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當期目錄

    2014年 第47卷 第12期 刊出日期:2014-06-15
      
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    小麥新品種川麥104的遺傳構成分析
    李俊1, 2, 萬洪深2, 楊武云2, 王琴2, 朱欣果2, 胡曉蓉2, 魏會廷3, 湯永祿2, 李朝蘇2, 彭正松4, 周永紅1
    中國農業科學. 2014, 47(12):  2281-2291.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.001
    摘要 ( 327 )   HTML ( 1 )   PDF (695KB) ( 802 )   收藏
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    【目的】解析突破性高產小麥新品種川麥104的遺傳構成,探討雙親川麥42和川農16對其高產特性的貢獻。【方法】利用已構建的遺傳連鎖圖譜上的176個SSR和683個DArT標記對川麥104及其親本進行分析,了解川麥104的遺傳構成;根據已定位到的產量性狀QTL,分析來源于雙親的染色體區段對川麥104產量相關性狀的貢獻。【結果】在川麥104的雙親具有差異的859個多態位點中(22個位點缺失),有522個位點上的等位基因來源于川麥42,315個位點上的等位基因來源于川農16;川麥104更多地繼承了川麥42的遺傳成分(60.8%);川麥104中來源于雙親的遺傳位點在A、B和D基因組分布不同,來源于川麥42的等位位點在A、B和D基因組所占比例分別為55.00%、60.20%和67.27%;川麥104中來源于雙親的等位位點在21條染色體上的分布也不同,來源于川麥42的等位位點主要分布于3A、5A、7A、1B、5B、7B、3D、4D、5D和7D染色體上,來源于川農16的等位位點主要分布于4A、3B、4B、6B、1D、2D和6D染色體上。川麥104來源于雙親的染色體區段(遺傳距離大于5 cM)共68個,總長度為3 089.6 cM;來源于川麥42和川農16的染色體區段分別為36和32個,來源于川麥42的染色體區段主要分布在3D、5D、7A、7B和7D染色體上,來源于川農16的染色體區段主要分布在3B、4B和6D染色體上;在A和D基因組川麥104來源于川麥42的染色體區段比川農16的多,B基因組中來源于川農16的染色體區段比川麥42的多。在1B、1D、2B、4A、4D、5A、5B、5D和7A染色體上,9個來源于川麥42的染色體區段以及5個來源于川農16的染色體區段富集了與產量性狀相關的QTL,其中,在1BS和4A染色體上來源于川麥42的染色體區段攜帶增加穗粒數的QTL等位位點;在1D、2B和4A染色體上來源于川農16的染色體區段攜帶增加單位面積穗數的QTL等位位點;5B染色體上來源于川麥42的染色體區段和4A、4D染色體上來源于川農16的染色體區段均攜帶增加千粒重的QTL等位位點,這些QTL的聚合對川麥104的產量三因素有增效作用。【結論】小麥新品種川麥104的高穗粒數特性來源于川麥42,多穗數特性來源于川農16,其千粒重特性雙親均有貢獻,表明雙親的正效產量性狀QTL重組是川麥104的高產遺傳基礎。
    小麥鹽脅迫響應基因TaSRP的克隆及功能鑒定
    胡笛1, 2, 徐兆師2, 崔曉玉2, 陳明2, 李連城2, 馬有志2, 張小紅1
    中國農業科學. 2014, 47(12):  2292-2299.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.002
    摘要 ( 340 )   HTML ( 2 )   PDF (642KB) ( 675 )   收藏
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    【目的】土壤鹽堿化是制約中國小麥生產的重要因素之一,耐鹽性改良成為重要的育種目標。分析小麥TaSRP的功能,解析TaSRP的耐鹽性作用機制。【方法】對小麥鹽處理轉錄組測序結果進行分析,發現一個受鹽脅迫誘導表達的小麥凝集素類基因TaSRP。根據TaSRP編碼的氨基酸序列,通過在NCBI中比對得到水稻、大豆和擬南芥中與TaSRP相似的蛋白序列,利用DNAMAN和MEGA5.05軟件進行多重序列比對和同源性分析。根據TaSRP的保守序列設計特異引物,利用TaSRP的實時熒光定量PCR檢測TaSRP在不同脅迫處理條件下的表達模式;構建帶有CaMV 35S啟動子的16318hGFP-TaSRP綠色熒光表達載體,利用瞬時轉染法將重組質粒和對照空載體導入擬南芥原生質體,室溫黑暗培養16 h,激光共聚焦顯微鏡下觀察綠色熒光信號;擴增TaSRP啟動子序列,利用植物順式作用元件數據庫PLACE(http: //www.dna.affrc.go.jp/PLACE)分析啟動子區域中參與非生物脅迫響應的順式作用元件;將TaSRP的cDNA序列連入帶有CaMV 35S啟動子的pBI121表達載體中構建pBI121-TaSRP表達載體,轉入C5C81農桿菌中,采用蘸花法侵染擬南芥得到轉基因株系,并進行耐鹽性鑒定。【結果】TaSRP具有EUL保守區,屬于衛矛凝集素(EUL)家族,定位在細胞質內。氨基酸序列同源性及系統發育樹分析發現,TaSRP與水稻的OSR40類蛋白(OSR40g3、OSR40g2和OSR40c1)的同源性最高;與擬南芥、大豆的同源性較低。TaSRP啟動子含有一系列對鹽、ABA和低溫等非生物脅迫響應的調控元件。實時熒光定量PCR分析顯示,TaSRP受ABA和鹽脅迫上調表達,對干旱脅迫無明顯響應。抗性試驗結果顯示,在不加NaCl的條件下,野生型與過表達株系總根長基本一致,在125 mmol•L-1 NaCl和150 mmol•L-1 NaCl處理的培養基上,3個轉基因擬南芥株系的總根長均大于野生型擬南芥的總根長,并達到顯著性差異,表明過表達株系有較好的耐鹽性,TaSRP在擬南芥中過表達能夠提高擬南芥對鹽脅迫的抗性。【結論】TaSRP提高了轉基因擬南芥對高鹽的抗性。
    小麥親本及其雜交后代苗期氮代謝相關指標的遺傳與表達差異
    王琳琳1, 王平1, 2, 王振林1, 孫愛清1, 楊敏1, 王春微1, 儀小梅1, 韓曉玉1, 尹燕枰11
    中國農業科學. 2014, 47(12):  2300-2312.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.003
    摘要 ( 274 )   HTML ( 1 )   PDF (667KB) ( 516 )   收藏
