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當期目錄

    2015年 第48卷 第14期 刊出日期:2015-07-16
      
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    小麥生理型雄性不育系微絲骨架和胼胝質的變化與其相關基因的表達分析
    張姣,朱啟迪,巨嵐,張改生,于永昂,牛娜,王軍衛,馬守才
    中國農業科學. 2015, 48(14):  2687-2696.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.001
    摘要 ( 273 )   HTML ( 1 )   PDF (3682KB) ( 441 )   收藏
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    【目的】研究生理型雄性不育小麥花粉細胞內微絲和胼胝質的結構及其相關基因的表達,并揭示其與生理型雄性不育的關系,為進一步研究化學雜交劑SQ-1誘導小麥生理型雄性不育的機理提供一定的理論依據。【方法】以化學雜交劑SQ-1誘導的生理型雄性不育系ms(A)-西農1376及對應正常可育系(A)-西農1376為試材,用TRITC-phalloidin標記細胞內微絲,苯胺藍標記胼胝質,qRT-PCR技術分別對肌動蛋白解聚因子TaADF(Actin depolymerizing factor)、類葡聚糖合成酶TaGSL(Glucan synthase-like)進行差異表達分析。【結果】(1)在減數分裂前期Ⅰ、中期Ⅰ、后期Ⅰ這三個時期,生理型雄性不育系花粉細胞的微絲結構與可育系沒有顯著差異:前期Ⅰ,微絲分布于整個細胞質中,細胞核區域也可見少量微絲環繞細胞核;中期Ⅰ,微絲分布在細胞質中,在形成紡錘體部位染色更深,形成紡錘體微絲,由細胞兩極發出的紡錘體微絲伸向赤道板;后期Ⅰ,在向兩極移動的染色體的中間部位染色較深,微絲分布較多。(2)在早末期Ⅰ,與可育系相比,不育系花粉細胞沒有形成清晰且明顯可見的中國燈籠狀成膜體微絲結構,且在細胞中線部位亦沒有清晰可見的微絲累積。(3)晚末期Ⅰ,可育系花粉細胞在形成細胞板的部位是線性的、平滑的,成膜體微絲消失,而不育系花粉細胞在形成細胞板的部位形成了很大的縫隙,同時,可育系胼胝質在細胞板處的沉積比較平滑,而不育系胼胝質在細胞板處的沉積較可育系相比缺乏,并且是褶皺的、有裂紋的。(4)四分體時期,可育系花粉可見圍繞細胞核的輻射狀微絲,不育系花粉細胞中微絲呈模糊狀態,并且不育系中胼胝質染色的整體熒光強度較可育系減弱。利用實時熒光定量PCR技術分析肌動蛋白解聚因子TaADF和類葡聚糖合成酶TaGSL在減數分裂期的相對表達量,結果發現,不育系中TaADF的相對表達量是可育系的4.28倍,由于TaADF表達量上調,加劇了細胞內微絲解聚,微絲結構受到破壞,同時不育系中TaGSL表達量下降,只有可育系的0.83倍,胼胝質的沉積也受到影響。【結論】TaADF在不育系中上調表達,破壞了細胞內微絲的正常結構,使微絲不能正常行使其功能,進而可能導致花藥發育中與育性相關的某些代謝通路等受到影響。與此同時,微絲結構的破壞導致細胞板形成出現異常也可能是引起胼胝質在細胞板處沉積受到影響的一個重要原因。因此,微絲和胼胝質的異常變化與化學雜交劑SQ-1誘導的生理型雄性不育密切相關。
    西南地區玉米地方品種B染色體多態性分析
    姚啟倫,陳發波,劉紅芳,方平,趙彩芳
    中國農業科學. 2015, 48(14):  2697-2704.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.002
    摘要 ( 271 )   HTML ( 1 )   PDF (1111KB) ( 375 )   收藏
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    【目的】分析B染色體形態及數量多態性,從細胞水平評價西南地區玉米地方品種的遺傳多樣性,為中國玉米引進途徑提供佐證。【方法】以來自西南地區四川、重慶、云南和貴州4省(市)的30個玉米地方品種群體為材料,各品種群體取50個單株,各單株統計鏡檢10個細胞,共統計鏡檢15 000(30 × 50 × 10)個細胞,在光學顯微鏡下進行B染色體細胞學鑒定;各品種群體取10個單株,制作10張染色體制片,采用改良的Giemsa染色法進行染色體C-帶顯帶分析。【結果】細胞學鑒定結果表明,除10對常染色體外,西南地區玉米地方品種還存在3類形態的B染色體:中間著絲點B染色體(BM)、近端著絲點B染色體(BST)和呈點狀的微小B染色體(BS),BM形態上與玉米的第1染色體相似,BST與BM大小相近,BS呈圓點狀,無可見著絲點。在來自四川的7個玉米地方品種群體中檢測到BM、BST和BS3類B染色體,在重慶玉米地方品種群體中檢測到BM和BST、BST和BS存在于云南玉米地方品種群體,而在來自貴州的9個玉米地方品種群體中僅檢測到1類B染色體(BST)。BM、BST和BS的平均長度分別為2.82、2.78和0.9 µm,與第1常染色體比較,它們的平均相對長度分別為43%、45%和15%,相對長度變幅分別為34%—52%、32%—58%和13%—18%,BM、BST和BS的平均臂比分別為1.19、1.98和1.00。在供試的30個品種群體中有18個含B染色體,分別有7個、5個、4個和2個來自四川、重慶、云南和貴州,在含B染色體的18個群體中有421個單株含B染色體,421個單株中共存在487條B染色體,具有B染色體植株的頻率變幅為0—90%,平均頻率為29.6%,四川玉米地方品種在群體和個體水平上表現較高的B染色體頻率。細胞內B染色體數最多2個,絕大多數細胞不含B染色體,0B類、1B類和2B類細胞的平均頻率分別為97.04%、2.81%和0.15%。BST是玉米地方品種B染色體的主要類型,占B染色體總數的比率為67%,其次是BM(19%),BS比率最低(14%),表明BST是原始的B染色體,BM和BS是BST的變異類型,BM和BS在較小的時間和空間尺度上形成與演化。Giemsa染色顯示,BM和BST富含GC、高度異染色質化,在染色體結構上二者共享部分同源DNA序列,形態上與A染色體區別明顯。0B類、1B類和2B類細胞A染色體平均C-帶數變幅分別為11.0—20.6、10.8—19.4和10.5—18.6,玉米地方品種B染色體數與A染色體C-帶數負相關。【結論】西南地區玉米地方品種在細胞水平上表現較高的遺傳多樣性,其B染色體具有形態和數量多態性,由B染色體分布所決定的西南地區玉米地方品種的地理中心是四川省。
    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    超級雜交秈稻抗倒能力比較及其對氮素的響應
    吳曉然,張巫軍,伍龍梅,翁飛,李剛華,劉正輝,唐設,丁承強,王紹華,丁艷鋒
    中國農業科學. 2015, 48(14):  2705-2717.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.003
    摘要 ( 329 )   HTML ( 1 )   PDF (440KB) ( 414 )   收藏
