中的氧化脂肪酸主要是亚油酸(linoleic acid, LA)和亚麻酸(linolenic acid, ALA)等多不饱和脂肪酸在酶、光照、加热等条件下产生的过氧化羟基脂肪酸(hydroperoxyl fatty acid)、羟基脂肪酸(hydroxy fatty acids)和环氧基脂肪酸(epoxy fatty acid)等。这些氧化脂肪酸的变化在一定程度上反映了油脂本身的氧化稳定性和氧化初期的变化,可作为植物油氧化初级阶段标志物。本研究基于高效液相色谱-三重四极杆质谱(high performance liquid
    chromatography triple quadrupole mass spectrometry,HPLC-QqQ-MS/MS)联用技术,对室温和180℃加热处理30min后的菜籽油、葵花油、紫苏油、亚麻籽油中氧化脂肪酸进行了定性和定量分析。结果表明,相比于室温,经180℃加热处理30min,4种植物油中的LA、ALA等多不饱和脂肪酸含量下降;大部分LA、ALA类氧化脂肪酸的含量明显提高。经主成分分析(Principal component analysis, PCA),不同种类和处理下的植物油样本聚类明显,差异显著;经偏最小二乘法判别分析(Partial least squares discriminant analysis,PLS-DA),发现了植物油加热氧化初期的13-HODE、13-oxo-ODE、12,13-EpOME、9,10-EpODE、12,13-EpODE、15,16-EpODE六种潜在的标志物,本研究对植物油氧化初期的评价以及植物油氧化初级阶段机制的深入研究具有一定的指导意义。

  • 遗传育种·生物技术
  • 遗传育种·生物技术
    郑潇潇, 朱瑶瑶, 梁华兵, 詹杰鹏, 师家勤, 王新发
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    为探讨油菜尿卟啉原Ⅲ合成酶基因BnHemd 的功能及其与叶绿素合成的关系,促进光合效率和产量的提升,利用基因编辑技术对甘蓝型油菜中双11号中该基因在A9和C8染色体上的两个拷贝进行编辑。从中双11号中克隆到基因BnA09.Hemd 和BnC08.Hemd,CDS序列分别为885 bp和876 bp,均由9个外显子构成,各编码294和291个氨基酸残基。BnHemd蛋白性质与结构分析结果表明,甘蓝型油菜中基因BnHemd 的两个拷贝的蛋白理化性质十分相似,均为不稳定蛋白,相对分子质量分别为31.97 kD和31.40 kD。系统进化树分析表明,BnA09.Hemd 和BnC08.Hemd 分别与白菜和甘蓝中的同源基因亲缘关系最近。荧光定量PCR结果表明,BnHemd 在中双11号的根、茎、叶、花蕾、种子和角果皮中均有表达,在角果皮和花蕾中的表达量远高于根、茎、叶。初步的功能分析结果表明,中双11号中该基因两个拷贝同时编辑的植株表现为:叶绿素含量显著减少、光合速率降低、生长迟缓,表明甘蓝型油菜Bn⁃
    Hemd 对叶绿素合成起重要作用,同时影响光合效率和生长发育。

  • 遗传育种·生物技术
    覃思思, 刘卫国, 程彬, 赵兴健, 许梅, 李淑贤, 高阳, 王莉, 温冰消
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    为探讨套作遮荫条件大豆农艺性状与产量的关系,筛选耐荫、高产大豆材料,以遮阳网模拟玉米大豆套作遮荫环境,对27份大豆材料的农艺性状与产量的关系进行分析。结果表明:大豆苗期,在正常光下分枝性状变异大,对地上部生物量的贡献较小;受到荫蔽后,分枝变异程度和贡献都增大;成熟期,正常光下分枝粒重对单株产量的贡献比主茎大;而荫蔽条件下分枝粒重占单株粒重的比例更大。通过主成分分析获得5个主要成分,在正常光和荫蔽处理下的累计贡献率分别达到了85.79%和86.05%。从27份材料中筛选出两个耐荫性大豆材料南豆12与E383,在荫蔽下可以通过增加分枝数量从而提高产量。本研究为通过促进分枝来提高套作大豆产量提供了理论依据。

