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當期目錄

    2013年 第46卷 第21期 刊出日期:2013-11-01
      
    專題:氣候變化對中國若干作物和動物生產的影響
    專題導讀
    潘根興
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4397-4398.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.001
    摘要 ( 240 )   PDF (211KB) ( 425 )   收藏
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    氣候變暖背景下中國南方水稻生長季可利用率變化趨勢
    葉清12, 楊曉光2, 解文娟23, 李勇24, 劉子琪2, 董朝陽2, 孫爽2
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4399-4415.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.002
    摘要 ( 281 )   PDF (1420KB) ( 536 )   收藏
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    【目的】研究1951—2010年中國南方主要熟制水稻生長季可利用率的空間分布特征及演變趨勢,為南方稻作區種植制度調整提供理論參考。【方法】基于前人種植制度區劃方法將南方稻作區分為16個水稻種植亞區,假設不同稻作制的作物品種搭配不變,采用水稻生育期氣象生態模擬方法,利用水稻潛在生長季長度與理論生長季長度的比值,評價氣候變化背景下研究區域各亞區水稻生長季可利用率的分布特征及演變趨勢。【結果】利用ArcGIS對1951—2010年水稻潛在生長季長度的地理分布函數進行運算,獲取了南方稻作區80%保證率水稻潛在生長季長度的10 km×10 km的空間分布數據;數據結果表明,氣候變化背景下南方稻作區水稻潛在生長季長度呈先增后減的變化趨勢,單季稻種植區水稻潛在生長季長度增幅大于雙季稻種植區;研究區不同熟制水稻的理論生長季呈縮短趨勢,單季稻種植區縮短天數大于雙季稻種植區;水稻潛在生長季的延長和水稻理論生長季的縮短造成了水稻生長季可利用率呈增加趨勢。【結論】氣候變暖背景下中國南方主要熟制水稻生長季可利用率呈增加趨勢,合理安排熟制、提高復種指數是氣候變化背景下提高水稻生長季利用率的主要措施。
    花后弱光逆境對弱筋小麥產量構成因素和籽粒品質影響的模擬模型
    顧蘊倩1, 劉雪1, 張巍1, 亓春杰1, 湯開磊1, 趙楊1, 張巖1, 李剛1, 王斌1, 趙春江2, 周劍敏3, 羅衛紅1
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4416-4426.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.003
    摘要 ( 245 )   PDF (641KB) ( 489 )   收藏
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    【目的】建立花后弱光逆境對弱筋小麥產量構成因素和籽粒品質影響的模擬模型,為弱光天氣事件對優質弱筋小麥生產的災損評估提供模型工具。【方法】以弱筋小麥品種揚麥15號為試材,通過設定花后3個光照強度(光照強度分別為自然光強的50%、34%和16%)和4個弱光持續時間(2 d、4 d、6 d和8 d)的遮陰處理試驗,模擬連陰雨天氣誘發的弱光逆境對弱筋小麥產量構成因素和籽粒品質的影響。在定量分析弱光逆境對弱筋小麥產量構成因素和氮素累積影響的基礎上,確定其與籽粒品質指標的函數關系,將這些函數關系與筆者前期建立的弱光對小麥干物質生產影響模擬模型相結合,建立花后弱光逆境對弱筋小麥產量構成因素和籽粒品質影響的模擬模型,并使用獨立試驗數據對模型進行檢驗。【結果】確定了花后對弱筋小麥每穗結實粒數和籽粒氮含量產生顯著影響的臨界弱光閾值和持續時間。模型檢驗結果表明,模型對每穗結實粒數、千粒重、籽粒容重、面粉降落數值、籽粒粗蛋白含量和面粉濕面筋含量的模擬值與實測值基于1﹕1線的決定系數(R2)分別為0.89、0.75、0.72、0.73、0.93、0.84,相對均方根差(rRMSE)分別為2.86%、3.41%、1.01%、2.50%、2.64%、5.05%。【結論】本研究建立的模型能夠較為準確地模擬花后不同強度和持續時間弱光逆境對弱筋小麥產量構成因素和籽粒品質的影響,模型的建立為評估全球氣候變化背景下弱光天氣事件對優質弱筋小麥生產的不利影響提供了模型工具。
    花粒期光照對夏玉米產量和籽粒灌漿特性的影響
    史建國, 崔海巖, 趙斌, 董樹亭, 劉鵬, 張吉旺
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4427-4434.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.004
    摘要 ( 276 )   PDF (573KB) ( 580 )   收藏
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    【目的】針對近年來黃淮海夏玉米區太陽輻射不斷減少的生產問題,探討花粒期光照對夏玉米產量及籽粒灌漿特性的影響。【方法】以登海605(DH605)為試驗材料,大田條件下設置花粒期遮陰(S)、花粒期增光(L)兩個處理,遮光度為60%,陰天下增光的光照強度能達到80 000—100 000 lx,以自然光為對照(CK),研究花粒期光照對夏玉米產量和籽粒灌漿特性的影響。【結果】遮陰后夏玉米的產量、干物質積累量、最大灌漿速率均有不同程度的降低,而增光增加了夏玉米產量、干物質積累量和最大灌漿速率。連續兩年遮陰處理的產量較對照分別降低了59.39%、79.03%,而增光則較對照分別增加了16.29%、12.93%。干物質積累量表現為L>CK>S,生育后期不同處理DH605的籽粒占干物質總量的比例差異顯著,S、CK和L平均分別為22.92%、48.49%和51.80%。與CK相比,遮陰后籽粒最大灌漿速率減小,同時達到最大灌漿速率時的天數相對增加;增光則使籽粒最大灌漿速率提高,達到最大灌漿速率時的生長量增加。【結論】花粒期遮陰通過降低夏玉米的干物質積累量、籽粒最大灌漿速率,顯著降低夏玉米產量;花粒期增光則通過增加夏玉米的干物質積累量、籽粒最大灌漿速率,顯著提高夏玉米產量。
