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當期目錄

    2015年 第48卷 第13期 刊出日期:2015-07-01
      
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    一個水稻卷葉基因的遺傳分析和精細定位
    劉晨,孔維一,尤世民,鐘秀娟,江玲,趙志剛,萬建民
    中國農業科學. 2015, 48(13):  2487-2496.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.001
    摘要 ( 560 )   HTML ( 11 )   PDF (1662KB) ( 687 )   收藏
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    【目的】水稻葉片是光合作用的重要場所,也是理想株型的重要構成因素,通過對卷葉相關基因進行遺傳分析和精細定位,為水稻卷葉基因分子標記輔助育種提供緊密連鎖標記。【方法】從60Co-γ射線輻射誘變秈稻品種9311(wild-type,WT)所得突變體庫中獲得了一份卷葉突變體材料,暫時命名為rl16(t)rolled leaf 16)。首先,對突變體rl16(t)進行連續多代套袋自交,確定突變表型的穩定性。在抽穗期,隨機選取rl16(t)和WT各10株,分別測量劍葉卷曲度以及主要農藝性狀。同時取rl16(t)和WT新鮮葉片的相同部位用FAA固定,乙醇系列脫水,石蠟包埋,用石蠟切片機切10 μm薄片置于載玻片上,番紅染色后置于顯微鏡下,拍照觀察葉片泡狀細胞顯微結構,對泡狀細胞個數和面積進行統計和測量。在分蘗期各取10株rl16(t)和WT劍葉,測定葉綠素含量。以rl16(t)為母本與WT雜交,觀察F1 和F2植株的葉片表型,進行χ2測驗,分析突變體的遺傳行為。將卷葉突變體rl16(t)與粳稻品種滇粳優雜交F2分離群體作為定位群體,同時利用SSR標記結合新發展的InDel分子標記用于定位目的基因。利用基因表達定量對定位區間內的3個已知結構域基因和已克隆的水稻卷葉相關基因進行定量表達分析。【結果】與WT相比,rl16(t)葉片出現顯著內卷,株高降低,穗長變短,結實率降低等表型變化。rl16(t)自苗期(3葉1心)整株就出現葉片縱向內卷成近似筒狀的表型。隨著發育進程,植株葉片始終呈現卷曲表型,而WT葉片在發育進程中則始終呈平展狀。劍葉石蠟切片觀察發現,rl16(t)泡狀細胞數量和面積與WT相比均減少。WT的泡狀細胞數量為(385.1±43.6)個/mm2rl16(t)泡狀細胞數量為(1059.5±254.4)個/mm2rl16(t)除泡狀細胞發生變化外,葉片其他細胞結構與WT相比均無顯著性變化。突變體rl16(t)的類胡蘿卜素含量低于WT,而葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素含量均顯著高于WT。rl16(t)與WT雜交所得F1植株表現葉片平展,并且在包含423單株的F2中,分離出97株卷葉植株和326株平展葉植株,分離比符合3﹕1(χ2=0.86<χ20.05= 3.84)。將Rl16(t)初步定位于第9染色體長臂SSR標記RM23769RM23916之間,進一步擴大定位群體,最終將該卷葉基因定位在InDel標記DF70和SSR標記RM23818之間,該區段物理距離為51 kb。定位區間內有3個編碼已知結構域的基因,分別是LOC_Os09g09320、LOC_Os09g09360和LOC_Os09g09370。rl16(t)與WT在基因LOC_Os09g09320與LOC_Os09g09370的表達量上無顯著性差異。而rl16(t)中LOC_Os09g09360的表達量顯著降低,只有WT的一半。對已克隆的8個卷葉基因進行表達定量分析,發現有7個基因(SLL1ROC5RL14SRL1ACL1NRL1NAL7)在rl16(t)中出現了不同程度的表達下調,只有OSZHD1表達上調。【結論】rl16(t)葉片發生內卷與泡狀細胞數量變少,與面積變小相關。Rl16(t)是一個新的卷葉基因,LOC_Os09g09360有可能是目標基因。
    大豆苗期耐蔭性綜合評價及其鑒定指標的篩選
    武曉玲,梁海媛,楊峰,劉衛國,佘躍輝,楊文鈺
    中國農業科學. 2015, 48(13):  2497-2507.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.002
    摘要 ( 457 )   HTML ( 1 )   PDF (1668KB) ( 522 )   收藏
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    【目的】探討不同基因型大豆苗期的耐蔭性,篩選出苗期耐蔭性快速鑒定指標,為耐蔭大豆品種的鑒定、選育提供依據和材料基礎。【方法】通過設置正常光照(1 000 µmol·m-2·s-2)和弱光(400 µmol·m-2·s-2)兩種光照環境,在植株生長到20 d時,考察19個參試大豆材料苗期的24個形態、生物量及生理指標,包括株高(plant height,PH)、莖粗(stem diameter,SD)、主莖節數(nodes of main stem,HN)、下胚軸長(hypocotyl length,HL)、葉面積(leaf area,LA)、葉片厚度(leaf thickness,LT)等形態指標,植株各部分干重及總干重,葉綠素a(chlorophyⅡ a,Chla)等光合色素含量,凈光合速率(net photosynthetic rate,Pn)、蒸騰速率(transpiration rate,Tr)等光合特征參數,實際熒光(the initial fluorescence(light),Fo′)、最大熒光(maximum fluorescence(light),Fm)等葉綠素熒光參數,以各性狀的耐蔭系數(處理性狀值/對照性狀值)作為衡量參試材料耐蔭性的指標,應用主成分分析法、隸屬函數法、聚類分析和逐步回歸分析方法,對大豆苗期的耐蔭性進行綜合評價。【結果】與對照相比,經弱光處理后,參試材料苗期的各性狀變化趨勢及幅度不同;通過對24個形態生理指標的相關性分析發現,各指標間都有不同程度的相關性,有的性狀間的相關性達到了顯著或極顯著水平。采用主成分分析將24個單項指標轉換為6個相互獨立的綜合指標,其貢獻率分別為30.50%、21.24%、12.00%、10.71%、8.02%和5.18%,代表了全部數據87.65%的信息量。利用隸屬函數法計算綜合耐蔭評價值(D),并對其進行聚類分析,按照耐蔭性強弱將19個參試大豆材料劃分為3類,即強耐蔭型(第Ⅰ類)2個材料、中度耐蔭型(第Ⅱ類)5個材料、不耐蔭類型(第Ⅲ類)12個材料。進一步通過逐步回歸建立了以葉片干重(leaf dry weight,LDW)、氣孔導度(stomatal conductance,Gs)、株高和暗下最大熒光產量(maximum fluorescence (dark),Fm)為指標的大豆苗期耐蔭性評價數學模型:D =-0.301+0.419LDW+0.169Gs+0.031PH+0.255Fm (R2=0.959),利用建立的最優回歸方程對供試材料進行預測,結果與綜合評價值(D)基本一致,表明這4個單項指標建立的回歸方程用于大豆苗期耐蔭性評價具有可行性。綜合聚類和逐步回歸結果發現,強耐蔭類型材料的LDW、Gs、Fm中等,而PH較高,該類型材料的這4個單項指標的耐蔭系數均高于其他類型材料。【結論】采用多元統計方法對大豆苗期耐蔭性進行評價是可行的,在相同處理條件下,通過測定LDW、Gs、PH和Fm 4個鑒定指標,可進行大豆苗期耐蔭性強弱的快速鑒定和預測。
