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當期目錄

    2013年 第46卷 第8期 刊出日期:2013-04-15
      
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    基于重組自交系群體的小麥光溫生產效率分析及新品系培育
    杜立豐, 高麗鋒, 周榮華, 宋彥霞, 趙東成, 賈繼增, 任正隆
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1523-1532.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.001
    摘要 ( 430 )   PDF (687KB) ( 445 )   收藏
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    【目的】通過對小麥重組自交系群體光溫生產效率的分析,闡明小麥光溫生產效率的遺傳特點與生物學性狀的關系,為高光溫生產效率小麥品種的選育提供理論依據。【方法】利用重組自交系群體(RIL),通過相關分析,檢測高光溫生產效率及其相關位點,并利用分子標記輔助選育高光溫生產效率小麥新品系。【結果】小麥的光溫生產效率與單株成穗數、穗粒數、平均灌漿速率、最大灌漿速率呈高度正相關,其中成穗數對小麥的光溫生產效率貢獻最大。光能生產效率受平均灌漿速率影響較大,而溫度生產效率受最大灌漿速率影響較大。11個位點與光溫生產效率相關,其中4個位點的貢獻率在10%以上,分別為Xwmc167-2D、Xcwm23-2D、Xbarc218-3A和Xwmc326-3B。通過分子標記篩選到5個高光溫效率的新品系,并且進行了驗證。【結論】高光溫效率小麥品種能很好地利用低溫階段的光溫資源,形成較多分蘗,提高單株穗數和穗粒數。因而,在小麥新品種培育過程中,注重篩選單株成穗數多、穗粒數多和灌漿速度快的株系有利于提高小麥的光溫生產效率和高產、穩產。利用同一群體可以將QTL分析與新品種選育相結合,是分子標記輔助選擇的一條有效途徑。
    溫光敏雄性不育小麥BNS育性的遺傳效應分析
    張保雷, 張衛東, 高慶榮, 王茂婷, 李楠楠, 張艷玉, 王慧娜, 高建華, 趙蘭飛, 茹振剛
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1533-1542.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.002
    摘要 ( 432 )   PDF (643KB) ( 651 )   收藏
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    【目的】探究新型生態型雄性不育系BNS的遺傳特點,為不育系的轉育與改良提出理論指導,并為BNS敗育機制的進一步研究奠定基礎。【方法】利用7個品種(系)與BNS的正反交組合,判斷BNS雄性不育的胞質效應,并利用植物數量性狀主基因+多基因混合遺傳模型,連續3年對BNS/山農055525 F1、F2的育性表現進行分析,判別其最佳模型,并估計遺傳參數。【結果】BNS雄性不育性主要受核基因的控制,部分品種(系)表現胞質效應。BNS/山農055525 F2育性呈現連續分布狀態,具有明顯的多峰或偏態現象,遺傳符合E_1,即2對加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性多基因模型。主基因遺傳率為72.5%—79.7%,多基因遺傳率為4%—11.6%,環境方差占表型方差的比例為8.8%—23.6%。BNS雄性不育基因的表達受溫度因子的影響較大,F2自交結實率及遺傳參數因年度間的溫度不同而異。【結論】BNS的雄性不育性受2對主基因和多基因的共同控制,并初步發現存在一定的胞質效應。2對主基因對育性的遺傳影響較大,其加性效應遠遠大于顯性效應。因此,在不育系的轉育與改良過程中可以進行早代選擇,以提高育種效率。
    大豆開花落花及時空分布的觀察研究
    趙雙進, 唐曉東, 趙鑫, 馮燕, 趙聰聰, 張孟臣
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1543-1554.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.003
    摘要 ( 429 )   PDF (1132KB) ( 607 )   收藏
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    【目的】觀察大豆開花、落花全過程,分析不同品種開花、落花特點和規律,為高產育種和高產栽培提供依據。【方法】在大田條件下,對6個品種的72株植株逐日(42 d)觀察開花、落花及節位。【結果】材料開花過程呈現每天開花數量“少-多-少-極少”的變化規律,可分為初花、盛花、慢花、末花4個階段:初花期階段很短(3 d左右),每天開花量4朵以下,階段開花量5.73朵,占總花量4.09%,開花集中在植株中部節位;盛花階段每天開花多在5—12朵,持續時間較長(12—18 d),階段花量108.75朵,占77.60%,開花由中部向上下兩端延伸分布,其中以中部最多;慢花階段每天開花1—5朵,持續時間在品種間有較大差異,階段花量21.24朵,占15.16%,分布在植株各個節位;末花階段每天只有部分植株開花,平均不足1朵,直至開花結束,階段開花4.42朵,零星分布在植株上。初花期3 d后至終花期或終花期后落花普遍發生,落花節位遍及開花的所有節位,落花率為末花階段(77.96%)>慢花階段(65.54%)>初花階段(51.76%)>盛花階段(36.97%);每天平均落花3—9朵的不正常脫落高峰與該階段陰雨寡照的氣候有關。有限結莢習性品種最早開花部位為中部,隨后向上部、下部擴展,開花3—7 d以后擴展到底部,9—15 d擴展到頂部。無限結莢習性品種最早開花部位是中下部(7—10節位),隨后向下部、上部擴展,初花2—3 d后達到最下部,隨后向上部擴展,初花24—26 d以后擴展到頂部。【結論】大豆不同開花階段每天開花數量差異明顯,開花節位、持續期有所不同,不同階段花的脫落率也有較大差別。
    利用SCoT標記分析花生栽培種×A. chacoensis 組合異源多倍化的早期基因組變化
    賀梁瓊, 熊發前, 鐘瑞春, 韓柱強, 李忠, 唐秀梅, 蔣菁, 唐榮華, 何新華
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1555-1563.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.004
    摘要 ( 522 )   PDF (675KB) ( 576 )   收藏