    淹水脅迫對夏玉米籽粒灌漿特性和品質的影響
    任佰朝, 張吉旺, 李霞, 范霞, 董樹亭, 趙斌, 劉鵬
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4435-4445.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.005
    摘要 ( 356 )   PDF (646KB) ( 841 )   收藏
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    【目的】探討氣候變化下持續降雨造成的大田淹水對夏玉米籽粒灌漿特性和品質的可能影響。【方法】以登海605(DH605)和鄭單958(ZD958)為試驗材料,設置大田淹水時期(三葉期、拔節期、開花后10 d)和淹水持續時間(淹水3 d和6 d)處理,分析夏玉米籽粒干重和體積的增長、籽粒灌漿參數、籽粒粗脂肪、粗蛋白、總淀粉含量、支/直比值以及可溶性總糖和蔗糖含量等指標的變化。【結果】淹水脅迫后籽粒干重增長速率降低,籽粒灌漿參數減小,且三葉期淹水6 d下影響最大,DH605和ZD958到達最大灌漿速率時的天數(Tmax)、最大灌漿速率(Gmax)、灌漿速率最大時的生長量(Wmax)和籽粒灌漿活躍期(P)較對照分別下降 25.18%、18.44%、48.21%、36.45%和18.18%、1.69%、32.68%、31.80%;兩品種淹水后均空稈率增加,穗粒數和千粒重顯著降低,產量下降,減產幅度表現為三葉期淹水>拔節期淹水>開花后10 d淹水,淹水6 d>淹水3 d;淹水下籽粒粗蛋白、總淀粉、可溶性總糖和蔗糖含量顯著降低;支鏈淀粉含量顯著降低,但直鏈淀粉含量有所升高,因而支/直比值降低;淹水后籽粒中粗脂肪含量顯著提高,三葉期淹水6 d造成的影響最顯著,兩品種較對照分別提高了49.08%和33.08%。【結論】淹水脅迫顯著降低了夏玉米籽粒最大灌漿速率及灌漿速率最大時的生長量,抑制了籽粒灌漿,嚴重影響籽粒干物質的積累,導致夏玉米產量顯著下降;淹水脅迫降低了籽粒可溶性總糖、蔗糖和淀粉含量,淹水脅迫后籽粒粗蛋白含量和支/直比值也顯著降低,而粗脂肪含量顯著提高;三葉期淹水對其影響最顯著,拔節期淹水次之,開花后10 d淹水的影響較小,其影響隨淹水脅迫時間的延長而加劇。
    棉花漬害恢復的生理指示指標探討
    胡江龍, 郭林濤, 王友華, 周治國
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4446-4453.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.006
    摘要 ( 245 )   PDF (655KB) ( 511 )   收藏
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    【目的】篩選花齡期漬水脅迫后棉花脅迫/恢復水平的指示性生理指標,為采取合適栽培措施減輕洪澇災害對棉花生產的影響奠定基礎。【方法】以泗雜3號為材料,在江蘇省大豐市(120°28′E,33°12′N)設置大田短期漬水試驗(漬水0、6、9、12 d),對棉株功能葉光合氣體交換參數、丙二醛含量、抗氧化酶活性等14個生理指標進行測定,然后運用灰色關聯度分析、聚類分析等方法對各指標進行分析和評價。【結果】漬水脅迫解除后,14個常用植物逆境相關生理指標在不同脅迫水平、不同恢復水平的棉株功能葉中存在顯著差異,且與植株的恢復生長水平顯著相關(P<0.05)。不同指標與棉株恢復水平的關聯度存在顯著差異(0.2702—0.9127),但各指標的關聯度的高低順序在棉株不同恢復時間具有較高的穩定性。因此,可在上述生理指標中篩選相關指標用于指示、監測漬水后棉花的恢復水平,其中與恢復指數關聯度較高的生理指標是凈光合速率(0.8105)和丙二醛含量(0.7717),其關聯度變異系數最小,穩定性最高,經聚類分析被分在第一類指標中。【結論】凈光合速率、丙二醛含量可作為關鍵性生理指標用于監測棉花漬水后恢復水平從而指導棉花抗逆栽培。
    氣象因子對太湖地區旱作農田土壤水分動態的影響
    張聰聰, 陳效民, 張勇, 邱金思, 余曉, 潘根興, 張旭輝
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4454-4463.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.007
    摘要 ( 296 )   PDF (622KB) ( 451 )   收藏
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    【目的】研究太湖地區氣象因子對旱作農田土壤水分的影響程度,厘定影響農田土壤水分的主要氣象因子,為氣候變化背景下農田水分管理提供科學依據。【方法】提取野外試驗研究平臺的旱作物生長季監測數據(逐日氣象資料和土壤水分資料),采用相關分析、逐步回歸分析和通徑分析等方法進行統計分析,計算直接通徑系數和間接通徑系數、決策系數。【結果】(1)供試實驗基地農田土壤水分與日降水量、日蒸發量、日照時長、平均風速及日最大空氣濕度等因子分布呈極顯著正相關和負相關(相關系數分別為0.648、-0.566、-0.454、-0.331及0.371),但與日最高氣溫不顯著相關;(2)通徑分析表明,氣象因子對旱作農田土壤水分的直接影響大小順序為:日降水量>平均風速>日照時長>日蒸發量>日平均空氣濕度>日最低氣溫>日最小空氣濕度>日最高氣溫>日最大空氣濕度>日平均氣溫,但計算的決策系數表明,日降水量對土壤水分的綜合決定能力最大;(3)通過逐步回歸分析,得到了旱田土壤水分的氣象因子多元回歸模型:Y=10.174+0.386X4+1.095X7-0.509X8-0.766X9-0.345X10(R2=0.912,P<0.01),達極顯著水平。【結論】氣象因子對太湖地區旱作農田土壤水分具有顯著的控制作用,其中降雨量的影響最為主要。建立的多元回歸模型可以用來預估氣象因子變化下旱作農田土壤水分變化,但還需要更長時期監測的驗證。
