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當期目錄

    2016年 第49卷 第2期 刊出日期:2016-01-16
      
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    專題導讀:中國超級稻育種技術創新與應用
    程式華
    中國農業科學. 2016, 49(2):  205-206.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.001
    摘要 ( 454 )   HTML ( 4 )   PDF (211KB) ( 1179 )   收藏
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        水稻是世界特別是亞洲地區最重要的糧食作物。為保障糧食安全,多數亞洲國家將高產作為水稻育種的首要目標。日本于20世紀80年代初率先開展水稻超高產育種研究。1989年,國際水稻研究所開始了水稻新株型育種,后被媒體宣傳為超級稻。為保障中國糧食安全,借鑒中國水稻超高產育種及國際水稻研究所的新株型育種經驗,農業部于1996年正式啟動旨在提高水稻產量潛力的“中國超級稻研究”重大項目,明確超級稻是通過理想株型塑造與強雜種優勢利用相結合的技術路線,培育的單產大幅度提高、品質優良、抗性較強的新型水稻品種,包括了超級常規稻和超級雜交稻。
        中國超級稻育種技術路線首先是產生強雜種優勢。傳統的秈秈交或粳粳交因親本間遺傳距離過窄,難以產生強大的雜種優勢。因此,需要擴大雙親的遺傳距離。但由于秈與粳屬2個亞種,雜交子一代營養優勢很強,株高和生育期超親,存在部分生殖障礙,表現花粉部分敗育,結實率低下,無法直接利用。大量的測交結果表明,用秈粳中間型作親本能最大程度協調雜種產量潛力的提高與株型理想配置的統一。
        在株型塑造方面,由于中國幅員遼闊,氣候生態各異,各地在實施超級稻育種計劃時,均因地制宜地提出了理想株型模式,如東北稻區的直立大穗型、華南稻區的早長根深型、西南稻區的稀植重穗型、長江中下游稻區的后期功能型。從狹義的株型概念看,株型主要指地上部的葉形和穗形,而從廣義的株型概念來看,根系的形態及功能屬于株型的一部分。由于根系生長環境的復雜性及根系研究方法和手段的局限性使水稻根系性狀的遺傳研究相對滯后。近年來,隨著超級稻育種的深入,大穗早衰的矛盾越來越突出,根系的重要性及根系遺傳育種的迫切性引起了育種家極大的關注,而且往往將其獨立于地上部株型開展研究。
        項目實施20年來,中國科學家已在超級稻技術創新、品種培育與應用方面取得了巨大成就,截至2015年農業部根據《超級稻品種確認辦法》先后10批次確認了146個超級稻品種,其中,秈稻品種95個約占65%,粳稻品種51個約占35%。通過超級稻技術示范推廣,實現了超級稻單產和效益“雙增一百”的目標,并不斷帶動全國水稻單產和效益顯著提高。據統計,超級稻迄今全國累計推廣面積超過7億畝,帶動水稻全國平均單產躍上新臺階,1996年超級稻項目啟動年全國水稻平均畝產414.1 kg,2015年達到了459.5 kg,平均單產增加了45 kg,增幅達11%。超級稻研究與推廣為保障中國的糧食安全提供了堅實的科技支撐。
        近年來,超級稻育種技術得到不斷提升,有2個明顯的趨勢:一是秈粳雜種優勢利用途徑從“秈不粳恢”向“粳不秈恢”發展;二是分子技術被廣泛用于超級稻育種中。本專輯列入的論文,既有超級稻研究的歷史回顧,又有超級稻育種技術研究的新進展。超級稻育種技術的不斷創新和發展,賦予了超級稻在中國水稻生產中強大的生命力。
    秈粳超級雜交稻育種技術創新與品種培育
    林建榮,宋昕蔚,吳明國,程式華
    中國農業科學. 2016, 49(2):  207-218.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.002
    摘要 ( 490 )   HTML ( 1 )   PDF (1240KB) ( 852 )   收藏
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    【目的】針對秈粳亞種間雜種優勢利用存在的生育期偏長、結實率偏低、制種產量較低等問題,開展秈粳亞種間超級雜交稻育種技術創新與實踐。【方法】通過秈粳漸滲雜交,選育花時早、柱頭外露高的粳型保持系,進一步轉育高異交率粳型不育系。通過秈粳漸滲雜交、廣親和基因分子標記輔助選擇、秈粳成分定向選擇等技術手段,選育穗型大、莖稈粗壯、廣親和性好、恢復譜廣的秈粳中間型廣親和恢復系,并比較與普通粳稻恢復系在主要農藝性狀、程氏指數、廣親和特性、廣親和基因、恢復譜等方面的差異。采用“粳不秈恢”和“秈不粳恢”2種配組方式,比較兩者的光溫反應類型表現與異交結實率差異。利用粳型不育系春江16A、秈型不育系五豐A與CH58、C84、C927等秈粳中間型廣親和恢復系配組,選育“粳不秈恢”或“秈不粳恢”秈粳亞種間雜交稻。【結果】在高異交率粳型不育系創制方面,轉育出早花時粳型不育系春江16A以及春江99A、春江23A等早花時、高柱頭外露率粳型不育系,制種產量明顯提高;在秈粳中間型廣親和恢復系創新方面,選育出CH58、C84、C927等穗型大、莖稈粗壯、廣親和性好、恢復譜廣的秈粳中間型廣親和恢復系。晚粳不育系/秈粳中間型廣親和恢復系的雜種一代表現為較強的感光特性,中粳不育系/秈粳中間型廣親和恢復系的雜種一代表現為感溫特性,早秈不育系/秈粳中間型廣親和恢復系的雜種一代光溫反應類型則表現不一。無論是“粳不秈恢”還是“秈不粳恢”配組,父母本的花時差小、不育系柱頭外露率高,則有利于提高制種的異交結實率。采用“粳不秈恢”和“秈不粳恢”的配組方式,利用粳型不育系春江16A、秈型不育系五豐A與C84等秈粳中間型廣親和恢復系配組,選育出春優84、五優84等秈粳亞種間雜交稻并通過品種審定,表現出穗型大、雜種優勢強、增產潛力大、抗倒性強、結實率高、后期耐寒性好等優點。【結論】通過秈粳漸滲雜交,成功轉育出花時早、柱頭外露率高的高異交率粳型不育系。秈粳中間型廣親和恢復系攜帶有S5-n,恢復譜廣,明顯不同于普通粳稻恢復系。中粳不育系/秈粳中間型廣親和恢復系的雜種一代表現為感溫特性,有利于縮短全生育期。不育系柱頭外露率高、父母本的花時差小,有利于提高秈粳亞種間雜交稻制種的異交結實率;選育出春優84等秈粳超級雜交稻組合。
    基于InDel分子標記的秈粳雜交稻與粳粳雜交稻的雜種優勢比較研究
    桂君梅,王林友,范小娟,祁永斌,張禮霞,范宏環,金慶生,王建軍
    中國農業科學. 2016, 49(2):  219-231.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.003
    摘要 ( 277 )   HTML ( 1 )   PDF (798KB) ( 553 )   收藏