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    【目的】研究花生屬異源多倍化過程中基因組變化行為,揭示花生屬多倍體進化的分子機制。【方法】采用SCoT標記對四倍體栽培種仲愷花4號和二倍體野生種A. chacoensis的種間雜種F1及早期多倍體世代(S0—S3)基因組變化時間、類型和頻率進行分析。【結果】18條SCoT引物共擴增出126個位點, 其中多態性位點117個,多態性比率達92.86%,在供試材料中檢測出了豐富的DNA多態性;與擴增出的109條親本條帶比較,F1—S3分別丟失親本條帶28、30、10、11和10條,其中,來自父本特異性條帶為16、12、7、9和9條,各自新增條帶9、3、10、14和8條,說明SCoT產物早在Fl即開始發生變化,變化類型包括親本條帶的丟失、跳躍式繼承和新條帶的產生,在丟失的親本條帶中以父本條帶為主。【結論】ATG翻譯起始位點及其側翼區域在花生種間雜交異源多倍化早期迅速發生廣泛而劇烈的變化,其生物學功能可能與多倍體的進化和穩定有關;SCoT標記作為一種簡單、有效和實用的新型功能型分子標記技術,可以為花生屬及其它物種多倍體進化中基因組遺傳變化研究提供技術支持。
    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    轉Bt基因水稻的碳代謝特性
    王偉博, 崔海瑞, 盧美貞, 舒慶堯, 沈圣泉
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1564-1570.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.005
    摘要 ( 577 )   PDF (517KB) ( 518 )   收藏
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    【目的】評價外源Bt基因導入對水稻碳代謝特性的影響。【方法】以轉Bt基因水稻克螟稻1號及其非轉基因親本秀水11,以及克螟稻1號與3個雜交水稻恢復系明恢63、R3027和99亞162雜交和連續回交而育成的農藝性狀和抗蟲性穩定品系的3對近等基因系為材料,對葉綠素與可溶性糖含量、RuBP 羧化酶、蔗糖合成酶及蔗糖磷酸合成酶活性、干物質及有機碳積累量等碳代謝指標進行了測定。【結果】分蘗盛期克螟稻1號的葉綠素a含量、可溶性糖含量、干物質和有機碳含量均極顯著低于秀水11(P<0.01),葉綠素b含量、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性顯著低于秀水11(P<0.05),但其它3對Bt水稻與非Bt水稻間所有生理指標均無顯著差異;齊穗期克螟稻1號蔗糖磷酸合成酶活性顯著高于秀水11,而干物質和有機碳積累量則顯著低于秀水11;BtR3027蔗糖合成酶活性顯著低于R3027,而Bt99亞162可溶性糖含量和蔗糖磷酸合成酶活性則顯著高于99亞162;成熟期所有Bt水稻與各自非Bt水稻間干物質重和有機碳積累量差異均不顯著。【結論】克螟稻1號大多數碳代謝指標的顯著變化主要是由無性系變異引起的;3對近等基因系中Bt基因對個別碳代謝指標的影響是短暫的,且與Bt基因所處的遺傳背景有關。
    株行配置對帶狀條播小麥群體光環境及抗倒伏性能的影響
    鄭亭, 陳溢, 樊高瓊, 李金剛, 李朝蘇, 榮曉椒, 李國瑞, 楊文鈺, 郭翔
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1571-1582.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.006
    摘要 ( 396 )   PDF (759KB) ( 665 )   收藏
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    【目的】旨在篩選四川丘陵帶狀機播小麥高產抗倒的株行配置方式。【方法】采用二因素裂區設計,主區為品種,選用緊湊型川農27和半緊湊型綿麥367,副區為帶寬2 m和種植密度150×104 hm-2固定情況下的7種行數和行距配置方式,即每帶種植5行和行距20 cm + 20 cm + 20 cm + 20 cm(CK,傳統“雙三零”模式)、每帶3行和行距30 cm + 30 cm(F3-1)、每帶3行和行距35 cm + 35 cm(F3-2)、每帶3行和行距40 cm + 40 cm(F3-3)、每帶4行和行距20 cm + 20 cm + 20 cm(F4-1)、每帶4行和行距20 cm + 30 cm + 20 cm(F4-2)以及每帶4行和行距20 cm + 40 cm + 20 cm(F4-3),研究減少種植行數和擴大行距對帶狀條播小麥群體透光率、抗倒伏性能及產量的影響,并探討了透光率與抗倒伏性能間的關系。【結果】兩品種表現一致,帶狀小麥邊行抗倒伏性能顯著高于內行,內行抗倒伏性能與群體透光率呈顯著正相關。種植行數由5行減少為3或4行,再增大行距后,群體透光率顯著提高,邊行與內行的抗倒伏性能均得到改善,內行優化效果尤為顯著,表現為株高和重心高度降低,單莖干物質積累量增多,基部第二節間縮短變粗,莖壁加厚,機械強度、節間充實度、節間干密度、纖維素及木質素含量提高,倒伏指數減小,邊行優勢減弱,群體更為均衡,田間不易發生倒伏,且成穗數及產量增加。CK的邊行莖稈質量最優,抗倒伏能力最強,但內部透光率最低,內行莖稈質量嚴重劣化,以中間行最為顯著,邊行優勢最強,田間倒伏率高,且產量低于F3-3和F4-3,僅與F3-2和F4-2相當。【結論】四川丘區帶狀機播小麥高產抗倒最佳株行配置方式為種植3行行距40 cm+40 cm或種植4行行距20 cm+40 cm+20 cm,其次為種植3行行距35 cm+35 cm或種植4行行距20 cm+30 cm+20 cm,以上均可替代傳統“雙三零”模式。
    全球氣候變暖對中國種植制度可能影響Ⅷ ——氣候變化對中國冬小麥冬春性品種種植界限的影響
    李克南, 楊曉光, 慕臣英, 徐華軍, 陳阜
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1583-1594.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.007
    摘要 ( 492 )   PDF (903KB) ( 1289 )   收藏