    CO2濃度升高對稻縱卷葉螟生長發育、繁殖和食物利用效率的影響
    李保平, 郭慶, 孟玲
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4464-4470.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.008
    摘要 ( 254 )   PDF (487KB) ( 520 )   收藏
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    【目的】揭示CO2濃度升高對稻縱卷葉螟個體生物學的影響,從而為預測氣候變化下稻縱卷葉螟的發生趨勢提供依據。【方法】利用CO2人工智能氣候箱設置當前(390 μL•L-1)和升高CO2濃度(780 μL•L-1)處理,種植水稻苗飼養觀察稻縱卷葉螟生長發育、繁殖和子代卵孵化,并測定4齡幼蟲的取食和營養利用指數。【結果】CO2濃度加倍顯著影響稻縱卷葉螟幼蟲生長到5齡時的體重、蛹歷期和蛹重,但對幼蟲歷期和化蛹率沒有顯著影響;加倍CO2濃度處理下的5齡幼蟲體重比當前CO2濃度處理的輕16.1%、蛹歷期縮短28.7%、蛹重降低9.9%。CO2濃度加倍對性比和生殖力沒有顯著影響,但對幼蟲至成蟲羽化的存活率和卵孵化率有顯著影響,與當前CO2濃度處理相比,加倍CO2濃度處理下幼蟲至成蟲羽化的存活率降低約44.0%,卵孵化率降低26.8%。對4齡幼蟲的測定結果表明,CO2濃度加倍對取食和食物利用效率具有顯著影響,與當前CO2濃度處理相比,加倍CO2濃度處理下4齡幼蟲取食量顯著增大,但相對取食率沒有變化,相對生長率顯著提高21.2%,近似消化率提高15.7%,但攝食食物轉化率降低24.8%、消化食物轉化率降低37.1%。【結論】CO2濃度升高可能對稻縱卷葉螟重要的生活史特性造成不良影響,推測未來大氣CO2濃度升高可能不利于稻縱卷葉螟的發生,但是種群動態變化需要考慮溫度等其它環境條件的綜合影響。
    CO2濃度和抗藥性對褐飛虱刺吸取食行為的影響
    劉敬, 吳珊珊, 孟玲, 李保平
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4471-4477.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.009
    摘要 ( 266 )   PDF (666KB) ( 675 )   收藏
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    【目的】明確CO2濃度升高是否影響褐飛虱的取食行為以及抗藥褐飛虱品系的刺吸行為是否與敏感品系存在差異,從而為預測CO2濃度升高條件下不同抗藥性褐飛虱對水稻的致害性提供依據。【方法】采用刺吸電位技術(EPG)觀察褐飛虱抗、感噻嗪酮品系(抗性水平相差約480倍)對當前(390 μL•L-1)和升高CO2濃度(780 μL•L-1)下生長水稻的口針刺吸行為,用雙因素方差分析比較CO2濃度和抗藥性2因素對口針刺吸顯示的6種波形持續時間和頻次的差異。【結果】CO2濃度加倍傾向于縮短感噻嗪酮褐飛虱在韌皮部攝取汁液的總時間,與抗藥性互作顯著影響開始刺探行為的頻次:CO2濃度加倍條件下(780 μL•L-1)抗性褐飛虱開始刺探的頻次低于當前CO2濃度下(390 μL•L-1)。抗噻嗪酮褐飛虱口針朝維管束移動和在木質部攝取汁液的時間延長,但在韌皮部內部活動的時間縮短;口針在韌皮部內部活動的頻次增多,但在韌皮部和木質部攝取汁液的頻次減少。【結論】抗噻嗪酮褐飛虱對水稻的致害性明顯強于感噻嗪酮褐飛虱;CO2濃度升高可能使感噻嗪酮褐飛虱對水稻的致害性減弱,但對抗噻嗪酮褐飛虱沒有顯著影響。
    熱應激對奶山羊瘤胃上皮細胞屏障通透性的影響
    馬燕芬1, 陳琦2, 杜瑞平1, 高民1
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4478-4485.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.010
    摘要 ( 352 )   PDF (767KB) ( 413 )   收藏
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    【目的】研究熱應激對奶山羊瘤胃上皮細胞屏障通透性的影響,為動物在炎熱環境中能夠維持正常生理機能以及探索促進動物抗熱應激的方法提供理論基礎和試驗依據。【方法】選用泌乳中后期奶山羊,采用逐漸加熱的方式建立奶山羊熱應激模型,研究熱應激對奶山羊血漿中D-乳酸、DAO、內毒素及炎性細胞因子等異常代謝產物的濃度,瘤胃上皮細胞間緊密連接的變化及緊密連接蛋白Occludin表達的影響。【結果】①熱應激顯著提高了血漿中D-乳酸和DAO濃度;②熱應激顯著提高了血漿中內毒素及炎性細胞因子TNF-α、IL-1α、IL-6、IL-1β、干擾素-γ的濃度;③熱應激破壞了瘤胃上皮間緊密連接的結構,并顯著降低了緊密連接蛋白Occludin蛋白表達和mRNA表達。【結論】熱應激可導致奶山羊瘤胃黏膜屏障功能受損、通透性增加、菌群移位,其機制可能與瘤胃上皮細胞緊密連接蛋白Occludin表達下降有關。
    熱應激對奶山羊生產性能及瘤胃上皮細胞形態結構的影響
    馬燕芬, 杜瑞平, 高民
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4486-4495.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.011
    摘要 ( 381 )   PDF (685KB) ( 464 )   收藏
