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當期目錄

    2015年 第48卷 第19期 刊出日期:2015-10-01
      
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    揚麥系列品種品質性狀相關基因的分子檢測
    張曉,張伯橋,江偉,呂國鋒,張曉祥,李曼,高德榮
    中國農業科學. 2015, 48(19):  3779-3793.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.001
    摘要 ( 289 )   HTML ( 5 )   PDF (1099KB) ( 413 )   收藏
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    【目的】明確揚麥系列品種品質基因分布,為遺傳育種和生產上應用揚麥品種提供參考。【方法】以21份揚麥系列品種的單系純種為材料。采用SKCS-4100型單粒谷物特性測定儀測定籽粒硬度。采用功能性標記和聚丙烯酰胺凝膠電泳分離技術對硬度、低分子量谷蛋白亞基(LMW-GS)、編碼直鏈淀粉合成關鍵酶的Wx、多酚氧化酶(PPO)、黃色素含量(PSY)和穗發芽抗性(Vp1)基因進行鑒定,利用SDS-PAGE蛋白質電泳技術對高分子量谷蛋白亞基(HMW-GS)和Wx蛋白亞基進行鑒定分析。【結果】籽粒硬度分析表明21份揚麥系列品種材料中,軟麥有16份,頻率為76.19%,而硬麥和混合麥僅為19.05%和4.76%。分子檢測表明硬麥和混合麥材料中有4份為pinb-D1b硬度基因突變,頻率為供試材料的19.05%,其硬度指數均在60左右;16份軟麥材料中未發現pinb-D1b硬度基因突變。HMW-GS分布情況為:Glu-A1位點1和Null頻率分別為38.10%和61.90%,Glu-B1位點7+8和7+9頻率分別為57.14%和42.86%,Glu-D1位點2+12和5+10頻率分別為85.71%和14.29%。LMW-GS以“Glu-A3cGlu-B3g”基因型為主,Glu-A3位點Glu-A3cGlu-A3d基因型頻率分別為90.48%和9.52%,Glu-B3位點Glu-B3gGlu-B3i基因型頻率分別為95.24%和4.76%。Wx分子檢測表明僅揚麥13為Wx-B1b突變型;Wx蛋白電泳分析表明僅揚麥13和揚麥5號Wx-B1位點蛋白亞基缺失。2AL位點上高PPO活性基因型Ppo-A1a和低PPO活性基因型Ppo-A1b的頻率分別為52.38%和42.86%,2DL位點低PPO活性基因型Ppo-D1頻率為90.48%。高和低黃色素含量標記基因Psy-A1aPsy-A1b,頻率分別為19.05%和80.95%。穗發芽抗性基因功能標記Vp1B3擴增出抗穗發芽Vp1Bc和感穗發芽Vp1Ba兩種基因型,頻率分別為90.48%和9.52%。【結論】揚麥系列品種多數為弱筋小麥,這與其pinb-D1位點為pinb-D1a、Glu-A1Glu-D1位點多為Null和2+12、Glu-A3多為c有關,可用作弱筋小麥育種的親本;揚麥158和揚麥16等品種中筋品質優良,可能主要與其pinb-D1位點發生變異有關,在中筋品質改良中應加強pinb-D1位點變異的選擇;揚麥1號、揚麥4號、揚麥5號、揚麥9號、揚麥18、揚麥19和揚麥22攜有低PPO活性和低黃色素含量基因,可用作改良面粉白度和色澤的親本;揚麥2號、揚麥4號和揚麥5號Glu-D1位點為“5+10”亞基,揚麥13和揚麥5號Wx-B1蛋白缺失,為揚麥系列品種中少有的優質性狀,可用于改良中筋小麥的蛋白質和淀粉品質。
    棉花花粉中高效轉錄U6啟動子的克隆及功能分析
    雷建峰,伍娟,陳曉俊,於添平,倪志勇,李月,張巨松,劉曉東
    中國農業科學. 2015, 48(19):  3794-3802.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.002
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    【目的】以棉花品種新海16基因組DNA為模板,克隆海島棉(Gossypium barbadense L.)GbU6啟動子,篩選出能在棉花生殖細胞中(花粉)高效轉錄的GbU6啟動子,為利用基因組編輯技術進行棉花分子育種奠定重要基礎。【方法】采用兩輪PCR方法克隆完整的GbU6啟動子。根據網上公布的棉花基因組數據庫序列,利用Primer 5.0軟件設計5對引物,進行第一輪能覆蓋完整GbU6啟動子的PCR擴增,產物克隆測序正確后,再利用transfer PCR法將GbU6啟動子精確亞克隆到CRISPR/Cas9基因組編輯載體中;第二輪擴增產物測序正確后,運用DNAMAN軟件對克隆成功的5個GbU6啟動子序列中具有轉錄功能的必要元件進行分析;然后以pBI101質粒DNA為模板,PCR擴增并克隆GUS報告基因,經酶切鑒定、測序正確后,用BbsⅠ酶切GUS,連入經同樣酶切后的5個GbU6啟動子對應的CRISPR/Cas9基因組編輯載體中,轉化、酶切鑒定,獲得對應的5種GbU6::GUS的表達載體。將含有CaMV35S啟動子驅動的GUS表達載體作為棉花花粉瞬時轉化的陽性對照,以上述6種表達載體DNA為模板,采用高保真酶的PCR擴增法獲得高濃度DNA片段,利用基因槍轟擊法將5種GbU6::GUS和陽性對照的DNA片段分別轉化棉花花粉,并進行GUS染色,最后用體式顯微鏡觀察染色情況。每個啟動子的基因槍轉化重復3次,最后根據染色深淺篩選出在棉花生殖細胞中高效轉錄的GbU6啟動子。【結果】經兩輪PCR擴增后獲得5種GbU6啟動子,啟動子長度分別為1 166、1 119、1 134、1 214和1 176 bp,并構建獲得了相應的5種CRISPR/Cas9基因組編輯載體;對擬南芥和克隆的5個GbU6啟動子序列進行序列比對,結果表明,GbU6啟動子區與擬南芥U6啟動子一樣,也含有比較保守的-60 bp位置的USE元件和-30 bp位置的TATA框,而且這兩個元件之間的距離也非常固定;用GbU6::GUS的DNA片段瞬時轉化棉花花粉,發現基因槍瞬時轉化的3次重復結果顯示克隆得到的5個GbU6啟動子有4個能驅動GUS在棉花花粉中表達,棉花花粉被染成藍色。其中GbU6-5P::GUS的染色相對較深,接近于CaMV35S啟動子。【結論】成功克隆了棉花生殖細胞中高效轉錄的GbU6啟動子,為構建棉花CRISPR/Cas9基因組編輯載體系統提供了有效的啟動子。
    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    麥茬高度對機播夏玉米苗期生長及水分利用的影響
    高英波,陶洪斌,朱金城,黃收兵,徐彩龍,盛耀輝,王璞
    中國農業科學. 2015, 48(19):  3803-3810.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.003
    摘要 ( 369 )   HTML ( 1 )   PDF (408KB) ( 409 )   收藏
