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當期目錄

    2015年 第48卷 第24期 刊出日期:2015-12-16
      
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    水稻粒厚主效位點qGT8精細定位和候選基因分析
    高方遠,羅正良,任鄄勝,吳賢婷,陸賢軍,蘇相文,呂建群,任光俊
    中國農業科學. 2015, 48(24):  4859-4871.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.24.001
    摘要 ( 505 )   HTML ( 9 )   PDF (4910KB) ( 924 )   收藏
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    【目的】在已鑒定的稻谷粒長、粒寬和粒厚QTL的基礎上,對控制粒厚的主效QTL進行精細定位和候選基因分析,以解析川106B(C-106B)細長粒形的遺傳基礎,為進一步通過分子技術改良其產量水平提供科學依據。【方法】以細長粒形的優質秈稻保持系川106B與籽粒較寬厚的秈稻保持系川345B(C-345B)雜交,構建包含182個單株的F2群體,采用QTL Catographer v2.5軟件基于復合區間作圖法發掘與稻谷粒形性狀相關的QTL;進一步從BC3F2群體篩選隱性單株(稻谷厚度較薄)對粒厚主效QTL(qGT8)進行精細定位,并對候選基因進行測序和熒光定量PCR分析。分別構建qGT8位點攜帶川106B等位基因的近等基因系(NIL-gt8C-106B)和攜帶川345B等位基因的近等基因系(NIL-GT8C-345B)并調查其稻米外觀品質及產量性狀。【結果】川106B和川345B的粒長、粒寬和粒厚表型存在顯著差異。利用F2群體檢測到2個粒長QTL、3個粒寬QTL和3個粒厚QTL,其中,位于第7染色體區間RM21892—RM3589的粒長主效QTL(qGL7)可解釋粒長變異的68.23%,川106B等位基因在該位點可增加粒長0.47 mm。控制稻谷粒寬和粒厚的主效QTL(qGW8qGT8)位于第8染色體上相同區間RM6070—RM447,分別解釋相應表型變異的26.48%和34.89%,增加粒寬或粒厚的等位基因均來自于川345B。利用1 732個BC3F2隱性單株,將粒厚主效位點qGT8精細定位在標記SG930和SG950間的11.2 kb區段,該區段僅包含1個注釋基因LOC_os08g41940(OsSPL16)。對該基因測序分析發現,川106B和川345B在起始密碼子ATG上游2 kb區段存在7個差異位點,在編碼區有5個多態性位點,其中,川106B在第3外顯子插入2 bp(c.1006_1007 插入CT)引起移碼突變,且位于qGT8的OsmiR156結合位點,推測為川106B籽粒厚度變薄、寬度變細的關鍵位點。實時熒光定量PCR分析發現,qGT8在幼穗中表達量較高,且在川106B和川345B中的表達方式相似,表達量在1—8 cm長幼穗發育時期隨幼穗發育逐漸增加,8 cm時達到最高,之后隨幼穗發育逐漸降低,但2個親本在各時期的表達水平存在差異。近等基因系NIL-GT8C-345B的粒厚、粒寬、千粒重、單株產量和堊白粒率顯著高于NIL-gt8C-106B,而粒長、透明度、株高、單株有效穗數、穗長、每穗實粒數、結實率和播抽期與NIL-gt8C-106B相當。【結論】控制粒長的主效QTL(qGL7)位于第7染色體區間RM21892—RM3589,控制粒寬和粒厚的主效QTL位于第8染色體的相同區間RM6070—RM447。粒厚主效QTL(qGT8)被精細定位在僅包含GW8的片段上,是控制粒形和產量的關鍵基因,但在近等基因系中高粒重與高堊白緊密連鎖,表明該位點存在高產與外觀品質改良的矛盾。
    棉花GhGT-2轉錄因子的克隆及其功能分析
    李月,劉曉東,謝宗銘,董永梅,武冬梅,陳受宜
    中國農業科學. 2015, 48(24):  4872-4884.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.24.002
    摘要 ( 383 )   HTML ( 2 )   PDF (3571KB) ( 591 )   收藏
