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當期目錄

    2015年 第48卷 第4期 刊出日期:2015-02-16
      
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    水稻雄性不育突變體oss125的遺傳分析及基因定位
    張文輝,嚴維,陳竹鋒,謝剛,盧嘉威,劉東風,唐曉艷
    中國農業科學. 2015, 48(4):  621-629.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.01
    摘要 ( 429 )   HTML ( 1 )   PDF (1772KB) ( 1120 )   收藏
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    【目的】對水稻甲磺酸乙酯(EMS)誘變產生的雄性不育突變體oss125進行遺傳分析,并利用改進的MutMap方法克隆突變基因,為進一步探討該基因功能及在農業生產上的應用奠定基礎。【方法】用化學誘變劑EMS處理秈稻品種黃華占,通過觀察表型,從突變體庫中篩選出一株雄性不育突變體,記為oss125。將oss125與野生型黃華占進行雜交,調查F1的育性和F2群體的育性分離情況。隨機挑取F2中30個雄性不育表型的株系,提取DNA后等量混合形成DNA池,采用Illumina Hiseq 2000進行高通量測序。利用改進的MutMap方法分析測序數據獲得候選突變位點,并進一步采用高分辨率溶解(HRM)方法確定突變基因與不育表型的連鎖關系。對候選基因進行序列分析,同時利用RT-PCR分析該候選基因的表達模式。【結果】oss125突變體在營養生長期表型與野生型黃華占相同,進入生殖生長后,花粉經1% I2-KI染色顯示,以碘敗為主(85%),15%能正常染色,但植株表現為完全雄性不育。oss125作為花粉受體與野生型黃華占雜交能夠正常結實,F1表現為可育,F2群體的可育植株與不育植株分離比為3﹕1,表明雄性不育表型由1對隱性核基因控制。利用改進的MutMap方法分析突變體測序數據,得到4個候選位點,其中3個位于基因間區,1個位于OsRPA1a的第二個外顯子區,編碼區A663位點突變為C,導致其編碼的氨基酸從谷氨酰胺(Q)突變成脯氨酸(P),HRM分析顯示該突變與雄性不育性狀緊密連鎖。【結論】OsRPA1a是控制突變體oss125表型的基因,OsRPA1a編碼區A663位點突變為C,導致花粉發育異常,植株表現為雄性全不育,但雌性發育正常。OsRPA1a參與水稻雄配子和雌配子發育過程,為水稻減數分裂和體細胞DNA修復所必需。前人報道OsRPA1a的T-DNA插入突變體表現為雌性全不育而雄性半不育,但oss125突變體表現為雄性全不育而雌性可育,說明該基因控制雄性發育和雌性發育的功能可能分布在蛋白質的不同區域,oss125突變體中的OsRPA1a點突變可能坐落于雄性發育功能區,不影響雌性發育功能。
    利用RNA-Seq鑒定甘藍型油菜葉片干旱脅迫應答基因
    盧坤,張琳,曲存民,梁穎,唐章林,李加納
    中國農業科學. 2015, 48(4):  630-645.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.02
    摘要 ( 498 )   HTML ( 1 )   PDF (2408KB) ( 1770 )   收藏
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    【目的】利用RNA Sequencing(RNA-Seq)技術比較2種不同生長條件下甘藍型油菜苗期葉片轉錄組,鑒定油菜葉片干旱脅迫應答相關基因,從轉錄組水平揭示油菜適應干旱脅迫環境的分子機制。【方法】提取正常生長(ZY)和自然失水處理(ZY8D)的六葉期甘藍型油菜中油821的葉片總RNA,以Illumina Hiseq 2000平臺進行RNA-Seq分析。利用NGSQCTookit v2.3.3去除低質量和包含模糊堿基的reads。以甘藍型油菜親本物種白菜染色體v1.5和甘藍Scaffold v1.0為參考序列,采用TopHat2-Cufflinks-Cuffmerge-Cuffdiff標準流程進行差異表達基因(differential expressed genes,DEGs)篩選。對上調和下調DEGs分別采用Cytoscape v3.1.0中的BiNGO和KOBAS2.0進行基因本體(gene ontology,GO)和京都基因與基因組百科全書(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)代謝途徑富集分析。選擇上調和下調DEGs各3個,以實時熒光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)驗證RNA-Seq結果的可靠性。【結果】過濾低質量reads后,ZY和ZY8D分別保留了26 192 312和28 378 899對高質量reads用于DEGs篩選,其中86.6%和85.8%的reads能準確比對到參考序列上,說明RNA-Seq結果和參考序列可靠。DEGs鑒定結果表明3 657個基因受干旱脅迫誘導差異表達,其中上調表達基因1 431個,下調表達基因2 226個。GO富集分析發現上調表達基因主要與非生物脅迫響應和化學刺激響應相關,其中,參與水分脅迫響應和脫落酸(abscisic acid,ABA)刺激響應的基因分別有127和141個,而下調表達基因與植物病原菌防御、蛋白激酶活性和水楊酸(salicylic acid,SA)刺激相關。KEGG富集分析表明上調表達基因主要富集于苯丙烷和類胡蘿卜素的生物合成及淀粉與蔗糖代謝途徑,而下調表達基因主要富集于植物-病原菌互作和植物激素ABA、SA和茉莉酸(jasmonic acid,JA)信號轉導途徑。qRT-PCR檢測6個DEGs的表達模式與RNA-Seq分析結果一致,證實了RNA-Seq結果的可靠性。【結論】RNA-Seq分析鑒定出3 657個甘藍型油菜葉片干旱脅迫應答基因。GO和KEGG代謝途徑分析明確了差異表達基因富集的分子功能與代謝途徑。
    種子活力與萌發的生理與分子機制研究進展
    李振華,王建華
    中國農業科學. 2015, 48(4):  646-660.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.03
    摘要 ( 446 )   HTML ( 8 )   PDF (870KB) ( 1639 )   收藏
