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當期目錄

    2014年 第47卷 第10期 刊出日期:2014-05-20
      
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    小麥TaSnRK2.10的多態性及與農藝性狀的關聯
    王倩1, 2, 毛新國2, 昌小平2, 賈繼增2, 劉惠民1, 景蕊蓮2
    中國農業科學. 2014, 47(10):  1865-1877.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.10.001
    摘要 ( 377 )   HTML ( 1 )   PDF (743KB) ( 650 )   收藏
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    【目的】蔗糖非發酵蛋白激酶(SnRK)是一類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,在植物信號傳遞途徑中發揮著重要作用。研究小麥TaSnRK2.10的多態性,開發其功能標記,并進行標記-表型性狀關聯分析,為利用分子標記進行遺傳改良和種質創新提供依據。【方法】以30份多態性較高的六倍體普通小麥及其野生近緣種的二倍體和四倍體為材料,通過測序分析TaSnRK2.10-A的序列多態性;利用中國春缺-四體材料對該基因進行染色體定位;利用RIL群體(偃展1號×內鄉188)對基因進行遺傳定位;根據TaSnRK2.10-A序列多態性,開發分子標記,以262份普通小麥構成的自然群體為材料分析基因單倍型與表型性狀的關聯特性。【結果】克隆了小麥TaSnRK2.10的A、D基因組序列,在由30份多態性較高的小麥材料組成的自然群體中,沒有檢測到來自D基因組的TaSnRK2.10-D序列多態性;TaSnRK2.10-A全長4 688 bp,包括啟動子1 934 bp、5′-UTR 343 bp、編碼區2 319 bp及3′-UTR 92 bp。在基因全長序列中共檢測到15個SNP、2個InDel。其中,啟動子區有8個SNP,5′-UTR有2個,編碼區有5個。位于編碼區的5個SNP中,2個存在于外顯子,其中一個是非同義突變。2個InDel均位于編碼區。根據序列多態性分別設計了啟動子區的分子標記PM1和PM2,以及基因編碼區的分子標記GM1和GM2。利用中國春缺-四體材料將TaSnRK2.10-A定位于小麥染色體4A,利用RIL群體將TaSnRK2.10-A定位在染色體4A的標記Xwpt7001和WMC48之間,與2個側翼標記的遺傳距離分別為5.1 cM和25.7 cM。利用開發的4個分子標記,將自然群體的262份材料分為4種單倍型,分別與千粒重、單株穗數和每穗小穗數顯著相關或極顯著相關,HapⅡ和HapⅢ是提高千粒重的優異單倍型。4 184 bp位點為C時,為高千粒重的優異等位變異。【結論】小麥TaSnRK2.10-A位于染色體4A。HapⅡ和HapⅢ是提高千粒重的優異單倍型,HapⅣ是提高單株穗數的優異單倍型,4 184 bp位點的胞嘧啶(C)是優異等位變異。
    人工劣變處理對玉米種胚差異基因表達的影響
    楊偉飛, 張景龍, 呂偉增, 曹廣燦, 陳軍營
    中國農業科學. 2014, 47(10):  1878-1893.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.10.002
    摘要 ( 312 )   HTML ( 2 )   PDF (788KB) ( 716 )   收藏
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    【目的】利用數字基因表達譜技術(digital gene expression tag profiling,DGE)探索人工控制劣變(controlled deterioration treatment,CDT)條件下玉米種胚差異基因的表達變化,為揭示種子劣變的分子機理提供依據。【方法】以玉米雜交種鄭單958種子為材料,采用高溫(45℃)高濕(相對濕度100%)方法處理72 h,以未處理材料為對照,利用DGE分別進行高通量測序,測序結果與參考基因組和參考基因數據庫比對獲得表達基因,利用RPKM(Reads Per Kb per Million reads)方法計算基因的表達量,根據FDR(false discovery rate)<0.001和|log2 ratio(T/CK)|≥1的標準篩選差異表達的基因,對獲得的差異表達基因(digital expression genes,DEGs)進行GO(gene ontology)和KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)數據庫功能注釋,并對注釋結果進行富集分析處理。【結果】對照玉米種胚中檢測到32 000多種mRNAs。CDT處理后差異表達基因有4 713個。其中上調表達2 874個,下調表達1 839個。GO富集分析表明,這些基因涉及細胞組分、分子功能和生物學過程方面,其編碼的蛋白主要分布在細胞器和細胞膜上,參與能量代謝、信號轉導、刺激響應和衰老死亡等過程,具有結合、催化和抗氧化等功能。這些基因中,能被KEGG數據庫注釋的有2 470個,參與了288條代謝通路,其中有16條通路存在著顯著性富集。這些通路中,參與能量代謝的基因共有113個,分別參與糖酵解/糖異生過程(59個)、磷酸戊糖途徑(31個)和丙酮酸代謝過程(50個);其中,調節糖酵解/糖異生過程的烯醇化酶基因、3-磷酸甘油醛脫氫酶基因等、丙酮酸代謝中的丙酮酸激酶基因等和磷酸戊糖途徑中的α-L-巖藻糖苷酶基因等上調幅度最大。還發現,調節NADH代謝相關的基因有25個(9個上調,16個下調);NADPH代謝的有10個(4個上調,6個下調)。這些基因的表達變化能夠調節活性氧的產生和積累。【結論】DGE可以作為研究種子劣變和活力喪失的有效手段。CDT能夠影響玉米種胚差異基因的表達,進而影響細胞能量代謝相關過程,主要表現在糖酵解途徑受到抑制,導致ROS產生和積累,從而加速玉米種胚細胞的衰老及死亡,最終造成種子的劣變和活力喪失。在這個過程中,差異表達基因可能扮演重要角色。
    基于基因組的絨毛狀煙草和林煙草microRNA及其靶基因分析
    李凌1, 2, 張磊3, 晁江濤1, 龔達平1, 李鳳霞1, 王倩1, 丁安明1, 2, 陳雅瓊1, 2, 孫亭亭1, 2, 孫玉合1
    中國農業科學. 2014, 47(10):  1894-1903.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.10.003
    摘要 ( 317 )   HTML ( 1 )   PDF (630KB) ( 655 )   收藏