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    【目的】棉花是重要的纖維作物,其生長常遭受非生物逆境危害,嚴重影響棉花的生長和產量。Trihelix轉錄因子在植物抵御各種逆境脅迫中扮演重要作用。克隆棉花Trihelix轉錄因子基因并分析其表達特性和功能,為最終利用轉基因手段改良棉花抗逆性奠定基礎。【方法】通過BLAST分析比對,從棉花EST數據庫中獲得1個高度同源基因,通過基因序列分析,發現其屬于Trihelix轉錄因子GT-2亞家族,命名為GhGT-2。以棉花葉片總RNA為模板,根據EST序列設計引物,利用RT-PCR結合RACE技術,獲得GhGT-2的編碼序列。使用MEGA5對蛋白序列及其同源序列進行多序列比對分析,并構建同源物種間系統進化樹,通過SMART網站(http://smart.embl- heidelberg.de/)進行蛋白結構預測。以陸地棉品種新陸早26號為研究材料,在棉花15 d苗齡時(一對真葉期),分別對其植株進行非生物脅迫和ABA處理0、1、3、6和12 h,然后采集相應時段棉苗葉片。另外采集同一品種棉花的不同發育時期的根、莖、葉、花、開花后當天胚珠以及開花后12 d(12 days post anthesis,DPA)纖維等不同組織樣品,利用實時熒光定量PCR方法分析GhGT-2在棉花不同組織間的表達差異及其在低溫、干旱、高鹽和ABA處理下的表達模式。將GhGT-2克隆至GFP表達載體pBI221,和GAL4 DNA結合結構域載體,在擬南芥原生質體中驗證GhGT-2在細胞內的定位情況和轉錄激活活性。利用凝膠遷移試驗(EMSA)檢測DNA結合元件。【結果】克隆了棉花GhGT-2的cDNA全長序列。該基因cDNA全長1 579 bp,開放閱讀框為1 428 bp,編碼475個氨基酸的蛋白,推導編碼蛋白質的分子量為54.07 kD,等電點為8.96。SMART蛋白結構預測發現,該蛋白含有2個Trihelix家族典型的SANT蛋白結合域。系統進化樹分析表明,GhGT-2屬于Trihelix轉錄因子GT-2亞家族,與擬南芥AtGTL1、白楊PtaGTL1 GT2-Box、GT3-Box、GT-1b(BoxⅡ)和MYB元件MBS1、MRE1、MRE3、MRE4親緣關系最近。實時熒光定量PCR表明,GhGT-2在棉花的根、莖、葉、花、開花后當天胚珠以及開花后12 d(12 DPA)纖維中均有表達,其中,在葉中表達量最高,在根中表達量最低。在冷脅迫下,GhGT-2除在3 h時表達量接近0 h外,在1、6和12 h的表達量均低于0 h,呈現抑制表達特征。在高鹽、干旱和ABA處理3種脅迫下,GhGT-2在1 h的表達量均低于0 h,但3、6和12 h的表達量均高于0 h,表現為先抑制后上調表達特征。推測該基因可能參與棉花ABA信號通路中對逆境脅迫的抗性反應。利用擬南芥原生質體分析,GhGT-2主要定位于細胞核中,轉錄激活活性不明顯。凝膠阻滯(EMSA)分析發現,GhGT-2可以結合GT元件。【結論】獲得棉花GhGT-2的全長cDNA序列,其編碼蛋白含有2個SANT蛋白結合域,屬于棉花Trihelix轉錄因子GT-2亞家族。在干旱、高鹽和ABA逆境脅迫下,GhGT-2屬于依賴于ABA脅迫響應基因調控網絡,推測GhGT-2在陸地棉的非生物脅迫適應過程中可能具有重要的作用。
    甘藍型油菜與AnAnCnCnCoCo六倍體的可交配性及雜交種菌核病抗性
    劉瑤,丁一娟,汪雷,萬華方,梅家琴,錢偉
    中國農業科學. 2015, 48(24):  4885-4891.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.24.003
    摘要 ( 303 )   HTML ( 2 )   PDF (679KB) ( 304 )   收藏
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    【目的】利用甘藍與甘藍型油菜的六倍體雜交種為橋梁與甘藍型油菜回交,從回交種的自交后代中選育理想的甘藍型油菜個體,是將甘藍遺傳成分轉入甘藍型油菜的一種新策略。調查多份甘藍型油菜與六倍體的可交配性及雜交種后代的育性,并以油菜菌核病抗性為例,以驗證該策略在甘藍型油菜遺傳改良中的應用潛力。【方法】用菌核病抗性較強的野生甘藍與甘藍型油菜中雙9號進行種間遠緣雜交,采用胚挽救及染色體加倍技術創建AnAnCnCnCoCo六倍體。通過調查六倍體與9份甘藍型油菜的雜交結實率,分析六倍體與甘藍型油菜的可交配性。通過調查六倍體與9份甘藍型油菜的雜交種F1的自交、自由授粉結實率和菌核病抗性水平,反映雜交種F1代的結實能力以及目標性狀的改良情況。【結果】經鑒定,六倍體含有20條A基因組染色體和36條C基因組染色體,即染色體組成為AnAnCnCnCoCo。該六倍體同時具有甘藍親本和甘藍型油菜親本中雙9號的遺傳物質,其自交結實率和自由授粉結實率分別為5.6和8.6粒/角。六倍體與9份甘藍型油菜雜交的結角率在69.1%—92.9%,每角粒數介于4.7—10.5,不同基因型的甘藍型油菜與六倍體雜交結果率和每角粒數均存在顯著差異(P<0.01)。所調查的9份雜交種F1的花粉育性達到正常水平,但自交結實率和自由授粉結實率分別為11.4—20.7粒和19.9—26.1粒,基因型間均存在顯著差異(P<0.0001),自交結實率和自由授粉結實率之間相關性顯著(r = 0.67*,P<0.05)。綜合2013和2014年的莖稈菌核病抗性鑒定數據,六倍體相對于中雙9號的相對感病度為0.47,9份甘藍型油菜的相對感病度在0.94—1.26,親本基因型之間抗性水平差異顯著(P<0.0001)。9份雜交種F1的相對感病度為0.56—1.10,均介于對應的雙親之間,且與甘藍型油菜親本的抗性水平顯著相關(r = 0.78*, P<0.05)。其中5份雜交種F1的相對感病度顯著低于對應的甘藍型油菜親本(P<0.05),即其抗性水平相對于原甘藍型油菜親本獲得明顯提高。【結論】AnAnCnCnCoCo六倍體有一定的結實能力,與甘藍型油菜的可交配性受油菜基因型顯著影響,但均易獲得具有較好(一定)結實性的雜交種后代,目標性狀在雜交種一代獲得顯著改良。