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    【目的】比較不同抗倒性超級雜交秈稻抗倒伏性差異及其原因,并分析氮素影響超級雜交秈稻抗倒性的生理機制,以期為水稻高產抗倒伏品種選育與栽培管理提供依據。【方法】以超級雜交秈稻Y兩優2號(抗倒伏品種)和Ⅱ優084(易倒伏品種)為材料進行大田試驗,2012年設置0、150和300 kg·hm-2 3個氮肥水平,2013年設置135、270和405 kg·hm-2 3個氮水平,比較不同處理倒伏發生率,并從力學、形態學和生理學指標等方面分析倒伏差異的原因。【結果】Y兩優2號產量達11.7 t·hm-2,較Ⅱ優084高9.45%。這主要歸因于Y兩優2號較高的穗粒數及穎花量,二者分別較Ⅱ優084高28.0%和31.8%。與Ⅱ優084比較,Y兩優2號成熟期田間倒伏率明顯減少,倒伏指數下降19.0%,差異達顯著水平,原因是Y兩優2號基部節間顯著縮短,莖壁明顯增厚,葉鞘單位長度干重顯著提高,從而彌補了莖稈粗度方面的劣勢;其基部節間單位長度莖干重雖略有降低,但結構性碳水化合物含量較高,導致莖稈彎曲應力和折斷彎矩顯著增加,抗倒伏性提高。隨施氮量增加,超級雜交秈稻基部節間莖稈折斷彎矩顯著降低,導致倒伏指數顯著上升。大幅增加氮肥水平顯著降低了抽穗期單莖鞘干重和灌漿后期基部節間單位長度葉鞘干重,從而使得莖稈質量變劣,且葉鞘對莖稈的保護和支持能力降低;此外,基部節間莖、鞘中木質素含量明顯降低,莖稈彎曲應力和折斷彎矩隨之下降,倒伏風險增加。Ⅱ優084在較低的施氮水平下,折斷彎矩大幅降低,甚至低于Y兩優2號高氮水平,導致倒伏指數明顯上升,盡管增加氮素用量未能顯著增加其倒伏率,卻較大幅度地降低了產量。【結論】縮短基部節間長度,增加莖壁厚度以彌補莖稈粗度不足的劣勢,增加葉鞘充實程度,提高對莖稈的保護和支撐作用,是增強超級雜交秈稻莖稈機械強度和抗倒伏性的主要途徑。氮素主要通過降低基部節間葉鞘充實程度及莖稈中結構性碳水化合物含量,特別是木質素的含量,從而降低莖稈強度,增加倒伏風險。
    河北省10 000 kg·hm-2以上冬小麥產量構成及群個體生育特性
    王紅光,李東曉,李雁鳴,李瑞奇
    中國農業科學. 2015, 48(14):  2718-2729.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.004
    摘要 ( 259 )   HTML ( 1 )   PDF (432KB) ( 463 )   收藏
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    【目的】探索河北省小麥超高產水平從9 000 kg·hm-2向10 000 kg·hm-2突破的途徑,明確河北省10 000 kg·hm-2以上超高產小麥的產量結構特點和各個生育時期的群體、個體特征,以及適宜的生態條件,為進一步開展可穩定實現10 000 kg·hm-2以上產量的河北省小麥超高產栽培技術體系的研究提供理論依據。【方法】于2010—2014年4個小麥生長季,在高產大田設置不同品種、氮肥基追比和追氮時期處理,結合其他超高產栽培技術措施,進行小麥超高產攻關研究。將4個生長季籽粒產量9 000 kg·hm-2以上的處理分為9 000—9 500、9 500—10 000和10 000 kg·hm-2以上3個水平,分析小麥產量從9 000 kg·hm-2提高到10 000 kg·hm-2以上,產量結構和各個生育時期群個體性狀的變化,并結合土壤肥力數據和氣象數據分析實現10 000 kg·hm-2以上產量適宜的生態條件。【結果】通過3個產量水平處理的比較,河北省小麥產量從90 00 kg·hm-2提高到10 000 kg·hm-2以上,公頃穗數變化較小,穗粒數在30—35粒的概率較大,粒重顯著提高。產量水平從9 000—9 500 kg·hm-2提高至9 500—10 000 kg·hm-2時,干物質積累量明顯增加,進一步提高至10 000 kg·hm-2以上時收獲指數有所提高。穗數800萬/hm2、穗粒數在30—35粒、千粒重43 g以上、成熟期干物質積累量22 000 kg·hm-2、收獲指數為0.46是河北省10 000 kg·hm-2以上超高產小麥比較理想的產量結構和調控指標。10 000 kg·hm-2以上產量水平的小麥旗葉和倒2葉葉面積均小于20 cm2,孕穗期葉面積指數為7.69—8.24,均低于9 000—9 500 kg·hm-2產量水平,但花后20 d葉面積指數在4以上,花后30 d在2以上,均高于后者。小麥產量從9 000 kg·hm-2到10 000 kg·hm-2以上,土壤基礎肥力和施肥量變化較小,生育期降水量和灌水量也未增加,但小麥全生育時期特別是開花至成熟階段的積溫和光照時數均有所增加。【結論】河北省實現小麥產量從9 000 kg·hm-2到10 000 kg·hm-2的突破,公頃穗數的增產潛力較小,提高穗粒數和粒重應作為主攻方向。大小適中、后期衰老緩慢的高質量群體是實現10 000 kg·hm-2超高產的保證,較高的基礎肥力以及積溫和光照較好的年型是實現10 000 kg·hm-2超高產的基礎。
    渭北旱塬麥田保護性輪耕方式的產量和土壤水分效應長周期模擬研究
    張玉嬌,李軍,郭正,岳志芳
    中國農業科學. 2015, 48(14):  2730-2746.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.005
    摘要 ( 199 )   HTML ( 1 )   PDF (707KB) ( 235 )   收藏
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    【目的】渭北旱塬是中國北方典型雨養旱作農區,干旱缺水是當地糧食生產主要限制因素,降水偏少且季節分布不均,制約著旱地冬小麥生長及發育,導致其產量低而不穩。研究旨在探索長周期下渭北旱塬連作冬小麥區在不同輪耕措施下麥田的土壤蓄水保墑和作物增產效應。【方法】在模擬精度驗證基礎上,應用WinEPIC模型長周期定量模擬研究了1980—2009年渭北旱塬連作麥田連續翻耕、免耕/深松輪耕、翻耕/深松輪耕、免耕/免耕/深松輪耕和免耕/翻耕/深松輪耕不同保護性輪耕方式下冬小麥產量和土壤水分效應。【結果】在30年模擬研究期間,隨著降水量的逐年趨勢性減少,不同輪耕方式下渭北旱塬冬小麥產量、年度耗水量以及水分利用效率均呈現波動性下降趨勢;免耕/深松、翻耕/深松、免耕/免耕/深松和免耕/翻耕/深松輪耕處理產量較連續翻耕處理分別高14.4%、12.2%、2.4%和3.2%,以免耕/深松輪耕處理產量最高,30年平均值為3.53 t×hm-2;免耕/深松、翻耕/深松、免耕/免耕/深松和免耕/翻耕/深松輪耕處理水分利用效率較連續翻耕處理分別高6.36%、6.13%、6.40%和6.41%,以免耕/免耕/深松輪耕和免耕/翻耕/深松輪耕處理水分利用效率最好,30年平均值為8.68 kg×hm-2×mm-1;與連續翻耕處理相比,干旱年型免耕/深松、翻耕/深松、免耕/免耕/深松耕和免耕/翻耕/深松輪耕處理耗水量明顯增加,平水年型和豐水年型各耕作處理間耗水量差異不顯著,以免耕/深松輪耕處理麥田耗水量高于其他輪耕方式。