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    2015年 第48卷 第6期 刊出日期:2015-03-16
      
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    普通小麥-簇毛麥T5VS·5DL易位染色體對小麥主要農藝性狀、品質和白粉病抗性的遺傳效應分析
    張瑞奇,馮祎高,侯富,陳樹林,別同德,陳佩度
    中國農業科學. 2015, 48(6):  1041-1051.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.01
    摘要 ( 362 )   HTML ( 6 )   PDF (1969KB) ( 657 )   收藏
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    【目的】分析普通小麥-簇毛麥T5VS·5DL易位染色體對主要農藝性狀、品質性狀及白粉病抗性的遺傳效應,了解T5VS·5DL易位染色體通過雌雄配子的傳遞情況,篩選便于育種利用的共顯性分子標記,進一步明確T5VS·5DL易位系的高代回交品系在育種改良中的利用價值。【方法】分別以揚麥13、揚麥15為輪回親本的高代T5VS·5DL易位系回交品系(BC4F4)及其分離群體(BC5F2)為材料,利用GISH及5VS特異分子標記對這些材料進行了鑒定;在大棚及大田2種環境下調查了這些材料的株高、穗長、小穗數、穗粒數、千粒重等主要農藝性狀,并對這些材料的水溶劑保持力、碳酸鈉溶劑保持力、蔗糖溶劑保持力、乳酸溶劑保持力、蛋白和籽粒硬度等品質性狀進行了分析;還利用白粉菌混合生理小種對這些材料的苗期(二葉期)和成株期(抽穗期)進行了接種鑒定。【結果】含有T5VS·5DL易位染色體高代回交品系的株高、穗長、小穗數、穗粒數、千粒重等主要農藝性狀與其輪回親本相比,2種環境下的差異均不顯著,表明簇毛麥5VS染色體臂代替普通小麥5DS染色體臂后,對產量性狀的補償性較好,沒有顯著的不利影響。品質性狀的分析結果表明,含有T5VS·5DL易位染色體高代回交品系的籽粒硬度值(SKCS)均顯著低于其輪回親本,表明簇毛麥Dina/Dinb基因型比普通小麥的Pina/Pinb基因型具有更軟質胚乳特性;另外,含有T5VS·5DL易位染色體高代回交品系的水溶劑保持力與碳酸鈉溶劑保持力也顯著低于輪回親本,而蔗糖溶劑保持力、乳酸溶劑保持力及蛋白質含量的差異不顯著,表明T5VS·5DL易位染色體對弱筋小麥品質指標可能有一定的正向效應。白粉菌混合生理小種接種鑒定的結果表明,在二葉期,含有T5VS·5DL易位染色體高代回交品系及其輪回親本均高感白粉病,但在成株期含有T5VS·5DL易位染色體高代回交品系高抗白粉病,而其輪回親本仍高感白粉病,表明含有T5VS·5DL易位染色體高代回交品系攜帶白粉病成株抗性基因。對BC5F2群體單株的白粉病及T5VS·5DL易位染色體鑒定的結果表明,所有含有T5VS·5DL易位染色體的單株均高抗白粉病,無T5VS·5DL易位染色體的單株均高感白粉病,推測一個顯性的白粉病成株抗性基因與T5VS·5DL易位染色體共分離。同時在分離群體中,純合易位染色體單株數、雜合單株數及無易位染色體單株數之比,經χ2測驗符合1﹕2﹕1分離比例,表明T5VS·5DL易位染色體在小麥背景中遺傳傳遞正常。通過對5VS特異分子標記的擴增條件及帶型分析發現,共顯性EST分子標記5EST-237、Pinb-1,擴增條件簡單,特異帶型易于識別,可以利用這些標記對T5VS·5DL易位染色體進行分子標記輔助選擇。【結論】鑒于T5VS·5DL易位系良好的品質及抗病特性,建議在弱筋小麥的育種項目中加以利用。
    基于RNA-seq的百薩偃麥草染色體特異分子標記開發與應用
    李晨旭,劉志濤,莊麗芳,亓增軍
    中國農業科學. 2015, 48(6):  1052-1062.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.02
    摘要 ( 404 )   HTML ( 1 )   PDF (2278KB) ( 465 )   收藏
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    【目的】百薩偃麥草(Thinopyrum bessarabicum Löve, 2n = 2x = 14, JJ或EbEb)是小麥改良的重要親緣物種,開發染色體特異分子標記對于加快其有利基因向小麥中的轉移和應用有重要意義。【方法】利用百薩偃麥草分蘗期葉片RNA-seq獲得的EST序列與節節麥D基因組序列進行比對,鑒定出4 957條沒有相似性的序列作為篩選百薩偃麥草特異序列的基礎序列。從這些基礎序列中隨機選擇部分序列設計EST-PCR引物507對,通過在普通小麥中國春、百薩偃麥草和中國春-百薩偃麥草雙二倍體中的擴增分析,篩選出百薩偃麥草基因組特異標記,然后在已經選育出的8個小麥-百薩偃麥草異染色體系中進行染色體定位,并探討這些標記在小麥染色體工程中的應用潛力;根據谷類作物的共線性,以百薩偃麥草EST序列設計共線性引物100對,并比較這些引物的擴增和定位結果。【結果】在開發的507對引物中,204對(40.2%)在百薩偃麥草和中國春-百薩偃麥草雙二倍體中具有特異擴增,多態率遠高于利用小麥(12%)和百薩偃麥草(14%)EST設計的234對共線性引物產生的多態率,建立了高效開發小麥親緣物種特異標記的新方法;利用8個中國春-百薩偃麥草異染色體系,共定位了198個百薩偃麥草特異標記,分別位于染色體1J(31)、2JS(15)、2JL(26)、3JS(20)、4JS(12)、4JL(12)、5J(27)、6JS(13)、6JL(22)和7JS(20),其中189個是根據百薩偃麥草轉錄組序列設計;利用定位于1J和6J的特異標記確定了4個易位系的染色體身份,其中1個涉及1J的大片段易位,2個涉及6JS的不同區段易位,1個為小片段中間插入易位;利用這些易位系,將30個1J和12個6J特異標記分別定位于2個物理區段。【結論】通過RNA-seq結合與小麥基因組序列比對可以獲得小麥親緣物種相對特異的EST序列并據此開發引物,建立了開發外源染色體特異標記的新方法,開發的標記可應用于小麥異易位系鑒定和缺失物理圖譜的繪制。
    耕作栽培·生理生化
    稻茬小麥不同氮效率群體花后物質生產與衰老特性差異分析
    丁錦峰,成亞梅,黃正金,李春燕,郭文善,朱新開
    中國農業科學. 2015, 48(6):  1063-1073.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.03
    摘要 ( 363 )   HTML ( 1 )   PDF (492KB) ( 18334 )   收藏