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    【目的】隨著秈粳雜交稻育種技術的發展與完善,直接利用秈粳亞種間雜種優勢培育高產的水稻品種已成為可能。利用InDel分子標記及其成熟的技術,準確地分析品種的秈粳基因型頻率、秈粳稻屬性、品種類型與競爭優勢水平,對秈粳雜交稻的育種與品種類別的甄別具有重要的意義。【方法】征集浙江省多家育種單位培育的24個秈粳雜交組合和粳粳雜交組合,選用18對InDel分子標記引物,采用王林友等報道的方法,檢測水稻樣品在InDel位點上的粳型基因頻率,判別參試品種的秈粳屬性。采用Nei的方法求算參試品種的InDel遺傳距離,用UPGMA法進行遺傳相似性聚類,用SPSS 17.0統計分析軟件對InDel條帶賦值進行主成分分析,依據第一和第二主成分特征向量的平均分量值作平面散點圖。調查或考察全生育期、株高、每穗總粒數、千粒重等10項主要農藝性狀,測定小區籽粒產量及產量的競爭優勢。測定InDel遺傳距離與秈粳雜交組合和粳粳雜交組合競爭優勢的相關性。【結果】18對InDel引物可擴增獲得每個材料的秈稻特異帶、粳稻特異帶和秈粳雜合帶型,經計算粳型基因頻率,所有參試材料準確地判別出秈粳屬性,并歸為6類,其中12個為秈粳雜交組合,另外13個為粳粳雜交組合。經InDel標記的聚類分析,驗證了上述判別的正確性。PCA分析把所有品種歸入3個不重疊的區域,即秈稻區、典型粳稻與粳稻區、偏粳型與中間型區。秈粳雜交稻品種的2年小區籽粒產量分別比粳粳雜交稻品種增產12.47%和14.89%,表現十分明顯的產量競爭優勢。對比2類組合的10項農藝性狀,秈粳雜交稻組的每穗總粒數2年分別比粳粳雜交稻品種增加32.0%和37.1,每穗實粒2年分別增加26.8%與34.4%,說明大穗是秈粳雜交稻增產的主要貢獻因子。分析參試組合與嘉優2號的遺傳距離(GD)及其各性狀的競爭優勢的相關性,結果粳粳雜交稻組合未發現有相關性,秈粳雜交稻表現為穗長和千粒重極顯著呈正相關,著粒密度呈現為顯著負相關。【結論】InDel分子標記技術可以有效地測定各種類型品種的粳型基因頻率,并判別參試品種的秈粳屬性,甄別品種的類型。秈粳雜交稻籽粒產量的競爭優勢十分明顯,其主要貢獻因子是較大的每穗粒數。
    水稻產量性狀競爭優勢QTL定位
    朱玉君,陳俊宇,張振華,張宏偉,樊葉楊,莊杰云
    中國農業科學. 2016, 49(2):  232-238.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.004
    摘要 ( 318 )   HTML ( 2 )   PDF (400KB) ( 480 )   收藏
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    【目的】檢測與水稻產量性狀競爭優勢相關的數量性狀座位(QTL),探討水稻競爭優勢的遺傳基礎。【方法】以特青為母本、以基于IR24遺傳背景的6個IRBB近等基因系為父本,配組衍生了由204個水稻恢復系株系組成的重組自交系(RIL)群體,并用各個RIL與不育系中9A雜交獲得測交F1群體。兩年同地種植兩套群體,相鄰兩列并列種植相應的RIL和F1,設2次重復。成熟時每份材料每個重復混收中間4株,考查單株穗數、每穗實粒數、每穗總粒數、結實率、千粒重和單株產量,計算得出2次重復的平均值。在各個性狀上,以同一年的數據為基礎,將F1表現型減除對應RIL表現型,獲得1套衍生數據。以(F1-RIL)數據為基礎,應用QTLNetwork 2.0檢測QTL;經1 000次Permutation計算,選用全基因組顯著性水平P<0.05為閾值。【結果】6個產量性狀在RIL和F1群體之間均呈極顯著正相關,相關系數以千粒重最高,為0.903;以單株穗數和單株產量最低,分別為0.333和0.357;結實率、每穗實粒數和每穗總粒數居中,分別為0.406、0.448和0.680。結果還表明,隨著RIL表型值的增加,F1雜種優勢強度逐步降低、雜種劣勢強度逐步升高。未檢測到控制單株穗數的QTL,但在其他5個性狀上共檢測到16個QTL,分布于水稻第2、3、5、6、8和10染色體,其中,3個控制每穗實粒數,4個控制每穗總粒數,3個控制結實率,4個控制千粒重,2個控制單株產量,單個QTL的貢獻率為1.7 %—22.1 %。控制每穗實粒數的所有3個QTL全部表現為中9A/IR24的競爭優勢優于中9A/特青,而在每穗總粒數、結實率和千粒重上,分別有3、2和2個QTL表現為中9A/IR24的競爭優勢優于中9A/特青,有1、1和2個QTL表現為中9A/特青的競爭優勢優于中9A/IR24。在控制單株產量的2個QTL中,qGY2與控制每穗實粒數和每穗總粒數的qNGP2qNSP2位于同一區間,qGY10與控制每穗實粒數和結實率的qNGP10qSF10位于同一區間,它們均表現為中9A/IR24的競爭優勢高于中9A/特青。【結論】親本性狀表現和雜種優勢均對F1的產量表現具有重要作用,與競爭優勢有關的QTL對雜交稻產量性狀遺傳控制具有重要作用。
    中國北方粳型超級稻研究進展
    徐正進,陳溫福
    中國農業科學. 2016, 49(2):  239-250.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.005
    摘要 ( 316 )   HTML ( 11 )   PDF (447KB) ( 682 )   收藏
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    1996年農業部正式啟動中國水稻超高產育種即超級稻研究項目,20年來中國超級稻研究后來居上,無論超高產遺傳生理基礎研究還是超級稻育種實踐,無論南方超級雜交秈稻還是北方超級常規粳稻,總體上都處于國際領先水平,為探索進一步提高生產潛力和將其轉化為現實生產力提供了科學依據和技術儲備,為中國稻作科學保持國際先進水平作出了突出貢獻。文章從超級稻興起、技術路線確立、新品種選育與示范推廣、生理與遺傳基礎研究等方面綜合評述了中國北方粳型超級稻研究進展。在此基礎上討論了北方粳型超級稻相關生理與遺傳問題:近年來北方粳稻繼續保持較高產量水平和加工品質,同時以堊白性狀為代表的外觀品質有明顯提高,至少在9 t·hm-2之前產量與主要品質性狀的矛盾并不突出,產量和品質可以在更高水平上達成新的平衡;分析北方粳稻區域試驗結果表明,通過延長生育期提高產量是不足取的,通過增加株高提高產量也是行不通的,提高稻瘟病抗性是北方粳稻的重要育種目標;北方粳稻著粒密度普遍較高,但是對產量構成因素和主要品質性狀的負面影響相對較小,可以認為經過育種家的不懈努力,北方粳稻著粒密度處于比較合適范圍;籽粒長寬比是決定秈粳稻碾磨品質的主要因素,而對外觀品質亞種間差異影響較小,近年來中國秈稻碾磨品質有明顯改善,秈粳稻差異幅度有所降低,秈粳稻外觀品質均有明顯改善,但是秈粳稻差異依舊。建議:在全面總結20年來中國超級稻研究成果與經驗基礎上,明確今后超級稻研究的方向與目標,改設立階段性產量目標分期攻關為按生態區長期穩定支持,改小面積產量驗收評價指標為考核大面積均衡增產。根據北方粳稻生態、生產和品種特性,有針對性地開展育種基礎理論和關鍵技術研究,如秈粳血緣與產量和品質關系的遺傳和生理生態機制,從分子、細胞、組織、器官、個體、群體水平全面評價直立穗型基因EP1功能,有效改良秈粳稻雜交育成直立大穗型品種品質特別是食味品質,充分利用分子生物學相關理論、技術研究成果,在抗稻瘟病、抗冷性和耐鹽堿種質創新及育種應用上有所突破。