冬小麥田0—3 m土層土壤有效含水量呈現季節性波動降低趨勢;與連續翻耕處理相比,免耕/深松輪耕、翻耕/深松輪耕、免耕/免耕/深松輪耕和免耕/翻耕/深松輪耕處理麥田土壤有效含水量分別高28.7%、27.2%、26.8%和26.7%;免耕/深松輪耕處理蓄水保墑效果最好,0—3 m土層土壤有效含水量平均為107.1 mm,翻耕/深松輪耕和免耕/翻耕/深松輪耕次之,連續翻耕最差。麥田0—1 m土層土壤濕度隨季節降水而上下波動性變化,在降水較多或者較為干旱的年份1—1.5 m土層土壤濕度也會發生變化,1.5—3 m土層土壤濕度較為穩定,不同輪耕處理間差異不大;免耕/深松輪耕土層土壤濕度較其他耕作處理稍高。【結論】與連續翻耕處理相比,翻耕/深松產量和土壤蓄水保墑效果較好,但水分利用效率稍低。免耕/免耕/深松和免耕/翻耕/深松輪耕處理水分利用效率和土壤蓄水保墑效果較好,但產量較低。綜合考慮麥田產量和水分利用效率以及土壤蓄水保墑效果,在長期連作冬小麥田,免耕/深松輪耕處理為渭北旱塬麥田最適宜保護性輪耕模式。
    植物保護
    大麗輪枝菌致病性相關突變體快速篩選體系的建立
    王新艷,張丹丹,桂月晶,李楠洋,徐明,陳捷胤,戴小楓
    中國農業科學. 2015, 48(14):  2747-2756.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.006
    摘要 ( 207 )   HTML ( 1 )   PDF (4175KB) ( 436 )   收藏
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    【目的】建立適合于大麗輪枝菌(Verticillium dahliae)致病性相關突變體的快速篩選體系,為突變庫中與致病性相關突變體的系統篩選和鑒定提供技術支撐。【方法】棉花幼苗接種于5.0×104、5.0×105、5.0×106、5.0×107和5.0×108孢子/mL的孢子懸浮液30 min,通過病情指數調查明確引起棉花黃萎病發生的病原菌濃度范圍;對培養于培養瓶的大麗輪枝菌分別加入15、25、35和45 mL的滅菌水,利用血球計數板檢測洗脫的孢子濃度,明確不同體積滅菌水對洗脫孢子懸浮液濃度的影響;以保存于96孔板的突變體為單位,在培養皿上進行單孢分離并挑取單個孢子于培養瓶中擴繁培養,培養后于培養瓶中直接加入適宜體積滅菌水洗脫孢子,并將棉花幼苗直接置于含有孢子懸浮液的培養瓶中處理30 min,接種后繼續培養14 d并調查結果;致病性相關突變體的可靠性檢驗采用定量菌液蘸根接種法,每個突變體接種30株棉花幼苗,3個重復,孢子濃度為5.0×106孢子/mL,每株棉花幼苗按接種5 mL菌液計算,處理30 min,分別在第5、8、11和14天調查病情指數。【結果】明確了適合于大麗輪枝菌致病力快速鑒定的接種孢子濃度為>5.0×105孢子/mL;建立了大麗輪枝菌培養方法,單孢純化培養5 d,培養瓶中擴大培養9 d,確定了快速定量制備孢子懸浮液的洗脫體積為25 mL,測試的20個突變體的洗脫孢子濃度范圍在(2.55±0.58)×106—(1.72±0.25)×107孢子/mL;優化了單孢分離、擴大培養、孢子懸浮液制備、接種、繼續培養和結果統計等環節,建立了大麗輪枝菌致病性快速鑒定流程,進一步統籌設計構建了大麗輪枝菌致病性相關突變體快速篩選體系;測試表明該體系1人1個循環共7個流程可完成1 344個突變體篩選,周期54 d,工作量為21人日;采用定量菌液蘸根法重復驗證結果,突變體致病力同樣顯著下降,與快速篩選體系的鑒定結果一致,表明該體系適用于大麗輪枝菌致病性相關突變體的快速篩選。【結論】通過棉花幼苗種植、突變體單孢分離、擴繁培養、孢子懸浮液制備、接種、結果統計等環節的優化和標準化,構建了適合于大麗輪枝菌致病性相關突變體的快速篩選體系,為后續致病相關基因的分離提供了技術支撐。
    基于FDA-PI雙熒光復染法的茄病鐮刀菌孢子活性檢測
    柴阿麗,韓云,武軍,石延霞,謝學文,李寶聚
    中國農業科學. 2015, 48(14):  2757-2766.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.007
    摘要 ( 279 )   HTML ( 1 )   PDF (1534KB) ( 608 )   收藏
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    【目的】茄病鐮刀菌(Fusarium solani)孢子活性的檢測是病害有效防控的基礎。傳統的孢子萌發法操作復雜,耗時費力,需要建立一種簡便、快速的孢子活性檢測方法。研究旨在建立基于熒光素二乙酸酯(fluorescein diacetate,FDA)-碘化丙啶(propidium iodide,PI)雙熒光復染法和流式細胞術(flow cytometry,FCM)的茄病鐮刀菌孢子活性檢測技術。【方法】通過測定FDA和PI的最佳染色時間和最佳工作濃度,建立茄病鐮刀菌孢子活性檢測的FDA-PI復染法。為評價該方法的準確性,一方面用FDA-PI法檢測已知死孢子比例(0、25%、50%、75%、100%)的茄病鐮刀菌樣品,分析實測死亡率和理論死亡率的相關性;另一方面,經物理、化學和殺菌劑處理后,比較FDA-PI復染法和孢子萌發法的檢測結果。【結果】確定了FDA和PI的最佳染色參數,其中PI的最佳工作濃度為3 µg·mL-1,最佳染色時間為4℃處理10 min;FDA的最佳工作濃度為100 µg·mL-1,最佳染色時間為25℃處理20 min。用該技術檢測已知死孢子比例樣品,各樣品實測孢子死亡率和理論死亡率之間呈極顯著正相關(R2=0.99,P<0.05)。經物理和化學處理后,FDA-PI復染法測得的孢子死亡率與孢子萌發法測得的孢子萌發率之間也呈顯著負相關(R2=0.99,P<0.05)。經殺菌劑處理后,隨著藥劑濃度增高,對茄病鐮刀菌殺滅效果增強。其中,氰胺化鈣處理后,FDA-PI復染法和孢子萌發法檢測孢子死亡率結果一致;而咯菌腈和多菌靈處理后,FDA-PI復染法檢測孢子死亡率略低于孢子萌發法檢測結果。【結論】建立了基于FDA-PI復染法和流式細胞術的茄病鐮刀菌孢子活性檢測技術,該技術可以替代傳統的孢子萌發方法,大幅度縮減病原菌活性檢測時間,提高檢測效率,對植物病原真菌活性檢測平臺的建立具有重要的參考價值,將其應用于殺菌劑的篩選還需要進一步的深入研究。
    玉米大斑病菌黑色素合成酶基因的全基因組定位及表達模式分析
    賈慧,孟慶江,李志勇,鞏校東,藏金萍,郝志敏,曹志艷,董金皋
    中國農業科學. 2015, 48(14):  2767-2776.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.008
    摘要 ( 203 )   HTML ( 1 )   PDF (752KB) ( 384 )   收藏