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    種子活力形成于種子發育的脫水階段,與以往理解不同,近來研究表明種子脫水不僅僅是一個簡單的失水過程,脫水與萌發存在一些相同的基因表達和代謝特征。萌發始于吸水膨脹,種子代謝恢復,胚根突破胚乳和種皮等外圍包被組織完成萌發。種子萌發的質量關鍵在于儲藏的mRNA的質量,另外,蛋白質穩定性和DNA完整性影響萌發的表型。激素作為一種信號小分子物質,濃度極小甚至是趨于零時對種子萌發仍具有非常重要的作用,近年來研究表明ABA/GAs的閾值范圍調控種子休眠與萌發,其中,ABA幾乎作用于種子萌發的全部過程,GA的作用并不像ABA那樣廣泛,主要在胚根突出時發生作用,且ABA和GA彼此抑制對方的合成與分解代謝基因,它們均可調控α-淀粉酶基因的轉錄。除ABA和GA外,近來發現AUX參與調控種子的休眠與萌發,其對胚根突出的調控比對子葉開展更加精細,AUX信號與ABA信號存在交叉,AUX通過其響應蛋白ARF10/16間接調控ABA信號通路中ABI3的穩定性來調控擬南芥種子休眠與萌發。與光照條件下相比,在土壤中萌發的幼苗將形成一個特異性的組織“頂鉤”,它的主要作用是在幼苗“頂土”時保護頂端分生組織,“頂鉤”形成與生長素的不均勻分布有關。為了提高種子活力,引發技術被運用于生產,引發的關鍵在于控制種子“萌而未發”,在“回干窗口”內及時脫水,引發過程中種子儲藏的mRNAs和蛋白已經執行功能,回干后這種分子機制被“牢記”,再吸脹的種子可以迅速整齊的萌發。除毒害分子外,ROS還作為信號分子參與調控種子休眠釋放、胚乳松弛和貯藏物動員,且其與激素分子ABA和GA等存在交互作用,ROS還參與蛋白的翻譯和翻譯后修飾調控種子萌發吸水和貯藏物動員。在種子萌發過程中,甲硫氨酸代謝是代謝核心,其代謝產物廣泛參與調控種子萌發的一些生理生化反應,如:DNA的合成,蛋白質的穩定性,染色體結構的形成和重塑,生物素的合成等,另外還與激素分子ABA、GA、ETH和CTK及活性氧活性(氮)存在交互作用。近來還發現甲硫氨酸亞砜還原酶決定種子的壽命,它可能是種子活力的一個新的分子標記。本文將圍繞上述內容對國內外研究現狀進行綜述,并對今后的研究熱點,種子“提早”收獲的感官依據,高活力種子田間出苗差異的分子機制,生長素在胚根突出時的重要作用,甲硫氨酸代謝,種子活力檢測方法的選擇等內容進行了展望。
    耕作栽培·生理生化
    不同覆膜方式對旱作冬小麥耗水特性及籽粒產量的影響
    楊長剛,柴守璽,常磊,楊德龍
    中國農業科學. 2015, 48(4):  661-671.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.04
    摘要 ( 404 )   HTML ( 2 )   PDF (435KB) ( 571 )   收藏
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    【目的】研究黃土高原雨養條件下,不同地膜覆蓋方式對冬小麥耗水特性、產量和休閑期土壤水分補給的影響,為促進增產和提高水分利用效率提供理論依據。【方法】2008—2009和2009—2010年小麥生長季,設置全膜覆土穴播(A)、全膜覆蓋穴播(B)、壟膜溝播(C)和露地條播(CK)4種不同栽培模式,測量不同處理的土壤貯水量、耗水量、產量和水分利用效率。【結果】全膜穴播可使冬小麥增產64.4%—79.1%,水分利用效率提高22.1%—24.0%,達到11.9—16.6 kg·hm-2·mm-1;全膜覆土穴播可增產43.4%—44.4%,水分利用效率提高8.8%—14.6%,達到11.0—14.8 kg·hm-2·mm-1;壟膜溝播可增產37.0%—39.3%,水分利用效率提高4.2%—4.4%,達到10.0—14.2 kg·hm-2·mm-1。主要原因是,地膜覆蓋可增加冬小麥拔節前0—200 cm土層貯水量,提高拔節至成熟階段的耗水量及其占總耗水量的比例,促進生育期對土壤貯水的利用,同時干旱年份可促進冬小麥利用深層土壤水分,最終提高冬小麥成熟期的生物量和籽粒產量;雖然生育期耗水增加,但水分利用效率也提高。冬小麥產量與生育期耗水量呈顯著正相關(r=0.96*)。覆膜的高產建立在高耗水基礎上,但通過休閑期水分補充,地膜茬0—200 cm土層水分在冬小麥秋播前可恢復到露地水平。覆膜處理間的耗水差異遠小于覆膜與露地間的差異。綜合考慮產量、經濟效益和田間操作難易程度,全膜覆土穴播一次覆膜可多茬使用,節省地膜成本,田間操作簡單,經濟效益高,是本試驗條件下的最優栽培方式。【結論】全膜覆土穴播是西北黃土高原旱地小麥兼顧高產高效的栽培模式。
    夜間低溫對白菜型冬油菜光合機構的影響
    劉自剛,孫萬倉,方彥,李學才,楊寧寧,武軍艷,曾秀存,王月
    中國農業科學. 2015, 48(4):  672-682.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.05
    摘要 ( 309 )   HTML ( 1 )   PDF (1778KB) ( 422 )   收藏
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    【目的】探討夜間低溫對白菜型冬油菜葉片光合機構的影響機理及品種間差異。【方法】采用人工氣候室內模擬夜間低溫對白菜型冬油菜幼苗葉片氣孔形態、葉綠體超微結構、光合特性及產物分配與積累的影響。【結果】晝/夜溫度為20℃/10時,與弱抗寒品種天油2號相比,超強抗寒品種隴油7號生長點較低,株型匍匐,葉色深,葉綠素含量、胞間CO2 濃度(Ci)、葉片凈光合速率(Pn)處于同一顯著水平。當夜間溫度降至5℃處理7 d后,不同抗寒品種氣孔導度(Gs)、CiPn下降,葉綠素含量、根/冠升高,表明低夜溫下不同品種均有更多光合產物被優先輸送到根部;天油2號葉片葉緣、葉尖呈卷曲狀或水漬斑狀,表現明顯凍害癥狀,隴油7號葉色加深,葉片平展,生長點下陷,未見凍害;夜溫降低處理后白菜型冬油菜葉片葉綠素均升高,不同品種葉綠素升高幅度明顯不同,天油2號比對照升高6.0%,隴油7號升高9.6%;此時,天油2號大部分氣孔關閉或半關閉,其葉片胞間Ci高于隴油7號,GSPn顯著低于隴油7號,表明在夜間溫度為5℃時,天油2號光合作用受到顯著抑制,非氣孔限制是引起其光合效率降低的主要原因;而隴油7號在5℃低夜溫條件下,葉片氣孔大部分仍保持開放,葉片PnCi雖略有下降,但與對照(晝夜溫度為20℃/10)處于同一顯著水平,在5℃低夜溫條件下仍保持較高的光合能力。晝/夜溫度為20℃/10時,白菜型冬油菜葉綠體緊貼細胞內壁整齊排列,基粒片層垛堞整齊緊密,基質片層整齊有序,葉綠體外形呈梭狀或單面凹透鏡形,內含淀粉顆粒,隴油7號淀粉粒數量和直徑均大于天油2號;當晝/夜溫度降為20℃/-5時,天油2號下部葉片已全部干枯,持綠葉片葉出現水漬狀凍害,隴油7號心葉深綠色,下部葉變黃,但葉片平展,葉面呈塊狀泛紅;天油2號相鄰葉綠體融合、葉綠體外膜破裂、釋放出內溶物,基粒溶解、基質片層斷裂,葉綠體膜有序結構完全損壞;隴油7號葉綠體外膜完整清晰,保持部分基粒結構,基質片層結構較完整,其內仍有少量淀粉粒存在;-5℃低夜溫處理后冬油菜不同品種Ci升高,葉綠素含量、GsPn下降;但不同品種葉綠素含量、氣體交換參數等存在顯著差異,天油2號葉綠素含量顯著低于隴油7號,其Pn迅速降低到0.210 μmol CO2·m-2·s-1,比對照下降256.2%,隴油7號Pn為0.434 μmolCO2·m-2·s-1,是天油2號的2.06倍,在-5℃低夜溫處理后隴油7號仍有較高的光合速率;隴油7號根/冠顯著高于天油2號,表明隴油7號更多光合物質被優先輸送到根部保存。【結論】低夜溫造成白菜型冬油菜葉綠體光合膜結構損傷,引起葉片Pn降低,晝/夜溫度為20℃/5時,Pn的下降主要與氣孔限制相關,而晝/夜溫度為20℃/-5時,Pn下降主要由非氣孔限制引起。
    植物保護
    煙草和水稻中水稻條斑病菌過敏反應激發子SsbX互作因子的鑒定
    孫玉靜,馬文秀,蔡璐璐,劉良,鄒麗芳,陳功友
    中國農業科學. 2015, 48(4):  683-694.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.06
    摘要 ( 342 )   HTML ( 1 )   PDF (4795KB) ( 938 )   收藏