    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    外源一氧化氮對干旱脅迫下玉米幼苗光合作用的影響
    邵瑞鑫,李蕾蕾,鄭會芳,信龍飛,蘇小雨,冉午玲,楊青華
    中國農業科學. 2016, 49(2):  251-259.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.006
    摘要 ( 370 )   HTML ( 2 )   PDF (1565KB) ( 866 )   收藏
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    【目的】探明干旱脅迫下一氧化氮(NO)對玉米幼苗光合作用的調節作用。【方法】以駐玉309為試驗材料,在光照培養箱內采用水培的方法,研究了外源NO供體SNP預處理3 d后,進行20% PEG-6000(-0.8 MPa)模擬干旱脅迫3 d后玉米幼苗的生長參數、葉綠體超微結構、葉片氣體交換參數、葉綠素熒光參數和D1蛋白表達的變化。【結果】干旱脅迫條件下玉米幼苗的光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)及光系統II(PSII)最大光化學效率(Fv/Fm)、PSII潛在活性(Fv/Fo)分別比對照下降了68.4%、87.2%、15.8%、31.3%;而J點的相對可變熒光(Vj)和單位反中心耗散能量(DIo /RC)則分別上升了20.9%和21.2%;此外,葉片的葉綠體結構明顯遭到破壞,D1蛋白的含量顯著降低。但是,與干旱脅迫處理相比,經過SNP預處理后進行干旱脅迫處理的玉米幼苗Pn、Gs、Fv/Fm、Fv/Fo明顯增加56.6%、202.5%、15.8%、30.7%,而Vj、DIo/RC下降了22.7%和25.4%;葉綠體的類囊體片層恢復整齊,基粒片層變清晰;D1蛋白的相對含量明顯增加了94.7%;以上這些變化與干旱條件下SNP預處理后NO含量的增加有關。【結論】在干旱條件下,NO可能參與調節了PSII反應中心D1蛋白的表達并穩定PSII反應中心的結構和功能,以改善玉米幼苗的光合作用和生長發育,從而提高玉米幼苗對干旱脅迫的適應性。
    內蒙古自治區大豆品種生育期分組及種植區劃
    胡興國,宋雯雯,魏云山,孫賓成,李強,柴燊,孫如建,邵玉彬,任珂,丁素榮,吳存祥,武婷婷,張萬海,韓天富
    中國農業科學. 2016, 49(2):  260-271.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.007
    摘要 ( 298 )   HTML ( 2 )   PDF (1354KB) ( 652 )   收藏
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    【目的】內蒙古自治區是中國大豆品種生態類型最為豐富的省份之一,研究內蒙古自治區大豆品種生育期多樣性及分布規律,不僅是該區品種合理布局及區內外種質交流的迫切需要,而且可為全國大豆生育期分組和基于生育期組的大豆種植區劃提供參考。【方法】以分屬MG000、MG00、MG0、MGⅠ、MGⅡ和MGⅢ的21個北美大豆生育期組標準品種為對照,在扎蘭屯、赤峰、呼和浩特、杭錦后旗和額濟納旗等5個地點,對從內蒙古自治區各地生產上收集的120個代表性大豆品種進行田間種植,每個品種選整齊一致的15個植株定點觀察,分株記載播種期、出苗期(VE)、始花期(R1)、生理成熟期(R7)和完熟期(R8),初霜時記載未成熟材料的最終發育時期。以出苗至生理成熟期(VE—R7)日數作為判定生育期的依據,應用“分年度劃分法”對供試品種進行生育期組劃分。同時,對代表性品種做地理分布調查,明確其在內蒙古自治區分布的最北界限。【結果】供試內蒙古大豆品種歸屬于MG0000—MGⅢ這7個生育期組,其中3個早于MG000劃分下限1.0—7.4 d,將其歸入到MG0000,6個屬MG000、20個屬MG00、43個屬MG0、35個屬MGⅠ、8個屬MGⅡ、5個屬MGⅢ。MG0000分布于大興安嶺東北麓及呼倫貝爾高原東北部地區;MG000分布于大興安嶺東麓近山地區、呼倫貝爾高原的西部及陰山南北高寒地區;MG00分布于呼倫貝爾市大興安嶺以東較冷涼地區、陰山前后冷涼地區局部和陰山東段大興安嶺南部冷涼地區;MG0分布于大興安嶺以東嫩江流域的呼倫貝爾、興安盟傳統農區及通遼市、赤峰市北部山區及陰山山脈前山較暖地區;MGⅠ分布于大興安嶺東南溫涼區、赤峰丘陵山地溫涼區及陰山南麓溫涼區;MGⅡ分布于大興安嶺嶺南溫和區、陰山南麓土默川平原和河套梁外溫和區;MGⅢ分布于西遼河平原溫熱區、大青山南部梁峁地、河套平原灌溉區和阿拉善高原綠洲地區。根據品種分布區域,參照當地農業區劃和氣象資料,形成了基于品種生育期組的內蒙古自治區大豆種植區劃方案,繪制了各生育期組品種的種植區劃圖。在以上工作基礎上,提出了內蒙古自治區大豆品種引種方案和區域試驗分區調整方案。【結論】內蒙古自治區大豆分布區域廣,生育期生態類型豐富。通過生育期分組,可優化品種布局,加強區內外種質交流,提高品種選育和推廣的針對性,加速品種的推廣利用。
    植物保護
    河南和河北冬小麥區假禾谷鐮孢的遺傳多樣性
    賀小倫,周海峰,袁虹霞,施艷,孫炳劍,李洪連
    中國農業科學. 2016, 49(2):  272-281.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.008
    摘要 ( 294 )   HTML ( 1 )   PDF (1335KB) ( 445 )   收藏
