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當期目錄

    2015年 第48卷 第16期 刊出日期:2015-08-16
      
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    中國玉米地方品種種族的遺傳變異評估
    劉志齋,吳迅,李永祥,丁曉雨,王鳳格,石云素,宋燕春,趙久然,黎裕,王天宇
    中國農業科學. 2015, 48(16):  3101-3111.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.16.001
    摘要 ( 446 )   HTML ( 2 )   PDF (796KB) ( 482 )   收藏
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    【目的】通過DNA水平的分子評價,明確中國玉米9個種族的遺傳變異,并揭示各種族之間的遺傳關系與群體分化特性,為中國玉米種族的形成與演變等相關研究奠定基礎,同時也為種族資源的高效利用提供參考。【方法】利用覆蓋玉米全基因組的55個SSR標記,對基于中國庫存玉米所劃分的9個玉米種族的224份代表性材料進行分子鑒定。獲得所有標記的片段長度數據后,利用PowerMarker軟件(V3.25)中的Summary模塊計算224份材料的平均等位變異、基因多樣性與多態性信息含量(polymorphism information content,PIC),并通過重取樣策略,利用Wilcoxon秩和測驗分析了9個種族在相同樣本容量水平上3個遺傳多樣性參數的差異水平。利用PowerMarker軟件中的Phylogeny模塊計算了9個種族的歐氏距離,并以此進行種族的聚類分析;利用該軟件中的Structure模塊對9個種族進行分子變異分析(analysis of molecular variance,AMOVA),并計算各種族的群體分化系數(FST),以此進行各種族群體分化檢測。【結果】55個SSR所檢測到的中國9個玉米種族的等位變異、基因多樣性與PIC等3個多樣性參數的幅度分別為4.42—7.64個/位點、0.5788—0.6532與0.5334—0.6117,平均值依次為11.53個/位點、0.6315與0.5953。西南黃色硬粒種族與衍生種族的平均等位變異相對較高,但基于重取樣的分析結果表明這9個種族在這3個多樣性參數上的差異均不顯著(P>0.05)。聚類結果顯示,9個種族分成了3個類群,其中爆裂種族形成1個獨立類群,3個北方種族形成1個類群,剩下的5個種族(3個西南種族、1個糯質種族、1個衍生種族)形成1個類群。AMOVA分析結果表明,9個種族之間的分子變異程度約為3%,遠小于這些種族內部所檢測到的分子變異(50%)。9個種族的群體分化系數(FST)為0.29%—7.63%,其中,西南白色硬粒種族與南方糯質種族、西南馬齒種族與西南黃色硬粒種族、西南馬齒種族與衍生種族之間的FST均相對較小,分別為0.29%、0.70%與0.80%,說明其遺傳關系更近。【結論】在長期的人工選擇與自然選擇過程中,中國玉米9個種族蘊藏豐富的遺傳變異。西南白色硬粒種族與糯質種族之間的分化程度遠低于其他種族,前者在糯玉米資源的起源進化中可能扮演重要角色;西南黃色硬粒種族和西南馬齒種族與衍生種族之間的分化程度很低,表明這2個種族對衍生種族的形成可能有重要作用。
    油菜苗期耐鋁基因型篩選和鑒定指標的研究
    熊潔,鄒小云,陳倫林,李書宇,鄒曉芬,宋來強
    中國農業科學. 2015, 48(16):  3112-3120.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.16.002
    摘要 ( 330 )   HTML ( 14 )   PDF (351KB) ( 610 )   收藏
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    【目的】油菜是中國重要的油料作物,主要種植于長江以南區域,該區域鋁毒害較為嚴重,鋁毒害已成為限制中國南方油菜產量的重要因素之一。探討油菜苗期耐鋁性評判方法,篩選耐鋁基因型,以便減少和防止鋁毒對油菜的危害。【方法】以浙油50、中油雜12號、南油雜1號等23個江西省生產上大面積應用的油菜品種為材料,通過盆栽試驗,考查鋁脅迫處理和對照的株高、根長、根莖粗、地下部干重、地上部干重、葉和根中可溶性糖含量、葉和根中脯氨酸含量、SPAD等性狀,以各性狀的耐鋁系數作為衡量耐鋁性的指標,利用主成分分析法、隸屬函數法、聚類分析法和逐步回歸分析法,對不同基因型油菜進行耐鋁性綜合評價。【結果】在鋁脅迫下,不同基因型油菜形態指標和生理指標對鋁脅迫的反應不同,基因型間差異顯著。相關性分析表明,各性狀的耐鋁系數間均存在或大或小的相關性,使它們所提供的信息發生重疊,這些單項指標不能準確評價各油菜品種的耐鋁性。利用主成分分析法將10個單項指標綜合成為4個相互獨立的綜合指標,可代表油菜耐鋁性86.36%的原始數據信息量。再根據4個綜合指標值的貢獻率求出其相應的隸屬函數值,并依據各綜合指標的相對重要性(權重)進行加權,得到不同基因型的耐鋁性綜合評價值(D值)。通過聚類分析將23個油菜品種劃分為3類,浙油50、德油5號、湘雜油2號等3個品種為耐鋁類型,中油雜12號、豐油730等13個品種為中度耐鋁類型,南油雜1號、創雜油5號等7個品種為不耐鋁類型。為了篩選油菜苗期的耐鋁性鑒定指標,分析耐鋁性鑒定指標與耐鋁性之間的關系,建立了耐鋁性評價的數學模型,以D值作為因變量、各指標耐鋁系數為自變量進行逐步回歸分析,得到最優回歸方程,23個品種苗期的耐鋁性預測值與D值極顯著相關。并且篩選出株高、根長、葉中可溶性糖含量、葉中脯氨酸含量等4項對耐鋁性有顯著影響的指標,可作為油菜苗期耐鋁性的鑒定指標。【結論】采用主成分分析、聚類分析和逐步回歸分析的方法進行油菜苗期耐鋁性的綜合評價較為可靠,既避免了單一指標的片面性和不穩定性,又揭示了油菜耐鋁相關性狀與耐鋁性的關系。
    糜子骨干種質遺傳多樣性和遺傳結構分析
    董俊麗,王海崗,陳凌,王君杰,曹曉寧,王綸,喬治軍
    中國農業科學. 2015, 48(16):  3121-3131.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.16.003
    摘要 ( 390 )   HTML ( 1 )   PDF (1295KB) ( 742 )   收藏