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    【目的】在冬小麥-夏玉米輪作免耕留茬種植體系內,麥茬高度對土壤蓄水保墑能力、夏玉米出苗及生長發育具有重要影響。本研究在冬小麥-夏玉米輪作地區,探求適宜機播夏玉米苗期生長及高產高效的冬小麥留茬高度,為實現農藝栽培措施和農業機械化的高效、有機結合提供理論依據。【方法】試驗于2012—2014年在中國農業大學吳橋實驗站進行,以鄭單958為試驗材料,在大田條件下設3個麥茬高度(15 cm、25 cm、35 cm),其余部分隨機收粉碎覆蓋還田,采用機械化精量播種。通過測定夏玉米出苗率、苗期農藝性狀、干物質積累、田間耗水量、產量及構成因素和水分利用效率,比較分析小麥不同留茬高度對夏玉米播種出苗質量、苗期生長發育、產量及水分利用效率的影響。【結果】(1)35 cm麥茬處理能夠顯著降低播種到拔節期農田耗水量和全生育期農田耗水量,顯著增加夏玉米出苗率并提高田間株高整齊度。(2)35 cm麥茬能夠促進4葉展期株高和葉片的增長,但莖粗變細,差異均達到顯著水平(P<0.05)。(3)35 cm 麥茬處理下玉米拔節期的莖稈變粗,株高、葉面積指數和單株干物質積累均處于最高水平,其中干物重差異顯著。(4)與15 cm和25 cm麥茬高度相比,35 cm麥茬處理下玉米的3年平均籽粒產量分別增加了10.59%和5.31%,產量增加主要是由單位面積粒數的增加引起;3年平均水分利用效率分別提高了21.55%和12.64%(P<0.05),年際間水分利用效率也具有較大差異,降雨較多的年型,水分利用效率低。【結論】在3個麥茬高度下,35 cm麥茬處理蓄水保墑效果較好,有利于夏玉米苗期生長發育,在增加夏玉米產量和水分利用效率方面效果顯著,符合免耕留茬區域農業機械化播種的發展趨勢,應用前景廣闊。
    彩色棉抗氧化系統生理特征及纖維素累積對纖維品質的影響
    宋世佳,孫紅春,張永江,劉連濤,白志英,李存東
    中國農業科學. 2015, 48(19):  3811-3820.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.004
    摘要 ( 157 )   HTML ( 1 )   PDF (384KB) ( 409 )   收藏
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    【目的】研究黃河流域棉區不同纖維顏色棉花品種品質差異及棉鈴在發育進程中生理活性變化,探索其品質形成的主要時期和相關影響因素,為彩色棉的品質改良提供理論依據。【方法】在大田試驗條件下,以彩色棉品種中棉所51號(淺棕,CCRI 51,雜交棉)、中棉所81號(深棕,CCRI 81)、中棉所82號(深綠,CCRI 82)和普通棉(簡稱白棉,CK)國欣棉3號(GX 3)為試驗材料,對各小區棉株中部第5—6果枝的一、二果節當日花進行掛牌,于收獲期測定其纖維品質,并在花后10、15、20、30、40 d(days post anthesis,DPA)取掛牌棉鈴,分別測定鈴殼、棉籽、棉纖維的可溶性蛋白質含量、過氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量以及棉纖維的纖維素含量,研究不同顏色棉花品種纖維品質差異及棉鈴發育特點,并對二者進行相關性分析。【結果】纖維上半部平均長度、整齊度指數以及斷裂比強度三個指標均以雜交彩色棉(淺棕棉)最高,常規陸地棉三個指標的高低順序為:白棉>深棕棉>深綠棉。白棉鈴殼各時期可溶性蛋白質含量均顯著高于彩色棉品種,各品種各時期差異均達到顯著水平;白棉棉纖維可溶性蛋白質含量最大下降幅度時期為前期(10—20 DPA,降幅66.67%),而彩色棉品種為后期(20—40 DPA,降幅為23.08%—61.19%)。各品種鈴殼POD活性在花后10—20 DPA均有所上升,其中以深綠棉品種上升幅度最高,白棉和淺棕棉鈴殼POD活性在10 DPA時顯著高于深棕棉和深綠棉。白棉在10 DPA時鈴殼和棉籽SOD活性均為最高,兩棕色棉鈴殼SOD活性在棉鈴發育過程中均呈逐漸增加趨勢;淺棕棉棉籽SOD活性在30—40 DPA時提高了53.18%,顯著高于其他品種;深綠棉棉纖維SOD活性降低時期出現得較其他品種早10 d。白棉棉籽MDA含量在花后20—30 DPA時下降,而彩色棉均升高。淺棕棉纖維素快速累積開始期最早,持續期最長,白棉較深棕棉和深綠棉的纖維素快速累積起始期早3 d,持續期長1—5 d。10 DPA時棉籽MDA含量與棉纖維長度和斷裂比強度顯著負相關,鈴殼POD活性與纖維長度呈顯著正相關,纖維素快速累積持續期與纖維長度及強度顯著正相關;20 DPA時棉纖維可溶性蛋白質含量、30 DPA時棉籽MDA含量以及纖維素快速累積起始期與整齊度呈顯著負相關;20 DPA時棉籽MDA含量、30 DPA時鈴殼可溶性蛋白質含量、40 DPA時棉纖維MDA含量與馬克隆值呈顯著正相關;40 DPA時棉籽可溶性蛋白質含量、20 DPA時棉纖維POD活性與伸長率顯著正相關。【結論】彩色棉棉鈴相比于白棉,較低的抗氧化酶系統活性在纖維發育前期(0—20 DPA)阻礙了纖維初生壁的形成及生長,在纖維發育后期(20—40 DPA)促進了色素類物質在次生壁沉積,這就降低了纖維素在次生壁的積累。彩色棉較短的纖維素累積持續期以及較晚的纖維素快速累積起始期是造成彩色棉品質低的直接原因。
    中美大豆Ⅲ熟期組代表品種根系形態和活力的比較研究
    郭小紅,王興才,孟田,張惠君,敖雪,王海英,謝甫綈
    中國農業科學. 2015, 48(19):  3821-3833.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.005
    摘要 ( 257 )   HTML ( 1 )   PDF (375KB) ( 316 )   收藏
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    【目的】研究中美大豆(Glycine max(L.)Merr.)Ⅲ熟期組不同年代育成代表性品種根系的形態和活力,及其對施肥水平的響應,試圖揭示大豆品種根系性狀隨產量改良的演變趨勢。【方法】以祖先親本相同(均來自Williams和Amsoy),分別在中國遼寧省和美國俄亥俄州(相同緯度)育種程序下育成的代表性品種為試材,于2012和2013年盆栽條件下,采用隨機區組試驗設計,在大豆幼苗期(V2)將磷酸二銨水溶后均勻施入盆中,施肥量設3個水平,分別為0、150 mg·kg-1干土、300 mg·kg-1干土。在大豆苗期(V4)、開花期(R2)、鼓粒中期(R6)和鼓粒末期(R7)取樣,于植株子葉節處剪斷,套上內置脫脂棉的離心管,利用吸液差重法測定根系傷流量;用Epson Expression 10000XL儀掃描洗凈的根系,使用WinRhizo2012軟件分析掃描圖像,測定根系總長度、根系總表面積和根毛數量;采用氯化三苯基四氮唑法(TTC法)測定根系活力;將掃描完畢的根系在105℃下殺青30 min,80℃下烘干至恒重,測定根系干重;在成熟期測定單株籽粒產量。