    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    緩控釋肥組配對機插常規粳稻群體物質生產和產量的影響
    邢曉鳴,李小春,丁艷鋒,王紹華,劉正輝,唐設,丁承強,李剛華,魏廣彬
    中國農業科學. 2015, 48(24):  4892-4902.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.24.004
    摘要 ( 342 )   HTML ( 5 )   PDF (389KB) ( 497 )   收藏
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    【目的】研究不同緩控釋肥及施肥方式對機插常規粳稻群體光合物質生產和產量的影響。【方法】 2013—2014年在江蘇省丹陽市延陵鎮南京農業大學水稻試驗基地進行,以當地常規粳稻武運粳24號進行機插種植,試驗設置3種緩控釋肥(摻混肥、4個月樹脂尿素、硫包衣尿素)以及一次性施肥和一基一蘗兩種施肥方式,共7個處理,分別為摻混肥的一次性基肥施用(B-BSRB)、4個月樹脂尿素的一次性基肥施用(B-PCU)、硫包衣尿素的一次性基肥施用(B-SCU)、摻混肥的一基一蘗施用(BT-BSRB)、4個月樹脂尿素的一基一蘗施用(BT-PCU)、硫包衣尿素的一基一蘗施用(BT-SCU)和當地高產施肥方式(CK)為對照,各處理的施氮量一致,磷鉀肥用量均相同。【結果】水稻產量表現為摻混肥>4個月樹脂尿素>硫包衣尿素,2年結果一致;一基一蘗施肥方式>一次性施肥,摻混肥一基一蘗處理產量最高,2年產量分別為11.6 t·hm-210.1 t·hm-2,較常規高產施肥(CK)處理2年產量分別提高9.4%、12.2%。群體干物質重、葉面積指數、光合勢均表現為摻混肥>硫包衣尿素>4個月樹脂尿素;群體干物質重、葉面積指數和光合勢均表現為一基一蘗施肥方式>一次性施肥,2年結果一致。干物質積累量、群體生長率在拔節期表現為摻混肥>硫包衣尿素>4個月樹脂尿素,但是在成熟期表現為摻混肥>4個月樹脂尿素>硫包衣尿素,一基一蘗施肥方式>一次性施肥。【結論】摻混肥在提高水稻群體干物質、葉面積指數、光合勢及產量上優于4個月樹脂包衣尿素和硫包衣尿素,一基一蘗施肥方式優于一次性施肥處理。與當地常規高產施肥相比,組配的摻混肥配合分蘗期速效氮肥的施用可以顯著提高水稻群體的光合物質生產和產量。
    噴施烯效唑對甜蕎莖稈抗倒性能及產量的影響
    劉星貝,吳東倩,汪燦,胡丹,楊浩,佘恒志,阮仁武,袁曉輝,易澤林
    中國農業科學. 2015, 48(24):  4903-4915.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.24.005
    摘要 ( 315 )   HTML ( 1 )   PDF (479KB) ( 635 )   收藏
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    【目的】甜蕎(Fagopyrum esculentum M.)被譽為21世紀人類的綠色食品之一。倒伏是制約甜蕎產量和品質的重要因素。研究噴施不同濃度的烯效唑對甜蕎莖稈抗倒性能的影響,為甜蕎的抗倒伏栽培提供理論依據。【方法】試驗于2013—2014年在西南大學歇馬科研基地進行,采用隨機區組設計,以中抗甜蕎品種“寧蕎1號”為試驗材料,設置0(CK)、25 mg·L-1T1)、50 mg·L-1T2)、75 mg·L-1T3)和100 mg·L-1T4)5個烯效唑濃度處理,于4葉期按100 mL·m-2進行葉面噴施。分別于開花期、灌漿期和成熟期對莖稈抗折力、倒伏指數、莖稈形態特性和莖稈解剖結構等指標進行測定分析,并于成熟期調查倒伏習性和產量。【結果】(1)莖稈抗折力、莖壁厚度和維管束面積從開花期至成熟期呈先增加后減小的變化趨勢,在灌漿期達最大值;倒伏指數、株高、莖稈重心高度、莖稈鮮重、基部第2節間長、基部第2節間粗、機械組織厚度和維管束數目從開花期至成熟期逐漸增加;第2節間干重、節間充實度和機械組織層數從開花期至灌漿期逐漸增加,而后變化不明顯。(2)產量、莖稈抗折力、基部第2節間粗、基部第2節間干重、節間充實度、機械組織層數、機械組織厚度、莖壁厚度、維管束數目和維管束面積在CK-T3處理濃度下表現為隨濃度的增加而增加,在T3-T4處理濃度下表現為隨濃度增加而降低;倒伏率、倒伏指數、株高、莖稈重心高度、莖稈鮮重、基部第2節間長在CK-T3處理濃度下表現為隨濃度的增加而降低,在T3-T4處理濃度下表現為隨濃度增加而增加。