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    【目的】糜子生育期短、耐干旱、耐瘠薄、水分利用效率高,了解糜子資源的遺傳多樣性和遺傳結構,為今后糜子雜交育種、種質創新、挖掘抗旱基因及資源的高效利用提供理論依據。【方法】采用表型鑒定和SSR分子標記對糜子資源進行遺傳多樣性檢測。利用模糊隸屬函數法分析糜子種質的株高、主穗長、葉片長、葉片寬、主莖節數、主莖粗、單株穗重、單株粒重和千粒重9個表型性狀的分布情況。利用DPS7.05軟件進行表型性狀的遺傳多樣性分析、相關性分析和主成分分析,綜合評價糜子種質資源的優劣。利用CTAB法提取糜子嫩葉基因組DNA,并利用SSR分子標記技術對不同地區的96份糜子種質資源的基因組DNA進行PCR擴增,后經8%聚丙烯酰胺凝膠電泳分離,銀染后顯色。利用PowerMaker 3.25軟件計算每對引物的等位基因數(A)、主要等位基因頻率(M)、基因多樣性指數(He)和多態性信息含量指數(PIC),并進行N-J遺傳距離的統計分析;利用Structure 2.3.1分析群體遺傳結構。【結果】糜子表型遺傳多樣性分析表明:9個表型性狀分布集中,且絕大部分呈極顯著相關;單株粒重和單株穗重遺傳變異最豐富,不同省份的資源在表型性狀上表現出不同的遺傳多樣性,山西資源表型遺傳多樣性最豐富。采用主成分分析法和綜合評價法表明,內糜1號的綜合性狀表現最差,寧糜15號的綜合性狀表現最好。采用19對SSR引物對96份糜子種質資源進行遺傳多樣性分析,共檢測出112個等位變異;每個位點的等位變異數為3—9個,平均5.9個;平均主要等位基因頻率為0.7045;平均基因多樣性指數為0.4097;平均多態性信息含量位點百分數為39.2%。不同地理來源糜子種質資源的遺傳多樣性分析表明,各省份間糜子資源的親緣關系均較近;山西省資源的基因多樣性指數及多態性信息含量百分數最高,分別為0.357和33.01%。基于模型的遺傳結構分析和基于遺傳距離的聚類分析將試驗材料劃分為3個類群,兩種分類結果有一定相似性,皆與生態環境密切相關。【結論】糜子遺傳變異較為豐富,遺傳多樣性高,尤其是山西糜子資源的遺傳多樣性最豐富;不同地理來源的糜子種質資源親緣關系均較近,且其遺傳多樣性與生態環境密切相關。
    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    近20年黃淮海地區氣候變暖對夏玉米生育進程及產量的影響
    陸偉婷,于歡,曹勝男,陳長青
    中國農業科學. 2015, 48(16):  3132-3245.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.16.004
    摘要 ( 378 )   HTML ( 1 )   PDF (1005KB) ( 516 )   收藏
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    【目的】探求黃淮海地區近20年氣候變暖對夏玉米生長發育進程及產量的影響,為氣候變暖背景下夏玉米的高產穩產制定合理的應對措施提供理論依據。【方法】選取黃淮海地區,包括河北、京津地區、河南、山東、安徽和江蘇等地區進行區域研究,利用該地區近20年長期觀察的氣候數據和夏玉米生產數據以及歷史產量數據,采用相關分析和非線性多元回歸等分析方法,明確氣候因子(溫度和降水)與夏玉米生育期和產量的關系。【結果】近20年間黃淮海大部分地區夏玉米生長季內區域平均溫度呈上升趨勢,但存在地區間差異。降水方面,該區東北部的京津-河北地區與山東降水量呈下降的趨勢。與1990s相比,2000s河北和山東夏玉米營養生長期天數呈下降趨勢,分別下降2 d和1 d,河南呈上升趨勢,增加1 d;而生殖生長期呈上升趨勢,分別上升4 d和2 d,河南下降1 d。全生育期天數有所增加,平均增加2 d和1 d。河南保持不變。利用F檢驗法分析審定品種和試驗地玉米全生育期線性趨勢一致性。結果表明,審定品種生育期和試驗地玉米生育期變化呈現一致的趨勢,說明品種的變化是影響夏玉米生育期的因子。采用線性偏回歸測驗法分析品種和氣候因子對夏玉米生育期影響重要性。結果表明,氣候因子是夏玉米生育期變化的主要因子,影響率占75.3%。黃淮海地區(除江蘇外)夏玉米產量以增產為主。非線性分析表明,氣溫升高會導致黃淮海地區北部的河北與西部的河南夏玉米產量上升,東南部地區各省份夏玉米的減產。降水對該地區干旱少雨的北部地區夏玉米產量有正效應,對濕潤多雨的南部地區有負效應。此外,當GDD10上升時,黃淮海地區北部的河北與西部的河南的夏玉米產量會隨著上升,而東部和南部的山東、安徽與江蘇夏玉米產量將會下降;整個黃淮海地區,當GDD30上升時,會造成全地區夏玉米產量下降,且山東下降最為明顯。【結論】黃淮海地區夏玉米的實際生產受氣候變暖的影響,夏玉米對氣候變暖是逐步適應,可以利用其適應潛力,通過選育生育期長和耐熱的夏玉米品種和改進栽培措施來適應氣候變暖,從而提高夏玉米產量。
    磷高效野生大麥拔節期對植酸態有機磷的利用
    蔡秋燕,張錫洲,李廷軒,陳光登,吳德勇
    中國農業科學. 2015, 48(16):  3146-3155.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.16.005
    摘要 ( 298 )   HTML ( 1 )   PDF (373KB) ( 597 )   收藏
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    【目的】探討磷高效野生大麥對植酸態磷的吸收利用能力,分析植酸態磷處理對不同磷效率野生大麥生長、磷素吸收及根際土壤特征的影響,為闡明低磷脅迫下磷高效野生大麥對有機磷的利用機理提供理論依據。【方法】低磷土壤盆栽條件下,以前期篩選得到的野生大麥磷高效基因型IS-22-30、IS-22-25和磷低效基因型IS-07-07為供試材料,有機磷源為植酸鈉,設3個施磷水平,即不施磷(CK)、施磷(P)15 mg·kg-1土(Po15)、30 mg·kg-1土(Po30),研究拔節期有機磷處理對不同磷效率野生大麥生物量、磷素積累量、根系酸性磷酸酶和植酸酶活性、根際土壤酸性磷酸酶和植酸酶活性及有機磷各組分含量的影響。【結果】(1)隨有機磷水平提高,野生大麥生物量和磷素積累量均顯著增加,而根冠比呈減小趨勢。各處理下,磷高效基因型生物量、磷素積累量和根冠比均大于低效基因型。且隨著有機磷水平的提高,磷高效基因型生物量和磷素積累量增幅較大。(2)隨有機磷水平降低,野生大麥根系酸性磷酸酶和植酸酶活性均顯著增加。各處理下,磷高效基因型根系酸性磷酸酶和植酸酶活性顯著高于低效基因型,分別是低效基因型的1.15—1.24倍和1.18—1.34倍。(3)野生大麥根際土壤酸性磷酸酶與植酸酶的活性明顯高于非根際,且隨有機磷水平提高,土壤酶活性呈顯著增加的趨勢。各處理下,磷高效基因型根際土壤酸性磷酸酶和植酸酶活性顯著高于低效基因型,是低效基因型的1.23—1.33倍和1.15—1.30倍。(4)隨有機磷水平提高,野生大麥根際、非根際土壤各有機磷組分含量顯著增加。磷高效基因型根際與非根際土壤活性有機磷和中活性有機磷含量顯著低于磷低效基因型,而中穩性有機磷和高穩性有機磷含量無基因型差異。由于對有機磷的耗竭,根際土壤有機磷各組分含量低于非根際。磷高效基因型根際土壤活性較強的活性有機磷和中活性有機磷出現明顯虧缺,其虧缺范圍為0.64—1.12 mg·kg-113.8—33.9 mg·kg-1。【結論】磷高效野生大麥基因型通過根系或根際微域微生物分泌更多的酸性磷酸酶和植酸酶,提高根際土壤中活性有機磷和中活性有機磷生物有效性,從而具有較強的有機磷吸收利用能力,更能適應有效態磷缺乏的土壤環境。