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    【目的】確定玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)黑色素合成酶基因StPKS、St3HNR、St4HNR、StSCD、StLAC1、StLAC2在基因組中的位置和基因結構,分析黑色素合成途徑中6個合成酶基因在玉米大斑病菌侵染過程中從分生孢子萌發至穿透不同時期及菌絲生長時期的表達模式,明確6個基因與病菌發育和致病的關系。【方法】利用玉米大斑病菌基因組數據庫,通過Blastp相似性搜索,鑒定6個基因在基因組中的定位,解析在基因組中的串聯分布情況;收集玉米大斑病菌從分生孢子萌發到侵染的不同時期及菌絲生長時期的菌體材料,提取總RNA,以β-tubulin作為內參基因,根據黑色素合成6個關鍵酶基因序列設計引物,采用qRT-PCR技術檢測基因的表達模式,對比病菌在營養生長和生殖生長時期的表達情況。【結果】在基因組數據庫中,玉米大斑病菌黑色素合成酶基因StPKS、St3HNR分別位于scaffold_12的正鏈和負鏈上,St4HNR、StLAC2位于scaffold_11的負鏈上,StSCD位于scaffold_1正鏈上,StLAC1位于scaffold_7正鏈上,且StPKSSt3HNR在基因組中串聯分布在26.9 kb范圍內;6個基因的相對表達量在分生孢子誘導萌發到穿透過程的5個時期中呈上調-下調-上調或上調-下調-上調-下調兩種模式;分生孢子時期,StLAC2表達量最高,明顯高于其他基因,差異極顯著;菌絲生長時期,St3HNR、StSCD表達量最高,明顯高于其他基因,差異極顯著。【結論】玉米大斑病菌6個黑色素合成酶基因中StPKSSt3HNR在基因組中位置鄰近,串聯在26.9 kb范圍內;6個基因從分生孢子萌發至侵染的5個時期均有表達,表達量存在顯著差異,但各基因的表達模式相似,說明6個基因參與了玉米大斑病菌的侵染過程,在玉米大斑病菌的致病方面具有重要作用;同時在菌絲生長時期St3HNRStSCD發揮的作用更明顯,分生孢子時期StLAC2更活躍。
    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    銨態氮及硝態氮配比對香蕉幼苗氮素吸收動力學特征的影響
    張超一,樊小林
    中國農業科學. 2015, 48(14):  2777-2784.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.009
    摘要 ( 290 )   HTML ( 1 )   PDF (468KB) ( 467 )   收藏
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    【目的】探究不同銨硝配比條件下香蕉幼苗對銨態氮、硝態氮兩種形態氮素的吸收特性以及兩種氮源離子相互作用對香蕉氮素吸收動力學特征的影響,篩選最適于香蕉氮素吸收利用的銨硝配比,為香蕉氮素營養高效吸收提供理論依據。【方法】依據養分吸收動力學原理,利用改進的耗竭法研究不同銨硝配比營養液中巴西品種香蕉(Musa AAA Giant Cavendish cv. Brazil)幼苗對銨態氮、硝態氮以及總氮的吸收動力學特征。設7個處理:100%銨態氮(100%A)、90%銨態氮+10%硝態氮(90%A+10%N)、70%銨態氮+30%硝態氮(70%A+30%N)、50%銨態氮+50%硝態氮(50%A+50%N)、30%銨態氮+70%硝態氮(30%A+70%N)、10%銨態氮+90%硝態氮(10%A+90%N)和100%硝態氮(100%N)。每個處理設9個氮濃度梯度:0、0.1、0.2、0.5、1、1.5、2、3、4 mmol·L-1。【結果】不同銨態氮﹕硝態氮配合條件下,香蕉苗吸收銨態氮、硝態氮及總氮的規律均符合Michaelis-Menten酶動力學方程,其動力學方程達到極顯著水平。NH4+-N比例在10%—70%時,隨著NO3--N比例的增加,可以增加香蕉幼苗對NH4+-N的吸收速率。在NH4+-N比例為70%時,NH4+-N的最大吸收速率(Vmax)最大,為55.56 μmol·g-1·h-1,NH4+-N比例超過70%會降低香蕉幼苗對NH4+-N的吸收速率。香蕉幼苗對NO3--N的吸收速率呈現隨營養液NH4+-N比例的增加而顯著降低的規律。NH4+-N比例從10%增大到90%時,NO3--N的Vmax降低了2.62倍,增加NH4+-N的比例明顯抑制香蕉幼苗對NO3--N的吸收。銨硝配比對香蕉根系與NH4+-N和NO3--N的親和力影響無明顯規律。在銨硝配比為3﹕7時香蕉總氮Vmax達到83.33 μmol·g-1·h-1,明顯高于其他處理,最有利于香蕉吸收利用氮素。【結論】NH4+-N比例低于70%時,增加NO3--N比例可以促進香蕉幼苗對NH4+-N的吸收,NH4+-N比例高于70%時,增加NO3--N比例抑制NH4+-N的吸收。增加NH4+-N的比例明顯抑制香蕉幼苗對NO3--N的吸收,銨硝配比為3﹕7最有利于香蕉吸收利用氮素。
    還田玉米秸稈氮釋放對關中黃土供氮和冬小麥氮吸收的影響
    黃婷苗,鄭險峰,王朝輝
    中國農業科學. 2015, 48(14):  2785-2795.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.010
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    【目的】在陜西關中冬小麥-夏玉米輪作區,研究還田玉米秸稈的氮釋放對土壤供氮和冬小麥氮吸收的影響,為優化區域秸稈還田的小麥氮素管理提供理論依據。【方法】田間試驗于2012年10月至2013年5月在陜西省周至縣終南鎮進行,冬小麥播種后,在小麥行間填埋裝有風干玉米秸稈的尼龍網袋,采用網袋法與15N同位素交叉標記還田玉米秸稈和氮肥,在秸稈還田條件下,設置不施氮和施氮200 kg N·hm-2兩個處理,重復4次,定期取樣測定網袋中剩余秸稈的氮素變化和收獲期小麥不同器官的氮含量,研究小麥生長季還田玉米秸稈的氮素釋放,秸稈氮和肥料氮的去向,及不同來源的氮素對小麥地上部氮吸收的貢獻。【結果】殘留在玉米秸稈中的總氮量從小麥播種到越冬前降低,此后到返青期上升,返青期后又逐漸下降。從播種至收獲,不施氮和施氮量200 kg N·hm-2時,秸稈自身氮素的釋放量分別為19.7和18.3 kg·hm-2,吸持的土壤氮為10.4和7.5 kg·hm-2;吸持肥料氮(施氮時)為3.6 kg·hm-2,因此秸稈向土壤凈釋放的氮素分別為9.4和7.2 kg·hm-2。小麥收獲期,不施氮和施氮200 kg N·hm-2時分別有65.1%和67.7%的秸稈氮殘留在未腐解的秸稈中,31.5%和30.4%隨著秸稈腐解釋放進入土壤或損失,小麥當季吸收利用的秸稈氮很少,分別為3.4%和1.9%。秸稈還田條件下,施氮量為200 kg N·hm-2時,經吸收進入小麥地上部、殘留于土壤及損失、被玉米秸稈吸持的肥料氮分別占施入土壤肥料氮總量的25.0%、73.2%和1.8%。土壤氮對小麥當季氮吸收的貢獻最大,肥料氮次之,秸稈氮的貢獻最小,不施氮與施氮時,分別為98.3%和69.2%、0和30.1%,1.7%和0.6%。小麥吸收的土壤、肥料和秸稈氮素主要分配在小麥籽粒中,不施氮與施氮時分別為98.1%和68.8%、0和30.5%、1.9%和0.7%。【結論】在陜西關中冬小麥-夏玉米輪作區,種植一季小麥后,還田秸稈氮主要殘留在田間未腐解的秸稈中,占65%以上;肥料氮以殘留于土壤或損失為主,高于70%;土壤氮對小麥氮吸收的貢獻最大,約為70%。