    早花基因(FT)介導的煙草快速回交改良研究
    常愛霞,郭利杰,劉旦,羅成剛,王林嵩,馮全福,王蘭
    中國農業科學. 2015, 48(13):  2508-2517.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.003
    摘要 ( 291 )   HTML ( 1 )   PDF (1423KB) ( 785 )   收藏
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    【目的】針對常規回交育種周期較長的問題,以煙草為模式植物,探索快速回交改良作物的有效方法。【方法】以對TMV免疫的烤煙品種Fc8作為抗性供體親本,以綜合性狀優良但感TMV的中煙100為受體親本進行回交改良及種質創新。首先從擬南芥中克隆早花FT,將其連接到植物表達載體P22上,并轉入農桿菌中,采用葉盤法轉化煙草Fc8,創建含FT的Fc8陽性植株。陽性植株分別與中煙100雜交,根據F1后代群體中早花基因的分離比例,鑒定篩選含單拷貝FT的陽性植株。接下來,從含單拷貝FT的陽性植株的F1群體中選擇早花植株,與中煙100回交,根據回交分離群體中FT早花基因與TMV抗性N基因的分離比例,篩選FT與N基因不連鎖的陽性植株。選擇該陽性植株與中煙100連續回交。在每一回交分離世代中,選擇早花且含有TMV抗性標記的植株連續回交,當后代遺傳背景大部分與中煙100相近,并保留TMV抗性時選擇非早花且含N基因標記的植株,鑒定無FTUbi啟動子、Nos終止子和Hyg篩選標記等轉基因元件后,連續自交純化,篩選改良的創新種質。【結果】通過轉基因技術共獲得8株含FT的Fc8陽性植株,經鑒定獲得一個含單拷貝FT,FT和TMV抗性N基因不連鎖的Fc8植株。用該植株作為TMV抗性的供體親本回交改良中煙100,一年多時間已回交加代到BC4F1,比常規回交育種時間縮短450—500 d。早花基因在雜交、回交各世代均能穩定表達,早花植株在苗齡50—60 d現蕾開花,早花植株現蕾開花時,一般有3—4片葉,株高平均約35 cm,同期非早花植株高約27 cm,仍然處于營養生長階段。非早花植株在苗齡130—140 d現蕾開花,平均株高約120 cm,葉片數18—20片。FT能使植株花期提前70—90 d,縮短世代周期約一半時間;早花加代結合TMV分子標記篩選得到了BC1、BC2、BC3代TMV抗性煙草新種質。【結論】借助FT介導的早花及抗TMV基因分子標記,能有效地縮短煙草TMV抗性回交育種周期、加快回交育種進程,雖利用轉基因技術但可獲得不含有任何轉基因元件的創新種質。
    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    以HJ-CCD影像為基礎的冬小麥孕穗期關鍵苗情參數遙感定量反演
    譚昌偉,楊昕,羅明,馬昌,嚴翔,陳亭亭
    中國農業科學. 2015, 48(13):  2518-2527.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.004
    摘要 ( 243 )   HTML ( 1 )   PDF (4011KB) ( 510 )   收藏
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    【目的】應用衛星遙感數據可以及時獲取大田種植作物“面狀”苗情信息,準確反映作物群體苗情狀況及其趨勢,服務于產量預報和實際生產。進一步深化冬小麥關鍵期苗情遙感反演機理與方法,為大田種植管理提供及時信息。【方法】結合2011—2013年定點觀測試驗,以環境減災衛星HJ-CCD數據為遙感影像源,著重研究樣本實驗區孕穗期冬小麥關鍵苗情參數與籽粒品質參數和產量間及其與衛星遙感變量間的定量關系,進一步增強遙感反演的機理性和重演性,與地面實測結果一起建立模型共同分析,提高遙感反演的定量化水平和可信度;以相關性最高為原則,篩選反演孕穗期冬小麥葉面積指數、生物量、SPAD以及葉片含氮量的敏感衛星遙感變量,并以2013年數據為建模樣本、2011年和2012年數據為驗證樣本,分別構建及評價基于HJ-CCD影像遙感變量孕穗期葉面積指數、生物量、SPAD和葉片含氮量監測模型。【結果】冬小麥處于孕穗期,植被衰減指數(PSRI)可作為反演冬小麥葉面積指數、SPAD和葉片含氮量的敏感遙感變量,比值植被指數(RVI)可作為反演冬小麥生物量的敏感遙感變量,所構建的遙感反演模型是可靠的,且精度較高,尤其利用PSRI反演葉片含氮量最可靠。模型的決定系數(R2)分別為0.651、0.585、0.630和0.675,均方根誤差(RMSE)分別為1.344、4.62、0.618%和2 804.3 kg·hm-2。以此為依據,為表征該研究的實際農學意義,對冬小麥不同等級的關鍵苗情參數進行遙感反演并制圖分析,從而量化表達了冬小麥關鍵苗情參數區域空間分布,不僅有助于制定冬小麥田間補救措施和水肥資源調配方案,而且為農業政策的制訂和糧食貿易提供決策依據。【結論】構建的冬小麥孕穗期關鍵苗情參數遙感反演模型是可行的,為大田生產提供了一種快速、便捷、費用低廉的大面積作物苗情參數提取方法,可支持農業研究者、涉農部門領導和種植管理者獲取及時有效的農情信息。
    套作大豆苗期倒伏與莖稈內源赤霉素代謝的關系
    羅玲,于曉波,萬燕,蔣濤,杜俊波,鄒俊林,楊文鈺,劉衛國
    中國農業科學. 2015, 48(13):  2528-2537.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.005
    摘要 ( 314 )   HTML ( 1 )   PDF (1513KB) ( 576 )   收藏