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    【目的】填補絨毛狀煙草(Nicotiana tomentosiformis)和林煙草(Nicotiana sylvestris)在miRNA相關領域的研究空白,揭示普通煙草(Nicotiana tabacum)的生長發育調控機理。【方法】在絨毛狀煙草和林煙草全基因組中預測并分析miRNA及其靶基因,通過同源比對及miRNA前體二級結構特征進行預測:參考序列在絨毛狀煙草和林煙草基因組的比對中,允許最多1—2個錯配;miRNA二級結構為經典莖環結構,其中MEF最大值為-25,MEFI最小值為0.85,預測的miRNA與已知的同一家族的miRNA位于發夾結構的同一條臂上;去除E值小于等于1e-6的編碼蛋白的序列。【結果】在絨毛狀煙草中得到39個家族的162條miRNA,包括14對正/反義miRNA和5個基因簇。在林煙草中得到40個家族的169條miRNA,包括13對正/反義miRNA和3個基因簇。2個野生煙草在保守度高的miRNA家族中,其成員分布相似,且成員數相近。在保守度相對較低的家族中,2個野生煙草其成員分布差異較為明顯,其中,miR5021、miR5203等9個家族僅在絨毛狀煙草中有成員,miR1446、miR1509等10個家族僅在林煙草中有成員。2種野生煙草的正義miRNA與反義miRNA都有著1—4個堿基差異,這些差異位點在不同的家族中呈現出偏好性,而且在2種野生煙草中偏好性相似:miR164家族的9、12、13個堿基處,miR172家族的1、21個堿基處,miR396家族的2、17個堿基處,miR399家族的15、20個堿基處。2種野生煙草的基因簇主要是由miR156、miR169家族組成,其前體的間距小于350 nt,同時在絨毛狀煙草中首次發現miR6019/miR6020基因簇。以普通煙草的unigene數據庫作為靶基因集進行預測與分析,在絨毛狀煙草122條miRNA中得到749個靶基因,去掉重復基因得到非冗余靶基因206條,其中89條(43%)得到GO功能注釋;在林煙草中117條miRNA得到650個靶基因,去掉重復基因得到非冗余靶基因169條,其中78條(46%)得到GO功能注釋。在分子功能方面,大多數靶基因具有結合等活性。在生物學過程中,靶基因主要參與了發育過程、生殖過程、多細胞器官發育過程、脅迫應答過程等。【結論】控制發育和多細胞器官發育過程的靶基因數方面以林煙草居多,而脅迫應答的靶基因數以絨毛狀煙草較多。
    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    近20年東北氣候變暖對春玉米生長發育及產量的影響
    陳群, 耿婷, 侯雯嘉, 陳長青
    中國農業科學. 2014, 47(10):  1904-1916.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.10.004
    摘要 ( 343 )   HTML ( 2 )   PDF (617KB) ( 1037 )   收藏
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    【目的】探求東北三省近20 年氣候變暖對春玉米生長發育進程及產量的影響,為東北地區氣候變暖下糧食安全問題提供理論依據。【方法】選取東北黑龍江、吉林和遼寧省三省進行區域研究,利用東北地區近20 年氣候觀察數據和春玉米長期觀測數據,通過相關和回歸等數理統計方法系統分析東北三省春玉米生長季的氣候因子(溫度和降水量)與春玉米生育進程數據和歷史產量數據之間的關系。【結果】東北地區1989—2009 年春玉米生長季日最高溫度、最低溫度以及平均溫度均呈明顯上升趨勢,氣候傾向率每年分別為0.050、0.045和0.044℃,表現為春玉米生育期間白天增溫幅度較夜間增溫幅度大,降水量變化不顯著。近20 年黑龍江省各試驗站平均播種日期變化趨勢是每年提前0.10 d,而吉林省、遼寧省各試驗站每年分別推遲0.18和0.21 d。黑龍江省、吉林省以及遼寧省各試驗站春玉米平均成熟日期變化趨勢分別每年推遲0.39、0.35和0.55 d,平均生育期天數變化趨勢分別每年增加0.49、0.17和0.34 d,成熟日期推遲的幅度大于播種日期的推遲幅度導致三省試驗站春玉米生育天數增加。對1991—2006 年東北地區審定品種生育期數據與氣候數據關系進行相關性分析表明,黑龍江省最高溫度(Tmax)上升會延長審定品種生育期,而吉林和遼寧省春玉米的審定品種生育期與平均溫度(Tavg)、最高溫度(Tmax)和最低溫度(Tmin)均呈現為正相關。采用T檢驗法分析春玉米審定品種生育期和試驗站春玉米生育期關系表明,黑龍江和遼寧省的審定品種和試驗站春玉米生育天數呈一致的增加趨勢,且無顯著性差異。采用線性偏回歸測驗法分析品種和氣候因子對春玉米生育期影響重要性的結果表明,品種生育期的延長是導致春玉米生育期不斷延長的主要原因。三省春玉米近20 年平均產量表現為增加趨勢,其趨勢由小到大的次序是遼寧省、吉林省以及黑龍江省,越往北其產量增加趨勢越大,產量增加越明顯。東北各省地級市1989-2009年面板數據分析表明,東北地區平均溫度(Tavg)、最高溫度(Tmax)和最低溫度(Tmin)的變化均會影響春玉米的產量。溫度上升,東北部產量增加明顯,尤其是黑龍江省東部的三江平原地區,而東北地區西南部減產。【結論】受氣候變暖的影響,東北春玉米品種對氣候變暖是逐步適應,可以利用其適應潛力,通過春玉米品種改良和調整播期等措施來適應氣候變暖,從而提高春玉米產量。
    遼西半干旱區壟膜溝種方式對春玉米水分利用和產量的影響
    肖繼兵1, 孫占祥2, 蔣春光1, 劉志1, 鄭家明2, 馮良山2
    中國農業科學. 2014, 47(10):  1917-1928.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.10.005
    摘要 ( 335 )   HTML ( 1 )   PDF (720KB) ( 603 )   收藏
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    【目的】春玉米是遼西地區的主要作物,其整個生育期需水量較多,但該區降水資源短缺且降水變率大,時空分布不均,有限降水難以滿足春玉米高產穩產所需。壟膜溝種可有效匯集天然降水,提高降水資源化程度,開展相關研究以充分有效地利用該區有限的自然降水,提高農田水分利用效率,促進玉米穩產高產。【方法】2007—2013年在遼寧朝陽地區進行玉米壟膜溝種微集雨種植試驗,研究不同種植模式對土壤水分、玉米產量和農田水分利用效率的影響。試驗設壟膜溝種(溝內不覆蓋,T1)、壟膜溝覆秸稈(T2)、壟膜溝覆膜(T3)和傳統種植(CK)4種處理,隨機區組設計,3次重復。傳統種植為壟溝種植,行距50 cm,壟膜溝種方式為溝壟相間排列,溝寬80 cm,壟寬40 cm,壟高15 cm,壟上覆膜為集雨區,溝為種植區,種植2行玉米。各處理種植密度為52 500株/hm2左右,種肥為磷酸二銨(375 kg•hm-2,N 18%,P2O5 46%),拔節初期追施尿素(375 kg•hm-2,N 46%)。【結果】壟膜溝種微集雨種植可有效匯集天然降雨,2009年和2010年玉米出苗率分別提高13.0%和14.9%,出苗時間提前1—2 d。前期長時間無有效降雨的情況下,一場有效降雨過后,土壤貯水量增加幅度依次為T2>T1>CK>T3,T1和T2種植區水分入滲深度至少達到60 cm,而CK水分入滲深度只有40 cm,產流效率為61%,T1和T2蓄墑增加率分別為72%和88%。各處理生育期間土壤水分平均值從大到小依次為T2>T1>T3>CK,其值分別為140.93、135.27、127.85和118.98 mm,較對照分別增加18.45%、13.69%和7.46%。2007—2013年,T1—T3產量比對照分別增產24.31%—32.58%、9.95%—17.81%、32.12%—37.16%、16.58%—27.96%、2.50%—9.40%、10.85%—29.33%和4.14%—17.95%,T1、T2和T3較對照平均增產幅度分別為14.52%、20.01%和23.44%。2007—2012年,T1—T3水分利用效率較對照分別增加24.66%—36.07%、14.12%—23.73%、38.34%—53.89%、29.07%—35.68%、1.20%—19.60%和9.02%—32.55%,T1、T2和T3水分利用效率較對照平均增加幅度分別為20.39%、27.94%和28.02%。在相對干旱年份,產量和水分利用效率增加幅度較大。【結論】通過連續7年進行旱作農田壟膜溝種微集雨種植試驗,明晰了該技術模式在遼西半干旱地區的集雨、蓄水和保墑效果,有效減輕春季干旱對春播保苗和幼苗生長造成的不利影響,豐富了遼西半干旱地區旱作集水農業的理論基礎。通過該項技術的推廣應用,可有效提高該區降水資源利用率和農田水分利用效率,使玉米穩產高產,從而促進該區旱作農業健康、可持續發展。該項研究對中國北方旱作集水農業的發展也具有重要的借鑒意義。
