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當期目錄

    2016年 第49卷 第4期 刊出日期:2016-02-16
      
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    水稻OsABC1K3突變體鑒定及其對強光脅迫的響應
    高清松,徐夢彬,袁彩勇,紀劍輝,周勇,梁國華
    中國農業科學. 2016, 49(4):  609-620.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.001
    摘要 ( 443 )   HTML ( 3 )   PDF (5288KB) ( 613 )   收藏
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    【目的】強光脅迫能夠抑制植物光合作用,嚴重時造成光合器官破壞,影響作物生長和產量。以T-DNA插入突變體為材料,研究水稻ABC1(activity of bc1 complex)激酶基因OsABC1K3響應強光脅迫的生理功能。【方法】根據水稻基因組注釋數據庫預測的OsABC1K3不同轉錄本共有序列設計引物,采用3′ RACE對OsABC1K3可變剪接進行驗證;從水稻T-DNA插入序列數據庫中獲得該基因的T-DNA插入突變體osabc1k3,通過加代繁殖和PCR檢測取得純合突變體,調查突變體株高、結實率、種子大小等農藝性狀,采用Arnon法測定葉片色素含量,利用LI-6400便攜式光合測定系統測定抽穗期旗葉光合速率,采用透射電鏡分析葉綠體超微結構;將生長于300 μmol·m-2·s-1光照強度下的野生型和突變體幼苗轉移至800 μmol·m-2·s-1光照強度進行強光處理,觀察植株表型,分析葉綠體超微結構和葉綠素含量變化;用含20 μmol·L-1甲基紫精(MV)和0.1%吐溫20的水溶液噴灑野生型和突變體幼苗葉片表面,以單獨用0.1%吐溫20噴灑的幼苗作為對照,觀察葉片表型,測定處理后超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量;采用實時熒光定量PCR分析突變體淀粉合成、葉綠體異戊二烯基脂合成及葉綠體ABC1激酶基因的表達。【結果】OsABC1K3僅檢測到一個轉錄本LOC_Os05g25840.3osabc1k3突變體株高和結實率下降,種子變小,其中,粒寬下降了13.4%,粒厚下降了6.8%,千粒重下降了18.2%,而粒長與野生型無顯著差異。突變體葉片葉綠素含量下降,而葉綠素a/b和類胡蘿卜素含量高于對照。突變體葉綠體形態正常,但缺乏淀粉粒。光合活性分析表明,突變體葉片光合速率與野生型無顯著差異。強光處理7 d后,突變體葉片發生黃化;9 d后,部分植株枯死。強光處理后突變體葉綠體類囊體結構紊亂,出現大量的空泡。進一步對葉綠素含量進行測定表明,突變體葉片葉綠素衰減程度顯著高于對照。然而,MV處理后突變體葉片壞死程度、SOD活性及MDA含量與野生型無顯著差異。此外,OsABC1K3突變影響了葉片淀粉合成、葉綠體異戊二烯基脂合成及葉綠體ABC1激酶基因的表達。【結論】OsABC1K3可能不參與水稻氧化脅迫的防御,而通過遺傳控制的信號途徑調控強光脅迫響應。
    利用單片段代換系的測交群體定位玉米籽粒性狀雜種優勢位點
    郭戰勇,呂盼晴,張向歌,孫高陽,王洪秋,李衛華,付志遠,湯繼華
    中國農業科學. 2016, 49(4):  621-631.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.002
    摘要 ( 295 )   HTML ( 1 )   PDF (650KB) ( 423 )   收藏
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    【目的】粒型性狀是玉米百粒重的重要組成部分,并具有較強的雜種優勢,鑒定玉米粒型性狀的雜種優勢位點,可以為粒型性狀關鍵雜種優勢位點的克隆與分子標記輔助育種提供理論依據。【方法】利用一套中國優良自交系lx9801背景的昌7-2單片段代換系為基礎材料,與自交系T7296測交構建包含184個測交種的群體。2013年,在河南浚縣和長葛兩點對測交群體、單片段代換系群體等材料進行了田間鑒定,完全隨機區組設計,3個重復,成熟后連續收獲10株對粒長、粒寬、粒厚和百粒重進行考種。利用方差分析和t測驗比較每個SSSL×T7296測驗種單個性狀與對照種T7296×lx9801的顯著性差異,對玉米粒型性狀的雜種優勢位點進行定位。【結果】單片段代換系的兩個親本在粒型性狀上表現出明顯的差異,昌7-2的粒長和百粒重高于lx9801,而粒厚低于lx9801。測交群體4個籽粒性狀均表現出一定的雜種優勢,粒長的平均中親優勢在長葛和浚縣點分別為19.32%和15.30%,粒寬的中親優勢分別為10.86%和10.07%,粒厚的中親優勢分別為6.23%和4.78%,百粒重的中親優勢分別為20.97%和25.09%。相關分析結果表明,粒長與粒寬、百粒重呈顯著正相關,粒寬和粒厚與百粒重也呈顯著的正相關,粒寬與粒厚呈負相關關系。在2個環境中定位了13個粒長的雜種優勢位點,其中1雜種優勢位點同時被檢測到。粒寬定位到14個雜種優勢位點,在長葛點和浚縣點分別檢測到1個主效的雜種優勢位點。粒厚檢測到25個雜種優勢位點,在第2、3、7和9染色體上分別定位到1個共同的雜種優勢位點。百粒重在2種環境中共檢測到24個雜種優勢位點,有6個雜種優勢位點同時被檢測到,其中在第1染色體上檢測到2個共同的雜種優勢位點hKW1ahKW1b;在第7染色體上檢測一個主效的雜種優勢位點hKW7a,在長葛點和浚縣的貢獻分別為20.12%和11.03%;位于第8染色體的雜種優勢位點hKW8b在2種環境中的貢獻率分別為18.64%和8.76%。【結論】玉米粒型性狀的雜種優勢表現依次為粒長>粒寬>粒厚,在2種環境中共檢測到75個雜種優勢位點,其中11個雜種優勢位點被同時檢測到。由于粒長與脫籽率顯著相關,而且在育種過程中難以對籽粒性狀的雜種優勢進行預測,因此在育種過程中可以通過分子標記對粒長的雜種優勢進行選擇,從而選育出脫籽率高的優良玉米雜交種。
    植物TGA轉錄因子研究進展
    田義,張彩霞,康國棟,李武興,張利益,叢佩華
    中國農業科學. 2016, 49(4):  632-642.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.003
    摘要 ( 433 )   HTML ( 3 )   PDF (451KB) ( 1387 )   收藏