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    【目的】水稻條斑病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzicola)中單鏈DNA結合蛋白(single-stranded DNA-binding protein,SsbX)通過病原菌 III 型分泌系統(type-III secretion system, T3SS)分泌,在非寄主植物煙草上產生過敏反應(hypersensitive response,HR),研究旨在明確SsbX激發煙草產生HR的機理。【方法】將水稻條斑病菌RS105菌株注射水稻和煙草葉片,應用CreatorTM SMARTTM cDNA文庫構建試劑盒構建水稻和煙草cDNA文庫,借助pGADT-SfiAB載體上特殊酶切位點SfiⅠ,酶切檢測水稻和煙草cDNA文庫質量;以SsbX為誘餌,通過酵母雙雜交技術(Y2H)從水稻和煙草cDNA文庫中篩選在SD/-Ade/-Leu/-Trp/-His培養基上能夠生長的陽性克隆;并利用β-gal試驗驗證陽性克隆;序列測定后,使用MEGA 4序列分析軟件,并利用鄰位相連法(neighbor-joining,NJ)對篩選獲得的互作因子進行同源序列和系統進化樹分析;利用熒光雙分子互補試驗(BiFC)于488 nm處黃色激發光和520—550 nm透射光、20×物鏡下,在激光共聚焦顯微鏡(Leica TCS SP5-II)觀察SsbX與煙草和水稻中互作因子的互作位點。【結果】水稻和煙草cDNA文庫構建和質量檢測結果顯示,隨機挑選20個克隆中水稻來源的cDNA插入在pGADT-SfiAB載體上,平均片段大小1.0 kb;隨機挑選20個克隆中煙草來源的cDNA均插入在pGADT-SfiAB載體上,平均片段大小1.2 kb,說明水稻和煙草的cDNA文庫構建質量較好;Y2H和β-gal試驗結果顯示,SsbX可與煙草和水稻的ADF2(actin-depolymerization factor 2)蛋白互作,使酵母AH109能夠在SD/-Ade/-Leu/-Trp/-His平板上生長,并且β-gal染色顯示為藍色。水稻OsADF2編碼139氨基酸,蛋白質分子量為15.9 kD,而煙草NbADF2編碼137氨基酸,蛋白質分子量為15.8 kD,兩者同源性達69.02%。同源性以及系統進化樹分析顯示,植物中ADF2廣泛存在,同源性高達60%以上。雙子葉植物煙草和擬南芥的ADF2同源性最高,相似性達69.05%;單子葉禾本科植物水稻和狗尾草的ADF2同源性最高,相似性為88.81%。BiFC試驗結果顯示,在488 nm波長的激光共聚焦顯微鏡下,僅SsbX和OsADF2以及SsbX和NbADF2共同存在時,可在煙草細胞膜上顯示黃色熒光,與陽性對照顯示黃色熒光一致,說明SsbX可與OsADF2或NbADF2 互作,互作位點發生在植物細胞膜上。【結論】通過T3SS分泌的水稻條斑病菌中的SsbX,在植物細胞膜上與ADF2互作,從而激發植物的免疫性。這為進一步揭示SsbX如何激發植物產生HR的機制提供了依據。
    β1-和β2-微管蛋白基因在赤霉病菌抗多菌靈中的作用
    曾凡松,尹合興,史文琦,汪華,楊立軍,龔雙軍,張學江,向禮波,喻大昭
    中國農業科學. 2015, 48(4):  695-704.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.07
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    【目的】揭示β1-微管蛋白基因(β1-tub)和β2-微管蛋白基因(β2-tub)在赤霉病菌(Gibberella zeae)對多菌靈的抗性過程中所起的作用。【方法】采用PCR克隆測序法測定Js449(EC50=7.911 μg·mL-1)、Js462(EC50=6.515 μg·mL-1)、Js484(EC50=5.031 μg·mL-1)、Js506(EC50=8.455 μg·mL-1)和Js519(EC50=6.280 μg·mL-1)等5個多菌靈抗性菌株的α-、β1-、β2-、γ-tub序列,并與敏感菌株HG-1(EC50=0.552 μg·mL-1)進行比對。采用實時熒光定量PCR(qPCR)測定β1-tub和β2-tub在多菌靈脅迫下的抗性菌株Js506中的相對表達量。構建β1-tub和β2-tub的超量表達載體,分別在HG-1中表達。運用split PCR獲得含有潮霉素磷酸轉移酶基因和目標基因的融合片段,并對Js506進行原生質體轉化,通過同源重組獲得β2-tub的敲除體和互補體。對菌株Js506、HG-1及其突變體分別進行多菌靈敏感性測定、菌落生長觀察和致病力測定。【結果】基因比對結果表明,5個抗性菌株的α-、β1-、γ-tub基因序列與敏感菌株的一致。對β2-tub序列比對結果表明,Js449、Js462和Js506菌株的第167位氨基酸由苯丙氨酸(Phe)變為酪氨酸(Tyr)。Js484菌株的第200位氨基酸由苯丙氨酸(Phe)變為酪氨酸(Tyr)。Js519菌株的第198位氨基酸由谷氨酸(Glu)變為谷氨酰胺(Gln)。5 μg·mL-1多菌靈能誘導Js506菌株的β1-tub表達量顯著上調(P<0.05)。10 μg·mL-1的多菌靈對Js506菌株的β2-tub表達量影響不顯著。β1-tub的超量表達使HG-1突變體的EC50增加至2.839 μg·mL-1,抗藥性顯著增強(P<0.05)。β2-tub超量表達突變體的抗性水平與野生型菌株無顯著差異。對Js506菌株的β2-tub進行敲除試驗,分別獲得了2個轉化體(△β2tub-Js506-1、△β2tub- Js506-2),經潮霉素抗性篩選、PCR和Southern雜交驗證,確認2個轉化體均不含有β2-tub。與野生型菌株Js506相比,敲除體△β2tub-Js506-1(EC50=0.078 μg·mL-1)和△β2tub-Js506-2(EC50=0.072 μg·mL-1)對多菌靈均表現為超級敏感,且菌落生長變慢,致病力顯著下降(P<0.05)。對△β2tub-Js506-1進行互補轉化獲得了2個互補體,β2tub-Js506-C1(EC50=7.521 μg·mL-1)和β2tub-Js506-C2(EC50=7.243 μg·mL-1),2個互補轉化體均使敲除體△β2tub- Js506-1基本恢復了抗性、菌落生長速率和致病力。【結論】5個赤霉病菌菌株對多菌靈的抗性與β2-tub的第167、198、200位密碼子突變有關,與α-、β1-和γ-tub序列的突變無關。β1-tub在多菌靈脅迫下誘導表達,且β1-tub的超量表達能增強赤霉病菌對多菌靈的抗性。β2-tub是小麥赤霉病菌對多菌靈抗性所必需的,β1-tub和β2-tub均能影響赤霉病菌對多菌靈的抗性。
    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    生物炭與秸稈添加對砂姜黑土團聚體組成和有機碳分布的影響
    侯曉娜,李慧,朱劉兵,韓燕來,唐政,李忠芳,譚金芳,張水清
    中國農業科學. 2015, 48(4):  705-712.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.08
    摘要 ( 424 )   HTML ( 2 )   PDF (382KB) ( 965 )   收藏