【結果】隨著大豆品種產量的遺傳改良,俄亥俄品種和遼寧品種的根系總長度、根系總表面積、根毛數量、根干重、根系傷流量和根系活力的改良趨勢一致,均隨產量的改良呈遞增趨勢,特別是在鼓粒中期和鼓粒末期,根系形態和活力等指標隨育成年代增加而增幅較大。相同年代品種相比,俄亥俄品種根系總長度、根系總表面積、根毛數量、根系傷流量和根系活力的改良程度大于遼寧品種。隨著施肥水平增加,俄亥俄當代品種和遼寧當代品種在中肥(150 mg·kg-1干土)和高肥(300 mg·kg-1干土)水平下根系性狀值均表現較高,而俄亥俄中期品種和遼寧中期品種在中肥水平下表現最佳。在相同施肥水平下,當代品種根系形態和活力等指標大于共同親本和中期品種。相關和通徑分析表明,苗期、開花期、鼓粒中期、鼓粒末期根系總長度、根系總表面積、根毛數量、根干重、根系傷流量、根系活力均與單株籽粒產量呈極顯著正相關,其中根系活力與單株籽粒產量相關性最為密切。【結論】在大豆品種產量改良過程中,俄亥俄品種和遼寧品種根系形態和活力等指標的改良趨勢相同,其根系總長度、根系總表面積、根毛數量、根系傷流量和根系活力均隨產量改良呈遞增趨勢,但俄亥俄品種的改良程度大于遼寧品種。俄亥俄品種和遼寧品種根系的耐肥性均得到增強,兩地區當代品種的根系性狀值在中肥和高肥條件下均表現較高,而中期品種在中肥水平下表現最好。
    植物保護
    中國40個小麥農家品種和甘肅南部40個生產品種抗條銹病基因推導
    王吐虹,郭青云,藺瑞明,姚強,馮晶,王鳳濤,陳萬權,徐世昌
    中國農業科學. 2015, 48(19):  3834-3847.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.006
    摘要 ( 296 )   HTML ( 1 )   PDF (386KB) ( 316 )   收藏
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    【目的】明確中國小麥農家品種與甘肅南部生產品種抗條銹性類型及可能含有的抗性基因和遺傳多樣性,為抗源的選擇與利用提供參考。【方法】苗期于自控溫室內使用中國當前小麥條銹菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici)流行小種CYR32,成株期于大田病圃使用當前主要流行小種和重要致病類型共12個菌系組成的混合菌種對80個供試材料進行抗病性鑒定與評價。基因推導在溫室用25個毒性譜不同的小麥條銹菌系于苗期接種30個已知抗條銹病基因載體品系及對照銘賢169、17個國際鑒別寄主和供試品種,根據供試品種和標準品系對不同菌系的侵染型,對農家品種和生產品種進行抗性譜比對分析和系譜分析,解析其可能含有的抗條銹病基因或基因組合及抗性譜,并通過NTSYSpc-2.2軟件計算遺傳相似系數,以UPGMA法進行聚類分析,將其抗性歸類。【結果】供試品種大多具有良好的成株期抗性,除清農1號、清農2號、紅殼小麥(2)在成株期表現感病,蘭天3號、蘭天4號、蘭天6號等20個品種在成株期表現慢銹性外,其他品種均表現中抗至免疫的抗性水平。品種抗性多由全生育期抗性、部分由成株抗性提供。甘肅生產品種中抗病基因以Yr9Yr24Yr26為主,有的還含有其他未知抗條銹病基因。其中,蘭天1號、蘭天14號、蘭天17號、蘭天21號、清農4號等含Yr9;蘭天24號、中梁04335、天選51號可能含Yr24;蘭天17號、蘭天23號、蘭天25號、中梁17號、中梁04260、天選43號、天選48號可能含Yr26。農家品種中有19份材料含有未知抗條銹病基因,其余21份材料不能確認含已知抗病基因Yr1Yr2Yr4Yr6Yr7Yr8Yr40,可能含有未知基因。聚類分析發現,甘肅生產品種大都抗性譜較寬,遺傳相似性較高;40份材料的抗條銹性相似系數范圍在0.30—1.00,在抗性相似系數為0.70水平上可分為3大類,其中蘭天15號單獨聚為1類,清農1號和清農2號聚為1類,其余37份材料聚為1大類。農家品種抗性譜寬窄不一,顯示出遺傳多樣性水平較高;40份材料的抗條銹性相似系數范圍在0.38—1.00,在抗性相似系數為0.70水平上可分9大類。【結論】供試品種均有良好的抗條銹性,相對于甘肅南部生產品種,供試的農家品種更具豐富的遺傳多樣性和有效抗條銹病基因,可作為抗源在育種中加以利用。
    氟唑活化酯對黃瓜抗枯萎病的誘導作用
    石延霞,徐玉芳,謝學文,柴阿麗,王微微,李寶聚
    中國農業科學. 2015, 48(19):  3848-3856.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.007
    摘要 ( 344 )   HTML ( 1 )   PDF (1656KB) ( 391 )   收藏
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    【目的】誘導抗病劑可以誘導寄主植物的系統抗病性作用,具有持效性和廣譜性的特點,研究旨在明確新型誘導抗病劑氟唑活化酯(fluoro-substituted benzothiadiazole derivatives,FBT)對黃瓜抗枯萎病的誘導作用,為該化合物的誘導抗病性機理的深入研究提供參考。【方法】利用50 mg·L-1 FBT在黃瓜苗期移栽前3—4片真葉時噴霧誘導1次,3 d后移栽定植于含有黃瓜枯萎病菌(Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum Owen)的土壤中,緩苗后以葉面噴霧的方式進行第2次誘導,之后每隔7 d噴霧誘導1次,共誘導3次,對照誘導抗病劑苯并噻二唑(BTH)也采用同樣的誘導方法,對照殺菌劑70%甲基硫菌靈可濕性粉劑1 500倍液則采用灌根施藥,通過調查病情指數以評價其對枯萎病的抗病作用;研究FBT對枯萎病菌侵染黃瓜的影響,將供試黃瓜催芽至0.5 cm胚根后,浸泡于50 mg·L-1 FBT中胚根誘導1次,待播種后黃瓜生長至2片子葉期開始第2次誘導,以后每隔7 d誘導1次,共誘導3次,第3次誘導后24 h灌根接種黃瓜枯萎病菌,并于接種后1、3、5、7、9、11、14、16、20、24、29 d分別取黃瓜根組織,于冰水中清洗,利用酸性品紅染色技術評價FBT誘導黃瓜后對枯萎病菌侵染的影響,利用Maule反應和甲苯胺藍染色技術評價FBT對黃瓜根組織中木質素和酚類物質的沉積情況的影響,利用分光光度-比色法測定FBT誘導黃瓜后根組織中富含羥脯氨酸糖蛋白(HRGP)及β-1,3-葡聚糖酶活性,以分析FBT誘導黃瓜后根組織抗病性變化情況。【結果】誘導抗病性表達發現,50 mg·L-1的FBT對黃瓜抗枯萎病的誘導效果可達62.01%,高于對照誘導抗病劑BTH和殺菌劑70%甲基硫菌靈可濕性粉劑的防治效果。FBT誘導后的黃瓜在接種后7 d開始有枯萎病菌的侵染,此時未誘導只接種的黃瓜根組織因受枯萎病菌侵染,已經出現大量菌絲及孢子,FBT的誘導增強了寄主的抗病性反應,從而抑制了病原菌的侵染。同時經FBT誘導后4 d未接種及誘導后接種兩個處理的根組織中具有大量褐色木質素沉積,尤其是根表皮細胞壁及韌皮部木質素沉降量明顯,表現深褐色。對酚類物質的觀察發現,在FBT誘導后2 d開始出現酚類物質沉積,誘導后4和6 d時,根組織中熒光信號較強,酚類物質沉積量較大,誘導后8 d時,根組織中熒光信號消失,酚類無明顯沉積,木質素和酚類物質積累量的增加,以達到增強細胞壁的抗性,抵御病原菌的侵染的作用。在FBT誘導后1 d抗病相關蛋白HRGP和β-1,3-葡聚糖酶活性也明顯增強,并一直保持在較高水平,為抵御病原菌侵染做準備。【結論】FBT誘導黃瓜產生了對枯萎病的抗病作用,同時黃瓜根組織通過次生代謝物質沉積量的增加及抗病相關蛋白活性增強,達到增強寄主根組織細胞壁的抗性,從而抵御病原菌的侵染,是具有發展前途的新型誘導抗病劑。
