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當期目錄

    2016年 第49卷 第7期 刊出日期:2016-04-01
      
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    CRISPR/Cas9基因組定向編輯技術的發展與在作物遺傳育種中的應用
    景潤春,盧洪
    中國農業科學. 2016, 49(7):  1219-1229.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.07.001
    摘要 ( 865 )   HTML ( 27 )   PDF (1232KB) ( 2534 )   收藏
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    CRISPR/Cas9系統是近年發展起來的、由導向RNA介導的基因組定向編輯技術。總結了CRISPR/ Cas9基因組定向編輯技術的發展歷程,并綜述了其在作物遺傳育種研究中的多方面應用。CRISPR/Cas系統是存在于大多數細菌與所有古生菌中的一種后天免疫系統,以消滅外來質體或者噬菌體。 根據Cas蛋白組分及氨基酸序列不同,已發現的CRISPR/Cas系統可以分為3種不同類型,Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。其中,Ⅱ型是以Cas9蛋白及導向RNA為核心組份,組成較為簡單,是目前經過改造用于開發基因組定向編輯技術的主要類型。自CRISPR/Cas9技術體系首先在人類與動物細胞系中建立后,經過改造的CRISPR/Cas9系統被迅速地應用于擬南芥、煙草、高粱、水稻、小麥、玉米等不同植物基因組的定向編輯研究中。CRISPR/Cas9與ZFNs或TALENs一樣都是通過自身的核酸內切酶活性引起靶位點DNA序列雙鏈斷裂,然后通過非同源末端連接或同源重組介導的修復2種方式引入突變。至今,在多種作物中已實現誘導產生多種定點突變(包括插入、缺失或修飾等),并可獲得較高的突變誘導率和可穩定遺傳的基因組編輯后代植株。與ZFNs或TALENs技術相比,CRISPR/Cas9技術可以實現對基因組中多個靶基因同時進行編輯,從而可以用來修飾同一基因家族中的不同成員或同一代謝途徑中的不同調控基因,為其一大優勢。由于CRISPR/Cas9技術具有突變誘導率高、成本低、易于操作及可以多重基因編輯等特點,已成為具有廣闊應用前景的作物遺傳改良與育種研究的分子操作系統。CRISPR技術除了可以對基因組中不同靶基因進行定向編輯以外,還可以廣泛地應用于基因表達調控研究、細胞定位運輸系統研究及新型RNA沉默系統構建等方面。基因組編輯技術是繼轉基因技術之后人類對生物進行遺傳操作的又一個革命性技術。但是,與轉基因技術相比,CRISPR/Cas9基因組編輯技術操作更加簡單、快捷。應用CRISPR/Cas9基因組編輯技術進行育種可以不引入外源基因,在進行基因組編輯之后可以不留下轉基因的痕跡,從而導致定義轉基因生物的不明確性,因此,政府監管部門是否應該按照轉基因的管理辦法來監管CRISPR/Cas9技術的應用尚有待決定。
    MYB轉錄因子基因MIXTA及其同源基因功能的研究進展
    張旸,吳佳巖,吳雅妮,湯明威,解莉楠
    中國農業科學. 2016, 49(7):  1230-1241.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.07.002
    摘要 ( 414 )   HTML ( 5 )   PDF (3743KB) ( 713 )   收藏