(3)與CK相比,T1、T2、T3和T4處理的產量分別增加了2.3%、6.5%、21.3%和11.3%,倒伏率分別降低了17.9%、40.7%、84.0%和60.5%。(4)不同烯效唑濃度處理間,莖稈抗折力、倒伏指數、莖稈形態特性和莖稈解剖結構均存在顯著差異。產量與株高、莖稈重心高度、莖稈鮮重和基部第2節間長、倒伏指數及倒伏率呈極顯著負相關,與基部莖稈第2節間粗、基部第2節間干重、節間充實度、機械組織層數、機械組織厚度、莖壁厚度、維管束數目和維管束面積及莖稈抗折力呈極顯著正相關。莖稈抗折力、基部第2節間粗、基部第2節間干重、節間充實度、機械組織層數、機械組織厚度、莖壁厚度、維管束數目和維管束面積表現為T3>T4>T2>T1>CK,倒伏指數、株高、莖稈重心高度、莖稈鮮重和基部第2節間長表現為CK>T1>T2>T4>T3。【結論】本試驗條件下,當烯效唑噴施濃度為75 mg·L-1時,能有效優化甜蕎莖稈結構,改善莖稈質量,減小倒伏發生風險,增加產量。研究結果為甜蕎的抗倒伏栽培奠定了基礎。
    植物保護
    咪唑乙煙酸對冀谷33生長發育的影響及對后茬作物的安全性
    張婷,師志剛,王根平,程汝宏,陳媛,冀小綿,楊偉紅
    中國農業科學. 2015, 48(24):  4916-4923.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.24.006
    摘要 ( 243 )   HTML ( 1 )   PDF (382KB) ( 384 )   收藏
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    【目的】冀谷33是抗咪唑乙煙酸谷子(Setaria italica)品種,在生產實踐中通過噴施咪唑乙煙酸除草劑可達到間苗、除草的目的,適應規模化、集約化種植。論文旨在通過研究咪唑乙煙酸對冀谷33生長發育的影響及對后茬作物的安全性,為冀谷33的應用和推廣提供依據。【方法】試驗于2013年5月至2015年6月在河北省農林科學院谷子研究所郄馬試驗站進行,試驗設置0、56.25、75、112.5、150、225 g a.i./hm2 6種咪唑乙煙酸劑量水平。對冀谷33生長發育的影響試驗在田間進行,用藥后7、10、13、16、20、25和30 d,分別調查統計苗高和鮮重;成熟期調查株高、穗長和穗徑,并統計小區產量;并對小米、谷殼、植株和土壤中的殘留進行檢測。對后茬作物的影響試驗在網室進行,研究其藥后30、60 d和藥后1年播種的8種后茬作物白菜、冀谷19、冀谷33、甜菜、高粱、玉米、小麥、棉花的安全性。【結果】56.25—225 g a.i./hm2劑量下,冀谷33正常生長,無明顯藥害。藥后不同時期對冀谷33苗高、鮮重的影響結果表明,噴藥谷子苗高和鮮重與對照相比差異不顯著;藥后13—16 d處于拔節期初期,為苗高敏感期,藥后20—25 d處于拔節期末期、孕穗期初期,為苗重敏感期,之后抑制逐漸解除,收獲時冀谷33生長發育正常,產量高于對照。只有噴施225 g a.i./hm2咪唑乙煙酸的植株中檢測到(0.01±0.006) mg·kg-1少量殘留,低于檢測限LOQ,其余處理均未檢出。隨著咪唑乙煙酸施藥時間的增長,對后茬作物的抑制作用有所減輕,在藥后1年播種的后茬作物中,株高差異顯著,僅對白菜、高粱產量有顯著影響。在夏谷區噴施咪唑乙煙酸的田地,冀谷33可與玉米、小麥、棉花輪作種植。【結論】施用56.25—225 g a.i./hm2咪唑乙煙酸對冀谷33安全,對其生長發育和產量沒有顯著影響。隨著咪唑乙煙酸施藥時間的增長,對后茬作物的抑制作用有所減輕,冀谷33可與玉米、小麥、棉花輪作種植。在生產中,要注意控制藥量,合理輪作。
    中國主要茶區茶樹炭疽菌系統發育學
    王玉春,郝心愿,黃玉婷,岳川,王博,曹紅利,王璐,王新超,楊亞軍,肖斌
    中國農業科學. 2015, 48(24):  4924-4935.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.24.007
    摘要 ( 278 )   HTML ( 1 )   PDF (3638KB) ( 864 )   收藏