    植物保護
    小麥條銹菌III型磷脂酰肌醇4-羥基激酶基因(PsPik1)的功能分析
    何付新,張陽,秦娟,馬微,康振生,郭軍
    中國農業科學. 2015, 48(16):  3156-3165.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.16.006
    摘要 ( 309 )   HTML ( 1 )   PDF (2879KB) ( 412 )   收藏
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    【目的】克隆小麥條銹菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici)III型磷脂酰肌醇4-羥基激酶基因(PsPik1),分析其在小麥條銹菌生長發育與致病過程中的作用。【方法】利用RT-PCR技術克隆PsPik1的cDNA序列,采用生物信息學技術分析該基因編碼蛋白分子特征并構建進化樹;運用實時熒光定量PCR技術,選用小麥條銹菌的延伸因子(elongation factor,EF)作為內參,明確該基因在小麥條銹菌夏孢子階段和侵染小麥后6、12、18、24、36、48 h以及3、5、7、9、11 d共12個發育時期的表達特征;利用病毒介導的基因沉默技術(BSMV-host-induced gene silencing,BSMV-HIGS),分析沉默PsPik1后對小麥條銹菌生長發育及致病性的影響。通過傳統酶切連接的方法構建重組載體BSMV:γ:PsPik1-as,利用體外轉錄技術獲得BSMV αβγ3個組分,在小麥二葉一心期接種BSMV: γ:PsPik1-as、BSMV: γ:0-as與BSMV: γ:TaPDS-as。接種病毒后第10天,在小麥第4葉接種條銹菌CYR32,接菌后24、48、120 h分別取樣,以檢測PsPik1的沉默效率和進行組織學觀察。樣品經染色處理后,統計分析接菌后48 h沉默植株與對照植株中條銹菌菌絲分支數、吸器母細胞數與菌絲長度的差異,及120 h沉默植株與對照植株中條銹菌菌落面積的差異。在接菌后12 d觀察條銹病發病情況并照相記錄。【結果】PsPik1開放閱讀框(open reading frame,ORF)全長4 485 bp,編碼1 494個氨基酸,具有III型磷脂酰肌醇4-羥基激酶典型的脂激酶特有結構域(LKU)、鈣神經傳感蛋白(NCS1)結合位點、Hom2結構域和PI3K/PI4K超家族激酶結構域。聚類分析表明,PsPik1聚于PI4KIIIβ類群,PsPik1與柄銹菌屬的Pik1親緣關系較近,與子囊菌Pik1親緣關系次之,而與動物及植物的PI4KIIIβ親緣關系較遠。實時熒光定量PCR結果表明,PsPik1在接種后6、12、18、24 h呈誘導上調表達趨勢,分別為夏孢子時期表達量的2.66、7.04、3.42、2.96倍,其中在12 h其表達水平最高。接種后36 h至5 d,PsPik1的表達水平開始下降,一直低于夏孢子表達水平,分別為夏孢子表達量的60%、30%、16%、15%。接種后7—11 d,PsPik1的表達量開始升高,在接種后11 d恢復至與夏孢子相當的水平。PsPik1基因沉默后的組織學觀察分析表明,與接種BSMV:γ:0-as(對照)相比,接種BSMV:γ:PsPik1-as植株中條銹菌組織分化與生長發育受到了不同程度的影響,表現在接菌后48 h菌絲長度和分支數目明顯減小,接菌后120 h菌落面積明顯減小。沉默效率檢測結果顯示,在接菌后24、48、120 h,接種BSMV:γ:PsPik1-as植株PsPik1的表達水平分別僅為對照植物的49%、49%、69%,表明PsPik1的表達明顯地受到抑制。【結論】PsPik1可能參與了病菌侵染初期的侵染結構分化及寄生關系的建立,在條銹菌致病過程中發揮重要作用。
    木爾坦棉花曲葉病毒及其伴隨的β衛星分子復合侵染引起廣東棉花曲葉病
    湯亞飛,何自福,杜振國,佘小漫,藍國兵
    中國農業科學. 2015, 48(16):  3166-3175.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.16.007
    摘要 ( 252 )   HTML ( 1 )   PDF (3792KB) ( 515 )   收藏
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    【目的】明確引起廣東棉花曲葉病的病原,為該病害的防控提供理論依據。【方法】應用PCR、滾環擴增(rolling circle amplification,RCA)、基因克隆及測序等技術獲得病毒分離物GD01基因組及衛星分子的序列,并對序列進行分析;通過構建GD01及其β衛星分子的侵染性克隆pGreenⅡ049-1.6A、pGreenⅡ049 -2.0β和利用農桿菌介導的注射接種方法,測定GD01及其β衛星分子對棉花的致病性;進一步通過Southern blot檢測對接種植株進行分析與驗證。【結果】侵染廣東棉花的病毒分離物GD01基因組僅含A組分(DNA-A),其全長為2 737 nt,且與在中國發現的木爾坦棉花曲葉病毒(Cotton leaf curl Multan virus, CLCuMuV)第一個分離物朱槿分離物G6序列相似性為100%。該病毒分離物也伴隨有β衛星分子,其全長為1 345 nt,與G6伴隨的β衛星分子(Cotton leaf curl Multan betasatellite isolate G6, CLCuMuB-[G6])序列相似性為99.9%。構建了GD01 DNA-A及其β衛星分子侵染性克隆pGreenⅡ049-1.6A、pGreenⅡ049-2.0β,農桿菌注射接種本氏煙,接種后15 d,二者混合接種的本氏煙植株新出的葉片表現明顯的皺縮、卷曲等癥狀;隨著時間的推移,本氏煙的癥狀越來越明顯。農桿菌注射接種棉花,接種后30 d,二者混合接種的棉花植株新出葉片開始出現葉脈變深綠色,葉片卷曲等癥狀;接種后90 d,二者混合接種的植株大部分葉片表現為葉片向上卷曲、葉脈深綠色、葉脈腫大等典型棉花曲葉癥狀,且與田間自然病株癥狀相同,而二者各自單獨接種的棉花植株沒有產生明顯的癥狀。Southern blot檢測結果顯示,表現典型曲葉癥狀的接種棉花植株均含有GD01 DNA-A及其β衛星分子,進一步支持這些癥狀是由GD01 DNA-A及其β衛星分子的共同侵染引起。【結論】病毒分離物GD01 DNA-A及其伴隨的β衛星分子與入侵中國的CLCuMuV第一個分離物朱槿分離物G6相同,CLCuMuV -[GD01]及其伴隨的CLCuMuB -[GD01]復合侵染引起廣東棉花曲葉病,利用農桿菌介導的侵染性克隆接種法,完成了CLCuMuV及其CLCuMuB復合侵染引起棉花曲葉病的柯赫氏法則(Koch's Postulates)。
    恒溫和溫室波動溫度下異色瓢蟲種群生命表
    趙靜,肖達,張帆,王甦