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    【目的】運用ISSR-PCR技術揭示中國河南和河北省冬小麥區6個地理群體小麥莖基腐病優勢病原菌假禾谷鐮孢(Fusarium pseudograminearum)的遺傳多樣性。【方法】利用篩選的17個ISSR引物對從河南和河北冬小麥區收集的166株假禾谷鐮孢菌株進行擴增。根據群體擴增的結果,用POPGENE version l.32軟件計算各項遺傳多樣性參數。根據不同地理群體的遺傳相似系數,用NTSYSpc version 2.11軟件進行群體聚類分析。【結果】從97個ISSR引物中篩選出了17個多態性較好的引物,用這17個引物對河南和河北冬小麥區的166株假禾谷鐮孢菌株進行擴增,共擴增出234個DNA片段,其中多態性位點為218個,占總擴增片段的93.16%。平均每個引物可以擴增出13.76個條帶,擴增產物大小在150—2 500 bp。POPGENE分析表明,6個地理群體的多態位點數在58—208,平均為124;多態位點百分率在24.79%—88.89%,平均為52.92%;有效等位基因數在1.1548—1.3293,平均為1.2584。遺傳多樣性分析表明,在地理種群水平上,Nei’s基因多樣性指數在0.0897—0.2069,平均為0.1548;Shannon’s信息指數在0.1337—0.3257,平均為0.2368,這表明不同地理群體間存在一定的遺傳變異。河南北部地區的Shannon’s信息指數和Nei’s基因多樣性指數最高,表明該地區假禾谷鐮孢菌株之間的遺傳多樣性最豐富。河南南部地區的Shannon’s信息指數和Nei’s基因多樣性指數最低,表明該地區假禾谷鐮孢菌株之間的遺傳多樣性最低。遺傳相似性分析證明,河南北部地區假禾谷鐮孢種群和河南東部地區種群最近,河南南部地區假禾谷鐮孢種群和河南東部地區種群最遠。6個地理群體間的遺傳分化系數Gst為0.1571,群體內為0.8429,群體內多樣性大于群體間的多樣性。6個地理群體間的基因流Nm為2.6819,說明不同地理群體假禾谷鐮孢菌株間存在較大的基因流動。6個地理群體總基因多樣度Ht為0.1837,各地理群體內基因多樣度Hs為0.1548,地理群體間基因多樣度Dst為0.0289,這說明相同地理來源的菌株有具有較近的親緣關系。在遺傳相似系數為0.966時,可將6個地理群體劃分為2個不同的類群。第Ⅰ類群包括河南北部、河南東部、河南中部、河北中部和河南西部地區,河南南部地區屬于第II類群。【結論】河南和河北冬小麥區小麥莖基腐病假禾谷鐮孢6個地理群體之間的遺傳分化與其地理來源之間有一定的相關性,群體內多樣性大于群體間,不同地理群體假禾谷鐮孢菌株間存在較大的基因流動。
    柑橘全爪螨微衛星位點鑒定與信息分析
    魏丹丹,劉燕,杜洋,李剛,李婷,袁明龍,王進軍
    中國農業科學. 2016, 49(2):  282-293.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.009
    摘要 ( 220 )   HTML ( 1 )   PDF (1550KB) ( 456 )   收藏
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    【目的】通過磁珠富集法構建柑橘全爪螨(Panonychus citri)微衛星富集文庫,發掘柑橘全爪螨基因組微衛星(gSSR)序列。同時,利用柑橘全爪螨轉錄組數據庫,篩選其功能微衛星(EST-SSR)分子標記,設計柑橘全爪螨微衛星(SSR)引物并驗證其適用性。【方法】在提取柑橘全爪螨高質量基因組DNA的基礎上,使用鏈霉親和素偶聯的磁珠與生物素標記的微衛星探針結合,親和性捕捉由限制性內切酶酶切產生的含SSR的單鏈基因組DNA目的序列,經PCR擴增為雙鏈后,克隆并構建SSR富集文庫,測序篩選SSR序列。另一方面,基于柑橘全爪螨轉錄組數據,利用msatcommander軟件發掘其功能微衛星標記。采用Primer Premier 5軟件設計SSR引物,并進行驗證。【結果】構建了柑橘全爪螨AC、TC和ATG共3個SSR富集文庫,陽性克隆率分別約為30%、28%和25%。對文庫的測序結果表明,AC文庫的冗余率最高,TC文庫次之,而ATG文庫未發現相同微衛星位點的克隆。同時,在AC文庫中,大部分AC重復類型的SSR為多拷貝微衛星位點,其中有相當一部分SSR的一側側翼序列完全相同或高度相似。從3個SSR富集文庫中獲得了可用于設計引物的gSSR單一序列44條(GenBank登錄號為JF776418—JF776461),共合成了20對SSR引物,其中能夠穩定擴增的引物有11對。柑橘全爪螨gSSR中完美型SSR占54.5%,非完美型和復合型SSR分別占27.3%和18.2%。在完美型的gSSR中,兩堿基重復SSR的核心重復次數(13—42次)大于三堿基重復SSR(5—9次)。從柑橘全爪螨轉錄組數據庫中共獲得8 023個EST-SSR位點,其中2 540個SSR可用于引物設計,共合成了35對引物(GenBank登錄號為KT261306—KT261340),其中能夠穩定擴增的引物有8對。柑橘全爪螨EST-SSR的平均分布頻率為1/3.55 kb。其中,三堿基為優勢核心重復類型,占總數的53.86%;其次為兩堿基核心重復類型,占總數的43.36%;而四、五、六堿基重復類型以及復合型的SSR數量均較少,且數量差異不大,共占EST-SSR總數的2.78%。柑橘全爪螨EST-SSR核心重復次數主要集中在5—10次。【結論】采用磁珠富集法,并將酶切、接頭連接一步化,可提高個體微小的螨類及微小昆蟲SSR的富集效率。柑橘全爪螨gSSR核心重復次數要遠多于從轉錄組數據庫獲得的EST-SSR。總體而言,gSSR和EST-SSR中的三堿基重復SSR具有更好的優化率。此外,柑橘全爪螨gSSR具有微衛星家族現象。
    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    長期施用尿素對東北黑土中氨氧化古菌群落的影響
    周晶,姜昕,周寶庫,馬鳴超,關大偉,趙百鎖,陳三鳳,李俊
    中國農業科學. 2016, 49(2):  294-304.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.010
    摘要 ( 285 )   HTML ( 1 )   PDF (1534KB) ( 833 )   收藏
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    【目的】表征34年施肥條件下東北黑土中氨氧化古菌(AOA)群落特征,明確不同尿素水平對其豐度和群落結構的影響,并與土壤化學性質進行關聯分析,探討引起影響東北黑土中AOA群落變化的主效環境因子,為進一步揭示黑土土壤硝化作用過程和機制,以及改良施肥方式提供依據。【方法】依托黑龍江省農業科學院34年長期定位試驗,選取3組不同施肥處理:無尿素組(對照CK和磷鉀處理PK)、一倍尿素組(單施一倍氮肥處理N1,氮磷處理NP,氮磷鉀處理NPK和氮鉀處理NK)和二倍尿素組(單施二倍氮肥處理N2)共7個處理的耕層土壤為研究對象,借助454高通量測序和Real-time PCR技術,以AOA Arch-amoA基因為分子標靶,解析不同尿素水平對黑土中AOA群落組成和豐度的影響,并對AOA群落結構與環境因子進行相關性分析。【結果】隨著尿素施用量的增加,黑土中AOA 的Arch-amoA拷貝數由2.64×107/g土壤顯著降低至8.34×105/g土壤,且黑土pH是引起其數量降低的直接原因;OTU水平上的聚類和非度量多維度分析(NMDS)結果均表明,相同尿素水平的各處理AOA群落結構相似,不同尿素水平處理間的AOA群落差異顯著;冗余分析表明,土壤pH、水溶性有機碳和硝態氮濃度是影響土壤AOA群落變化的主效環境因子(P<0.05);系統發育分析表明,東北黑土中AOA主要有NitrososphaeraNitrosotalea兩個屬:無尿素組中99.3%和一倍尿素組中90.1%的Arch-amoA序列歸類于Nitrososphaera,二倍尿素組中67.9%的Arch-amoA序列歸類于Nitrosotalea。【結論】本研究表征了長期不同施肥下黑土中的AOA群落特征,通過與土壤化學性質耦合分析,確定了引起黑土中AOA群落變化的主要因素。長期施用氮肥的黑土中,AOA Arch-amoA拷貝數和群落結構受尿素施用量的影響顯著,低倍尿素提高其多樣性,而高倍尿素則使之降低,土壤pH、有機碳和硝態氮濃度是導致AOA群落差異主要因素。