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    【目的】炭疽菌能夠侵染茶樹葉片并造成病葉干枯、脫落,論文旨在分離、鑒定中國主要茶區茶樹炭疽病的病原菌,為茶樹病害防治工作提供科學依據。【方法】利用單孢分離法對采自中國15省(市、自治區)茶區的茶樹炭疽病病葉進行炭疽菌分離,并對其ITS、TUB2兩個位點進行PCR擴增和測序,測序結果采用MEGA 6.0軟件以鄰接法(Neighbor-Joining,NJ)構建多基因位點系統發育樹。對分離的菌株在馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基(potato dextrose agar,PDA)上的形態特征進行描述。對龍井43和中茶108茶樹品種葉片進行有傷和無傷處理后接種代表性菌株,測試其致病性。【結果】以茶樹上分離的炭疽菌菌株的2個基因位點序列(ITS、TUB2)構建多基因位點系統發育樹,Colletotrichum boninense CBS 123755作為外群,結果表明所有菌株聚為3支,其中45個菌株與C. camelliae聚為一族、28個與C. fructicola聚為一族、5個與C. siamense聚為一族,所有菌株均歸屬于C. gloeosporioides復合種,并且C. camelliae在中國茶區分布范圍最廣,為茶樹炭疽菌的優勢種。形態特征結果表明,C. camelliae在PDA培養基上生長速度平均11.8 mm·d-1,菌落白色,氣生菌絲致密,絨毛狀,中央凸起,邊緣整齊;菌核、剛毛未見;分生孢子梗、產孢細胞未見;分生孢子透明,光滑,圓柱狀,兩端鈍圓或基部漸尖,(8—15)µm×(3—6)µm;菌絲附著胞褐色,棍棒狀,不規則狀,有分枝,(8—10.5)µm×(6.5—8)µm;分生孢子附著胞未見。C. fructicola在PDA培養基上生長速率平均6.76 mm·d-1,菌落正面白色,背面中央褐色,邊緣白色,氣生菌絲致密,絨毛狀;菌核、剛毛未見;分生孢子梗透明,有隔,具分枝,產孢細胞圓柱狀,7—18 µm,頂端直徑1—2 µm;分生孢子透明,圓柱狀,兩端鈍圓,部分中部溢縮,(10—15)µm×(3—3.5)µm;菌絲附著胞深褐色,圓形,近圓形,不規則形,有分枝,(6.5—8)µm×(3.5—5.5)µm;分生孢子附著胞褐色或深褐色,圓形,(5—7)µm×(5—6.5)µm。C. siamense在PDA培養基上生長速率平均7.6 mm·d-1,菌落白色,氣生菌絲致密,絨毛狀;菌核、剛毛未見;分生孢子梗透明,有隔,具分枝;產孢細胞圓柱狀,8—16 µm,頂端直徑1—2 µm;分生孢子透明,圓柱形,梭形,兩端鈍圓,部分中部有溢縮,(9.5—13.5)µm×(3—3.5)µm;菌絲附著胞深褐色,球形,棒狀,不規則形,(5—8)µm×(3—5.5)µm。致病性測試結果表明,C. camelliae能侵染龍井43品種茶樹有傷葉片,但對龍井43無傷葉片和中茶108有傷、無傷葉片無致病性,而C. fructicolaC. siamense 2個種對2個品種茶樹有傷、無傷葉片均無致病性。【結論】基于系統發育學和形態學結合的方法對中國15省(市、自治區)部分茶區茶樹病葉病原菌鑒定,基本明確C. camelliae為中國茶樹炭疽菌優勢種。
    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    低分子量有機酸對植煙土壤酶活性和細菌群落結構的影響
    于會泳,宋曉麗,王樹聲,曹麗君,郭利,王曉麗,彭功銀
    中國農業科學. 2015, 48(24):  4936-4947.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.24.008
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    【目的】土壤生物學性質是可反映土壤質量的重要指標,論文旨在闡明根系分泌物中的低分子量有機酸對土壤生物學性質的影響,為改善土壤質量提供科學依據。【方法】利用化學試劑模擬煙草根系分泌物中的6種低分子量有機酸進行室內培養試驗。根據煙苗生長前期根系分泌有機酸的數量及前人研究結果,檢測1、2和3 g·kg-1(碳土比)3種濃度處理的6種有機酸(苯甲酸、肉桂酸、月桂酸、鄰苯二甲酸、肉豆蔻酸和棕櫚酸)25℃黑暗環境下培養植煙土壤30 d后對4種土壤酶活性(過氧化氫酶、堿性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶)的影響并應用高通量測序方法檢測6種低分子量有機酸的2 g·kg-1濃度處理細菌群落結構之間的差異。細菌群落結構差異性分析采用系統進化樹、主成分分析、相對豐度直觀展示圖和物種豐度聚類熱圖等方法。【結果】肉桂酸3種濃度處理的蔗糖酶活性均小于對照,對土壤蔗糖酶活性的抑制作用最強;肉桂酸、鄰苯二甲酸和苯甲酸對土壤脲酶活性的抑制作用較強,其3種濃度處理下的土壤脲酶活性均小于對照;肉桂酸和苯甲酸對土壤過氧化氫酶的活性抑制作用較強,其中苯甲酸3 g·kg-1濃度處理土壤過氧化氫酶活性在所有處理中最低;鄰苯二甲酸、肉桂酸和苯甲酸對土壤堿性磷酸酶的活性抑制作用較強,3種濃度處理下的土壤堿性磷酸酶活性均低于對照,其中苯甲酸3 g·kg-1處理最低。相對豐度直觀展示圖結果表明2 g·kg-1濃度處理的月桂酸與其他6種處理存在較大差異,藍藻門、Chloroplast、Streptophyta和Streptophyta-unclassified的含量分別在門、綱、目和科水平上明顯大于其他6種處理,與系統進化樹和主成分分析圖顯示的結論一致,其他處理的細菌群落結構在屬以上水平差異不明顯,在屬水平上7個處理間有較大差異。【結論】低分子量有機酸的濃度對于土壤酶活性具有重要影響,土壤細菌或許不是影響土壤酶活性的主要原因。