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    【目的】探討稻茬小麥高氮肥利用率條件下群體花后衰老特征。【方法】2010—2012年,在稻麥兩熟制條件下,以揚麥20為材料,采用三因素裂區設計,以施氮量(純N)為主區,設210.0 kg·hm-2、262.5 kg·hm-2兩個水平;以施氮比例為副區,設基肥﹕壯蘗肥﹕拔節肥﹕穗肥分別為3﹕1﹕3﹕3、5﹕1﹕2﹕2兩個水平;以穗肥追氮時期為裂區,設劍葉露尖、孕穗期、抽穗期和開花期四個水平。通過試驗構建不同氮肥利用率(NUR)群體,研究其產量、物質生產、氮素吸收及花后劍葉衰老特性的變化特征。【結果】不同群體NUR變幅在31.18%—72.23%,NUR≥60%群體(氮高效群體)籽粒產量8 500 kg·hm-2以上,比NUR40%—60%群體(氮中效群體)和NUR≤40%群體(氮低效群體)籽粒產量分別高6.84%和21.36%,群體間差異均達顯著水平。NUR與籽粒產量呈極顯著線性正相關。不同群體間花前干物質積累量和氮素積累量差異未達顯著水平。但隨NUR增高,花后及總的干物質積累量、開花期植株氮素含量和成熟期群體氮素積累量增加,NUR≥60%群體花后和總的干物質積累量分別達6 000和17 500 kg·hm-2以上,開花期植株氮素含量和成熟期群體氮素積累量分別達1.50%和215 kg·hm-2以上。此外,隨NUR的提高,花后群體光合面積衰減逐漸減緩,凈同化率逐漸增加;植株花后劍葉光合能力和抗衰老能力逐步增強,在籽粒灌漿后期表現更為明顯,促進了花后光合物質生產。NUR≥60%群體花后葉面積衰減率、光合勢和凈同化率分別在0.14 LAI·d-1、105×104 m2·d·hm-2和9.50 g·m-2·d-1左右。綜合兩年結果,在氮肥適當后移(3﹕1﹕3﹕3)條件下,穗肥適當早施(劍葉露尖、孕穗期),產量及氮肥利用率較高;高施氮量(262.5 kg·hm-2)的增產效果不明顯,且氮肥利用效率較低。在施氮量210.0 kg·hm-2、氮肥運籌3﹕1﹕3﹕3、劍葉露尖追氮處理下兩年產量均高于9 000 kg·hm-2,氮肥利用率為各處理最高。【結論】稻茬小麥高氮肥利用率條件下群體在生育中后期具有較高植株氮素營養水平,氮素吸收與積累增加,有利于促進氮素向籽粒的運轉;有利于延緩花后光合面積衰減及葉片衰老、增強光合物質生產能力,實現氮肥利用率與籽粒產量的同步提升。

    冬小麥-夏玉米生產體系中播前耕作對夏玉米產量形成的影響
    李霞,任佰朝,范霞,趙斌,董樹亭,劉鵬,張吉旺
    中國農業科學. 2015, 48(6):  1074-1083.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.04
    摘要 ( 437 )   HTML ( 1 )   PDF (381KB) ( 568 )   收藏
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    【目的】黃淮海夏玉米區是典型的一年兩熟制種植制度區,統籌研究冬小麥和夏玉米播前耕作對夏玉米產量形成的影響,為冬小麥夏玉米周年高產高效生產耕作模式的改進提供科學依據。【方法】以鄭單958(ZD958)為試驗材料,設置冬小麥播前旋耕夏玉米播前免耕(RN)、冬小麥播前翻耕夏玉米播前免耕(MN)與冬小麥播前翻耕夏玉米播前旋耕(MR)3個試驗處理,其中RN作為對照(CK),研究冬小麥和夏玉米播前耕作對夏玉米產量及其構成因素、葉面積指數、干物質積累與分配和籽粒灌漿特性等的影響。【結果】冬小麥與夏玉米播前耕作均對夏玉米產量影響顯著。與RN相比,MN和MR處理夏玉米的葉面積指數、花后干物質積累量、花后干物質積累所占比例、籽粒最大灌漿速率分別提高15.01%、21.14%、3.21%、15.00%和16.44%、24.92%、4.49%、12.60%,即冬小麥播前翻耕提高了夏玉米葉面積指數、花后干物質積累及其向籽粒分配比例和籽粒最大灌漿速率,進而提高穗粒數與粒重,有利于產量提高。與RN相比,MN和MR處理的產量分別提高24.03%和30.61%。夏玉米播前旋耕對干物質向籽粒分配比例,籽粒灌漿速率無顯著影響,但顯著提高了出苗率,進而增加群體數量,提高產量;與MN相比,MR處理的出苗率提高6.29%,這是其產量較MN提高5.23%的主要原因。【結論】與冬小麥播前旋耕夏玉米播前免耕(RN)相比,冬小麥播前翻耕夏玉米播前旋耕(MR)與冬小麥播前翻耕和夏玉米免耕(MN)均顯著提高夏玉米的產量。盡管冬小麥播前翻耕夏玉米播前旋耕(MR)的產量較冬小麥播前翻耕和夏玉米免耕(MN)高5.23%,但結合生產實際,冬小麥播前翻耕和夏玉米免耕播種(MN)更有利于該區域夏玉米的高產高效生產。
    種植密度和種植方式對超高產大豆根系形態和活力的影響
    馬兆惠,車仁君,王海英,張惠君,謝甫綈
    中國農業科學. 2015, 48(6):  1084-1094.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.05
    摘要 ( 411 )   HTML ( 2 )   PDF (426KB) ( 602 )   收藏
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    【目的】比較種植密度和單播、混播種植方式對大豆超高產品種和普通品種根系形態和活力的影響。【方法】于2012和2013年在盆栽條件下,研究不同種植密度和單混種植處理對超高產品種遼豆14、中黃35和普通品種遼豆11根系形態、根系活力和傷流成分的影響。采用隨機區組試驗設計,種植密度設3個水平(3株/盆、6株/盆和9株/盆),2個種植類型(單一種植方式:各品種單播;混合種植方式:同一盆中各品種按1﹕1種植)。在大豆的開花期 (R2)、鼓粒中期(R6)和生理成熟期(R8)取樣,將根系從土中取出,反復沖洗, 利用根系掃描儀WinRhizo Program(Re.gent Instruments Inc.Canada)對樣根進行掃描測量,測定單株總根長、根表面積和根體積;根系活力用TTC法(甲醇浸泡法)測定;傷流液用重量法收取;傷流液中的磷用鉬酸銨比色法測定(UV-2450),鉀用火焰光度計(PEAA800)測定,可溶性糖用蒽酮法測定;由超高產品種在混播、單播處理下根系性狀的比值除以普通品種在混播、單播處理下根系性狀的比值得到超高產品種相對于普通品種的根系競爭比率(RCR),RCR>1表示超高產品種比普通品種的根系競爭力強。【結果】超高產品種和普通品種大豆的根系形態性狀、根系活力和傷流成分在密度和種植方式間均存在顯著差異。整個生育期,不同品種大豆的根系形態性狀和根系活力均在鼓粒期達到最大,傷流量和傷流成分的最高值則出現在開花期。鼓粒期至成熟期,超高產品種的單株根長、根體積普遍高于普通品種,單播和混播處理下,分別較普通品種高出8.2%、10.4%和53.9%、34.6%。超高產品種的根系活力較強,而且具有較高的傷流量和傷流成分,3種密度水平下,超高產品種的平均傷流量分別高出普通品種16.9%、42.0%和49.1%。超高產品種的根系競爭比率普遍高于普通品種。隨密度的增加,超高產品種和普通品種的單株根表面積和根體積下降,其中普通品種的下降幅度更大,達50.9%和50.7%。混播時超高產品種與普通品種的根系活力差異隨密度的增加而增大;超高產品種相對于普通品種的根系競爭比率也提高,由平均1.00增至1.63,其中6株/盆處理下根系競爭比率增幅達到顯著水平。6株/盆和9株/盆的種植密度下,超高產品種的單株籽粒產量高于普通品種,混播時差異達顯著水平;隨密度的增加,超高產品種和普通品種的單株生物量和籽粒產量下降,其中普通品種的下降幅度更大,達62.5%和60.0%;大豆根系形態性狀、根系活力與單株生物量和籽粒產量呈顯著或極顯著正相關。【結論】超高產品種在密植條件下根系更發達,具有較強的根系吸收能力、競爭力和較高的物質生產力。