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    【目的】全球氣候變化背景下,中國20世紀80年代以后冬季溫度升高明顯,這一變化對冬小麥冬春性品種種植界限產生怎樣的影響,為了回答這一科學問題,筆者以1981年為時間節點,將1951—2010年劃分為兩個時段,分析比較后一時段冬季溫度升高對中國冬小麥的強冬性、冬性、弱冬性和春性4種類型品種種植北界和種植南界的空間位移及可種植面積的影響。【方法】依據制約冬小麥正常越冬的凍害指標和影響春化天數指標確定冬小麥不同品種種植的北界和南界;采用ArcGIS軟件繪制冬小麥不同品種種植區域及種植面積變化。【結果】與1951—1980年相比,1981—2010年冬小麥強冬性品種種植北界在寧夏-甘肅及河北-遼寧北移趨勢最明顯,分別北移200 km和100 km,其種植南界東部地區北移趨勢大于西部地區,在江蘇和安徽等地移動90 km,強冬性品種可種植面積共增加36.24萬km2;冬小麥冬性品種種植北界在山東-河北變化明顯,向北移動310 km,種植南界在貴州畢節-習水地區向西推移趨勢明顯,西推95 km,冬小麥冬性品種可種植區域共增加17.75萬km2;冬小麥弱冬性品種種植北界在安徽、江蘇、河南和山東交互之處變化明顯,北移120—370 km,西部地區變化趨勢不明顯,種植南界呈略微北推趨勢,冬小麥弱冬性品種可種植面積共增加15.70萬km2;冬小麥春性品種種植北界在江蘇、安徽和河南變化明顯,北移230 km,而西部地區不明顯,春性品種可種植面積共增加23.44萬km2。華北北部地區以強冬性品種為主,華南地區以春性品種為主,河南、山東和四川等地區冬小麥可種植冬春性品種類型較多,以冬性和弱冬性品種為主。【結論】由于中國冬季溫度明顯升高,較1951—1980年,1981—2010年冬小麥不同冬春性品種種植界限明顯北移,北界北移趨勢大于南界移動趨勢,種植區域面積增大,其中強冬性品種種植界限及可種植區域移動最明顯。
    硼對果膠鋁吸附解吸特性的影響
    李梅, 喻敏
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1595-1602.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.008
    摘要 ( 371 )   PDF (570KB) ( 542 )   收藏
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    【目的】探討硼對植物鋁脅迫的緩解機理,研究果膠對鋁的吸附解吸特征及硼的影響。【方法】利用等溫吸附法,研究pH 3.5,25℃時,不同濃度硼處理后的果膠對鋁的吸附解吸特性,并利用相關模型計算果膠對鋁的吸附參數。【結果】隨果膠濃度的上升,其對鋁的吸附總量和解吸總量均顯著上升,但單位果膠的吸附量和解吸量顯著下降;隨鋁濃度的增加,果膠對鋁的吸附量和解吸量也顯著上升;硼處理果膠后,影響果膠對鋁的吸附解吸特性,<25 µmol•L-1的低濃度硼處理后,果膠對鋁的吸附量和解吸量隨硼濃度的增加會顯著減少,而當硼濃度>25 µmol•L-1時,隨硼濃度的增加,果膠對鋁的吸附量反而會增加,硼濃度為100 µmol•L-1時,果膠對鋁的吸附量甚至顯著大于硼濃度為0的對照,再增加硼濃度至200 µmol•L-1,果膠對鋁的吸附量又開始減少,果膠對鋁的吸附或許已經達到飽和。利用Langmuir、Freundlich方程較好地擬合了無硼和加硼條件下果膠對鋁的吸附過程,由Langmuir模型計算的最大吸附量分別是5.757 mg•g-1和0.160 mg•g-1,Freundlich方程擬合所得參數n分別為1.4702和 - 0.1758,說明硼與果膠RG-Ⅱ的交聯作用強烈影響果膠對Al3+ 的吸附。【結論】pH 3.5,25℃時,低濃度的硼(<25 µmol•L-1)可有效抑制果膠對鋁的吸附,而高濃度的硼(>25 µmol•L-1)則促進果膠對鋁的吸附。
    植物保護
    玉米大斑病菌轉錄因子StSte12的表達特性分析及其調控基因的篩選
    張長志, 李坡, 谷守芹, 鞏校東, 楊陽, 范鈺, 田蘭, 張曉玉, 韓建民, 董金皋
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1603-1609.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.009
    摘要 ( 399 )   PDF (699KB) ( 573 )   收藏
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    【目的】確定玉米大斑病菌轉錄因子StSte12在基因組中的位置,分析目的蛋白質StSte12的結構特征;明確StSTE12在病菌不同發育時期的表達情況;篩選可能受StSte12轉錄因子調控的基因,分析其匹配序列的結構特征,并比較它們在病菌的中表達情況。【方法】利用生物信息學方法,確定StSte12在玉米大斑病菌基因組中的位置并解析目的蛋白質StSte12的結構特征;利用Western blot技術分析StSTE12在病菌不同發育時期的表達規律;根據釀酒酵母Ste12轉錄因子的下游調控基因,篩選病菌中可能受StSte12調控的功能基因;并利用生物信息學方法得出下游調控基因的結合位點;利用RT-PCR技術,分析這些基因在StSTE12 RNAi轉化子與野生型菌株中的表達情況。【結果】StSTE12的 ID為105656,該基因位于scaffold_13正鏈的1061747-1064127位置;該蛋白具有Ste12-like蛋白特有的保守結構域(STE homeodomain和ZnF_C2H2鋅指結構)及空間結構;StSTE12在附著胞時期表達量最大;篩選了部分StSte12調控基因,與StSte12的匹配序列為T\C GAAAC A\G,中間部分GAAAC非常保守;StKAR5在野生型中表達量小于StSTE12 RNAi轉化子,StBEM2、StBUD8、StCHS7相反;StRAX2的表達量在野生型和轉化子中一致。【結論】StSte12具有Ste12-like所特有的DNA結合結構域和空間結構;該蛋白在附著胞發育中發揮重要功能;篩選了部分StSte12的調控基因,其匹配序列可概括為T\C GAAAC A\G,且證實了這些基因受StSte12調控。
    光周期和溫度對中華通草蛉不同越冬時期成蟲滯育后生物學特性的影響
    陳珍珍, 李明貴, 郭亞楠, 印象初, 張帆, 許永玉
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1610-1618.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.010
    摘要 ( 571 )   PDF (600KB) ( 555 )   收藏