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    TGA基因家族是bZIP轉錄因子家族中十分重要的一組,其能夠與靶基因啟動子上的as-1區域相結合,激活或抑制下游靶標基因的轉錄,從而調控植株抗性或花器官發育。自煙草中首個TGA基因被鑒定以來,從擬南芥、水稻和蘋果等多個物種中均有該家族基因被分離和鑒定出來。擬南芥基因組中共有10個TGA轉錄因子,依據其序列相似性可將其分為5組(Ⅰ組包含TGA1與TGA4;TGA2、TGA5與TGA6組成第Ⅱ組;TGA3與TGA7組成第Ⅲ組;TGA9和TGA10構成第Ⅳ組;PAN為第Ⅴ組)。其中Ⅰ、Ⅱ與Ⅲ組成員廣泛參與植株的抗病反應。酵母雙雜交和pull-down等結果顯示,TGA1—TGA7均可與水楊酸信號途徑關鍵調節因子NPR1相互作用。EMSA結果表明,這種相互作用能夠促進TGA對下游PR1啟動子的結合并上調其表達,提高植株抗病性。但這3組基因在植物基礎抗性與系統獲得抗性中的作用有所不同:tga3突變體對病菌的基礎抗性存在缺陷,但植株誘導抗性卻并不受影響;TGA1TGA4對基礎抗性和系統抗性均有一定影響;TGA2TGA5TGA6之間存在功能冗余,僅tga2/5/6三突變體才表現出與npr1突變體類似的系統獲得性抗性缺乏的表型。酵母雙雜交篩選發現:Ⅱ組TGA能夠與谷氧還蛋白GRX480相互作用并介導SA對JA途徑標記基因的抑制作用,同時,該組蛋白還能夠與GRAS家族蛋白SCL14相互作用,增強下游CYP81D11GSTU7等解毒相關基因的表達,以一種不依賴于NPR1的信號途徑提高植物對外源化學物質毒害的耐性。此外,tga1/4雙突變體與nrt2.1/2.2雙突變體的初生根和側生根生長在低氮條件下較野生型顯著下降,ChIP和酵母單雜交結果顯示,TGA1能夠與硝酸鹽轉運蛋白基因NRT2.1NRT2.2的啟動子相互結合,通過調節這兩個基因的表達來調節植物的氮響應。而TGA3在鎘長距離運輸中發揮重要作用。Ⅳ與Ⅴ組成員在調控花器官發育中具有重要作用。tga9/10表現出與roxy1/2雙突變體類似的花藥發育缺陷的表型;PAN能夠與NPR1類蛋白BOP1和BOP2相互作用,并且panbop1/2雙突變體均可表現出5枚萼片的表型,暗示花發育與抗病可能具有類似的信號調節機制。在文章最后介紹了翻譯后修飾對TGA功能的影響,并對TGA未來的研究方向進行了探討,以期為該領域研究者提供參考。
    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    源庫調節對常規粳稻花后營養器官碳水化合物及氮磷鉀轉運的影響
    許蓓蓓,尤翠翠,丁艷鋒,王紹華
    中國農業科學. 2016, 49(4):  643-656.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.004
    摘要 ( 283 )   HTML ( 3 )   PDF (559KB) ( 538 )   收藏
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     【目的】闡明抽穗期源庫關系對常規粳稻花后營養器官干物質、非結構性碳水化合物(NSC)和氮、磷、鉀礦質元素等轉運的影響,明確促進水稻植株養分高效再利用的粒葉比。【方法】以淮稻5號和寧粳3號兩個常規粳稻品種為材料進行大田試驗,分別于抽穗期選擇莖生綠葉6片且開花進程一致的單莖,采用剪葉疏花的方法調節源庫關系,將處理后當天每穗穎花數與單莖葉面積的比值定義為粒葉比,測定抽穗至成熟期葉片、莖鞘中干物質、NSC及氮、磷、鉀的含量,計算相關物質的轉運率,并分析其與粒葉比的關系。【結果】與對照(L0S0)相比,剪葉處理(L1/2S0)通過提高粒葉比,顯著降低了結實率和千粒重,其中淮稻5號分別降低了8.6%—10.5%和19.0%—8.0%,寧粳3號分別降低了9.7%—20.4%和5.7%—12.6%;而疏花處理通過降低粒葉比,顯著提高了結實率和千粒重,其中淮稻5號平均提高了3.4%—6.7%和1.2%—18.7%,寧粳3號平均提高了2.0%—4.3%和6.9%—17.3%,同一品種不同疏花處理之間的結實率和千粒重無顯著的差異,但年份之間的表現并不一致,2014年水稻季的氣候條件更有利于籽粒灌漿充實,其結實率和千粒重及提高幅度普遍高于2013年。剪葉處理顯著提高了常規粳稻抽穗至成熟期葉片和莖鞘中干物質、NSC及氮、磷、鉀等礦質元素的轉運率,兩品種間差異較小,不同年份間未表現出實質性的差異;而疏花處理則顯著降低了抽穗至成熟期葉片和莖鞘中干物質、NSC及氮、磷、鉀等的轉運率,且疏花越多降低幅度越大,不同品種和不同年份間未表現出實質性的差異,但葉片和莖鞘干物質、NSC轉運對疏花的響應存在根本性區別,隨著疏花增多,葉片中干物質和NSC轉運率下降,而莖鞘中干物質和NSC轉運在表觀上出現滯留不外運的現象。進一步分析葉片和莖鞘中干物質、NSC及氮、磷、鉀的轉運率(y)與抽穗期粒葉比x)的關系,發現上述指標間均存在y=(a+bx)/x曲線相關關系,在粒葉比較小時,葉片和莖鞘中各種物質的轉運率均隨粒葉比增大而急劇提高,當粒葉比增大至一定程度后,各種物質的轉運率均趨近于潛在最大值,不再隨粒葉比的增大而顯著提高,不同物質潛在最大轉運率雖然不同,但都在粒葉比1.5左右接近這一極限值,且淮稻5號和寧粳3號兩個品種之間也未出現明顯分異。【結論】相對較高的粒葉比有利于促進常規粳稻花后營養器官干物質和非結構性碳水化合物及氮、磷、鉀等的轉運,粒葉比與常規粳稻花后營養器官干物質、非結構性碳水化合物、氮、磷、鉀等的轉運率存在著密切的曲線相關關系,并在粒葉比1.5左右達到近似最大轉運率,抽穗期粒葉比1.5左右可作為常規粳稻氮、磷、鉀礦質養分高效再利用的品種選育與栽培調控指標。
    植物生長調節劑S3307和DTA-6對大豆源庫碳水化合物代謝及產量的影響
    劉春娟,馮乃杰,鄭殿峰,宮香偉,孫福東,石英,崔洪秋,張盼盼,趙晶晶
    中國農業科學. 2016, 49(4):  657-666.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.005
    摘要 ( 310 )   HTML ( 1 )   PDF (416KB) ( 512 )   收藏
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    【目的】探討植物生長調節劑對大豆葉片和籽粒碳水化合物代謝及產量的影響,進一步從源庫理論的角度挖掘調節劑增產的作用機理,為調節劑的應用提供依據。【方法】本研究于2013年和2014年在大田栽培條件下進行。以合豐50和墾豐16為材料,在始花期(R1期)葉面噴施60 mg·L-1促進型調節劑2-N,N-二乙氨基乙基己酸酯(DTA-6)和50 mg·L-1延緩型調節劑烯效唑(S3307),以噴施清水為對照(CK)。噴施調節劑后30 d開始第一次取樣,以后每隔5 d取樣一次,共取樣5次。測定葉片和籽粒中蔗糖、淀粉、果糖含量及葉片中轉化酶、蔗糖磷酸合酶(SPS)和蔗糖合酶(SS)活性。大豆成熟期測產。【結果】籽粒建成初期(噴施調節劑后30—35 d),S3307和DTA-6的葉片蔗糖、果糖和淀粉含量呈下降趨勢;籽粒蔗糖、果糖和淀粉含量呈上升趨勢,說明更多的碳水化合物用于籽粒的建成。籽粒建成中期(噴施調節劑后35—45 d),S3307的葉片蔗糖、果糖和淀粉含量一直呈上升趨勢;S3307和DTA-6的籽粒蔗糖和果糖含量普遍高于CK,為籽粒灌漿提供了充分的物質保障。籽粒建成后期(噴施調節劑后50 d),S3307和DTA-6的葉片蔗糖含量達到最大,且與CK差異顯著,S3307的葉片淀粉含量高于CK,DTA-6的葉片果糖含量高于CK;S3307和DTA-6顯著提高了籽粒中蔗糖含量,S3307同時提高了2個品種籽粒果糖含量,而DTA-6降低了合豐50籽粒果糖含量;S3307和DTA-6提高了合豐50籽粒淀粉含量,降低了墾豐16籽粒淀粉含量,說明調節劑對不同的大豆品種調控效果存在差異。調節劑增加葉片蔗糖含量的同時,S3307和DTA-6提高了葉片SPS和SS活性;在多數測定時期內,顯著降低了葉片轉化酶活性。S3307和DTA-6協調了源庫系統碳水化合物代謝的動態平衡。與清水對照(H-CK和K-CK)相比,調節劑處理H-S、H-D和K-S、K-D兩年平均增產為20.07%、14.57%和10.54%、10.95%,增產極顯著。相關分析得出,葉片蔗糖含量與葉片SPS、SS活性和淀粉含量呈正相關(0.893**、0.888**和0.981**),與葉片轉化酶活性和果糖含量呈負相關(-0.872和-0.862);同時與籽粒蔗糖、果糖和淀粉含量成正相關(0.918**、0.832和0.810)。由此可知,蔗糖是碳水化合物代謝的中心樞紐。【結論】S3307和DTA-6通過提高源端葉片SPS和SS活性,降低葉片轉化酶活性,調控了不同大豆品種源庫碳水化合物的生理代謝,顯著提高了大豆產量,其中S3307的作用效果較好。