  • 遗传育种·生物技术
    崔彦芹, 徐婧, 郭元章, 关中波, 蹇家利, 徐桂真
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    为芝麻的遗传改良提供参考,分析2007-2017年全国(北方片)芝麻品种区域试验数据,探讨北方芝麻产区育种变化趋势。利用多元逐步回归、相关分析等方法,对参试品种的主要农艺性状、产量性状进行比较与分析,对通过鉴定的16个品种进行品质性状和抗病性分析,剖析北方芝麻产区高产优质育种的变化规律。结果表明:11年间共有41个品种参加了全国(北方片)芝麻区域试验,16个品种通过全国芝麻品种鉴定委员会鉴定。新育成的芝麻品种产量水平逐渐上升。随着年份的推移,参试品种和通过鉴定的品种株高、主茎果轴长、单株蒴数、生育期和产量持续增加。相关分析和多元逐步回归分析表明,主茎果轴长、单株蒴数、生育期对产量影响较大,其次为株高和千粒重、单株蒴数和每蒴粒数等性状。对已通过鉴定品种的品质性状及抗病性做分析,发现品质没有明显变化,抗病性呈现先下降后上升的趋势。因此认为,育种中在保证一定株高和生育期的前提下,更应注意提高品种的单株蒴果数、千粒重和每蒴粒数。生育期延长、株高增加直接影响芝麻机械化生产的发展,应以中矮秆、节间短、抗裂蒴、抗倒伏、品质优、抗病性强为主要育种目标。


  • 遗传育种·生物技术
    伊六喜, 高凤云, 周宇, 王树彦, 侯建华, 斯钦巴特尔
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    为了精准鉴定胡麻种质的表型,为种质创新和品种选育奠定基础,在4个环境下,对269份胡麻种质资源产量和品质相关14个表型性状进行鉴定统计分析,结果表明,胡麻产量和品质相关性状存在广泛的表型变异,其中单株粒重变异系数最大(24.33%),全生育日数变异系数最小(2.66%)。产量相关性状表型变异系数依次排序为单株粒重>单株果数>千粒重>工艺长度>分枝数>株高>果粒数>全生育日数,品质性状表型变异系数依次排序为硬脂
    酸>油酸>棕榈酸>亚油酸>亚麻酸>粗脂肪,14个表型性状均呈现正态分布的趋势。4个环境下亚麻酸的广义遗传力最大,达到了85.91%,工艺长度的广义遗传力最小,为52.38%。产量性状的广义遗传力依次排序为千粒重>果粒数>单株粒重>株高>全生育日数>单株果数>分枝数>工艺长度,品质性状的广义遗传力依次排序为亚麻酸>粗脂肪>硬脂酸>油酸>棕榈酸>硬脂酸。

  • 遗传育种·生物技术
    杨婷, 陆建农, 张丹, 施玉珍, 李东娜, 顾帅磊, 殷学贵
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    为加强华南地区野生蓖麻种质资源的研究利用,本研究系统地收集了华南野生蓖麻种质资源,并挑选出302份,对其6个质量性状、7个数量性状共13个表型性状进行遗传多样性、聚类分析和主成分分析。结果表明,华南野生蓖麻材料的主要表型特点为叶片中等大小、卵形蒴果、塔形果穗、花序类型较长、密度中等。性状遗传变异较为丰富,其中遗传多样性指数最高的是茎粗,为10.020;其次是主茎节数,为10.896。有效果穗数的变异系数(CV)最大,为75.422%,其次是主茎穗位高(46.656%)。基于各种质之间形态标记的遗传差异,在遗传距离为20时,把302份华南野生蓖麻材料聚类并划分为3大类群。第Ι类群植株高度中等,主茎节数少,穗较长,有效果穗数多,是丰产性状较好的一类野生亲本材料。第Ⅱ类群植株高大,茎秆粗壮,穗长但有效果穗数少,可从中选择大穗亲本材料利用。第Ⅲ类群株型矮小、茎秆较细、有效果穗数中等,是矮化育种的重要亲本资源。7个数量性状的主成分
    分析结果表明,前3个主成分累计贡献率达84.425%,各荷载较高的性状有主茎穗位高、茎粗、株高、主茎穗长、主茎节数、一级分枝穗长和单株有效穗数7个性状,其中单株有效穗数与前6个性状作用相反,显示出株高、大穗与多穗之间的矛盾。以上结果揭示了华南野生蓖麻资源的主要特点,可为其综合利用和杂交育种提供一定的科学依据。

  • 遗传育种·生物技术
    任婧瑶, 蒋春姬, 李新林, 张鹤, 金华, 于海秋
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    1,3,4-三磷酸肌醇5/6-激酶(ITPK)是一种保守的多功能酶,调控磷酸肌醇的代谢过程,广泛存在于动植物和线虫中。本研究从两个野生种花生基因组(Arachis duranensis 和Arachis ipaensis)中获得AdITPK 家族基因7个,AiITPK 家族基因7个,利用生物信息学手段,系统地分析花生ITPK 家族基因生物学特征。结果表明,AdITPKs 和Ai⁃ITPKs 基因的染色体定位相似,在03号和05号染色体上都分别有2个ITPK 家族成员,AdITPKs 在A01、A08和A10号
    染色体上各1个,AiITPKs 在B01、B07和B10号染色体上各1个;花生各ITPK 基因含外显子数量在1~10个不等,可编码220~483个氨基酸;进化关系分析显示花生ITPK 家族基因可分为3个亚家族;基于保守结构域分析显示,此家族蛋白含有4~6个保守结构基序。两基因组同源基因的二级结构相似性较大,而AdITPK5和AiITPK5、AdITPK6和AiITPK6两对同源基因例外;大部分基因的三级结构皆相似,但AdITPK1、AdITPK6、AiITPK1和AiITPK6与其余基因明显不同;花生ITPK 家族基因在各器官中表达量不同,在发育前期的种子、根系和根瘤中表达较高。本研究为花生ITPK 基因的后续研究奠定理论基础,为明确ITPK 对花生生长中的调控作用提供了依据。