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    【目的】從內源赤霉素代謝角度,闡明玉米大豆套作環境下,大豆苗期莖稈發生藤蔓化倒伏的原因。【方法】在大豆單作和玉米大豆套作兩種種植方式下,以耐蔭抗倒型大豆南豆12和不耐蔭抗倒型大豆南032-4為試驗材料,采用石蠟切片、液相色譜質譜聯用、SYBR®GreenⅡ熒光定量PCR等方法,對莖稈形態、解剖結構、赤霉素含量、赤霉素代謝相關基因表達等進行測定和分析。【結果】與大豆單作相比,玉米大豆套作下,由于受玉米蔭蔽的影響,南豆12和南032-4兩個大豆材料苗期均出現典型的避蔭性反應,即主莖節數減少,節間長和株高顯著增加,苗期出現藤蔓化和倒伏,但兩大豆材料間反應程度不同,差異極顯著。與南032-4比,南豆12受套作蔭蔽的影響較小,莖稈藤蔓化程度低,倒伏率僅29.93%,極顯著低于南032-4(93.94%)(P<0.05);南032-4株高增加32.64 cm,與南豆12(22.95 cm)呈顯著差異(P<0.05);兩材料主莖節數減少,材料間無差異;南032-4中上部節間長度顯著長于南豆12,說明套作下植株株高的增加來源于節間的伸長,而非節數的增多,且中部及上部節間過度伸長易導致植株莖稈藤蔓化和倒伏。從莖稈縱切面的解剖結構可知,玉米大豆套作條件下,大豆主莖細胞都有不同程度的伸長,南032-4莖稈髓部、木質部、韌皮部細胞伸長明顯,而南豆12在兩種種植模式下各部分細胞無明顯變化,說明大豆株高的增加源于細胞的伸長,非細胞的分裂。內源赤霉素代謝分析結果表明,套作條件下,兩材料莖稈內源赤霉素含量均顯著降低,南豆12莖稈內赤霉素A4(GA4)的含量顯著低于南032-4;對編碼赤霉素代謝途徑中關鍵酶基因表達量的分析表明,除赤霉素合成酶基因GmGA20ox5GmGA3ox6和赤霉素降解酶基因GmGA2ox4在不同種植方式和不同材料間均保持較低的水平外,莖稈中其他內源赤霉素合成酶GA-20氧化酶基因、GA3-氧化酶基因和赤霉素降解酶GA2-氧化酶基因表達量均高于單作,且南032-4的表達量高于南豆12,說明植株內源赤霉素的含量對編碼赤霉素代謝途徑中關鍵酶基因具有前饋和反饋作用,南豆12莖尖維持較低活性赤霉素GA4水平,抑制植株主莖過度伸長,最終表現出較強的耐蔭抗倒性。【結論】大豆內源赤霉素GA4的合成受基因型和光環境的共同影響,從而影響大豆莖稈生長發育,最終導致不同材料在耐蔭抗倒表型上的典型差異。
    植物保護
    中國南方八省(自治區)水稻紋枯病菌群體遺傳結構的SSR分析
    王玲,左示敏,張亞芳,陳宗祥,黃世文,潘學彪
    中國農業科學. 2015, 48(13):  2538-2548.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.006
    摘要 ( 394 )   HTML ( 5 )   PDF (864KB) ( 816 )   收藏
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    【目的】明確中國南方水稻紋枯病菌不同地理群體的遺傳結構,為研究該病害的流行規律提供信息。【方法】采用8個SSR熒光標記對收集自中國南方8省(自治區)的188個水稻紋枯病菌進行檢測。利用POPGENE version 1.31軟件計算各項遺傳多樣性參數,近交系數由FSTAT 2.9.3軟件估算。基于馬爾可夫鏈模型,采用GENEPOP 4.2軟件以卡方檢驗估計Hardy-Weinberg平衡。應用Arlequin 3.1軟件進行分子方差變異分析,并通過遺傳分化系數計算基因流。基于Neis遺傳距離,利用MEGA5.0軟件構建UPGMA樹狀圖。使用STRUCTURE 2.3.3軟件的貝葉斯聚類法進行群體遺傳結構分析,并估計群體間遺傳混雜程度。采用Mantel test檢測遺傳距離與地理距離的相關性。【結果】8個地理群體的平均觀測等位基因數和有效等位基因數分別為4.025和2.071。Shannon’s信息指數為0.659—1.088,平均為0.859。等位基因豐富度為2.500—5.152,平均為3.858。觀測雜合度為0.425—0.619,平均為0.506。期望雜合度為0.399—0.546,平均為0.472。總群體水平的近交系數(FIS = -0.069)為負值,表明總群體內雜合子過剩(純合子缺失)。Hardy-Weinberg平衡檢驗表明,在6個群體中存在因雜合子的缺失或過剩引起的平衡偏離,暗示了水稻紋枯病菌同時具有克隆生長和有性繁殖,兩種繁殖方式間的平衡因群體而異。AMOVA分析結果顯示,有88.14%的遺傳變異來自群體內部的個體間,表明遺傳變異主要發生在群體內。Mantel檢測發現,遺傳距離與其地理距離之間呈顯著正相關(r=0.422,P=0.025)。UPGMA聚類表明,所有群體可被劃分為遺傳分化明顯的兩個亞群(FST =0.209—0.624),其中位于珠江沿岸的廣寧和長塘群體為一個組群,而位于長江沿岸的6個群體為另一組群,與遺傳結構分析結果一致。位于長江沿岸的群體遺傳混雜明顯,基因交流水平高(Nm=2.525—8.447),群體分化程度較低(FST=0.029—0.094)。【結論】中國南方水稻紋枯病菌分布范圍廣泛、可能的混合繁殖模式以及菌核或菌絲具有遠距離傳播特性,是導致其遺傳多樣性水平較高的原因。長江亞群內部個體在不同群體之間的遷移所形成的基因流動,在一定程度上阻止了群體間的遺傳分化。而長江亞群和珠江亞群之間存在明顯的遺傳分化,推測病原菌有限的長距離遷移可能是群體遺傳變異空間結構形成的主要原因
    玉米大斑病菌MAPK基因StIME2的基因組定位蛋白質結構預測及表達分析
    鞏校東,王玥,張盼, 范永山, 谷守芹,韓建民,董金皋
    中國農業科學. 2015, 48(13):  2549-2558.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.007
    摘要 ( 205 )   HTML ( 1 )   PDF (2520KB) ( 451 )   收藏
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    【目的】確定玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)MAPK基因StIME2在基因組中的位置;系統解析目的蛋白質StIme2的結構特征;分析玉米大斑病菌StIME2在不同發育時期及不同脅迫條件下(溫度、氧脅迫、高滲脅迫)的表達,為深入研究該基因的功能奠定基礎。【方法】通過本地Blast搜索玉米大斑病菌基因組數據庫,確定StIME2在基因組的精確位置;利用ProtParam在線分析StIme2蛋白的理化性質,利用SOMPA在線軟件預測StIme2蛋白的二級結構。通過PHYRE2在線服務器對StIme2蛋白的三維結構進行預測。利用半定量RT-PCR方法分析不同發育時期及不同脅迫條件下StIME2的表達。【結果】玉米大斑病菌StIME2為一類與釀酒酵母中ScIME2具有較高同源性的基因,為在植物病原真菌中鮮有報道的MAPK基因。該基因的ID為98 105,位于scaffold_7正鏈的1 560 184—1 562 574位置,StIme2蛋白具有MAPK類蛋白激酶的特征性保守結構域,其二級結構主要以α-螺旋和無規則卷曲為主,β-折疊較少且主要存在于N端,其三級結構具有1個較小的N端域和1個較大的C端域;該基因在病菌分生孢子時期表達量最高,附著胞發育時期表達量最低。將病菌置于不同溫度條件下處理,發現培養溫度為28℃時StIME2表達量達到最高。在高滲脅迫條件下,隨NaCl濃度的增加,StIME2的表達量逐漸增加,但在較高脅迫條件下(0.8 mol·L-1 NaCl),該基因表達幾乎被完全抑制。經H2O2脅迫處理后,StIME2的表達量隨H2O2的濃度增加而增強,在10 mmol·L-1 H2O2的處理下表達量最高。【結論】玉米大斑病菌StIME2位于scaffold_7正鏈的1 560 184—1 562 574位置。StIme2蛋白具有MAPK激酶的所有特征性保守結構域,為一類功能鮮有報道的MAPK蛋白激酶。該基因在玉米大斑病菌分生孢子時期表達量最高,推測可能在調控病菌分生孢子發育過程中起重要作用。該基因的表達水平可隨培養溫度的變化而變化,28℃表達量最高。該基因可能參與病菌的高滲脅迫及氧脅迫反應。