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    【目的】研究熱應激對奶山羊生產性能及瘤胃上皮細胞形態結構的影響,為動物在炎熱環境中能夠維持正常生理機能以及探索促進動物抗熱應激的方法提供理論基礎和試驗依據。【方法】本項目以泌乳中后期奶山羊為動物模型,采用逐漸加熱的方式使奶山羊產生熱應激,用溫濕指數計算當連續1周早、中、晚THI>72時,動物模型建立;采用動物營養學方法,研究熱應激對瘤胃內發酵指標、營養物質消化率、生產性能、瘤胃上皮細胞形態結構和超微結構的影響。【結果】①試驗期間試驗羊THI主要在72和87之間,處于輕度和高度熱應激;②熱應激極顯著地提高了奶山羊直腸溫度和呼吸頻率(P<0.01),顯著地降低了DM、CP、OM、NDF和ADF消化率(P<0.01),干物質采食量和奶產量(P<0.01),以及乳中乳蛋白和乳脂含量(P<0.05),但對乳糖含量影響不顯著(P>0.05);③熱應激顯著降低了一天中各時間點的pH(P<0.05)、NH3-N濃度(P<0.05)、TVFA濃度(P<0.05);④與對照組相比,在熱應激30 d時,發現瘤胃液呈稀粥狀,酸臭味較濃,且奶山羊瘤胃黏膜乳頭呈現大面積的壞死、脫落;當在熱應激45 d時,黏膜乳頭壞死、脫落情況更為嚴重;⑤在熱應激30和45 d時,瘤胃背囊和腹囊絨毛長度和寬度分別要短于對照組(P <0.05),且隨著熱應激時間的延長,瘤胃背囊和腹囊的絨毛長度和寬度縮短的也越短(P<0.05)。【結論】①熱應激通過顯著提高奶山羊的直腸溫度和呼吸頻率,顯著降低日糧各營養物質消化率、瘤胃液發酵參數等,進而顯著降低日糧干物質采食量、乳品質及其生產性能;②熱應激通過破壞瘤胃上皮組織結構,致使瘤胃黏膜絨毛大面積萎縮、脫落、甚至壞死,進而導致瘤胃黏膜屏障通透性增加。
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    黑麥籽粒Waxy蛋白亞基的高效分離與鑒定技術體系的構建
    孟敏1, 董劍12, 高翔12, 趙萬春12, 李曉燕12, 陳其皎12, 陳良國12, 石引剛12
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4496-4505.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.012
    摘要 ( 278 )   PDF (756KB) ( 473 )   收藏
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    【目的】構建用于制備級分離及高效鑒定黑麥籽粒Waxy蛋白亞基的技術體系,為該亞基理化特性的分析、功能的發掘及Waxy種質的快速篩選等提供理論參考。【方法】設計特異引物從灌漿期間的奧地利黑麥籽粒cDNA中克隆獲得Waxy,并進行體外表達;利用DuoFlow對籽粒蛋白提取物進行純化,對峰值收集物、原核表達產物及其Ni柱純化的重組Waxy蛋白進行SDS-PAGE分離,挖取蛋白條帶進行MALDI-TOF質譜鑒定,結合經由基因序列所推導的氨基酸序列,確定回收產物的Waxy蛋白屬性;在優化電泳條件的基礎上構建針對Waxy蛋白的毛細管電泳體系;同時,利用部分黑麥品種對DuoFlow及CE體系的有效性進行驗證。【結果】核苷酸序列分析表明,從奧地利黑麥cDNA中克隆獲得一條覆蓋Waxy全長的編碼序列(GenBank登錄號:KF559182),其理論編碼產物約為60 kD;利用DuoFlow Q1陽離子交換柱,以低濃度Tris-Hcl(20 mmol•L-1 Tris-Hcl,pH 9.5)進行蛋白掛柱,高濃度NaCl(20 mmol•L-1 Tris+1 mol•L-1 NaCl,pH 9.5)進行蛋白洗脫,214 nm波長檢測,實現了對籽粒Waxy蛋白的DuoFlow高效分離;純化產物的SDS-PAGE條帶大小、質譜鑒定肽段與黑麥、小麥Waxy蛋白序列相似性的統計結果表明,DuoFlow峰值回收產物具有黑麥Waxy亞基一致的特征序列,故屬于Waxy蛋白;以DuoFlow純化產物為標準樣,以0.05 mmol•L-1硼砂+15%乙腈+1%SDS溶液(pH 9.5)為緩沖液,采用分離電壓20 kV,溫度25℃,檢測波長214 nm,壓力進樣,0.5 psi×5 s,在11—12 min處獲得峰值約12 mAU單一主峰,圖形清晰,基線水平,從而構建了Waxy蛋白的CE鑒定體系,且籽粒Waxy蛋白提取物能直接用于對該亞基的檢測;同時,利用黑麥品種對上述體系的驗證結果表明,DuoFlow及CE體系適于對Waxy亞基的高效分離與通量檢測。【結論】從奧地利栽培黑麥cDNA文庫中克隆獲得Waxy完整編碼序列,構建了能特異分離黑麥籽粒Waxy蛋白的DuoFlow制備級純化體系,并確立了黑麥籽粒Waxy亞基的毛細管快速鑒定體系。
    甜高粱SAI基因的表達與莖稈糖分積累的相關性分析
    聶元冬1, 鐘海麗1, 頓寶慶1, 葉凱2, 王智1, 朱莉3, 李桂英1
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4506-4514.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.013
    摘要 ( 287 )   PDF (504KB) ( 620 )   收藏
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    【目的】通過檢測不同甜高粱品種在各個生育時期葉片和莖稈中SAI基因的差異表達量與含糖量,探討二者之間的相關性,為研究甜高粱糖分積累機制提供理論依據。【方法】高效液相色譜(HPLC)測定甜高粱品種不同生育時期莖稈中的含糖量,qRT-PCR分析葉片和莖稈中SAI基因的表達水平。【結果】拔節期蔗糖含量很低,主要是還原性糖,抽穗和開花期蔗糖含量顯著增加,灌漿和成熟期持續增加至最高值,成熟后又有所下降。高糖品種整個生育時期葉片中SAI基因的表達水平高于中糖、低糖和髓干型三類品種,莖稈中SAI基因的表達水平則相反。甜高粱成熟期糖分含量與葉片中SAI基因的表達量呈顯著正相關關系,相關系數達0.7239,而與莖稈中的表達量呈負相關關系,相關系數為-0.5971。【結論】甜高粱莖稈蔗糖積累與SAI基因在葉片和莖稈中的表達水平具有相關性,葉片中SAI基因的表達與蔗糖積累正相關,莖稈中SAI基因表達與蔗糖積累負相關,葉片的相關系數高于莖稈。