    植物保護
    小檗內生放線菌H21的鑒定及抑菌活性成分分析
    魏少鵬,國政,姬志勤
    中國農業科學. 2015, 48(6):  1095-1102.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.06
    摘要 ( 272 )   HTML ( 1 )   PDF (507KB) ( 460 )   收藏
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    【目的】從藥用植物小檗(Berberis thunbergii)中篩選抗菌活性內生放線菌,對活性菌株的分類地位及抑菌活性進行研究,分離并鑒定候選菌株發酵液中活性成分的化學結構及其抑菌活性,為農用殺菌劑的創制提供依據。【方法】采用選擇性培養基從小檗葉片分離內生放線菌,16S rDNA法進行菌株鑒定;采用管碟法測定發酵液對煙草青枯病菌 (Ralstonia solanacearum)等7種供試菌的抗細菌活性,采用抑制菌絲生長速率法測定發酵液對番茄灰霉病菌(Botrytis cinerea)等7種植物致病菌的抗真菌活性;依次采用大孔樹脂吸附、硅膠柱層析及反相高效液相色譜(HPLC)等技術分離純化活性組分;采用核磁共振波譜(NMR)和質譜(MS)技術對分離到的活性成分進行結構鑒定;采用微量肉湯稀釋法測定化合物對煙草青枯病菌等7種細菌的最低抑菌濃度,抑制孢子萌發法和菌絲生長速率法測定化合物對番茄灰霉病菌的抗菌活性。【結果】分離到一株活性菌株H21,該菌株經16S rDNA序列分析鑒定為鏈霉菌(Streptomyces sp.);除銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)外,H21菌株發酵液對煙草青枯病菌、獼猴桃潰瘍病菌(Pseudomonas syringae pv. actinidiae)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、蠟狀芽孢桿菌(Bacillus cereus)、金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、大腸埃希氏菌(Escherichia coli)等多種病原細菌有明顯的抑菌活性;H21發酵液對番茄灰霉病菌表現出較強的抑制菌絲生長作用,對其他供試病原真菌無明顯的抑菌活性;從H21菌株發酵液中分離鑒定了3個化合物,分別為N-乙酰基-2-(4-羥苯基)乙胺、環-(L-亮氨酸-L-精氨酸)和二硫吡咯類抗生素—全霉素;全霉素為廣譜抗生素,其對煙草青枯病菌、獼猴桃潰瘍病菌、蠟狀芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、大腸埃希氏菌和金黃色葡萄球菌的最低抑菌濃度(MIC)分別為0.156、0.313、0.078、0.313、0.156和0.313 µg·mL-1;對番茄灰霉病菌菌絲生長和孢子萌發的抑菌中濃度(IC50)分別為13.56和7.89 µg·mL-1。【結論】小檗內生菌放線菌H21可能是一種新的全霉素產生菌,其對植物致病細菌煙草青枯病菌和獼猴桃潰瘍病菌有抗菌活性,全霉素對于開發針對致病細菌的農用殺菌劑具有重要的參考價值。
    轉飛蝗CYP408B1和CYP409A1基因果蠅品系對殺蟲劑的敏感性
    高翠娥,張建琴,張徐波,張建珍,封云濤,吳海花,馬恩波
    中國農業科學. 2015, 48(6):  1103-1111.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.07
    摘要 ( 305 )   HTML ( 1 )   PDF (501KB) ( 525 )   收藏
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    目的】細胞色素P450(Cytochrome P450)是昆蟲體內廣泛分布的代謝解毒酶系,飛蝗(Locusta migratoria)是重要農業害蟲,揭示其體內P450代謝解毒功能對飛蝗有效治理尤為必要。研究旨在將飛蝗2個P450基因CYP408B1CYP409A1分別轉入果蠅(Drosophila melanogaster)體中,建立轉基因果蠅品系,測定果蠅對殺蟲劑的敏感性,為進一步探索飛蝗CYP408B1CYP409A1對殺蟲劑的代謝解毒功能提供依據。【方法】采用轉基因技術成功構建轉飛蝗P450基因CYP408B1CYP409A1的純合果蠅品系;分別選擇雄性轉基因果蠅UAS-CYP408B1、UAS-CYP409A1和親本果蠅attp40與tub-gal4的處女果蠅雜交,提取子一代啟動目的基因CYP408B1CYP409A1表達的轉基因果蠅品系tub>CYP408B1和tub>CYP409A1以及對照組果蠅品系tub>attp40的DNA和總RNA,并將RNA體外反轉錄為cDNA。分別以DNA和cDNA為模板,PCR方法驗證轉基因果蠅品系UAS-CYP408B1和UAS-CYP409A1;通過殺蟲劑生物學測定,進一步分析轉基因果蠅品系tub>CYP408B1、tub>CYP409A1以及對照組tub>attp40、UAS-CYP408B1、UAS-CYP409A1和attp40對溴氰菊酯、馬拉硫磷和毒死蜱3種殺蟲劑的敏感性;采用熒光法定量測定轉基因果蠅品系tub>CYP408B1、tub>CYP409A1以及對照組tub>attp40中細胞色素P450的總酶活性【結果】PCR擴增結果顯示以DNA為模板,啟動目的基因表達的轉基因果蠅品系tub>CYP408B1和tub>CYP409A1中均可以檢測到目的條帶,大小分別為1 555和1 585 bp;以cDNA為模板進行RT-PCR和RT-qPCR,結果顯示在轉基因果蠅品系中飛蝗CYP408B1CYP409A1均得到表達。對3種殺蟲劑的生物測定結果顯示轉基因果蠅品系tub>CYP408B1和tub>CYP409A1對溴氰菊酯的抗藥性均較對照組高,且與tub>attp40相比,抗性比分別為1.59和1.83,而對馬拉硫磷和毒死蜱的抗性比并未提高。細胞色素P450總酶活性結果顯示轉基因果蠅品系tub>CYP408B1和tub>CYP409A1總酶活性與對照組tub>attp40相比,均無顯著性差異。【結論】利用轉基因技術成功構建了轉飛蝗P450基因CYP408B1CYP409A1的果蠅品系UAS-CYP408B1和UAS-CYP409A1;飛蝗CYP408B1CYP409A1均對溴氰菊酯具有一定的解毒功能。