    麥田播娘蒿發生動態及其對小麥產量構成因素的影響
    房鋒,李美,高興祥,李健,李燕
    中國農業科學. 2015, 48(13):  2559-2568.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.008
    摘要 ( 254 )   HTML ( 55 )   PDF (465KB) ( 478 )   收藏
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    【目的】播娘蒿(Descurainia sophia)是中國冬小麥(Triticum aestivum)主產區發生最嚴重的闊葉雜草之一,嚴重威脅冬小麥生產安全。研究旨在明確冬小麥田播娘蒿的出苗規律、田間消長動態及不同密度播娘蒿對小麥產量構成的影響。【方法】于2013—2014年在山東省濟南市選取播娘蒿發生嚴重的冬麥田,小麥播種前耕作方式為玉米秸稈還田淺旋耕,采用固定樣方和隨機樣方取樣的方法研究冬小麥田播娘蒿的出苗規律及在田間的消長動態。設置小麥播種量67.5、135.0、202.5 kg?hm-2 3個密度處理,在不同小麥播種密度下,播娘蒿結合人工接種方法,分別控制為0、10、20、40、60、80、160、320、640和1 280株/m2不同密度處理,試驗小區內播娘蒿分冬前、初春、返青期3次定苗。比較不同小麥播種量下不同密度播娘蒿對小麥產量及其構成的影響,應用Excel作圖分析播娘蒿危害造成小麥的產量損失原因。【結果】小麥播后1周至11月中旬為麥田播娘蒿出苗高峰期,周平均氣溫在13.5—14.8℃,冬前出苗量占全年出苗總量的96.7%。3月下旬周平均氣溫上升至8.0℃左右,播娘蒿開始快速生長,4月上旬后平均株高開始超過小麥,5月中旬播娘蒿平均株高趨于穩定,達到115.6 cm,高出同期小麥43.4 cm。越冬期播娘蒿和小麥的平均單莖鮮重變化緩慢,4月上旬后,播娘蒿單株平均鮮重迅速增加,5月上旬達到最大值50.2 g,約為單莖小麥的4倍。播娘蒿對小麥產量的影響主要是通過抑制小麥的有效穗數和穗粒數而實現,對千粒重影響不顯著。在小麥播種量為67.5 kg·hm-2條件下,當播娘蒿株密度從0升至640株/m2時,小麥穗密度則從428.9萬穗/hm2降至27.8萬穗/hm2,減少了93.5%。小麥播種量在135.0 kg·hm-2時,當播娘蒿株密度從0升至640株/m2時,小麥穗密度則從549.3萬穗/hm2降至188.1萬穗/hm2,減少了65.8%。小麥播種量在202.5 kg·hm-2時,小麥穗密度從669.3萬穗/hm2降至321.5萬穗/hm2,減少了52.0%。當播娘蒿密度為320株/m2時,小麥67.5、135.0、202.5 kg·hm-2 3種播種量下產量損失率分別為84.7%、71.9%、64.9%。小麥播種量為67.5和135.0 kg·hm-2種植密度下,當播娘蒿密度為640株/m2時,小麥產量分別為2 396.3、1 680.2 kg·hm-2,損失率分別高達97.5%、87.9%,瀕臨絕產。【結論】播娘蒿的出苗、株高和鮮重的變化與時間、溫度密切相關,通過適時進行防除,能夠有效控制播娘蒿的危害,適當密植能夠減輕播娘蒿對小麥產量的影響。
    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    不同供氮水平下小麥品種的氮效率差異及其氮代謝特征
    王小純,王曉航,熊淑萍,馬新明,丁世杰,吳克遠,郭建彪
    中國農業科學. 2015, 48(13):  2569-2579.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.009
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    【目的】明確不同氮肥生理利用率小麥品種的氮代謝差異,為小麥高產及合理施肥提供理論依據,實現小麥節氮增產。【方法】采用大田試驗方法,從16個小麥品種中篩選出氮素利用效率差異顯著的低氮高效型小麥品種漯麥18、豫麥49-198和低氮低效型品種西農509、豫農202。然后進一步分析兩類品種在N0(CK),N120(120 kg·hm-2)和N225(225 kg·hm-2)3個供氮水平下各小麥品種的產量、葉片GS活性、可溶性蛋白、游離氨基酸、NO3-及全氮含量等氮代謝指標的差異。【結果】不同供氮水平下,氮肥生理利用率、產量、地上部及籽粒氮素積累量和葉片的GS活性、硝態氮含量、游離氨基酸含量、可溶性蛋白含量、全氮含量等均表現為低氮高效品種漯麥18、豫麥49-198顯著高于低氮低效品種西農509、豫農202。增加供氮量,兩類品種的產量、地上部及籽粒氮素積累量和葉片GS活性等氮代謝同化物指標均增加,而氮肥生理利用率降低。但兩類品種對供氮水平響應不同,與N0相比,增加供氮量,低氮低效品種西農509、豫農202地上部及籽粒氮積累量、葉片的GS活性、硝態氮含量、游離氨基酸含量、可溶性蛋白含量、全氮含量的增幅均高于低氮高效品種漯麥18、豫麥49-198,但是,產量的增幅卻顯著低于低氮高效品種;氮肥生理利用率的降幅則以低氮高效品種顯著高于低氮低效品種。【結論】低氮高效品種漯麥18、豫麥49-198相對于低氮低效品種西農509、豫農202具有更高的產量及氮素利用效率是因為其具有較高的GS活性,從而促進了植株對氮素的吸收與同化,使整個氮代謝過程利用效率提高,獲得更高產量。低氮高效品種耐低氮能力較強,增產潛力較大;低氮低效品種對氮肥反應較為敏感,但是其氮素分配利用能力較低。
    玉米大豆間作降低小麥玉米輪作體系 土壤氮殘留的效應與機制
    張亦濤,任天志,劉宏斌,雷秋良,翟麗梅,王洪媛,劉申,尹昌斌,張繼宗
    中國農業科學. 2015, 48(13):  2580-2590.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.010