    含鐵蛋白FAO1融合基因的衣藻核轉化表達和分析
    李明澤, 程奇
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4515-4522.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.014
    摘要 ( 279 )   PDF (672KB) ( 511 )   收藏
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    【目的】fao1編碼Candida cloacae中一種含鐵輔基的長鏈脂肪醇氧化酶。通過構建該基因的衣藻核轉化表達載體進行轉化,根據表達蛋白的生物活性判斷fao1能否充分利用衣藻葉綠體中的鐵元素行使功能;同時也為需鐵固氮酶基因的研究提供方向。【方法】通過PCR把PsaD信號肽、fao1、His-tag標簽融合,連接到pDBle載體上;采用玻璃珠轉化法,將重組子導入萊茵衣藻(CW15)中;經博來霉素篩選后,獲得轉基因植株。運用PCR和RT-PCR法檢測了轉化衣藻,并且用親和層析柱純化蛋白,同時進行FAO1活性檢測。【結果】重組質粒測序完全正確;PCR和RT-PCR檢測轉化衣藻基因組DNA和RNA,擴增片段與預期相符;轉化衣藻FAO1蛋白純化洗脫液使ABTS(2,2′-聯氨-雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二胺鹽)底物反應變色。【結論】成功構建了信號肽、FAO1和His-tag融合基因的衣藻核轉化表達載體,重組質粒已整合到萊茵衣藻基因組中,并成功轉錄,純化的蛋白檢測有活性。
    植物保護
    中國玉米南方銹病病原菌遺傳多樣性
    郭云燕12, 陳茂功2, 孫素麗2, 武小菲2, 江凱2, 朱振東2, 李洪杰2, 何月秋1, 王曉鳴2
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4523-4533.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.015
    摘要 ( 275 )   PDF (717KB) ( 858 )   收藏
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    【目的】針對近年頻繁暴發的玉米南方銹病,通過分子生物學技術,明確不同地區玉米南方銹病菌的遺傳相似性,為研究該病害流行與發生規律和抗病育種提供信息。【方法】利用18對多態性ISSR引物對2011和2012年采集自12個省(自治區、直轄市)的72個菌株進行擴增,分析種群的遺傳結構與特征。【結果】在相似系數0.81水平上,72個菌株被劃為2群5亞群10組,亞群間表現出年度與地域的一定差異;遺傳多樣性分析表明菌株群體間存在較高的遺傳變異;遺傳相似性和遺傳距離分析揭示山東與安徽、福建與浙江群體分別具有相對較高的相似性,而海南群體與其它群體遺傳距離最遠;不同地區病菌群體間缺乏基因交流,遺傳相關性較低。【結論】引起中國不同地區玉米南方銹病的多堆柄銹菌群體具有較高的遺傳變異;病菌遺傳多樣性分析結果初步證明,各地病菌無法在當地完成周年侵染循環;海南三亞冬季發生的玉米南方銹病不是中國其它地區病害的初侵染源,廣東和廣西等華南地區的玉米銹病也不是黃淮夏玉米區病害的初侵染源,中國大陸地區和海南島的玉米南方銹病的初侵染源可能來自于中國大陸以外的其它地區。
    球孢白僵菌HsbA蛋白的原核表達及免疫定位
    張燁1, 雷仲仁1, 王海鴻1, 吉青戰12
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4534-4541.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.016
    摘要 ( 300 )   PDF (813KB) ( 455 )   收藏
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    【目的】明確蟲生真菌球孢白僵菌(Beauveria bassiana)疏水表面結合蛋白HsbA(hydrophobic surface binding protein A)的致病過程。【方法】對HsbA進行克隆、亞克隆和原核表達,根據純化后的蛋白制備多克隆抗體并進行抗原性分析,利用免疫電鏡對HsbA蛋白進行定位觀察。【結果】原核表達系統成功誘導了白僵菌的HsbA融合蛋白,制備多克隆抗體經Western雜交分析表明,該多抗能特異性識別目的蛋白。免疫電鏡結果顯示,HsbA蛋白在孢子和菌絲中呈隨機分布。正常生長狀態下,菌絲中的HsbA蛋白數量要明顯多于孢子中被標記的數目,此外,孢子在侵染狀態和正常生長狀態下的HsbA蛋白數量也有顯著差異,侵染狀態下孢子的HsbA蛋白表達量更高,但菌絲在這2種狀態下均呈現高表達。感染蟲體中HsbA蛋白被標記的部位集中在體壁。【結論】原核表達實現了HsbA蛋白的高效表達,且制備的多克隆抗體具有較好的免疫原性。此外,免疫定位表明HsbA蛋白與菌絲的生長有關,并在白僵菌致病過程中參與了吸附作用,其作用部位位于昆蟲體壁。
    二斑葉螨內參基因的篩選及解毒酶基因的表達水平
    岳秀利1, 高新菊1, 王進軍2, 呂娟娟1, 沈慧敏1
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4542-4549.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.017
    摘要 ( 265 )   PDF (572KB) ( 555 )   收藏