    蘇云金芽孢桿菌CPB012菌株的殺蟲功能基因鑒定及其對害蟲的控制作用
    陸慧慧,林志強,譚萬忠,羅華東,鮮菲,畢朝位,余洋,楊宇衡
    中國農業科學. 2015, 48(6):  1112-1121.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.08
    摘要 ( 264 )   HTML ( 1 )   PDF (1073KB) ( 563 )   收藏
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    【目的】分析并鑒定對馬鈴薯甲蟲(Leptinotarsa decemlineata)具強致病性的蘇云金芽孢桿菌(Bacillus thuringiensis)CPB012菌株的殺蟲基因型,為充分而有效地利用此生防菌奠定基礎。【方法】CPB012菌株在LB培養基上30℃培養2—3 d,用苯酚品紅進行晶體染色,觀察伴孢晶體形態。cry1—cry10殺蟲基因的檢測選用技術成熟的PCR-RFLP(polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism)法,即對某一類基因(如cry1、cry2…)保守區序列設計通用引物,并引入限制性內切酶識別序列,將擴增產物用相應的限制性內切酶處理,得到的酶切圖譜可以初步判斷殺蟲基因多態性。同時結合特異性PCR方法對二、三級分類基因(如cry1A、cry2Aa…)設計特異性引物進行擴增,將擴增產物測序比對。cry11—cry40和vip基因通過設計引物進行PCR檢測。菌株在LB培養基上培養24、48、72和96 h分別提取晶體蛋白,結合晶體蛋白的SDS-PAGE圖譜分析其表達的殺蟲蛋白。室內分別測定CPB012對鱗翅目家蠶(Bombyx mori)、鞘翅目馬鈴薯甲蟲和雙翅目橘小實蠅(Bactrocera dorsalis)的殺蟲效果;室內和田間測定CPB012與球孢白僵菌(Beauveria bassiana)MJ07菌株對馬鈴薯甲蟲的生物協同防治效果。【結果】通過菌株形態和晶體形態的連續觀察,發現CPB012能夠產生方形和球形等晶體。基因型檢測表明CPB012菌株含有cry1Aa、cry1Ia、cry2Aa、cry2Ab和vip3A,結合蛋白電泳圖譜,其可能分別編碼了約135、80、70、85—90 kD的大分子殺蟲蛋白;同時可能還含有30和50 kD的兩種新蛋白。室內生測試驗顯示,除馬鈴薯甲蟲外,CPB012對家蠶和橘小實蠅也具有很強的毒殺作用,處理7 d 后死亡率分別為80.30%和76.72%。將CPB012與球孢白僵菌MJ07菌株按0.5﹕0.5劑量混合后室內接種,處理14 d后2齡馬鈴薯甲蟲的累計死亡率達96.5%,極顯著地(P<0.01)高于球孢白僵菌MJ07或蘇云金芽孢桿菌CPB012單獨處理的累計死亡率90.1%(MJ07)或83.3%(CPB012)。多重線性回歸方程計算得出單獨接種CPB012的LC50為1.88×107 cfu/mL,MJ07的LC50為5.46×107cfu/mL,而二者混用后LC50為1.10×107 cfu/mL,CTC(共毒系數)值為254,增效明顯。在田間施用CPB012+MJ07混合劑(0.5﹕0.5)后對1齡和2齡馬鈴薯甲蟲的防治效果分別為47.5%和43.8%, 顯著高于MJ07、CPB012和Bt藥劑對照的防治效果。【結論】蘇云金芽孢桿菌CPB012的殺蟲功能由cry1Aa、cry1Ia、cry2Aa、cry2Ab和vip3A等基因所決定,這些基因編碼135、80、70、85-90 kD的殺蟲毒蛋白。該菌的殺蟲譜較廣,對鞘翅目、鱗翅目和雙翅目害蟲都具有很強的生物毒性,其與球孢白僵菌MJ07混合施用可顯著提高對馬鈴薯甲蟲的防治效果。
    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    農作物遙感識別中的多源數據融合研究進展
    宋茜,周清波,吳文斌,胡瓊,余強毅,唐華俊
    中國農業科學. 2015, 48(6):  1122-1135.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.09
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    農作物遙感識別是地理學和生態學研究的前沿和熱點,多源數據在農作遙感識別中日益發揮重要作用。筆者從多源數據融合的角度,歸納了2000年后多源數據在農作物遙感識別中應用的總體概況,系統梳理并提煉了當前多源數據融合的主要融合技術和融合模式。圍繞與多源數據融合和農作物遙感識別相關的關鍵詞,在Google學術、ISI Web of Knowledge和中國知網中對2000—2014年間國內外發表的論文進行檢索,并統計不同傳感器的使用頻率及結合方式。研究表明,以提高空間分辨率為目標的多源數據融合和以提高時間分辨率為目標的多源數據融合技術是當前的兩種主要方式,可以在一定程度上實現時空尺度的擴展。前者的融合技術包括圖像融合、正態模糊分布神經網絡模型、成分替換、半經驗數據模型融合及多分辨率小波分解等,可以提升遙感數據的空間分解力和清晰度,較好弱化混合像元產生的影響,但農作物光譜信息有一定程度的丟失或扭曲,農作物空間分布局部細節信息與紋理特征依然會缺失;后者的融合技術形式靈活多樣,可分為同源數據聯合擴展時序的時空優化技術和異源數據聯合擴展時序的時空優化技術,其可以有效排除短時間段內農作物生育期交叉,但易受不同遙感數據源間光譜反射率或植被指數轉換模型及光譜波段設置差異的影響。在融合模式方面,根據數據類型分為光學數據的融合、光學數據與微波數據的融合以及遙感與非遙感數據的融合,以實現衛星資源優勢互補為宗旨,充分挖掘不同類型農作物在遙感數據上呈現的光譜、時間和空間特征差異信息。同樣,農作物遙感識別研究中的多源遙感數據融合也存在諸多挑戰,在未來一段時間內,完善不同傳感器之間的合作、更深層次挖掘融合信息以及多尺度長時間序列的中高分辨率農作物空間分布數據集的需求是多源數據融合的農作物遙感識別研究的重點發展方向和亟待解決的問題。研究結果有助于更好地理解多源遙感數據融合的技術和模式,為摸清多源數據融合在農作物識別中總體進展提供支撐,同時也為其他多源數據融合研究提供借鑒。