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    【目的】研究生物炭與秸稈添加對砂姜黑土團聚體組成、穩定性以及不同粒級團聚體有機碳分布的影響,為砂姜黑土黏板障礙因子改良和合理培肥制度建立提供科學依據。【方法】在光照培養室內用砂姜黑土進行的培養試驗,試驗設置4個處理:對照(不施有機物料,CK)、單施生物炭(5%生物炭,B)、單施秸稈(1.5%玉米秸稈,S)和生物炭與秸稈配施(5%生物炭+1.5%的玉米秸稈,BS)。培養6個月后采集土壤樣品,利用濕篩法得到不同粒級的土壤水穩性團聚體,測定各粒級土壤團聚體有機碳含量。【結果】不同有機物料處理對>2 mm團聚體含量影響較大,其中施用秸稈顯著提高了該粒級團聚體含量。單施生物炭有利于0.053—0.25 mm粒級團聚體含量的增加;施用秸稈有利于0.5—2 mm團聚體含量的增加,較對照顯著增加14%—68%。單施生物炭對平均重量直徑(MWD)、幾何平均直徑(GMD)和大于0.25 mm團聚體含量(R0.25)無顯著影響,單施秸稈和生物炭與秸稈配施則顯著提高了MWDGMD和R0.25。同時,各有機物料施用都顯著降低了團聚體分形維數(D)。與對照相比,各有機物料處理土壤有機碳含量都顯著提高,其中生物炭與秸稈配施處理含量最高,較對照提高了160%。各有機物料處理不同粒級團聚體中有機碳含量也顯著提高,與對照相比,各粒級有機碳含量提高了54%—353%。隨土壤粒徑的增大,添加生物炭處理不同粒級團聚體有機碳含量分布呈現“V”型趨勢,單施秸稈處理呈逐漸增加趨勢。大團聚體有機碳的貢獻率為S處理>BS處理>CK處理>B處理,微團聚體則表現出相反的規律。0.5—1 mm粒級團聚體對土壤有機碳的貢獻率最大,為6%—33%。【結論】單施生物炭對土壤水穩性大團聚體含量和團聚體穩定性的影響不顯著,而生物炭與秸稈配施不僅能提高土壤大團聚體含量,增加土壤團聚體的穩定性,而且提高土壤及不同粒級團聚體的有機碳含量,改善了土壤性狀。相比之下,生物炭與秸稈配施是改善砂姜黑土結構和提升碳水平的最佳培肥措施。
    滴灌施肥水肥耦合對溫室番茄產量、品質和水氮利用的影響
    邢英英,張富倉,張燕,李靜,強生才,吳立峰
    中國農業科學. 2015, 48(4):  713-726.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.09
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    目的水肥是限制作物增產的兩大因子,不合理的灌溉與施氮不僅難于增加產量,還會增加土壤剖面硝態氮累積、降低作物品質及水氮利用效率。針對西北半干旱地區溫室蔬菜灌水和施肥存在的問題,通過滴灌施肥水肥耦合對溫室番茄產量品質和水氮利用的影響,研究滴灌施肥條件下溫室番茄高產優質高效的灌水施肥制度。方法通過溫室番茄小區試驗,設常規溝灌施肥(100%ET0,N240-P2O5120-K2O150 kg·hm-2)以及3個滴灌水量(高水W1:100%ET0、中水W2:75%ET0、低水W3:50%ET0)和3個施肥水平(高肥F1:N240-P2O5120-K2O150 kg·hm-2、中肥F2:N180-P2O590-K2O112.5 kg·hm-2、低肥F3:N120-P2O560-K2O75 kg·hm-2),共10個處理,分析番茄生長產量、品質、土壤硝態氮分布以及水氮吸收利用對不同灌水量和施肥量的響應規律。結果與常規溝灌施肥相比,滴灌施肥增加番茄產量31.04 t·hm-2、干物質量3 208 kg·hm-2和總氮吸收量73.13 kg·hm-2增幅分別為46.9%、54.0%和82.4%,同時增加果實中維生素C(Vc)含量61.8%;降低土壤中硝態氮含量;水分利用效率(WUE)和氮肥利用率(NUE)分別增加46.4%和76.5%。滴灌施肥條件下,W1F2處理總干物質量最大9 248 kg·hm-2),產量和植株氮素吸收量均與灌水量和施肥量正相關,增加施肥量帶來的增產效應大于灌水,且W1F2處理產量和氮素吸收量增加幅度最大。增加灌水量,降低施肥量,WUE逐漸下降,NUE逐漸上升,W3F1處理WUE最大(47.7 kg·m-3),W1F3處理NUE最大(65.6%),且W3F2處理的WUE和W1F2處理的NUE增加幅度明顯大于其他處理。土壤中硝態氮含量受灌水、施肥以及水肥交互效應影響顯著,隨灌水量的增加呈先增大后降低的趨勢,隨施肥量的增加逐漸增大,在滴頭正下方沒有明顯累積,在濕潤土體的橫向邊緣產生累積,W1F2處理土壤中硝態氮含量較小,分布更均勻。增大灌水量顯著降低番茄Vc、番茄紅素和可溶性糖含量以及營養累積量;增大施肥量,品質含量以及營養累積量呈先增大后降低的趨勢;W3F2處理獲得最大的Vc和番茄紅素含量及營養累積量,最大的可溶性糖含量及較大的營養累積量。結論溫室番茄滴灌施肥技術能夠達到高產優質和高效的目的,當追求產量和氮肥利用率時,高水中肥(W1F2:100%ET0,N180-P2O590-K2O112.5 kg·hm-2)處理能獲得較高的產量和NUE以及較低的土壤硝態氮含量;當追求品質和水分利用效率時,低水中肥(W3F2:50%ET0,N180-P2O590-K2O112.5 kg·hm-2)處理獲得最大的維生素C、可溶性糖和番茄紅素含量以及較高的水分利用效率。
    園藝
    菜豆毒性分析及毒性預測模型建立
    李佳楠,楊薇,彭娜,陳禪友
    中國農業科學. 2015, 48(4):  727-734.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.10
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    【目的】從細胞水平分析不同品種菜豆對小鼠細胞的毒性,建立菜豆毒性預測模型,為菜豆低毒品種選育提供依據。【方法】選取已測定抗營養因子含量的27個品種的菜豆,通過勻漿、離心、超濾濃縮制備菜豆浸提液。分離小鼠脾臟淋巴細胞,利用MTS法分析菜豆浸提液對小鼠淋巴細胞存活率的影響。結合27個菜豆品種的抗營養因子含量,以小鼠細胞生長影響率為依變量,抗營養因子含量為自變量,SPSS軟件強行進入4個變量,得到多元回歸方程,并經逐步回歸分析,最終得到一元回歸方程,從而建立菜豆毒性預測模型。以小鼠進行急性毒性試驗,驗證菜豆毒性預測模型的可行性:選擇高、中、低3個毒性等級共6個菜豆品種,采用經口灌胃的方式處理小鼠,以灌胃菜豆浸提液的小鼠為試驗組,灌胃生理鹽水的小鼠為陰性對照組,灌胃菜豆植物凝集素標準品的小鼠為陽性對照組,觀察各組小鼠死亡情況,統計一周內小鼠死亡率,解剖觀察各組小鼠臟器改變,并取各組小鼠肝臟、脾臟、腎臟、胃、小腸等器官組織制備病理切片,經HE染色后于倒置顯微鏡下進行病理分析。【結果】MTS檢測結果顯示,27個菜豆品種的浸提液對小鼠淋巴細胞生長均有不同程度影響,影響率最低為13.77%,最高為85.23%,且不同菜豆品種浸提液對小鼠淋巴細胞影響率差異顯著;此外,菜豆植物凝集素的含量是菜豆浸提液對小鼠淋巴細胞生長的主要影響因素。結合抗營養因子含量測定結果,得到多元回歸方程Y=-20.88+4.902X1+0.258X2-3.506X3+18.298X4,經逐步回歸分析,最終得到一元回歸方程Y=30.837+4.5X1,建立了菜豆毒性預測模型。小鼠急性毒性試驗結果表明,菜豆浸提液對小鼠一周內致死率與其對小鼠淋巴細胞生長影響率呈正相關,高溫滅活后的致死試驗表明菜豆鮮莢的主要致死成分為蛋白類物質。灌胃后的試驗組小鼠在生理行為表現上與陽性對照組小鼠一致,均呈現行動遲緩、皮毛暗淡無光、眼微睜無神、食欲減退、輕微腹瀉癥狀。解剖小鼠發現試驗組與陽性對照組小鼠肝臟發白或伴有淤血點,脾臟腫大、腸胃水腫、薄膜緊張、腎臟水腫。病理分析表明試驗組小鼠與陽性對照組小鼠各臟器的組織細胞均有病理改變,主要表現為局部水腫充血、炎性浸潤以及部分細胞壞死,小鼠急性毒性試驗結果說明,建立的菜豆毒性預測模型可用于菜豆毒性水平預測。【結論】建立了菜豆毒性預測模型,通過動物實驗驗證了其可行性,為從大量樣本中選育低毒菜豆品種提供了依據和方法。