    植物保護
    進境大豆種子上菜豆莢斑駁病毒和大豆花葉病毒的多重RT-PCR檢測
    沈建國,高芳鑾,蔡偉,金晶,廖富榮,吳祖建
    中國農業科學. 2016, 49(4):  667-676.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.006
    摘要 ( 252 )   HTML ( 1 )   PDF (654KB) ( 694 )   收藏
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    【目的】針對進境大豆種子上癥狀相似的菜豆莢斑駁病毒(Bean pod mottle virus,BPMV)和大豆花葉病毒(Soybean mosaic virus,SMV),建立同時快速檢測2種病毒的多重RT-PCR技術。【方法】根據GenBank公布的BPMV、SMV外殼蛋白基因序列,設計2對特異性引物,以復合感染BPMV、SMV的大豆種子為材料,提取dsRNA作為模板進行多重RT-PCR的引物濃度、退火溫度和循環數的優化。利用優化建立的多重RT-PCR方法分別對健康大豆種子、BPMV、SMV及2種病毒復合感染的大豆種子進行檢測,測定該方法的特異性。利用健康大豆種子提取的dsRNA,將從復合侵染BPMV、SMV大豆種子中提取的dsRNA按10倍梯度稀釋,依次稀釋為原液的10-1、10-2、10-3、10-4、10-5和10-6倍作為模板,分別進行多重RT-PCR和單一RT-PCR擴增,測定靈敏度。多重RT-PCR擴增產物回收純化后,連接于pMD18-T載體,進行克隆測序和序列比對,進一步驗證該方法的可靠性。應用建立的多重RT-PCR方法對來自于美國、阿根廷、中國和巴西的疑似帶病大豆種子進行檢測,同時以單一RT-PCR檢測進行驗證。以BPMV、SMV抗體等體積混合液包被PCR管后再加入樣品提取液或直接以樣品提取液包被PCR管,將免疫捕獲、試管捕捉和多重RT-PCR相結合,建立同時檢測BPMV、SMV的多重一步IC-RT-PCR、多重一步TC-RT-PCR方法。【結果】多重RT-PCR的優化結果顯示,最佳引物濃度為BPMV 0.4μmol·L-1、SMV 0.4 μmol·L-1,最佳退火溫度為52℃,最佳循環數為35。特異性測定結果表明,多重RT-PCR能夠從復合感染BPMV、SMV的大豆種子上同時擴增到大小約542、221 bp特異性目的條帶,從單一感染BPMV的大豆種子上擴增到大小約542 bp特異性目的條帶,從單一感染SMV的大豆種子上擴增到大小約221 bp特異性目的條帶,而從健康大豆種子材料上未擴增出任何特異性條帶。靈敏度測定結果表明,當dsRNA原液稀釋至10-3倍時,無論是多重RT-PCR,還是單一RT-PCR均未擴增出特異性目的條帶,多重RT-PCR與單一RT-PCR的靈敏度相當,為10-2倍dsRNA原液。多重RT-PCR擴增產物克隆測序和序列比對結果顯示,BPMV、SMV所測的序列全長分別為542和221 bp,與預期大小完全相符,且與已報道的各病毒基因序列高度同源,證實了多重RT-PCR結果的可靠性。應用建立的多重RT-PCR方法分別對來自于4個國家的大豆種子樣品進行檢測,結果從3份美國大豆種子樣品檢出BPMV,1份美國大豆種子檢出SMV,1份阿根廷大豆種子檢出SMV,2份中國大豆種子檢出SMV,該結果與單一RT-PCR驗證結果一致,陽性符合率達100% 。建立的多重一步IC-RT-PCR、多重一步TC-RT-PCR方法能夠從復合感染BPMV、SMV的大豆種子中成功擴增出2條特異性目的條帶,而從健康大豆種子中未擴增出特異性目的條帶。【結論】建立的多重RT-PCR檢測方法為進境大豆種子上BPMV、SMV的快速檢測提供了參考。
    異色瓢蟲低溫脅迫下過冷卻點變化及抗寒基因表達分析
    鄔夢靜,徐青葉,劉雅,施興榮,沈祺達,楊萌萌,王世貴,唐斌
    中國農業科學. 2016, 49(4):  677-685.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.007
    摘要 ( 182 )   HTML ( 1 )   PDF (469KB) ( 436 )   收藏
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    【目的】異色瓢蟲(Harmonia axyridis)是一種重要的捕食性天敵昆蟲資源,在東北地區以成蟲越冬,具有非常強的抗寒能力。以過冷卻點和抗寒基因的mRNA水平變化作為瓢蟲抗寒性能指標,探索低溫脅迫提高瓢蟲抗寒的作用。【方法】將野外采集到的異色瓢蟲通過0、5和10℃ 3種不同溫度,進行2、12和24 h 3種時間的低溫脅迫處理,測定過冷卻點的變化,得到最佳低溫脅迫條件。以室內飼養的異色瓢蟲作為對照組,分別在5℃低溫條件下儲存10、20和30 d,測定過冷卻點變化和存活情況。根據轉錄組和數字表達譜(digital gene expression,DGE)數據分析確定6個重要抗寒基因,選擇18S作為內參基因,采用實時熒光定量PCR檢測異色瓢6個重要抗寒基因在低溫脅迫和保存時mRNA水平上的相對表達量,分析其在抗寒過程中所起的作用。【結果】5℃低溫脅迫12 h能夠顯著降低異色瓢蟲的過冷卻點。在低溫保存過程中,低溫脅迫組異色瓢蟲過冷卻點和存活率低于未進行低溫脅迫組。實時熒光定量PCR檢測發現HSP21.4、trehalase、transketolase、ATP-grasp fold domain protein和dopa decarboxylase在低溫脅迫過程中表達量上調,而erythrocyte binding protein的表達量下調。且在低溫保存過程中HSP21.4一直處于高表達狀態,顯著高于未進行低溫脅迫組,其余5個基因在低溫保存過程中處于低表達狀態,顯著低于未進行低溫脅迫組。【結論】低溫脅迫能夠降低異色瓢蟲的過冷卻點,但不一定能夠提高夏季野外耐高溫異色瓢蟲的存活能力。HSP21.4和erythrocyte binding protein分別通過高表達和低表達來提高異色瓢蟲的抗寒能力,而trehalase、transketolase、ATP-grasp fold domain protein和dopadecarboxylase通過在低溫脅迫過程中高表達,保護異色瓢蟲抵御寒冷環境。
    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    長期施用含氯化肥對稻-麥輪作體系土壤生物肥力的影響
    楊林生,張宇亭,黃興成,張躍強,趙亞南,石孝均