    盆栽條件下土壤無機氮濃度對大豆結瘤、固氮和產量的影響
    嚴君, 韓曉增
    中國農業科學. 2014, 47(10):  1929-1938.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.10.006
    摘要 ( 280 )   HTML ( 1 )   PDF (526KB) ( 447 )   收藏
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    【目的】大豆結瘤固氮和產量對氮肥的反應不同,實際上是由于大豆共生固氮系統及其根系系統對土壤無機氮濃度的感知不同造成的。通過對不同土壤無機氮濃度下大豆結瘤、固氮及產量影響的研究,探索能提高大豆產量、結瘤和固氮的土壤無機氮濃度,即掌握土壤無機氮濃度與大豆共生固氮和產量的數量關系,為調控氮肥施用量及施用時期、預測氮肥對大豆共生固氮能力和產量的影響提供理論依據。【方法】采用盆栽土培試驗方法,分別在第一片復葉充分生長(V2期)、始花期(R1期)、始莢期(R3期)和始粒粒(R5期)一次性施用不同量的氮肥,從而形成不同無機氮濃度的土壤。利用獲得的不同無機氮濃度土壤為供試土壤,對各生育時期根瘤數量、干重和固氮酶活性及成熟期產量及其構成因子進行調查,明確大豆根瘤固氮和產量對土壤無機氮濃度的響應,掌握土壤無機氮濃度與氮肥及與大豆固氮和產量的數量關系。【結果】不同時期土壤無機氮濃度處理下的根瘤干重、數量和固氮酶活性均隨著大豆生育時期的推進在R4期時達到最大值。R6期時大豆平均根瘤干重、數量和固氮酶活性均表現為:V2期>R5期>R3期>R1期,較CK處理根瘤平均干重分別下降15%、18%、17%和32%;根瘤數量下降13%、18%、19%和20%;固氮酶活性下降19%、22%、23%和32%。不同生育時期土壤無機氮濃度與R6期大豆根瘤干重、數量和固氮酶活性間均具有顯著的線性負相關關系,即土壤無機氮濃度越大對根瘤干重、數量和固氮酶活性的抑制作用越大。大豆干物質積累量和產量的變化趨勢均表現為:R1期>R3期>V2期>R5期。除R5期不同土壤無機氮濃度處理與CK處理間的生物量和產量差異不顯著外,V2、R1和R3期不同土壤無機氮濃度處理,均顯著地促進大豆生物量和產量的增加。不同生育時期處理均以N3和N4處理的生物量、株高、株莢數、株莢重、株粒重顯著高于其它處理。V2期土壤無機氮濃度對大豆固氮能力和產量的影響最大,而R1期土壤無機氮濃度對大豆生長和產量的影響最大。不同生育時期不抑制大豆固氮同時還提高大豆產量的土壤無機氮濃度不同:V2期土壤無機氮濃度達到135.8 mg•kg -1;R1期土壤無機氮濃度為58—91 mg•kg-1;R3期土壤無機氮濃度為29.4—62.8 mg•kg -1;在R5期土壤無機氮濃度達到102.3 mg•kg -1。【結論】大豆對氮肥的反應主要取決于土壤無機氮濃度的大小,而土壤無機氮濃度大小的調節,除了與氮肥施用量有關外還與大豆的生育時期有關系,可以根據農業生產和科學試驗的需要進行調節。其中V2期土壤無機氮濃度對大豆根瘤數量、干重和固氮酶活性的影響大于其它生育時期土壤無機氮濃度處理;而R1期土壤無機氮濃度對大豆生物量和產量的影響大于其它生育時期土壤無機氮濃度處理。
    植物保護
    煙草靶斑病菌內切多聚半乳糖醛酸酶基因endoPGs的克隆及表達特征分析
    趙艷琴1, 2, 吳元華1, 趙秀香1, 陳建光1, 伏穎1, 安夢楠1
    中國農業科學. 2014, 47(10):  1939-1946.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.10.007
    摘要 ( 261 )   HTML ( 1 )   PDF (715KB) ( 457 )   收藏
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    【目的】內切多聚半乳糖醛酸酶(endo polygalacturonases,endoPGs)是重要的致病因子之一。論文從煙草靶斑病菌(Rhizoctonia solani)強致病力菌株YC-9和弱致病菌株LF-2中克隆該致病基因,分析比較該基因的序列特征、進化關系和表達特性,研究其在與煙草互作過程的致病作用。【方法】通過比較GenBank中不同植物病原真菌的endoPGs序列設計簡并引物,首先獲得菌株YC-9及LF-2的endoPGs基因片段,再采用RACE技術克隆獲得其cDNA全長序列;生物信息學分析比較其保守結構域及序列特征;采用MEGA 4.0軟件構建endoPGs的系統進化樹;通過real-time RT-PCR技術對強致病力菌株YC-9及弱致病力菌株LF-2的endoPGs與煙草K326互作的表達特性進行研究。【結果】克隆獲得了煙草靶斑病菌強致病力菌株YC-9和弱致病力菌株LF-2的endoPGs的cDNA全長序列,分別命名為endoPG1和endoPG2,開放閱讀框(ORF)長度均為1 086 bp,編碼361個氨基酸;比較分析表明endoPG1和endoPG2的推測蛋白均具有PLNO3003基因家族保守結構域,其跨膜結構間存在差異;成功構建了該基因系統進化樹,結果表明來自煙草靶斑病菌的endoPGs構成獨立分支,且煙草靶斑病菌endoPG1及endoPG2同源關系最近;real-time RT-PCR表達特性分析結果顯示,靶斑病菌endoPG1和endoPG2與煙草互作(接種)之后該基因的表達與未互作(不接種)的對照樣品相比均呈明顯上調趨勢,同時endoPG1表達迅速且高于endoPG2。【結論】 煙草靶斑病菌強致病力菌株YC-9及弱致病力菌株LF-2的內切多聚半乳糖醛酸酶基因均具有PLNO3003基因家族的保守結構域,其推測蛋白的跨膜結構間存在差異,該推測蛋白與煙草靶斑病菌同源關系最近,且endoPG1和endoPG2的推測蛋白的同源性最高;內切多聚半乳糖醛酸酶基因的表達受與煙草互作的誘導,在不同致病力菌株中存在明顯差異。
    橘小實蠅羧酸酯酶基因BdCAREB1的克隆及其表達模式解析
    申光茂, 豆威, 王進軍
    中國農業科學. 2014, 47(10):  1947-1955.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.10.008
    摘要 ( 251 )   HTML ( 1 )   PDF (672KB) ( 443 )   收藏