    水分和氮肥管理對灌溉水稻優質高產高效調控機制的研究進展
    何海兵,楊茹,廖江,武立權,孔令聰,黃義德
    中國農業科學. 2016, 49(2):  305-318.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.011
    摘要 ( 304 )   HTML ( 2 )   PDF (449KB) ( 1021 )   收藏
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    隨著人們對稻米需求量日益增加,水稻(特別是優質稻米)產出需保持逐年增長趨勢,但水資源緊缺及水稻生產中過量氮肥投入致環境承載壓力增大等因素均阻礙水稻生產。因此,水稻生產當前面臨的矛盾是如何在減少資源(水分和氮素)投入條件下產出更多優質稻米,節水省氮栽培模式下獲得高產優質稻米是未來水稻生產走可持續發展道路的重要保障。筆者回顧水分管理制度(節水栽培模式、灌溉模式及土壤含水量)、氮肥管理制度(施氮量和施氮方法)及水氮協同管理對灌區水稻產量、品質和水/氮資源利用效率的調控效應,闡明水氮互作對優質高產高效水稻的生理生態調控機制,提出灌區優質高產高效水稻實現過程中潛在的關注點及相應的研究構想。
    園藝
    供磷水平對鐵核桃實生苗生長、形態特征及葉片營養元素含量的影響
    臧成鳳,樊衛國
    中國農業科學. 2016, 49(2):  319-330.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.012
    摘要 ( 296 )   HTML ( 1 )   PDF (3824KB) ( 337 )   收藏
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    【目的】探索不同供磷水平對鐵核桃(Juglans sigillata Dode)實生苗生長、形態特征及營養元素吸收的影響,為幼齡鐵核桃栽培的磷養分管理提供科學依據。【方法】以當年生鐵核桃實生苗為材料,以變質巖母質發育的酸性黃壤為培養土,采用土培的方法研究不同供磷水平(有效磷含量分別為5、25、45、65、85、105和125 mg·kg-1)對鐵核桃實生苗植株生長狀況、生物量、根冠比、根系形態特性指標和葉片營養元素含量的影響。【結果】土壤有效磷含量低于或高于45 mg·kg-1處理的植株總生物量和地上部及根系生物量明顯減少。45 mg·kg-1磷水平處理的鐵核桃實生苗整株鮮重和干重達到最大,分別為183.07 g/株和109.84 g/株,其根系發育最好;125 mg·kg-1磷水平處理的整株鮮重和干重最小,分別只有66.93 g/株和40.16 g/株,根系發育最差。磷水平高于45 mg·kg-1后,隨磷水平的增加對植株生長的抑制作用明顯增強,這種抑制作用比低磷水平處理更加明顯。植株的根冠比以5 mg·kg-1磷水平處理的最大,達到1.34;以45 mg·kg-1處理的最小,僅為1.07。在有效磷含量為5、25和45mg·kg-1的處理中,隨磷水平的提高,植株的高度、地上部基徑、總葉面積、根系總長度、根系總表面積、根系總體積、根的平均直徑、總根尖數、根系分型維數、主根長度、側根長度、側根數量、整株根長度密度和根質量密度明顯增大,磷水平高于45 mg·kg-1的處理上述指數都明顯降低,以125 mg·kg-1磷水平處理為最小。土壤供磷水平的提高能夠明顯增大植株葉片中磷、鈣、鎂、錳和銅元素含量;隨磷水平的提高,葉片中氮、鉀、鐵、鋅和硼元素的含量與供磷水平呈先升高后降低的趨勢;供磷水平低于45 mg·kg-1會造成葉片中磷、鎂、錳和銅元素的缺乏,供磷水平高于45 mg·kg-1會導致這些元素的過量累積。在供磷水平高于或低于45 mg·kg-1的條件下,植株葉片中氮、鉀、鐵、鋅和硼元素的含量明顯降低。【結論】在變質巖母質發育的酸性黃壤條件下,土壤磷有效磷含量為45 mg·kg-1的條件最有利于鐵核桃實生苗的生長和對營養元素的吸收,根系形態特性明顯改善,供磷水平過低或過高對植株根系的發育和地上部的生長都有明顯的抑制作用,其中磷水平過高對植株生長產生的抑制作用比低磷條件下更加明顯。
    貯藏·保鮮·加工
    飼喂大麥對大河烏豬干腌火腿理化特性及脂肪酸組成的影響
    張婷,王振宇,李錚,林祖松,李祥,田建文,張德權
    中國農業科學. 2016, 49(2):  331-338.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.013
    摘要 ( 298 )   HTML ( 1 )   PDF (400KB) ( 342 )   收藏
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    【目的】研究大麥飼喂對大河烏豬干腌火腿理化特性和脂肪酸組成的作用,為大河烏豬養殖管理和肉制品加工提供基礎數據。【方法】以“長白豬×大河烏豬”二元雜交的仔豬為研究對象,采用大麥飼喂(玉米飼喂為對照)到100 kg(180日齡)、130 kg(210日齡)、160 kg(250日齡)后,選用其后腿肉為原料,按照傳統工藝二次撒鹽加工成干腌火腿,食鹽添加量為原料肉重的8%,取含有半膜肌、半腱肌、股二頭肌的肉塊,絞碎后測定食鹽、蛋白質、水分、肌內脂肪含量、脂肪酸組成、蛋白質氧化、脂肪氧化水平的差異。【結果】與飼喂玉米相比,從100—160 kg,大麥型日糧組的大河烏豬干腌火腿脂肪含量降低了2%—4%,蛋白質含量提高了2%—4%,蛋白質和脂肪氧化程度減小;大河烏豬體重達到160 kg時,干腌火腿的食鹽含量降低了1.03%,水分含量增加了4.52%;單不飽和脂肪酸(MUFA)含量最高的是130 kg體重組中飼喂大麥組,飽和脂肪酸(SFA)含量最高的是160 kg體重組中飼喂玉米組,多不飽和脂肪酸(PUFA)含量最高的是130 kg組的飼喂大麥組。飼喂大麥會顯著降低100 kg、130 kg組大河烏豬干腌火腿中棕櫚酸(C16:0)含量(P<0.05),顯著降低130 kg、160 kg組的硬脂酸(C18:0)含量(P<0.05)。與飼喂玉米型日糧組相比,大麥型日糧組的大河烏豬干腌火腿中PUFA含量以及多不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸的比例(PUFA/SFA)顯著增加(P<0.05)。隨著大河烏豬體重的變化,干腌火腿中羰基含量先升高再趨于穩定。大麥型日糧組中大河烏豬干腌火腿的羰基含量均顯著低于玉米型日糧組(P<0.05)。在大麥型日糧組中,大河烏豬體重對干腌火腿中TBRAS值沒有顯著影響(P>0.05)。在玉米型日糧組中,130 kg 體重組的TBARS值顯著低于100 kg、160 kg體重組中的TBARS值。飼喂大麥的大河烏豬體重達到160 kg時干腌火腿的品質最佳,其食鹽含量、水分含量、蛋白質含量、脂肪含量和PUFA含量分別為7.96%、48.38%、34.64%、8.52%和12.18%,PUFA/SFA和n-6/n-3的比率分別為0.31和30.25,羰基含量和TBARS值分別為0.62 nmol·mg-1蛋白質和2.14 mg·kg-1。【結論】飼喂大麥增加大河烏豬干腌火腿的蛋白質和多不飽和脂肪酸含量,增強其氧化穩定性。