  • 遗传育种·生物技术
    路妍, 刘洋, 宋阳, 景岚
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    利用生物信息学方法对向日葵基因组的蛋白质数据库进行搜索,共获得255个富含亮氨酸的重复序列和核苷酸结合位点(nucleotide binding site and leucine rich repeat,NBS-LRR)类抗病基因的蛋白质序列,并根据结构域类型,将其分为TIR和Non-TIR两类。进一步对其中42个同时含有LRR和NBS结构域的LRR-NBS型基因编码蛋白质的理化性质、氨基酸序列及基因在染色体上的物理分布进行分析,结果表明,基因多分布于4号、8号和13号染色体,而且52.4%以基因簇存在;结构域预测结果显示,该类蛋白都具有特征结构域NBS 结构域,氨基酸序列同源性为29.26%。对6个NBS类基因经向日葵锈菌诱导后的表达分析表明,6个基因均可被向日葵锈菌诱导表达,说明其可能参与了向日葵响应锈菌胁迫的抗病反应过程。

  • 栽培生理
  • 栽培生理
    谷思成, 朱坤淼, 耿默琳, 姜修涵, 徐正华, 胡立勇
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    为充分利用生物炭制成过程中产生的木醋液,研究其促生作用,通过油菜盆栽试验,研究叶面喷施杨木的木醋液对油菜苗期发育的影响。木醋液浓度为稀释600、500、400、300、200、150、100、50、10倍,共9个处理,以喷施清水为对照。设置3月14日、4月4日两个播期,在两个播期的油菜幼苗分别达到三叶、八叶期时,于同一天进行叶面处理。结果表明,于油菜三叶、八叶期叶面喷施稀释300~500 倍的木醋液可提高油菜的根干3.04%~41.98%,茎干重35.74%~68.27%,叶干重19.80%~55.90%,植株总干重27.14%~57.02%;同时显著提高了油菜的株高和根颈粗,以及最大叶长、最大叶宽、叶面积、比叶重,其中以喷施稀释400倍木醋液的促进作用最强,其叶面积可比对照增加50.97%~85.53%。稀释10~50倍的高浓度木醋液则对油菜生长具有明显抑制作用。不同喷施时期相比较,以三叶期喷施处理对根系、茎秆和叶片增长效应更明显,八叶期施用对根的促进作用相对减弱。比较植株根冠比的变化发现,木醋液对油菜生长产生促进作用时,会降低根冠比值,即地上部茎叶的反应更强烈。综上所述,三叶期和八叶期喷施稀释300~500倍的木醋液可显著提高油菜的株高、根颈粗、叶面积、比叶重,显著增加油菜的生物量。一般以稀释400倍浓度的木醋液在三叶期施用效应更好。

  • 栽培生理
    万林, 李张开, 李素, 刘丽欣, 马霓, 张春雷
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    为了探究外源独脚金内酯(SLs)对油菜苗期干旱胁迫的缓解效应,以甘蓝型油菜品种中双11为材料进行盆栽试验,研究了0.18 μmol/L SLs灌根处理对正常供水和干旱胁迫下油菜长势、光合速率、抗氧化系统和渗透调节物质的影响。研究表明,外源SLs能有效缓解干旱胁迫对油菜苗期生长的抑制作用,与干旱胁迫相比,SLs处理后干物质积累量增加了21.13%,总叶绿素含量和叶片净光合速率分别提高9.37%和90.65%,可溶性糖和脯氨酸含量分
    别增加26.53% 和25.28%;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等酶活性分别提高12.58%,12.04%和12.61%;抗氧化物质抗坏血酸(ASA)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量分别增加14.15%和18.96%,抗坏血酸/脱氢抗坏血酸(ASA/DHA)、还原型谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽(GSH/GSSG)比值提高;活性氧水平显著降低,过氧化氢(H2O2)含量和超氧阴离子自由基(O2·-)产生速率分别下降了11.18 %和15.28 %,有效减少叶片丙二醛(MDA)的积累,减轻因干旱胁迫导致的膜系统损伤。综上,SLs处理能加快干旱条件下油菜叶绿素合成速度,提升叶片光合能力,提高叶片抗氧化能力,促进油菜苗期生长,有效提高油菜苗期抗旱性。