    園藝
    蘋果風味評價指標的篩選研究
    鄭麗靜,聶繼云,李明強,康艷玲,匡立學,葉孟亮
    中國農業科學. 2015, 48(14):  2796-2805.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.011
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    【目的】篩選適宜的蘋果風味評價指標,為構建蘋果風味評價指標體系和蘋果風味科學評價奠定基礎。【方法】測定132個蘋果樣品的6項風味指標:用酸度計測定pH,用全糖儀測定可溶性固形物含量,用斐林試劑滴定法測定可溶性糖含量,用指示劑滴定法測定可滴定酸含量,用口嘗鑒評法進行風味鑒評,固酸比用可溶性固形物含量與可滴定酸含量的比值表示,糖酸比用可溶性糖含量與可滴定酸含量的比值表示。利用水平分析、回歸分析、聚類分析、因子分析等數理統計分析方法,明確各指標的水平及其分布、指標間的變化趨勢和定量關系,篩選出適宜的蘋果風味評價指標,并進行蘋果風味評價與分類。【結果】(1)蘋果品種間pH、可溶性固形物含量和可溶性糖含量差異均較小,變異系數分別為8.5%、10.7%和10.6%,可滴定酸含量、固酸比和糖酸比差異均很大,變異系數分別高達45.1%、64.9%和66.5%,可溶性固形物含量和可溶性糖含量均服從正態分布,概率值P分別達0.6241和0.6298,pH、可滴定酸含量、固酸比和糖酸比均呈偏態分布。(2)pH、固酸比和糖酸比均與可滴定酸含量呈極顯著負相關,相關系數分別為-0.8810、-0.8117和-0.8116;pH與固酸比和糖酸比間、可溶性糖含量與可溶性固形物含量間、糖酸比與固酸比均呈極顯著正相關,相關系數分別為0.8650、0.8507、0.8794和0.9959。(3)pH與可滴定酸含量存在極顯著的對數函數變化趨勢,其決定系數R2為0.8522,可溶性固形物含量與可溶性糖含量、糖酸比與固酸比均存在極顯著的線性變化趨勢,相關系數R分別為0.8793和0.9959;固酸比和糖酸比均與可滴定酸含量存在極顯著的冪函數變化趨勢,其決定系數R2分別為0.9590和0.9638。(4)研究的6項蘋果風味指標中,除可滴定酸含量外,其余5項指標均存在關于其他5項指標的多元線性模型,各方程的決定系數R2均接近或超過0.9,甚至接近1,且擬合精度和預測精度極高,平均擬合誤差僅為1.88%—2.74%,平均預測誤差僅為1.83%—2.59%,能夠用于相應指標的準確預測;可滴定酸含量的回歸方程決定系數R2僅為0.8122,且平均預測誤差和平均擬合誤差均在20%左右,擬合精度與預測精度均較低,不能用于可滴定酸含量的準確預測。(5)確定蘋果風味評價指標由可滴定酸含量、可溶性固形物和固酸比(分別代表酸味指標、甜味指標和綜合風味指標)構成,利用該3項指標可將132個蘋果樣品分為甜、酸甜、酸甜適度、甜酸和酸5類。【結論】蘋果風味評價指標以可滴定酸含量、可溶性糖含量和固酸比為宜,所篩選出的3項指標可用于蘋果風味的科學評價與分類。
    干旱和鹽脅迫條件下棗樹谷胱甘肽過氧化物酶基因(ZjGPX)的差異表達及功能分析
    肖蓉,羅慧珍,張小娟,鄧舒,張春芬,任瑩,孟玉平,曹秋芬,聶園軍
    中國農業科學. 2015, 48(14):  2806-2817.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.012
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    【目的】研究棗樹谷胱甘肽過氧化物酶基因(ZjGPX)的功能,為其在果樹抗逆基因工程改良中的利用奠定基礎【方法】以‘壺瓶棗’(Ziziphus jujuba Mill. Hupingzao)結果枝構建的cDNA文庫中選取一條與其他植物谷胱甘肽過氧化物酶基因有較高同源性的序列為研究對象進行序列分析,預測其功能。通過實時熒光定量技術分析目的基因在鹽脅迫及干旱脅迫條件下的表達特性,并構建植物表達載體PEZR(K)-LNY-ZjGPX,運用農桿菌介導法,將ZjGPX轉入擬南芥,對轉基因及野生擬南芥植株作鹽脅迫及干旱脅迫處理,驗證其抗逆功能。【結果】ZjGPX編碼序列(CDS)長510 bp,編碼169個氨基酸。Blast比對發現該基因與多種植物GPX基因具有高度同源性(>80%)。實時熒光定量分析表明,在辣椒棗組培苗中,ZjGPX能夠被一定濃度的干旱脅迫和鹽脅迫誘導表達,且反應迅速,僅脅迫15 min,其相對表達量與對照相比即出現大幅升高,暗示該基因可能對棗樹抗旱性和耐鹽性具有重要的作用。結合50 μg·mL-1 Kan抗性篩選、PCR驗證及激光共聚焦顯微鏡觀察,共獲得10株陽性轉基因擬南芥株系,干旱及鹽脅迫處理結果顯示,轉基因擬南芥種子萌發率均高于野生型擬南芥;成株在脅迫15 d后,野生型擬南芥出現葉片發黃、萎焉、整株干枯、死亡的跡象,而轉ZjGPX擬南芥生長基本正常。表明過表達ZjGPX擬南芥株系具有良好的耐旱性和耐鹽性。【結論】ZjGPX在植物的干旱和鹽脅迫應答反應機制中起重要作用,過量表達ZjGPX可提高轉基因擬南芥的耐旱和耐鹽能力。
    貯藏·保鮮·加工
    真空與乳酸鈣處理對雙孢蘑菇采后貯藏品質的影響
    陳麗娟,王趙改,楊慧,張樂,王曉敏,史冠瑩
    中國農業科學. 2015, 48(14):  2818-2826.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.013
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    【目的】研究不同濃度乳酸鈣溶液對雙孢蘑菇采后貯藏品質的影響,并引入真空促滲技術,為雙孢蘑菇采后減損提供基礎理論依據,并為優化雙孢蘑菇貯藏條件提供技術支持。【方法】以‘4607’雙孢蘑菇品種為試材,研究乳酸鈣溶液濃度(0.016、0.032、0.048和0.064 mol·L-1)、真空度(0.01、0.03、0.05、0.07和0.09 MPa)、處理時間(0.5、1、2、3和5 min)等單因素對低溫貯藏(2±1)℃雙孢蘑菇白度的影響;同時對處理條件進行正交優化,運用色差儀和CO2分析儀等設備,分析最佳處理條件下的雙孢蘑菇在貯藏期間生理生化指標及品質變化。【結果】在單因素條件下,篩選出合適的乳酸鈣溶液濃度為0.032 mol·L-1和0.048 mol·L-1,真空度為0.05 MPa,處理時間為1—2 min;正交優化的最佳處理條件是乳酸鈣濃度0.048 mol·L-1,真空度0.05 MPa,真空度處理時間2 min;在最佳處理條件的貯藏期內,相較于空白對照組,乳酸鈣處理組和乳酸鈣真空滲透組均可有效減緩雙孢蘑菇生理生化指標變化及保持較好品質,但是,在一些指標上,乳酸鈣真空滲透組顯著優于乳酸鈣處理組。與乳酸鈣處理組相比,在0—9 d,白度值降低不顯著(P>0.05),在9—15 d,乳酸鈣真空滲透處理組效果優于乳酸鈣處理組(P<0.05)。乳酸鈣處理組和乳酸鈣真空滲透處理組的雙孢蘑菇均在第6 天達到呼吸高峰,將呼吸高峰推遲了3 d,但乳酸鈣真空滲透處理組呼吸強度顯著低于乳酸鈣處理組(P<0.05)。乳酸鈣真空滲透處理組的失重率低于乳酸鈣處理組,但兩者無顯著性差異(P>0.05)。乳酸鈣處理組和乳酸鈣真空滲透處理組,從貯藏第6 天之后分別有開傘現象明顯增加和開始開傘,在6—15 d,乳酸鈣真空滲透處理組顯著低于乳酸鈣處理組(P<0.05)。乳酸鈣處理組和乳酸鈣真空滲透處理組均可有效抑制膜透性的增大,在3—15 d,乳酸鈣真空滲透處理組效果優于乳酸鈣處理組(P<0.05)。乳酸鈣真空滲透處理組的雙孢蘑菇丙二醛(MDA)積累量處于較低水平,低于乳酸鈣處理組(P<0.05)。乳酸鈣真空處理組在0—6 d,多酚氧化酶(PPO)活性處于較低水平,與乳酸鈣處理組不顯著(P >0.05),在6—15 d,與乳酸鈣處理組差異顯著(P<0.05)。【結論】乳酸鈣真空滲透處理可有效保持雙孢蘑菇白度,抑制呼吸強度、減弱開傘率和失重率,降低細胞膜透性、MDA積累量和PPO活性。真空滲透技術可輔助用于雙孢蘑菇保鮮處理,較好地保持雙孢蘑菇貯藏品質。