    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    不同種植模式下的土地適宜載畜量
    楊軍香,王合亮,焦洪超,林海
    中國農業科學. 2016, 49(2):  339-347.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.014
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    【目】規模化畜禽養殖的快速發展,造成畜禽生產廢棄物的大量集中產生,對周邊環境造成了巨大的壓力,嚴重影響了畜牧業的可持續發展,本研究的目的是建立土地載畜量模型,為畜禽生產廢棄物的合理使用提供科學依據;【方法】筆者在查閱大量資料和統計年鑒的基礎上,以山東省2012年生豬統計數據和主要種植作物產量及氮磷需求量為例,根據農牧生態平衡和農田生態系統養分循環利用原則,分析了糧食種植(冬小麥-夏玉米)、果樹種植(蘋果)和蔬菜種植(菜椒-茄子、菜椒-西紅柿、西紅柿-黃瓜3種大棚種植模式以及茄子-大白菜、西紅柿-大白菜、黃瓜-蘿卜3種露地種植模式)3種土地利用模式下作物氮、磷養分的需要量,依據畜禽生產廢棄物中氮磷養分含量,根據土地養分平衡原理,建立了土地養分平衡模型,確定了不同種植模式下單位面積土地消納畜禽糞污的能力和載畜量,提出了土地不同種植模式下單位養殖規模需匹配的農田面積;【結果】以能繁母豬為基礎建立了估測豬場糞尿養分(氮磷)年排出量的豬單位,折算成單個豬單位的氮、磷產生量分別為87.511.1kg/。以此為基礎估測了不同類型畜禽糞尿氮磷產生量。根據種植模式估測了土地氮磷輸出量,以蔬菜種植模式下土地氮、磷輸出量最高,糧食作物種植模式居中,蘋果種植下氮、磷輸出量最低。結果表明,蔬菜種植模式土地載畜量更高,大棚種植模式下平均為4.5豬單位/ hm2,露地種植模式下平均為3.8豬單位/hm2;果樹種植(蘋果)載畜量最低,為1.2豬單位/ hm2;冬小麥-夏玉米模式下,不考慮秸稈還田,載畜量可達3.9豬單位/hm2,如果考慮秸稈還田,則載畜量相應降低。以循環利用方式消納1 000頭能繁母豬規模的自繁自養豬場所產生的廢棄物,蔬菜種植模式下所需匹配土地面積最少(西紅柿-黃瓜輪作的大棚種植模式需要188.7 hm2),蘋果種植所需的匹配土地面積最多,需要匹配833.3 hm2;不考慮秸稈還田,小麥-玉米輪作種植模式下,需要匹配的種植土地為256.4 hm2。【結論】根據“養殖-種植”循環利用模式確定了土地載畜量參數為1.2—4.5豬單位/hm2,該參數為畜禽養殖區域規劃、養殖場廢棄物處理與利用和土地養分管理提供了依據。
    整合數字基因表達譜與全基因組關聯分析鑒定豬血液性狀候選基因
    徐盼,張震,章峰,楊斌,段艷宇
    中國農業科學. 2016, 49(2):  348-360.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.015
    摘要 ( 256 )   HTML ( 3 )   PDF (2848KB) ( 859 )   收藏
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    【目的】整合數字基因表達譜與全基因組關聯分析鑒定白色杜洛克×二花臉F2資源群體的血液性狀候選基因。【方法】白色杜洛克×二花臉F2資源群體在(240±3)d屠宰,收集血液于抗凝管中進行血常規檢測。利用Illumina 60K SNP芯片對1 020頭F2資源群體進行基因分型。剔除基因型檢出率< 90%和孟德爾錯誤檢出率> 5%的個體。檢出率< 95%、次等位基因頻率< 5%、哈代-溫伯格檢驗(HWE) P < 5×10-6、與性染色體連鎖疑似常染色體的SNP被篩除。利用Illumina GA II 測序儀測序對502頭F2資源群體的肝臟進行數字基因表達譜測序。測序得到的原始數據經過濾獲得清潔標簽后與參考標簽數據庫比對,將能唯一比對到參考基因序列的清潔標簽數量進行標準化處理以獲得標準化的基因表達量。每個轉錄本的表達水平進一步轉化為lg2值。在少于20%的個體中表達的轉錄本被濾去。表型性狀和基因表達性狀使用R程序包中GenABEL內polygentic功能進行性別、批次和親緣關系的校正。其殘差使用R程序包中斯皮爾曼系數評估基因表達水平與表型數據的關聯性,設定保守閾值P < 5×10-4時調整多重檢驗。將檢測到的表達數量性狀位點(eQTL)及其對應基因根據其位置相對照的關系進行繪圖。搜尋前期GWAS最高點5.0 Mb區域內eQTL結合GWAS結果進行綜合分析。Gene Ontology & KEGG pathway富集分析使用在線工具DAVID。基因共表達網絡使用在線工具GeneMANIA進行構建。【結果】白色杜洛克×二花臉F2資源群體中502個個體的20 108個肝臟轉錄本通過了質檢。當P < 5×10-4時鑒別到與血紅蛋白(HGB)、紅細胞數目(RBC)、紅細胞壓積(HCT)、平均紅細胞體積(MCV)、平均紅細胞血紅蛋白含量(MCH)和白細胞數目(WBC)關聯的轉錄本共259個。有34個轉錄本與一個以上表型關聯。用上述血細胞性狀關聯的轉錄本進行eQTL定位,當閾值P < 10-5時得到304個eQTL,每個轉錄本映射到1—6個eQTL,其中有35個順式eQTL,120個反式eQTL。MCH和MCV的順式eQTL位置重疊位于8號染色體。7號染色體存有數量最多的eQTL,其中多數為反式eQTL。通過eQTL定位確定了KIT為候選基因。Gene Ontology & KEGG pathway富集分析鑒別到與紅細胞性狀相關的基因KITPSEN2TFRC,與白細胞性狀相關的基因THBS1CYR61。通過整合前期GWAS數據及eQTL定位并建立基因共表達網絡,鑒定到與白細胞性狀相關的基因RPS10。【結論】利用基于白色杜洛克×二花臉F2資源群體的eQTL定位并結合前期GWAS數據,鑒別到與紅細胞性狀相關的基因KITPSEN2TFRC,與白細胞性狀相關的基因THBS1CYR61RPS10