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    被子植物表皮細胞的形態學建成是目前研究工作中較為流行的生物學現象,其大致包括:表皮細胞形狀的改變、表皮細胞附屬衍生物的形成、根毛和毛狀體的分化等方面,根據大量的試驗結果總結發現MIXTA及其同源基因的生物學功能與該現象密切相關。MIXTA是編碼一個具有R2R3 MYB結構域的轉錄因子,自從1994年首次報道在金魚草中被克隆以來,已經受到廣泛的關注并在不同種屬試驗材料中被更深入地研究和討論。MIXTA最早被證實的調節功能是促進金魚草花瓣表皮細胞發生錐形化,使花瓣內表皮具有天鵝絨狀質感,野生型金魚草花瓣表面的錐形細胞在MIXTA突變時形狀發生顯著扁平化,花瓣內表皮的天鵝絨狀質感消失,異位表達的MIXTA同時調控錐形細胞和多細胞腺體毛狀體在不同組織部位的生長。近幾年的研究發現,除金魚草外,許多物種中都存在一些類似于MIXTA的基因,統稱為MIXTA-like,如唐松草、猴面花、番茄、擬南芥等,特別是在擬南芥中,發現了很多與MIXTA具有高度相似性的基因,這些基因的功能與金魚草中MIXTA的功能大同小異,并且對其下游基因的調節通路研究的較為透徹。同時,MIXTA作為MYB類轉錄因子可通過與bHLH轉錄因子及WD40轉錄因子結合發生互作,以復合物的形式間接地調控花青素的合成。MIXTA的存在可以影響花瓣表面的溫度、氣味、顏色、濕度、質感、光學特性等一系列生物學特征,并且通過改變植物花瓣的表型間接影響植物的授粉方式,建立自身的防御保護系統,由此體現MIXTA的生物學功能廣泛,對其進行研究的生物學意義可見一斑。文章中首先簡要介紹了MIXTA的基本結構,利用氨基酸序列比對及系統發生樹等生物信息學技術比較分析MIXTA及其同源蛋白的親源關系以及它們共同具有的R2R3 MYB結構域,然后從表皮細胞形狀的改變(主要指表皮細胞錐形化)、表皮附屬衍生物的形成(包括表皮蠟質的合成,毛狀體和根毛細胞的分化)、參與激素代謝途徑進而間接調控表皮細胞形態建成3方面來論述MIXTA及其同源基因的具體生物學功能,最后對MIXTA在農業、觀賞園藝的應用及未來的研究方向進行了展望。
    棉花精氨琥珀酸合成酶基因GhASS1的克隆及表達分析
    王慧飛,孫艷香,馮雪,張一名,楊江濤,馬梅芳,陳光
    中國農業科學. 2016, 49(7):  1242-1253.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.07.003
    摘要 ( 335 )   HTML ( 1 )   PDF (4094KB) ( 501 )   收藏
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    【目的】克隆棉花精氨琥珀酸合成酶基因GhASS1的cDNA序列,并利用原核表達系統高效表達融合蛋白,檢測融合蛋白的精氨琥珀酸合成酶活性及其表達對工程菌生長、耐鹽能力及與游離L-瓜氨酸(L-Cit)和L-精氨酸(L-Arg)含量的影響,為解析該基因的功能及作用機制奠定基礎。【方法】以擬南芥推斷的精氨琥珀酸合成酶cDNA序列作為探針,利用電子克隆和RT-PCR技術,從棉花幼葉中獲得cDNA片段,T/A克隆測序后得其序列信息,利用生物信息學軟件分析其DNA結構、蛋白質結構、功能域和同源性,并構建系統進化樹。利用qRT-PCR檢測其在鹽脅迫下的表達模式;將GhASS1的開放閱讀框連接到原核表達載體pCold-TF上,構建融合表達載體pCold-GhASS1,轉化到大腸桿菌Rosetta(DE3)plysS中進行IPTG誘導表達,利用SDS-PAGE法測定表達產物分子量,焦磷酸熒光法測定酶活性和比活力,HPLC法測定工程菌中L-Cit和L-Arg的含量,對比不同溫度和不同NaCl濃度下工程菌與對照菌的生長速度及其體內L-Cit、L-Arg含量及L-Arg/L-Cit。