    梨CBL基因家族全基因組序列的鑒定及非生物脅迫下的表達分析
    許園園,藺經,李曉剛,常有宏
    中國農業科學. 2015, 48(4):  735-747.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.11
    摘要 ( 369 )   HTML ( 1 )   PDF (3787KB) ( 578 )   收藏
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    【目的】最近在植物中發現了一類Ca2+傳感蛋白——類鈣調磷酸酶B亞基蛋白CBL(calcineurin B-like proteins),CBL及其靶蛋白CIPK(CBL-interacting protein kinase)構成CBL/CIPK信號網絡系統,在植物干旱、鹽漬、低溫等逆境脅迫應答中起重要作用。鑒定梨基因組中CBL家族基因成員,對其基因進化、結構與表達特征進行分析,為植物CBL基因功能分析與利用提供依據。【方法】通過生物信息學手段,結合梨基因組注釋信息,鑒定梨CBL家族成員序列信息;利用MEGA6.0程序進行多序列比對、分類并構建系統進化樹;利用per1程序、GSDS工具以及Clustal X軟件進行基因結構與保守性分析;通過qRT-PCR技術進行多種非生物脅迫處理下PbCBLs表達分析。【結果】成功鑒定出7個CBL家族成員,基因結構預測表明PbCBL9含5個內含子,其余PbCBLs均含有7—8個內含子;預測的PbCBLs均含4個EF-hand功能域,且相鄰EF-hand功能域之間氨基酸數目非常保守;通過系統發育樹分析,將7個PbCBLs分為2類;qRT-PCR技術進行不同脅迫處理下杜梨葉片PbCBLs的表達分析,結果表明,在NaCl脅迫下,PbCBL1表達量6 h降至最低,24 h則明顯升高;與之相反,PbCBL2和PbCBL3的表達量在6 h達最高,24 h最低;PbCBL4和PbCBL8表達量在3 h明顯增加,隨后表達量下降;PbCBL9表現明顯的上調趨勢,24 h達到最大;PbCBL10則在6 h表達量最高。10%(w/v)PEG6000脅迫處理下,PbCBL2、PbCBL4和PbCBL8表達量上調,PbCBL1表達量下調;PbCBL3、PbCBL9和PbCBL10表達量均在6 h最低,12 h和24 h較6 h明顯升高,PbCBL3和PbCBL10于24 h表達量達到最高,而PbCBL9在12 h表達量最高。4℃低溫處理下,PbCBL2、PbCBL4、PbCBL8表達量上調;而PbCBL1和PbCBL3表達量下調;PbCBL9和PbCBL10表達量表現上下波動的變化趨勢,均在3 h有明顯增加,隨后顯著降低。42℃高溫脅迫處理下,PbCBL1、PbCBL3和PbCBL4表達量下調;PbCBL2表達量整體上調,6 h達到最高;PbCBL8、PbCBL9和PbCBL10總體呈現相同的變化趨勢,在3 h表達量達到最高,隨后明顯下降。ABA處理下,PbCBL3和PbCBL10表達量下調,PbCBL2與PbCBL8表達量上調;PbCBL1在6 h表達量最高;PbCBL4和PbCBL9表達量呈現相似的變化趨勢,3 h明顯升高,隨后下降,24 h時最低。【結論】成功鑒定的7個候選PbCBLs中,2個基因(PbCBL8和PbCBL9)受鹽脅迫誘導表達,3個基因(PbCBL2、PbCBL4和PbCBL8)分別受干旱、低溫與ABA誘導表達。PbCBL2在高溫脅迫下被強烈誘導可能意味著其在高溫應答中發揮重要作用。
    新疆杏品種(系)遺傳多樣性分析及DNA指紋圖譜庫構建
    劉娟,廖康,曼蘇爾·那斯爾,孫琪,劉歡,賈楊
    中國農業科學. 2015, 48(4):  748-758.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.12
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    【目的】從ISSR分子標記水平分析新疆主栽杏品種(系)的遺傳多樣性和親緣關系,構建新疆杏品種(系)的DNA指紋圖譜數據庫,為雜交育種、品種鑒定和品種分類提供理論依據。【方法】從供試樣品中選取表型差異較大的6份材料對100個ISSR引物進行篩選,最終篩選出條帶清晰、主帶明顯、多態性豐富、能夠穩定重復且對品種具有較高鑒別力的ISSR特征引物,對48個新疆杏品種(系)進行擴增,采用POPGENE version 1.32軟件計算多態性位點數、多態性位點百分率、觀測等位基因數(Na)、有效等位基因數(Ne)、Nei’s多樣性指數(H)和Shannon信息指數(I),及各材料間的Nei’s遺傳相似系數(GS)和遺傳距離(GD),并利用NTSYS pc version 2.10e 軟件根據Nei’s遺傳相似系數采用UPGMA方法進行聚類,以此分析遺傳多樣性和親緣關系;利用4個引物特異位點的不同組合及Gel2.0指紋圖譜自動識別系統鑒別48個新疆主栽杏品種(系),并利用Gel2.0構建主栽杏品種(系)的DNA指紋圖譜庫。【結果】從100個ISSR引物中篩選到重復性好、多態性豐富的4個引物作為特征引物,分別為UBC809、UBC836、UBC844和UBC850,共擴增出78個位點,其中73個為多態性位點,平均多態性位點百分率為93.13%,其中引物UBC844多態性位點百分率最高,為100.00%;48個新疆主栽杏品種(系)的觀測等位基因數、有效等位基因數、Nei’s基因多樣性和Shannon信息指數的平均值分別為1.9313、1.4368、0.2622和0.4028,說明各品種(系)的遺傳多樣性相對較豐富。‘黃肉油杏’和‘大五月杏’的遺傳相似系數為0.8846,遺傳距離為0.1226;‘庫曼提’和‘索格佳娜麗’的遺傳相似系數為0.5641,遺傳距離為0.5725。將4個引物兩兩組合起來,可快速、準確地鑒別46個杏品種(系),只有‘辣椒杏’和‘伊犁阿克玉呂克’需要3個引物組合才能鑒別出來,利用這4個ISSR特征引物通過Gel2.0指紋圖譜自動識別系統構建了48個杏品種(系)的DNA標準指紋圖譜數據庫。【結論】新疆主栽杏品種(系)的遺傳多樣性較豐富,親緣關系相對較近,‘黃肉油杏’和‘大五月杏’的親緣關系最近,‘庫曼提’和‘索格佳娜麗’的親緣關系最遠;且ISSR標記適于新疆主栽杏品種的遺傳多樣性、親緣關系分析及構建DNA指紋圖譜庫;指紋圖譜庫的建立為杏品種(系)的鑒定及品種真實性和純度奠定了基礎,為新品種登記、注冊和品種知識產權保護等提供科學依據。
    貯藏·保鮮·加工
    發芽-擠壓-淀粉酶協同處理對速食糙米粉品質特性的影響
    張冬媛,鄧媛元,張名位,馬永軒,張雁,魏振承,張瑞芬,劉磊,唐小俊,遆慧慧
    中國農業科學. 2015, 48(4):  759.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.13