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    【目的】闡明夏播玉米大豆間作對小麥玉米輪作體系產量、吸氮量、土壤含水量和硝態氮殘留的影響,明確間作地上部和地下部因素對間作優勢的相對貢獻率,為優化資源配置、提高土地生產力提供科學依據。【方法】2011年6月至2012年10月,在河北省徐水縣代表性農田設置玉米單作(T1)、大豆單作(T2)、玉米與大豆間作根部不分隔(T3)、玉米與大豆間作根部分隔(T4)4個處理,并對關鍵生育時期的作物生長、土壤水分和硝態氮含量進行實時觀測。【結果】相對作物單作種植模式,間作產量優勢明顯,玉米大豆間作種植的土地當量比(LER)大于1,間作模式總吸氮量(256.1 kg·hm-2)顯著高于玉米單作種植(159.7 kg·hm-2)。玉米大豆間作主要通過促進玉米生長和氮素吸收來提高間作系統生產能力,其中地上部因素對間作玉米生物量、產量和吸氮量提高的貢獻率分別為81.6%、83.4%和75.7%,而地下部因素的貢獻率僅為18.4%、16.6%和24.3%。間作玉米條帶土壤含水量顯著低于單作玉米,隔根間作玉米土壤含水量顯著低于不隔根間作玉米,單作大豆與間作大豆土壤含水量無顯著差異,隔根對間作大豆土壤含水量無顯著影響。相對單作種植,間作系統降低了玉米收獲后各層土壤硝態氮含量,而提高了大豆條帶土壤硝態氮含量;相對不隔根處理,間作隔根對玉米土壤硝態氮含量影響不大,但降低了間作大豆土壤硝態氮含量。夏季無論是單作種植還是間作種植,其后茬小麥產量和吸氮量均無顯著差異,但間作可以顯著降低小麥收獲后土壤硝態氮殘留量(P<0.05),相對玉米單作,間作種植的后茬小麥收獲后0—100 cm土層硝態氮殘留量降低了87.2 kg·hm-2,其中地上部因素貢獻率為77.5%,地下部因素對此貢獻僅為22.5%。【結論】夏播間作種植產量優勢明顯,間作模式整體吸氮量高于玉米單作,其中地上部因素對間作優勢的貢獻大于地下部因素,并且夏播間作種植對后茬小麥產量和吸氮量均無顯著影響。相對單作種植,間作種植降低了玉米條帶土壤含水量而對大豆條帶無顯著影響,間作玉米條帶土壤硝態氮含量顯著降低而大豆條帶土壤硝態氮含量顯著提高,但間作系統當季及后茬作物收獲后的整體土壤硝態氮殘留顯著降低。
    園藝
    ‘京白梨’果實后熟軟化與糖、淀粉代謝及其基因表達的關系
    齊秀東,魏建梅,趙美微,彭紅麗,張海娥
    中國農業科學. 2015, 48(13):  2591-2599.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.011
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    【目的】探討糖和淀粉代謝及其基因表達與京白梨果實軟化的關系,為果實貯藏保鮮技術提供依據。【方法】以‘京白梨’果實為試材,經低溫和1-MCP處理,測定果實后熟軟化過程中硬度、呼吸速率、可溶性糖和淀粉含量及相關酶活性,并對其關鍵酶基因(AMSPSSSAI)進行實時熒光定量PCR分析。【結果】采后‘京白梨’果實淀粉快速降解,與硬度下降呈極顯著正相關關系,低溫和1-MCP處理極顯著抑制了淀粉含量的下降,降低了其與硬度間的相關水平。同時,淀粉酶(AM)活性快速增加,與硬度和淀粉含量變化極顯著相關,且AM的表達量也迅速積累,淀粉酶活性和AM表達量的增加均顯著受到低溫和1-MCP處理的抑制。常溫下,可溶性糖中唯有葡萄糖含量顯著下降,果糖和蔗糖含量則有所增加,低溫和1-MCP處理則顯著抑制了葡萄糖含量的下降以及果糖和葡萄糖含量的增加。蔗糖代謝酶中僅酸性轉化酶(AI)活性與果實軟化顯著相關,其活性和基因表達量的增加時期主要表現在呼吸躍變后期,滯后于AM。蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)活性與硬度變化相關性不顯著,但隨果實軟化均表現較高活性和基因表達水平,與蔗糖和果糖間相關性顯著,受到低溫和1-MCP處理的顯著調節。【結論】淀粉降解與‘京白梨’果實軟化的關系較為密切,AM是果實軟化初期的重要酶;蔗糖代謝參與了‘京白梨’果實后熟軟化,AI主要作用于果實后熟軟化的后期階段,SPS和SS能通過調控可溶性糖分的組成和含量來參與果實軟化的生理過程。
    ‘紫枝’玫瑰(Rosa rugosa ‘Zi zhi’)開花過程花青素相關化合物及代謝途徑分析
    張玲,徐宗大,湯騰飛,張輝,趙蘭勇
    中國農業科學. 2015, 48(13):  2600-2611.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.012
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    【目的】分析‘紫枝’玫瑰5個開花時期花瓣中的花青苷、類黃酮苷和類胡蘿卜素的種類和含量,推定‘紫枝’玫瑰花的花青苷代謝途徑,為探討玫瑰花色的呈色機理和花色育種提供參考。【方法】以‘紫枝’玫瑰不同開花時期的花瓣為試材,用高效液相色譜(HPLC)和超高效液相色質聯用分析法(UPLC-DAD-Q-TOF-MS)對其花青苷、類黃酮苷和類蘿卜素進行結構推定和定量分析,結合化學反應過程推測‘紫枝’玫瑰花青苷代謝途徑。【結果】在‘紫枝’玫瑰中鑒定出8種花青苷、16種類黃酮苷和β-胡蘿卜素,沒有檢測到葉黃素;花青苷主要以芍藥素、飛燕草素、矢車菊素和天竺葵素的雙糖苷為主,四類花青苷都在花蕾期和初開期相對含量最高;檢測到芍藥苷的兩種甲基化衍生物,沒有發現飛燕草苷的甲基化衍生物;類黃酮苷以槲皮素和山萘酚的糖苷化、酰基化和甲基化的衍生物為主。定量分析顯示,芍藥苷和飛燕草苷占‘紫枝’玫瑰總花青苷含量的90%以上;芍藥苷含量在‘紫枝’玫瑰開花過程中隨花色變淺而降低,飛燕草苷在開花過程含量變化不大;芍藥苷和飛燕草苷的比例(Pn/Dp)隨花色變淺而降低。【結論】‘紫枝’玫瑰花中含有芍藥素、飛燕草素、矢車菊素和天竺葵素,這四類花青素在半開期之前完成全部積累,盛開期后只降解不合成。芍藥素是形成‘紫枝’玫瑰花色的主要成分。‘紫枝’玫瑰的花青苷代謝途徑中,甲基酶(RrAOMT)的催化作用有底物特異性。
    貯藏·保鮮·加工
    核桃氣體射流沖擊干燥特性及干燥模型
    趙珂,肖旭霖
    中國農業科學. 2015, 48(13):  2612-2621.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.013
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    目的】研究不同條件對核桃氣體射流沖擊干燥的影響,提高核桃干制品質、縮短干燥時間,得到干燥所需活化能并篩選出最適干燥模型。【方法】采用熱管和自制氣體射流沖擊節能干燥技術相結合的方法,利用9組試驗,探討了不同射流風溫(40、50和60℃)、介質風速(11、12和13 m·s-1)對物料干燥特性、有效水分擴散系數和活化能的影響,同時通過數據統計對5個干燥模型的擬合篩選,建立5個干燥動力學模型,分別為Page模型、Modified Page模型、Logarithmic模型、Herdenson and Pabis模型和Lemus模型,利用DPS軟件對數據進行處理,擬合后得到最終的普遍適用的水分比MR與時間t的參數方程。【結果】與大多數食品物料的氣體射流沖擊干燥試驗類似,核桃的氣體射流沖擊干燥主要屬于降速干燥,沒有恒速干燥階段。風溫對核桃氣體射流沖擊干燥的各個階段影響均較大,風溫越高,水分比下降越快,干燥速率越高。風速對干燥時長幾乎無影響,但對于表面水分汽化階段的速率具有一定影響,能夠在這一階段使干燥速率加快,對內部水分轉移階段的干燥速率幾乎無影響。利用這一特點可以采用不同時段改變風溫風速的方法,既縮短干燥時長又達到節能目的。總體來說對縮短干燥時間的影響順序為:風溫>風速。核桃氣體射流沖擊干燥的有效擴散系數隨風溫升高而增加,風速對其幾乎無影響,通過費克第二定律求出了干燥過程中核桃的有效水分擴散系數,其值為0.9674×10-11—2.2231×10-11m2·s-1,由于其具有外殼等結構,所以比一般的食品物料的有效水分擴散系數低1—3個數量級。活化能隨風速增大而增加,最低的活化能為27.644 kJ·mol-1。5個模型均具有較高的擬合度,能較好地對核桃氣體射流沖擊干燥進行描述,其中Modified Page模型有最大的確定系數R2、最小卡方值(χ2)和均方根誤差(RMSE)。以Modified Page模型,通過DPS軟件進行回歸,建立了在風溫為40—60℃,風速為11—13 m·s-1條件下核桃物料氣體射流沖擊干燥普遍適用的水分比MR與時間t的參數方程。【結論】射流風溫與介質風速對核桃氣體射流沖擊干燥曲線、干燥速率曲線、有效水分擴散系數和活化能均有影響。根據在不同條件下得到的擬合值與試驗組測定的觀察值進行擬合比較,以風溫為50℃、介質風速為13 m·s-1時干燥最佳。Modified Page模型與Page模型均適合描述在風溫為40—60℃,風速為11—13 m·s-1條件下的核桃氣體射流沖擊干燥。而Modified Page模型擬合程度更高,是核桃氣體射流沖擊干燥最優模型。