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    【目的】在克隆獲得橘小實蠅(Bactrocera dorsalis)1條羧酸酯酶基因全長序列的基礎上,解析該基因在橘小實蠅不同發育階段和組織以及經高效氯氰菊酯飼喂后的表達模式。同時結合之前完成的有關橘小實蠅羧酸酯酶生化特性以及增效劑處理研究結果,綜合分析橘小實蠅羧酸酯酶對高效氯氰菊酯作用的應激反應,為明確羧酸酯酶對菊酯類殺蟲劑的解毒代謝機制奠定基礎。【方法】通過同源序列比對的方法,從橘小實蠅轉錄組數據中篩選出1條羧酸酯酶基因序列片段,利用cDNA末端快速擴增技術(RACE)擴增得到該基因的全長cDNA序列;應用生物信息學分析軟件對該基因的開放閱讀框、編碼的氨基酸序列、分子量等信息進行預測,并基于最大似然法構建該基因與其他昆蟲相關基因序列的系統發育樹,闡明其分子生物學特征。此外,分別提取橘小實蠅不同發育階段以及3齡幼蟲的中腸、脂肪體、馬氏管和氣管等組織的RNA,在內參基因穩定性評估篩選的基礎上,運用qPCR的方法解析該基因在不同發育階段和組織間以及藥劑處理后的表達模式。【結果】從橘小實蠅轉錄組數據庫中篩選出1條長度為1 028 bp的羧酸酯酶基因片段,通過對5′端和3′端進行RACE擴增分別得到長度為1 073和625 bp的目的片段,經序列拼接和驗證后,確定該基因全長為1 872 bp,完整開放閱讀框1 710 bp,編碼569個氨基酸,推測其蛋白質分子量為63.3 kD,理論等電點6.38。該基因經序列比對命名為BdCAREB1,GenBank登錄號為KF539980。基于最大似然法構建的系統發育樹顯示,該基因編碼的蛋白質與雙翅目昆蟲的羧酸酯酶具有高度的同源性。分析其在不同發育階段的表達模式發現,BdCAREB1在3齡幼蟲期的表達量最高,其次為成蟲期,而在卵期的表達量最低。在橘小實蠅3齡幼蟲不同組織間的定量分析結果表明,BdCAREB1在脂肪體中表達水平最高,其次在中腸和馬氏管的表達水平較低且接近,而在氣管的表達量最低。經飼喂0.33 μg?g-1(藥劑/飼料)的高效氯氰菊酯后檢測BdCAREB1在整蟲及組織間的表達情況發現,該基因在幼蟲以及脂肪體中的表達量顯著上調。【結論】橘小實蠅BdCAREB1的表達具有發育階段和組織特異性,在幼蟲期和脂肪體的表達量最高,并對高效氯氰菊酯處理表現出明顯的應激反應,具有可誘導性。結合此前完成的橘小實蠅羧酸酯酶活性測定及增效劑研究結果,分析該基因很可能參與橘小實蠅對高效氯氰菊酯的解毒代謝。
    飛蝗3個細胞色素P450基因的分子特性及功能
    任曉宇, 楊美玲, 高翠娥, 張建珍, 馬恩波
    中國農業科學. 2014, 47(10):  1956-1965.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.10.009
    摘要 ( 280 )   HTML ( 1 )   PDF (1113KB) ( 350 )   收藏
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    【目的】研究飛蝗(Locusta migratoria)細胞色素P450(CYP450)第四家族(CYP4)中3個基因的功能。【方法】以飛蝗為材料,依據飛蝗EST數據庫P450基因預測序列設計引物,利用 RT-PCR技術克隆飛蝗細胞色素P450基因的cDNA全長序列,命名為CYP4C69、CYP4C73和CYP4DH1(GenBank登錄號: KF857162、KF857163和KF857164)。采用實時定量 PCR 技術分析CYP4C69、CYP4C73和CYP4DH1在飛蝗各發育階段以及不同組織中mRNA的表達水平。應用RNA干擾技術沉默CYP4C69、CYP4C73和CYP4DH1,實時定量 PCR 技術檢測基因的沉默效率。應用農藥點滴技術測定2齡若蟲期飛蝗對馬拉硫磷、毒死蜱和溴氰菊酯殺蟲劑的毒力,通過SPSS軟件分析得出3種殺蟲劑的LC30,同時應用該技術研究dsRNA干擾過的飛蝗對馬拉硫磷、毒死蜱和溴氰菊酯殺蟲劑的敏感性。【結果】克隆獲得了飛蝗CYP450基因CYP4C69、CYP4C73和CYP4DH1的cDNA全長序列,其中CYP4C69開放閱讀框1 518 bp,編碼506個氨基酸;CYP4C73開放閱讀框1 521 bp,編碼 507個氨基酸;CYP4DH1開放閱讀框1 512 bp,編碼 504個氨基酸。對飛蝗不同齡期定量PCR結果分析,發現CYP4C69在若蟲末期表達量高于成蟲期,CYP4C73和CYP4DH1在飛蝗整個發育階段均有表達,在若蟲初期和末期以及成蟲期表達量較高;不同組織的定量PCR結果表明CYP4C69、CYP4C73和CYP4DH1均在胃盲囊高表達,CYP4C69和CYP4DH1在脂肪體中高表達。通過RNA干擾,發現CYP4C69、CYP4C73和CYP4DH1均可以被顯著沉默。馬拉硫磷、毒死蜱和溴氰菊酯對2齡若蟲期飛蝗的毒力測定表明2齡若蟲期飛蝗對3種殺蟲劑的LC30劑量,分別為59.438、8.215、0.759 μg•mL-1。飛蝗對馬拉硫磷、毒死蜱和溴氰菊酯殺蟲劑敏感性試驗結果表明,雙鏈RNA沉默CYP4C69、CYP4C73和CYP4DH1后,飛蝗點滴馬拉硫磷、毒死蜱和溴氰菊酯殺蟲劑后的死亡率與注射dsGFP的對照組相比,沒有顯著提高。【結論】獲得飛蝗CYP450基因CYP4C69、CYP4C73和CYP4DH1的cDNA全長序列,這些基因均可被雙鏈RNA干擾而沉默,但CYP4C69、CYP4C73和CYP4DH1沉默后,飛蝗對馬拉硫磷、毒死蜱和溴氰菊酯殺蟲劑的敏感性與對照組相比沒有顯著提高。
    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    滴灌施肥對免耕冬小麥水分利用及產量的影響
    陳靜1, 2, 王迎春1, 李虎1, 王立剛1, 邱建軍1, 肖碧林1
    中國農業科學. 2014, 47(10):  1966-1975.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.10.010
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    【目的】為解決黃淮海平原麥區冬小麥滴灌用水量和合理的水肥配合等問題,以山東省桓臺縣免耕農田為試驗點,系統研究了滴灌施肥對土壤水分垂直運移、冬小麥產量及其構成因素、水分利用效率等的影響。【方法】采用測墑補灌和生育期滴灌施肥相結合的方法,以常規漫灌施肥處理為對照。設置65 mm(W1)、98 mm(W2)、130 mm(W3)、195 mm(W4)和260 mm(W5)5個滴灌梯度水平處理。在130 mm滴灌水平下,分別于冬小麥的分蘗期、拔節期、孕穗期、揚花期和灌漿期5個生育時期設置相應的氮磷鉀肥料配比,采用氮磷鉀3個因素,每個因素4個水平的二次飽和D-最優設計方法進行田間試驗。氮、磷、鉀4個水平分別為:0水平(0、0、0),1水平(94.5、42.4、59.2 kg•hm-2),2水平(189、84.7、118.3 kg•hm-2)和3水平(270、121、169 kg•hm-2)。【結果】測墑補灌試驗結果表明,W1、W3和W5處理滴灌后土壤水分主要向下運移至60、80和100 cm以下土層。滴灌量越大,土壤水分垂直運移深度越大。滴灌量260 mm時存在灌溉水深層滲漏的風險;W1處理在整個生育期土壤含水量明顯低于其他滴灌處理,滴灌量130 mm以上的處理,整個生育期0—80 cm土層的含水量為田間持水量的75%—80%;滴灌施肥處理與常規漫灌施肥處理相比顯著增加了冬小麥的有效穗數,不同滴灌處理中灌溉量與穗粒數呈正相關關系,與千粒重呈負相關關系;滴灌量130 mm時,小麥籽粒產量最高;滴灌顯著提高了冬小麥的水分利用效率,并以W3處理最高,達2.28 kg•m-3;對滴灌施肥試驗的擬合結果表明,試驗區冬小麥最佳N、P2O5和K2O施用量分別為206.63、86.72和88.07 kg•hm-2。【結論】在黃淮海平原地區免耕冬小麥采用測墑補灌和滴灌施肥相結合的方法可以顯著提高水分利用效率和小麥籽粒產量,較常規對照分別提高了57.46%和21.13%。主要原因是滴灌后水分向下運移至作物根區內,減少了灌溉水深層滲漏的風險,促進了作物對隨水施入肥料的吸收。合理的滴灌施肥配比下總體可節水51.85%,節約氮肥23.47%、磷肥28.33%和鉀肥47.89%。