    中國農業科學. 2015, 48(16):  3176-3185.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.16.008
    摘要 ( 246 )   HTML ( 1 )   PDF (458KB) ( 715 )   收藏
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    【目的】異色瓢蟲(Harmonia axyridis Pallas)是一種重要的捕食性天敵昆蟲,廣泛應用于害蟲生物防治。生命表是研究外界環境因子對昆蟲發育、繁殖、存活及種群動態影響的工具。室內恒溫下異色瓢蟲生命表研究已有報道,但是在田間釋放時經歷的是晝夜波動溫度。與恒溫相比,波動溫度能顯著改變昆蟲的生物學特性。論文通過構建室內恒溫和溫室波動溫度下異色瓢蟲種群生命表,比較分析異色瓢蟲在兩種條件下的生活史和生命表參數,為規模化生產、釋放提供技術支撐,充分發揮其在生物防治中的作用。【方法】利用年齡-齡期兩性生命表分析室內恒溫和溫室波動溫度下異色瓢蟲發育歷期、存活率和繁殖率數據,并利用統計軟件SPSS17.0 t-test比較兩種溫度下生活史數據間的差異;應用Bootstrap方法計算種群參數的平均數和標準誤,并利用TWOSEX-MSChart 的t-test比較兩種溫度下種群參數間的差異。【結果】溫室波動溫度下異色瓢蟲發育歷期延長、成蟲壽命縮短,繁殖力降低。由年齡-階段特定存活率(sxj)和年齡-特定存活率(lx)可知溫室波動溫度下異色瓢蟲各發育階段存活率明顯降低。由繁殖力曲線(fxmx)可以看出室內恒溫下異色瓢蟲產卵時間長,產卵量高。兩種條件下異色瓢蟲期望壽命(exy)均隨年齡增加而縮短,且溫室條件下其期望壽命更短。生殖價值(vxj)是個體對未來種群的貢獻,隨著異色瓢蟲雌蟲的羽化生殖價值增加,當雌蟲產卵生殖價值達到最大,溫室波動溫度下異色瓢蟲的生殖價值要明顯低于室內恒溫下的。室內恒溫和溫室波動溫度下異色瓢蟲內稟增長率(r)分別為0.1395和0.0613 d-1,周限增長率(λ)分別為1.150和1.062 d-1,凈增殖率(R0)為257.3和13.3后代/個體,種群平均世代周期(T)為39.7和42.7 d。【結論】室內恒溫和溫室波動溫度下異色瓢蟲生活史特性和種群參數存在顯著差異,恒溫可能過高或過低的估計許多生命表參數,依據恒溫下得到的生命表數據進行田間釋放應用存在一定誤差,從而影響其防控效果。
    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    輪耕對渭北旱塬麥田土壤有機質和全氮含量的影響
    呂薇,李軍,岳志芳,陳寧寧,王淑蘭
    中國農業科學. 2015, 48(16):  3186-3200.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.16.009
    摘要 ( 276 )   HTML ( 1 )   PDF (451KB) ( 622 )   收藏
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    【目的】研究由秸稈覆蓋免耕、秸稈覆蓋深松和秸稈還田翻耕組成的不同保護性輪耕模式對渭北旱塬連作麥田土壤肥力的影響。【方法】2007—2014年在陜西合陽實施夏閑期免耕/深松輪耕(NT/ST)、深松/翻耕輪耕(ST/CT)、翻耕/免耕輪耕(CT/NT)、連續免耕(NT/NT)和連續翻耕(CT/CT) 5種不同耕作模式定位試驗,測定并分析2011—2014年小麥收獲后不同耕作處理下土壤有機質和全氮變化規律及產量差異。【結果】與連續翻耕相比,連續免耕有利于表層土壤有機質和全氮積累,而免耕、深松和翻耕組成的3種輪耕處理更有利于提高20—40和40—60 cm土層土壤有機質和全氮含量,其中隨著耕作年限延長,連續免耕處理下土壤養分逐漸表現出“上層富集,下層貧化”的現象;而免耕/深松輪耕更有利于耕層及耕層以下土壤養分均勻分布。隨著輪耕年限增加,各耕作處理0—60 cm土層土壤有機質含量和總量均呈現出整體增加趨勢,其中以免耕/深松處理增加趨勢比較明顯。與2007年相比,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕3種輪耕處理的0—60 cm土層年平均有機質含量增加速率分別為4.53%、3.02%和2.26%,2014年土壤有機質總量分別增加了4.07、2.68和1.65 kg·m-3。輪耕7年后,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕輪耕處理較連續翻耕處理0—60 cm土層土壤有機質含量分別顯著增加25.3%、15.2%和10.2%,有機質總量分別增加31.57%、21.45%和13.94%,其中免耕/深松處理較連續免耕有機質含量增加9.20%,總量增加3.84%。在2011—2014年期間,與連續翻耕相比,連續免耕和3種輪耕處理0—60 cm土層土壤全氮含量及總量均有不同程度增加。其中2014年免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕輪耕處理較連續翻耕處理0—60 cm土層土壤全氮含量分別增加17.3%、8.0%和6.4%,氮總量分別顯著增加了0.21、0.13和0.09 kg·m-3,其中,免耕/深松處理較連續免耕全氮含量增加了3.02%,總量減少了2.26%。2011—2014年冬小麥平均產量表現為深松/翻耕>免耕/深松>連續翻耕>翻耕/免耕>連續免耕,其中深松/翻耕和免耕/深松處理冬小麥平均產量接近,分別較連續翻耕處理顯著增產10.36%和9.80%,較連續免耕處理顯著增產17.84%和17.24%;翻耕/免耕較連續翻耕處理減產1.59%,較連續免耕處理增產5.08%,但差異不顯著。不同保護性輪耕措施下,各土層土壤有機質含量與全氮含量間呈顯著正相關;0—20 cm土層有機質含量與輪耕年限呈顯著線性相關。【結論】3種輪耕模式較連續翻耕有利于提高0—60 cm土壤有機質和全氮總量,且較連續免耕有利于土壤養分含量在耕層及耕層以下土層均勻分布,其中以免耕/深松輪耕處理效果最優,且增產效應較佳,為渭北旱塬連作麥田較適宜的休閑輪耕模式。
    沼液還田對旱地紅壤有機質及團聚體特征的影響
    鄭學博,樊劍波,周靜
    中國農業科學. 2015, 48(16):  3201-3210.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.16.010
    摘要 ( 252 )   HTML ( 1 )   PDF (457KB) ( 440 )   收藏