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    【目的】了解不同光周期和溫度對中華通草蛉(Chrysoperla sinica)自然滯育種群成蟲滯育后生殖生物學的影響,明確“滯育發育”與滯育強度、滯育解除與滯育后發育的關系。【方法】觀察記錄中華通草蛉自然種群分別于11月、1月、3月在18、22、28℃及不同光周期(15D﹕9L、13.5D﹕10.5L、12L﹕12D)下的產卵前期、產卵歷期、產卵量和雌成蟲壽命等。【結果】溫度對滯育解除后的中華通草蛉成蟲的產卵前期(P<0.001)、產卵歷期(P<0.001)、產卵量(P=0.012)和雌蟲壽命(P<0.001)均有顯著影響:隨著溫度的升高,中華通草蛉解除滯育后的產卵前期、產卵歷期、雌雄成蟲壽命均縮短。11月份22℃下成蟲產卵量最高,而18℃下最低,且3個溫度間產卵量有顯著差異(P<0.001)。而1月份(P=0.604)與3月份(P=0.745)不同溫度間產卵量無顯著性差異。不同越冬時期對滯育成蟲產卵前期有顯著性影響(P<0.001),且隨越冬時間延長產卵前期減少。成蟲在1月份產卵量高于其它越冬時期,且只有在光周期15D-9L條件下差異顯著(P<0.05),其余光照條件下差異均不顯著(P>0.05)。不同越冬時期對成蟲產卵歷期和雌蟲壽命差異不顯著(P>0.05)。光周期對中華通草蛉滯育解除過程中的產卵前期(P=0.240)、產卵歷期(P=0.234)及雌蟲壽命(P=0.155)均無顯著性影響。中華通草蛉成蟲在15D﹕9L條件下產卵量最大,且在11月份(P=0.008)與3月份(P<0.001)顯著高于其它光周期下,1月份則光周期對產卵量無顯著影響(P=0.735)。交互作用顯示,溫度與越冬時期的交互對產卵前期(P=0.016)及產卵量(P<0.001)影響顯著,而對產卵歷期(P=0.321)和雌蟲壽命(P=0.583)則無顯著影響。光周期與越冬時期的交互對產卵前期(P=0.664)、產卵歷期(P=0.074)和雌蟲壽命(P=0.052)均無顯著性影響,但顯著影響成蟲產卵量(P=0.031)。【結論】溫度對滯育后發育生物學特性均有顯著性影響。越冬時期只對產卵前期和產卵量有顯著性影響,說明不同越冬時期滯育強度不同且滯育解除過程的能量消耗會對產卵量有一定影響。光周期只對產卵量有顯著性影響,說明光照長度會影響中華通草蛉卵粒的形成。溫度和越冬時期比光周期對中華通草蛉成蟲滯育后發育影響顯著。
    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    陜北農牧交錯帶土地利用方式對土壤物理性質及分布特征的影響
    白一茹, 王幼奇, 展秀麗
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1619-1627.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.011
    摘要 ( 394 )   PDF (639KB) ( 684 )   收藏
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    【目的】研究不同土地利用對土壤物理性質及分布特征的影響。【方法】于2010年利用野外采樣和室內分析的方法研究陜北農牧交錯帶坡面谷子地、山杏地、苜蓿地和長芒草地之間土壤物理性質的差異及剖面分布特征。【結果】不同土地利用方式下土壤容重、毛管孔隙度和土壤持水量存在顯著性差異,土壤顆粒組成和飽和導水率的差異性不顯著。4種土地利用方式的土壤體積分形維數為:苜蓿地(2.490)>山杏地(2.485)>長芒草地(2.459)>谷子地(2.445),說明谷子地土壤顆粒粗化嚴重。田間持水量的大小表現為:苜蓿地(18.02%)>山杏地(17.49%)>長芒草地(17.19%)>谷子地(14.27%),說明林地和草地土壤的透水性、通氣性和持水能力比較協調。土壤物理特性的剖面分布特征也存在明顯差異,其中谷子地的土壤物理特性變化較劇烈,表現為波動性,而苜蓿地、長芒草地和山杏地的土壤容重表現為增長型,孔隙度和飽和導水率呈現出降低趨勢。【結論】不合理的耕作、增強開墾強度會導致土壤孔隙性惡化、土壤結構破壞,應退耕還林還草,種植長芒草、山杏、檸條等與當地生態環境相適應的植被,促進該區域土壤質量的改善。
    長期不同施肥對小麥-玉米輪作體系土壤殘留肥料氮去向的影響
    趙偉, 梁斌, 楊學云, 周建斌
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1628-1634.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.012
    摘要 ( 579 )   PDF (534KB) ( 748 )   收藏
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    【目的】研究殘留肥料氮在不同肥力土壤中的去向。【方法】采用15N標記田間微區試驗法研究小麥-玉米輪作下,施用的肥料氮在3種長期(19年)不同施肥處理土壤(不施肥土壤,No-F;施用氮、磷、鉀化肥土壤,NPK;有機無機配施土壤,MNPK)連續3季作物收獲后的去向。【結果】NPK和MNPK處理土壤3季作物對標記氮肥總利用率分別為57%和65%,均顯著高于No-F處理土壤(28%)(P<0.05)。No-F、NPK和MNPK處理土壤隨后兩季(第二季和第三季)作物對第一季收獲后殘留氮肥的利用率分別為17%、15%和8%,其中No-F處理土壤第三季作物對殘留肥料氮的利用率為7%,顯著高于NPK(2%)和MNPK處理(3%)。3季作物收獲后,No-F、NPK和MNPK處理土壤施入氮肥在土壤和作物系統的總回收率分別為50%、77%和84%,損失率分別為50%、23%和16%。3季作物收獲后三供試土壤標記氮肥殘留率均約為20%,且主要分布在0—20 cm土層。【結論】長期平衡施肥尤其長期有機無機配施可顯著提高肥料氮利用率,降低氮肥損失。
    不同水肥管理下設施黃瓜地氮素損失及水氮利用效率模擬分析
    孫媛, 胡克林, 邱建軍, 江麗華, 徐鈺
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1635-1645.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.013
    摘要 ( 591 )   PDF (832KB) ( 831 )   收藏