    冬種綠肥對早稻產量及稻田雜草群落的影響
    陳洪俊, 黃國勤, 楊濱娟, 王曉維
    中國農業科學. 2014, 47(10):  1976-1984.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.10.011
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    【目的】綜合評價南方稻區不同冬季綠肥種類種植下水稻生長動態及稻田雜草群落效應,進一步優化稻田種植模式,大力發展冬季作物種植與開發。【方法】從2011年冬開始,在南方雙季稻區江西農業大學科技園,采用田間試驗,分別選取豆科、禾本科、十字花科冬季綠肥種類,比較冬季綠肥紫云英、油菜、黑麥草及混播綠肥(紫云英×油菜×肥田蘿卜)對后作早稻產量及產量構成、干物質生產特性、稻田雜草群落的差異變化。【結果】紫云英前茬處理的早稻(紫云英—早稻—晚稻,MV-R-R)分蘗盛期、孕穗期、抽穗期和成熟期的群體干物重均明顯高于其他處理,分別高出14.46%、10.99%、11.83%和7.23%,相應地其產量也分別比黑麥草—早稻—晚稻(RG-R-R)、油菜—早稻—晚稻(RP-R-R)、混播綠肥—早稻—晚稻(MS-R-R)處理高6.61%、3.29%及0.78%。其中產量構成中有效穗數、每穗粒數、結實率和千粒重也均以MV-R-R處理最高。水稻主要生育階段的干物質積累,除抽穗期至成熟期MV-R-R低于RG-R-R處理外,在播種至分蘗盛期、分蘗盛期至孕穗期、孕穗期至抽穗期均是MV-R-R處理最高;與其他處理相比,增加幅度分別為11.38%—17.72%、4.50%—28.00%、1.85%—35.25%。水稻播種期至分蘗盛期和孕穗期至抽穗期兩個生育階段干物質積累量最大,是物質快速積累的階段,各處理這2個生育階段干物質積累量分別達到成熟期干物重的70.43%、60.50%、69.87%、69.08%;而抽穗期至成熟期各處理干物質積累所占比例均最低。干物質在莖鞘、葉片和穗分配情況,莖鞘的分配比例在孕穗期最大,并隨著生育進程不斷降低,在成熟期達到最低,各處理從58.30%—64.20%降低至27.95%—30.47%;葉片的分配比例也以孕穗期最大,并從該期的35.80%—41.70%降低至成熟期的13.07%—14.62%。另外,據調查,稻田雜草有7科11種,其中稗草(Echinochloa crusgalli)、鴨舌草(Monochoia vaginalis)、矮慈姑(Sagittaria pygmaea)和牛毛氈(Eleocharis yokoscensis)密度最大,群體數量為田間雜草的80.84%。MV-R-R處理對稻田雜草密度有顯著影響,對雜草的抑制效果明顯優于其他處理,RG-R-R處理的效果最差。通過分析雜草在群落中的相對優勢度可以看出,MV-R-R和RG-R-R處理中雜草群落組成主要為稗草+鴨舌草+牛毛氈,而RP-R-R和MS-R-R處理為稗草+鴨舌草+矮慈姑。RG-R-R處理雜草物種豐富度最大,顯著高于其他處理。從表征多樣性的Shannon指數來看,RG-R-R冬種黑麥草處理的雜草物種多樣性指數最高,而MV-R-R處理最低。從表征優勢度的Simpson指數來看,MV-R-R處理的雜草優勢度最高,RG-R-R處理最低。從Pielou均勻度指數來看,MV-R-R處理下的均勻度指數高于其他處理,但差異不顯著,而其他冬季綠肥處理的稻田雜草均勻度有所下降,其中RG-R-R處理最低。【結論】紫云英—早稻—晚稻處理能保證較高的干物質積累量,具有較高的增產潛力,對雜草發生種類和密度有顯著影響,并且有利于提高雜草均勻度,弱化稻田優勢種雜草在田間的危害性。
    園藝
    黃瓜生長素反應因子(ARF)家族鑒定及表達特異性分析
    盛慧1, 2, 秦智偉1, 李文濱3, 周秀艷1, 武濤1, 辛明1
    中國農業科學. 2014, 47(10):  1985-1994.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.10.012
    摘要 ( 345 )   HTML ( 1 )   PDF (639KB) ( 501 )   收藏
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    【目的】鑒定黃瓜生長素反應因子(ARF),預測small RNAs并驗證ARF與small RNAs和生長素的關系;分析ARF在種子萌發過程中的表達模式,推斷ARF在黃瓜單性結實和種子萌發過程中是否起到關鍵作用。【方法】利用擬南芥和水稻ARF蛋白質序列檢索黃瓜基因組數據庫,對檢索到的黃瓜ARF家族進行結構分析和small RNAs預測;將預測到的gma-MIR160o precursur構建到pCAMBIA2301植物表達載體上,利用農桿菌介導法將其導入到單性結實黃瓜品種中,并對PCR檢測為陽性的轉基因植株進行RT-PCR驗證;利用real-time RT-PCR方法分析ARF家族成員在生長素誘導后、開花時期及種子萌發階段的表達模式。【結果】通過與擬南芥和水稻ARF蛋白序列的比對,共得到18個黃瓜ARF蛋白質序列。將其連同擬南芥和水稻的ARF蛋白質序列共分為4大類。從結構上看,外顯子數目2-18不等,但同一類之間基因結構較為相似。進化樹分析顯示,18個基因之間的相似性不高;18個黃瓜ARF基因均有相對應的small RNA。其中, Csa010564、Csa011935、Csa015176、Csa020560和Csa022361可能都是miR160的靶基因。轉基因試驗進一步說明Csa010564、Csa011935和Csa015176在表達量上出現下降趨勢,而Csa020560和Csa022361的表達量與對照相比略有上升,說明Csa010564、Csa011935和Csa015176是miR160的靶基因;在生長素誘導表達的試驗中,Csa007296、Csa011935和Csa015176在根、莖和葉中的表達量均高于對照,說明ARF的表達受IAA的正調控;同時,以上3個基因在葉片和雌花花冠中的表達量均是開花第2 d低于開花當天,而在子房中的表達量確是第2天高于開花當天,尤其是Csa011935和Csa015176上調顯著,說明ARF在子房發育過程中起到至關重要的作用;ARF在種子萌發過程中的表達分析顯示:大部分基因在吸漲后12 h和48 h處于表達最高峰。【結論】ARF受生長素和相應的small RNAs調控。在黃瓜單性結實和種子萌發過程中,ARF可能起到了關鍵性作用。
    增氧栽培對桃幼樹根系構型及氮素代謝的影響
    肖元松1, 彭福田1, 張亞飛1, 齊玉吉1, 王貴芳1, 王新亮2, 束懷瑞1
    中國農業科學. 2014, 47(10):  1995-2002.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.10.013