    北方冬麥區CO2濃度增高與氮肥互作對冬小麥生理特性和產量的影響
    居輝,姜帥,李靖濤,韓雪,高霽,秦曉晨,林而達
    中國農業科學. 2015, 48(24):  4948-4956.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.24.009
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    【目的】闡明CO2濃度增高與氮肥互作對冬小麥生理和產量的影響,為客觀評估氣候變化背景下冬小麥生產潛力提供理論依據。【方法】2011—2014年利用開放式CO2富集系統(FACE)平臺,采用盆栽方法,研究冬小麥“中麥175”在不同CO2濃度及高低氮肥水平下(高濃度CO2 550 mg·L-1和大氣濃度390 mg·L-1高氮N1,0.16 g·kg-1和低氮N0,0 g·kg-1)的生育進程、光合特征及產量變化。CO2富集處理于每年返青-成熟期間進行,通氣時間為每日6:30—18:30,夜間不通氣。CO2濃度通過計算機程序控制,并根據具體風向和風速控制釋放管電磁閥的開合度,實現預定設置濃度。【結果】盆栽試驗表明與大氣CO2濃度相比,高濃度CO2加快了冬小麥生育進程,拔節期提前1 d,開花期可提前1—2 d,全生育期可縮短3—5 d,高氮肥處理對生育進程具有延遲作用,開花期延長1—2 d,灌漿期可延長4—5 d,同步緩解高濃度CO2對生育進程的加快作用;高濃度CO2使葉片光合速率提高13.7%,產量平均提高16.0%,且在高氮肥下光合速率的增幅比低氮肥相對提高2.5%,蒸騰速率提高13.5%;試驗中單獨高氮較低氮的增產效果達到50%,高于單獨高濃度CO2較大氣濃度的增產效果;高濃度CO2對產量構成中穗粒數和千粒重提高明顯,高濃度CO2較大氣濃度穗粒數增加3.69%,單獨高氮處理較低氮處理平均穗粒數增加3.43%,即CO2肥效起到了增加穗粒數的作用并略高于單獨氮肥處理,高氮和高CO2雙重促進下的穗粒數最多,達到38.37粒/穗,低氮和低CO2處理的穗粒數水平最低,可見CO2和氮肥互作對穗粒數的促進相對更明顯,各自單獨施用的促進作用彼此差異不大,但低氮、大氣CO2濃度處理的穗粒數則相對較低;與大氣CO2濃度相比,高濃度CO2的千粒重增加5.3%,高氮高濃度CO2處理的千粒重大約提高7.3%,說明氮肥的施用促進了高濃度CO2對千粒重的提升效果。【結論】高濃度CO2可提高冬小麥產量,且與氮肥有明顯的正向互作關系,高氮肥處理可降低CO2濃度升高對生育期的加快作用,提高光合能力,促進CO2肥效的發揮;CO2對冬小麥產量的提高主要是緣于CO2濃度升高有利于穗粒數和千粒重的增加,育種中可以做綜合性考慮和應用。
    園藝
    硼脅迫對枳橙砧木細根根尖成熟區和幼嫩葉片細胞結構的影響
    劉磊超,姜存倉,董肖昌,吳秀文,劉桂東,盧曉佩
    中國農業科學. 2015, 48(24):  4957-4964.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.24.010
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    【目的】通過研究枳橙砧木對硼脅迫的反應,揭示缺硼對柑橘砧木細根根尖成熟區和中部功能葉解剖結構的影響。【方法】采用營養液的方式培養枳橙砧木幼苗,試驗設置2個處理,分別為不施硼(-B)處理和施硼(硼酸含量為10 μmol·L-1,+B)處理。取枳橙砧木中上部的幼嫩葉片和細根根尖成熟區部分為觀察材料,采用石蠟切片并結合透射電鏡(TEM),研究缺硼對枳橙砧木解剖結構和亞細胞微觀結構的影響。【結果】缺硼導致根部的皮層薄壁細胞數目減少且排列疏松紊亂、細胞變形破裂,細胞間隙增大;同時,細胞質出現解體并伴隨多種細胞器消失,細胞壁厚度明顯增加;而加硼處理的植株根部薄壁細胞的形態則表現正常,細胞大小均一,排列緊密,細胞間隙小;加硼處理的維管束細胞著色較深,形態正常,維管束的結構層次清晰,呈圓周狀均勻分散在中央髓部周圍。硼脅迫嚴重抑制了根部維管束發育,使其分化不明顯、細胞體積小且排列無規則。缺硼的葉片縱切面加厚且不均勻,海綿組織細胞變形破裂,細胞間出現大的空缺,細胞數目多且體積大,使得海綿組織在葉肉中所占的比例明顯增加;加硼處理的葉片縱切面各處厚度均一,表皮細胞形狀規則排列緊密,柵欄組織細胞呈長圓柱形,細胞單層垂直分布表皮細胞之下,細胞排列整齊緊密;柵欄組織下面的海綿組織細胞結構完整,排列疏松,細胞間形成大小均勻的氣腔。另外,缺硼導致葉片細胞中積累較多淀粉粒,葉片可溶性糖與淀粉含量比加硼時分別提高35.3%和66.7%,而加硼處理的葉片細胞中則沒有觀察到有明顯的淀粉粒存在;缺硼葉片的維管束中薄壁細胞出現變形、破裂等現象。【結論】缺硼破壞細胞內部結構,造成細胞壁加厚,葉片細胞內淀粉粒積累加劇;影響葉片中海綿組織細胞形態大小,細胞出現不正常增生,從而抑制砧木根尖及葉片中維管束的發育。