    中國農業科學. 2016, 49(4):  686-694.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.008
    摘要 ( 297 )   HTML ( 1 )   PDF (424KB) ( 646 )   收藏
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    【目的】氯是植物必需的微量營養元素,但是含氯化肥(氯化鉀和氯化銨)中氯離子含量和鹽指數都較高,關于長期施用含氯化肥對土壤肥力影響的研究較少,尤其對土壤生物肥力的影響未見報道。論文旨在明確長期施用含氯化肥土壤微生物群落結構和酶活性的變化,探明含氯化肥對土壤生物肥力的影響機理,為含氯化肥的科學施用和土壤肥力的保育提供依據。【方法】利用已開展22年的紫色土肥力與肥料效益長期定位試驗,采集含氯處理(含氯化肥配合稻草還田,(NPK)Cl+S)與不含氯處理(NPK+S)、以及不施肥對照(CK)和單施化肥(NPK)的土壤,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)研究土壤微生物群落結構,并分析含氯化肥對土壤微生物量、種類及土壤酶活性和作物產量的影響。【結果】長期施用含氯化肥顯著降低了土壤脲酶、堿性磷酸酶、過氧化氫酶的活性,與等養分的不含氯處理(NPK+S)相比,含氯化肥(NPK)Cl+S稻季土壤脲酶、堿性磷酸酶、過氧化氫酶的活性分別降低為不含氯處理(NPK+S)的35.7%、18.0%、69.8%,麥季土壤分別降低為不含氯處理的31.6%、24.5%、75.6%。主成分分析表明,脲酶、堿性磷酸酶、過氧化氫酶作為土壤生物活性的綜合評價指標優于酸性和中性磷酸酶、硝酸鹽還原酶。PLFA分析表明,含氯處理微生物量和種類最低,比等養分不含氯處理PLFA生物量降低24.7%,比對照降低43.2%;施用含氯化肥顯著影響了土壤微生物的組成及數量,G+細菌顯著降低,對真菌和放線菌影響較小;微生物種群量的減少與含氯處理土壤pH降低和酶活性下降有關。長期施用含氯化肥作物產量有降低的趨勢,含氯處理比等養分的不含氯處理水稻季產量和周年產量22年平均下降6.8%、3.3%。【結論】長期施用雙氯化肥(氯化鉀和氯化銨)引起了土壤微生物群落結構改變及土壤生物活性降低,并表現出一定的減產趨勢。建議不要長期施用雙氯化肥,尤其要避免長期施用氯離子含量高的氯化銨。
    節水減氮對溫室土壤硝態氮與氮素平衡的影響
    李若楠,武雪萍,張彥才,王麗英,陳麗莉,翟鳳芝
    中國農業科學. 2016, 49(4):  695-704.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.009
    摘要 ( 276 )   HTML ( 2 )   PDF (582KB) ( 490 )   收藏
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    【目的】針對日光溫室蔬菜生產中肥水超量施用問題,以提高氮肥利用率和實現溫室菜田可持續利用為目標,研究節水減氮在溫室蔬菜生產中的增效潛力,推薦適宜水氮用量。【方法】采用當地典型種植茬口冬春茬黃瓜-秋冬茬番茄,在溝灌方式下設計農民習慣灌溉(W1,>100%田間持水量)和減量灌溉(W2,75%—95%田間持水量)2個灌水水平;農民習慣施氮(N1)、較農民習慣減氮25%(N2)、減氮50%(N3)和無氮(N0)4個氮肥水平,對應黃瓜季施氮1 200、900、600和0 kg·hm-2,番茄季施氮 900、675、450和0 kg·hm-2,共W1N1、W2N2、W2N3、W1N0和W2N0 5個水氮用量組合處理,3年6季定位研究蔬菜關鍵生育期0—100 cm土體硝態氮動態變化,分析氮素平衡和經濟效益,推薦合理水氮用量。【結果】農民習慣水氮管理W1N1處理土壤硝態氮積累明顯,并向土壤深層遷移。節水減氮W2N3處理3年0—60 cm土層硝態氮供應保持在相對適宜水平,平均硝態氮含量為53.3—80.9 mg·kg-1;0—100 cm土體硝態氮未出現明顯積累,平均含量較W1N1處理下降13.9%—31.1%;氮素表觀損失下降56%,氮肥利用率提高2.4—3.3個百分點,并保持較高的經濟效益。依據0—20 cm土層硝態氮含量與產量之間的顯著回歸關系,獲得最佳產量土壤硝態氮含量黃瓜為37.4—72.9 mg·kg-1,番茄應低于90 mg·kg-1。根據蔬菜氮素需求量和關鍵生長期適宜的土壤硝態氮含量,結合根區土壤水分監測,推薦與供試條件相近的溫室,溝灌冬春茬黃瓜產量160—180 t·hm-2下灌水450—550 mm配合施氮600 kg·hm-2較適宜,秋冬茬番茄產量70—80 t·hm-2時灌水170—200 mm配合施氮250 kg·hm-2較適宜。分析水氮減施增效原因為:節水20%—30%使土壤硝態氮趨近根區分布,節氮50%降低土壤剖面硝態氮積累,節水20%—30%配合減氮50%將根區硝態氮供應維持在適宜水平的同時,降低進入損失途徑的氮素,從而實現增效。【結論】華北平原溝灌溫室黃瓜-番茄農民生產現狀節水減氮潛力較大。優化水分管理是實現氮肥減施增效的關鍵,在合理灌水量下,推薦適宜的施氮量是水氮減施增效的有效措施。較農民習慣管理節水20%—30%配合減氮50%,能有效降低氮素損失,提高氮肥利用率,保持較高經濟效益。
    脫硫副產物配合淋洗對堿化土壤團聚體含量的影響
    譚煌,楊培嶺,任樹梅,俞昊良,王嘉航
    中國農業科學. 2016, 49(4):  705-716.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.010
    摘要 ( 240 )   HTML ( 1 )   PDF (497KB) ( 382 )   收藏
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    【目的】土壤團聚體特征是反映土壤結構好壞的重要指標。探究脫硫副產物配合淋洗對堿化土壤團聚體的影響,可為評價改良后土壤結構狀況提供重要參考。【方法】本文基于內蒙古河套灌區長期堿化土壤改良田間試驗,分析了3種脫硫副產物施用量和3種淋洗量共9組處理下0—10,10—20, 20—40和40—60 cm深度土層的土壤干、濕篩團聚體的平均質量直徑(MWD)、幾何均重直徑(GMD)、分形維數D、0.25 mm的團聚體比重(DR0.25和WR0.25)等參數特征,以及土壤容重和飽和導水率。【結果】施用脫硫副產物配合淋洗的綜合處理顯著降低了0—60 cm土壤容重,并提高了飽和導水率Ksat以及機械穩定性團聚體的GMD 和MWD,其中高脫硫副產物施用量(14.5 t·hm-2)配合低水量淋洗處理(淋洗量為1.52×103 t·hm-2)的機械穩定性團聚體GMD和MWD顯著高于其他處理。整體上,單一處理(僅施用脫硫副產物或僅淋洗)對團聚體的影響不顯著,但僅淋洗處理下團聚體分形維數D顯著高于僅施用脫硫副產物處理。綜合處理中高脫硫副產物使用量處理在0—60 cm土壤剖面的分形維數D值均小于其他處理。改良后的堿化土壤中水穩性團聚體GMD和MWD遠小于機械穩定性團聚體。多數堿化土壤團聚體參數與代換性鈉含量、土壤堿化度(ESP)、土壤pH呈極顯著負相關關系(P<0.01),而飽和導水率則與機械穩定性團聚體GMD,MWD和DR0.25呈極顯著正相關關系(P<0.01)。【結論】施用脫硫副產物配合淋洗的改良對0—40 cm深度堿化土壤團聚體穩定性有明顯的提升,土壤結構改善明顯;僅施用脫硫副產物改良可以維持團粒結構穩定性,而僅淋洗改良則不利于團聚體的形成。