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    【目的】通過沼液還田試驗,探明沼液對旱地紅壤有機質含量、團聚體結構和穩定性的影響,為沼液合理應用及培肥旱地紅壤肥力,提升土壤結構提供理論依據。【方法】通過紅壤旱地2013—2014年沼液還田定位試驗,按照不同沼液全氮還田比例設6個等氮量(N-P2O5-K2O量均為120-90-135 kg·hm-2,對照除外)處理:對照(不施肥,CK)、100%化學氮(NPK)、85%化學氮+15%沼液N(BS15)、70%化學氮+30%沼液N(BS30)、55%化學氮+45%沼液N(BS45)和100%沼液N(BS100),分析各處理下土壤有機質含量(OM)、>0.25 mm機械穩定性(DR0.25)和水穩定性(WR0.25)團聚體含量、團聚體平均質量直徑(MWD)、幾何平均直徑(GMD)、團聚體穩定率(AR,%)和分形維數(D)等團聚體穩定性指標。【結果】沼液化肥配施處理土壤有機質含量(OM)較CK、NPK、BS100處理分別增加16.21%—21.34%、2.94%—7.49%、7.69%—12.45%,而且隨著沼液量增加呈先升高后降低趨勢;沼液化肥配施處理顯著提高土壤DR0.25和WR0.25團聚體含量,DR0.25較CK、NPK、BS100處理分別增加1.34%—6.66%、0.26%—5.52%、1.32%—5.25%,WR0.25較CK、NPK、BS100處理分別增加5.17%—10.37%、3.75%—8.88%、1.97%—4.94%,相關分析發現土壤有機質含量升高是土壤>0.25 mm機械穩定性(DR0.25)和水穩定性(WR0.25)團聚體含量增加的主要原因;沼液化肥配施處理機械穩定性團聚體平均質量直徑(MWD)、幾何平均直徑(GMD)顯著升高,而水穩定性MWD和GMD無顯著差異,同時,團聚體穩定率(AR,%)顯著高于CK和NPK處理,機械穩定性團聚體分形維數(D)較CK和NPK處理顯著降低,而水穩定性團聚體分形維數(D)無顯著差異。【結論】沼液化肥配施還田對提高旱地紅壤有機質含量、>0.25 mm機械穩定性和水穩定性團聚體含量及團聚體機械穩定性具有顯著作用,尤其是沼液全氮還田比例在30%—45%范圍,適宜在紅壤旱地地區推廣。
    園藝
    西雙版納黃瓜多心室性狀的QTL定位
    張開京,宋慧,薄凱亮,李季,馬政,婁群峰,錢春桃,陳勁楓
    中國農業科學. 2015, 48(16):  3211-3220.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.16.011
    摘要 ( 279 )   HTML ( 2 )   PDF (4955KB) ( 492 )   收藏
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    【目的】西雙版納黃瓜是中國特有的黃瓜種質資源,有多心室特性。在探明西雙版納黃瓜多心室性狀表現及遺傳規律的基礎上進行多心室QTL定位,為進一步了解其分子機理和標記輔助育種奠定基礎,也為黃瓜果實性狀改良提供有益參考和幫助。【方法】對‘北京截頭’黃瓜(CC3,3心室)和西雙版納黃瓜(SWCC8,5心室)不同時期的子房進行石蠟切片觀察;基于以‘北京截頭’黃瓜和西雙版納黃瓜為親本構建的含124個株系的F9代RIL群體,利用已完成的遺傳圖譜,結合兩個季節的RIL群體心室數目統計結果進行多心室QTL定位分析。【結果】石蠟切片觀察發現,西雙版納黃瓜子房由5個心皮內卷構成多心室的結構,與3心室黃瓜相比,其子房橫徑大且胎座數量多;QTL定位分析發現5個控制多心室性狀的QTL(LOD>2.5),分別分布在1、2、6號染色體上,其中位于1號染色體上的QTL ln1.1和ln1.3在2013年秋季、2014年春季這兩季統計結果中都穩定存在,ln1.1在兩季的LOD值分別為10.96和9.24,貢獻率分別為39.24%和20.49%,位于標記SSR16472—SSR12070。ln1.3在兩季的LOD值分別為27.31和21.45,貢獻率分別為75.90%和47.11%,位于標記UW083751SSR04278,認為這兩個位點是控制多心室的主效QTL,其余位點為微效位點ln1.1區段的遺傳距離為6.3 cM,物理距離為0.97 Mb,包含159個基因。ln1.3區段的遺傳距離為4.9 cM,物理距離為2.07 Mb,包含227個基因在ln1.1和ln1.3區段內分別預測了2個調控多心室性狀的基因,包括2個WD40重復蛋白基因(Csa1M071910.1Csa1M072490.1)和2個Aux/IAA生長素應答基因(Csa1M231530.1Csa1M207820.1)。【結論】位于1號染色體上的ln1.1和ln1.3是控制多心室性狀的主效QTL。預測2個參與植物激素信號轉導的基因Csa1M207820.1Csa1M231530.1,以及2個與WD40重復蛋白相關的基因Csa1M071910.1Csa1M072490.1為候選基因。
    蘋果WRKY基因家族生物信息學及表達分析
    谷彥冰,冀志蕊,遲福梅,喬壯,徐成楠,張俊祥,董慶龍,周宗山
    中國農業科學. 2015, 48(16):  3221-3238.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.16.012
    摘要 ( 632 )   HTML ( 10 )   PDF (15602KB) ( 18814 )   收藏
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    【目的】鑒定蘋果(Malus domesticaBorkh.)基因組上132個WRKY基因,為研究蘋果WRKY轉錄因子在非生物和生物脅迫以及生長和發育過程中的調控作用奠定相關理論基礎,也為進一步分析蘋果WRKY基因提供信息。【方法】利用HMMER 3.0軟件,通過WRKY保守域全蛋白序列PF03106用于鑒定蘋果WRKY基因。采用WebLogo 3、DNAMAN 5.0、MapInspect、MEME和MEGA5.1等軟件對其蛋白序列進行生物信息學分析。采用RT-PCR技術檢測蘋果WRKY基因的組織表達情況。【結果】鑒定得到132個蘋果WRKY基因。分組鑒定和進化樹分析結果顯示,蘋果WRKY蛋白分為I、II和III類型,I組共有24個成員可進一步分為I-C和I-N亞組,其鋅指結構是C2H2類型(CX4CX22-23HXH)。II組含有1個WRKY區域共有79個成員,可進一步分為II-a、II-b、II-c、II-d和II-e亞組,分別有8、12、31、14和14個成員,其鋅指結構為C2H2類型(CX4-5CX23HXH)。III組共有29個成員,其鋅指結構為C2HC類型(CX7CX23-24HXC);WRKY結構域分析顯示,其高度保守,絕大多數都含有WRKYGQK七肽和鋅指結構;染色體定位分析顯示,蘋果WRKY分布于蘋果17條染色體中,呈不均勻分布。染色體1和9上分布最多,為13個;其次是染色體12,分布12個;染色體2、5和14分布最少,為4個;基因結構分析表明,MdWRKY基因家族多數由2—5個外顯子組成,基因結構進化高度保守;保守元件分析表明,MdWRKY基因家族包含10個保守元件:元件1—6為WRKY盒;元件7—10為未知盒。MdWRKY基因家族都包含有WRKY盒,I組中含有2個WRKY盒,II-a和II-b亞組中含有未知元件8,III組中含有未知元件7和9。半定量結果顯示,12個MdWRKY均在根、莖、葉、花和果中表達,且呈現出多種相對表達模式。【結論】蘋果WRKY基因家族結構高度保守,可能參與調控蘋果生長和發育等過程。