    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    放牧與舍飼條件下山羊肌肉發育和抗氧化能力變化研究
    黃金玉,焦金真,冉濤,湯少勛,康勁翮,譚支良
    中國農業科學. 2015, 48(14):  2827-2838.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.014
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    【目的】探究在放牧、舍飼條件下幼齡山羊肌肉品質及抗氧化能力的發育性變化。【方法】選擇體況良好、體重相近的經產湘東黑山羊母羊25頭,進行同期發情處理,懷孕后產羔,獲得36頭羔羊,不記公母。出生后20 d內所有羔羊均僅喂以母乳。在0、7、14 d,每個時間點分別隨機選取4頭屠宰;21 d時,將剩余的24頭羔羊隨機分為放牧組和舍飼組,每組12頭,除母乳外,放牧組以牧草為食,舍飼組補給精料及與放牧組相同的牧草,40 d斷奶;在42、56、70 d時,兩組每個時間點分別隨機選取4頭進行屠宰。稱量宰前活重、胴體重,采集背最長肌,測定肌肉中粗蛋白(CP)、肌內脂肪(IMF)、氨基酸(AA)、脂肪酸(FA)的組成和含量及主要抗氧化酶活性,包括過氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、還原型谷胱甘肽(GSH)和總抗氧化能力(T-AOC)。【結果】(1)羔羊宰前活重、胴體重隨日齡顯著增加(P<0.05),相較于舍飼羊,放牧羊宰前活重較低(P>0.05),但胴體重較高(P>0.05)。(2)無論是放牧還是舍飼,肌肉干物質中CP水平隨日齡呈線性增加趨勢(P<0.05),IMF含量呈升高趨勢(P>0.05);相較于舍飼羊,放牧羊CP水平較低(P>0.05),IMF含量明顯較高(P<0.05)。(3)肌肉中氨基酸總量(TAA)、成人必需氨基酸(AEAA)、嬰兒必需氨基酸(BEAA)在不同日齡間沒有顯著差異(P>0.05),但TAA隨日齡有升高趨勢(P>0.05),鮮味氨基酸(FAA)隨日齡呈顯著增加趨勢(P<0.05);相較于舍飼羊,放牧羊TAA、AEAA、FAA含量較低,BEAA則較高,但均差異不顯著(P>0.05)。(4)肌肉中飽和脂肪酸(SFA)在放牧條件下隨日齡變化不顯著(P>0.05),舍飼時呈二次曲線變化(P<0.05),單不飽和脂肪酸(MUFA)顯著降低(P<0.05),多不飽和脂肪酸(PUFA)、必需脂肪酸(EFA)顯著升高(P<0.05);與舍飼羊相比,放牧羊SFA、PUFA、EFA比例較低(P>0.05),MUFA較高(P<0.05)。(5)隨著年齡的增長,CAT、SOD活力在0—14 d呈升高趨勢,14—42 d有所降低,之后繼續呈增加趨勢,整體變化不顯著(P>0.05),GSH-Px活力呈顯著性二次曲線變化(P<0.05),T-AOC呈升高趨勢(P<0.05),GSH含量在放牧組呈線性降低趨勢(P<0.05),在舍飼組變化不顯著(P>0.05);相較于舍飼羊,放牧羊SOD、GSH-Px、T-AOC活力較高(P>0.05),CAT活力較低(P>0.05),GSH含量則顯著較低(P<0.05)。【結論】隨著年齡的增長,山羊宰前活重、胴體重顯著增加,但飼養方式(放牧、舍飼)對其影響不顯著,而肌肉中CP水平逐漸增加,IMF沉積呈升高趨勢,氨基酸、脂肪酸的組成一致,含量有差異,相應指標是舍飼羊優于放牧羊。整體來看,舍飼羊肉質稍優于放牧羊。但山羊肌肉抗氧化能力隨日齡逐漸增強,且放牧羊高于補飼羊。因此,根據當地和養殖場的條件,以及幼齡山羊肉質階段性發育規律,合理選擇放牧、舍飼等飼養方式,如可以將二者結合或輪換等,以獲得更好的肉質和更大的經濟效益。
    豬支原體肺炎發生的品種敏感差異及分子基礎
    方曉敏,趙為民,付言峰,涂楓,李碧俠,王學敏,趙芳,任守文
    中國農業科學. 2015, 48(14):  2839-2847.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.015
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    【目的】檢測并驗證豬支原體肺炎發生的品種敏感差異,篩選相關差異表達基因,探究豬支原體肺炎發生的分子遺傳基礎,為豬該病發生的分子機制研究提供依據。【方法】以對肺炎支原體易感的梅山豬、耐受的長白豬及二者雜交選育的蘇鐘豬為材料,設立試驗組(15頭/品種)和對照組(5頭/品種),試驗組豬接種肺炎支原體 Js 強毒株,對照組豬注射等量生理鹽水,所有豬隔離、無抗生素飼養,監測臨床表現;處理后18、28 d測定日增重、抗體水平及肺部病變,28d試驗結束時集中屠宰,評定肺部損傷,檢測病原,確定肺炎支原體感染情況;選擇肺炎支原體感染的梅山、長白、蘇鐘豬各2頭,未感染豬各2頭,構成芯片雜交試驗豬群,應用Agilent豬表達譜基因芯片及品種內、品種間雙重比較法,篩選差異表達基因,結合Gene Ontology(http://www. geneontology.org)及KEGG (http://www.genome.jp/kegg/)分析差異基因涉及的信號通路及調控網絡。【結果】肺炎支原體處理后1—18d,試驗組豬平均日增重顯著低于對照豬 (0.01<P<0.05),尤以梅山豬較為典型;19—28d,體重出現負增長,平均日增重極顯著低于對照豬(P<0.01)。同時,病原處理后18d,長白豬和蘇鐘豬抗體水平變化不大,仍表現為陰性(s/p<0.3),而梅山豬抗體水平則迅速上升至陽性水平(s/p ≥ 0.4),并顯著高于長白、蘇鐘豬(均為0.01≤P<0.05);處理后28d,梅山豬抗體水平高達(0.97±0.26),極顯著高于長白(0.15±0.10)、蘇鐘豬(0.46±0.20)(均為P<0.01)。而試驗組豬在病原接種后的18d,梅山豬有11頭表現出明顯的支原體肺炎臨床癥狀,長白豬僅2頭出現輕微咳嗽,蘇鐘豬則有5頭出現咳嗽、精神萎靡等初期病狀;處理后23d,試驗組1頭梅山豬死于肺炎支原體感染;處理后28d,試驗組梅山豬全部表現出支原體肺炎癥狀,長白豬7頭出現初期感染癥狀;蘇鐘豬5頭癥狀典型,6頭稍有咳嗽,其余無明顯異常。豬肺炎支原體檢測與上述結果大體一致。試驗豬的肺部X-ray透射及病理剖檢結果則表明:處理后18d,試驗組15頭梅山豬肺部均見云絮狀陰影,其中6頭為典型的肺炎感染影像特征;長白豬僅1頭出現肺炎影像特征,4頭現少量云絮狀陰影;蘇鐘豬病變數量和程度介于長白、梅山豬之間。處理后28d,梅山豬全部表現為典型的肺炎感染影像特征,長白豬和蘇鐘豬則分別有7頭、13頭出現肺炎影像特征。肺部病理剖檢評分顯示,梅山豬極顯著高于長白豬(P<0.01),顯著高于蘇鐘豬( 0.01≤P<0.05)。表達譜芯片篩選結果表明,支原體肺炎患豬較健康對照豬表達上調基因49個,下調基因70個,涉及免疫反應、補體凝集、類固醇合成及代謝等18條信號調控通路。【結論】豬支原體肺炎的發生確實存在明顯的品種間敏感差異,先天性免疫缺陷調控通路、Toll樣受體信號通路及類固醇代謝通路在豬支原體肺炎感染炎癥反應調控過程中發揮重要作用。