    鴨發育早期骨骼肌異步發育和IGF-I/MSTN-A mRNA表達的相關性
    胡艷,劉宏祥,單艷菊,姬改革,束婧婷,徐文娟,朱春紅,陶志云,李慧芳
    中國農業科學. 2016, 49(2):  361-370.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.016
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    【目的】選擇生長速度不同的高郵鴨和金定鴨為試驗模型,比較2個不同品種鴨胚胎期和出雛早期骨骼肌中胰島素樣生長因子I(insulin-like growth factor IIGF-I)、肌肉生長抑素A(myostatin AMSTN-AmRNA的表達規律及其與胸淺肌和腓腸肌(簡稱為胸腿肌)發育模式的相關性【方法】在13、17、21、25、27胚齡和出雛后7日齡時,記錄體重、胸淺肌(PM)和腓腸肌外側頭(LM)的重量,采用實時熒光定量PCR方法研究骨骼肌中IGF-IMSTN mRNA的表達規律。【結果】本試驗證明鴨早期發育過程中,體重和骨骼肌重的變化呈現極顯著的品種和時間特異性;鴨胚胎期胸/腿肌的IGF-I和MSTN-A mRNA的表達與體重、胸/腿肌重均呈極顯著的負相關,各自與胸/腿體指數則呈反式的相關性(正/負),均在13胚齡有一個表達高峰,IGF-I和MSTN-A mRNA表達之間存在極顯著的正相關;鴨PMIGF-I mRNA表達轉折點的出現時間與胸肌絕對生長和相對生長變化趨勢是吻合的,而LM中IGF-I mRNA表達與腿肌生長和肌纖維特性變化均不相符;鴨胚胎期MSTN-A mRNA的表達趨勢與骨骼肌生長和肌纖維數量形成高峰同步;胸腿肌中IGF-I/MSTN-A mRNA表達比值的變化趨勢和肌纖維特性變化吻合,PM中的IGF-I/MSTN-A mRNA表達比值的差異點和PM重量出現品種差異的時間點一致。【結論】在胚胎發育中后期和出雛后早期,鴨的胸腿肌呈現異步發育模式,骨骼肌中IGF-I和MSTN mRNA表達的相對水平參與骨骼肌生長速率的調節。
    家蠶GATA轉錄因子BmGATA6的克隆、多克隆抗體制備及組織細胞定位
    譚鵬,徐曼,梁航華,張亞軍,胡仁建,崔紅娟
    中國農業科學. 2016, 49(2):  371-380.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.017
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    【目的】克隆家蠶(Bombyx moriGATA轉錄因子BmGATA6,將其在原核細胞中進行表達,純化重組蛋白,多次免疫小鼠獲得BmGATA6多克隆抗體,為進一步分析BmGATA6在家蠶變態發育中的功能提供抗體條件。【方法】解剖家蠶獲得5齡第3天的各組織及4眠至熟蠶整個時期的中腸組織,在液氮中研磨為粉末,利用Trizol法提取RNA,體外反轉錄得到cDNA。基于家蠶BmGATA6的基因編碼序列設計全長特異引物,并以BmActin3作為內參,進行家蠶5齡第3天各組織及4齡眠期至熟蠶期各時期的RT-PCR檢測。設計原核表達引物,擴增原核表達片段連接到pET32a載體上,構建原核表達載體,轉化至BL21(DE3) Escherichia coil表達菌株。加入IPTG至終濃度分別為0.4、0.6、0.8、1.0 mmol·L-1。在16℃條件下培養20 h和37℃條件下培養5 h分別進行BmGATA6蛋白誘導表達。選取最佳誘導條件進行BmGATA6蛋白的大量誘導,用鎳柱親和層析法純化家蠶BmGATA6蛋白,經多次免疫昆明小鼠后,最終獲得BmGATA6多克隆抗體。利用ELISA法測定鼠抗BmGATA6蛋白多克隆抗體的效價,通過Western blot檢測BmGATA6抗體的特異性。以家蠶5齡第6天中腸的石蠟切片作為樣本,通過免疫熒光對家蠶中腸組織中的BmGATA6蛋白進行亞細胞定位。【結果】家蠶GATA轉錄因子BmGATA6的cDNA全長4 011 bp,ORF長為1 974 bp,編碼657個氨基酸,包括205 bp的5′非翻譯區序列(5′UTR)和1 832 bp的3′非翻譯區序列(3′UTR)。該基因位于15號染色體上,基因全長12 326 bp,為多外顯子基因,共含有8個外顯子和7個內含子,具有2個典型的GATA鋅指結構域,分別位于第470—521和531—582氨基酸區域。RT-PCR結果顯示BmGATA6在5齡第3天家蠶中腸中顯著高量表達,其次在馬氏管中有少量表達,而在其他組織中沒有檢測到BmGATA6的表達。同時RT-PCR結果顯示BmGATA6在4齡眠期到熟蠶期的中腸組織中持續高表達。構建BmGATA6 原核表達載體,通過不同溫度與IPTG濃度誘導發現,BmGATA6重組蛋白在16℃誘導主要存在于上清中,在37℃誘導主要存在于包涵體中。在0.6 mmol·L-1IPTG、16℃下誘導20 h為最佳條件,利用鎳柱親和層析法獲得較純的BmGATA6重組蛋白,并利用純蛋白多次免疫昆明小鼠制備多克隆抗體,用ELISA法對抗體效價進行了檢測,顯示BmGATA6抗體效價均高達1﹕128 000。Western blot結果顯示BmGATA6抗體能特異地識別家蠶BmGATA6蛋白,其大小約為75 kD,與預測大小相符。免疫熒光結果顯示BmGATA6蛋白在家蠶中腸的各類細胞中均有較高表達,且定位于中腸細胞的細胞核中。【結論】成功制備了BmGATA6多克隆抗體,分析了其在中腸組織中的亞細胞定位情況,推測BmGATA6在家蠶中腸的生理變化過程中扮演著重要調控角色,為進一步探索BmGATA6在家蠶中的功能奠定了基礎。
    研究簡報
    枳NLP轉錄因子克隆及其在不同水分條件下的表達
    曹雄軍,盧曉鵬,熊江,李靜,吳倩,周芳芳,謝深喜
    中國農業科學. 2016, 49(2):  381-390.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.018