    貯藏·保鮮·加工
    褐藻酸寡糖誘導下大豆營養成分的變化
    張迷敏,李靜梅,喬宇,彭晴,Ojokoh Eromosele,陳旭,謝越,杲龍,石波
    中國農業科學. 2015, 48(16):  3239-3248.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.16.013
    摘要 ( 257 )   HTML ( 1 )   PDF (1120KB) ( 337 )   收藏
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    目的】探索褐藻酸寡糖誘導大豆抗毒素生成和積累過程中,特別是當大豆抗毒素累積量達到最大時,大豆的異黃酮類化合物、氨基酸、寡糖、脂肪酸等營養成分的變化,為大豆的充分開發和利用提供科學依據。【方法】采用4%(w/v)的褐藻酸寡糖溶液作為誘導劑對大豆進行誘導。分別提取不同培養時間(0—6 d)下大豆中的異黃酮化合物、氨基酸、寡糖、脂肪酸等營養成分;利用高效液相色譜(HPLC)、全自動氨基酸分析儀、氣相色譜(GC)等方法檢測各培養時間下大豆營養成分的含量。【結果】經褐藻酸寡糖誘導后,大豆中的異黃酮化合物、氨基酸、寡糖、脂肪酸等含量均發生了變化。異黃酮類化合物中,大豆抗毒素的累積量在培養第5天時達到最高,由誘導前的0.01 mg·g-1升高至1.72 mg·g-1,第5天時香豆雌酚含量由開始時的15.74 μg·g-1升高至664.8 μg·g-1,染料木素含量由開始時的1.58 μg·g-1升高至24.03 μg·g-1,大豆苷元則由培養開始時的54.56 μg·g-1降低至19.02 μg·g-1。誘導組大豆中的總氨基酸含量由開始時的39.38%升高至43.45%,且蘇氨酸、亮氨酸等必需氨基酸含量也有所升高,非誘導組大豆中的氨基酸含量也有一定程度的提高,但含量總體低于誘導組大豆。誘導組大豆中蔗糖含量由培養開始時的53.72 mg·g-1減少至21.5 mg·g-1,棉籽糖和水蘇糖分別在培養第3天和第4天即被完全消耗;非誘導組大豆中蔗糖含量由培養開始時的53.72 mg·g-1減少至23.09 mg·g-1,且仍有少量的棉籽糖和水蘇糖被檢出。誘導組大豆中的脂肪酸總含量由培養開始時的14.27%降低至14.01%,但其中亞油酸的含量和比例有所增加。【結論】褐藻酸寡糖在誘導大豆獲得最高大豆抗毒素含量時,增加了大豆中異黃酮類化合物含量,提高了大豆蛋白質的營養價值,消除了大豆中的脹氣因子,并且在一定程度上提高了大豆的油脂品質。
    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    蛋清內注射三碘甲腺原氨酸對鴨出雛前后生長發育、血清中甲狀腺激素水平及肝臟中D1和D3表達的影響
    孫文強,胡艷,劉宏祥,姬改革,李慧芳,陳寬維
    中國農業科學. 2015, 48(16):  3249-3257.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.16.014
    摘要 ( 253 )   HTML ( 1 )   PDF (392KB) ( 393 )   收藏
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    【目的】以金定鴨為研究對象,孵化前向蛋清內注射三碘甲腺原氨酸(triiodothyronine,T3),檢測鴨出雛前后體重、胸淺肌重、血清中甲狀腺激素(thyroid hormones,THs)水平的變化,分析肝臟中I型脫碘酶(deiodinases I,D1)和Ⅲ型脫碘酶(deiodinasesⅢ,D3)mRNA表達、蛋白水平及酶活性的變化,探究外源性T3對鴨出雛前后生長發育及肝臟中脫碘酶表達的影響。【方法】將200枚金定鴨種蛋隨機分為對照組和試驗組,在孵化前從蛋的銳端往試驗組種蛋蛋清內注射100 μL含250 ng T3的生理鹽水,對照組注射不含T3的100 μL生理鹽水,兩組種蛋在相同條件下同期孵化。在27胚齡和7日齡時,記錄鴨的體重和胸淺肌重,采用放射免疫分析法檢測鴨血清中T3和四碘甲腺原氨酸(thyroxine,T4)水平,利用實時熒光定量PCR檢測鴨肝臟中D1和D3的mRNA表達,利用酶聯免疫吸附測定(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)法檢測鴨肝臟中D1和D3蛋白水平及酶活性。【結果】在27胚齡和7日齡時試驗組鴨的體重(P = 0.035,0.044)和胸淺肌重(P = 0.027,0.037)均顯著高于對照組;試驗組血清中T3和T4水平在27胚齡時與對照組之間差異不顯著(P > 0.05),而7日齡時均顯著低于對照組(P = 0.040,0.040);試驗組鴨肝臟中脫碘酶mRNA表達量僅D3在7日齡時顯著低于對照組(P = 0.040);在7日齡時試驗組鴨肝臟中D1和D3的蛋白含量和酶活性亦均顯著低于對照組(P = 0.017,0.045;P = 0.013,0.039)。鴨出雛前后的胸淺肌重與血清中T3水平呈強的負線性相關(r = -0.431,P = 0.025);血清中T3水平與肝臟中D3的mRNA表達呈極顯著正向相關(r = 0.778,P = 0.005),血清中T4水平與D1和D3的蛋白水平和酶活性均呈正線性相關(r = 0.685,P = 0.020;r = 0.662,P = 0.026;r = 0.710,P = 0.014;r = 0.705,P = 0.015)。【結論】蛋清內注射T3促進了鴨出雛前后生長發育,同時伴隨著出雛后循環中THs水平的降低,肝臟中D1和D3的表達發生下調。
    抑制體細胞衰老促進誘導性多潛能干細胞(iPSC)生成的研究進展
    魏如雪,郝海生,趙學明,杜衛華,朱化彬
    中國農業科學. 2015, 48(16):  3258-3265.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.16.015
    摘要 ( 329 )   HTML ( 1 )   PDF (383KB) ( 330 )   收藏