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    【目的】探討發芽-擠壓膨化-高溫α-淀粉酶協同處理對速食糙米粉的沖調性、流動性、色度、風味和淀粉消化性能等品質特性的影響,為高品質速食糙米食品的加工提供理論依據。【方法】糙米經發芽處理后采用高溫α-淀粉酶輔助擠壓膨化協同處理(Extrusion-Germinated Brown Rice-Enzyme,EGBRE),以糙米發芽直接擠壓膨化處理(Extrusion-Germinated Brown Rice,EGBR)、糙米不發芽分別采用高溫α-淀粉酶輔助擠壓膨化協同處理(Extrusion-Brown Rice-Enzyme,EBRE)和直接擠壓膨化處理(Extrusion-Brown Rice,EBR)3種方式作為對照,分別比較分析糙米粉的水溶性指數、吸水性指數、沖調結塊率、分散時間、粘度以及其色度、揮發性物質、淀粉消化性能等品質特性,并進行整體感官評分。【結果】高溫α-淀粉酶處理能顯著提高糙米粉的溶解性,其中,EGBRE較EGBR水溶性指數提高2.11倍,EBRE較EBR水溶性指數提高2.55倍;而發芽處理對糙米粉的溶解性影響不顯著。高溫α-淀粉酶處理能顯著降低糙米粉沖調后的粘度,其中,EGBRE較EGBR粘度下降60.0%,EBRE較EBR粘度下降31.3%;而發芽處理對糙米糊粘度影響不明顯。高溫α淀粉酶處理還能顯著增加糙米粉中揮發性物質總量,而發芽處理能降低其脂質氧化產物的含量。發芽、擠壓膨化和高溫α-淀粉酶三者協同處理能顯著降低糙米粉的沖調結塊率、縮短分散時間,其中,EGBRE較EGBR、EBRE和EBR的沖調結塊率分別下降55.4%、74.8%和84.0%,分散時間分別縮短27.2%、17.3%和52.5%。同時,發芽-擠壓-淀粉酶協同處理能顯著影響糙米粉的休止角,改善粉體流動性能,但會適當提高粉體的色度。此外,發芽-擠壓膨化-高溫α-淀粉酶協同處理較直接擠壓膨化處理,糙米粉中快消化淀粉比例顯著提高,抗性淀粉比例顯著降低。【結論】發芽-擠壓-淀粉酶協同處理可以顯著改善速食糙米粉的品質特征與沖調性,降低結塊率,縮短分散時間,降低沖調粘度,提高淀粉的消化性能,適當增加揮發性風味物質含量。
    模擬胃液對Pena 1及其抗原表位免疫原性的影響
    趙鑫,高美須,牟慧,沈月,王志東
    中國農業科學. 2015, 48(4):  769-777.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.14
    摘要 ( 258 )   HTML ( 1 )   PDF (1119KB) ( 389 )   收藏
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    【目的】Pen a 1是蝦中的主要過敏原,已知其5個抗原表位在過敏反應中起著決定性的作用。用全蛋白抗體和表位特異性抗體,檢測Pen a 1經體外模擬胃液(simulated gastric fluid,SGF)消化后其抗原表位免疫原性的變化情況,為研究人體消化對Pen a 1的影響機理及脫敏食品的制備提供理論依據。【方法】以刀額新對蝦(metapenaeus ensis)為原材料,提取純化蝦過敏原Pen a 1,采用Fmoc化學法合成Pen a 1抗原表位的5個多肽片段(No.1—No.5),分別與載體蛋白KLH和牛血清蛋白BSA偶聯制備人工免疫原和包被原。用Pen a 1和制備的多肽免疫原免疫新西蘭純種白兔獲得全白蛋抗體和特異性表位抗體。參照美國藥典模擬人體胃液的條件消化處理Pen a 1,利用SDS-PAGE和Tricine-SDS-PAGE觀察消化后Pen a 1分子量變化;通過免疫印跡(Western-blot)定性觀察Pen a 1消化后生成的新蛋白片段與各抗體的結合情況;再經競爭抑制酶聯免疫吸附試驗(ci-ELISA)定量檢測消化后的Pen a 1和表位多肽與各抗體結合能力,從而得出Pen a 1經SGF消化后各抗原表位免疫原性的變化程度。【結果】SDS-PAGE結果顯示Pen a 1隨SGF消化時間的延長逐漸被降解,在22 kD處生成一些較穩定的新蛋白片段,Tricine-SDS-PAGE結果表明在1.7—18 kD之間無新蛋白片段生成。Western-blot表明消化后分解生成的小分子蛋白與六種抗體發生不同程度結合,其中全蛋白抗體和No.4抗體幾乎與生成的所有小分子蛋白結合,在22 kD左右處生成的穩定新蛋白片段均與No.3、4、5抗體有較強的結合,而與No.1、2抗體結合較弱甚至無結合,表明該蛋白攜帶No.3、4、5表位,而基本無No.1、2表位。ci-ELISA結果顯示,Pen a 1經SGF消化后對全蛋白抗體和5個表位抗體的抑制率均顯著下降,說明經過消化后Pena1及其抗原表位的免疫原性均明顯降低,各抗原表位消化穩定性排序為No.4>No.2>No.1>No.3>No.5,其中No. 2、1、3之間無顯著性差異;ci-ELISA檢測表位多肽經消化后其免疫原性也顯著下降,消化穩定性排序為No.1> No.2 >No.3>No.4>No.5,其中No.2、3、4之間無顯著性差異。結合免疫印跡結果可知No.4抗原表位消化穩定性最高,但其表位多肽消化穩定性沒有顯著高于其它所有表位多肽,說明在消化過程中Pen a 1結構對該表位起到一定的保護作用,使其保持較高的消化穩定性;No.1、2、3次之,3個表位間無顯著性差異;No.5消化穩定性最差,表明Pen a 1空間結構對其無明顯保護作用。【結論】建立了一種用表位抗體檢測過敏原經模擬消化后抗原表位消化穩定性的方法。Pen a 1經SGF消化后,免疫原性降低,分解生成部分較穩定的蛋白片段,但仍具有致敏性;5個抗原表位中No.4消化穩定最高,No.5最差。
    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    廣西巴馬小型豬內源性反轉錄病毒進化年代分析
    饒桂波,鐘雅婷,歐陽康,馬玲,黃紅梅,吳健敏
    中國農業科學. 2015, 48(4):  778-787.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.15
    摘要 ( 223 )   HTML ( 1 )   PDF (715KB) ( 532 )   收藏
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    【目的】確定廣西巴馬小型豬內源性反轉錄病毒(PERV-BM)的進化年代。【方法】對先前擴增、測序獲得的 9個PERV-BM的LTRs,一個PERV-BM全長基因組序列,登錄號為HM159246及GenBank上發表的所有背景清楚的豬內源性反轉錄病毒(PERV)的LTRs及env序列進行分析。首先利用DAMBE軟件對上述序列比對分析,合并同源性較高的,篩選有差異代表性的核酸序列的數據集。然后利用MEGA5.2軟件Neighbor-Joining方法計算PERV-BM遺傳進化關系。利用DAMBE軟件對上述篩選的序列集進行替換飽和度計算,分析核酸進化速率的穩定性;利用MEGA5.2軟件,通過最大相似法對篩選數據制作的遺傳進化樹進行分子鐘行為分析。最后對廣西封閉群內的廣西巴馬小型豬3′-LTR序列進行替代飽和度及分子鐘分析,對符合分子鐘行為的LTRs序列,以假設的恒定進化速率計算PERV-BM的進化年代。【結果】經過DAMBE軟件分析后,選出80多個GenBank上發表的有代表性的env、LTRs序列數據集。對PERV-BM (HM159246) 序列全長遺傳進化分析顯示,PERV-BM與中國的PERV核酸序列EF133960和GU980187,荷蘭的AF356697親緣關系較近,與韓國的HQ540595和美國的AF038600和NC_003059親緣關系則較遠。利用DAMBE軟件對篩選數據集替換飽和度檢測結果顯示,S和V值隨PERV序列之間進化分歧的增加呈線性的增加。LTRs序列數據集替換飽和曲線呈線性關系,沒有替換飽和現象發生,LTRs的進化隨時間持續且穩定。數據集env序列替換飽和曲線不完全呈線性關系,表明env序列集進化速率不穩定。利用MEGA5.2的最大相似法對LTRs和env數據集的進化樹進行分子鐘行為檢測結果顯示,LTRs序列集接受分子鐘假說,env進化不符合分子鐘行為,這和不飽和度檢測的結果一致。因此可用LTRs進化的近分子鐘行為進行PERV進化年代的計算。利用DAMBE軟件對廣西封閉群內的廣西巴馬小型豬3′-LTR序列進行替代飽和度及分子鐘分析結果顯示,3′-LTR的進化符合分子鐘行為可用于進化年代計算。假設以靈長類ERV的積累突變率,每個核苷酸每年的替換率2.3×10-9—5.0×10-9,計算PERV-BM約進化于3.3×106—7.1×106年前。【結論】PERV-BM進化年代與歐洲小型豬PERV進化時間7.6×106年前相近。