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    【目的】分析小麥氮代謝相關指標的遺傳與表達差異,為選育小麥氮高效品種提供理論依據。【方法】選用6個不同氮效率小麥品種及其組配的3個雜交組合,采用霍格蘭營養液進行苗期試驗,設置3個氮水平:低氮(LN)、正常供氮(CK)、高氮(HN),分別為0.2、4和8 mmol•L-1,在3個氮水平下對小麥苗期形態、氮代謝相關酶、氮含量和氮素積累量進行遺傳分析,同時探討了根葉的氮代謝相關基因的表達量差異。【結果】根長和根鮮重在低氮水平下明顯高于正常供氮,雜種優勢表現為負向。苗高和苗鮮重隨著氮水平的增加呈拋物線增長趨勢,雜種優勢表現為超中親甚至超高親。根長隨氮水平增加先大幅降低后趨于平緩,而苗高則先大幅下降后趨于平緩。根苗鮮重變化規律與根長和苗高一致。根含氮量隨著氮水平增加呈上升趨勢,而葉片含氮量和氮素積累量則先大幅升高后小幅下降,高氮水平下根葉含氮量雜種優勢顯著。硝酸還原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性均隨著氮水平升高而升高,硝酸還原酶活性的雜種優勢均為負向,而谷氨酰胺合成酶活性表現為正向雜種優勢。硝酸還原酶活性的雜種優勢變化與根系性狀基本一致,谷氨酰胺合成酶活性雜種優勢與地上部幼苗性狀基本一致。根系硝酸轉運蛋白的3個基因的表達量趨勢一致,均隨著氮水平升高呈先大幅下降后趨于平緩,且雜種優勢整體表現為正向。葉片NRT1.1和GS1c的表達量均隨著氮水平增加呈先大幅上升后小幅下降趨勢,雜種優勢整體表現為正向。小麥根系與葉片NRT1.1的表達變化趨勢不一致,根系NRT1.1的表達量在氮脅迫時大幅升高,而葉片NRT1.1的表達量在氮脅迫時大幅下降。綜合所測15項指標結果顯示,在低氮水平下低氮高效品種YM35和高氮水平下高氮高效品種DK138多數指標較高。組合YM35×DK138是由低氮高效品種和高氮高效品種雜交而成,該組合在低氮水平15項指標中有10項指標較高,且在正常供氮和高氮水平下有6項和5項指標較高。【結論】與氮素吸收密切相關的根系指標隨著氮水平增加先大幅下降后趨于平緩。與氮素利用相關的指標和基因表達隨著氮水平增加先大幅增加后趨于平緩。3個組合在不同氮水平下大多數指標表現為正向雜種優勢。以低氮高效和高氮高效品種作親本組配利于在低氮環境下對優良后代的選擇,以氮高效品種作親本有利于后代在正常供氮時的生長。
    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    亞種間雜交稻不同冠層葉形組合產量差異及其形成機理
    姜元華, 張洪程, 韋還和, 趙可, 許俊偉, 戴其根, 霍中洋, 許軻, 魏海燕, 郭保衛
    中國農業科學. 2014, 47(12):  2313-2325.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.004
    摘要 ( 314 )   HTML ( 1 )   PDF (822KB) ( 910 )   收藏
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    【目的】旨在明確稻麥兩熟制地區超高產栽培條件下甬優系列秈粳雜交稻不同冠層葉形組合產量差異及其形成機理。【方法】2011—2012年,在長江下游稻麥兩熟制地區(江蘇常熟、揚州)選用甬優系列冠葉適中型組合A26/F9250、A16/F9250、甬優12、甬優13與冠葉過長型組合A43/F8585、A41/F8585、甬優15、甬優11為試驗材料,在超高產栽培條件下,系統研究了二者產量構成因素特征、莖鞘物質積累與轉運機制、葉片光合特性和強、弱勢粒灌漿特性等方面的差異。【結果】(1)兩年、兩點的試驗均表明,秈粳亞種間雜交稻冠葉適中型產量明顯高于冠葉過長型組合,2011年常熟、2011年揚州、2012年常熟和2012年揚州冠葉適中型組合實際產量分別達11.62、11.98、12.51、和12.30 t•hm-2,較冠葉過長型組合分別增產8.85%、9.75%、9.60%和10.26%。與冠葉過長型組合相比,冠葉適中型組合有效穗數略多,每穗粒數明顯多,群體穎花量大、飽粒千粒重小,最大庫容重與冠葉過長型組合相當,但籽粒充實度明顯高,說明冠葉適中型組合較冠葉過長型組合增產的主要原因為籽粒充實度的提高。(2)冠葉適中型組合抽穗期單莖莖鞘重、乳熟期單莖莖鞘重、抽穗至成熟期的莖鞘表觀輸出量、表觀輸出率和表觀轉運率低于冠葉過長型組合,但成熟期單莖莖鞘重、抽穗至乳熟期的最大輸出量、最大輸出率、最大轉運率均高于冠葉過長型組合。說明冠葉適中型組合在結實期具有合理的莖鞘物質轉運機制。(3)與冠葉特長型組合相比,冠葉適中型組合葉面積指數抽穗期稍低,乳熟期相當,成熟期明顯高;凈光合速率在抽穗期和乳熟期相當,在成熟期明顯高;光合勢在抽穗期至乳熟期相當,乳熟至成熟期明顯高;葉面積衰減率和凈光合速率衰減率在抽穗至乳熟期以及乳熟至成熟期均明顯高。說明冠葉適中型組合結實后期光合生產具有優勢。(4)與冠葉過長型組合相比,冠葉適中型組合強勢粒起始生長勢(R0)高、達到相對最大灌漿速率的時間(Tmax)推遲、活躍灌漿期(D)和有效灌漿時間(T99)延長,相對最大灌漿速率(RGRmax)和相對平均灌漿速率(RGRmean)略低,終極充實度(A)高;冠葉適中型組合弱勢粒R0低,Tmax推遲,D和T99延長,RGRmax和RGRmean略高,A也明顯高。【結論】在稻麥兩熟制稻區超高產栽培條件下,甬優系列冠葉適中型組合具有明顯的產量優勢;結實期合理的莖鞘物質轉運機制、較強的光合生產性能和平緩持久的灌漿特性是該類組合產量優勢形成的主要生理基礎。
    磷酸二銨對大豆超高產品種養分吸收與利用的影響
    趙玉昆1, 張惠君1, 敖雪1, 王海英1, 王文斌2, 宋書宏2, 謝甫綈1
    中國農業科學. 2014, 47(12):  2326-2334.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.005
    摘要 ( 288 )   HTML ( 1 )   PDF (491KB) ( 538 )   收藏
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    【目的】探索超高產大豆對氮、磷、鉀養分的吸收利用規律,及其與普通品種養分吸收利用的特異性。【方法】于2011和2012年,通過盆栽試驗研究超高產品種遼豆14、中黃35與普通品種遼豆11在不同磷酸二銨施肥水平下,植株體內的氮、磷、鉀養分含量和吸收積累規律。本試驗采用品種、施肥量完全隨機試驗設計,以磷酸二銨苗期施入,施肥量設5個水平,分別為:F0:0 mg•kg-1干土;F50:50 mg•kg-1干土;F100:100 mg•kg-1干土;F150:150 mg•kg-1干土;F200:200 mg•kg-1干土。在大豆的苗期(V3)、開花期(R2)、鼓粒中期(R6)、鼓粒末期(R7)和成熟期(R8)對各處理選取3盆生長一致的植株混合取樣,精細沖根。按器官分開后,在105℃下殺青30 min,80℃下烘干至恒重,測定干物質重量。留小樣粉碎后,用濃H2SO4-H2O2法消煮,消煮液中的氮用凱氏定氮儀(KN520)測定,磷用鉬酸銨比色法測定(UV-2450),鉀用火焰光度計(PEAA800)測定。干物質量乘以N、P、K百分含量為N、P、K積累量;由籽粒中養分含量與單株養分積累量的比值計算得養分收獲指數;由單株養分積累量和單株籽粒產量計算得生產單位重量籽粒所需的養分數量。【結果】大豆植株的氮、磷、鉀養分積累與利用在品種間差異顯著。超高產大豆從出苗到成熟需要積累較多的養分,其地上部和根部氮、磷積累量除苗期外均顯著高于普通品種,鼓粒中期的根部鉀素積累量顯著高于普通品種。超高產大豆具有較強的養分轉運能力,其氮、磷、鉀收獲指數顯著高于普通品種。同時,超高產大豆的養分利用效率較高,超高產大豆生產單位重量籽粒所需的養分數量顯著低于普通品種。施肥對大豆植株的養分積累、轉運與利用有顯著影響。在各生育時期,施肥處理的大豆植株對氮、磷、鉀的吸收,養分收獲指數及生產單位重量籽粒所需的養分數量均顯著高于對照,且均有隨施肥量的增加而增加的趨勢。其中,氮和磷的積累量、鉀素收獲指數、生產單位重量籽粒所需的氮磷養分數量,無論超高產品種還是普通品種均在最高施肥水平(200 mg•kg-1干土)下達到最大,超高產品種生產單位重量籽粒所需的氮、磷養分數量較普通品種的增加量少;而鉀素積累量、氮和磷的收獲指數、生產單位重量籽粒所需的鉀素數量在超過一定施肥量后反而有所降低,超高產品種較普通品種的降低幅度小。【結論】超高產品種比普通品種有更強的養分吸收轉運能力和更高的養分利用效率。施肥顯著增強大豆對氮、磷、鉀的吸收和轉運能力,卻降低了養分利用效率。