    研究簡報
    不同鉛吸收特性小麥Pb的亞細胞分布和化學提取態
    楊素勤,程海寬,景鑫鑫,周志云,孫曉雪,師振亞,張彪,趙鵬
    中國農業科學. 2015, 48(14):  2848-2856.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.016
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    【目的】研究鉛(Pb)脅迫下小麥百農160和偃展4110體內Pb亞細胞分布和化學提取態變化,為Pb低積累品種篩選提供理論依據。【方法】以前期篩選的對Pb吸收有明顯差異的2個小麥品種(百農160和偃展4110)為試驗材料,采用砂培試驗,以Pb(NO3)2作為鉛源,分別設置0(對照)、100和800 mg×L-13個處理水平,脅迫4周后,收獲并測定小麥生物量、Pb亞細胞分布及化學提取態含量,分析比較2種鉛吸收特性小麥Pb的亞細胞分布和化學提取態特征。【結果】100 mg×L-1Pb脅迫對小麥生長有促進作用,百農160和偃展4110生物量均有所增加,增幅分別為4.78%和2.66%。800 mg×L-1Pb脅迫下,小麥生長受到抑制,百農160和偃展4110生物量均顯著降低,分別降低了25.66%和38.60%。此外,2種小麥根冠比的變化也存在一定差異,當介質中Pb的濃度從100增至800 mg×L-1后,百農160根冠比無明顯變化,而偃展4110則表現出一定程度的增加,由0.71增至0.81。Pb脅迫4周后,百農160莖葉和根系中的Pb含量均低于偃展4110。就亞細胞分布而言,2種小麥體內Pb主要存在于細胞壁和細胞液中,其合量占小麥體內Pb總量的72%—86%。當介質中Pb濃度從100 mg×L-1增至800 mg·L-1后,偃展4110根細胞壁和細胞液中Pb所占比例降低8%,莖葉這一比例降低4%,而百農160根中這一比例增加了9%,莖葉則增加了1%。就Pb的化學提取態而言,小麥體內(莖葉和根系)Pb以難溶性的醋酸提取態和鹽酸提取態為主,兩者占總和的67%—85%,氯化鈉提取態含量次之,占總和的6%—18%,乙醇提取態、去離子提取態和殘渣態含量較低,3種形態占總和的8%—16%。此外,100和800 mg×L-1Pb脅迫下,百農160根中活性較強的乙醇提取態和去離子水提取態Pb含量均低于偃展4110。然而,2種小麥莖葉中活性態合量特征與根中有所不同,100 mg×L-1 Pb處理下,百農160莖葉活性態合量低于偃展4110,當脅迫增至800 mg×L-1Pb時,2種小麥莖葉中活性態合量無明顯差異。【結論】鉛脅迫下,百農160的根表對Pb的阻礙能力強于偃展4110,同時將進入體內的Pb更大比例固定在細胞壁上,以減少Pb向地上部的運移,從而減輕Pb對地上部的毒害作用。就化學提取態而言,各形態的分配比例與Pb的解毒機理關系密切,但不同器官表現有所差異。
    ACLSV山東蘋果分離物基因重組及CP序列多樣性分析
    李科,時洪偉,荊陳沉,孫現超,周常勇,青玲
    中國農業科學. 2015, 48(14):  2857-2867.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.017
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    【目的】明確蘋果褪綠葉斑病毒(Apple chlorotic leaf spot virus,ACLSV)山東蘋果分離物全基因組的分子特征、潛在重組事件及CP基因的多樣性。【方法】采用RT-PCR分段擴增、克隆、拼接獲得ACLSV全基因組序列,對其進行分子特征描述,并與已報道的16條全長基因組或近全長基因組序列進行比較和系統發育分析,同時擴增其CP進行多樣性分析。【結果】擴增得到ACLSV山東蘋果分離物QD-13全基因組序列(GenBank登錄號KJ522693),QD-13全長7 557 nt,包含3個ORF。構建進化樹分析表明,QD-13與日本蘋果分離物B6聚為一簇,二者相似性最高,為85.9%。17條ACLSV分離物基因組分段比較表明,5′端和3′端差異較大;ORF3保守性相對較高,除分離物Ta Tao 5和MS外,其推導的氨基酸序列相似性均在91.2%以上。ORF1編碼區527—665 aa區域保守性差,所比較的17條序列在該區域的相似性為15.4%—59.7%。基因組重組分析以P≤0.05為標準,3種以上算法同時檢測到則為有意義重組事件,結果顯示,QD-13存在3個重組事件,它們分別發生在6 507—6 247、6 397-6 497和3 851—4 760 nt。擴增QD-15、QD-20和YT-24分離物ACLSV的CP,共獲得22條序列,可分為3種類型。對CP氨基酸序列進行比對分析表明,3種類型為不同氨基酸保守位點的組合,分別是Met60-Ser73-Ser79-Asp82-Asn97-Gly98、Leu59-Met83-Ile193和Ala40- Leu60-Ala72-Phe75-Ile86-Arg88-Ser130-Gly137-Met184。【結論】報道了中國ACLSV蘋果分離物的完整基因組序列;明確了其基因組分子特點并發現了3個主要的潛在重組事件;ACLSV山東蘋果分離物CP存在3種序列類型,具有豐富的多樣性。
    蘋果MdcyMDH過量表達對光合、激素和生長的影響
    王慶杰,金仲鑫,周李杰,郝玉金,姚玉新
    中國農業科學. 2015, 48(14):  2868-2875.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.018