    ‘春甜橘’及其突變體果皮差異相關蛋白質組分析
    曾繼吾,鄧貴明,高長玉,姜波,鐘云,鐘廣炎,易干軍
    中國農業科學. 2015, 48(24):  4965-4978.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.24.011
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    【目的】柑橘自然芽變材料是柑橘育種的重要來源。‘明柳甜橘’(Citrus reticuiata Blanco cv.Mingliutianju,MP)是從‘春甜橘’(C. reticuiata Blanco cv. Chuntianju,CP)中選育出的自然芽變品種。分析‘春甜橘’與其自然芽變‘明柳甜橘’果皮差異蛋白質,探討導致兩品種形態差異的原因。【方法】以花后12周和23周的‘明柳甜橘’和‘春甜橘’果皮為材料,采用雙向電泳技術(Two-dimensional gel electrophoresis,2-DE)分離獲得野生型與突變型差異表達蛋白點,利用MALDI-TOF-MS質譜鑒定技術分析相關差異蛋白質,并進行功能注釋和生物信息學分析。【結果】將提取的果皮總蛋白質經雙向電泳后,分別采用硝酸銀和考馬斯亮藍染色法進行蛋白質凝膠染色,均獲得了清晰的2-DE電泳圖。2-DE圖譜經ImageMaster 2D軟件分析表明,硝酸銀染色法能檢測到約1 200個蛋白點,考馬斯亮藍染色法能檢測到約500個蛋白質點,從中各選取20個變化豐度2倍以上且重復性好的蛋白點進行MALDI-TOF-MS質譜鑒定和數據庫檢索分析,共有33個蛋白質有功能注釋,其中17個蛋白質在‘明柳甜橘’果皮中表達上調,16個表達下調。按照33個差異蛋白質的功能,可將其分為11類,它們分別參與糖類/能量代謝、脅迫/防御反應、核酸代謝、氨基酸代謝、轉錄、氮代謝、脂肪酸代謝、蛋白修飾與降解以及未知類。利用KOBAS(KEGG Orthology-Based Annotation System)在線功能分析平臺對33個差異表達蛋白質進行信號通路分析,其中18個差異蛋白質有KO注釋,共涉及31條信號通路,按照P值大小排列,類黃酮生物合成過程位居第一,說明該信號通路最有可能參與春甜橘芽變形成過程。【結論】綜合分析‘春甜橘’和‘明柳甜橘’基因水平及蛋白質水平的差異,推測可能是由參與類黃酮生物合成過程的差異表達基因尿苷二磷酸葡萄糖基轉移酶基因和差異表達蛋白咖啡酰輔酶A-O-甲基轉移酶的差異表達導致了二者的表型差異。
    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    斷奶時間對羔羊生長性能和器官發育及血清學指標的影響
    柴建民,王海超,刁其玉,祁敏麗,郭峰,王海超*,張乃鋒
    中國農業科學. 2015, 48(24):  4979-4988.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.24.012
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    【目的】研究不同斷奶日齡對羔羊斷奶后10d的生長、營養物質消化、器官發育和血清指標的影響,篩選羔羊最佳的早期斷奶日齡。【方法】選取出生日齡、體重相近的湖羊羔羊72只,分成4組。3個試驗組每組16只,分別于羔羊10、20、30日齡進行斷奶,飼喂代乳品(EW10組、EW20組、EW30組);對照組24只(ER組),羔羊隨母哺乳。試驗組羔羊于斷奶后10d內進行消化試驗,并在斷奶后10d時測定羔羊生長性能、器官發育情況和血清指標變化規律,并以對照組作相同處理作為對照。【結果】(1)斷奶后10d時,EW10和EW30羔羊體重、日增重顯著低于ER(P<0.05),而EW20羔羊體重、日增重與ER差異不顯著(P>0.05)。EW10和EW20組斷奶后10d內羔羊開食料干物質采食量顯著高于ER組(P<0.05),EW30與ER組差異不顯著(P>0.05)。(2)EW10組羔羊斷奶后10d內干物質(DM)和有機物(OM)的消化率與ER差異不顯著(P>0.05),總能(GE)、氮(N)、粗脂肪(EE)、鈣(Ca)和磷(P)的表觀消化率顯著低于ER組(P<0.05)。EW20和EW30組羔羊斷奶后10內DM、OM、GE、N、EE、Ca和P的表觀消化率顯著低于ER組(P<0.05)。(3)羔羊斷奶后10d時EW10組瘤胃占羔羊體重比值顯著高于ER(P<0.05),EW20和EW30組與ER組相比差異不顯著,但均高于ER組。其余指標或組別均差異不顯著(P>0.05)。(4)早期斷奶羔羊各血清指標在斷奶當天與對照組差異不顯著(P>0.05)。EW10和EW30組羔羊斷奶后10d血清中TP和ALB含量顯著低于ER(P<0.05),EW10羔羊于斷奶后10d血清中TNF-α顯著高于ER(P<0.05),EW10和EW30羔羊斷奶后10d血清中CORT顯著高于ER(P<0.05)。【結論】羔羊20日齡斷奶后10d應激較小,此日齡斷奶效果較佳。