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    【目的】利用模型定量分析不同水肥管理對設施菜地氮素損失及水氮利用效率的影響,為設施菜地合理水肥管理措施的制定提供理論指導。【方法】2010—2011年在山東壽光設施大棚設置了4種水肥管理模式:對照+畦灌(CK)、傳統施肥+畦灌(FP)、優化施肥+畦灌(OPT)和傳統施肥+滴灌(RI)。利用EU-Rotate_N模型模擬了兩個生長季(春夏茬和秋冬茬)各處理下設施黃瓜地的產量、氮素淋失和氣體損失等,并計算了水氮利用效率。【結果】兩個生長季內滴灌處理(RI)比畦灌處理(CK、FP和OPT)節水約60%,且灌溉水利用效率提高了2倍多。在各施肥處理中,春夏茬和秋冬茬黃瓜的氮素氣體損失分別占施氮量的16%—19%和6%—11%,氮素淋失量分別占施氮量的14%—57%和20%—55%,其中OPT和RI處理的氮素淋失量比FP處理分別減少了19%—31%和63%—76%。OPT處理兩茬黃瓜的氮素利用效率比FP處理分別提高了3%和7%,而RI處理的氮素利用效率比FP處理分別提高了41%和44%。【結論】氮素淋失是設施菜地氮素損失的主要途徑,滴灌和優化施肥均能有效地減少菜地土壤硝態氮的淋失,提高氮素利用效率。
    園藝
    NaCl脅迫對黃瓜種子萌發的影響及DNA甲基化的MSAP分析
    黃韞宇, 張海軍, 邢燕霞, 齊艷, 孫倩倩, 周春蕾, 趙冰, 郭仰東
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1646-1656.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.014
    摘要 ( 507 )   PDF (673KB) ( 957 )   收藏
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    【目的】研究黃瓜種子萌發過程中DNA甲基化動態變化情況以及外源施加NaCl對種子萌發及種子DNA甲基化水平的影響,探索DNA甲基化在黃瓜種子萌發過程及NaCl脅迫反應中的作用。【方法】運用甲基化敏感擴增多態性(methylation se nsitive amplified polymorphism,MSAP)技術,分析0、150、200 mmol•L-1 NaCl處理下,黃瓜種子萌發過程(0、1、2、4、6、8 d)的DNA甲基化水平及動態變化情況。【結果】MSAP結果顯示,黃瓜種子CCGG位點的甲基化水平約15.25%,以雙鏈甲基化方式為主。種子中DNA甲基化水平在萌發1—2 d略有升高,而在整個萌發過程中呈下降趨勢;NaCl處理加劇了甲基化的變化幅度,并使萌發末期的甲基化水平更低。萌發過程中甲基化升高和降低同時發生,分別在不同萌發時期占主導,不同變化類型中CG/CHG(H=A,T,C)位點胞嘧啶甲基化同時變化的類型占主導。甲基化變化同時發生在編碼序列和非編碼序列中。【結論】黃瓜種子萌發過程的DNA甲基化表現出復雜性,甲基化和去甲基化進程同時進行,并具有時空特異性。NaCl處理降低了種子基因組甲基化水平的穩定性,對種子萌發有抑制作用。
    蘋果鮮榨汁品質評價體系構建
    聶繼云, 毋永龍, 李海飛, 王昆, 徐國鋒, 閆震, 吳錫
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1657-1667.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.015
    摘要 ( 484 )   PDF (831KB) ( 699 )   收藏
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    【Objective】 The aim of this study was to establish an scientific evaluation system for fresh apple juice quality. 【Method】 Sixteen indices of fresh apple juice quality were determined. Evaluation indices of fresh apple juice quality were screened by factor analysis and graded by probability distribution, and their weight was decided by analytic hierarchy process. Discrimination functions were established for fresh apple juice quality by K-means cluster and discriminant analysis. 【Result】 Indices of fresh apple juice quality (flavor not included) dispersed with coefficient of variation from 2.0% to 112.2%. From 16 indices, 7 indices were chosen as evaluation indices for fresh apple juice quality, including flavor, a value, b value, transmittance at 625 nm, turbidity, total soluble solid, and total soluble solid/titratable acidity. Both the grading standard and the scoring standard of above 7 indices were established. Five discrimination functions were established for fresh apple juice quality, which had satisfactory recognition accuracy up to 98.89% (modeling samples) and 100% (test samples). 【Conclusion】 Fresh apple juice quality can be evaluated by 7 indices, including flavor, a value, b value, transmittance at 625 nm, turbidity, total soluble solid, and total soluble solid/titratable acidity. The grading standard and the scoring standard of these 7 indices set up a scientific foundation for evaluation of fresh apple juice quality. The established discrimination functions are very effective in discriminating fresh apple juice quality.