    橘小實蠅幼蟲解毒酶系基因應對高效氯氰菊酯脅迫的組織特異性表達
    申光茂,王曉娜,黃勇,豆威,王進軍
    中國農業科學. 2015, 48(19):  3857-3865.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.008
    摘要 ( 247 )   HTML ( 1 )   PDF (519KB) ( 511 )   收藏
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    【目的】基于橘小實蠅(Bactrocera dorsalis)轉錄組數據,系統分析橘小實蠅幼蟲解毒代謝酶系基因在受到高效氯氰菊酯持續脅迫時的表達模式,鑒定其中起主要作用的基因,并探討這些基因組織差異表達的生物學意義。【方法】利用qPCR技術檢測橘小實蠅幼蟲受到高效氯氰菊酯持續脅迫后,30個解毒代謝酶系(GSTs、P450s、CCEs)基因在整蟲、中腸以及脂肪體的表達水平變化情況。【結果】在高效氯氰菊酯持續脅迫作用下,橘小實蠅8個GSTs基因中,其mRNA表達量出現明顯上調的主要是Delta家族的4個基因,它們在中腸和脂肪體均出現了5.6—32.5倍的過量表達,而其他家族的GSTs基因經高效氯氰菊酯脅迫后沒有出現明顯的應激反應。同時,Delta家族的GSTs基因雖然在中腸和脂肪體對藥劑脅迫有積極的響應,但是它們的表達在整蟲卻沒有明顯的變化。6個CCEs基因在整蟲中出現一定程度的上調,其中α-E3基因的表達量上調了4.1倍,但是這些基因在中腸和脂肪體均沒有出現上調的情況。16個P450s基因的定量分析結果表明,有多個P450s基因的mRNA的表達出現了上調,且大部分基因屬于CYP4和CYP6兩個家族。其中,CYP4家族中出現明顯上調反應的主要有CYP4D47(中腸)、CYP4E9(整蟲、脂肪體)和CYP4P5(整蟲、脂肪體)。CYP4AD1的表達量在中腸和脂肪體均有一定程度的上調,而在整蟲中沒有變化。另外,CYP4S18CYP4AC4沒有出現應激表達或者表達量的變化不明顯。CYP6家族中,CYP6A48CYP6A41在脂肪體的表達量顯著上調,分別提高了18.0和9.6倍,CYP6G6CYP6A50在脂肪體的表達量也有一定程度的上升,而CYP6EK1的表達量雖然在整蟲提高了4.8倍,但是在中腸和脂肪體并沒有明顯的變化。其他家族的P450s基因,如CYP12C2CYP9F6CYP12N1CYP309B1等基因的表達量經高效氯氰菊酯脅迫后在脂肪體中也出現了顯著的上調,而CYP317B1的表達量在藥劑壓力下并沒有明顯的變化。【結論】橘小實蠅幼蟲在應對高效氯氰菊酯脅迫時,體內的解毒代謝酶系基因集中在中腸和脂肪體高水平表達,但存在整體保持平衡的現象,推測橘小實蠅在應對殺蟲劑的持續脅迫時,存在趨于平衡的能量分配策略,即通過提高能量的利用效率,減少在抵御外源殺蟲劑傷害時額外能量的消耗。這種可以避免出現適合度代價的策略可能是昆蟲應對環境壓力的一種重要適應機制。
    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    中國兩大優勢產區小麥重金屬鎘含量調查與膳食暴露評估
    陸美斌,陳志軍,李為喜,胡學旭,李靜梅,王步軍
    中國農業科學. 2015, 48(19):  3866-3876.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.009
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    【目的】分析中國兩大小麥優勢產區小麥重金屬鎘的污染水平和特點,明確不同消費人群食用小麥引起的鎘膳食暴露風險,以期為中國農產品質量安全監管提供科學依據。【方法】在中國黃淮海和長江中下游兩大小麥優勢產區的8個省(市)采集2013年收獲的小麥樣品393份,利用低溫消解進行前處理,通過石墨爐原子吸收分光光度計測定全部小麥樣品中鎘濃度,分析不同區域不同品種小麥鎘的含量差異。結合中國不同消費人群的小麥消費數據和體重信息,利用非參數概率方法對小麥鎘的膳食暴露量進行評估。【結果】中國兩大小麥優勢產區的小麥鎘含量均值為(0.032±0.051)mg·kg-1,97.5%的小麥樣本鎘含量低于國家限量要求。長江中下游優勢產區的小麥鎘含量均值為(0.060±0.091)mg·kg-1,黃淮海優勢產區的小麥鎘含量均值為(0.024±0.025)mg·kg-1,長江中下游小麥優勢產區的小麥鎘含量水平顯著高于黃淮海小麥優勢產區的小麥鎘含量水平,不同品種、同一品種的小麥鎘含量也存在一定的差異。中國不同消費人群對于小麥鎘的膳食暴露風險不同,總體表現為:農村高于城市,低齡高于高齡,18歲以下的消費人群呈現女性高于男性,18歲以上的消費人群則呈現男性高于女性的特點。中國不同消費人群對于小麥鎘的平均暴露量為國際食品添加劑聯合專家委員會(JECFA)推薦的PTMI(暫定每月耐受攝入量:25 μg·kg-1 bw)的9.0%—16.8%,P97.5百分位數暴露量為PTMI的28.9%—53.8%,暴露量最高值出現在4—7歲女童,暴露量最低值出現在60—70歲女性。中國城市消費人群對于小麥鎘的膳食暴露風險表現為:低齡高于高齡,男性高于女性,但60—70歲的城市消費人群中女性偏高于男性,并且城市女性消費人群中14—18歲和45—60歲兩個年齡段的暴露量偏低,中國城市消費人群對于小麥鎘的平均暴露量為PTMI的7.3%—13.1%,P97.5百分位數暴露量為PTMI的23.4%—42.2%,暴露量最高值出現在4—7歲男童,暴露量最低值出現在14—18歲女性。中國農村消費人群對于小麥鎘的暴露量呈現與全國類似的規律,平均暴露量為PTMI的9.6%—17.9%,P97.5百分位數暴露量為PTMI的30.9%—57.4%,暴露量最高值出現在4—7歲女童,暴露量最低值出現在60—70歲女性。【結論】中國黃淮海小麥優勢產區和長江中下游小麥優勢產區的小麥受到的重金屬鎘污染程度較輕,區域間和品種間差異都較為明顯。中國不同消費人群對于小麥鎘的膳食暴露風險不同,食用這些區域生產的小麥引起的鎘暴露量較低,且風險在可接受的水平。
    基于數字圖像技術的冬油菜氮素營養診斷
    魏全全,李嵐濤,任濤,王振,王少華,李小坤,叢日環,魯劍巍
    中國農業科學. 2015, 48(19):  3877-3886.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.010