    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    基于文獻計量的世界家畜種業科技創新研究態勢分析
    魏珣,賈敬敦,孫康泰,葛毅強
    中國農業科學. 2015, 48(13):  2622-2634.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.014
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    【目的】通過文獻和專利對比分析世界家畜種業科技創新態勢,總結家畜種業領域的研究歷史,挖掘研究熱點和前沿,為家畜種業科技工作者和決策部門提供參考依據。【方法】基于Science Citation Index和Derwent Innovation Index數據庫,采用文獻計量學方法,采集整理了1964—2014年間的世界家畜遺傳育種研究相關的文獻和專利,借助Thomson Data Analyzer,Thomson Innovation,OSviewer等工具進行分析。【結果】從發文年代看,家畜育種研究經歷了三個階段:1960—1990年是研究起步和緩慢發展階段,主要通過性能測定估值育種;1990—2000年研究進入快速增長期,最佳線性無偏預測(best linear unbiased prediction, BLUP)育種、人工受精、超數排卵和胚胎移植等技術得到推廣應用;2000年至今,技術發展更為迅猛,性別控制、分子標記及基因組選擇等技術為家畜種業發展注入了強勁動力。專利檢索結果表明,1964—1997年專利申請量緩慢增長,1998年出現激增并將勢頭保持到2001年,但專利申請近10年來處于增長波動期。從國別和機構情況來看,美國在全球家畜育種技術研發方面始終占據絕對優勢,無論是論文發文量、被引頻次還是專利申請量均遙遙領先,歐洲發達國家和日本也長期占據領先地位;中國近些年來發展迅速,特別是在專利申請和獲得方面逆勢增長,但從篇均被引情況看,研究質量有待提高;美國有10家機構進入專利申請量前20位且都為企業;中國有4家機構進入前20位,全部為高校,在中國以企業為主體的創新體制還未建立。按照物種和技術領域分析,從20世紀90年代起,牛的研究發展迅速,并得到廣泛重視;而豬的研究則在2000年之后趕超,成為研究進展最快的物種;羊的研究也發展迅速,呈現持續增長;馬的研究進展略顯緩慢,而驢和駱駝的研究則很少。繁育技術研究起步較早,發表論文數量最多,但其發展趨勢波動較大,自20世紀90年代性別控制技術達到鼎盛時期后,近年來一直震蕩下行;組學技術在2000年各物種基因草圖相繼完成后,研究文章迅速增加,并推動了蛋白組、轉錄組、甲基化組、代謝組等各組學研究快速發展;遺傳操作技術從1991年后,單基因轉移、基因敲除敲入和基因打靶等技術逐漸建立,生物反應器成為遺傳操作技術的重要研發目標,2004年后TALEN、CRISPR/Cas9等基因組編輯新技術不斷出現并逐漸發展成熟,使該領域發展速度明顯加快;1991年后,遺傳標記逐步由蛋白標記進入到DNA分子標記,2004年后由于標記類型的增加和SNP標記的推廣應用,基于分子標記的標記輔助育種技術發展迅速,并逐漸向全基因組選擇方向快速發展,把精準育種技術研究推向新的高潮,2008年后超過繁育技術成為本領域最集中的研究熱點。【結論】豬和牛仍然是主要研究對象,以全基因組選擇為代表的精準育種技術成為當前研究的焦點。美國在本領域有著突出的領先地位,德、英、法、日等發達國家也有著較好的研究基礎和專利申請情況,中國的相關研究在近些年來發展迅猛,甚至有趕超之勢,但研究質量仍需加強。
    光照時間和環境溫度對種鵝繁殖系統及相關激素mRNA表達、分泌的影響
    楊海明,巨曉軍,王志躍,丁家桐,王信喜,陳永華
    中國農業科學. 2015, 48(13):  2635-2644.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.015
    摘要 ( 340 )   HTML ( 1 )   PDF (1068KB) ( 446 )   收藏
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    【目的】研究光照時間和環境溫度對揚州鵝種鵝繁殖系統及相關激素mRNA表達、分泌的影響,探明光照時間和環境溫度對種鵝繁殖機能的作用特點。【方法】取接受自然光照且日照時長逐漸縮短的200日齡種鵝作為試驗對象,試驗初期日照時長約為9.7 h·d-1、氣溫5℃左右。采用2×3完全隨機試驗設計,設2個溫度處理(0—5℃、25—30℃)和3個光照時間處理(8、12、16 h),其中光照時間處理在正常白晝基礎上進行增減,將120只成年母鵝隨機分至6個處理組,每個處理組20只,全封閉飼養,自由采食、飲水。試驗第30天,從每個處理隨機取5只鵝翅靜脈采血3 mL,用于測定相關激素指標,同時從每個處理中隨機取3只鵝,屠宰,取下丘腦和垂體速凍、超低溫保存,用于測定相關基因表達量;分離生殖系統,進行重量或長度測定,同時取輸卵管膨大部制作組織切片。【結果】①16 h光照處理組種鵝血清促黃體素(LH)濃度顯著高于8 h和12 h光照處理組(P<0.05),16 h光照處理組種鵝血清催乳素(PRL)濃度顯著高于12 h光照處理組(P<0.05)。高溫(25—30℃)處理組種鵝血清PRL濃度顯著高于低溫(0—5℃)組(P<0.05)。光照時間和環境溫度處理對種鵝血清LH、PRL和雌二醇(E2)濃度的影響存在顯著互作效應(P<0.05)。②12 h光照處理組種鵝卵巢指數、卵泡指數均顯著大于16 h光照處理組(P<0.05),8 h光照處理組種鵝卵泡數顯著大于16 h光照處理組(P<0.05),12 h光照處理組種鵝輸卵管長顯著大于8 h、16 h光照處理組(P<0.05);環境溫度對種鵝卵巢指數、卵泡指數、卵泡數、輸卵管指數和輸卵管長未產生顯著影響(P>0.05)。③8、12 h光照處理組和高溫處理組種鵝的輸卵管膨大部顏色鮮紅,假復層柱狀上皮和固有層均較厚,皺褶明顯,分泌腺豐富;16 h光照處理組、低溫處理組種鵝的輸卵管膨大部顏色暗紅,假復層柱狀上皮和固有層較薄,皺褶模糊,分泌腺較少。④16 h光照處理組種鵝垂體PRL基因表達量極顯著高于8、12 h光照處理組(P<0.01)。⑤光照時間與環境溫度對種鵝生殖系統、激素基因表達影響的互作效應不顯著(P>0.05)。【結論】16 h長光照抑制了卵巢、卵泡的生長發育,12 h光照增長了輸卵管的長度;16 h長光照提高了PRL基因的表達豐度。綜合各方面的情況,長光照抑制了種鵝的繁殖機能,揚州鵝種鵝的最適光照時間為12 h。高溫提高了種鵝血清LH、PRL濃度,低溫影響了輸卵管組織結構,故種鵝飼養期間要適當控溫,盡量避免種鵝暴露于極端溫度環境。