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    【目的】探討增氧栽培對桃幼樹根系構型及根系氮素代謝的影響,為探明氧氣在桃樹根系生長發育中的作用奠定基礎。【方法】在大田栽培條件下,以2年生桃品種‘春美’為試材,試驗采用的增氧栽培裝置為硬質塑料盒,底部有大小均勻的小孔。設置每3 d通氣增氧1次,以不通氣為對照,共2個處理。每隔20 d測定不同處理桃幼樹生長期土壤氧氣含量的變化,同時測定桃幼樹根系活力、根系全氮含量以及根系轉氨酶活性;新稍停止生長后,使用專業版WinRHIZO根系分析系統測定根系構型參數。分析增氧栽培對土壤氧氣含量、桃幼樹根系構型、根系活力以及根系氮素代謝的影響。【結果】增氧栽培顯著提高了土壤氧氣含量;增氧栽培桃幼樹根系總長度、總表面積、一級側根數、二級側根數、根尖數、總體積、分枝數、交叉數較對照均有不同程度增加,分別比對照增加了50.53%、42.66%、13.64%、18.51%、44.94%、5.48%、37.01%和54.41%;一級側根長度和根系平均直徑減小;一級側根與垂直向下方向的夾角整體上減小,小夾角數量增多,根系趨向于垂直分布;直徑小于2 mm的根系干重顯著高于對照的,直徑大于5 mm的根系干重減少;增氧栽培的根系活力、根系硝酸還原酶(NR)、谷草轉氨酶(GOT)和谷丙轉氨酶(GPT)活性分別比對照提高了19.04%、29.80%、6.56%和19.91%;根系全氮含量較對照提高了18.90%;另外,增氧栽培的桃幼樹植株干物質積累量、干莖均高于對照。【結論】增氧栽培可較有效地提高土壤氧氣含量,土壤氧氣濃度的增加可促進桃幼樹根系的發生與生長;提高桃幼樹根系活力和氮素代謝水平,利于桃幼樹植株干物質積累,促進桃幼樹生長發育和形態建成。
    貯藏·保鮮·加工
    肌原纖維特性與雞肉原料肉品質的關系
    王春青1, 李俠1, 張春暉1, 陳旭華1, 孫紅梅1, 李銀1, 李海1, 何雷堂2
    中國農業科學. 2014, 47(10):  2003-2012.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.10.014
    摘要 ( 273 )   HTML ( 1 )   PDF (1016KB) ( 689 )   收藏
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    【目的】研究不同品種雞胸肉肌原纖維特性與原料肉品質的關系,為篩選雞肉加工專用品種、明確原料肉品質特性對雞肉加工制品的影響提供理論依據。【方法】通過掃描電鏡和透射電鏡觀察8個品種雞胸肉的微觀結構以及超微結構,利用Image-Pro Plus 6.0軟件定量分析肌原纖維直徑、密度以及肌節長度;同時結合原料肉蒸煮損失率、剪切力、質構特性以及肌原纖維小片化指數(MFI)等品質指標,借助相關分析,建立肌原纖維特性與原料肉品質之間的相關性。試驗數據采用SAS9.2軟件進行方差分析、多重比較分析和相關性分析。【結果】通過比較8個品種雞胸肉的基本化學組成成分,發現不同品種雞胸肉化學組成成分之間存在顯著差異(P<0.05),其中,烏雞的水分含量為75.44%,顯著高于(P<0.05)其它品種,而柴母雞的水分含量最低;蛋白質含量變幅較小,為22.03%—24.53%,三黃雞的蛋白質含量最高,貴妃雞的蛋白質含量最低;貴妃雞的肌內脂肪含量為3.11%,顯著高于(P<0.05)其它品種。通過對8個品種雞胸肉的基本品質指標分析,結果表明,不同品種雞胸肉的色澤、pH、嫩度、持水能力及質構特性存在顯著差異(P<0.05);矮腳雞的亮度值和紅度值顯著高于(P<0.05)其它幾個品種;烏雞胸肉的pH最高;貴妃雞、清遠雞、烏雞及童子雞胸肉的剪切力較其它幾個品種雞小;烏雞胸肉的蒸煮損失率最低。8個品種雞胸肉的微觀結構和超微結構觀察結果顯示,不同品種雞胸肉的肌原纖維直徑、密度、肌節長度及肌原纖維小片化指數之間也存在顯著差異(P<0.05),其中貴妃雞、清遠雞、烏雞及童子雞的肌原纖維直徑較細,密度較大;清遠雞的肌節長度最長;三黃雞和貴妃雞的MFI值較其它品種的大,分別為138.67和134.67。相關分析結果表明,肌原纖維直徑與剪切力呈顯著正相關(P<0.05),肌原纖維密度與剪切力呈顯著負相關(P<0.05);肌節長度與蒸煮損失存在顯著負相關關系(P<0.05)。【結論】肌原纖維特性與原料肉的品質存在密切的關聯性,肌原纖維特性會對原料肉品質以及加工特性產生重要影響。
    加熱對雞胸肉肌原纖維蛋白結構與凝膠特性的影響
    楊玉玲, 游遠, 彭曉蓓, 陳銀基
    中國農業科學. 2014, 47(10):  2013-2020.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.10.015
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    【目的】研究加熱溫度對肌原纖維蛋白二級結構和凝膠特性的影響,并探討肌原纖維蛋白二級結構與凝膠特性之間的內在關系。【方法】將活AA雞20只(40日齡)屠宰,取雞胸肉在-18℃下儲存,用于提取雞胸肉肌原纖維蛋白。用圓二色譜(CD)研究加熱過程中肌原纖維蛋白二級結構(α-螺旋,β-折疊,β-轉角和無規則卷曲)的變化;使用流變儀測定加熱溫度對肌原纖維蛋白的流變性質參數儲能模量G’和相位角正切值 (Tanδ)的影響;將肌原纖維蛋白在不同溫度下制備成凝膠,運用質構儀研究成膠溫度對凝膠硬度和彈性的影響;用低場核磁共振儀(NMR)測定不同加熱溫度下成膠的肌原纖維蛋白凝膠的弛豫時間T2,以此研究不同溫度下制得凝膠的水分布特性。利用SPSS17.0對所得的數據進行相關性分析等處理,以便闡明加熱溫度與肌原纖維蛋白二級結構及其凝膠特性的關系。【結果】加熱溫度顯著影響肌原纖維蛋白的二級結構。隨著加熱溫度升高,肌原纖維蛋白二級結構中α-螺旋含量逐漸降低。在30℃時α-螺旋含量為95.77%,加熱溫度在30—40℃以及70—80℃之間時α-螺旋含量變化很小,在40—70℃之間顯著下降(P<0.05),到80℃時下降到45.05%。 β-折疊含量在30—45℃之間隨溫度上升緩慢增加,在40—70℃之間顯著增加(P<0.05),超過70℃后含量僅略有增加;在30—80℃加熱范圍內,β-折疊含量從0.20%增加到12.65%。α-螺旋含量降低代表蛋白質分子展開程度增加,而β-折疊含量增加代表蛋白質分子間聚集程度增加。加熱溫度影響肌原纖維蛋白的流變性、質構特性和水分布特性。G’開始增加時的溫度為42℃,表明肌原纖維蛋白在此溫度下開始膠凝。在42—50℃之間,G’迅速增加到峰值177 Pa,之后G’迅速下降 (50—55℃),在55—75℃范圍內G’再次快速增加;肌原纖維蛋白凝膠硬度在40—75℃內隨溫度上升而顯著增大,在75℃時硬度達到最大值51.4 g。凝膠彈性在55℃達到彈性最大值0.754;在NMR圖譜中T2有 3個峰,其中T22表示不可移動水,肌原纖維蛋白成膠溫度在40—60℃內的凝膠T22值隨加熱溫度上升從403.7 ms降到265.6 ms,即T22向快弛豫方向移動,表明隨著溫度的升高,水分子移動性降低。經相關性分析發現,加熱溫度、β-折疊含量與凝膠G’和凝膠硬度呈極顯著正相關(P<0.01),相關系數均高于0.849,說明加熱引起了蛋白質分子展開、聚集、并導致蛋白質分子膠凝、凝膠的G’及硬度顯著變化。α-螺旋、β-折疊含量與凝膠的彈性和T22之間相關性不顯著(P>0.05)。綜合分析加熱溫度對α-螺旋含量、β-折疊含量和G’的影響,發現加熱溫度超過40℃時,加熱同時導致肌原纖維分子展開、分子間聚集和膠凝;并發現展開后的肌原纖維蛋白分子部分重排成β-折疊結構是導致凝膠G’增加的關鍵因素;分析加熱溫度對β-折疊含量和凝膠硬度的影響,發現β-折疊結構含量增加也是導致凝膠硬度增加的關鍵因素。【結論】肌原纖維蛋白從30℃加熱到80℃時,其α-螺旋含量顯著下降,β-折疊含量顯著提高,加熱引起蛋白質二級結構發生重大變化,肌原纖維蛋白在42℃開始膠凝。凝膠硬度在75℃時達最大值51.4 g。加熱溫度、β-折疊含量與凝膠的G’和硬度呈極顯著正相關,加熱過程中β-折疊含量增加是導致凝膠G’和硬度增加的關鍵。