    植物保護
    灰葡萄孢蠶豆分離物的遺傳多樣性
    黃燕1, 2, 朱振東1, 段燦星1, 武小菲1, 東方陽2
    中國農業科學. 2014, 47(12):  2335-2347.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.006
    摘要 ( 358 )   HTML ( 1 )   PDF (689KB) ( 433 )   收藏
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    【目的】灰葡萄孢是引起蠶豆赤斑病、花腐病和莢腐病的重要病原菌,其為包含兩個稱作類群I和類群II的復合種,具有高度的遺傳變異。然而,危害蠶豆的灰葡萄孢復合種地位及遺傳特征尚未被研究。論文旨在對中國6個不同地理來源蠶豆灰葡萄孢復合種的地位進行鑒定,研究其遺傳多樣性及群體間的遺傳分化,為探明病害流行規律及制定防治策略提供依據。【方法】在PDA培養基上觀察分離物形態特征。用Flipper和Boty特異性引物檢測分離物的轉座子基因型。葡萄孢復合種所屬類群通過Bc-hch基因的PCR擴增酶切多態性鑒定,SSR標記分析解析其遺傳多樣性和遺傳分化。【結果】100個灰葡萄孢分離物均為灰葡萄孢類群II,共產生菌核型、菌絲型和分生孢子型3種類型菌落形態,其中76個分離物為菌核型。92個分離物為轉座子基因型,分別含有Boty、Flipper和Boty+Flipper,其中僅含Boty分離物最多,占檢測分離物的61.0%。江蘇分離物只含有單一Flipper,重慶、四川、甘肅和河北分離物只含有單一Boty。基于SSR分析,100個分離物被鑒定為92個多位點基因型,6個群體的平均基因多樣性指數和平均基因型多樣性指數分別為0.5140和0.9982;分子方差分析(AMOVA)發現群體內遺傳變異占總變異的86.70%。標準關聯指數rD值范圍為0.0312—0.1261,平均0.0491;遺傳固定指數(FST)在0.0085—0.2650,平均為0.1330。UPGMA聚類將100個分離物劃分為10個遺傳組,大部分遺傳組包含不同地理來源的分離物。貝葉斯(Bayesian)推理分析將92個多位點基因型分為兩個遺傳類群,其中重慶和四川群體聚為一類,青海群體單獨聚為一類,而江蘇、河北和甘肅群體由兩個不同遺傳類群組成。【結論】源于蠶豆的灰葡萄孢群體由灰葡萄孢類群II組成,分離物的菌落形態以菌核型為主,絕大多數分離物為轉座子基因型,但轉座子基因型分布明顯存在地域差異。調查的6個群體都具有高水平的遺傳多樣性,遺傳變異主要來源于群體內,生殖方式以有性繁殖為主,大部分群體間存在中等到大的遺傳分化。
    大麗輪枝菌分泌蛋白提取方法比較
    肖紅利, 桂月晶, 祁偉彥, 陳捷胤, 李蕾, 徐明, 戴小楓
    中國農業科學. 2014, 47(12):  2348-2356.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.007
    摘要 ( 308 )   HTML ( 1 )   PDF (652KB) ( 650 )   收藏
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    【目的】采用超濾法(UF)、三氯乙酸沉淀法(TCA)、離子交換富集法(IEX)分別從大麗輪枝菌(Verticillium dahliae)高致病性菌株VdG1培養上清液中提取分泌蛋白,對提取樣品進行質譜鑒定。尋找適合大麗輪枝菌分泌蛋白的提取方法,為大麗輪枝菌分泌蛋白組深入研究奠定基礎。挖掘大麗輪枝菌分泌蛋白中潛在的致病相關蛋白,為其深入功能驗證及致病機理研究提供平臺。【方法】3種方法提取大麗輪枝菌VdG1分泌蛋白,shot-gun方法進行質譜鑒定。利用生物信息學軟件WoLFPSORT、SignalP、TMHMM、PHOBIUS對其中經典分泌蛋白進行預測。通過CAZy和PHI數據庫進行經典分泌蛋白中碳水化合物水解酶(CAZy)和病原菌寄主互作因子(PHI)注釋,BLASTp軟件進行RxLx、LysM、Cys Pattern等模體蛋白比對分析。提取的蛋白樣品接種感病棉種(軍棉1號)進行樣品生物學活性及致病性檢測。【結果】TCA法、IEX法和UF法制備大麗輪枝菌分泌蛋白,其提取效率分別為1.18、0.96和0.56 mg?L-1。SDS-PAGE電泳檢測顯示UF法提取的蛋白樣品條帶少而模糊。而TCA法和IEX法提取的蛋白樣品條帶較多,樣品的純度也較高;經生物信息學軟件預測分析,提取的蛋白樣品中含有經典分泌蛋白分別為124、112和75個;質譜鑒定的分泌蛋白中含有潛在致病因子分別為98、85和57個;另外,IEX法制備大麗輪枝菌分泌蛋白效果較好,具有小分子偏好性,且能夠保持樣品的生物學活性,該蛋白樣品接種棉花葉片能夠引起萎蔫、壞死的癥狀。【結論】3種方法提取大麗輪枝菌分泌蛋白,UF法提取效率最低,純度最差,蛋白數量最少,蛋白樣品中含有潛在的毒素蛋白數量也最少,而且對于大體積處理相當耗時。TCA法和IEX法都適合大麗輪枝菌分泌蛋白的制備,但是TCA法制備過程中不能保持樣品的生物學活性,后續適合于2-D電泳檢測等試驗。IEX法首次應用于病原菌分泌蛋白的制備,操作簡單、方便,全部過程均由儀器系統完成。制備的大麗輪枝菌分泌蛋白具有生物學活性,能夠引起棉花葉片的萎蔫、壞死病癥。另外,數據庫及軟件比對分析發現大麗輪枝菌分泌蛋白組中含有CAZy酶類61個、PHI相關蛋白38個、RxLx模體蛋白13個、LysM模體蛋白1個、Cys Pattern的模體蛋白15個、VdNEP蛋白家族2個。該結果將為致病相關蛋白的篩選和深入功能驗證提供重要依據。
    尖孢鐮刀菌FoPLC4參與調控孢子形成和致病性
    孫玲, 褚小靜, 郝宇, 張洪濱, 梁元存
    中國農業科學. 2014, 47(12):  2357-2364.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.008
    摘要 ( 325 )   HTML ( 3 )   PDF (588KB) ( 508 )   收藏