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    【目的】分析柑橘砧木枳(Poncirus trifoliata (L.) Raf.)參與氮素吸收與同化的重要轉錄因子NLP在干旱脅迫下的表達模式,為柑橘在干旱脅迫條件下對氮素吸收與同化的調控機理提供研究參考。【方法】以柑橘砧木枳為試驗材料,在甜橙(Citrus sinensis (L.) Osb.)基因組數據庫的基礎上,利用生物信息學篩選獲得甜橙NLP,并以此設計引物擴增枳NLP的CDS全長并測序。利用ClustalX和MEGA程序進行序列比對和系統發育分析,利用實時熒光定量PCR技術分析不同水分條件下的枳NLP的表達模式。【結果】篩選并克隆獲得了4條枳NLP序列,為PtNLP2PtNLP4PtNLP7PtNLP8。序列比對分析表明枳NLP之間的蛋白質序列一致性為45.13%,均具有明顯的RWP-RK和PB1結構域。枳與甜橙的NLP蛋白質序列的一致性極高,分別為97.57%、96.47%、99.0%及97.33%。系統發育分析表明枳NLP可分為4個進化類型,與擬南芥的NLP分類一致,即PtNLP2AtNLP1/2一類,PtNLP4AtNLP4/5一類,PtNLP7AtNLP6/7一類,PtNLP8AtNLP8/9一類。在不同水分條件下,枳NLP的表達模式在葉與根中存在差異。隨著基質水分含量的減少,枳葉NLP呈現先上升再下降的趨勢。與對照(相對持水量為61.0%)相比,葉PtNLP2PtNLP4PtNLP7PtNLP8的表達量在相對持水量為15.4%時上調至最高水平,分別上調了2.9、3.5、5.9及2.8倍,之后持續下調;到相對持水量為9.4%時,其表達水平低于對照但無顯著差異。而枳根NLP的表達量在對照中最高,后隨著水分的散失呈總體下降趨勢且差異顯著,與對照相比,根PtNLP2PtNLP4PtNLP7PtNLP8的最大下調倍數分別為6.7、2.8、4.8及2.3。復水后,枳葉與根NLP的表達量低于復水前,且與對照差異顯著。【結論】枳NLP的表達與土壤的水分條件密切相關。枳葉片NLP的表達水平在干旱脅迫前、中期上調,后期下調;而枳根NLP的表達水平在干旱脅迫下持續下調。其中,PtNLP2PtNLP7的表達量在枳根響應干旱脅迫中變化較大。
    不同工藝復合肥氮素釋放特征及其增產效應
    黃興成,劉玉紅,張宇亭,趙亞南,張躍強,石孝均
    中國農業科學. 2016, 49(2):  391-398.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.019
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    【目的】復合肥生產工藝眾多,由于生產工藝的不同,復合肥的性狀存在本質差異。研究不同工藝復合肥的作物增產和肥料利用效率的差異,為復合肥的工業生產與農業應用提供有益參考。【方法】采用模擬和田間試驗方法研究了6種等養分不同生產工藝復合肥(N-P2O5-K2O,15-15-15)的氮素釋放特征及其對玉米產量和氮素吸收利用的影響。【結果】6種工藝復合肥的氮素釋放特征曲線符合拋物線,脲甲醛工藝復合肥氮素釋放最慢、摻混工藝釋放最快;不同工藝復合肥氮素釋放速率依次是脲甲醛工藝<高塔造粒工藝<雙管反應器工藝<噴漿造粒工藝<團粒工藝<摻混工藝復合肥。施用不同工藝復合肥玉米產量存在顯著差異,以脲甲醛工藝復合肥玉米產量最高,較摻混肥增產8.8%;其次是高塔造粒工藝和雙管反應器工藝復合肥,分別比摻混肥增產5.7%和5.1%,團粒工藝和噴漿造粒工藝較摻混復合肥增產不顯著。玉米產量與穗粒數呈極顯著正相關,玉米產量差主要來自穗粒數的差異;不同工藝復合肥之間玉米穗粒數差異顯著,脲甲醛工藝、高塔造粒工藝和雙管反應器工藝復合肥穗粒數比摻混工藝復合肥處理提高15.6%、13.5%和10.2%;穗粒數與生長前期吸氮量呈極顯著正相關,表明玉米生長前期吸收氮量的提高促進了玉米穗粒數的形成。玉米對氮素的吸收利用效率在不同工藝復合肥之間存在顯著差異,脲甲醛工藝、高塔造粒工藝、雙管反應器工藝復合肥氮素表觀利用率比摻合肥提高了10.7、8.9和3.8個百分點,其氮素偏生產力、農學效率和肥料貢獻率都高于摻混肥,而團粒工藝和噴漿造粒工藝與摻混復合肥氮素利用效率相當。【結論】脲甲醛工藝、高塔造粒工藝及雙管反應器工藝復合肥因工藝和原料的改進,較其他工藝復肥氮素釋放慢,有利于玉米移栽到大喇叭口期對氮素的吸收利用,促進了玉米生長和穗粒數的形成,從而提高了玉米產量和氮素利用率。
    冬閑田種植3種小麥的產量營養價值及青貯效果
    李春江,徐趙紅,施清平,秦甜甜,董朝霞,張建國
    中國農業科學. 2016, 49(2):  399-406.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.020
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    【目的】全株小麥作為草食動物的青貯飼料在國外已很普遍,而在國內研究較少,也未見飼用專用小麥品種。從15個小麥品種中選出早熟品種石麥001、HYN和晚熟品種徐麥856這3個較好的品種,進一步研究比較其在南方冬閑田種植的干物質產量、營養價值和青貯發酵品質,為華南地區冬閑田種植適宜小麥品種提供理論依據。【方法】小麥在晚稻收割后播種,播種密度為330萬株/hm2,每個品種3次重復,隨機區組排列,每個小區面積12 m2(3 m × 4 m)。肥料以復合肥(N:P2O5:K2O =15:6:8)分基肥和拔節肥按6:4兩次施入,N、P2O5和K2O的施入量分別為90.0、36.0和48.0 kg·hm-2。蠟熟期觀測3個小麥品種的株高、分蘗數,并每小區選取1個1.0 m × 1.0 m的樣方進行測產無菌操作取地面10 cm以上植株,裝入無菌封口袋放置冰盒中冷藏,帶回實驗室分析微生物數量;將鮮樣切斷至20 — 30 mm,取300 g充分混勻,裝入30 cm × 40 cm的聚乙烯青貯袋中脫氣、密封,實驗室青貯2個月后分析其青貯發酵品質及好氧安定性。從剩余鮮樣中取部分烘干、粉碎用于常規營養成分、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和人工干物質消化率分析,并計算粗蛋白產量和相對飼用價值。【結果】石麥001的株高、干物質產量和粗蛋白產量分別為75.27 cm、6.69 t·hm-20.53 t·hm-2,顯著高于其他兩個品種(P<0.05),而HYN的干物質消化率和相對飼用價值最高(63.84% DM和113.51)。徐麥856的粗蛋白含量顯著高于HYN(P<0.05),與石麥001差異不顯著(P>0.05);HYN、石麥001和徐麥856的可溶性碳水化合物含量分別為11.83% DM、9.14% DM和5.93% DM,彼此差異顯著(P<0.05)。附著的乳酸菌、好氧細菌、酵母和霉菌數量在3個品種間無顯著差異(P0.05),乳酸菌數量較多,都超過了106 cfu·g-1 FM。青貯袋開封后,石麥001和HYN的pH在4.3左右,低于徐麥856的4.50,但差異不顯著(P<0.05);石麥001青貯料中乳酸含量為6.02 % DM,顯著高于其他兩個品種(P0.05),其乙酸含量與其他兩個品種差異不顯著(P>0.05),且丙酸、丁酸含量顯著低于HYN(P<0.05),與徐麥856差異不顯著(P>0.05),氨態氮含量與其他兩個品種也無顯著差異(P>0.05),石麥001青貯料的發酵品質最好。青貯料在有氧條件下放置192 h,石麥001和徐麥856的pH變化不大,有氧穩定性較好,而HYN在96 h后pH明顯升高,有氧穩定性較差。【結論】綜合全株小麥的干物質產量、粗蛋白產量、營養價值和青貯效果,石麥001在廣東冬閑田種植作飼料利用更有潛力。
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