    貯藏·保鮮·加工
    ‘紅富士’蘋果蠕變特性與果實品質的相關分析
    方媛,趙武奇,張清安,郭玉蓉
    中國農業科學. 2016, 49(4):  717-726.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.011
    摘要 ( 264 )   HTML ( 10 )   PDF (355KB) ( 497 )   收藏
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    【目的】分析‘紅富士’蘋果整果蠕變特性與其質構特性和營養成分的相關性,探索利用蠕變特性參數檢測‘紅富士’蘋果營養成分含量和質地品質的可行性。【方法】測定不同貯藏期‘紅富士’蘋果樣品的蠕變特性、質地多面分析(texture profile analysis,TPA)各項指標及營養成分含量;確定蠕變模型,探討蠕變模型參數與蘋果TPA指標和營養成分含量的相關性;建立蠕變參數預測‘紅富士’蘋果品質的數學模型,并對其進行驗證。【結果】四元件伯格斯模型可以很好地描述‘紅富士’蘋果整果的蠕變特性,模型擬合的決定系數達到0.982。蘋果的可溶性固形物含量、可滴定酸度、Vc含量、硬度、內聚性、耐咀性和回復性與延遲彈性系數E2和黏性系數η1達到極顯著正相關(r=0.56—0.94);可溶性固形物含量和可滴定酸度與黏性系數η2呈極顯著負相關(r=-0.40,r=-0.45),Vc含量與黏性系數η2呈顯著負相關關系(r=-0.34);而蘋果的彈性和黏性與蠕變四參數均未表現出顯著的相關性。建立的蘋果可溶性固形物含量、可滴定酸度、Vc含量、硬度、內聚性、耐咀性和回復性預測模型的相關系數分別為0.939、0.922、0.881、0.917、0.594、0.857和0.584,且均具有統計學意義(P<0.05)。模型對驗證集的預測值與實測值間無顯著差異,相關系數分別為0.929、0.917、0.875、0.920、0.628、0.824和0.633。【結論】‘紅富士’蘋果蠕變特性與質構特性和營養成分含量有密切的相關性。建立的蘋果可溶性固形物含量、可滴定酸度、Vc含量、硬度和耐咀性的預測模型具有較高的擬合精度,可以實現用蠕變參數來預測‘紅富士’蘋果品質。
    金針菇復配發芽糙米擠壓膨化工藝及產品品質特性
    方勇,王紅盼,楊文建,裴斐,劉俊飛,湯曉智,馬寧,胡秋輝
    中國農業科學. 2016, 49(4):  727-738.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.012
    摘要 ( 242 )   HTML ( 8 )   PDF (559KB) ( 396 )   收藏
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    【目的】研究擠壓操作參數對金針菇復配發芽糙米膨化產品營養品質、理化性質以及揮發性風味物質變化的影,優化金針菇復配發芽糙米擠壓膨化的工藝條件,為復合型功能休閑食品的開發及質量評價提供理論依據。【方法】金針菇與發芽糙米的復配粉經過雙螺桿擠壓膨化機在不同的物料含水量、擠壓膨化溫度、螺桿轉速的條件下擠壓得到復合型膨化產品,分析擠壓操作參數對產品γ-氨基丁酸(GABA)含量、可溶性膳食纖維(SDF)含量、可溶性蛋白質含量和徑向膨化率變化的影響,對比分析金針菇復配發芽糙米膨化產品與未添加金針菇的發芽糙米膨化產品的氨基酸含量的變化以及擠壓膨化產品的硬度、容積密度、吸水性指數、水溶性指數、色差等理化特性的變化,并利用電子鼻對最終產品的揮發性風味物質進行對比分析。【結果】金針菇復配發芽糙米膨化產品的品質特性隨擠壓操作參數的改變而變化,其中,GABA含量隨物料含水量的增加呈先降低后升高的趨勢,隨膨化溫度的升高而顯著降低,隨螺桿轉速的增大先升高后降低;SDF和可溶性蛋白含量隨物料含水量、膨化溫度和螺桿轉速的升高呈先升高后降低的趨勢;徑向膨化率隨物料含水量、膨化溫度的升高而降低,隨螺桿轉速的增加呈先升高后降低的趨勢。根據單因素試驗確定金針菇復配發芽糙米擠壓膨化的最優工藝為物料含水量17%、擠壓膨化溫度140℃、螺桿轉速150 r/min,此時產品中GABA含量為(210.44±0.39)mg·kg-1SDF含量為(0.735±0.028)g·100 g-1,可溶性蛋白含量為(1.23±0.01)mg·g-1,徑向膨化率為2.67±0.02。與膨化前物料和未添加金針菇的發芽糙米膨化產品相比,金針菇復配發芽糙米膨化產品的氨基酸總量分別增加了1.7%和2.9%,必需氨基酸總量與未添加金針菇的發芽糙米膨化產品相比增加了2.8%,其中精氨酸和賴氨酸的含量分別增加了6.6%和5.7%,表明添加金針菇能顯著提高發芽糙米膨化產品中氨基酸的含量。金針菇復配發芽糙米膨化產品與未添加金針菇的發芽糙米膨化產品相比,徑向膨化率、糊化度、水溶性指數和L*值顯著降低,a*、b*和△E值顯著升高,表明金針菇復配發芽糙米膨化產品的褐變程度較大。電子鼻分析表明,金針菇復配發芽糙米膨化產品與未添加金針菇的發芽糙米膨化產品的揮發性風味物質存在顯著差異,通過電子鼻分析可以準確快速的反映不同樣品的整體風味輪廓。【結論】經擠壓膨化優化工藝,金針菇復配發芽糙米產品營養全面、口感良好、風味獨特,擠壓膨化技術可作為提高發芽糙米營養品質、改善口感風味的有效技術手段。

    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    杜長大豬、二花臉豬和萊蕪豬3個群體25種血液性狀的全基因組關聯分析
    劉晨龍,楊慧,張慧,張志燕,段艷宇
    中國農業科學. 2016, 49(4):  739-753.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.013
    摘要 ( 238 )   HTML ( 1 )   PDF (4507KB) ( 406 )   收藏
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    【目的】 利用全基因組關聯分析定位影響杜長大豬(DLY)、二花臉豬(EHL)和萊蕪豬(LW)3個群體25種血液性狀的染色體位點,為最后鑒定影響這些性狀的因果基因提供前期基礎,同時為豬抗病育種和生產提供參考。【方法】將610頭杜長大三元雜豬在(180±5)日齡,336頭二花臉豬和333頭萊蕪豬在(300±5)日齡進行統一屠宰。收集2 mL血液于抗凝管中,利用全自動生化分析儀進行25種血液性狀的血常規檢測。采集豬耳組織提取DNA并測濃度和質量。將質檢合格的DNA樣品利用Illumina 60K SNP芯片進行基因型判定。運用PLINK軟件對判型結果進行質量控制,將合格的SNP標記用于后續的關聯分析。使用R語言GenABEL軟件包中的廣義混合線性模型進行全基因組關聯分析,定位影響3個群體25種血常規性狀的顯著性染色體位點。據全基因組關聯分析結果,在Ensembl或NCBI網站上搜尋潛在的位置候選基因。【結果】杜長大豬、二花臉豬和萊蕪豬三個群體通過質控的有效表型數據個體數分別為552頭、325頭和281頭。60K SNPs經過質量控制過后,杜長大豬剩余56 216 SNPs,萊蕪豬剩余49 343 SNPs,二花臉豬剩余35 974 SNPs,用于Meta分析的SNPs共有32 967。