    家蠶半胱氨酸蛋白酶抑制劑BmCPI40鑒定及時空表達特征
    李建偉,李懿,周小英,黎治浪,陳世達,田莎,侯勇,夏慶友
    中國農業科學. 2015, 48(13):  2645-2655.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.016
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    【目的】鑒定家蠶(Bombyx mori)半胱氨酸蛋白酶抑制劑,并對其表達特征及調控進行分析,為深入研究半胱氨酸蛋白酶抑制劑在家蠶變態發育中的作用提供數據支持。【方法】根據家蠶基因組數據庫和Primer 5.0軟件設計BmCPI40去信號肽引物,對家蠶半胱氨酸蛋白酶抑制劑BmCPI40進行克隆,利用Clustal X和MEGA4.0軟件對BmCPI40進行氨基酸序列和進化關系分析。采用原核表達系統對重組的BmCPI40進行表達、純化和抗體的制備。運用RT-PCR和qPCR技術在核酸水平分析BmCPI40時空表達特征,利用Western和免疫熒光技術分別對BmCPI40進行蛋白水平檢測和組織定位。qPCR方法檢測20E誘導條件下BmCPI40在家蠶體壁中的表達量變化。用20E處理細胞,雙熒光素酶報告系統對BmCPI40啟動子序列活性進行檢測,探究BmCPI40調控方式。【結果】鑒定、克隆、表達了家蠶的半胱氨酸蛋白酶抑制劑,并命名為BmCPI40,其ORF全長366 bp,編碼121個氨基酸,其中前18氨基酸構成其信號肽,編碼蛋白質大小約為12 249.21 Da,等電點為4.43;進化樹分析顯示BmCPI40與一些病原微生物半胱氨酸蛋白酶的抑制劑結構域進化關系較近;BmCPI40的原核表達結果表明,重組的BmCPI40以可溶蛋白的形式表達;BmCPI40 5齡第3天各組織Western blot結果顯示,其主要存在于家蠶表皮中,頭部也有微量存在;時期檢測結果表明,BmCPI40幼蟲期表達量明顯高于蛹期,眠期及變態期表達量下調明顯,這與核酸水平的qPCR結果相一致,進一步的體壁免疫熒光定位證實BmCPI40主要存在于體壁的皮細胞周圍;qPCR表明,20E誘導5齡第2天家蠶幼蟲后,BmCPI40表達量減少;雙熒光素酶檢測結果顯示,20E誘導細胞后,BmCPI40啟動子序列熒光素酶活性下降,證實BmCPI40受到了蛻皮激素的抑制作用。【結論】 BmCPI40的表達受到蛻皮激素的誘導下調,同時其可能參與了家蠶的蛻皮及變態發育過程。
    研究簡報
    華南8號木薯及其四倍體塊根淀粉及蛋白表達譜的差異分析
    安飛飛,陳松筆,李庚虎,周鍇,李開綿
    中國農業科學. 2015, 48(13):  2656-2665.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.017
    摘要 ( 363 )   HTML ( 1 )   PDF (2621KB) ( 393 )   收藏
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    【目的】通過對華南8號木薯及其四倍體塊根淀粉含量與結構及蛋白質組學分析,揭示染色體加倍對木薯塊根淀粉含量與結構的影響及其蛋白質調控機制。【方法】植后10個月收獲木薯塊根,采用空、水重測定塊根鮮薯的淀粉含量,分光光度法分別測定淀粉中支鏈淀粉與直鏈淀粉的比例,采用Excel 2013和DPS v7.05統計軟件對數據進行分析,差異顯著性標準采用新復極差法,通過掃描電鏡對塊根淀粉體的大小、形態及數量進行顯微結構觀察,利用蛋白質印跡(Western blot)技術對參與淀粉合成與降解的酶表達水平進行驗證,采用雙向電泳技術分離塊根蛋白質,Delta 2D軟件分析差異倍數在2.0以上的差異蛋白質點,并通過基質輔助激光解析電離飛行時間質譜技術(MALDI-TOF-TOF-MS/MS)鑒定差異蛋白質,結合KEGG數據庫將其按照功能進行分類。【結果】木薯染色體加倍后,塊根干物率、淀粉含量及單株鮮薯重均顯著下降,分別比二倍體降低了12.18%、11.41%和35.34%;而淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉比例無顯著變化;淀粉體形態無明顯差異,主要為球形,不規則球體、橢球體也有存在,大小較均一,淀粉體排列較為疏松,空間間隙較大,視野內淀粉體數量減少;蔗糖磷酸合成酶(SPS)表達水平降低,β-淀粉酶表達水平升高,而顆粒結合型淀粉合成酶I(GBSSI)表達水平無顯著變化;經軟件分析得到的20個表達差異顯著的蛋白質點中上調表達的有2個,下調表達的有18個;經質譜技術成功鑒定到其中的19個,1個下調表達的蛋白質點16未得到匹配,17個下調表達的蛋白質其功能涉及到碳代謝及能量代謝(4個)、結構蛋白(3個)、DNA和RNA代謝(2個)、分子伴侶(2個)、HCN代謝(2個)、抗氧化與解毒(1個)、蛋白質合成(1個)及未知功能(2個);2個上調表達蛋白質為莖特異性蛋白TSJT1。【結論】參與碳代謝及能量代謝、核酸代謝、分子伴侶等7個代謝途徑相關蛋白質表達水平下調;淀粉體疏松排列,數量減少;參與淀粉代謝合成過程的SPS表達水平的下降,參與淀粉降解過程的β-淀粉酶表達水平的升高。表明四倍體塊根淀粉合成能力降低,分解能力提高,從而降低了塊根的淀粉含量,而直鏈淀粉與支鏈淀粉比例無顯著變化。
    同形態及配比的氮肥對枳砧臍橙幼樹生長及氮素吸收利用的影響
    樊衛國,葛會敏
    中國農業科學. 2015, 48(13):  2666-2675.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.018