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    【目的】利用田間氮肥梯度試驗探討數字圖像技術對冬油菜氮素營養無損評估預測的可行性,明確該技術的最佳數碼參數和方程模型,為數字圖像技術進行冬油菜氮素無損診斷提供依據。【方法】2013—2014年在湖北省武穴市開展不同施氮處理田間試驗,以冬油菜為試驗材料,設置不同氮素水平(0、90、180、270和360 kg·hm-2),分別于六葉期、十葉期、蕾薹期和開花期,利用數碼相機獲取冠層數字圖像數據,同時采集植株樣品分析其生長特征值,研究其相關性并建立氮素營養參數的方程模型。利用2014—2015年獨立氮肥水平試驗,對上述方程模型擬合精度進行驗證并繪制1﹕1線性關系圖。【結果】數字圖像紅光值(R)、紅光標準化值(NRI)和綠光與藍光比值(G/B)與冬油菜氮營養狀況常規診斷指標地上部生物量、葉片氮濃度和葉綠素濃度等呈負相關關系,而綠光值(G)、藍光值(B)、綠光與紅光比值(G/R)、藍光與紅光比值(B/R)、綠光標準化值(NGI)和藍光標準化值(NBI)則與上述指標呈正相關關系,紅光標準化值(NRI)與其他數碼參數相比能更好地表征冬油菜的氮素營養狀況,蕾薹期紅光標準化值NRI與氮肥用量、地上部生物量、葉片氮濃度、葉綠素濃度、氮素吸收量和氮營養指數之間的關系可分別用線性方程y(t·hm-2)=-8.003x+2.706、y(t·hm-2)=-106.072x+38.200、y(g·kg-1)=-692.99x+ 261.84、y(mg·g-1)=-12.750x+5.665、y(kg·hm-2)=-4087.416x+1414.274和y=-27.198x+9.812來表達,其相關性達到極顯著水平。2014—2015年獨立試驗模型檢驗結果表明,葉片氮濃度、葉綠素濃度和氮營養指數實測值與預測值的決定系數R2分別為0.917**、0.746**和0.953**;均方根誤差RMSE分別為0.821、0.330和0.228;相對誤差RE %分別為26.32%、28.57%和28.39%,模型預測精度較好。【結論】數字圖像技術可以用于冬油菜氮素營養的評估預測,評估時期為蕾薹期(包括)之前均可,最佳預測參數為紅光標準化值NRI,參數的最佳方程模型為直線方程函數。
    園藝
    蘋果部分種質資源分子身份證的構建
    高源,劉鳳之,王昆,王大江,龔欣,劉立軍
    中國農業科學. 2015, 48(19):  3887-3898.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.011
    摘要 ( 242 )   HTML ( 2 )   PDF (496KB) ( 776 )   收藏
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    【目的】以國家果樹種質興城梨、蘋果圃保存的131份蘋果地方品種、育成品種及其野生近緣種為試材,利用TP-M13-SSR標記構建蘋果種質分子身份證。【方法】基于TP-M13-SSR指紋圖譜,篩選可以將蘋果種質區分的引物組合,并對其等位基因進行編碼建立種質分子身份證。【結果】(1)從131份材料中隨機選取兩份材料,對第一次PCR條件進行優化和引物篩選,從32對合成引物中篩選出16對穩定性高和重復性好的TP-M13-SSR引物用于131份蘋果屬植物指紋圖譜構建。(2)16對SSR引物在供試種質間共檢測出等位基因326個,每對引物平均檢測到等位基因數為20.3個。CH05d04對種質擴增的等位基因數最多為49個,位點期望雜合度最高為0.878;其次是CH01f07a為48個。利用PopGen32軟件計算引物的多態性信息含量,16對引物的平均多態性信息含量為0.7558。16對SSR引物可區分供試蘋果種質資源數量從11份到71份不等,平均每對SSR引物可區分49份蘋果種質,區分率為8.09%—52.21%。其中對蘋果種質區分率最高的是CH01f07a,最低的為BGT23b。(3)根據引物擴增的多態性信息含量和對蘋果種質的區分率,將兩者均較高的引物CH05d04、CH01f07a、CH03d07、CH04e03、CH04h02和CH04g07兩兩組合,CH04h02和CH01f07a引物組合分辨率最高,可以區分120份蘋果種質。繼續增加組合中引物數量,在增加到3對引物時,即可將全部蘋果種質區分開來。(4)把可以將全部供試蘋果種質資源材料全部區分的3對核心引物CH04h02、CH05d04和CH01f07a獲得等位基因按照從大到小的順序排列,并用阿拉伯數字從01開始賦值;將每份材料在3個位點獲得的等位基因按照賦值數字編碼獲得每份供試材料獨有的字符串,利用條碼技術將每對引物的分子身份證轉化成可被機器快速掃描的條碼分子身份證。【結論】依據引物擴增的多態性信息含量和對蘋果種質的區分率,篩選核心引物組合,區分全部供試蘋果地方品種、育成品種及其野生近緣種質資源,并基于指紋圖譜構建其可被機器快速識別的分子身份證,使每份種質具有可辨的分子身份證,達到利用最少、最特異引物區分最多蘋果種質的目的。
    核桃種子油體發育及不同品種種子子葉油體特征差異分析
    陳虹,潘存德,王蓓,肖真真,胡淵,胡國俊
    中國農業科學. 2015, 48(19):  3899-3909.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.012
    摘要 ( 206 )   HTML ( 4 )   PDF (3021KB) ( 386 )   收藏
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    【目的】通過觀察不同核桃品種種子油體發育過程,分析其成熟期子葉油體特征,旨在尋找核桃種子油體合成的起始時間及發生位置,了解不同品種種子在子葉油體特征上的差異及其與含油率間的關系,加深對新疆早實核桃品種種子細胞超微結構的認識。【方法】以新疆早實核桃品種‘溫185’和‘新新2號’為試驗材料,采用索式脂肪測定儀檢測核桃種子脂肪含量,并運用透射電子顯微鏡技術觀察種子發育進程中細胞器的發育消解及油體發育過程。【結果】花后30 d,核桃種子胚中開始存在單獨的細胞,各細胞壁之間界限清晰;單獨細胞中開始形成各種細胞器。花后50 d,細胞內的細胞器更為豐富,同時內質網數量不斷增多,且以條狀為主。花后60 d,內質網兩端開始膨脹增厚,零星出現油體,隨后種子胚中的油體數量不斷增加直至成熟。細胞中的內質網數量于花后90 d開始減少,其余各種細胞器于花后110 d開始消解。花后120 d,細胞被油體和蛋白體填滿。子葉細胞中的油體積累滯后于胚中的油體積累,花后60 d才開始形成單獨細胞且細胞內已出現各種細胞器,同時子葉細胞中的內質網已開始膨脹增厚。至花后80 d,內質網才開始分泌小泡,形成油體,晚于胚20 d。成熟期核桃種子子葉細胞完全被油體和少量蛋白體充實,油體呈橢球體或不規則多面體,較少為球體,且油體個體間的形態與大小特征存在較大差異。種子含油率相對較高的‘溫185’子葉貯藏細胞內油體數量較種子含油率相對較低的‘新新2號’少,但其直徑和截面積之和卻較大,且在兩個品種間分別存在極顯著(P<0.01)和顯著(P<0.05)差異。【結論】核桃種子胚和子葉中的油體主要發生于內質網,在花后60 d開始積累,且子葉中油體的積累滯后于胚,二者不具有同步性。成熟后種子子葉貯藏細胞內油體直徑大小和截面積之和是導致‘溫185’與‘新新2號’種仁含油率產生差異的內在主要因素。