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    【目的】黃瓜枯萎病是黃瓜生產中的重要病害,其病原菌為尖孢鐮刀菌黃瓜專化型(Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum)。研究旨在明確尖孢鐮刀菌黃瓜專化型編碼磷脂酶C(phospholipase C,PLC)的FoPLC4在調控分生孢子形成和致病性等方面的功能。【方法】采用生物信息學方法,確定FoPLC4在染色體上的位置,分析FoPLC4結構。基于尖孢鐮刀菌番茄專化型基因組數據庫,采用特異性引物克隆黃瓜枯萎病菌FoPLC4。根據同源重組原理構建攜帶潮霉素磷酸轉移酶(hygromycin phosphotransferase,HPH)基因的敲除載體,利用PEG(polyethylene glycol)介導的方法轉化原生質體,獲得黃瓜枯萎病菌的敲除突變體?FoPLC4和遺傳回復突變體?FoPLC4/plc4。轉化子經潮霉素B平板篩選后通過PCR和RT-PCR分子驗證。在PDA(potato dextrose agar)培養基上測定?FoPLC4生物學性狀。利用分生孢子接種黃瓜胚根測定?FoPLC4在黃瓜幼苗上的致病性。【結果】FoPLC4位于尖孢鐮刀菌基因組的4號染色體,DNA全長3 282 bp,不含內含子,編碼1 093個氨基酸;FoPLC4含有5個結構域,包括EF手形(EF-hand)區、PH(pleckstrin homology)區、C2區和2個催化區,屬于PLCδ亞型。與野生型菌株相比,?FoPLC4菌落生長速率沒有顯著改變,但氣生菌絲較疏松;?FoPLC4可以同時產生大型分生孢子和小型分生孢子,大型分生孢子只占孢子總數的12.1%,而野生型菌株在相同條件下只能產生小型分生孢子,?FoPLC4產孢量下降了82.2%。致病性測定表明?FoPLC4在黃瓜幼苗上的萎蔫癥狀明顯減輕,接種10 d后病情指數下降了53.3%。回復突變體?FoPLC4/plc4在菌落生長、產孢和致病性等性狀與野生型相比沒有顯著差別。【結論】尖孢鐮刀菌黃瓜專化型FoPLC4全長3 282 bp,不含內含子,編碼1 093個氨基酸。與野生型相比,?FoPLC4分生孢子的產孢類型明顯改變、產孢數量和對黃瓜幼苗的致病性顯著降低。FoPLC4在調控尖孢鐮刀菌分生孢子形成和致病性中發揮重要作用。
    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    黃土坡耕地地表糙度的空間異質性研究
    張莉1, 2, 張青峰1, 2, 趙龍山1, 2, 王健1, 吳發啟1
    中國農業科學. 2014, 47(12):  2365-2373.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.009
    摘要 ( 274 )   HTML ( 1 )   PDF (660KB) ( 645 )   收藏
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    【目的】探討微尺度下(2 cm×2 cm)地表糙度在侵蝕過程中的空間異質性規律,為進一步理解和定量化描述地表糙度與土壤侵蝕的相互耦合關系奠定基礎,并為黃土高原坡耕地水土流失的治理提供一定的理論依據。【方法】以黃土高原不同耕作措施條件下(4種常見的農業耕作措施:人工鋤耕、人工掏挖、等高耕作、直線坡(對照)的坡耕地為研究對象,通過室內人工模擬降雨實驗,利用激光掃描儀獲取地表糙度數據,運用地統計學和分形維數方法對地表糙度的空間分布特征及變異性進行研究。【結果】基本統計特征分析表明,黃土坡耕地地表糙度在整體上的分布較均勻,具有較弱的空間變異特征。半方差函數分析表明,黃土坡耕地地表糙度均表現出中等以上的空間自相關性,其空間自相關尺度范圍為2.02—3.82 m。由空間結構特征引起的異質性占總異質性的比例較大。分形維數分析表明,黃土坡耕地地表糙度具有良好的分形性質,其分形維數介于1.59和1.91之間;隨坡度的增大,各坡面地表糙度的空間分布趨向復雜,空間異質性增強;人工鋤耕、人工掏挖、等高耕作坡面的空間異質性在小尺度范圍內依次增強,具有良好的水土保持作用。【結論】造成地表糙度空間異質性差異的主要原因是由人為耕作和坡度所形成的空間結構特征。地表糙度的空間配置格局在小尺度范圍上由人為耕作和坡度、在大尺度范圍上由降雨及其侵蝕過程所控制。該研究結果可為進一步理解地表糙度與侵蝕的相互耦合關系奠定基礎,并為黃土坡耕地的水土流失防治提供一定的科學依據。
    基于可見-近紅外光譜變量選擇的土壤全氮含量估測研究
    楊梅花1, 2, 趙小敏1, 2, 3, 方倩1, 2, 謝碧裕1, 2
    中國農業科學. 2014, 47(12):  2374-2383.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.010
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    【目的】變量選擇是可見光-近紅外光譜研究至關重要的步驟,通過分析可見光-近紅外光譜不同特征的選擇方法篩選出土壤全氮敏感波段,建立基于敏感波段的土壤全氮最佳預測模型,為土壤全氮的快速定量估算提供重要的理論指導依據。【方法】在紅壤典型地區江西省吉安縣采集代表性土壤樣品120個,對可見光-近紅外光譜采用主成分分析(PCA)、無信息變量消除(UVE)和無信息變量消除后結合連續投影(UVE-SPA)3種變量特征選擇方法,建立基于不同變量選擇的偏最小二乘回歸(PLSR)模型、最小二乘-支持向量機(LS-SVM)、反向傳播神經網絡(BPNN)和遺傳算法優化的反向傳播神經網絡(GA-BPNN)模型,從模型對預測集的預測精度分析不同變量選擇方法對不同土壤全氮定量估算模型的差異。【結果】經UVE算法篩選后,光譜變量從200個減少至59個,其中可見光波段處10個,其余在近紅外光譜的合頻區和一倍頻區,信息量豐富;進一步采用SPA進行變量選擇,得到共線性最小的5個有效波長,分別為820、940、1 040、1 060和1 990nm;基于UVE變量選擇建立的PLSR、BPNN、GA-BPNN和LS-SVM模型,經不同的土壤全氮的數據檢驗,預測精度最高的為LS-SVM,決定系數(R2)、均方根誤差(RMSEp)和相對偏差(RPD)分別為0.7492、0.2921和1.8904;基于UVE-SPA特征選擇建立的PLSR、BPNN、GA-BPNN和LS-SVM模型對預測集的驗證表明,UVE-SPA提取的特征波段建立的LS-SVM建立模型預測效果最好,其建立的LS-SVM定量估算模型預測集的決定系數R2為0.7945,均方根誤差RMSEp為0.2499相對偏差RPD為2.0009,模型穩定;基于PCA提取的7個主成分建立的LS-SVM、BPNN和GA-PBNN模型預測性能差,不能用于定量估算土壤全氮。對比相同的變量建立的GA-BPNN和BPNN,GA-BPNN預測性能比BPNN高。【結論】UVE-SPA變量選擇方法結合LS-SVM模型能用來估算土壤中的全氮含量,同時UVE-SPA是一種有效的土壤光譜變量選擇方法。
    不同品種水稻對土壤中鎘的富集特征及敏感性分布(SSD)
    孫聰, 陳世寶, 宋文恩, 李寧
    中國農業科學. 2014, 47(12):  2384-2394.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.011
    摘要 ( 286 )   HTML ( 1 )   PDF (965KB) ( 697 )   收藏