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    【目的】石灰性黃壤是中國西南喀斯特地區的主要土壤種類,這一地區柑橘分布廣泛。研究石灰性黃壤上柑橘對不同形態氮肥的選擇吸收與利用特性,旨在為中國西南喀斯特地區柑橘園施肥提供合理的氮肥選擇依據。【方法】以枳砧紐荷爾臍橙嫁接苗為材料,以pH 8.1的石灰性黃壤為栽培介質,采用土培方法,測定單施硝態氮、銨態氮、尿素及混施不同比例硝態氮和銨態氮后枳砧紐荷爾臍橙幼樹的總葉面積、高度、基徑、鮮重及干重生物量、根冠比值、氮的吸收量和氮的利用效率;采用常規耗竭法,在春季和夏季測定枳砧紐荷爾臍橙幼樹根系對NO3-NH4+吸收的動力學參數。【結果】在石灰性黃壤上,單施硝態氮、銨態氮、尿素的枳砧紐荷爾臍橙幼樹生長發育和氮的吸收利用受到明顯抑制,植株的總葉面積、高度、基徑、鮮重及干重生物量、根冠比值、氮的吸收量和氮的利用效率均變小,其中以單施尿素的為最小。混施硝態氮和銨態氮對枳砧紐荷爾臍橙幼樹的生長發育和氮的吸收利用有明顯的促進作用。其中硝態氮和銨態氮的比例為75﹕25的施氮處理,植株生長發育最好,氮的吸收量和利用效率最大,植株總葉面積為0.44 m2,高度為73.95 cm,基徑為1.36 cm,鮮重及干重生物量分別為232.95 g/株和130.27 g/株,鮮重及干重根冠比值分別為1.02和1.06,整株氮的吸收量和利用效率分別達到3.80 g/株和0.0292 g·mg-1。混施硝態氮和銨態氮時,隨銨態氮的比例增大,植株的生物量及氮的吸收量和利用效率隨之下降。單施銨態氮或尿素,根系會產生NH3中毒現象。無論春季或夏季,單施硝態氮和混施不同比例的硝態氮和銨態氮的枳砧紐荷爾臍橙幼樹根系對NO3-的最大吸收速率(Imax)均無顯著差異,根系對NO3-的吸收較為穩定。春季根系對NO3-Km值都明顯比夏季的小,根系與NO3-的親和力強于夏季,夏季根系對NO3-Km值差異不顯著。混施硝態氮和銨態氮時,將硝態氮的比例提高至50%—75%時能夠增強春季枳砧紐荷爾臍橙幼樹根系對NO3-的親和力,增加春季和夏季根系中NO3-的流動速率(α)。在春季,隨氮肥中銨態氮比例的增大,根系對NH4+的最大吸收速率和NH4+在根系中的流動速率隨之增大,而根系對NH4+的親和力隨之降低。在夏季,隨氮肥中銨態氮比例的增大,根系對NH4+的最大吸收速率、親和力和NH4+在根系中的流動速率隨之減小,單施銨態氮的根系與NH4+的親和力最小,對NH4+的最大吸收速率最低,NH4+在根系中的流動速率最慢。混施硝態氮和銨態氮后,在春季和夏季枳砧臍橙幼樹的根系與NO3-的親和力都比NH4+的強,NO3-在根系中的流動速率遠大于NH4+的。【結論】在石灰性黃壤上,枳砧臍橙幼樹的根系對NO3-的吸收表現出較明顯的偏好,混施75﹕25的硝態氮和銨態氮能夠促進臍橙的生長發育和提高氮的吸收及利用效率。
    大額牛(Bos frontalis)與黃牛(Bos taurus) 的種間雜交研究
    和占星, 王朋武, 羅在仁, 李春梅, 尹以昌, 亐開興, 王安奎, 張繼才, 黃必志, 袁希平
    中國農業科學. 2015, 48(13):  2676-2686.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.019
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    【目的】探討大額牛(Bos frontalis)與黃牛(Bos taurus)種間雜交利用及雜交育種前景。【方法】以云南黃牛(大理黃牛、德宏黃牛,n=379)和西本雜(西門塔爾牛♂×云南黃牛♀,n=136)為母本,大額牛為父本,采用人工授精進行種間雜交。母牛在輸精后約60 d,通過直腸檢查進行妊娠診斷,并對妊娠母牛進行跟蹤調查,統計產犢數,測定云南黃牛及雜種牛的初生、6月齡、12月齡、18月齡和24月齡體重、體尺,觀察調查雜種牛的主要外貌特征。【結果】①用大額牛冷凍精液累計輸精515頭母牛,平均受胎率和產犢率分別達73.98%和92.13%,其中黃牛母本的平均受胎率和產犢率分別為68.87%和90.81%,西本雜母本的受胎率和產犢率分別達88.24%和95.00%。②大西本雜(大額牛♂×西本雜♀)的初生、6月齡、12月齡、18月齡和24月齡體重分別為22.86、103.86、142.40、176.21和243.25 kg,比云南黃牛的11.73、82.42、108.37、124.60和132.10 kg提高94.89%(P<0.01)、26.01%(P<0.01)、31.40%(P<0.01)、41.42%(P<0.01)和84.14%(P<0.01),比大本雜(大額牛♂×云南黃牛♀)的17.70、102.19 、134.81、161.43和201.91 kg提高29.15%(P<0.01)、1.63%(P>0.05)、5.63%(P>0.05)、9.16%(P<0.05)和20.47%(P<0.01);大本雜的初生、6月齡、12月齡、18月齡和24月齡體重亦分別比云南黃牛提高50.90%(P<0.05)、23.99%(P<0.01)、24.40%(P<0.01)、29.56%(P<0.01)和52.85%(P<0.01);大西本雜初生到24月齡的平均日增重為301.90 g,極顯著高于大本雜的264.67 g和黃牛的164.89 g(P0.01),大本雜平均日增重亦極顯著高于云南黃牛 (P<0.01);大本雜的初生、12月齡和24月齡體重的雜種優勢率分別為28.21%、3.87%和4.20%,以初生重的雜種優勢率最高。③初生時,大西本雜的體高和胸圍分別比同齡云南黃牛提高8.38%(P<0.05)和8.34%(P<0.05),大本雜的體高和胸圍分別比云南黃牛提高11.48%(P<0.05)和7.23%(P<0.05)。在6月齡,大西本雜的體高、胸圍、腹圍和管圍分別比云南黃牛提高25.88%(P<0.05)、16.50%(P<0.05)、9.81%(P<0.05)和29.48%(P<0.05);大本雜的胸圍、腹圍和管圍分別比云南黃牛提高10.89%(P<0.05)、11.10%(P<0.05)和21.23%(P<0.05)。在12月齡,大西本雜的體斜長、體高、胸圍、腹圍和管圍分別比云南黃牛提高33.82%(P<0.05)、30.64%(P<0.05)、31.16%(P<0.01)、29.95%(P<0.01)和26.63%(P<0.05);大本雜的胸圍、腹圍和管圍分別比云南黃牛提高11.41%(P<0.05)、13.34%(P<0.01)和21.86%(P<0.05);大西本雜的體斜長、體高、胸圍、腹圍分別比大本雜提高33.20%(P<0.05)、31.43%(P<0.05)、17.72%(P<0.01)和14.65%(P<0.01);在24月齡,大西本雜的體斜長、體高、胸圍、腹圍和管圍分別比云南黃牛提高33.30%(P<0.01)、31.69%(P<0.01)、38.83%(P<0.01)、32.12%(P<0.01)和41.60%(P<0.05);大本雜的胸圍、腹圍和管圍分別比云南黃牛提高22.69%(P<0.01)、24.42%(P<0.01)和40.92%(P<0.05);大西本雜的體斜長、體高、胸圍分別比大本雜的明顯提高38.72%(P<0.01)、27.83%(P<0.01)和13.16%(P<0.01)。表明雜種牛在初生時體高和胸圍優勢明顯,6月齡以后以胸圍、腹圍和管圍生長較為明顯;特別是三元雜的體斜長、體高和胸圍生長從12月齡開始明顯地超過二元雜。④大額牛與大理黃牛雜交F1的初生體重顯著高于大額牛與德宏黃牛雜交F1(P<0.05),但兩者的各體尺指標比較差異不明顯(P>0.05),表明大額牛與兩地黃牛雜交效果基本一致。⑤成年雜種的外貌特征和主要習性與大額牛的非常相近。【結論】大額牛和云南黃牛種間雜交可行,雜種生長發育快,適應性強,雜種優勢明顯,且三元雜優于二元雜;F1代母牛可育,但公牛可能不育;大額牛與黃牛雜交利用潛力大,推廣應用前景好。
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