    基于自組織特征映射神經網絡的中國耕地生產力分區
    黃亞捷,葉回春,張世文,鄖文聚,黃元仿
    中國農業科學. 2015, 48(6):  1136-1150.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.10
    摘要 ( 310 )   HTML ( 1 )   PDF (2825KB) ( 352 )   收藏
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    【目的】耕地生產力的高低直接關系到國家糧食安全,科學分析不同區域耕地生產力構成要素及其影響機制、摸清耕地資源狀況,對于把握耕地資源利用的科學決策、實現耕地產能提升,特別是支撐省域土地整治以及高標準基本農田劃定、保障國家糧食安全戰略具有重要意義。【方法】基于中國31個省(自治區/直轄市)的土壤肥力、氣候條件、地形地貌等自然條件及經濟投入、效益反饋等社會統計數據,建立構成自然要素及社會經濟要素的指標體系。根據糧食作物單產對耕地生產力分級,并結合以往區劃確定耕地生產力區。在深入剖析耕地生產力與其構成素要素之間的復雜、高維、非線性關系基礎上,采用自組織特征映射神經網絡模型,通過U-矩陣面板以及變量位面對評價單元耕地生產力6個自然要素、5個社會經濟要素構成的高維復雜數據進行可視化和空間聚類,識別不同空間格局下耕地生產力的差異性和相似性,直觀反映耕地生產力構成要素變化的敏感分布區域,并基于耕地壓力指數校正。最后,將聚類結果與耕地生產力分級結果疊加,并結合綜合性、相對一致性、區域共軛性、行政單元完整性等原則進行適當調節,確定耕地生產力亞區。【結果】不同省域的土壤肥力、氣候條件、地形地貌及經濟投入、效益反饋方面有顯著的空間差異性和發展的非均衡性,進而將自然要素、社會經濟要素均聚為6類。以此為依據,將中國耕地生產力劃分為10個耕地生產力區、24個亞區,其中耕地生產力區包括東北平原區、華北平原-丘陵區、黃土高原區、四川盆地、長江中下游平原區、華南丘陵區、云貴高原區、內蒙古高原區、西北內陸區、青藏高原區。耕地生產力亞區是根據自然要素、社會經濟要素的可視化特征和空間聚類結果對耕地生產力區的區域優勢及限制因素的細化及簡要說明,并基于耕地壓力指數校正,最終建立起中國耕地生產力分區系統。【結論】分區綜合考慮了由自然要素、社會經濟要素及耕地壓力指數共同構成的區域耕地生產力主導因素及關鍵問題,分區系統與客觀實際相吻合,表明自組織特征映射神經網絡模型是一種耕地生產力要素分區與敏感區域識別的科學有效方法,通過空間可視化與要素聚類分析,揭示了不同區域的耕地生產力現有優勢、限制因素。
    氮高效利用基因型大麥氮素轉移及氮形態組分特征
    黃億,李廷軒,張錫洲,戢林,吳沂珀
    中國農業科學. 2015, 48(6):  1151-1161.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.11
    摘要 ( 327 )   HTML ( 1 )   PDF (377KB) ( 486 )   收藏
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    【目的】揭示氮高效利用基因型大麥生育后期氮素分配轉運的生理機制,為大麥高效氮肥管理和高產栽培提供理論依據。【方法】采用土培盆栽試驗,利用前期篩選出的氮高效利用基因型大麥(DH61、DH121+)和低效利用基因型大麥(DH80)為試驗材料,分析其在不施氮、低氮(125 mgN·kg-1土)、正常氮(250 mgN·kg-1土)和高氮(375 mgN·kg-1土)4個氮素處理下籽粒產量、生物量及生育后期地上部營養體氮素轉移特性和植株氮形態組分構成特征。【結果】(1)隨施氮量的減少,不同氮效率基因型大麥籽粒產量和地上部生物量均減少。同一施氮處理,高效基因型大麥籽粒產量和地上部生物量高于低效基因型。不施氮處理下,高效型大麥DH61和DH121+籽粒產量分別是低效型DH80的1.96、2.03倍;低氮處理下分別是低效型DH80的2.10、2.37倍。揚花期和灌漿期,不施氮和低氮處理下兩類基因型大麥植株氮濃度無明顯差異,氮高效基因型大麥干物質形成能力較強。(2)高效基因型大麥植株能夠積累較多的氮素,揚花前高效基因型氮素積累量占大麥生育期氮積累量的比例高于低效基因型。低氮(125 mgN·kg-1土)、正常氮(250 mgN·kg-1土)、高氮處理(375 mgN·kg-1土)下,高效基因花前氮素積累量是低效基因型的1.31、1.38、1.49倍,充足的氮素積累為后期灌漿結實奠定了物質基礎。(3)隨著氮素用量的增加,氮素轉運量呈單峰曲線變化,氮素轉移率和氮素轉運量對籽粒的貢獻率則逐漸下降,過高的氮肥施用不利于氮素向籽粒的轉運。高效基因型DH61和DH121+籽粒氮素來源更多依賴于前期地上部營養體的氮素轉移,不施氮和低氮氮素轉運量對籽粒的貢獻率分別為35.06%、40.06%和76.37%、81.72%。而低效基因型DH80籽粒的氮素來源則以后期根系氮素的吸收和轉移為主,氮素吸收量對籽粒的貢獻率為68.20%和34.84%。(4)相同氮素處理下,揚花至灌漿期大麥莖稈和葉片中營養性氮含量增加,功能性氮含量變化平穩,而結構性氮含量則降低;籽粒營養性氮含量逐漸增加,結構性氮含量緩慢下降。且較低效基因型,高效基因型大麥莖稈和葉片結構性氮含量的降低幅度大,氮素轉運能力強。低氮處理下,高效基因型揚花期至灌漿期莖稈和葉片結構性氮含量分別降低49.57%、62.58%;灌漿至成熟期分別降低64.47%、28.11%。【結論】氮高效利用基因型大麥籽粒氮含量受花后莖稈和葉片中結構性氮的分解轉化決定,營養器官中結構性氮的再利用有利于氮素利用效率的提高。
    園藝
    蔬菜變態根莖發育的分子機理研究進展
    孫玉燕, 李錫香
    中國農業科學. 2015, 48(6):  1162-1176.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.12
    摘要 ( 300 )   HTML ( 2 )   PDF (458KB) ( 683 )   收藏