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    【目的】研究不同水稻品種對土壤中鎘(Cd)毒害的敏感性分布規律,測定基于保護95%水稻品種的土壤中Cd對不同水稻毒害的生態風險閾值HC5,為中國水稻Cd污染防治提供理論依據。【方法】利用中國南方具有代表性的兩種水稻土,通過外源添加Cd制備成0、1.2、4.8、10、40、120 mg•kg-1的Cd污染土壤,以中國水稻主產區18個常規不同水稻品種為試材,通過溫室盆栽試驗測定不同Cd污染土壤對不同品種水稻的生物量、植株Cd含量及不同水稻Cd吸收的生物富集系數(BCF)影響。通過國際最新的累積概率分布函數邏輯斯蒂克分布模型(Log-logistic distribution)對不同水稻基于生物量的Cd毒性的劑量-效應關系進行擬合,利用物種敏感性分布模型 Burr-III 構建出Cd對不同水稻毒性的物種敏感度分布頻次曲線(SSD),并基于此推導出不同水稻Cd毒性的物種敏感性分布頻次和基于保護95%水稻品種的Cd毒性閾值HC5,并測定不同水稻Cd吸收BCF值與土壤中Cd有效態含量變化的定量關系。【結果】在酸性祁陽紅壤中,不同品種水稻隨著Cd處理濃度的增加,生物量明顯下降,對Cd最為敏感的品種X-42,生物量降低86%,而對Cd耐性較強的品種Z-120生物量降低51%。當添加濃度為4.8 mg•kg-1時,JY-253、J-463、Z-611、J-899、T-15、X-6、T-167品種水稻的生物量達到最大,其余品種均在1.2 mg•kg-1處理下達到最高。與對照相比,不同品種水稻的生物量增加了4%—56%,說明低劑量Cd對水稻生長有一定的刺激效應。在中堿性廣州水稻土中,不同品種水稻隨著Cd處理濃度的增加,生物量沒有顯著性差異。在兩種土壤中,生物富集系數(BCF)隨著Cd處理濃度的增加而降低,在低鎘(1.2 mg•kg-1)條件下,紅壤水稻BCF的變化范圍為0.0056(S-974)—0.0133(T-15),相差2.38倍;而廣州水稻土的變化范圍則為0.0018(L-42, LY-28)—0.0034(J-899),相差1.89倍。但是對于相同Cd濃度處理下,紅壤中水稻的BCF大于廣州水稻土,兩者相差2—14倍,這可能與兩種土壤的性質差異有關。祁陽紅壤是酸性土壤,有機質匱乏,測得Cd有效態含量高,對水稻的毒害強,生物量降低的多;廣州的水稻土則相反,高pH和有機質豐富的土壤對Cd吸附容量和固持力增加,對水稻毒害減弱,生物量變化不明顯。土壤中Cd對以上18種水稻的毒性閾值濃度(EC50)變化范圍為4.30—61.611 mg•kg-1,最高的為水稻X-45,最低的是水稻X-42,不同水稻品種之間EC50差別為1.0—4.32倍。【結論】不同水稻品種對土壤中Cd毒性脅迫有顯著性差異,雖然Cd屬于非必需元素,但不同水稻品種對低劑量Cd表現出不同的刺激效應;基于物種敏感性分布模型(Burr-III)測定結果表明,18種不同水稻具有明顯的分布頻次差異,其中,水稻X-42毒性閾值最小,對Cd脅迫最為敏感,水稻X-45則相反,表現出較強耐性。經過Burr-III模型的計算得到基于保護95%水稻品種的土壤中Cd50%抑制濃度值(HC550%)為4.93 mg•kg-1。
    園藝
    孔雀草雜交組合遺傳效應分析
    潘晨1, 胡燕2, 包滿珠1, 艾葉1, 何燕紅1
    中國農業科學. 2014, 47(12):  2395-2404.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.012
    摘要 ( 333 )   HTML ( 1 )   PDF (816KB) ( 596 )   收藏
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    【目的】孔雀草( Tagetes patula )是菊科萬壽菊屬一年生花卉,具有很高觀賞價值和經濟價值。優勢育種是培育草花新品種的重要途徑。本研究探究四倍體孔雀草優勢育種后代是否具有雜種優勢,并分析其遺傳效應,為孔雀草的優勢育種提供理論依據。【方法】對孔雀草6個母本(K2、K3、K4、K5、K15、K17)和3個父本(K6、K8、K13)采用NCII不完全雙列雜交設計,并測量親本和18個雜交組合的始花期、盛花期、株高、冠幅、分枝數、花朵數、花葶長、花徑、花心徑、舌狀花數和管狀花數等11個園藝性狀。利用Excel軟件對后代園藝性狀進行雜種優勢分析;利用DPS軟件分析后代園藝性狀的配合力和遺傳力,選出優良親本和雜交組合,并進一步分析其遺傳表現。【結果】雜種優勢分析表明,冠幅、花朵數、花徑的超親優勢為正值;盛花期、株高、舌狀花數的中親優勢為正值;始花期、分枝數、花葶長、花心徑、管狀花數的超親優勢和中親優勢均為負值。根據各親本的一般配合力效應值表明:K6可用作培育低矮、緊湊、多花品種的父本;K13可用作培育早花、大花、復瓣和較長觀賞期品種的父本;K3可用作選育株型緊湊、早花、復瓣和較長觀賞期品種的母本;K5可用作培育低矮、緊湊、早花、多花和較長觀賞期品種的母本;K17可用作培育低矮、大花和復瓣品種的母本。特殊配合力分析表明,同一親本所配組合之間以及同一組合不同的園藝性狀間的特殊配合力效應值差異很大。K2×K6和K3×K8在株高、花心徑上特殊配合力表現出較強的負向效應,在花朵數、舌狀花數上表現出較強正向效應,符合孔雀草低矮、多花和復瓣的育種目標;K4×K13在始花期、株高、冠幅、分枝數上特殊配合力表現出較強負向效應,在盛花期、花徑、舌狀花數上表現出較強正向效應,適合培育株型緊湊、早花、大花、復瓣和較長觀賞期的品種。遺傳力分析表明,始花期、盛花期、分枝數、花徑、花心徑、管狀花數的一般配合力方差占主要因素,且其對應的廣義遺傳力和狹義遺傳力都在中等以上,而株高、花朵數、舌狀花數一般配合力方差和特殊配合力方差相差不大,且對應廣義遺傳力遠大于狹義遺傳力。【結論】孔雀草園藝性狀的雜種優勢明顯,有利于培育早花、大花、多花、復瓣和較長觀賞期的品種。K6、 K13、 K3、K5、K17為綜合性狀優良的親本;K2×K6、K3×K8 和K4×K13為符合育種目標的優良組合。始花期、盛花期、分枝數、花徑、花心徑、管狀花數主要受基因加性效應控制,株高、花朵數、舌狀花數主要受基因非加性效應控制;除了始花期外,其它園藝性狀在雜交育種中易受環境影響。
    云南高原區釀酒葡萄果實香氣物質的積累規律
    楊曉帆, 高媛, 韓梅梅, 彭振雪, 潘秋紅
    中國農業科學. 2014, 47(12):  2405-2416.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.013
    摘要 ( 304 )   HTML ( 1 )   PDF (669KB) ( 557 )   收藏
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    【目的】香氣是衡量釀酒葡萄及葡萄酒品質的重要因子,地域條件顯著地影響果實香氣物質的種類和含量,開展云南高原區釀酒葡萄果實香氣物質積累規律研究,有助于揭示高原氣候區釀酒葡萄香氣品質的形成機理,為云南高原區優質釀酒葡萄生產提供指導。【方法】以2010和2011年采自云南省德欽縣梅里石(海拔約為2 300 m)和說日(海拔約為2 900 m)葡萄園的赤霞珠(Vitis vinifera L. cv. Cabernet Sauvignon)果實為試材,采用頂空固相微萃取直接提取葡萄汁中游離態香氣物質,依次采用Cleanert PEP-SPE柱分離、糖苷酶AR2000水解和頂空固相微萃取方法提取糖苷結合態香氣物質,運用氣相色譜與質譜聯用技術,分析游離態和糖苷結合態香氣物質的種類和含量,根據合成途徑,將其分為脂肪酸來源、氨基酸來源和異戊二烯來源的香氣物質,探究果實成熟過程中這3種來源的香氣物質在年份及產地之間積累規律的異同。【結果】無論是梅里石還是說日,來自同一產地的果實pH值變化和可溶性固形物積累受年份影響較小,但香氣物質受年份的影響較大。2011年的果實中,脂肪酸來源的游離態直鏈脂肪醇、酸和酯類,以及異戊二烯代謝產生的游離態、結合態降異戊二烯類和游離態萜烯類物質含量均顯著高于2010年;對于氨基酸來源的香氣物質,2010年果實中結合態芳香族類香氣物質含量顯著高于2011年,而游離態芳香族類香氣物質則明顯低于2011年。年份也影響果實中直鏈脂肪醛、直鏈脂肪醇、芳香族類和支鏈脂肪族類以及萜烯類物質的種類,結合2個年份氣象參數的分析,認為較少的降雨量和較長的日照時數有利于降低直鏈脂肪醛含量、增加萜烯類物質水平。就產地而言,海拔較高的說日葡萄園的果實在成熟過程中脂肪酸來源香氣物質總量呈現持續上升的趨勢,而梅里石葡萄園的果實則呈現先升后降的趨勢,在2010年果實采收期,說日果實中游離態和結合態直鏈脂肪醛類含量均顯著高于梅里石葡萄,而游離態和結合態直鏈脂肪醇類物質含量則顯著低于梅里石葡萄;此外,說日葡萄果實中降異戊二烯物質和吡嗪類物質總量也明顯較高。【結論】年份間氣候的較大變化對葡萄果實香氣物質積累的影響比葡萄園海拔高度更為明顯;隨葡萄園海拔升高,葡萄果實應適當晚采,以降低吡嗪類和直鏈脂肪醛類物質含量,減少生青氣味。