運用全基因組關聯分析和Meta分析共定位到610個顯著影響3個群體25種血液性狀的SNPs,其中135個SNPs達基因組顯著水平,475個SNPs達建議水平;分布在所有染色體上。在杜長大豬中共鑒別到32個基因組顯著水平SNPs以及85個建議水平SNPs,且8種性狀有基因組顯著水平的SNPs,分別是淋巴細胞數目(LYM)、淋巴細胞比率(LYMR)、嗜堿性粒細胞數目(BAS)、嗜堿性粒細胞比率(BASR)、平均紅細胞體積(MCV)、紅細胞分布寬度變異系數(RDW_CV)、平均紅細胞血紅蛋白含量(MCH)和血小板分布寬度(PDW)。在二花臉豬中共鑒別到33個基因組顯著水平SNPs以及139個建議水平SNPs,且9種性狀有基因組顯著水平的SNPs,分別是LYM、MCH、平均紅細胞血紅蛋白濃度(MCHC)、單核細胞數目(MON)、單核細胞比率(MONR)、平均血小板體積(MPV)、中性粒細胞比率(NEUR)、大血小板細胞(P_LCC)以及血小板壓積(PCT)。在萊蕪豬中共鑒別到54個基因組顯著水平SNPs以及169個建議水平SNPs,且6種性狀有基因組顯著水平的SNPs,分別是BASR、紅細胞壓積(HCT)、MCH、MCHC、MCV和紅細胞數目(RBC)。在Meta分析結果中,共鑒別到16個基因組顯著水平SNPs以及82個建議水平SNPs,且6種性狀有基因組顯著水平SNPs,分別是RBC、HCT、MCH、MCHC、MCV以及MON。通過在Ensembl或NCBI網站上搜尋最強相關SNP區域內的候選基因,初步將F13A1SPTA1、DBNL、SLC25A28、CTSC基因分別確定為影響BASR、HCT、LYM、MCHC、NEUR的重要候選基因。【結論】通過全基因組關聯分析和Meta分析共得到610個顯著影響杜長大豬、二花臉豬和萊蕪豬3個群體25種血液性狀的SNP位點,初步確定F13A1、SPTA1、DBNL、SLC25A28和CTSC基因分別是BASR、HCT、LYM、MCHC和NEUR的重要位置候選基因,為解析商業豬和純種地方豬的血液性狀或免疫性疾病提供重要參考。
    北京油雞和來航雞脾臟差異表達microRNA的鑒定與分析
    耿立英,潘素敏,陳娟,朱文進,鞏元芳,劉錚鑄,彭永東,趙書雨,張傳生,李祥龍
    中國農業科學. 2016, 49(4):  754-764.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.014
    摘要 ( 258 )   HTML ( 1 )   PDF (1350KB) ( 461 )   收藏
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    【目的】明確北京油雞和來航雞脾臟重量、組織結構及其miRNA表達譜的差異,篩選與兩個雞種免疫應答能力差異相關的候選基因,為家禽抗病育種研究奠定基礎。【方法】選取1日齡同期孵化的北京油雞和來航雞母雛各45只作為試驗材料,在相同營養水平和環境條件下飼養,42日齡測量體重和脾臟重。每個品種隨機選取3只個體(體重接近群體均值),取其一半脾臟組織制作石蠟切片,利用H.E.染色,顯微鏡下觀察脾臟組織結構、脾小體的數量和動脈周圍淋巴鞘厚度。提取另一半脾臟組織中的小RNA,等量混合組成2個RNA池,構建cDNA文庫,利用Solexa平臺進行高通量測序。測序結果與參考基因組數據庫比對獲得表達基因。利用Mireap軟件預測新miRNAs基因。利用RPKM(reads per kb per million reads)方法計算基因的表達量,根據FDR(false discovery rate)<0.001和|log2 ratio(T/CK)|≥1的標準篩選差異表達的基因。利用TargetScan和Pictar軟件預測差異表達miRNA的靶基因,并對其進行GO和KEGG數據庫功能注釋。利用DAVID軟件對靶基因蛋白進行富集分析。將預測靶基因與已知脾臟重和脾臟指數相關QTL區域注解的基因取交集。【結果】在42日齡,北京油雞的體重和脾臟重均顯著高于來航雞(P<0.01)。組織學觀察顯示,兩個雞種的脾臟組織結構發育完整,可見清晰的白髓、紅髓、脾小結和動脈周圍淋巴細胞鞘。與來航雞相比,北京油雞脾小體的數量更多、動脈周圍淋巴鞘更厚,鞘內淋巴細胞也更為密集。高通量測序在兩組樣本共鑒定出486種已知miRNA 、130個候選miRNA 和216個共表達miRNA 。兩組間顯著差異表達的miRNA共計35種,其中在北京油雞中有8個表達上調,27個表達下調,它們的變化倍數在1.002—10.41之間。差異基因表達豐度在前5位的miRNA是miR-2954miR-6606-5pmiR-146b-5pmiR-21-3pmiR-21-5p,對其2 767個靶基因的生物信息學分析結果顯示,它們參與了T和B淋巴細胞的分化、免疫器官的發育、蛋白質磷酸化和細胞形態發生等生物學過程,并在泛素介導的蛋白水解、凋亡和磷脂酰肌醇信號系統等14個通路中顯著富集。miR-6606-5pmiR-146b-5p的共同靶基因BLMmiR-2954的靶基因IRF8均定位于脾重或脾指數相關的QTL區域。【結論】(1)42日齡北京油雞和來航雞脾重、組織結構及其miRNA表達譜的確存在一些差異。(2)某些重要的差異高豐度表達miRNA(如miR-2954miR-6606-5pmiR-146b-5p miR-21-3pmiR-21-5p ) 可能通過對靶基因調控,來參與調節T、B淋巴細胞分化、增殖、激活等過程,進而影響脾臟的重量、組織結構及其免疫應答能力。
    環介導等溫擴增(LAMP)技術檢測蜜蜂球囊菌
    席偉軍,李江紅,陳大福,梁勤
    中國農業科學. 2016, 49(4):  765-774.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.015
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    【目的】建立一種快速、靈敏的檢測蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis)的環介導等溫擴增(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)方法,為監測和防治蜜蜂白堊病提供技術支撐。【方法】根據蜜蜂球囊菌特異性序列ITS區,用在線引物設計軟件PrimerExplorer V4.0設計并合成4條特異性引物A.apis-F3 (5′-ACATTGCGCCCTCTGGTA-3′)、A.apis-B3 (5′-TGGTTAGACCGGACAGTCG-3′)、A.apis-FIP (5′-TAAGACGGGACGATCGCCC AACCTGTCCGAGCGTCATTG-3′)和 A.apis-BIP (5′-GAAAGGCAGTGACGGCGTCGGGCCACTAGAGCGAAAGAC-3′),進行LAMP擴增試驗,分別設置Mg2+終濃度為0、2、4、6、8、10、12、14 mmol·L-1, dNPTs終濃度為0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8 mmol·L-1, 內引物FIB/BIF終濃度為0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8 mmol?L-1,甜菜堿終濃度分別為0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 mol·L-1,反應溫度為58、60、63、65℃,反應時間分別為30、40、50、60 min,并利用實時濁度儀測定濁度值和擴增產物進行瓊脂糖凝膠電泳來檢測LAMP反應的結果,確定優化的LAMP檢測體系。