    GPX5在成年綿羊附睪中的表達與蛋白定位
    栗瑞蘭,張通,范曉梅,歐陽效晴,張春強,曹俊偉,張家新
    中國農業科學. 2015, 48(24):  4989-4995.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.24.013
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    【目的】研究谷胱甘肽過氧化物酶-5(glutathione peroxidase type-5, GPX5)在成年綿羊附睪的表達特征以及GPX5蛋白在附睪中的定位,為綿羊精子在附睪中抗氧化機制的研究提供理論依據。【方法】采取年齡相近的成年蒙古綿羊的附睪、睪丸和輸精管。每一只公羊的附睪分別按照附睪頭、附睪體和附睪尾進行分割樣品保存于-80 ℃冰箱,采用實時熒光定量PCR和Western blotting的方法,對成年綿羊的附睪、睪丸和輸精管的GPX5 表達量進行分析。將新鮮的組織樣品各部分切取適合大小浸泡于4%多聚甲醛溶液中24h,按照石蠟切片的方法制做組織切片。用GPX5特異性抗體孵育組織切片,利用DAB顯色試劑盒對陽性信號進行標記。【結果】實時熒光定量PCR結果顯示,成年綿羊附睪頭GPX5基因的表達量極顯著高于附睪體和附睪尾(P<0.01),而在輸精管和睪丸幾乎不表達。Western blotting的結果顯示,GPX5蛋白在成年綿羊附睪頭高表達,在附睪體和附睪尾有微量蛋白存在,睪丸和輸精管中未發現GPX5蛋白。這表明GPX5主要在成年綿羊附睪頭表達;經過免疫組化染色分析,GPX5蛋白主要位于附睪頭上皮細胞質以及靜纖毛,附睪體和附睪尾中的GPX5蛋白主要集中在靜纖毛。在附睪頭、附睪體和附睪尾中的精子上以及附睪腔都可以觀察到GPX5蛋白,表明GPX5蛋白從附睪上皮分泌到附睪腔中,隨著精子在附睪中的運輸與精子結合。【結論】在成年綿羊附睪中,GPX5主要由附睪頭上皮細胞合成和分泌,在附睪管腔中與精子結合,為精子功能的正常發揮提供保護。
    8種豬呼吸道和繁殖障礙病病原體GeXP檢測方法的建立
    張民秀,謝芝勛,鄧顯文,謝志勤,謝麗基,黃莉,黃嬌玲
    中國農業科學. 2015, 48(24):  4996-5006.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.24.014
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    【目的】建立了一種同時鑒別H1、H3亞型豬流感、豬繁殖與呼吸障礙綜合征、豬瘟、豬日本乙型腦炎、豬圓環病毒病、豬細小病毒病和豬偽狂犬病8種病毒性呼吸道和繁殖障礙病病原體的GeXP 高通量檢測方法。【方法】根據這8種病原體的基因保守序列,設計并合成了9對特異性引物, 在每對特異性引物的5′端均加上一段通用引物,形成特異性嵌合引物。運用GeXP單重PCR方法,以單一病毒cDNA/DNA為模板驗證引物的可行性;建立GeXP多重PCR方法,以單一病毒cDNA/DNA模板、陽性cDNA/DNA混合模板驗證GeXP多重檢測體系的特異性和準確性;將含豬圓環病毒、豬細小病毒和豬偽狂犬病病毒靶基因的克隆質粒及體外轉錄的RNA(H1、H3亞型豬流感、豬繁殖與呼吸障礙綜合征、豬瘟、豬日本乙型腦炎)分別梯度稀釋為103,102,101拷貝/µL,運用GeXP多重PCR方法進行單一病原體靈敏度分析;根據單一病原體的靈敏度分析結果,優化各對特異性嵌合引物的工作濃度,將含有體外轉錄好的6種RNA模板和3種克隆質粒等量混合,將混合物梯度稀釋為104,103,102,101拷貝/µL,運用GeXP多重PCR方法分析同時檢測8種病原體的靈敏度。運用建立好的GeXP多重檢測體系對23份臨床樣品進行檢測,并與常規單重PCR進行比較,對該GeXP多重檢測體系的臨床應用進行評價。【結果】基于GeXP系統的單重PCR檢測體系和GeXP多重PCR檢測體系均能擴增出特異性片段,驗證了引物的可行性、GeXP多重檢測體系的特異性和準確性;GeXP多重檢測體系的單一病原模板靈敏度分析結果顯示,多重檢測體系對單一病原體檢測的下限均為101拷貝/µL;GeXP多重檢測體系在8種病原體同時檢測的靈敏度分析結果顯示,多重檢測體系可在103拷貝/µL水平可同時檢測到8種病原體;比較GeXP多重PCR檢測方法和常規PCR方法對臨床樣品的檢測結果,兩種檢測方法的檢測結果相符。【結論】成功建立了基于GeXP系統的多重PCR檢測體系,可以同時檢測8種豬呼吸道和繁殖障礙性疾病病原體;本研究建立的同時鑒別8種豬呼吸道和繁殖障礙性疾病病原體的GeXP檢測方法具有高通量、特異性強和靈敏度高的特點,為豬病毒性呼吸道和繁殖障礙性疾病的分子診斷提供了新型的檢測方法
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