    三個品種茶樹氟富集特性及其在亞細胞中的分布
    蔡薈梅, 彭傳燚, 李成林, 高柱, 侯如燕, 宛曉春
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1668-1675.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.016
    摘要 ( 352 )   PDF (596KB) ( 559 )   收藏
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    【目的】研究茶樹對氟吸收、富集規律及其解毒機理。【方法】通過水培試驗,結合差速離心方法研究平陽特早、烏牛早和鳧早2號氟富集的特性及根和葉片中氟的亞細胞分布,比較不同品種之間的差異。【結果】3個品種茶樹根、莖和葉氟含量均隨著培養介質氟濃度的增加而升高,0—10 mg•L-1氟處理下,地上部分氟含量大于根部氟含量(轉運系數>1),且茶樹吸收的氟中56%貯存在地上部分。除對照組外,大部分氟積累在葉片和根系的細胞壁(76.84%—91.58%)和可溶性部分(53.24%—80.35%),氟的添加均增加了氟在3個品種茶樹細胞壁和可溶性部分中的分配比例,減少了其在細胞器中的富集。加氟處理下,平陽特早和烏牛早葉片亞細胞組分氟含量的變化趨勢為:細胞壁>可溶性部分>細胞器;鳧早2號為可溶性部分>細胞壁>細胞器。低氟(0—5 mg•L-1)氟處理下,茶樹根系亞細胞氟含量變化趨勢為:細胞器≥細胞壁>可溶性部分;高氟(10—50 mg•L-1)氟處理下,則為細胞壁>可溶性部分≥細胞器。【結論】轉運系數、地上部分氟的貯存率和氟在亞細胞組分的分布表明,茶樹具有較強的向上運輸氟的能力;氟在茶樹根和葉中的亞細胞分布與茶樹的品種和溶液氟處理的濃度有關,葉片中總氟含量與各亞細胞組分氟含量之間及其各亞細胞組分氟含量之間的關系與品種有關,根系表現與品種無關;細胞壁和可溶性部分是茶樹高氟處理下氟主要的存儲部位,說明細胞壁沉淀和細胞內的區隔化作用可能是茶樹能夠解除氟毒的重要原因。
    貯藏·保鮮·加工
    不同石灰化程度板栗中淀粉代謝及蔗糖含量變化
    顧采琴, 賴雅平, 朱冬雪, 劉鵬, 曾慶祝
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1676-1681.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.017
    摘要 ( 376 )   PDF (617KB) ( 680 )   收藏
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    【目的】研究不同石灰化程度板栗中淀粉代謝及蔗糖含量的變化,探討板栗石灰化發生與上述指標變化的關系,為進一步揭示板栗石灰化發生機理提供依據。【方法】以新鮮板栗為試材,進行常溫貯藏,相對濕度60%—70%。貯藏一定時間后,將板栗石灰化程度分成5個等級0、30%、60%、90%、100%,測定不同石灰化程度板栗中水分含量、淀粉酶活性、淀粉含量和蔗糖含量的變化。【結果】隨著板栗石灰化程度的加深,板栗的水分含量和淀粉逐漸減少,表現為明顯的負相關關系,相關系數分別為r=-0.946和r=-0.950;而α-淀粉酶和β-淀粉酶活性均隨著板栗石灰化程度的加深呈先升后降的趨勢,蔗糖含量則逐漸增加。【結論】板栗石灰化發生與板栗失水誘導淀粉酶活性增強、導致淀粉不斷分解致使含量減少、引起淀粉晶體結構及理化性能發生改變密切相關,與蔗糖含量無關。
    多重PCR檢測四種食源性病原弧菌
    魏霜, 冼鈺茵, 趙暉, 吳希陽
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1682-1686.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.018
    摘要 ( 537 )   PDF (516KB) ( 839 )   收藏
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    【目的】建立在擴增內標存在下同時快速檢測溶藻弧菌、副溶血弧菌、創傷弧菌、霍亂弧菌4種食源性致病菌的五重PCR方法。【方法】以細菌16S rRNA基因為擴增內標靶序列,針對溶藻弧菌gyrB基因、副溶血弧菌collagenase基因、創傷弧菌vvhA基因、霍亂弧菌ompW基因,分別設計特異性引物,建立多重PCR體系,對其靈敏度和特異性進行評價,并將建立的五重PCR應用于弧菌的篩選。【結果】建立的多重PCR檢測體系對混合模板中副溶血弧菌、溶藻弧菌、創傷弧菌的靈敏度達10 CFU/mL,霍亂弧菌的靈敏度達105 CFU/mL,經特異性評價證實其特異性好,并能有效指示PCR反應的假陰性,將建立的多重PCR應用于69株疑似弧菌菌株的鑒定,其結果與生理生化鑒定結果一致。【結論】該方法能夠快速、靈敏、準確地檢測溶藻弧菌、副溶血弧菌、創傷弧菌和霍亂弧菌4種食源性致病菌,靈敏度高,并能有效指示PCR反應的假陰性,適用于食品中常見致病性弧菌的快速篩檢。
    畜牧·資源昆蟲
    奶牛瘤胃微生物元基因組文庫中二肽基肽酶Ⅳ的篩選與分析
    趙靜雯, 王加啟, 趙圣國, 孫鵬, 卜登攀, 胡小麗, 盧玉飛, 王丹丹, 金迪