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    變態根莖是許多蔬菜作物重要的產品器官。闡明變態根莖的形成不僅是植物發育生物學研究的重要內容, 也是提高相關蔬菜作物產量和品質的重要保障。近年來,關于蔬菜變態根莖形成機理的研究已經取得了重要進展。本文主要以代表性根莖類蔬菜作物蘿卜、蕪菁、馬鈴薯、蓮藕、榨菜、山藥、芋艿為對象, 就其變態根莖發育的遺傳和分子機理, 包括變態根莖發育相關性狀的遺傳及QTL定位,形態建成的物質和能量代謝, 細胞周期及細胞膨大,植物激素、光周期、轉錄因子等調控機制的研究進展進行了綜述。蔬菜變態根莖發育相關性狀多為寡基因或多基因控制的數量性狀。目前,一系列發育相關性狀的QTL位點被鑒定,一些重要性狀的連鎖標記被開發。作為形態建成物質的淀粉、糖類和蛋白質為變態根莖的發育提供重要的物質、能量和營養來源,諸多基因參與形態建成物質的代謝。細胞周期作為細胞分裂的調節器,決定細胞數目。細胞周期受細胞周期蛋白(cyclins,CYC)、細胞周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependent protein kinases,CDKs)以及轉錄因子 RB/E2F 的調控。細胞膨大決定細胞大小,受擴展蛋白(expansin,EXP)和木葡聚糖內糖基轉移酶/水解酶(xyloglucan endotransglucosylase/hydrolases,XTHs)等重要因子調節。植物激素是變態根莖發育的基礎調控因子,諸多激素如赤霉素、生長素、脫落酸、細胞分裂素和茉莉酸等參與變態根莖的發育。光周期調控是變態根莖發育的動態信號,大量參與光周期調控的基因,如光敏色素、CONSTANS (CO)、FLOWERING LOCUS T (FT)、APY 等在變態根莖形成過程中都起到重要的調控作用。此外,MADS-box、ABF/AREB 和 homeobox 等轉錄因子也在變態根莖的發育中扮演重要角色。另外,文章就小RNA、表觀遺傳學、轉錄組學、蛋白質組學、比較基因組學、全基因組測序和關聯分析的研究在變態根莖發育機理中的應用進行了簡要介紹。
    KT/HAK/KUP家族基因在桃開花期的表達及對鉀肥施用的響應
    宋志忠,郭紹雷,馬瑞娟,俞明亮
    中國農業科學. 2015, 48(6):  1177-1185.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.13
    摘要 ( 259 )   HTML ( 1 )   PDF (1018KB) ( 446 )   收藏
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    【目的】從轉錄水平探索KT/HAK/KUP家族基因在桃花發育不同時期的表達模式及對鉀肥施用的響應特征,明確關鍵基因并驗證其功能。旨在揭示鉀素營養狀況與桃花開放之間的直接關系,為果樹施鉀及高效園藝作物的遺傳改良與育種提供理論依據。【方法】以‘霞暉6號’桃樹為研究對象,通過鉀肥施用分析其對桃花生長發育、鉀素含量及花朵開放時期的影響;通過HNO3-HClO4 法消化樣品,利用ICP-AES設備測定桃花開放不同時期的鉀離子含量;利用熒光實時定量qRT-PCR技術,分析KT/HAK/KUP家族基因在桃花開放不同時期的表達水平,確定主效基因;進一步通過qRT-PCR技術分析KT/HAK/KUP家族基因在桃花開放不同時期對鉀肥施用的差異響應;利用異源細菌缺失功能互補法驗證主效基因的功能,將KUP11的CDS序列克隆到pPAB404中形成重組表達載體pPAB404-KUP11,測序驗證的重組載體轉化到大腸桿菌功能缺失突變菌株TK2420中,分析重組載體pPAB404-KUP11恢復TK2420突變細菌吸收外界K+(KCl或K2SO4)的功能。【結果】鉀肥施用使‘霞暉6號’桃花提前2 d開放,并顯著促進了盛開期桃花的發育,花朵鮮重增加21.5%。此外,盛開期桃花K+含量也最高,其次是初開期和花蕾期,敗落期則最低。因此,鉀肥施用顯著增強了桃花開放過程中花朵K+的富集水平,在花蕾期、初開期、盛開期和敗落期分別提高了24.3%、27.4%、29.1%和26.2%。KUP1—13在桃花開放不同時期的表達水平存在差異,但在盛開期的表達水平均達到最高,且在轉錄水平對鉀肥施用的響應不同。KUP1KUP5基因對鉀肥施用最為敏感,其表達水平從花蕾期至桃花盛開期是持續被誘導的;KUP11在桃花開放的整個過程中表達量最高,鉀肥處理顯著誘導了其在花蕾形成初期的表達并抑制了其在桃花敗落期的表達量。表達載體pPAB404-KUP11能恢復TK2420細菌重新吸收K+,且對外界KCl和K2SO4均有吸收,說明KUP11的表達水平與K+的吸收呈正相關性。【結論】鉀肥施用促進桃花發育,改善鉀營養狀況,催使桃花提前開放,并對KUP家族基因在開花不同時期轉錄水平的調控有差異;KUP11轉運體具有吸收外界K+的功能,在桃花開放過程中起重要作用。
    貯藏·保鮮·加工
    差示掃描量熱法檢測豬、牛、羊肉加熱終點溫度
    劉功明,孫京新,徐幸蓮,黃明,李鵬
    中國農業科學. 2015, 48(6):  1186-1194.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.14
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    【目的】利用差示掃描量熱法(differential scanning calorimetry,DSC)對豬肉、牛肉和羊肉樣進行掃描,尋找其熱處理溫度與熱相圖之間的關系,探究一種靈敏、高效的EPT檢測方法,為肉制品在實際生產流通中的EPT檢測提供理論依據。【方法】將一定體積(2.0 cm×1.0 cm×1.0 cm)的豬肉、牛肉、羊肉塊分別進行不同溫度(豬肉、羊肉:50℃、60℃、70℃和75℃;牛肉50℃、55℃、65℃、70℃和75℃)的熱處理,當達到相應的中心溫度時停止加熱,冷卻至中心溫度為4℃,從中心取約100.0 mg肉樣(以生肉樣為對照)于熱分析鋁坩堝中,將肉樣在坩堝底部壓實,并加蓋密封,以空坩堝作為參比,4℃條件下隔夜平衡。從40℃加熱到80℃,升溫速率為1℃/min,樣品室氮氣流量20 mL·min-1,保護氣流量60 mL·min-1,進行DSC掃描,由此獲得不同溫度熱處理肉樣的DSC熱相圖。【結果】未經熱處理的生豬肉、羊肉、牛肉樣經掃描分別得到3個峰,對應不同的起始溫度(豬肉:50.83℃、60.54℃、71.02℃;羊肉:50.76℃、59.82℃、70.46℃;牛肉:50.25℃、56.29℃、71.92℃)和變性焓(豬肉:0.4656 J·g-1、0.1394 J·g-1、0.2053 J·g-1; 羊肉:0.0899 J·g-1、0.3116 J·g-1、0.3842 J·g-1;牛肉:0.1078 J·g-1、0.4151 J·g-1、0.3662 J·g-1)。當熱處理溫度為50℃時,3種肉樣的熱相圖與未經熱處理生肉樣相比,未出現顯著變化;當熱處理為60℃(牛肉為55℃)時,3種肉熱相圖中第1個峰消失,第1個峰和第2個峰的起始溫度變化不顯著(P>0.05),但變性焓顯著降低(P<0.05);當熱處理為70℃(牛肉為65℃和70℃)時,3種肉熱相圖中第2個峰也消失,第3個峰起始溫度變化不顯著(P>0.05),變性焓顯著降低(P<0.05);當熱處理溫度達到75℃時,豬、牛、羊肉樣的3個峰完全消失。可以發現,隨著熱處理溫度的升高,肉樣峰對應的變性焓值逐漸降低,不同溫度熱處理肉樣的熱相圖差異明顯,本研究對不同溫度熱處理肉樣檢測成功。【結論】通過不同溫度處理后肉樣的DSC變性峰和變性焓,可知3種肉的熱變性程度對溫度有特異性。因此,可采用DSC法判定畜肉的熱變性程度,從而應用于肉制品加工過程中EPT的檢測。