    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    釀酒酵母菌對綿羊瘤胃上皮細胞β-防御素-1(SBD-1)基因表達的影響
    金鑫,張曼,范燕茹,王佩,楊銀鳳
    中國農業科學. 2015, 48(19):  3910-3918.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.013
    摘要 ( 199 )   HTML ( 5 )   PDF (2282KB) ( 411 )   收藏
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    【目的】探索益生性釀酒酵母菌對綿羊瘤胃上皮細胞β-防御素-1(sheep beta-defensin-1, SBD-1)表達的調節作用,為在分子水平上揭示益生菌對防御素的調控機理提供一定的理論基礎及依據。【方法】首先將新鮮的綿羊瘤胃組織用PBS和抗生素處理后進行瘤胃上皮細胞原代培養,當原代細胞數量長到細胞培養瓶的85%以上時,將細胞傳于12孔板用于細胞刺激試驗。同時將活化并純化后的釀酒酵母菌25℃、180 r/min有氧培養48 h后,進行5次平行平板計數試驗,根據平板計數的數據處理方法,得到濃度為5.2×108 CFU·mL-1的釀酒酵母菌液,再通過倍比稀釋把所得菌液依次稀釋成濃度為5.2×107、5.2×106、5.2×105、5.2×104 CFU·mL-1的菌液,用以上不同濃度(5.2×104 —5.2×108 CFU·mL-1)的釀酒酵母菌對體外培養的綿羊瘤胃上皮細胞分別進行不同時間(2、4、8、12、24 h)的刺激,并設置對照組用DMEM/F12培養基代替釀酒酵母菌。然后提取總RNA,逆轉錄為cDNA后,利用實時熒光定量PCR技術和酶聯免疫吸附測定(ELISA)法檢測瘤胃上皮細胞中SBD-1表達差異。最后用SAS 9.2軟件對數據進行相關差異性分析。【結果】熒光定量PCR結果表明,在各時間組內SBD-1 mRNA的表達量隨著菌液濃度的增加均呈先升高后降低的趨勢,當菌液濃度為5.2×107 CFU·mL-1時表達量達到最大,并與對照組和其他濃度組相比差異極顯著(P<0.01)。當菌液濃度一定時,SBD-1 mRNA的表達量先是隨著刺激時間的延長而呈上升趨勢,刺激時間為12 h時SBD-1 mRNA表達量達到峰值,之后呈下降趨勢。因此,當濃度為5.2×107 CFU·mL-1的菌液刺激瘤胃上皮細胞12 h后,SBD-1基因的表達量達到最高,且與此濃度下其他時間組的表達量相比差異極顯著(P<0.01)。ELISA檢測結果顯示,SBD-1蛋白表達趨勢與SBD-1 mRNA檢測結果基本一致。不同濃度的菌液分別刺激綿羊瘤胃上皮細胞2、4、8、12、24 h后均能提高共培養上清中SBD-1蛋白的表達,且與對照組相比存在極顯著差異(P<0.01)。在菌液濃度為5.2×107 CFU·mL-1刺激瘤胃上皮細胞12 h后SBD-1蛋白分泌水平達到最高,與此濃度下各時間組相比差異極顯著(P<0.01)。【結論】釀酒酵母菌能夠提高綿羊瘤胃上皮細胞SBD-1的表達,且菌液濃度為5.2×107 CFU·mL-1刺激瘤胃上皮細胞12 h后,SBD-1的表達量達到最高。
    雞mir-1658前體基因多態性分析
    耿立英,張傳生,趙書雨,陳娟,鞏元芳,劉錚鑄,朱文進,李祥龍
    中國農業科學. 2015, 48(19):  3919-3930.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.014
    摘要 ( 181 )   HTML ( 1 )   PDF (2604KB) ( 248 )   收藏
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    【目的】研究雞gga-mir-1658前體區基因遺傳變異/單倍型及其在品種間的分布,分析其對microRNA二級莖環結構和靶基因選擇的影響,旨在篩選其中具有潛在生物學功能的變異位點,為進一步揭示其對gga-mir-1658基因表達調控的影響及表型效應奠定基礎。【方法】根據雞gga-mir-1658基因組序列(GenBank登錄號:NR_035151.1)設計一對特異性引物,采用PCR產物直接測序的方法,對太行雞(95只)、北京油雞(83只)和來航雞(42只)3個雞種220只個體的gga-mir-1658基因前體區進行多態性檢測。使用DNAman、MEGA和mfold軟件進行pre-gga-mir-1658基因組序列的比對分析和二級結構模擬。通過SHEsis軟件和Haploview軟件進行配對連鎖不平衡分析和單倍型分析。使用miRanda軟件對gga-mir-1658的靶基因及其復合物自由能變化進行預測分析。【結果】在pre-gga-mir-1658基因共發現6個變異位點,其中次要等位基因頻率≥5%位點有g.28 C>G、g.31 C>T、g.70 G>A和 g.71 G>–,4個變異位點均定位于gga-mir-1658基因成熟體的種子區。遺傳變異特征分析顯示,g.70 G>A 位點表現為低度多態(PIC<0.25),其余3個位點均表現為中度多態(0.25<PIC<0.50)。適合性檢驗表明,除了來航雞的g.31 C>T、g.71 G>–位點、太行雞的g.71 G>–位點以及北京油雞的g.70 G>A位點之外,其他變異位點在各雞種均處于哈代-溫伯格平衡狀態(P>0.05)。連鎖不平衡和單倍型分析表明,各突變位點之間存在弱連鎖平衡;從3個品種雞中共檢測到11種單倍型,其中H1(C C G –)和H11(G T G G)是群體的優勢單倍型,頻率均大于25%。生物信息學分析表明,種子區的突變可影響gga-mir-1658基因前體二級結構的空間構型和自由能,其中H6單倍型突變體的自由能最高(41.00 kcal·mol-1),H2和H5單倍型突變體的自由能最低(35.70 kcal·mol-1);群體的優勢單倍型H1和H11突變體的自由能分別為-36.10和40.04 kcal·mol-1。gga-mir-1658基因不同單倍型成熟體種子區序列存在差異,在gga-mir-1658-5p存在“AUACCAU”、“AUACCAC”2種種子區序列,gga-mir-1658-3p共有“AACUCUG”、“AGCUGUG”、“AACUGUG”和“AGCUCUG”4種種子區序列。針對gga-mir-1658的預測靶基因的生物信息學分析顯示,它們主要在基因表達調控、細胞凋亡、免疫系統的發育和B細胞激活等基本生物學過程中顯著富集;此外,種子區變化可以影響gga-mir-1658成熟體對靶基因的選擇。【結論】(1)gga-mir-1658基因種子區存在4個具有潛在生物學功能和表型效應的突變位點,可組成11種單倍型,其中H1(C C G –)和H11(G T G G)在北京油雞、太行雞和來航雞為優勢單倍型。(2)種子區突變影響gga-mir-1658基因前體二級結構的穩定性和靶基因的選擇,可能是具有潛在表型效應的重要功能位點。