    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    一例真間性豬的研究
    周怡1, 2, 趙海全2, 劉玉清2, 于輝2, 帥素容1, 李華1, 2
    中國農業科學. 2014, 47(10):  2021-2029.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.10.016
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    【目的】為探討間性豬的生殖遺傳發育基礎和優化豬的種質資源,對一例間性豬進行了外部形態、細胞遺傳、性激素、解剖以及組織病理學的研究。【方法】5月齡間性大白豬為試驗組,以與試驗組同窩的正常公母豬為對照組,分別進行內外生殖器官檢察;PCR檢測SRY基因;染色體組型和帶型分析,取外周血進行常規短期淋巴細胞培養,獲取中期細胞分裂相,制成染色體標本,G顯帶和C顯帶處理;放射免疫法測定靜脈血睪酮(testosterone, T)、雌二醇(estradiol, E2)、促黃體素(luteinizing hormone, LH)、促卵泡素(follicle- stimulating hormone, FSH)、孕酮(progesterone, PRG)和催乳素(prolactin, PRL)含量;生殖腺病理切片制做及觀察,取2 cm×2 cm大小生殖腺組織,10%甲醛固定后進行常規石蠟切片制作,蘇木(Hematoxylin)與伊紅(Eosin)染色(H.E.染色),鏡檢并顯微照相;下丘腦和垂體電鏡切片制做及觀察,取2 mm×2 mm大小腦部組織,2.5%戊二醛固定后進行常規電鏡切片制作,透射電鏡觀察并拍攝。【結果】結果表明,間性豬外生殖器為雌性表型,外陰位于肛門下方,陰蒂腫大突出于陰門之外,左側可見睪丸,右側隱睪,陰囊發育良好。間性豬和正常母豬染色體組型為38, XX,SRY陰性,核型組成為10sm+4st+12m+12t,G帶帶型沒有差異,C帶的顯帶基本相似,1、3、4、6、8、9、10、13、14和16號染色體均不同程度顯帶,以圓形帶為主。試驗組和對照組各號染色體的相對長度及臂比值差異均不顯著(P>0.05)。睪酮和雌二醇水平均介于正常公、母豬之間,促黃體素、促卵泡素、孕酮和催乳素水平均高于正常母豬,LH/FSH比值明顯低于正常母豬。剖檢發現間性豬有雌雄兩性生殖腺,有兩個卵睪體,左側有附睪,子宮體、子宮角和陰道明顯退化,陰蒂中隱藏有假陰莖。病理組織鏡檢發現卵睪體為睪丸和卵巢混合組織,柱狀上皮細胞退化,有正常萊氏細胞,無精原細胞或其殘留物存在;附睪假復層纖毛柱狀上皮細胞正常,內腔無精細胞或其殘留物;子宮內膜有較低程度退化,部分內膜腺正常。試驗組下丘腦和垂體分泌細胞較對照組發達,促性腺激素釋放激素(gonadotropin-releasing hormone, GnRH)神經元核大且飽滿,細胞器增多并融合;垂體以促性腺激素細胞為主,細胞數量明顯增多,分泌顆粒大小不均;催乳素細胞數量較正常母豬多,分泌顆粒電子密度也較大。【結論】該間性豬為真間性,無染色體易位現象,性激素紊亂,無種用價值。
    共生菌群在熊蜂生長發育過程中的動態變化
    徐龍龍, 吳杰, 郭軍, 李繼蓮
    中國農業科學. 2014, 47(10):  2030-2037.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.10.017
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    【目的】了解人工飼養的蘭州熊蜂(Bombus lantschouensis)腸道內共生菌群的組成,探明主要腸道共生菌群在熊蜂生長發育過程中的變化規律,為進一步開展熊蜂共生菌功能的研究奠定基礎。【方法】以蘭州熊蜂腸道總DNA為模板,使用細菌通用的774F和1391R引物進行PCR擴增,構建細菌16S rDNA文庫,挑取單克隆菌落測序,測得序列去除chimera后,以序列相似性97%為標準,劃分分類操作單元(operational taxonomic units,OTU),采用BLASTn進行序列同源性分析,確定細菌種類,分析熊蜂腸道菌群的組成。根據克隆文庫測得的Gilliamella apicola和Snodgrassella alvi細菌16S rDNA序列設計特異性引物。用G. apicola和S. alvi的特異性引物進行PCR擴增,構建重組子質粒,構建好的質粒經濃度測定后,10倍梯度稀釋成5個濃度梯度,進行熒光定量PCR檢測,繪制標準曲線。以蘭州熊蜂的卵、幼蟲、蛹以及0、5、10、15、20日齡的工蜂腸道DNA為模板,采用熊蜂β-actin為內參基因,對樣品中的共生菌G. apicola和S. alvi進行熒光定量PCR分析,并比較不同日齡、不同蟲態每微升腸道基因組DNA樣品中檢測到的細菌16S rDNA基因的拷貝數,分析共生菌數量在熊蜂生長發育過程中的變化。不同日齡、不同蟲態之間相對表達量的顯著性差異用軟件SPSS19.0的單因素ANOVA方差分析進行統計。【結果】從文庫中隨機挑選213個單克隆進行測序,經過Chimeras分析后,共得到202個有效序列,這些序列共劃分為16個OTU。測得的序列與登錄的相應細菌16S rDNA序列的相似性在93%—99%。在克隆文庫測得的細菌16S rDNA序列中,G. apicola占45%、S. alvi占30%、Bifidobacterium占10%、Fructobacillus fructose占5%、Lactobacillus占2%、Flavobacterium aciduliphilum占2%,其他細菌占6%。其中G. apicola和S. alvi為蘭州熊蜂腸道內的主要共生菌,qPCR結果表明兩種共生菌在不同日齡、不同蟲態的熊蜂腸道內都能檢測到,兩種細菌的數量在熊蜂發育過程中的變化趨勢相似,即先增加后減少,最后達到穩定狀態。G. apicola和S. alvi在熊蜂的卵、幼蟲和蛹中數量都較少,在5日齡時的數量達到峰值,顯著高于其他日齡,之后又逐漸減少,在15日齡后趨于穩定,第15、20日齡之間差異不顯著。【結論】人工飼養的蘭州熊蜂腸道中主要有4個種屬的常見共生菌:G. apicola、S. alvi、F. fructosus和Bifidobacterium,其中G. apicola和S. alvi是其體內的優勢菌。G. apicola和S. alvi在熊蜂中都具有水平和垂直傳播的特性,兩種共生菌在熊蜂的卵、幼蟲和蛹中都檢測到,但數量較少,工蜂出房后細菌大量增殖并在出房15 d左右形成穩定的共生菌群。熊蜂生長發育過程中體內共生菌數量的變化可能與這兩種細菌對熊蜂的作用有關。
    研究簡報
    裸燕麥萌發期耐鹽性綜合評價與耐鹽種質篩選
    陳新1, 張宗文1, 2, 吳斌2
    中國農業科學. 2014, 47(10):  2038-2046.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.10.018