    板栗總苞多酚對AA肉雞生長、抗氧化性能影響
    李紅,董碩,熊穎,谷明燦,郭凱軍
    中國農業科學. 2015, 48(4):  788-795.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.16
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    【目的】氧化應激在畜牧業生產中普遍存在,誘發氧化應激的因素很多,熱應激是誘發氧化應激反應的重要因素之一,氧化應激能夠影響動物生長性能,甚至造成動物死亡,帶來嚴重的經濟損失。近年來,植物多酚因其具有多種生物學功效日益而受到關注。故研究不同劑量板栗總苞多酚對常溫和高溫熱應激條件下肉雞生長、抗氧化性能的影響。【方法】研究包括兩個試驗。試驗一:將400只1日齡健康愛拔益加(AA)雄性雛雞隨機分成5組,每組4個重復,每個重復20只雞:Ⅰ組為空白對照組,飼喂基礎日糧;Ⅱ組為陽性對照組,飼喂日糧為基礎日糧中添加0.15% 2,6-二叔丁基對甲苯酚(BHT)添加劑預混料(其中BHT含量0.015%);Ⅲ—Ⅴ組為板栗總苞多酚試驗組,飼喂日糧為基礎日糧中分別添加0.2%、0.3%和0.4%板栗總苞多酚提取物。試驗一:常溫條件下飼養42d,根據AA肉雞飼養程序和免疫程序進行飼養管理。每周末稱體重和采食飼料重,測定各組AA肉雞不同階段生長性能指標。試驗二:將400只28日齡的AA雄性肉雞按試驗一分組,在常溫下適應一周后,開始連續7d的高溫熱應激。高溫3d、7d稱重、屠宰、取樣。測定高溫熱應激條件下,板栗總苞多酚對AA肉雞生長性能、屠宰指標和血清抗氧化指標的影響。【結果】試驗一結果表明,常溫條件下,板栗總苞多酚對肉雞生長性能無顯著影響(P>0.05)。試驗二表明,在初始體重相同的情況下,熱應激一周后,Ⅳ、Ⅴ組體重顯著高于Ⅰ組(P<0.05);Ⅳ組平均日增重(ADG)和平均日采食量(ADFI)均顯著高于Ⅰ組、Ⅱ組和Ⅲ組(P<0.05);Ⅳ和Ⅴ組料重比(F/G)顯著低于Ⅰ組(P<0.05);各組間死亡率差異趨于顯著(P=0.059)并以V組最低。板栗總苞多酚對AA肉雞屠宰指標無顯著差異(P>0.05)。高溫熱應激3d的肉雞,各試驗組血清總抗氧化能力(T-AOC)含量雖有波動,但是差異均不顯著(P>0.05);Ⅳ組血清的總超氧化物歧化酶(T-SOD)活力顯著高于Ⅰ組(P<0.05);Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ組丙二醛(MDA)含量顯著低于Ⅰ組(P<0.05),Ⅱ組居中間,和所有的組相比都不顯著(P>0.05);相對于Ⅰ組,Ⅱ-Ⅴ組谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活力均顯著升高(P<0.05)。高溫熱應激7d時,Ⅳ組血清T-AOC顯著高于Ⅰ組和Ⅱ組,Ⅲ組顯著高于Ⅱ組(P<0.05);相對于Ⅰ組,其他各組血清中T-SOD活力均顯著增高,Ⅱ組效果最好,顯著高于IV和V組(P<0.05);而對于血清MDA各組之間差異均不顯著(P>0.05);GSH-Px活力在各組間變異較小,只有Ⅲ組顯著高于Ⅴ組(P<0.05)。【結論】日糧中添加板栗總苞多酚在常溫飼養條件良好的情況下對肉雞生長性能無顯著影響,但在高溫熱應激條件下,添加0.3%的板栗總苞多酚能夠顯著提高肉雞抗氧化能力、緩解高溫熱應激造成的影響。
    氣味受體基因Orco在中華蜜蜂雄蜂觸角中的表達及定位分析
    趙慧婷,高鵬飛,張桂賢,田嵩浩,楊珊珊,孟嬌,姜玉鎖
    中國農業科學. 2015, 48(4):  796-803.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.17
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    【目的】昆蟲氣味受體(odorant receptors, Ors)在其發揮嗅覺識別過程中采用的是配體門控離子通道信號傳導機制,這一離子通道是由一個特定的共受體與一個普通氣味受體結合為異源二聚體而形成的。其中,氣味共受體(odorant receptor coreceptor, Orco)是一個十分獨特的家族,在不同種類昆蟲中高度保守,并在調控昆蟲的嗅覺行為方面發揮關鍵作用。論文在對中華蜜蜂(Apis cerana cerana,簡稱中蜂)工蜂Orco研究基礎之上,進一步探討雄蜂Orco的表達特性。【方法】采集中蜂1日齡雄蜂的觸角、頭(去除觸角)、胸、腹、足5部分組織,以及不同發育階段的幼蟲、蛹及成蜂觸角。提取各樣本的總RNA,利用real-time quantitative PCR(qPCR)技術鑒定Orco在雄蜂不同組織及不同發育時期的表達譜;采集1日齡雄蜂觸角制備冰凍切片,合成地高辛標記的寡核苷酸探針,利用原位雜交技術對Orco在雄蜂觸角中的表達進行細胞定位分析。【結果】qPCR分析結果表明,Orco轉錄本在不同組織中的表達量表現為觸角>頭>足>腹>胸,其中觸角表達量約為頭部的100倍;Orco在雄蜂不同發育階段均有表達,其中幼蟲期和蛹期表達量較低,羽化后開始逐漸升高,性成熟后維持在一個較高的水平。此外,結合前期工蜂熒光定量試驗數據,分析得到Orco在雄蜂觸角中的表達量極顯著高于工蜂觸角表達量(P<0.01)。原位雜交結果顯示,Orco陽性雜交信號大量表達于雄蜂觸角的板型感器和毛型感器的神經元細胞中。【結論】氣味受體基因Orco在中蜂雄蜂的觸角中大量表達,且在性成熟后表達量達到高峰。結合前期研究結果,推測Orco在中蜂中是偏雄性表達的。
    研究簡報
    SSMP的結構解析及在擬南芥抗鹽過程中的作用
    張海麗,由詩東,張昊,高靜,李生輝,張利輝,邢繼紅,王鳳茹,董金皋
    中國農業科學. 2015, 48(4):  804-812.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.18