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    【目的】篩選二斑葉螨(Tetranychus urticae)敏感(SS)和抗甲氰菊酯品系(Fe-R)中合適的內參基因,并通過基因相對表達定量PCR研究二斑葉螨抗性品系解毒酶基因表達水平的變化。【方法】采用實時熒光定量PCR(quantitative real time PCR,RT-qPCR)技術,分析二斑葉螨5.8S rRNA、α-tubulin、β-actin、ELF、GAPDH、RPL13a、SDHA和TBP共8個候選內參基因mRNA表達水平的穩定性,并分析二斑葉螨酯酶(Carboxyl/cholinesterases,CCEs)、谷胱甘肽轉移酶(Glutathione s-transferase,GSTs)及細胞色素P450單加氧酶(Cytocheome P450 monooxygenases,P450s)等主要解毒酶基因相對表達量。用GeNorm和NormFinder軟件進行內參基因穩定性評估,通過比較Ct值的方法進行基因相對表達量計算。【結果】8個內參基因中穩定性最高的為α-tubulin;以α-tubulin為內參基因,二斑葉螨Fe-R品系GSTs 基因TuGSTo1、TuGSTd1及P450s 基因CYP3D2相對表達量均顯著高于SS品系,而CCEs 基因TuCCE1的表達量有所降低。【結論】在二斑葉螨SS和Fe-R品系中α-tubulin為理想的內參基因,RT-qPCR研究表明TuGSTo1、TuGSTd1和CYP3D2相對表達量的升高可能是二斑葉螨對甲氰菊酯產生高抗性的分子機理。
    園藝
    單胚性二倍體為母本與異源四倍體雜交大規模創制柑橘三倍體
    解凱東1, 王惠芹1, 王曉培1, 梁武軍1, 謝宗周1, 伊華林1, 鄧秀新1, Grosser Jude W2, 郭文武1
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4550-4557.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.018
    摘要 ( 426 )   PDF (673KB) ( 539 )   收藏
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    【目的】以單胚性的二倍體柑橘品種為母本與異源四倍體體細胞雜種雜交培育三倍體植株。【方法】選擇親本配置雜交組合進行人工授粉,授粉后70—100 d采幼果進行胚挽救,以流式細胞儀結合根尖染色體壓片對再生植株進行倍性檢測,最后進行SSR分子標記鑒定。【結果】2009—2012連續4年,以8個二倍體為母本、以4個異源四倍體體細胞雜種為父本,共配置14個倍性雜交組合,授粉花數3 347朵,坐果數678個,平均坐果率20.26%。實施胚挽救的果實數505個,培養種子12 357粒,經生芽、生根誘導培養共獲得1 022個株系。通過對再生植株的倍性檢測,共獲得三倍體植株755個株系,四倍體19個株系。對華農紅柚 × NH組合的三倍體、四倍體后代進行分子鑒定,表明三倍體和四倍體全部為雙親的有性雜種后代。【結論】本研究通過雜交獲得的三倍體為我國無籽柑橘品種選育奠定了材料基礎;同時獲得的四倍體后代也為未來的柑橘三倍體育種提供了優良的親本材料。
    棗果實裂果的組織結構及水勢變化的原因
    王保明1, 丁改秀1, 王小原1, 付春寶1, 秦國杰1, 楊俊強1, 倉國營1, 2, 溫鵬飛2
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4558-4568.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.019
    摘要 ( 286 )   PDF (856KB) ( 535 )   收藏
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    【目的】闡明壺瓶棗發育過程中果皮組織結構和水勢變化,完善棗裂果機理研究。【方法】以易裂品種——壺瓶棗(Ziziphus jujube Mill. cv. Huping)為試材,跟蹤果實發育進程,分別采用石蠟切片、TUNEL細胞凋亡檢測及常規生理生化技術,探討果皮中細胞壁組成成分和解剖結構變化及細胞凋亡與裂果的關系。【結果】壺瓶棗裂果主要發生在半紅期至全紅期,而幼果期和膨大期不發生裂果。果實發育過程中,果皮中原果膠、纖維素含量降低,水溶性果膠含量增加;SOD、POD、CAT活性逐漸下降,細胞質膜相對透性增大。石蠟切片結果表明,果皮解剖結構隨果實發育而發生明顯的變化,半紅期表皮和皮下層細胞明顯皺縮。TUNEL檢測表明,半紅期和全紅期果皮細胞存在細胞凋亡現象。壺瓶棗果肉吸水能力明顯強于果皮,且在不同部位果肉之間存在水勢梯度,形成了“外界—果皮—果肉”水分滲透系統。【結論】半紅期壺瓶棗果皮細胞發生凋亡甚至死亡,細胞質膜相對透性增大;果皮外部自由水分在水勢梯度的驅動下,大量進入果肉中,引起果肉細胞膨脹而導致裂果。
    貯藏·保鮮·加工
    響應面優化蘋果皮渣多酚超聲提取工藝研究
    李珍, 哈益明, 李安, 李偉明, 王鋒, 李慶鵬
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4569-4577.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.020
    摘要 ( 301 )   PDF (790KB) ( 854 )   收藏
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    【目的】研究超聲波輔助乙醇提取蘋果皮渣多酚的最佳工藝條件。【方法】以工廠榨汁后的蘋果皮渣為原料,在單因素試驗的基礎上,選取提取時間、超聲功率、提取溫度、料液比為自變量,多酚的提取率為響應值,根據響應面Box-Benhnken試驗設計原理,采用四因子三水平的分析法模擬得到二次多項式回歸方程的預測模型,優化蘋果皮渣多酚超聲提取工藝。【結果】回歸模型具有高度顯著性,方程對試驗擬合較好,可以對蘋果皮渣多酚得率進行很好的分析和預測;各因子對提取率的影響大小依次是提取溫度>料液比>提取功率>提取時間;響應面分析圖表明提取時間和超聲功率交互作用不顯著,提取溫度和超聲功率交互作用極顯著,料液比的主效應大于溫度;超聲波輔助乙醇提取蘋果皮渣的最佳工藝條件為超聲時間10 min,提取溫度65℃,超聲功率503 W,料液比1﹕30。【結論】多酚的提取率達4.53 mg•g-1,與預測值4.55 mg•g-1基本一致。