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    誘導性多潛能干細胞(induced pluripotent stem cell, iPSC)是指對體細胞實施特定的誘導方法,將體細胞重編程獲得的多潛能干細胞。最常用的誘導方法是利用基因導入技術,將與胚胎干細胞(embryonic stem cell, ESC)多潛能性相關基因的轉錄因子導入體細胞,激活內源多能性基因的表達,實現體細胞重編程。除轉基因外,使用某些小分子物質或蛋白質等也可以實現體細胞重編程。iPSC與ESC在形態學、表觀遺傳學和分化能力上高度相似。由于iPSC來源于普通成體細胞,避免了胚胎干細胞面臨的倫理道德和免疫排斥問題,使得這一技術在再生醫學和畜牧生產上都具有廣闊的應用前景。然而,iPSC的低生成率和高風險性逐漸成為制約該技術發展的主要障礙。生成效率和速率低,大大增加了獲得iPSC的難度,工作量大且成本高;高風險性使iPSC無法安全應用于再生醫學和生產轉基因動物。這成為iPSC科研工作者亟待解決的兩大問題。文章介紹了通過抑制體細胞衰老來促進iPSC生成的相關研究進展。該方法對體細胞重編程有顯著效果,但同時也存在較大的安全性爭議。控制細胞衰老凋亡的Ink4a/Arf位點,p53pRB、p21等基因和蛋白因子可以及時清除體內損傷細胞,促進細胞衰老凋亡,抑制細胞癌變,組成了維護機體健康的重要調控通路。近年研究表明,抑制促細胞衰老凋亡基因的表達可顯著提高iPSC生成的效率和速率,說明腫瘤發生和iPSC生成存在某些相同的調控通路。抑制體細胞衰老的方法主要有3類:改進培養液成分、使用新的轉錄因子和調節細胞培養環境。通過抑制體細胞衰老,最高可將小鼠iPSC生成效率提高到100%。這為高效獲得iPSC,探索iPSC及腫瘤的生成機制提供了新思路。同時,此方法存在較大安全性問題。iPSC最初是由Oct4,Sox2,Klf4,c-Myc等4種轉錄因子誘導而來,這些因子本身都存在致癌風險。抑癌基因的失活使獲得的iPSC致癌風險增大,成為制約該方法廣泛應用的最主要障礙。文章概括了2008年以來通過抑制體細胞衰老促進iPSC生成的研究進展、存在問題和應用前景。
    采用特異性探針藥物法測定雙峰駝CYP3A酶活性
    裴樂,張文彬,哈斯蘇榮
    中國農業科學. 2015, 48(16):  3266-3274.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.16.016
    摘要 ( 255 )   HTML ( 1 )   PDF (478KB) ( 276 )   收藏
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    目的】探究雙峰駝CYP3A酶體外活性及其對外源性藥物代謝的影響。【方法】將雙峰駝禁食過夜12 h,頸靜脈放血處死,立即于肝門靜脈處采集塊狀肝臟組織,洗去血污稱重勻漿后,采用Ca2+沉淀法制備雙峰駝肝微粒體,并通過BCA法測定其蛋白含量。同時優化雙峰駝肝微粒孵育體系,取不同濃度的雙峰駝肝微粒體蛋白懸液(0.016、0.031、0.063、0.125、0.250、0.500、1.000、2.000 mg?mL-1)、不同濃度的探針藥物咪達唑侖(MDZ)(7.813、15.625、31.250、62.500、125、250、500、1 000 µg?mL-1)分別加入到孵育體系中,37℃預孵育5 min后,加入NADPH溶液后再孵育不同時間(0、2、5、10、15、20、25、30 min)。待反應完全后加入冰冷的甲醇和地西泮(DZP)溶液,渦旋混勻,800 µL全部混合液體經14 500 r/min離心20 min后,取20 µL上清液進行高效液相色譜紫外檢測(HPLC-UV),確定最適底物濃度、最適酶濃度以及最適孵育時間。分別取濃度為7.813、15.625、31.250、62.500、125、250、500、1 000 µg?mL-1 MDZ探針藥物溶液20 µL與雙峰駝肝微粒體共同孵育15 min后,以混有內標DZP的冰冷甲醇終止反應,采用高效液相色譜紫外檢測法測定反應產物1'-羥基咪達唑侖(1'-OHMDZ)的動態含量,計算出部分藥物動力學參數。色譜條件:Sigma-Aldrich/Supelco Discovery C18色譜柱(150 mm×4.6 mm,5 μm);流動相為V(乙腈)V0.01 mol?L-1 PBS緩沖液)= 4060;等濃度洗脫20 min;檢測波長為254 nm;流速為0.8 mL?min-1;柱溫為30℃;進樣量為20 μL。【結果】使用Ca2+沉淀法制備的雙峰駝肝微粒體保持了酶的良好活性,能滿足后續體外藥物代謝試驗的基本要求,經BCA法測定其蛋白含量為(1.936±0.052) mg?mL-1雙峰駝肝微粒體蛋白懸液、探針藥物MDZ、PBS緩沖液、MgCl2溶液以及NADPH溶液構成雙峰駝肝微粒體孵育體系,隨著孵育時間的延長,酶和底物進一步反應,當MDZ濃度為125 µg?mL-1(終濃度為7.073 nmol?mL-1),肝微粒體濃度為2.000 mg?mL-1(終濃度為0.050 mg?mL-1)時,孵育15 min,酶和底物的結合最緊密,并呈現出飽和的狀態,故確定其終濃度和時間為最適濃度和最佳孵育時間。HPLC-UV法測定1'-OHMDZMDZDZP的出峰保留時間分別為6.710、11.383和15.263 min,各成分色譜峰分離良好,且不受肝微粒體孵育體系中其他干擾峰的影響HPLC檢測方法的精密度、穩定性及回收率的試驗結果均符合色譜測定的基本要求,即成功建立了準確、靈敏、可靠、重現性好的雙峰駝CYP3A酶特異性探針藥物的檢測方法。以底物MDZ濃度和反應產物1'-OHMDZ生成速率進行Lineweaver-Burk雙倒數作圖,分別計算出最大反應速Vmax和米氏常數Km。經Origin Pro8.6軟件進行線性回歸分析得到最大反應速度Vmax為(0.380±0.028)nmol?mg-1?min-1,米氏常數Km為(9.603±3.229)nmol?mL-1,以此體現酶和底物的反應情況,并對雙峰駝CYP3A酶的活性進行了間接測定。【結論】成功建立了跟蹤檢測CYP3A酶的特異性探針藥物MDZ及其代謝產物濃度的高效液相色譜紫外檢測方法MDZ在體內經CYP3A酶的特異性氧化代謝后主要生成1'-OHMDZ,本文以MDZ的代謝產物1'-OHMDZ的生成速率為檢測指標,首次對雙峰駝CYP3A酶的體外活性及酶與底物的相互作用特點進行了研究。
    研究簡報
    鹽脅迫對不同倍性金銀花光合特性的影響
    顏坤,趙世杰,徐化凌,吳從穩,陳小兵
    中國農業科學. 2015, 48(16):  3275-3286.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.16.017