以東方蜜蜂微孢子蟲(Nosema ceranae)、蜜蜂微孢子蟲(Nosema apis)、蜜蜂殘翅病毒(Deformed wing virus,DWV)、蜜蜂囊狀幼蟲病毒(Sacbrood virus,SBV)、黑蜂王臺病毒(Black queen cell virus,BQCV)和以色列急性麻痹病毒(Israel acute paralysis virus,IAPV)基因組為模板進行特異性驗證。并用PvuⅠ酶切驗證產物,最終確定LAMP反應體系的準確性;進而通過將蜜蜂球囊菌基因組DNA進行10倍梯度稀釋,分別獲得DNA濃度0.2231、0.2231×10-1、0.2231×10-2、0.2231×10-3、0.2231×10-4、02231×10-5、0.2231×10-6、0.2231×10-7、0.2231×10-8 μg·μL-1作為模板,比較LAMP和普通PCR檢測靈敏度,并檢測驗證該技術在臨床應用上的可行性。【結果】建立了一種特異檢測蜜蜂球囊菌的方法,反應條件優化后的檢測體系為4 mmol·L-1 Mg2+、1.2 mmol·L-1 dNTPs、1.6 mmol·L-1 FIP/BIP、0.4 mol·L-1甜菜堿,并在63℃反應60 min可完成檢測。選用蜜蜂球囊菌、東方蜜蜂微孢子蟲、蜜蜂微孢子蟲、蜜蜂殘翅病毒、蜜蜂囊狀幼蟲病毒、黑蜂王臺病毒和以色列急性麻痹病毒的基因組作為LAMP反應模板進行特異性檢測,結果顯示僅有蜜蜂球囊菌有擴增曲線和梯狀條帶,建立的LAMP檢測體系有很好的特異性。將蜜蜂球囊菌基因組DNA濃度0.2231、0.2231×10-1、0.2231×10-2、0.2231×10-3、0.2231×10-4、0.2231×10-5 μg·μL-1作為模板進行PCR反應后,檢測結果為陽性,隨DNA濃度降低,電泳檢測不能觀察到PCR的擴增產物。進行LAMP反應時,濁度曲線和電泳條帶顯示可檢測DNA濃度為0.2231×10-6 μg·μL-1LAMP每反應檢出量比PCR高10倍,并且方法簡單、節省時間。【結論】成功建立了準確、快速、低成本的LAMP檢測蜜蜂球囊菌技術,為相關研究和應用提供了技術支持。
    研究簡報
    甘藍ROH1與EXO70A1的表達與相互作用
    張賀翠,柳菁,廉小平,曾靜,楊昆,張學杰,楊丹,施松梅,高啟國,朱利泉
    中國農業科學. 2016, 49(4):  775-783.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.016
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    【目的】以自交不親和材料甘藍為研究對象,分析ROH1的組織表達、ROH1與EXO70A1的相互作用及其是否參與甘藍生殖發育。【方法】從甘藍花蕾中克隆出ROH1和EXO70A1,應用半定量RT-PCR檢測ROH1的表達特性;應用實時熒光定量PCR進一步分析甘藍授粉后1 h內ROH1和EXO70A1的表達量和二者的相關性;分別構建以pGBKT7為載體的EXO70A1重組“誘餌”質粒和以pGADT7為載體ROH1的重組獵物質粒,并將重組質粒轉化酵母菌株,利用缺陷型培養基進行蛋白質相互作用檢測,確定ROH1和EXO70A1是否存在相互作用。【結果】在甘藍中ROH1為單外顯子基因,編碼含398個氨基酸殘基的蛋白質,與擬南芥ROH1對比發現,甘藍ROH1序列內存在一個連續 16個氨基酸殘基的缺失;它在甘藍的雄蕊(花藥)、花柱、幼莖、幼根及葉片中均有表達但表達量差異明顯,其中,在幼葉、花柱和雄蕊(花藥)中的表達量較高,在幼根和幼莖中的表達量較低;甘藍授粉后柱頭中ROH1的表達量在1 h內呈現出“上升-下降-上升”趨勢,其中,以授粉后30 min的表達量最低,授粉后1 h的表達量達到最高值;而EXO70A1在授粉后1 h內的表達呈現出“下降-上升”的趨勢,并以授粉15 min 時表達量最低,授粉后1 h時的表達量最高;二者表達的動態變化說明ROH1和EXO70A1參與了甘藍的生殖發育;ROH1與EXO70A1的表達量趨勢線呈現出負相關性,并在30 min時出現了重疊區域,預示ROH1與EXO70A1之間可能存在相互作用;成功構建pGADT7-ROH1和pGBKT7-EXO70A1酵母表達載體,通過酵母雙雜交試驗,發現載體pGBKT7-EXO70A1無自激活能力,融合菌株同時激活4個報告基因(AUR1-C、MEL1、HIS3 和 ADE2)的表達,表明花藥中ROH1和花柱中的EXO70A1之間存在較強的相互作用。【結論】甘藍的ROH1和EXO70A1之間存在較強的相互作用并呈現出負相關性,ROH1可能通過調節EXO70A1在柱頭的分泌影響生殖發育。
    用草本植物番茄鑒定五種柑橘類病毒
    董艷娜,鄭銀英,徐文興
    中國農業科學. 2016, 49(4):  784-790.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.017
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    【目的】通過嫁接木本指示植物進行柑橘類病毒鑒定需要合適的季節和較長的顯癥時間,并且柑橘木本指示植物的遺傳轉化和基因功能驗證體系尚不成熟,研究其與寄主間的互作較為困難。因此,尋找合適的草本鑒定和實驗寄主對于更好地進行柑橘類病毒的鑒定及研究其與寄主間的互作具有重要意義。論文旨在明確中國報道的5種主要柑橘類病毒,包括柑橘裂皮類病毒(Citrus exocortis viroid,CEVd)、柑橘曲葉類病毒(Citrus bent leaf viroid,CBLVd)、啤酒花矮化類病毒(Hop stunt viroid, HSVd)、柑橘矮化類病毒(Citrus dwarfing viroid,CDVd)和柑橘樹皮裂紋類病毒(Citrus bark cracking viroid,CBCVd)對番茄(Solanum lycopersicum)的侵染能力,進而明確其可否作為5種類病毒的鑒別寄主或實驗寄主。【方法】將5種柑橘類病毒的野生型分子變種(分別為CEVd.188,長370 nt;CBLVd.032,長328 nt;HSVd.cit106,長296 nt;CVd-III.072,長295 nt;CVd IV Ca,長285 nt)二聚體cDNA克隆質粒(克隆于pGEM-T載體),采用限制性內切酶Nde I在37℃條件下進行酶切線性化處理,經瓊脂糖凝膠電泳分析鑒定酶切成功后,將該含有目標片段的線性化重組質粒采用T7 RNA多聚酶在37℃條件下進行體外轉錄,獲得類病毒RNA二聚體溶解于1% K2HPO4接種緩沖液中,機械摩擦接種Alisa Craig和 Rutgers番茄(S. lycopersicum var. Alisa Craig和 var. Rutgers)葉片,置于24℃溫室條件下培養。接種60 d后,采集新生葉片釆用CTAB法提取番茄葉片總RNA,通過RT-PCR對接種的類病毒進行檢測。將PCR產物經瓊脂糖凝膠電泳分析后,切膠回收目標片段,與pMD18-T載體連接,熱擊轉化大腸桿菌DH5α感受態細胞。