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    【目的】對來自不同生態區的278份裸燕麥種質在萌發期的耐鹽性進行綜合評價,以期為裸燕麥萌發期耐鹽性的鑒定和評價提供方法指導,同時為裸燕麥耐鹽育種的親本選擇提供豐富的耐鹽材料。【方法】以1.2%NaCl水溶液進行鹽脅迫,以蒸餾水培養為對照,利用培養皿紙上發芽法在人工氣候培養箱中進行裸燕麥種質萌發期的耐鹽性鑒定,培養條件為25℃恒溫、相對濕度(70±5)%、每天12 h光照(6:00—18:00)、光照強度150 μmol?m-2?s-1。以胚根至少與種子等長、苗高不短于種子長的1/2為發芽標準,培養96 h時統計各供試種質的發芽勢,培養168 h時統計各供試種質的最終發芽率并測量幼苗的最長初生根長和苗高,以發芽勢、發芽率、根長、苗高4個性狀來鑒定供試種質對鹽脅迫的反應。以基于4個鑒定指標的耐鹽系數為評價依據,根據各指標耐鹽系數的隸屬函數值的變異系數來分配各指標的權重,利用加權隸屬函數法對供試278份裸燕麥種質進行綜合評價,結合聚類分析對供試種質進行耐鹽性級別劃分。【結果】與正常條件相比,在1.2% NaCl脅迫下,除了SHX88和NM47以外,其他所有材料的發芽勢和發芽率都降低;所有材料的根長和苗高都受到抑制。不同材料在4個鑒定指標上都表現出差異。根據加權隸屬函數值和聚類分析,可將供試278份裸燕麥種質分為耐鹽性不同的5個級別:17份材料高度耐鹽(1級)、114份材料耐鹽(2級)、106份材料中等耐鹽(3級)、25份材料對鹽脅迫敏感(4級)、16份材料對鹽脅迫高度敏感(5級)。在4項鑒定指標中,發芽勢和發芽率與萌發期耐鹽性的關系最為密切,但發芽率在材料間的表現比發芽勢更為穩定。【結論】發芽率可作為裸燕麥萌發期耐鹽性快速鑒定或種質資源初步篩選的鑒定指標。加權隸屬函數法對于裸燕麥種質耐鹽性綜合評價具有較好的應用價值。SHX75等17份高耐鹽性裸燕麥材料可進一步用于耐鹽機理研究、耐鹽育種以及鹽堿地栽培。
    水氮管理模式對雜交秈稻岡優527群體質量和產量的影響
    孫永健1, 馬均1, 孫園園2, 徐徽1, 嚴奉君1, 代鄒1, 蔣明金1, 李玥1
    中國農業科學. 2014, 47(10):  2047-2061.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.10.019
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    【目的】研究水氮管理模式對雜交秈稻群體質量及產量的影響,為水稻水肥高效利用提供依據。【方法】以雜交秈稻岡優527為材料,通過淹灌(W1)、控制性交替灌溉(W2)和旱種(W3)3種灌水處理及4種氮肥運籌處理(基肥﹕分蘗肥﹕穗肥分別為7﹕3﹕0、5﹕3﹕2(穗肥于倒4葉齡期施入)、3﹕3﹕4(穗肥于倒4、2葉齡期分2次等量施入)、2﹕2﹕6(穗肥于倒4、2葉齡期分2次等量施入),分別記為N1、N2、N3、N4),并設置不施氮處理,記為N0,分析水氮管理模式對雜交秈稻群體質量和產量形成的影響,并探討水氮互作下群體質量指標與產量間的關系。【結果】水與氮對水稻主要生育時期干物質累積、葉面積指數(LAI)、抽穗期粒葉比、劍葉凈光合速率、群體透光率及產量均存在顯著的互作效應。互作效應分解分析表明,適當的氮肥后移處理、W2處理對產量均表現為正效應,且氮肥運籌效應大小表現為:N3>N2>N1,氮肥后移比例過大至N4處理水平、W3處理均會加重灌水處理的負效應;而水氮的交互作用結果表明,W2處理相對于其他灌水處理能促進氮肥肥效,達到以水促肥的目的,且W2模式下氮肥后移量可占總施氮量的40%,與基肥﹕分蘗肥﹕穗肥(倒4、2葉齡期分2次等量施入)為3﹕3﹕4氮肥運籌模式(N3處理)相配套,其水氮交互正效應不同程度的高于其他處理,能及時對群體分蘗數進行調控,提高成穗率,保證抽穗期水稻適宜的LAI及粒葉比,適當降低了上3葉葉傾角,提高了高效葉面積率及保持了群體透光率,有利于提高結實期群體光合產物的積累,并在保證一定數量有效穗及結實率的前提下,顯著提高穗粒數及千粒重,最終促進了產量的增加,為本試驗條件下最佳的水氮耦合運籌方式。而其他各水氮處理出現交互優勢減弱,甚至出現負效應,均不利于產量的提高;尤其W3處理和氮肥運籌的互作效應對產量的影響均為負值,且氮肥后移比例過重會導致負效應加重;本試驗旱作模式下,結合產量表現,應減少氮肥的后移量,氮肥后移量可占總施氮量的20%—40%為宜,以緩解水氮互作下的負效應,而淹灌模式下,氮肥后移量可占總施氮量的40%—60%為宜。相關分析表明,水氮互作下各群體質量指標與產量間顯著或極顯著正相關(r=0.589*—0.978**),尤其以抽穗后群體干物質增加量、齊穗至齊穗后20 d群體透光率的減少量與產量相關性較高。【結論】本試驗條件下,W2N3為最優的水氮調控模式,在一定程度上調節并優化水稻群體質量指標體系,提高稻谷產量,W1模式與N3氮肥運籌為宜,而W3模式下可適當減少氮肥的后移量以基肥﹕分蘗肥﹕穗肥(倒4葉齡期一次性施入)為5﹕3﹕2的氮肥運籌模式(N2處理)為宜。
    一個甘藍型油菜胚珠敗育突變體的形態鑒定及生理特性分析
    許汪潔, 傅鷹, 董紅利, 陳致富, 張沁蕓, 毛少帥, 賀亞軍, 錢偉
    中國農業科學. 2014, 47(10):  2062-2068.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.10.020
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    【目的】油菜胚胎的發育與油菜產量的構成因子、粒重和每莢果粒數密切相關。通過對油菜胚珠發育障礙突變體的形態鑒定和生理特性分析,揭示油菜胚胎的發育機制。【方法】對一個胚珠發育障礙的突變株OVA047的胚珠發育進行了組織解剖學觀察,并對可能影響敗育的硼營養以及發育中的溫度變化等因素進行了分析。采用醋酸洋紅染色法鑒定OVA047的花粉育性,選取OVA047植株上即將開放的花蕾,人工去雄授粉后,每隔4 h剝取子房,觀察花粉管伸長情況。對正常材料和突變體OVA047一個月齡的幼苗進行葉面施硼處理,調查營養生長情況,花粉育性和結實率。對OVA047人工剝蕾去雄并授粉,標記授粉時間,分別在授粉后不同時期觀察統計敗育率,記載日均溫度和每日最高溫度,調查溫度與敗育率的相關性,用SAS進行統計分析。【結果】突變體OVA047的雄蕊和雌蕊發育正常,花粉可染率95.90%。花粉管萌發正常并能到達胚珠,授粉后7 d和14 d胚珠解剖觀察均發現其發育良好,授粉20 d后胚胎出現敗育,尤其主花序頂部敗育嚴重,授粉35 d后該部位平均每果有效胚珠數為0.8,為對照的4%。在相同硼肥量的處理中,正常材料與OVA047葉片硼含量均隨著施硼量的增加而增加,OVA047葉片的硼含量與正常材料無顯著差異;在不同施硼處理間,OVA047的敗育程度無顯著變化,施硼處理后OVA047依舊敗育,平均每果有效胚珠數僅為3.2,平均敗育率為60%左右,而對照材料不論施硼處理與否均結實正常,平均每果有效胚珠數為29。2年觀察結果均顯示突變體OVA047在重慶種植時,主花序頂部、中部、基部胚珠的大規模敗育現象均發生在溫度顯著上升時期,胚珠發育后期隨溫度升高而敗育加劇,不同組織部位的胚珠敗育率與日最高氣溫相關聯。【結論】突變體OVA047的敗育并非源于受精障礙,與硼營養障礙無關,但可能受環境溫度的影響。
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