    含有擴增內標的食品中豬肉和雞肉成分Taqman探針實時熒光PCR檢測方法的建立
    何瑋玲1, 胡序建2, 程欣1, 黃明1, 周光宏1
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4578-4585.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.021
    摘要 ( 265 )   PDF (570KB) ( 565 )   收藏
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    【目的】建立含有擴增內標(IAC,Internal amplification control)的用于食品中豬肉和雞肉成分鑒別的Taqman探針實時熒光PCR檢測方法。【方法】分別基于豬的beta actin 基因和雞的transforming growth factor 基因設計引物和探針;考察引物和探針的特異性與靈敏度;設計并構建擴增內標,優化體系中擴增內標濃度,建立內標實時熒光PCR體系;使用該檢測體系對鮮肉和熟肉來源的DNA模板進行檢測評價;應用該體系對市售38份樣本進行盲樣檢測。【結果】含有擴增內標的Taqman探針實時熒光PCR體系能有效地進行食品中豬肉和雞肉成分的快速檢測,非目標物種在40個循環內均無出現擴增,檢出限均為0.5 ng DNA;該體系對鮮肉和熟肉來源的DNA模板檢測無顯著差異;對市售食品樣本的鑒別驗證了方法的實用價值。【結論】該方法準確穩定,可用于食品中豬肉和雞肉成分的快速檢測。
    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    湖羊TGF-β1基因特征、表達及其與排卵數的相關性分析
    郭晶1, 李新宇1, 李隱俠2, 潘增祥1, 決肯3, 劉吉英1, 李二林1, 謝莊1, 陳玲4, 李齊發1
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4586-4593.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.022
    摘要 ( 202 )   PDF (780KB) ( 426 )   收藏
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    【目的】獲取湖羊TGF-β1基因序列,了解TGF-β1序列特征和組織表達特征,分析卵巢組織中TGF-β1基因表達水平與排卵數之間的關系。【方法】通過PCR擴增和測序獲得湖羊TGF-β1基因序列,并采用生物信息學方法分析其序列特征;采用RT-PCR分析湖羊TGF-β1基因的組織表達特征;采用Real-time qPCR方法分析多羔組與單羔組湖羊卵巢組織TGF-β1基因表達水平的差異,及其與排卵數之間的關系。【結果】湖羊TGF-β1基因編碼區序列全長1 173 bp,編碼蛋白含有390個氨基酸殘基,包含典型的TGF-β前肽和TGF-β like等結構域。TGF-β1基因在湖羊卵巢組織中高表達,多羔組卵巢組織中TGF-β1基因表達水平顯著高于單羔組(P<0.05),且表達水平與排卵數呈極顯著正相關(P<0.01)。【結論】多羔組湖羊卵巢組織TGF-β1基因表達水平顯著高于單羔組,且與排卵數間呈極顯著正相關,推測TGF-β1基因在湖羊卵泡發育、成熟或排卵過程中發揮重要作用,是影響湖羊高繁殖力的候選基因。
    家蠶感染質型多角體病毒相關基因Arylphorin的克隆與鑒定
    高坤123, 鄧祥元1, 吳萍23, 覃光星23, 侯成香23, 錢荷英23, 耿濤23, 郭錫杰23
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4594-4602.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.023
    摘要 ( 274 )   PDF (950KB) ( 510 )   收藏
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    【目的】克隆家蠶Arylphorin的cDNA全長序列,利用生物信息學對該序列進行分析,檢測該基因在家蠶感染質型多角體病毒(Bombyx mori cytoplasmic polyhedrosis virus, BmCPV)后的表達量變化模式,為進一步研究其生物學功能奠定基礎。【方法】以家蠶中腸總RNA為模板反轉錄合成cDNA,利用cDNA末端快速擴增(RACE)技術克隆家蠶Arylphorin的全長cDNA;通過實時熒光定量PCR(qRT-PCR)分析其組織表達模式和在家蠶感染BmCPV后的表達差異。【結果】克隆得到了家蠶Arylphorin的全長cDNA(命名為BmAryl),在GenBank登錄號為JN581664。該基因的cDNA全長為2 260 bp,包含1個26 bp 5′非翻譯區和1個143 bp的3′非翻譯區,3′非翻譯區包含有終止密碼子、多聚腺嘌呤信號AATAAA和poly(A)尾。其最大開放閱讀框(ORF)為2 091 bp,編碼的蛋白由696個氨基酸組成,預測蛋白分子量為82.8 kD,等電點為6.07。多序列比對和系統進化分析發現,家蠶BmAryl蛋白與家蠶的性別專一貯藏蛋白2相似性最高,為66%。BmAryl主要在家蠶的脂肪體和血淋巴中表達,精巢和卵巢中的表達量無明顯差別;而在家蠶感染BmCPV后該基因在中腸的表達量明顯下調。【結論】成功克隆獲得BmAryl的全長cDNA,其編碼的蛋白質屬于芳香蛋白家族, BmAryl主要在家蠶的脂肪體和血淋巴中表達,不存在性別專一性,且家蠶感染BmCPV后BmAryl在中腸的表達明顯下調。
    研究簡報
    白菜型冬油菜鐵超氧化物歧化酶(Fe-SOD) 基因的克隆及表達分析
    曾秀存12, 孫萬倉1, 孫佳3, 許耀照2, 方彥1, 史鵬輝1, 楊剛1, 孔德晶1, 武軍艷1, 劉自剛1