    貯藏·保鮮·加工
    二亞油酸甘油酯對大豆油氧化穩定性的影響
    鞠興榮, 高曉紅, 何榮, 鄭毅, 袁建
    中國農業科學. 2014, 47(12):  2417-2424.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.014
    摘要 ( 273 )   HTML ( 1 )   PDF (532KB) ( 684 )   收藏
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    【目的】油脂的氧化穩定性影響油脂的儲藏品質。大豆油中多種微量成分對油脂的氧化穩定性產生影響,甘油二酯是其中之一。研究添加二亞油酸甘油酯(LL)對大豆油氧化穩定性的影響,以期開發新的大豆油抗氧化劑,穩定油品品質、延長貨架期。【方法】以過層析柱脫除微量成分并加入3×10-5(w/w)葉綠素的大豆油(TSSO)和未經脫除處理的大豆油(NSSO)為試驗對象,分別加入0.01%、0.05%、0.1%、0.5%、1.0%、2.0%(w/w)LL,攪拌均勻制成系列樣品,在25℃、光照強度為1 700 lx的敞開環境下放置。在6周試驗期內,以不添加LL的樣品為對照,每間隔7d按GB/T5538-2005用碘量法測定樣品的過氧化值(POV)、按GB/T21121-2007用Ominion公司OSI-24型油脂氧化穩定性測定儀測定樣品的氧化穩定指數(OSI)、采用頂空-氣質聯用法用安捷倫7890A/5975C GC/MS型氣質聯用儀測定油脂中揮發性醛類物質的組成及相對含量、采用色譜法用安捷倫6890N型氣相色譜儀測定樣品的脂肪酸組成。每組樣品各指標重復測定3次,用IBM SPASS19.0軟件進行方差分析,用Duncan’s新復極差法進行多重比較。【結果】兩組樣品在6周試驗期內:(1)POV值隨儲藏時間延長而增高,反映樣品氧化程度增加;但POV增高幅度隨LL添加量增多而有所縮減;(2)OSI隨儲藏時間延長而降低,反映樣品的氧化穩定性變差;但OSI降低幅度隨LL添加量的增加而減緩;在相同時間、相同LL添加水平下,NSSO組的OSI降低幅度小于TSSO組;(3)樣品中的揮發性醛類物質相對百分含量隨儲藏時間延長而增加;相同儲藏時間,添加LL的樣品該物質含量低于對照,且隨LL添加量的增加而降低;(4)不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸的比值(U/S)隨儲藏時間延長而呈現降低趨勢;相同儲藏時間,添加LL的樣品比對照U/S略增;隨LL添加量增加,除亞油酸含量增加外,其他脂肪酸含量無顯著性變化。【結論】在常溫、光照條件下,添加LL可有效抑制大豆油氧化,且與NSSO組相比,對TSSO組的抗氧化效果更顯著。
    NO處理延緩采后枇杷果實木質化劣變及其與能量代謝的關系
    陳發河, 張美姿, 吳光斌
    中國農業科學. 2014, 47(12):  2425-2434.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.015
    摘要 ( 274 )   HTML ( 1 )   PDF (609KB) ( 530 )   收藏
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    【目的】枇杷果實采后生命活動旺盛,衰老速度快,常溫下極易變質腐爛。低溫貯藏雖然可以有效延長貯藏期,減少腐爛,但會出現果皮難以剝離、果肉木質化并褐變、質地糙硬少汁等品質劣變現象,這是造成冷藏枇杷商品性喪失和損失的主要原因,已成為其市場拓展的限制因素,是當前枇杷果實在冷鏈集散和流通中急需解決的關鍵問題。探討外源NO處理對冷藏枇杷果肉木質化劣變進程的作用機制,并分析木質化劣變與能量代謝的關系,以期為進一步研究采后枇杷果實低溫品質劣變進程調控的分子生物學機理和貯運保鮮技術奠定基礎。【方法】將‘解放鐘’枇杷(Eriobotrya japonica Lindl.)果實在密閉容器中用0(對照組)、15和25 μL•L-1 NO熏蒸2 h后,取出通風20 min,然后將各處理果實置于5℃、相對濕度85%條件下貯藏,測定冷藏期間各處理組果實細胞膜透性、硬度、出汁率、木質素含量、ATP含量、ADP含量、AMP含量、能荷值及琥珀酸脫氫酶(SDH)、細胞色素氧化酶(CCO)、H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性的變化,并分析NO處理后木質素含量與能荷值間的相關性。【結果】隨著貯藏時間的延長,枇杷果實細胞膜透性和硬度逐漸上升,出汁率逐漸下降,貯藏10 d后木質素含量迅速上升,果實冷害癥狀明顯。與對照組相比, NO處理能延緩細胞膜透性和硬度的上升及出汁率的降低,顯著抑制木質素的合成,較好地保持細胞膜的完整性,從而減輕果實冷害的發生。冷藏期間,枇杷果實ATP含量逐漸下降,貯藏前10 d ADP含量迅速下降并最終維持在較低水平,貯藏中后期(15—30 d)SDH、CCO、H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性急劇下降,表明線粒體功能受損導致枇杷果實能荷水平迅速下降。與對照組相比,NO處理可以延緩ATP、ADP含量的下降,且顯著抑制貯藏中后期SDH、CCO、H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性的降低,保持枇杷果實較好的線粒體功能;貯藏30 d后,15 和25 μL•L-1 NO處理的枇杷果實能荷值分別比對照組高11.8%和12.9%。相關性分析表明,15和25 μL•L-1 NO處理的枇杷果實能荷值和木質素含量呈極顯著負相關,相關系數(r)分別為 -0.715**、-0.598**。【結論】低溫條件下,能量代謝失調與枇杷果實木質化劣變密切相關,NO處理可以通過調節SDH、CCO、H+-ATPase、Ca2+-ATPase線粒體代謝相關酶活性,維持較高的能量水平,從而有效地提高冷藏枇杷果實抗低溫的能力,進而延緩果實木質化進程,其中以25 μL•L-1 NO處理效果較好。
    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    蘭州大尾羊PPARG全長cDNA克隆及生物信息學分析
    金方園1, 徐紅偉2, 達小強1, 柏家林1, 馮玉蘭1, 臧榮鑫1, 楊具田1