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    【目的】獲得過量表達蘋果細胞質蘋果酸脫氫酶基因(MdcyMDH)的蘋果植株,評價其過量表達對轉基因株系生長的影響,并通過光合特性和和激素水平來探討其調控生長的機理,為進一步揭示該基因調控生長發育的機制奠定基礎。【方法】從蘋果葉片中克隆MdcyMDH編碼區,連接植物表達載體pBI121,轉化農桿菌LBA4404;利用農桿菌侵染‘嘎啦’蘋果葉片,通過葉片再生的方法獲得MdcyMDH過表達的轉基因蘋果株系。以分化的蘋果組培苗葉片為材料,提取基因組DNA,利用來自35S啟動子和轉化基因序列的引物,通過PCR初步篩選轉基因株系;然后,提取初篩的轉基因蘋果組培苗葉片RNA,分別采用半定量和熒光定量PCR的方法檢測MdcyMDH表達量,來確定MdcyMDH過表達株系。以繼代培養40和60 d的野生型和轉基因蘋果組培苗為材料,進行生根處理,30 d后測定MdcyMDH過表達對組培苗表型以及株高、葉片數量、根重等生長參數的影響。以馴化的、在大田生長一年的野生型和轉基因蘋果苗為材料,測定葉片光合參數和葉綠素含量的變化;以組培苗為材料,利用液質聯用儀測定葉片內源激素含量的變化。【結果】以蘋果葉片基因組DNA為材料,PCR初步篩選獲得了3個轉基因株系,即Line 2、Line 3和Line 4;半定量和熒光定量PCR檢測發現Line 2和Line 4中MdcyMDH表達量分別比野生型提高了12倍和5倍,因此確定以上兩個株系為MdcyMDH過表達株系。此外,MdcyMDH過量表達也提高了葉綠體蘋果酸脫氫酶基因(MdchMDH)表達量。組培苗生根培養30 d后,MdcyMDH過表達對轉基因株系的株高、葉數目、莖粗度、地上部重量未造成顯著性影響,但小幅提高了轉基因株系的株高和地上部總重量;與野生型相比,MdcyMDH過量表達顯著提高了根系的重量和總鮮重。MdcyMDH過表達顯著提高了轉基因株系的光合速率,Line 2和4光合速率分別提高了13.2%和15.1%;轉基因株系的蒸騰速率和氣孔導度總體上都有顯著性提高,但其胞間CO2濃度顯著降低;MdcyMDH過量表達顯著提高了葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總含量,與對照相比,Line 2和4株系葉綠素總含量分別提高了20.4%和15.9%。葉片激素含量測定表明,MdcyMDH過量表達顯著抑制了ABA水平,其含量約為對照的1/2。【結論】MdcyMDH過量表達通過提高光合能力和降低ABA水平促進了轉基因蘋果組培苗的生長,尤其是促進了生根。
    寧夏肉牛皮膚病原真菌的分離與鑒定
    葛松,蔣萬,何生虎,余永濤,張蕾蕾,郭澍強,王靜
    中國農業科學. 2015, 48(14):  2876-2883.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.019
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    【目的】從患真菌性皮膚病肉牛的毛發、皮屑、痂皮等病料樣本中分離皮膚病原真菌并對其進行種屬分類鑒定,為牛真菌性皮膚病的診斷及防治提供參考依據。【方法】無菌采集寧夏地區患皮膚病肉牛的毛發、皮屑、痂皮,將病料樣本置于載玻片上,滴加10% KOH溶液1滴,靜置5 min后進行鏡檢觀察;將病料樣本接種于沙氏葡萄糖瓊脂培養基(SDA)中進行真菌的分離、純化培養,對分離的真菌用乳酸酚棉蘭染液進行染色觀察,根據真菌形態學特征對其進行初步分類;用分離的真菌制備濃度為1×108 cfu·mL-1的孢子懸液涂抹健康ICR小鼠皮膚,根據其致病性篩選病原真菌;提取病原真菌DNA,對其內部轉錄間隔區(ITS)進行PCR擴增并測序,登錄NCBI GenBank數據庫,對病原真菌ITS序列進行同源性比較并構建系統發育樹,根據其同源性比較及系統發育分析結果,結合真菌形態學特征對病原真菌作出種屬分類鑒定。【結果】病料中含真菌菌絲及鏈狀厚垣孢子,毛發中存在大量小分生孢子;從病料樣本中共分離、純化到23株真菌,分屬于毛癬菌屬(Trichophyton)、曲霉屬(Aspergillus)、橫梗霉屬(Lichtheimia)、鏈格孢屬(Alternaria)、鐮刀菌屬(Fusarium)、附球菌屬(Epicoccum)、毛霉菌屬(Mucor);小鼠皮膚感染試驗表明,分離的毛癬菌屬真菌NXGY1、NXGY2具有較強的致病性,試驗組小鼠均出現瘙癢、皮屑增多、形成結痂、脫毛等臨床癥狀;毛癬菌屬NXGY1、NXGY2 的ITS序列長度大小分別為660、662 bp,其同源性比較及系統發育分析結果表明,NXGY1、NXGY2與疣狀毛癬菌(Trichophyton verrucosum)同源性高達99% ,在系統發育樹上屬于同一分支,遺傳距離最近。【結論】根據真菌形態特征及系統發育分析結果,鑒定分離的肉牛皮膚病原真菌NXGY1、NXGY2為疣狀毛癬菌(T. verrucosum)。
    降銅對植酸酶在斷奶仔豬飼糧中應用的影響
    陸揚,胡二永,字正浩,孫國榮,夏東
    中國農業科學. 2015, 48(14):  2884-2890.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.020
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    【目的】為加快仔豬生長和提高飼糧消化率,仔豬飼糧中常常同時添加高劑量銅和植酸酶,但高銅對植酸酶的作用究竟有何影響卻仍鮮見報道。研究高銅飼糧中添加植酸酶對仔豬營養物質消化率、生產性能、糞銅和糞磷排放的影響,以及降低銅的添加量對植酸酶作用的影響。【方法】試驗選取180頭體重9—10 kg長×大二元雜交仔豬,隨機分成3組,每組5欄,每欄12頭豬,分別飼喂3種試驗飼糧中的一種。試驗飼糧為玉米-豆粕型飼糧,其營養水平達到或超過NRC(1998)相應階段豬營養需要量。組1為對照組,飼糧銅添加量為180 mg·kg-1(硫酸銅),不添加植酸酶;組2和組3為植酸酶試驗組,添加500 IU·kg-1植酸酶,組2和3飼糧銅添加量分別為 180和120 mg·kg-1(硫酸銅)。試驗預試期3 d,正試期3 w,試驗期間仔豬自由采食和飲水,記錄采食量,觀察腹瀉情況,計算試驗期間平均日采食量、日增重、料重比和腹瀉頻率。試驗結束前連續3 d以欄為重復單位采集部分新鮮糞樣,每100 g新鮮糞樣加10 mL的10%乙醇,-20℃保存待測。以酸不溶灰分為參照內標,測定計算營養物質消化率和礦物質表觀消化率。【結果】(1)高銅仔豬飼糧中添加植酸酶可使磷表觀消化率提高21.12%(組2與組1相比,P<0.01),糞磷含量降低4.41%(P=0.09),腹瀉頻率降低19.22%(P=0.35),添加植酸酶對干物質和蛋白表觀消化率,采食量、日增重和料重比均無顯著影響。(2)兩個植酸酶試驗組相比,當銅添加量由180 mg·kg-1降低到120 mg·kg-1時,鈣、磷表觀消化率分別提高13.74%和9.79%(組3與組2相比,P=0.02和P=0.01),糞磷含量降低18.86%(P<0.01),腹瀉頻率降低25.24%(P=0.25),降銅對干物質和粗蛋白表觀消化率、采食量、日增重和料重比均無顯著影響。(3)與高銅無植酸酶組相比,減少銅添加量并且添加植酸酶,可使飼糧的干物質、粗蛋白、鈣和磷表觀消化率分別提高1.80%、2.84%、17.20%和32.98%(組3與組1相比,P=0.02,P=0.04,P<0.01和P<0.01),腹瀉頻率降低39.6%(P=0.04)。【結論】現有試驗表明,在添加植酸酶的玉米-豆粕型飼糧中,將銅(硫酸銅形式)添加量從180 mg·kg-1 減少到120 mg·kg-1可以顯著減少銅對植酸酶的干擾,提高飼糧鈣、磷表觀消化率,降低糞銅和糞磷含量。
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