經PCR鑒定后挑取陽性克隆進行序列測定,采用DNAMAN version 6.0軟件對獲得的cDNA序列進行相似性分析。【結果】線性化質粒體外轉錄后經瓊脂糖凝膠電泳分析顯示,每個質粒轉錄產物均可檢測到目標大小的RNA條帶。接種后,RT-PCR檢測顯示5種類病毒侵染率表現出顯著差異,CEVd、CDVd和HSVd可以侵染大部分接種植株(侵染率分別為7/8、5/8和7/8)。從接種成功的植株樣品中對所接種類病毒后代的cDNA克隆和序列測定顯示,隨機測定的5—10個克隆中均能找到與接種類病毒cDNA一致的核苷酸序列,后代序列與接種序列間的相似性在99.7%以上;后代分子變異分析顯示變異位點小于10個,變異率小于0.3%;而 CBLVd和CBCVd不能侵染或侵染率很低(0或1/8)。【結論】CEVd、CDVd和HSVd能夠侵染Rutgers和Alisa Craig番茄,2種番茄均可以作為3種類病毒的草本鑒定和實驗寄主;而 CBLVd和CBCVd 難于侵染Rutgers和Alisa Craig番茄。在接種的Alisa Craig番茄品種上,各類病毒接種植株均比接種緩沖液對照表現顯著的矮化效果;在Rutgers植株上,僅有接種了CEVd的植株表現較對照的矮化效果。
    覆膜種植對甘南高寒區苜蓿生長和雜草數量的影響
    魚小軍,柴錦隆,徐長林,師尚禮,肖紅,馬隆喜,曹國順
    中國農業科學. 2016, 49(4):  791-801.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.018
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    【目的】甘南高寒區缺乏適宜的苜蓿栽培和苜蓿草地雜草防除技術,嚴重影響了該區域苜蓿和草地畜牧業的發展。研究不同覆膜種植方式對甘南高寒區種植當年苜蓿和雜草生長的影響,為建立優質苜蓿草地提供依據。【方法】在甘肅省夏河高寒草地,比較壟溝覆膜、平膜、壟溝和普通種植方式對苜蓿和雜草生長的影響。【結果】普通種植和壟溝種植下的苜蓿株高分別為14.4和19.1 cm,顯著低于壟溝覆膜和平膜種植(P<0.05)。壟溝覆膜下的苜蓿一級分枝數為7.7個,顯著高于平膜(5.2個)、壟溝(4.8個)和普通種植(4.5個,P<0.05)。壟溝覆膜和平膜種植的苜蓿主莖粗分別為2.70 mm和2.50 mm,兩者間無顯著差異(P>0.05),但均顯著高于壟溝和普通種植(P<0.05)。壟溝覆膜下的苜蓿根頸粗為6.19 mm,顯著高于平膜種植(5.29 mm)(P<0.05);平膜種植下的苜蓿根頸粗顯著高于壟溝種植(3.99 mm),壟溝種植下的苜蓿根頸粗顯著高于普通種植(2.80 mm)(P<0.05)。壟溝覆膜種植下的苜蓿根頸入土深度為2.73 cm,顯著高于平膜種植(2.24 cm)(P<0.05)。與普通種植和壟溝種植相比,壟溝覆膜種植苜蓿根頸入土深度分別提高了56.0%和29.4%。壟溝覆膜種植下的苜蓿干草產量為1 503.2 kg·hm-2,顯著高于平膜種植(1 089.6 kg·hm-2)、壟溝種植(317.6 kg·hm-2)和普通種植(224.4 kg·hm-2)(P<0.05)。高寒區壟溝覆膜和平膜種植下0—10、10—20、20—30、30—40和0—40 cm土層的苜蓿根體積、根表面積和根生物量均顯著高于壟溝種植和普通種植(P<0.05);除30—40 cm土層外,壟溝種植均顯著高于普通種植(P<0.05)。供試苜蓿人工草地種植的第一年,共發現21種雜草,主要以香薷、乳漿大戟、節裂角茴香和藜等一年生雜草為主。壟溝和普通種植下的雜草物種數最多,分別為14.3和13.3種,二者間無顯著差異(P>0.05);但均顯著高于平膜(9.7種)和壟溝覆膜種植(9.3種);后二者間也無顯著差異(P>0.05)。雜草總密度最高的是壟溝種植,為272.3株/m2,高于普通種植(241.7株/m2);二者顯著高于平膜(74.0株/m2)和壟溝覆膜種植(86.0株/m2)(P<0.05)。雜草地上部分生物量干重最高的是壟溝覆膜種植,為186.8 g·m-2;其次為平膜處理(157.7 g·m-2)、壟溝(88.5 g·m-2)和普通種植(79.0 g·m-2)。【結論】利用黑色地膜進行的壟溝覆膜和平膜處理提高了甘南高寒區苜蓿種植當年的株高、主莖粗、根頸粗、根頸入土深度和干草產量,顯著提高了苜蓿的根系生物量、根表面積和根體積,提高了優勢雜草的生物量和株高,極大降低了雜草物種類和密度。
    桃變溫壓差膨化脆片品質評價研究
    呂健,劉璇,畢金峰,周林燕,吳昕燁
    中國農業科學. 2016, 49(4):  802-812.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.019
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    【目的】探討不同品種桃脆片的綜合品質差異,建立桃脆片綜合品質評價判別函數模型,為桃合理加工利用提供理論支持,為桃脆片綜合品質的科學評價奠定基礎。【方法】試驗以中國北方的49個主栽桃品種為試材,測定桃脆片包括感官品質(色澤、硬度、脆度、膨化度等)、理化與營養品質(可溶性固形物、粗脂肪、粗蛋白、粗纖維等)和加工品質(出品率和復水比)在內的17項品質評價指標,分別采用變異系數法分析不同品種桃脆片品質評價指標的差異情況,采用因子分析法系統分析指標間的相關關系并篩選得到桃脆片品質評價的核心指標,運用層次分析法得到核心指標的權重并計算不同品種桃脆片的綜合品質得分,最后選用70%樣品作為建模樣本,綜合利用K-均值聚類法和判別分析法建立桃脆片綜合品質判別函數,選用其余樣品作為檢驗樣本,驗證判別函數的適用性和正確性。【結果】(1)桃脆片品質指標之間離散度有差異,變異系數范圍在0.70%—344.02%。(2)依據主成分解釋的總變量和碎石圖提取了5個主因子,反應了原變量74.626%的信息。其中第一主因子(PC1)綜合了還原糖和糖酸比的信息,即口感品質;第二主因子(PC2)主要綜合了出品率和復水比的信息,體現的是脆片產品的加工品質指標;第三主因子(PC3)主要綜合了L值和b值信息,可命名為色澤品質指標;第四主因子(PC4)和第5主因子(PC5)中粗蛋白和膨化度指標的權重值明顯高于其他指標,可分別作為該主因子的代表性指標。根據每個代表因子的權重大小并以指標測定的簡便、快捷程度為依據,篩選得到5項桃脆片品質評價核心指標,即還原糖、復水比、L值、粗蛋白和膨化度。(3)依據層次分析法確立了5個核心指標的權重值分別為0.0824、0.1724、0.2732、0.0480、0.4240;選用極差法建立了桃脆片品質評價核心指標的評分標準。(4)建立了桃脆片品質等級判別函數,建模樣本判別正確率為100%,檢驗樣本僅一個被誤判。其中‘瑞蟠19號’、‘德來福萊卡’、‘大久保’等15個品種是適于桃脆片的加工品種,品質為優;‘瑞蟠21’、‘菊黃’、‘艷紅’等28個品種為較適宜加工桃脆片的品種,品質為中;‘瑞蟠20號’、‘森格林’、‘黃金秀’等6個品種不適于桃脆片加工,品質為差。【結論】桃脆片綜合品質可用還原糖、復水比、L值、粗蛋白和膨化度等5項核心指標進行評價,建立的桃脆片綜合品質判別函數具有較高的準確性,可用于桃脆片綜合品質的定性判別。
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