    中國農業科學. 2014, 47(12):  2435-2445.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.016
    摘要 ( 226 )   HTML ( 1 )   PDF (1489KB) ( 635 )   收藏
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    【目的】克隆蘭州大尾羊過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator-activated receptor gamma, PPARG)基因,分析其序列及編碼蛋白的生物學特性,闡明PPARG基因在綿羊中的生物學作用,為生產應用提供理論依據。【方法】根據綿羊PPARG基因CDS序列設計特異性引物,利用RACE和RT-PCR技術克隆獲得蘭州大尾羊PPARG基因序列,結合生物信息學方法分析其生物學特性。【結果】克隆獲得蘭州大尾羊PPARG cDNA 序列全長1 774 bp(GenBank序列號:KF727439),其CDS區片段長1 428 bp,編碼475個氨基酸,編碼區兩側翼分別具有5’-UTR 131 bp(1-131 nt)和3’-UTR 214 bp(1 560-1 774 nt)。預測蘭州大尾羊PPARG蛋白分子量為54.40 kD,理論等電點為4.94。預測PPARG編碼蛋白疏水性最大值為3.600,最小值為-2.744,為非跨膜的疏水性蛋白。亞細胞定位主要在細胞質(65.2%)和細胞核(21.7%)中,少量作用于細胞支架(4.3%)和過氧化物酶體(4.3%),無信號肽,不屬于分泌蛋白。預測其氨基酸序列有26個磷酸化位點,無糖基化位點,含有1個ZnF_C4結構域、1個HOLI結構域和1個LCR結構域,二級結構以隨機卷曲為主。同源性分析顯示蘭州大尾羊PPARG核苷酸序列與山羊、野牛、水牛、綿羊、虎鯨、野豬和人類核苷酸序列間的同源性分別為99% 、98% 、97% 、99%、 94%、92%和90%,蘭州大尾羊PPARG氨基酸序列與山羊、野牛、水牛、綿羊、虎鯨、野豬和人類核苷酸序列間的同源性分別為100% 、99.8% 、100% 、100%、 98.7%、98.5%和97.5%。系統發育樹表明,蘭州大尾羊與山羊、綿羊和水牛的進化水平更為接近,與魚類、人類和鼠類較遠。其基因第486位發生堿基轉換(C←→T),第828位發生堿基轉換(C←→A),但其所編碼氨基酸不變。【結論】蘭州大尾羊與其他物種PPARG在結構上相似性較高,說明該基因具有高度的保守性。推測PPARG蛋白大部分在游離核糖體上合成,其功能與過氧化物酶體有關,該預測結果符合其過氧化物酶體增殖物激活受體的身份。PPARG氨基酸序列有26個可以成為蛋白質激酶磷酸化的位點,某些位點被磷酸化后,可導致一系列肥胖相關基因的功能失調和表達變化, 如胰島素增敏激素,脂聯素( adiponectin)的表達減少。其序列包含的ZnF_C4鋅指結構域具有與脂質結合的功能,HOLI即LBD配體結構域在激素信號轉導過程中發揮重要作用,其中PPARG鋅指結構域中的磷酸化位點Ser112,被MAPK磷酸化后,可以抑制PPARG同配體的結合,從而降低PPARG蛋白的活性,兩個結構域均與成脂分化過程相關聯。文章為進一步研究PPARG在成脂分化過程中的作用提供了參考。
    0—4周齡京紅蛋雞飼糧蛋氨酸需要量研究
    宋丹1, 2, 岳洪源2, 陳秀麗1, 2, 李連彬1, 2, 高玉鵬1, 武書庚2
    中國農業科學. 2014, 47(12):  2446-2454.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.017
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    【目的】研究中國新培育的京紅蛋雞(0—4周齡)飼糧蛋氨酸需要量。【方法】選取300只體重相近、健康的1日齡京紅蛋雞,采用單因素完全隨機試驗設計,隨機分5個處理,飼糧蛋氨酸水平分別為0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和0.6%,每處理5個重復,每重復12只雞。試期28 d。在14 d隨機從每個重復選2只雞空腹12 h屠宰,取胸腺、脾臟和法氏囊,計算免疫指數;在28 d隨機從每個重復選2只雞空腹12 h屠宰,分別取免疫和消化器官,計算相應指數。【結果】(1)飼糧蛋氨酸水平未見顯著影響雛雞采食量(P>0.05),但顯著影響其增重(P<0.05),其中0.4% Met組雞增重最大,且該組雛雞ADG為8.31 g•d-1,顯著高于0.2%、0.5%和0.6% Met組(P<0.05),且呈二次曲線升高趨勢;顯著影響料重比(P<0.05),其中0.5% Met組最佳(2.13﹕1),顯著低于0.2%和0.3% Met組(P<0.05),呈二次曲線趨勢降低;顯著影響體重,且呈現二次曲線升高,0.4% Met組體重為268.70g,顯著高于0.2%、0.5%和0.6% Met組(P<0.05);群體均勻度也呈現二次曲線升高,0.5% Met組最佳(85.19%),顯著高于其它處理組(P>0.05)。(2)14 d,飼糧蛋氨酸水平未顯著影響雛雞胸腺指數和法氏囊指數(P>0.05),顯著影響脾臟指數(P<0.05),0.4% Met組最大;28 d,雞胸腺、脾臟和法氏囊指數均隨飼糧Met水平呈顯著正相關關系(P<0.05),且呈先升后降的趨勢。其中,0.4% Met組脾臟和法氏囊指數最大,0.5% Met組胸腺指數最大。(3)飼糧Met水平未顯著影響胰腺指數和十二指腸相對長度(P>0.05),顯著影響蛋雞十二指腸、空腸和回腸重量指數和空腸回腸長度指數(P<0.05)。隨飼糧蛋氨酸水平升高,胰腺指數呈先升后降趨勢,十二指腸、空腸和回腸重量指數和空腸、回腸長度指數均呈先降后升趨勢。0.3% Met組十二指腸指數顯著低于0.2%、0.5%和0.6% Met組(P<0.05);0.4% Met組的空腸指數顯著低于其他Met組(P<0.05),0.5% Met組的空腸相對長度顯著低于0.2%、0.3%和0.6% Met組(P<0.05);0.4% Met組的回腸指數顯著低于0.6% Met組(P<0.05),0.3% Met組的回腸相對長度顯著低于0.2%、0.5%和0.6% Met組(P<0.05)。(4)飼糧Met水平顯著影響雞血清尿素氮、尿酸和堿性磷酸酶水平(P<0.05),其中0.6% Met組的雛雞血清的血清尿素氮顯著高于0.2%、0.4%和0.5% Met組(P<0.05),且0.5% Met組血清尿素氮最低、堿性磷酸酶水平最高(P<0.05);0.6% Met組尿酸顯著高于其他組(P<0.05);但飼糧Met水平未見顯著影響雞血清白蛋白、總蛋白(P>0.05)。5)通過對雞體重和料重比二次曲線擬合得出飼糧Met最佳劑量為0.466%和0.507%,平均0.487%。【結論】綜合雞群增重、料重比、群體均勻度等經濟指標、免疫指標、消化系統發育和血液生化指標,推薦0—4周齡京紅蛋雞飼糧蛋氨酸需要量為0.49%。
    研究簡報
    蔗糖轉運蛋白VvSUC11和VvSUC12累加作用對提高轉基因甜菜含糖量的影響
    閆甜甜, 郭新勇, 向本春, 祝建波
    中國農業科學. 2014, 47(12):  2455-2464.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.018