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    【目的】解析SSMP(salt-sensitive membrane protein)的結構,明確SSMP的表達特性,預測和分析SSMP在擬南芥逆境脅迫過程中的作用。【方法】利用生物信息學方法,解析SSMP的結構特征;利用Real-time PCR技術分析SSMP的時空表達特性;利用SSMP-GFP融合技術轉化擬南芥葉片原生質體,對SSMP進行亞細胞定位;構建SSMP的啟動子連接報告基因GUS的表達載體,轉化野生型擬南芥,通過染色方法觀察報告基因GUS的表達情況,從而進行SSMP的組織定位分析;構建SSMP過表達載體,利用農桿菌侵染花絮法轉化擬南芥,qRT-PCR技術驗證過表達SSMP擬南芥陽性苗,分析過表達SSMP擬南芥的表型并進行抗逆性分析,明確SSMP的生物學功能;利用電導儀法比較過表達SSMP擬南芥和野生型擬南芥葉片的細胞膜透性,分析SSMP在擬南芥抵抗逆境脅迫過程中的作用。【結果】生物信息學分析表明,SSMP含有START(the lipid/sterol-binding StAR-related lipid transfer protein domains)保守域、共411個氨基酸,具有磷脂酰膽堿的結合位點,預測SSMP可能影響膜的組成。對SSMP的高級結構進行解析,SSMP含有9個反平行的β-折疊和2個α-螺旋,形成1個明顯的疏水腔,N端的α-螺旋在疏水腔外,另一個α-螺旋形成疏水腔的蓋子結構。Real-time PCR對擬南芥的不同組織及發育時期的SSMP表達量的分析表明,SSMP在擬南芥各組織中均有表達,表達量由高到低的順序依次為莖生葉、蓮座葉、莖、根、花和種子。SSMPpro::GUS轉基因擬南芥幼苗的染色結果表明,在正常情況下,GUS主要在下胚軸、整個子葉和真葉的葉脈及表皮毛處表達;50 mmol·L-1 NaCl處理后,GUS在下胚軸和子葉中表達沒有明顯的變化,但在真葉中的表達減少;100 mmol·L-1 NaCl處理后,GUS的表達在下胚軸、子葉和真葉中都明顯減少,子葉中GUS主要在葉脈處表達,在真葉中僅在頂端還有表達,這說明SSMP的表達受NaCl抑制。激光共聚焦顯微鏡488 nm波長下對SSMP-GFP的亞細胞定位進行觀察,SSMP主要定位在細胞質膜上。過表達SSMP轉基因擬南芥的細胞膜透性增加,不利于植物的抗逆性。進一步的萌發試驗對過表達SSMP的轉基因擬南芥的萌發率和轉綠率進行了統計分析,結果表明,過表達SSMP明顯抑制擬南芥種子的萌發。【結論】SSMP是具有磷脂酰膽堿結合位點的共411個氨基酸的蛋白質,含START結構域,主要位于細胞質膜上;在擬南芥各組織中均有表達,尤其在葉片中表達量最高,主要定位在整個子葉和真葉的葉脈及表皮毛著生處;SSMP的表達受鹽脅迫的抑制;過表達SSMP的擬南芥細胞膜透性增加,耐鹽性降低。
    花后漬水、高溫及其復合脅迫對小麥籽粒淀粉組成與糊化特性的影響
    王晨陽,張艷菲,盧紅芳,趙君霞,馬耕,馬冬云,朱云集,郭天財,馬英,姜玉梅
    中國農業科學. 2015, 48(4):  813-820.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.19
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    【目的】小麥生育后期土壤漬水(WL)、高溫(HT)是長江中下游和黃淮南部麥區的主要氣象災害之一,對小麥產量形成和品質性狀影響較大。本研究旨在探明小麥在逆境及其復合脅迫下籽粒淀粉組成和品質的變化。【方法】2011—2013年度以小麥品種鄭麥004為材料,采用盆栽方式研究小麥花后土壤漬水(WL,花后5—14 d全天進行)、高溫(HT,花后5—14 d,每天10:00—16:00處理)及漬水+高溫復合脅迫(WL+HT)對小麥產量、淀粉組成及其糊化特性的影響。【結果】WL、HT及WL+HT脅迫均導致小麥淀粉產量顯著下降,其中2011—2012年分別下降28%、46%和52%,2012—2013年分別下降27%、43%和61%。WL對總淀粉及其組分的影響不顯著,但使直鏈淀粉含量降低,支鏈淀粉含量增加,淀粉直/支比呈下降趨勢。HT和WL+HT復合脅迫使直鏈淀粉和支鏈淀粉含量均下降,并顯著降低總淀粉含量,其中2011—2012年度使總淀粉含量分別下降11.0%和10.8%,2012—2013年度分別下降8.2%和5.5%。WL對淀粉糊化特性的影響兩年間存在差異:2011—2012年度WL使低谷黏度顯著下降,但對其他黏度參數的影響不顯著;而2012—2013年度WL使其峰值黏度、低谷黏度、終結黏度、稀懈值和回生值分別增加27.9%、39.2%、31.5%、21.9%和27.9%,均達顯著水平。HT顯著降低淀粉的峰值黏度、低谷黏度、終結黏度、稀懈值和糊化時間,2011—2012年度分別降低22.2%、22.0%、16.9%、22.5%和4.8%,2012—2013年度分別降低39.6%、62.0%、62.7%、28.0%和7.0%。WL+HT復合脅迫對糊化特性的影響兩年度間存在差異:2011—2012年度WL+HT使其峰值黏度、低谷黏度、終結黏度和稀懈值分別顯著降低20.9%、23.9%、10.4%和15.2%,而2012—2013年度使其分別顯著增加15.4%、30.2%、7.1%和6.4%。相關分析表明,籽粒中總淀粉和支鏈淀粉含量與峰值黏度、低谷黏度、終結黏度和稀懈值呈顯著或極顯著的正相關,而直鏈淀粉含量與主要黏度參數相關多不顯著。【結論】土壤漬水、高溫使小麥淀粉產量顯著下降,土壤漬水和高溫復合脅迫明顯加重了危害。逆境脅迫改變淀粉組分和淀粉直/支比,導致主要淀粉糊化參數變化。與土壤漬水相比,高溫對淀粉糊化參數的影響更大,而復合脅迫未表現出加重影響的現象。
    卷羽雞毛囊發育規律及卷羽候選基因KRT75遺傳特征分析
    陶林,杜炳旺,張麗
    中國農業科學. 2015, 48(4):  821-830.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.20
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    【目的】研究卷羽雞卷羽彎曲過程、結構特點、卷羽毛囊發育規律和卷羽候選基因KRT75序列特征及其在卷羽毛囊發育過程中的表達規律。【方法】通過對360只卷羽雞從1日齡到300日齡卷羽發生情況進行觀察,了解其羽毛出殼后彎卷過程;制作成年卷羽和片羽羽毛切片,了解卷羽羽軸、羽枝、羽小枝、羽小鉤顯微結構特點;對卷羽雞和片羽雞胚胎期8—19 d皮膚毛囊制作石蠟切片,闡明卷羽毛囊發生過程,分析卷羽和片羽毛囊發育異同;分別提取13胚齡卷羽和片羽雞皮膚RNA,反轉錄為cDNA,連接pMD™ 18-T 載體,將連接產物加入DH5α感受態細胞中,轉化涂板,挑取白色菌落搖菌后PCR鑒定,陽性菌液送測序,同時隨機抽取15只300日齡片羽雞和15只卷羽雞,翅下靜脈采血,血液基因組柱式小量提取試劑盒提取DNA,PCR產物純化后測序,采用DNAMAN軟件比對分析KRT75基因的遺傳特征;分別提取卷羽和片羽胚胎期E 8—E 17d皮膚RNA,反轉錄成cDNA,根據SYBR試劑盒操作說明熒光定量KRT75基因在卷羽和片羽整個毛囊發育過程中的表達變化規律。【結果】卷羽雞初生絨羽彎曲明顯,以后逐漸彎曲,在第一次換羽結束時(約6周齡左右)全身羽毛顯著彎曲;卷羽羽軸向外翻卷,羽小枝上著生羽鉤,但羽小枝之間不能相互勾連形成閉合羽片;卷羽毛囊發育從胚胎期第8天開始到第16天結束,整個過程類似于片羽毛囊發育,卷羽毛囊在胚胎期第8—16天完成,整個過程和片羽毛囊發育過程基本相似,但在12—15胚齡卷羽毛囊髓質面積、羽小枝大小與片羽毛囊存在明顯差異,其中在第12—14天,卷羽毛囊髓質面積要明顯大于片羽,羽小枝板要明顯小于片羽;卷羽雞和片羽雞KRT75基因CDS全長均為1 569bp,編碼522個氨基酸,全序列沒有發生69 bp的缺失突變,但在CDS區的3個SNP(954bp: T>C;967bp: T>C;978bp: C>T)可能是卷羽、片羽區別的分子標記;KRT75基因在片羽和卷羽中的表達變化存在明顯差異,在片羽毛囊胚胎期E8-E17中表達量均很低,而在卷羽雞12胚齡顯著上調,且高表達量持續到15胚齡,16胚齡顯著下調,其中在胚胎期第9、10、12-16天KRT75基因在卷羽中的表達量均極顯著高于片羽(P<0.01),KRT75基因可能在卷羽羽軸髓質和羽小枝分化過程中起重要作用。【結論】初步研究表明卷羽雞的卷羽并不是由于KRT75基因缺失突變引起,但KRT75可能與卷羽髓質和羽枝嵴形成有關。
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