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4603-4611.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.024
    摘要 ( 337 )   PDF (684KB) ( 544 )   收藏
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    【目的】了解SOD酶蛋白家族Fe-SOD在超強抗寒冬油菜中的表達情況及其在低溫脅迫下的作用。【方法】采用RT-PCR技術克隆超強抗寒白菜型冬油菜隴油7號Fe-SOD的cDNA序列。對該序列進行生物信息學分析,采用半定量以及相對定量RT-PCR研究Fe-SOD在低溫脅迫下的表達模式,采用氮藍四唑(NBT)光還原法測定冬油菜葉片和根中的總SOD酶活性。【結果】獲得Fe-SOD,GenBank登錄號為KF178713,該基因cDNA片段全長645 bp,包含一個639 bp完整的開放閱讀框,編碼212個氨基酸的蛋白質,與白菜(Chiifu)的蛋白質氨基酸序列同源性高達99%。該基因編碼的酶蛋白是1個主要由α-螺旋組成的親水性穩定蛋白,無信號肽,無跨膜結構域。Fe-SOD表達模式分析顯示初期低溫脅迫下(4℃),該基因上調表達,繼續低溫脅迫處理(-4℃和-8℃),Fe-SOD表達量受到抑制。總SOD酶活性測定顯示冬油菜根中酶活性高于葉片,以利于冬油菜安全越冬。【結論】從白菜型冬油菜克隆的Fe-SOD具有已知物種Fe-SOD的特征。Fe-SOD在冬油菜品種隴油7號抗寒過程中起作用。
    一種分析土壤中酚酸類物質含量的新方法—以連作蘋果園土壤為試材
    尹承苗1, 王功帥1, 李園園2, 車金水3, 沈向1, 陳學森1, 毛志泉1, 吳樹敬1
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4612-4619.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.025
    摘要 ( 241 )   PDF (613KB) ( 440 )   收藏
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    【目的】建立一種以ASE-HPLC法為基礎的快速、高效測定果園土壤酚酸類物質含量的新方法。【方法】以蘋果特征酚酸類物質根皮苷為例,采用加速溶劑提取法(accelerated solvent extraction, ASE)和高效液相色譜法(high performance liquid chromatography, HPLC)相結合的測定方法,對萃取溶劑、萃取溫度、壓力和循環數等參數進行優化,尋找ASE法提取酚酸類物質的最佳工藝條件。【結果】ASE法提取蘋果園土壤酚酸類物質的最佳工藝條件為:先以無水乙醇為萃取溶劑,再以甲醇為萃取溶劑,提取溫度為120℃,壓強為10.3 MPa,循環2次,每次靜態提取時間為5 min,吹掃體積為60%,吹掃時間為90 s。【結論】該方法樣品處理簡單,具有良好的重現性和線性,相關性系數均達到0.99,回收率在83%—98%之間,檢測限為1.3×10-4—2.5×10-2 μg•mL-1。ASE-HPLC法是一種簡便、快速和高效測定土壤酚酸含量的新方法,具有推廣應用價值。
    35—50 kg黑頭杜泊羊×小尾寒羊F1代雜交羊飼糧中適宜NFC/NDF比例研究
    張立濤1, 王金文2, 李艷玲1, 張立霞1, 屠焰1, 崔旭奎2, 孟憲鋒2, 刁其玉1
    中國農業科學. 2013, 46(21):  4620-4632.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.026
    摘要 ( 277 )   PDF (720KB) ( 436 )   收藏
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    【目的】通過體外產氣和動物飼養試驗,以動物試驗為主,探討肉用綿羊飼糧中非纖維性碳水化合物(NFC)/中性洗滌纖維(NDF)最佳比例。【方法】75只黑頭杜泊羊×小尾寒羊F1代肉用綿羊,采用單因素完全隨機區組試驗設計,分為5個處理,每個處理10只母羊和5只公羊,每5只為1個重復,公母分圈飼養。飼喂粗蛋白質水平為11.90%,NFC/NDF比例分別為1.36﹕1,1.07﹕1,0.82﹕1,0.60﹕1,0.46﹕1的試驗飼糧,試驗期為56 d。試驗羊體重在50kg左右時進行為期4 d的糞袋全收糞試驗,測定飼糧營養成分的表觀消化率。在動物試驗之前利用體外產氣方法進行體外試驗,測定產氣參數和發酵參數。【結果】體外產氣試驗結果表明:隨著NFC/NDF比例的降低,72 h產氣量、產氣速率、有機物降解率、總揮發性脂肪酸、丙酸丁酸比例顯著降低(P<0.01);而72 h發酵液pH、乙酸比例以及乙酸/丙酸顯著升高(P<0.01)。當NFC/NDF比例為0.82時,微生物蛋白的產量顯著高于其他組(P<0.01);動物試驗結果表明:動物生長性能,公羊與母羊的凈增重以及平均日增重各組間均無顯著差異(P>0.05),但在表觀數值上公母羊均表現為0.82組>1.36組>1.07組>0.60組>0.46組。試驗羊的干物質采食量與飼糧NFC/NDF比例呈現正相關關系(R2=0.6573,P=0.0002),料重比各組間沒有顯著性差異(P>0.05)。飼糧NDF水平對干物質(DM)、有機物(OM)、粗蛋白質(CP)、粗脂肪(EE)、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)的表觀消化率存在極顯著影響(P<0.01),各營養成分表觀消化率均以0.82組為最佳。【結論】在以羊草和苜蓿干草為飼糧NDF來源,粗蛋白質水平為11.90%的肉羊飼糧中,35—50 kg肉用綿羊飼糧中最佳NFC/NDF比例為0.82,或者飼糧NDF的適宜水平為42.21% 。
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