    動物尿液中苯乙醇胺A膠體金快速檢測方法的建立
    聶雯瑩,羅曉琴,李金超,李行,吳廣,王琳琛
    中國農業科學. 2015, 48(19):  3931-3940.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.015
    摘要 ( 201 )   HTML ( 1 )   PDF (1192KB) ( 453 )   收藏
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    【目的】苯乙醇胺A為一種新型違禁添加劑,目前的檢測方法繁瑣耗時,故建立動物尿液中苯乙醇胺A膠體金免疫層析快速檢測方法。【方法】通過苯乙醇胺A與溴代戊醛發生親核取代反應,制備得到苯乙醇胺A半抗原,將苯乙醇胺A半抗原與載體蛋白偶聯得到免疫原和包被原,經TNBS法測定半抗原與載體蛋白偶聯比。用免疫原免疫BALB/c小鼠,制備特異性單克隆抗體,采用間接競爭ELISA方法測定單克隆抗體的靈敏度。選取與苯乙醇胺A結構類似的13種同類藥物利用間接競爭ELISA方法進行單克隆抗體特異性的測定,計算交叉反應率。并通過膠體金、單克隆抗體-膠體金標記物、結合物釋放墊、反應膜、樣品吸收墊的制備以及試紙條的組裝,建立了動物尿液中苯乙醇胺A膠體金快速檢測方法,測定試紙條的檢測限、假陽性率、假陰性率以及與ELISA方法的檢測豬尿樣品結果比較,驗證試紙條的準確度,其中ELISA方法的標準品濃度分別為0、0.1、0.3、0.9、2.7、8.1 μg·L-1,對豬尿樣品的最低檢測限為0.5 μg·L-1,回收率為75%—105%。【結果】苯乙醇胺A半抗原制備結果顯示從苯乙醇胺A的氨基端引入末端代醛基的連接臂,得到苯乙醇胺A衍生物,即苯乙醇胺A半抗原。TNBS法測定結果顯示苯乙醇胺A-BSA和苯乙醇胺A-OVA成功偶聯,苯乙醇胺A半抗原-BSA偶聯比為11.38,苯乙醇胺A半抗原-OVA偶聯比為10.66。間接ELISA檢測結果顯示MC-73雜交瘤細胞株的上清效價為1﹕2×103,腹水效價為1﹕5×107,較MC-33和MC-29的效價高,抗苯乙醇胺A單克隆抗體對苯乙醇胺A的IC50為0.365 μg·L-1,較MC-33和MC-29的IC50低,得到MC-73單克隆抗體腹水靈敏度最高。苯乙醇胺A單克隆抗體與克侖特羅、萊克多巴胺和沙丁胺醇等共13種苯乙醇胺A的同類化合物的交叉反應率均小于1%,試紙條檢測限為5 μg·L-1,假陽性率為0,假陰性率為0。檢測實際動物尿液樣品時,試紙條與ELISA測定結果沒有差異。【結論】成功研制出靈敏、特異、簡便、快速的苯乙醇胺A膠體金免疫層析試紙條,可直接檢測動物尿液,無需樣品前處理,反應只需5 min即可得到檢測結果。適合中國基層獸藥檢測實驗室和企業大批量樣品集中篩查及現場檢測。
    研究簡報
    小麥新品種周麥23號的遺傳構成分析及其特異引物篩選
    鄒少奎,殷貴鴻,唐建衛,韓玉林,李楠楠,李順成,黃峰,王麗娜,張倩,高艷
    中國農業科學. 2015, 48(19):  3941-3951.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.016
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    【目的】探討親本對黃淮麥區小麥新品種周麥23號的遺傳貢獻和周麥23號的遺傳構成并篩選出其特異引物,用于檢測周麥23號的品種真實性。【方法】利用覆蓋小麥21條染色體的340個SSR標記對周麥23號及其親本周麥13號、新麥9號進行簡單重復序列(SSR)標記分析,解析親本的遺傳物質在周麥23號中傳遞頻率和遺傳貢獻率。同時可以篩選到若干個周麥23號不同于任一親本的引物,利用周麥23號的姊妹系、衍生品種對這些特異標記進行二次篩選,最終選擇1-2個周麥23號的特異引物,并利用黃淮麥區的主推品種周麥22號、濟麥22、矮抗58、鄭麥366等14份材料對最終篩選的特異引物進行驗證。【結果】雙親周麥13號和新麥9號對周麥23號的遺傳貢獻差異較大,周麥13號對周麥23號的遺傳貢獻率為63.04%,遠高于新麥9號對周麥23號的遺傳貢獻率(36.96%)。雙親遺傳物質在周麥23號的選育過程中發生了偏分離現象。在不同基因組和染色體水平上,親本對周麥23號的遺傳貢獻率變化較大,母本周麥13號對周麥23號的遺傳貢獻率范圍分別在23.1%(1B)—100% (4A、6A、3B、4B、6B、4D);父本新麥9號對周麥23號的遺傳貢獻率范圍在0(4A、6A、3B、4B、6B、4D)—76.9%(1B)。從147個多態性標記中鑒定出周麥23號的7個特異位點,即Xwmc344Xbarc84Xwmc326Xwmc468Xwmc479、Xgwm428和Xcwm65。通過二次篩選得到1個周麥23號的特異引物Xcwm65,可用于鑒定周麥23號與黃淮麥區小麥品種的特異性,同時可以用于區分周麥23號的部分姊妹系(除A4、A5和A6以外)及其大部分衍生品種(除B7、B8和B12以外)。【結論】明確了2個親本對周麥23號的遺傳貢獻率,掌握了周麥23號的遺傳構成并繪制了基因型圖,同時篩選出1個周麥23號的特異引物Xcwm65,可用于鑒定周麥23號的真實性。
    大喇叭口及灌漿期倒伏對夏玉米產量損失的研究
    李樹巖,馬瑋,彭記永,陳忠民
    中國農業科學. 2015, 48(19):  3952-3964.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.017
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    【目的】研究不同生育時期和倒伏類型對夏玉米干物質積累、產量及產量構成因素的影響,定量評估倒伏對夏玉米造成的產量損失。【方法】以浚單20為試驗材料,開展2個生長季夏玉米倒伏田間控制試驗,分別在大喇叭口期和灌漿期進行不同類型人工倒伏模擬。大喇叭口期倒伏處理為:輕度根倒伏(BR1)、重度根倒伏(BR2)、低節位莖倒伏(BSL)和高節位莖倒伏(BSH);灌漿期倒伏處理分別為:輕度根倒伏(FR1)、重度根倒伏(FR2)、低節位莖倒伏(FSL)和高節位莖倒伏(FSH)。研究倒伏后夏玉米的葉面積指數、干物質量、產量及產量構成因素(穗長、穗粗、禿尖率、穗粒數和百粒重)的變化,計算表征玉米受害程度的相對損失率。【結果】倒伏會顯著降低葉面積指數,其中灌漿期莖倒伏損失率最大,成熟期葉面積指數較對照分別降低38.9%(FSL)和50.7%(FSH)。倒伏后地上部干物質積累量減少,除灌漿期輕度根倒伏(FR1)外,其他時期及類型倒伏總干物質積累量均顯著降低 (P<0.05),其中灌漿期莖倒伏處理干物質積累量降低最顯著,乳熟后期總干物質積累量不增反降,分別較對照降低34.9%(FSL)和46.8%(FSH)。同時,倒伏影響干物質在莖、葉和穗中的分配,莖、葉干物質量所占比例增加,穗干物質量比例降低,其中灌漿期莖倒伏莖稈干物質量比例顯著增高,較對照提高9.2%(FSL)和3.7%(FSH),穗干物質量顯著降低,較對照減少9.9% (FSL)和7.0%(FSH)(P<0.05)。