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1687-1693.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.019
    摘要 ( 524 )   PDF (580KB) ( 515 )   收藏
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    【目的】研究奶牛瘤胃內參與蛋白質降解過程中二肽基肽酶Ⅳ(dipeptidyl peptidases Ⅳ,DPP-Ⅳ)的序列特征和酶學性質。【方法】從奶牛瘤胃微生物Fosmid文庫中挑選17 664個克隆,利用dpp-Ⅳ簡并引物篩選含dpp-Ⅳ的陽性克隆。提取陽性克隆的質粒,用限制性內切酶Hind Ⅲ進行酶切。PCR擴增含dpp-Ⅳ目的片段,并克隆測序。對陽性克隆的Fosmid末端進行測序。提取陽性克隆粗酶液,利用底物Gly-Pro-pNA檢測肽酶活性。【結果】篩選后獲得10個含有dpp-Ⅳ的陽性克隆(命名為DP1—DP10)。Fosmid末端序列經BLASTX比對后發現78%的序列可以與數據庫的已知序列相匹配,但相似度變化較大(44%—94%)。DPP-Ⅳ序列經BioEdit比對后,發現均含有N端保守區域(DWVYEEE)和C端催化區域(GWSYGG),經BLASTP比對發現陽性克隆的DPP-Ⅳ分別與Cyclobacterium marinum(43%)、Capnocytophaga sp.(63%)、Prevotella ruminicola 23(66%)和Solitalea canadensis(50%)的DPP-Ⅳ相似度高。酶活力檢測發現DP7肽酶活力最高,為6.88 U•mg-1。【結論】從瘤胃微生物Fosmid文庫中獲得了10個含有dpp-Ⅳ的陽性克隆,它們具有不同的dpp-Ⅳ序列特征和肽酶活性。
    紫花苜蓿(Medicago sativa L.)生物能源利用的研究進展
    王曉娟, 張樹振, 林雙雙, 鄧志剛, 金樑
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1694-1705.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.020
    摘要 ( 375 )   PDF (728KB) ( 793 )   收藏
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    紫花苜蓿(Medicago sativa L.)適應性強、生物質產量高,莖可用于生產酒精,葉片可用于家畜飼料,是最具開發潛力的能源植物之一。本文從紫花苜蓿生物能源利用角度出發,系統回顧了近年來紫花苜蓿作為能源植物在種質資源評價、細胞壁主要成分(纖維素、半纖維素、木質素)合成途徑及其遺傳調控以及栽培管理對酒精生產效率的影響等方面的研究進展,重點討論了苜蓿細胞壁發育和木質素生物合成基因及其調控效應,并對紫花苜蓿作為能源植物的研發前景進行了展望。
    中華蜜蜂化學感受蛋白基因家族克隆及表達特征分析
    倪翠俠, 張林雅, 李紅亮, 商晗武
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1706-1715.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.021
    摘要 ( 460 )   PDF (739KB) ( 548 )   收藏
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    【目的】完成中華蜜蜂(Apis cerana cerana)化學感受蛋白(chemosensory proteins,CSPs)基因家族的序列及表達譜鑒定,解析中蜂整個CSPs家族的表達特征與分布規律,為中蜂CSPs的生物學功能研究提供參考。【方法】利用RT-PCR技術擴增,克隆獲得中蜂CSPs基因家族全部6條基因序列的開放閱讀框(ORF)全長,并利用real-time PCR技術對中蜂所有的CSPs序列在中蜂工蜂不同發育歷期及不同器官表達特征進行研究。【結果】新克隆4條基因(Ac-CSP2、Ac-CSP4、Ac-CSP5和Ac-CSP6)的開放閱讀框分別為354、387、315和378 bp,分別編碼117、128、104和125個氨基酸殘基,預測蛋白質分子量分別為13.01、14.61、12.46和14.63 kD,等電點分別為8.86、4.53、9.60和8.71,且均具有4個保守的半胱氨酸殘基,均符合昆蟲CSPs的一般生化特征。中蜂與意蜂CSPs同源基因家族間具有高達95%—99%的相似性。CSPs在中蜂不同發育時期及器官的表達特征結果顯示,Ac-CSP1、2、3、4在卵、幼蟲和蛹期幾乎不表達,其中Ac-CSP1、2、4在觸角中表達量最高,而Ac-CSP3在翅中表達量最高;Ac-CSP5在中蜂各個發育歷期的表達量幾乎相同;Ac-CSP6蛹期有較高表達,其余時期不表達。【結論】中蜂CSPs基因家族所有6個基因的氨基酸序列與意大利蜜蜂有較高的相似性,但二者各基因的表達譜在整體相似的情況下局部又存在著某些差異,為進一步研究該家族蛋白的生理功能機制奠定了良好基礎。
    獸醫
    牛卵母細胞體外成熟技術研究進展
    賈振偉, 田見暉, 安磊, 張家新