    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    IGF-I-CaN-NFATc3信號通路相關基因在鴨發育早期骨骼肌中的同步表達及其與肌纖維性狀相關性
    束婧婷,宋遲,徐文娟,章明,單艷菊,陳文峰,宋衛濤,陶志云,李慧芳
    中國農業科學. 2015, 48(6):  1195-1204.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.15
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    【目的】IGF-I-鈣調磷酸酶(CaN)-NFAT信號途徑是調節肌肉生長、決定不同肌纖維類型的主要信號途徑,本研究選擇生長速度不同的高郵鴨和金定鴨為試驗材料,首次對不同品種鴨胚胎期和出雛早期肌肉中IGF-I-CaN-NFAT信號通路相關基因的表達規律及其與肌纖維類型的相關性進行了研究。【方法】采用實時熒光定量PCR方法研究鴨13、17、21、25、27胚齡和出雛后7日齡胰島素樣生長因子( insulin-like growth factors, IGF-I) , 鈣調磷酸酶(calcineurin, CnAα)和活化T細胞核因子(nuclear factor of activated T cells, NFAT c3)基因的表達量,同時采用肌球蛋白ATPase堿孵育法對兩個鴨種腓腸肌外側頭不同發育階段的肌纖維性狀進行組織學觀察,對不同類型肌纖維比例進行統計,用SPSS20.0軟件進行差異顯著性分析,探討IGF-I-CaN-NFAT信號通路相關基因對鴨骨骼肌肌纖維類型轉換的調控機制。【結果】隨著胚齡或日齡增加,兩鴨種快肌纖維比例均呈現下降趨勢,中間型肌纖維比例僅存在少量波動,慢肌纖維比例除在高郵鴨中27胚齡時有所下降外,總體上呈現上升的趨勢;IGF-I, CnAα和 NFATc3 基因在不同鴨種的同一肌肉部位的表達模式相對一致,僅存在顯著的發育時段差異,在不同的部位(胸肌和腿肌)的表達也存在差異,但并不存在顯著的性別效應,3個基因均在13胚齡即可檢測到表達,且表達量均表現為最高,顯著地高于其他各胚齡的表達量,提示IGF-I-CaN-NFATc3信號通路可能在鴨胚胎發育早期肌纖維的形成過程中發揮了重要作用。CnAα mRNA在胸肌中呈近似“V”形的表達趨勢,21胚齡時表達量最低然后呈持續上升趨勢,而在腿肌中則呈“波浪形”表達趨勢,表達量最低點出現在27胚齡;NFATc3在胸肌和腿肌中的表達量均表現為13胚齡最高,然后至17胚齡顯著下降并維持在較低的表達水平,在胸肌中表達量最低點出現在21胚齡,而腿肌中21胚齡的表達量則要顯著高于17、25、27胚齡和7日齡的表達量,17胚齡表達量最低;IGF-I mRNA在胸肌和腿肌中總體上表現為先下降,至出雛前(27胚齡)降至最低,然后出雛后一周略有上升的趨勢。IGF-I, CnAα和 NFATc3 基因的表達兩兩之間均表現出顯著或極顯著的正相關關系,同時,3個基因的表達與快肌纖維比例存在正相關,而與慢肌纖維比例及中間型纖維的比例呈負相關。【結論】在鴨胚胎發育后期至出雛早期,腓腸肌外側頭肌纖維類型存在由快肌纖維向慢肌纖維轉換的趨勢,IGF-I-CaN-NFAT信號通路相關基因之間存在協同表達,在鴨早期骨骼肌纖維類型轉換中可能發揮著調控作用。
    轉基因作物飼用安全性評價研究進展
    陳亮, 黃慶華, 孟麗輝, 邢煥, 姚斌, 楊曉光, 張宏福
    中國農業科學. 2015, 48(6):  1205-1218.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.16
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    通過引入外源基因的途徑對農作物進行遺傳改良,轉基因技術已經在作物的抗蟲、抗除草劑、抗病、抗旱等方面顯現出了巨大的潛力。2013年全球轉基因作物種植面積已經比1996年首次種植面積增長了100多倍,達到1.75億hm2,轉基因作物及其副產品大部分則用于動物飼料原料,因此,轉基因飼料中外源基因和外源蛋白在畜禽體內消解和轉移規律以及轉基因成分對畜禽營養、生長、健康等方面的影響是社會關注的焦點。筆者在提出轉基因作物飼用安全性評價的緊迫性和必要性的基礎上,特別指出轉基因作物飼用安全性評價與食用安全性評價的特殊性;討論和分析轉基因作物評價所應該遵循的科學原則;概述抗蟲作物、抗草甘膦作物和轉植酸酶基因玉米中轉基因成分的特性;側重分析了飼料中轉基因成分在畜禽體內的消解、轉移,轉基因飼料的營養價值和飼料養分效價評定,重點剖析轉基因飼料對畜禽營養、免疫、繁殖和腸道微生態影響的研究進展。從短期、長期和多代效應綜合分析轉基因飼料的安全性,轉基因飼料中外源基因和外源蛋白未發現從飼料中轉移到畜禽組織、器官和血液中,僅少量殘存于消化道前段的食糜中;轉基因飼料也沒有對畜禽營養、免疫、繁殖、腸道健康產生不利作用。但目前還需深入探討試驗材料的選擇和相關信息的準確描述、轉基因成分在畜禽體內的消解和轉移的方法、轉基因飼料對畜禽繁殖、免疫以及長期多代的作用研究,以期為建立和完善轉基因飼用安全評價體系提供參考。
    研究簡報
    水稻穎花開放前花器官茉莉酸水平變化及漿片茉莉酸信號基因表達分析
    黃俊寶,何永明,曾曉春,向妙蓮,付永琦
    中國農業科學. 2015, 48(6):  1219-1227.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.17
    摘要 ( 359 )   HTML ( 1 )   PDF (465KB) ( 711 )   收藏