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    【目的】研究四倍體和二倍體金銀花葉片光合作用對鹽脅迫的響應,特別是鹽脅迫對PSⅠ和PSⅡ性能以及協調性的影響,比較鹽脅迫下葉片光合特性的差異,分析鹽脅迫對葉片Na+、Cl-和丙二醛含量以及葉片生物量的影響,揭示不同倍性金銀花耐鹽脅迫的能力,為鹽堿地栽培品種的選擇提供參考。【方法】選用四倍體和二倍體金銀花為試驗材料,采用葉綠素熒光快速誘導動力學曲線和820 nm光反射曲線同步測定技術,結合氣體交換參數,研究中度(150 mmol·L-1 NaCl)和重度(300 mmol·L-1 NaCl)鹽脅迫對四倍體和二倍體金銀花葉片光合作用和光合機構的影響。金銀花植株定植于裝有石英砂的塑料盆中,Hoagland營養液培養。營養液中加入NaCl用于鹽處理,每天遞增50 mmol·L-1到達處理濃度(150和300 mmol·L-1),處理持續15 d。以不加入NaCl的營養液培養對照植株。鹽處理過程中選取枝條中部全展的葉片用于指標測定。【結果】中度鹽脅迫下,四倍體和二倍體金銀花葉片光合速率、氣孔導度和胞間CO2濃度顯著降低,但四倍體下降幅度小于二倍體,說明中度鹽脅迫下光合速率的降低是由氣孔限制引起的,四倍體葉片光合作用受氣孔限制程度較小。重度鹽脅迫下,四倍體和二倍體金銀花葉片光合速率也顯著降低,但四倍體下降幅度小于二倍體,能維持較高的光合活性。重度鹽脅迫7 d后,二倍體金銀花葉片Rubisco酶的活化狀態和羧化效率顯著降低,誘發PSⅡ光抑制,降低向PSⅠ電子傳遞的量子產額。因此,PSⅠ的還原受到抑制,820 nm光反射曲線應該顯示PSⅠ氧化幅度增加。但結果相反,PSⅠ氧化幅度卻顯著降低。重度鹽脅迫下,二倍體金銀花葉片PSⅠ也發生了光抑制,不能有效推動電子向PSⅠ受體側傳遞,抑制了PSⅠ的氧化,而PSⅠ光抑制程度高于PSⅡ,導致PSⅠ氧化幅度顯著降低,破壞了PSⅡ與PSⅠ的協調性。重度鹽脅迫15 d后,四倍體金銀花葉片Rubisco酶活化狀態和羧化效率顯著下降,但下降幅度小于二倍體金銀花,PSⅡ和PSⅠ的性能未受顯著影響,維持了PSⅡ和PSⅠ的協調性。因此,相對于二倍體,四倍體金銀花葉片在重度鹽脅迫下也具有較高的光合活性。鹽脅迫15 d后,二倍體金銀花葉片Na+、Cl-和丙二醛含量顯著增加,整株葉片干重顯著降低,其變化幅度大于四倍體金銀花,說明四倍體金銀花受離子毒害的影響較輕,這可能是其在鹽脅迫下維持較高光合性能的原因。【結論】鹽脅迫下,四倍體金銀花葉片能維持較高的氣孔導度和Rubisco酶的活化狀態,保持了PSⅡ和PSⅠ的協調性,因而具有較高的光合活性,能夠積累較多的生物量。因此,四倍體金銀花耐鹽脅迫的能力強于二倍體,更適于鹽堿地栽培。
    葡萄冬芽自然休眠誘導期間的呼吸代謝變化
    王海波,王孝娣,史祥賓,王寶亮,鄭曉翠,劉鳳之
    中國農業科學. 2015, 48(16):  3287-3295.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.16.018
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    【目的】研究葡萄冬芽自然休眠誘導過程中呼吸速率和呼吸途徑的變化規律,明確呼吸代謝與自然休眠誘導的關系,為休眠調控技術如無休眠栽培和秋促早栽培技術的發展提供理論依據,進而解決葡萄鮮果的周年供應問題。【方法】以‘貝達’嫁接的3年生高需冷量葡萄品種‘夏黑’和低需冷量葡萄品種‘京蜜’為試材,采用專一性呼吸抑制劑法借助氧電極測定葡萄冬芽呼吸速率及呼吸途徑的變化,結合利用單芽扦插沙基培養法界定自然休眠誘導的進程,研究自然休眠誘導過程中葡萄冬芽的呼吸代謝變化。【結果】低需冷量葡萄品種‘京蜜’的冬芽自然休眠誘導開始和結束的時間晚于高需冷量葡萄品種‘夏黑’,且自然休眠深度淺于高需冷量葡萄品種‘夏黑’。需冷量不同的‘京蜜’和‘夏黑’兩葡萄品種在自然休眠誘導期間冬芽的總呼吸速率變化趨勢相同,呈單峰曲線,于自然休眠誘導結束時達最大值;低需冷量葡萄品種‘京蜜’在自然休眠誘導結束時冬芽的總呼吸速率和增幅略低于高需冷量的葡萄品種‘夏黑’。‘京蜜’和‘夏黑’兩葡萄品種在自然休眠誘導期間,冬芽底物氧化水平和電子傳遞鏈水平上不同呼吸途徑的運行活性發生了明顯的變化,且變化趨勢基本一致,與其自然休眠進程緊密相關,其中冬芽底物氧化水平上的戊糖磷酸途徑(PPP)途徑的運行活性與容量、蛋白質脂肪-TCA途徑的容量和電子傳遞鏈水平上的交替途徑的運行活性與容量,隨著自然休眠進程的推進迅速增加;低需冷量葡萄品種‘京蜜’冬芽底物氧化水平上的PPP、蛋白質脂肪-TCA和電子傳遞鏈水平上的交替途徑等與自然休眠誘導密切相關的呼吸途徑的運行活性和容量都要略低于高需冷量葡萄品種‘夏黑’的冬芽。【結論】在自然休眠誘導期間,葡萄冬芽的總呼吸速率達最大值即峰值是葡萄冬芽自然休眠誘導期結束的標志。PPP途徑和交替途徑的運行活性與容量及蛋白質脂肪-TCA途徑的容量的迅速增加是葡萄冬芽進入自然休眠的關鍵,是葡萄冬芽自然休眠誘導期的標志性生理變化。
    寒泊肉羊繁殖性能分析
    陳曉勇,孫洪新,敦偉濤
    中國農業科學. 2015, 48(16):  3296-3302.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.16.019
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    【目的】缺乏自主高產、優質新品種導致肉羊單產能力低、羊肉品質差、利潤空間小是中國肉羊產業的一個關鍵問題。利用國外肉用綿羊品種與地方品種雜交可以提高單位產肉量,但由于雜交技術體系相對復雜,配套雜交利用體系不易掌握等原因導致亂交濫配現象嚴重,一些地方品種優異特性部分丟失。此外,從長遠角度,結合中國國情和農區特點培育自主肉用綿羊新品種是解決地方品種產肉性能差、填補專門化肉用綿羊品種空白的關鍵手段。寒泊肉羊是以小尾寒羊為母本,杜泊綿羊為父本進行雜交,以骨形態發生蛋白受體1B(BMPR1B)(A746G)基因分子標記作為提高種群產羔數的輔助手段,經過多年人工選擇和定向培育而成的農區肉用綿羊新種群。本研究是對寒泊肉羊繁殖性能進行分析,為下一步選育提供數據參考。【方法】統計了同等條件下飼養的寒泊肉羊和小尾寒羊繁殖相關指標,包括胎產羔數、產羔間隔(從上次產羔到下次產羔時間)、妊娠期(自配種到妊娠產羔時間)、初產日齡(從出生到第一次產羔時間間隔)。分析了兩個品種不同胎次對產羔數的影響,不同月份產羔母羊比例分布情況,以及寒泊肉羊產羔月份對下次產羔間隔的影響。【結果】寒泊肉羊和小尾寒羊初產日齡((440.46±92.40)d vs(490.48±42.71)d)、妊娠期((145.93±4.80)d vs(47.95±4.41)d)、產羔間隔((300.42±72.85)d vs(275.94±48.42)d)、胎產羔數(1.86±0.71 vs 1.82±0.50)均無顯著差別(P>0.05)。胎次對產羔數有顯著影響,隨著胎次增加胎產羔數呈現緩慢增加趨勢,在第5胎次達到高峰(2.15只),隨后產羔數下降。每年的第一季度為寒泊肉羊產羔高峰,即配種時間在上一年秋季,2月份產羔母羊比例最高為15.82%,即9月份配種妊娠數量較多,4—9月份產羔母羊比例低于理論平均值,6—8月份產羔母羊比例最小,以6月份最低。小尾寒羊4—7月份產羔母羊比例低于平均值,6月份產羔母羊比例最小為4.77%, 8月份到次年的3月份產羔母羊均在平均值8.33%以上。寒泊肉羊和小尾寒羊產羔均呈現一定季節性,二者差異不大。產羔月份對下次產羔時間間隔有一定影響,2月份產羔之后到下次產羔時間間隔最長為323 d,7—10月份產羔后到下次產羔間隔較短,為8個月左右。【結論】 寒泊肉羊繁殖性能遺傳了母本常年發情配種產羔的特性,初產日齡、妊娠期、產羔間隔、胎產羔數均無顯著差別。胎次對產羔數有顯著影響,產羔月份對下次產羔時間間隔有一定影響。
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