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1716-1724.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.022
    摘要 ( 397 )   PDF (483KB) ( 840 )   收藏
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    牛卵母細胞體外成熟是一項重要的繁殖生物技術,但是由于卵母細胞沒有經歷體內促黃體激素(LH)峰啟動前的生長過程及生物事件干擾了胞質成熟,導致體外發育能力低于體內成熟的卵母細胞。卵母細胞成熟過程復雜,涉及細胞核、細胞質及分子成熟。牛卵母細胞體外成熟受多種因素影響,其中包括卵母細胞來源、顆粒細胞與卵母細胞間相互作用及體外培養環境等。迄今為止,為了提高牛卵母細胞的體外發育能力,許多學者模擬卵母細胞體內環境發展了一些新的體外成熟技術,諸如體外延遲自發恢復減數分裂成熟、外源卵母細胞分泌因子促進卵母細胞體外成熟及模擬生理條件下卵母細胞成熟等方法。本文綜述了牛卵母細胞成熟過程、影響卵母細胞體外成熟因素及近年來提高牛卵母細胞體外成熟的新方法。
    綿羊YAP1基因全長cDNA克隆及生物信息學分析
    孫偉, 李達, 蘇銳, 馬月輝, 關偉軍, 張有法, 陳玲, 吳文忠, 周洪
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1725-1735.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.023
    摘要 ( 422 )   PDF (945KB) ( 820 )   收藏
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    【目的】克隆綿羊YAP1基因cDNA并分析其序列及其蛋白的遺傳特性及其在不同組織中不同程度的表達情況。【方法】以湖羊為研究對象,利用RT-PCR和RACE技術獲得綿羊YAP1序列,并結合生物信息學方法對綿羊YAP1的序列進行深入分析。【結果】從湖羊背最長肌中克隆YAP1基因的全長cDNA序列;利用生物信息學技術,對綿羊YAP1基因與其它物種的同源性,蛋白質序列的跨膜區,亞細胞定位,親水性,潛在信號肽剪切位點,糖基化位點,磷酸化位點,編碼產物進行功能預測分析,及其編碼蛋白的二級結構,三級結構等進行分析。【結論】克隆獲得綿羊YAP1基因序列全長為1 712 bp,包括1 212 bp的編碼區序列,編碼403個氨基酸。同源性分析發現,綿羊YAP1核苷酸序列與推測氨基酸序列與灰倉鼠的同源性最高,分別達到78.77%和92.51%,而與人、黑猩猩的一致性差異較小。氨基酸序列分析發現該基因編碼蛋白為水溶性蛋白,相對分子量為44079.0Da,理論等電點為4.91,無信號肽序列和跨膜區;亞細胞定位主要在細胞核,不屬于分泌蛋白;預測含有33個磷酸化位點,7個糖基化位點,具有兩個WW結構域,二級結構以無規則卷曲為主,三級結構顯示,YAP1結構域區構成彎曲狀螺旋結構。預測YAP1蛋白主要在調節功能過程中有著關鍵作用。以上研究為進一步探討YAP1基因在肌肉生長過程中的功能研究奠定了遺傳信息基礎。
    研究簡報
    二斑葉螨乙酰輔酶A羧化酶基因全長cDNA克隆及其生物信息學分析
    呂娟娟, 王進軍, 高新菊, 沈慧敏
    中國農業科學. 2013, 46(8):  1736-1744.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.024
    摘要 ( 589 )   PDF (2082KB) ( 458 )   收藏
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    【目的】克隆二斑葉螨(Tetranychus urticae)的乙酰輔酶A羧化酶(Acetyl-CoA carboxylase,ACCase)基因,對其進行生物信息學分析并研究其在二斑葉螨敏感和抗性品系中的表達量。【方法】利用RT-PCR技術克隆ACCase基因的cDNA 全長,采用生物信息學軟件分析克隆基因的編碼蛋白特性;利用實時熒光定量 PCR 方法分析ACCase基因在二斑葉螨敏感和抗螺螨酯品系中的表達差異。【結果】ACCase基因(GenBank 登錄號:JX424763)的開放閱讀框長度為7 068 bp, 編碼2 235個氨基酸,分子量約為266.35 kD,理論等電點為6.38,包含典型的生物素羧化酶(biotin carboxylase,BC)、生物素羧基載體蛋白(biotin carboxyl carrier protein,BCCP)和羧基轉移酶(carboxyltransferase,CT)3個結構域。結合其它物種ACCase基因構建系統發育樹表明,該基因與體虱(Pediculus humanus corporis)ACCase基因具有較高的同源性。實時熒光定量 PCR 結果表明,ACCase基因在抗螺螨酯品系中的相對表達量較高,與明感品系間存在顯著差異。【結論】利用RT-PCR技術在二斑葉螨中克隆到ACCase基因,ACCase基因的過量表達可能與二斑葉螨對螺螨酯的抗性形成有關,為二斑葉螨的抗性治理提供了依據。
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