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    【目的】水稻穎花開放是由漿片膨大所啟動的,并與花絲伸長和花藥開裂同步發生。脂類衍生的茉莉酸(JA)激素在植物生殖發育中發揮重要調控作用。本文分析水稻穎花開放過程中花器官JA水平及漿片JA信號基因表達的動態變化,以進一步揭示內源JA信號在水稻穎花開放中的作用。【方法】以粳稻中花11穎花自然開放前18 h(18 h BF)和臨近開放時0 h(0 h BF)的穎花器官(小穗梗、內外稃、漿片、雄蕊、雌蕊)為試驗材料。100 mg液氮研磨的樣品經甲醇﹕水﹕乙酸(80﹕19﹕1,體積比)混合液提取、氮氣濃縮和0.22 μm濾膜過濾后,直接應用超高速液相色譜-電噴霧-質譜系統(UFLC-ESI-MS)測定JA含量。Trizol試劑提取水稻總RNA,DNaseⅠ消化殘存的基因組DNA,M-MLV逆轉錄酶合成第一鏈cDNAs。JA生物合成和信號轉導相關基因的表達分析采用SYBR Green實時定量 PCR技術,以水稻GAPDH作內參。試驗設置2次生物學重復,差異顯著性分析采用t測驗。【結果】水稻穎花開放前18 h,花器官中小穗梗JA水平(16.0 ng·g-1 FW)最高,內外稃次之(6.1 ng·g-1 FW),雄蕊、漿片和雌蕊極低(小于4.0 ng·g-1 FW)。穎花開放時,小穗梗JA水平下降了69%,內外稃升高了71%,雌蕊、雄蕊和漿片JA水平分別上升至19.0、77.2和52.4 ng·g-1 FW。穎花開放時雄蕊和漿片的JA水平顯著高于其他花器官,而小穗梗JA含量最低。JA水平變化相一致,穎花開放時JA生物合成相關基因OsDAD1OsAOS1OsAOCOsOPR7在雄蕊和漿片中的表達大幅上升,在內外稃中略有上升,而在小穗梗中的表達明顯下調。但是,穎花開放時這些JA生物合成相關基因在雌蕊中的表達不上調,與JA水平變化不一致。OsLOX2和OsAOS2在小穗梗和內外稃中的表達水平較高,而在漿片、雄蕊、雌蕊中的表達水平極低。伴隨穎花開放時漿片JA水平的大幅上升,漿片JA信號轉導途徑相關基因OsJAR1OsCOI1b以及13個OsJAZs的表達也明顯上調。其中,OsJAZ11的表達水平上升幅度最大,升高了近520倍。然而, OsJAR2OsCOI1aOsCOI2OsJAZ5OsJAZ15在漿片中的表達沒有上調。【結論】內源JA在水稻穎花器官中的分布具有組織和發育時期特異性。結合外源JA對水稻穎花開放的靈敏誘導,穎花開放時漿片JA的積累以及JA生物合成和信號轉導途徑相關基因的差異性激活,強烈表明內源JA信號介導水稻漿片膨大的調控。
    煙草骨干親本主要病毒病抗性鑒定及遺傳多樣性分析
    代帥帥,任民,蔣彩虹,程亞增,耿銳梅,張興偉,程立銳,楊愛國
    中國農業科學. 2015, 48(6):  1228-1239.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.18
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    【目的】評價煙草骨干親本主要病毒病抗性,分析抗病骨干親本間的遺傳多樣性,明確不同抗源間的親緣關系,為煙草病毒病抗性改良的親本選擇提供理論依據。【方法】在溫室條件下采用苗期人工接種方法,對中國煙草育種過程中73份骨干親本進行CMV、TMV和PVY 3種病毒病抗性鑒定,以CMV高抗、或TMV免疫、或PVY免疫為篩選標準,篩選抗病骨干親本;并利用條帶單一清晰、多態性穩定且分布在煙草24條連鎖群上的103對SSR引物,對篩選出的抗病骨干親本和煙草育種常用的4個主體優質親本進行遺傳多樣性、聚類和主坐標分析。【結果】(1)不同供試材料間3種病毒病抗性存在顯著性差異。在篩選出的29份病毒病高抗或免疫的煙草種質中,有23份種質對CMV表現為高抗,6份種質對TMV表現為免疫,5份種質對PVY表現為免疫。同時,在29份篩選出的煙草病毒病抗病種質中,龍煙1號和FC8對TMV和PVY都表現為免疫,CV87、T.T.11、抗88、CV91、胎里富1060、革新5號和T.I.245等7份種質對3種病毒病都表現為高抗。2)對鑒定出的29份抗病骨干親本以及K326、NC89、Speight G-28和凈葉黃等4個煙草育種最常用主體親本進行基因型分析,共篩選出322個等位位點,每對引物的等位變異為2—6個,平均為3.106個;基因型多樣性變化范圍是0.059—0.716,平均為0.387;引物多態性信息(PIC)含量為0.057—0.661,平均為0.343。當遺傳相似系在0.672取值作切割線時,系統聚類分析將33份供試材料分為7個類群;當遺傳相似系數在0.714取值作切割線時,第1類群又被分為4個亞群,其中第1亞群包括了全部供試外引抗病親本種質和育種最常用外引親本K326、NC89和Speight G-28,而國內抗病親本種質分類相對較多。主坐標分析可將33份材料分為6個類群,外引抗病種質被分在第1類群和第2類群中,其中第1類群包括了8份引進抗病親本種質和3份育種最常用外引親本K326、NC89和Speight G-28,第2類群有3份外引種質和11份國內種質;而國內抗病親本種質分類較多。聚類分析結果和主坐標分析結果基本一致,與種質親緣關系吻合度較高。【結論】苗期人工接種方法對煙草骨干親本的病毒病抗性鑒定準確,篩選出29份煙草病毒病抗病骨干親本;外引抗病骨干親本種質與K326、NC89和Speight G-28的親緣關系較近,遺傳背景狹窄;中國抗病種質地理來源廣泛,遺傳背景復雜,遺傳基礎較為豐富。
    大蒜主要農藝性狀變異特征及其與產量相關構成分析
    孔素萍,孫敬強,吳雄,楊妍妍,霍雨猛,徐坤
    中國農業科學. 2015, 48(6):  1240-1248.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.19
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    【目的】大蒜為無性繁殖作物,難以采用常規方法創制新種質,新品種選育較為困難。因此,研究分析大蒜農藝性狀的變異特征,探索決定大蒜產量形成的主要農藝性狀,為合理評價與挖掘利用現有種質資源,以及優選大蒜高產品種提供參考。【方法】以78份國內外大蒜種質資源為材料,根據《大蒜種質資源描述規范和數據標準》,選取代表性植株,分別于大蒜抽薹期和鱗莖收獲晾干后測試大蒜種質資源的16個農藝性狀,采用相關分析、主成分分析、多元線性回歸分析和通徑分析等方法,探討大蒜主要農藝性狀之間的關系,明確大蒜鱗莖及蒜薹產量形成的主要決定因子。【結果】大蒜主要農藝性狀變異豐富,變異系數達11.1%—64.0%,其中以蒜薹相關性狀變異系數較大,鱗莖重、鱗芽數次之,株形等相關性狀較小。除鱗芽寬外,其他農藝性狀與鱗莖重的簡單相關系數均達極顯著水平,而除葉夾角及鱗芽數外,其他農藝性狀與蒜薹重的簡單相關系數亦達極顯著水平。通過主成分分析,明確了影響大蒜鱗莖及蒜薹產量的主要性狀包括株形因子、蒜薹因子和葉形鱗芽因子。采用逐步回歸分析,分別建立了鱗莖產量和蒜薹產量與農藝性狀之間的回歸模型,經統計學檢驗,兩個模型均達極顯著水平,其決定系數分別為0.8516和0.9449。通過通徑分析,確定影響大蒜鱗莖產量的關鍵農藝性狀依次為鱗莖橫徑(0.5353)、鱗芽長(0.1652)、鱗芽數(0.147)、假莖粗(0.1136)及葉片數(0.1036),而影響大蒜蒜薹產量的關鍵農藝性狀依次為蒜薹粗(0.8875)、株高(0.1585)和鱗芽數(-0.1382)。【結論】大蒜種質資源具有豐富的遺傳多樣性,且大蒜農藝性狀之間多存在極顯著相關關系,決定大蒜蒜薹和鱗莖產量形成的關鍵農藝性狀顯著不同,除蒜薹和鱗莖自身性狀外,以較高株型大蒜的蒜薹產量較高,以較粗株型大蒜的鱗莖產量較高。
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