倒伏使穗變短、變細,禿尖增加。灌漿期倒伏穗長顯著縮短,比對照短3—4 cm,穗粗顯著降低(P<0.05),2年試驗中除FSL(2012年)處理外,灌漿期倒伏的禿尖率均顯著高于對照(P<0.05),大喇叭口期倒伏禿尖率與對照差異不顯著, 其中FSH(2011年)處理禿尖率最高,達27.4%。倒伏災害同時影響穗粒數和百粒重,倒伏后均表現出減少趨勢,與產量的相關系數分別為0.729和0.842(P<0.01)。受2年試驗條件差異影響,2011年各倒伏處理的穗粒數顯著低于對照,2012年僅灌漿期莖倒伏與對照差異顯著。倒伏影響百粒重,其中灌漿期處理最顯著(P<0.05)。穗粒數和百粒重與產量顯著相關,相關系數分別為0.729和0.842(P<0.01)。倒伏顯著降低產量,除大喇叭口期輕度根倒伏BR1外,其他倒伏處理的產量均顯著低于對照(P<0.05)。大喇叭口期倒伏BR2、BSL和BSH產量損失率2年平均分別為13.9%、27.9%和27.1%;灌漿期倒伏FR1、FR2、FSL和FSH產量損失率,2 年平均分別為29.0%、38.4%、45.0%和48.3%。【結論】相同倒伏類型,灌漿期倒伏較大喇叭口期倒伏影響更大;在同一生育時期,莖倒伏比根倒伏影響更明顯,但莖倒伏高、低節位處理之間產量損失差異不顯著。各倒伏處理的產量損失表現為灌漿期莖倒伏最高,大喇叭口期根倒伏最低。
    ‘瑞都香玉’葡萄果實揮發性成分在果實發育過程中的變化
    張克坤,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(19):  3965-3978.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.018
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    【目的】早熟、具有玫瑰香味的鮮食葡萄具有較廣闊的市場前景,了解各類香氣組分及相關代謝途徑在果實發育過程中的變化規律,把握香氣組分形成的關鍵時期,為早熟葡萄品種品質調控技術的提出提供理論依據。【方法】以‘貝達’嫁接的4年生早熟葡萄品種‘瑞都香玉’為試材,使用頂空固相微萃取結合氣相色譜與質譜聯用技術,測定在幼果發育期(花后第3周)至過熟期(花后第12周)果實中揮發性組分的變化。根據各組分的變化探究相關代謝途徑的更替,并利用主成分分析確定發育階段與各類香氣組分間的關系。【結果】根據可溶性固形物及可滴定酸含量的變化可以確定‘瑞都香玉’葡萄在花后第5周即可進入果實轉色/軟化期,花后第9周進入果實成熟期。里那醇、橙花醇、香葉醇、香茅醇、萜品醇等主要呈香型萜烯類組分峰值出現的時期不同,橙花醇、香葉醇含量在成熟初期達到最大值,里那醇、萜品醇含量在成熟中期達到峰值,香茅醇含量在成熟期具有波動性。E-2-己烯醛、己醛為成熟期主要的C6化合物,其含量在轉色期以后即可達到峰值,成熟期時含量降低;Z-3-己烯醛主要出現在幼果發育期,轉色期時含量處于較低水平。β-紫羅蘭酮、大馬士酮等降異戊二烯衍生物及苯甲醛等芳香族化合物在成熟期時含量處于較低水平或消失。綜合各揮發性組分的含量變化可得,萜烯類組分在各發育期均有積累,過熟期含量降低;酯類物質集中出現在幼果發育期,成熟初期含量有所升高;醛酮類物質集中出現在轉色初期;C6化合物在轉色期有不同程度的升高,成熟期后含量有減少趨勢;醇類物質在轉為成熟期后含量開始減少;芳香族化合物集中在轉色期以前;酸類物質在轉為成熟期后有所增加。轉色期以前為酯類物質、芳香族化合物變化的關鍵時期,轉色期為醛酮類物質變化的關鍵時期,轉色期至成熟期為成熟期特征萜烯類物質、C6化合物、酸類物質變化的關鍵時期。【結論】果實發育早期亞麻酸裂解途徑Z-3-己烯醛支路活躍,進入轉色期后,脂肪酸代謝其他支路與萜烯類物質合成路徑活躍性增強;成熟期發育過程中,主要香氣成分的積累都有減弱,轉色期轉為成熟期時為果實香型形成的關鍵時期。‘瑞都香玉’主要呈香型萜烯成分的積累具有差異性,里那醇、萜品醇含量在成熟期仍有增加,綜合考慮C6組分與萜烯類成分的變化,果實香氣成熟期稍晚于生理成熟期,適當延遲采收有助于其特征香型的形成。
    過氧化氫改性蘋果渣膳食纖維的研究
    耿乙文,哈益明,靳婧,李慶鵬
    中國農業科學. 2015, 48(19):  3979-3988.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.019
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    【目的】研究過氧化氫對蘋果渣膳食纖維的改性作用,為提高蘋果渣可溶性膳食纖維含量、改善蘋果渣理化性質提供一種簡單高效、成本低廉的方法。【方法】采用不同pH和濃度的過氧化氫溶液處理果汁廠蘋果渣,經醇沉、干燥、粉碎后,制得過氧化氫改性蘋果渣。研究pH及過氧化氫濃度對改性蘋果渣得率、膳食纖維組成及含量、物理性質及結構特性的影響。其中,膳食纖維組成及含量包括總膳食纖維(Total dietary fibre, TDF)含量、不可溶性膳食纖維(Insoluble dietary fibre, IDF)含量、可溶性膳食纖維(Soluble dietary fibre, SDF)含量,物理性質包括改性蘋果渣持水力、膨脹力、持油力、堆積密度、顏色,結構特性包括改性蘋果渣熱穩定性、超微結構,并檢測改性蘋果渣中過氧化氫殘留量。【結果】(1)過氧化氫溶液的pH對蘋果渣理化結構性質具有顯著影響。過氧化氫溶液濃度相同時,經酸性(pH 3.8)、中性(pH 7)過氧化氫處理的蘋果渣,TDF含量、持水力、膨脹力、持油力均有不同程度的提高,而SDF含量、堆積密度較原果渣無顯著變化,顏色變暗。經堿性(pH 11.5)過氧化氫處理的蘋果渣,SDF含量顯著提高,持水力、膨脹力、顏色等理化性質均得到極大改善,堆積密度增加,TDF含量較未處理蘋果渣有所提高。熱重及超微分析結果表明,酸性、中性過氧化氫處理后蘋果渣熱穩定性及超微結構與原果渣相比無明顯差異,堿性過氧化氫處理后蘋果渣熱穩定性下降,超微結構變得緊密平滑。(2)過氧化氫溶液濃度對蘋果渣理化結構性質也具有顯著性影響。在pH為11.5的堿性條件下,使用不含過氧化氫的溶液處理后,蘋果渣理化結構性質與經酸性、中性過氧化氫處理的蘋果渣相似。隨著過氧化氫濃度逐漸升高,蘋果渣SDF含量逐漸增加,SDF含量由3.30%增加到19.02%—28.32%,提高476%—758%,膨脹力、顏色逐漸改善,堆積密度增加,持水力先上升后下降,蘋果渣得率、TDF、IDF含量逐漸下降,持油力未得到改善。此外,隨著過氧化氫濃度升高,蘋果渣結構性質也發生變化,蘋果渣熱穩定性逐漸降低,結構變得更加松碎。(3)過氧化氫殘留量檢測結果表明,過氧化氫在處理過程中可完全分解除去,改性蘋果渣中無殘留。【結論】堿性過氧化氫處理可作為一種清潔高效的提高蘋果渣SDF含量并改善蘋果渣理化性質的改性方法,改性效果與過氧化氫pH及濃度密切相關。
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