  • 栽培生理
    蒋亨珂, 孙孟园, 黎艳, 孙歆, 尚静, 余靓, 刘春燕, 杨文钰, 杜俊波
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    野生大豆常生长在灌木遮荫环境下,具有耐荫特性,但其适应荫蔽的机理却未被报道。赤霉素(GA3)是调控植物避荫反应的主要激素之一,为探索赤霉素在野生大豆响应荫蔽环境中的作用,本文以赤霉素及其抑制剂多效唑(PAC)预处理野生大豆幼苗,比较白光和荫蔽条件下野生大豆的表型差异,并通过qPCR检测不同处理下光合色素合成基因(GsCAO)、光合电子传递过程调控基因(GsPSAE 和GsPSAG)的表达情况。结果表明,GA3预处理会使野生大豆幼苗对荫蔽更加敏感,而荫蔽下经PAC预处理的野生大豆幼苗光合色素含量显著高于对照,与GA3预处理相反。叶绿素荧光参数分析结果显示,PAC预处理能增强野生大豆幼苗的耐荫性,可能与GsCAO、GsPSAE 和GsPSAG 表达量变化相关。

  • 土肥植保
  • 土肥植保
    张蕾, 唐林, 黄小琴, 杨潇湘, 伍文宪, 向运佳, 周西全, 刘勇
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    为了解前作大豆对后茬油菜根肿病的影响,采用大田轮作试验和实时荧光定量PCR检测法,研究大豆、白菜、油菜分别作为前作,调查后茬油菜根肿病的发生和土壤中休眠孢子含量,比较分析了不同前作的根系分泌物对休眠孢子萌发的影响,结果表明前作大豆,后茬油菜根肿病的发病率和病情指数分别为34.00%和19.26、土壤休眠孢子含量为1.45×106个/克土壤,显著低于前作为油菜、白菜和撂荒对照的相应量。大豆、油菜和白菜根系分泌物均可刺激根肿菌休眠孢子萌发。与根肿菌休眠孢子共培6 d后,大豆根系分泌物培养的休眠孢子萌发率为29.82%,显著高于白菜(15.52%)、油菜根系分泌物(14.83%)和营养液(6.48%)培养下的萌发率。据此推测,前作种植大豆,后茬油菜根肿病发生和危害减轻,原因应与大豆根系分泌物刺激根肿菌休眠孢子萌发,产生的游动孢子因缺少寄主植物而死亡,导致诱发病害的初侵染源(土壤中休眠孢子含量)减少有关。

  • 土肥植保
    邸娜, 鞠向雨, 韩海军, 王靖, 崔超, 郑喜清
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    为进一步探讨向日葵列当萌发机理,完善向日葵列当防除方法,设置不同的温度、渗透势、预培养时间、pH值、赤霉素浓度等预培养条件处理,进行单因素试验及正交试验,研究预培养条件对向日葵列当萌发的影响。结果表明,各因素单独作用下,预培养阶段最适的环境条件为:温度25℃,渗透势0MPa,预培养时间7 d,pH 7.0,赤霉素浓度30 mg/mL;交互作用下,影响向日葵列当种子萌发的4个因素主次顺序为预培养温度>预培养时间>渗透势
    >pH,其中预培养温度和预培养时间对向日葵列当种子萌发具有显著影响,最适宜的预培养条件组合为:预培养温度25℃,渗透势为-0.5 MPa,pH为7.0的条件下预培养7 d,该组合下萌发率最高,为75.85%。

  • 土肥植保
    曾庆朝, 石程仁, 秦胜楠, 曲春娟, 鞠倩, 杜龙, 李晓, 姜晓静, 曲明静
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    花生害虫严重危害青岛花生生产。本研究对该地区花生田昆虫群落多样性及主要害虫和天敌发生动态进行分析,结果表明:青岛地区昆虫种类丰富,群落结构较为稳定,天敌种类较为丰富。花生田主要地上害虫为花生蚜、西花蓟马、花生须峭麦蛾、斜纹夜蛾;主要天敌为异色瓢虫、龟纹瓢虫、大灰优蚜蝇、东亚小花蝽、卷叶蛾绒茧蜂等共48种;三年发生动态结果表明:花生蚜与其天敌昆虫发生具有明显的相关性,西花蓟马天敌昆虫对西花蓟马的控制力不强,天敌昆虫对花生须峭麦蛾和斜纹夜蛾具有一定的控制力。该结果可为田间害虫防控提供理论基础。