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    【目的】甜菜是重要的糖料作物,塊根中的蔗糖含量是其品質的決定因子。利用基因工程技術將葡萄蔗糖轉運蛋白基因(VvSUC11和VvSUC12)導入甜菜塊根中,以了解蔗糖轉運蛋白是否能提高甜菜的含糖量。【方法】利用葡萄蔗糖轉運蛋白基因VvSUC11和VvSUC12構建的根特異性表達植物雙價表達載體(pCAMBIA2301-SP1-VvSUC11-SP2-VvSUC12),通過農桿菌介導法轉化到甜菜(Beta vulgaris L.)品種KWS-9103中。利用PCR和RT-PCR技術檢測目的基因是否整合到甜菜中并表達。將獲得的轉基因甜菜和對照甜菜生根后移栽大田,對其葉片性狀、相關的生理指標、塊根重和含糖量進行測定。【結果】通過PCR和RT-PCR檢測,獲得13株轉基因甜菜。測得轉基因植株葉長、葉寬、葉柄長和葉片數量平均分別為25.16 cm、19.31 cm、29.17 cm和38.33個,與對照相比,葉寬增加31.81%,葉柄縮短16.61%,葉片數目增加17.04%,都存在極顯著差異,而葉長增加1.68%,無顯著差異;葉綠素a含量(1.31 mg•g-1)、葉綠素b含量(0.562 mg•g-1)和葉綠素總含量(1.87 mg•g-1)與對照無顯著差異;葉中可溶性糖含量(14.59 mg•g-1)降低13.04%,與對照(16.51 mg•g-1)存在極顯著差異,葉柄中可溶性糖含量(21.90 mg•g-1)增加3.36%,但與對照(21.6 mg•g-1)差異不顯著;單株轉基因甜菜的塊根重和含糖量分別平均為3.067 kg和183.2 g•kg-1,與對照(2.894 kg)相比,塊根增重5.91%,差異不顯著,含糖量增加9.41%,與對照(167.5 g•kg-1)存在顯著差異。說明轉基因甜菜葉面積和葉片數的增加,擴大了其光合葉面積,同時葉柄縮短有利于提高糖分子從源葉到庫的轉運,促進甜菜塊根的形成和加快糖分的積累。【結論】利用蔗糖轉運蛋白VvSUC11、VvSUC12能夠有效地提高轉基因甜菜的含糖量。
    桑樹硝酸還原酶基因MaNR的克隆及其表達分析
    王茜齡, 余亞圣, 楊艷, 李軍, 劉長英, 呂蕊花, 余茂德
    中國農業科學. 2014, 47(12):  2465-2475.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.019
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    【目的】以桑樹栽培品種桂優62號為材料,克隆桑樹硝酸還原酶(nitrate reductase,NR)基因全長cDNA和DNA序列并分析其序列特征,在此基礎上研究桑樹硝酸還原酶基因在桑樹細胞脫分化和分化過程中的表達特征以及影響因素,為進一步闡述硝酸還原酶在桑樹生長發育中的作用機制奠定基礎。【方法】基于單倍體川桑(Morus notabilis Schneid)基因組數據(http://morus.swu.edu.cn/morusdb)注釋的scaffold570序列設計特異引物,硝酸鉀處理桑樹葉片48 h后使用RNAiso Plus(TaKaRa)和改良CTAB法提取總RNA及基因組DNA,分別以cDNA和DNA為模板,用RT-PCR法克隆獲得桑樹NR全長cDNA和DNA序列,運用生物信息學手段對推定的氨基酸序列進行分析。以桑胚軸為外植體,在無菌條件下,接種在不同氮源、生長調節物質的培養基中,通過桑樹胚軸離體再生過程和real-time PCR方法研究硝酸還原酶基因在離體再生過程中的表達差異以及不同氮源、生長調節物質對NR表達的影響。【結果】克隆獲得的桑樹NR全長CDS序列,長2 730 bp,編碼909個氨基酸,推導的蛋白質分子量為102.84 kD,等電點為6.76。基因組序列長5 142 bp,包含5個外顯子和4個內含子,具有完整的5個結構域。通過氨基酸序列比對發現,其序列高度保守,與川桑NR序列同源性達95%,與薔薇科果樹NR序列同源性達78%。聚類分析表明,單子葉植物聚為一組,桑樹與薔薇科果樹聚為一組。GenBank登錄號分別為KF992020.1和KF992021.1。NR在桑根中表達量最高,葉中表達次之,莖中表達最少;谷氨酸顯著提高NR在桑葉中的表達量,GA3顯著提高NR在桑莖中的表達量。桑胚軸在單一的NH4+-N培養基中,不能被誘導出愈傷組織及叢生芽,在單一的NO3--N培養基中可以誘導出愈傷組織和叢生芽;但叢生芽繼代培養在單一NH4+-N的培養基中和單一的NO3--N培養基中都可以生長。real-time PCR結果顯示,NR在子葉和胚軸中的表達量高于胚根。桑胚軸在離體誘導愈傷組織和叢生芽分化過程中,NR的表達量逐漸增加,叢生芽形成后NR的表達量降低并趨于穩定。NH4+-N和NO3-N對NR在繼代叢生芽中沒有顯著影響,谷氨酸對NR在繼代叢生芽中有抑制作用,隨著培養時間延長,叢生芽的NR相對表達量都降低。【結論】獲得了桑樹NR全長cDNA序列。硝態氮是桑胚軸誘導的必需營養因子,NR的表達受到桑樹細胞脫分化和分化影響。
    淺層施肥對水稻苗期根系生長及分布的影響
    孫浩燕, 李小坤, 任濤, 叢日環, 魯劍巍
    中國農業科學. 2014, 47(12):  2476-2484.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.020
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    【目的】研究水稻生長前期不同施肥深度對水稻根系生長及分布的影響,揭示淺層施肥對水稻苗期生長的重要作用,以期為水稻的合理施肥提供依據。【方法】本試驗于華中農業大學盆栽場進行,采用盆栽土柱培養試驗方式,設置不施肥和施肥深度1、5、10、15 cm 共5個處理,分別于播種后10、20、30和40 d取樣4次,研究不同施肥深度對水稻苗期根系生物量、根系形態指標、根系總吸收面積及活躍吸收面積、根系分布及地上部生物量的影響。【結果】播種后10 d,各處理間無顯著差異;播種后20 d,施肥深度1 cm處理水稻根系生物量、形態指標參數、根系吸收面積等指標均顯著優于其它處理,具體表現為施肥深度1 cm>5 cm、10 cm、15 cm>不施肥處理(CK);地上部生物量也表現出相同趨勢。播種后30 d,施肥深度1 cm處理的優勢更加明顯,與施肥深度5 cm相比,根系生物量、地上部生物量分別顯著增加163.8%、121.5%。播種后40 d,地上部生物量表現為1 cm>5 cm>10 cm、15 cm>CK,施肥深度5 cm處理分別比10 cm、15 cm處理增加37.6%和34.6%。播種后40 d,根系分布結果顯示,各處理均有60%以上根系分布于0—10 cm土層;施肥處理根系在各土層的生物量均顯著高于不施肥處理,其中施肥深度1 cm處理的10—15 cm、15—20 cm根系分布比例顯著高于其他處理,與施肥深度5 cm相比,增幅達26.1%和84.0%。【結論】不同施肥深度對水稻苗期根系生長及分布產生明顯的影響。整個試驗期間,施肥深度1 cm處理根系生物量、各形態指標參數及根系吸收面積都表現出明顯優勢,根系活力及下層根系比重均有所提高,有利于良好根系構型的建成。適宜的淺層施肥可以明顯促進水稻生長前期根系生長發育,同時地上部生物量表現出顯著的優勢,這也是對根系生長及分布狀況的積極響應。
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