【結果】棉花GhASS1存在于D基因組的第1染色體上,由10個外顯子和9個內含子構成,其cDNA全長序列共1 584 bp,其中5′非翻譯區22 bp,開放閱讀框1 485 bp,3′端非翻譯區77 bp,編碼產物由494個氨基酸組成,推斷分子量為54 kD,等電點6.74;序列比對分析表明GhASS1與大腸桿菌、酵母和擬南芥中同源蛋白序列一致性分別為21.81%、41.1%和78.5%,且具有典型的精氨琥珀酸合成酶結構模序;系統進化分析顯示GhASS1與番茄、馬鈴薯和煙草中同源蛋白親緣關系最近,而與云杉、卷柏中同源蛋白親緣關系最遠;鹽脅迫可上調葉片中GhASS1的表達,1 d時達到峰值,隨后逐漸下降,推測GhASS1參與棉花對鹽脅迫的早期響應。表達載體pCold-GhASS1在工程菌中表達的融合蛋白分子量約108 kD,與預期相符,在體外具有精氨琥珀酸合成酶活性;與對照菌相比,pCold-GhASS1工程菌中游離L-Cit含量下降,L-Arg含量上升,且在生長周期中較快進入對數生長期;在含高濃度NaCl的培養基中pCold-GhASS1工程菌表現出更強的生長活力和較高的L-Arg/L-Cit值,顯示了其具有較強的L-Cit向L-Arg的代謝流。【結論】從棉花中克隆了植物精氨琥珀酸合成酶基因cDNA序列GhASS1,推測其在植物體內可參與植物的生長和耐鹽能力的調控。
    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    不同水旱輪作體系秸稈還田與氮肥運籌對作物產量及養分吸收利用的影響
    張維樂,戴志剛,任濤,周先竹,王忠良,李小坤,叢日環
    中國農業科學. 2016, 49(7):  1254-1266.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.07.004
    摘要 ( 417 )   HTML ( 6 )   PDF (916KB) ( 978 )   收藏
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    【目的】通過研究不同水旱輪作方式下秸稈還田與氮肥運籌對作物產量、氮素吸收及氮肥偏生產力的影響,以期為秸稈還田條件下氮肥的合理施用提供理論依據。【方法】2013—2014年在湖北省孝南、松滋、應城等14個縣(市、區)開展水稻-油菜和水稻-小麥2種輪作條件下秸稈還田與氮肥運籌田間試驗。試驗共設置5個處理,分別為氮肥習慣3次施用、氮肥習慣3次施用配合秸稈還田、高量氮肥3次施用配合秸稈還田、氮肥2次施用(后肥前移)、氮肥2次施用(后肥前移)配合秸稈還田。分析秸稈還田條件下不同氮肥運籌對水稻、油菜及小麥產量、生物量、氮素吸收量及氮肥偏生產力的影響。【結果】對比秸稈還田下的2種輪作模式,增施氮肥對稻油輪作系統作物產量、地上部生物量及氮素吸收量無顯著影響,而其對稻麥輪作系統的各指標均有顯著提高的作用。稻麥輪作下,高量氮肥3次施用配合秸稈還田相比較氮肥習慣3次施用水稻和小麥平均增產量為0.632和0.564 t·hm-2,增產率分別達6.85%和10.67%;地上部生物量分別增加1.50和1.07 t·hm-2,增幅分別達8.11%和9.06%。地上部氮素吸收量分別增加11.54和23.57 kg·hm-2,增幅分別達7.88%和21.28%,稻麥周年氮素吸收總量增加35.11 kg·hm-2,增幅達13.65%。氮肥2次施用配合秸稈還田處理產量和氮素吸收量可以達到或優于氮肥習慣3次施用處理的水平,且以稻麥輪作下效果更為明顯,其中水稻和小麥季平均增產量分別為0.439和0.385 t·hm-2,增產率分別達5.12%和7.63%;地上部氮素吸收量分別增加11.09和21.06 kg·hm-2,增幅分別達8.26%和20.82%,稻麥周年氮素吸收總量平均增加32.14 kg·hm-2,增幅達13.66%。就氮肥利用率而言均表現出氮肥的常量投入即可獲得較高的氮肥偏生產力(水稻季均值范圍52.03—59.29 kg·kg-1,油菜季10.62—11.12 kg·kg-1,小麥季33.63—36.20 kg·kg-1),等氮量投入下秸稈還田效果要明顯優于秸稈不還田,且秸稈還田條件下氮肥后肥前移可以提高氮肥利用率。稻油輪作下氮肥習慣3次施用配合秸稈還田相比較氮肥習慣3次施用、氮肥2次施用配合秸稈還田相比較氮肥2次施用水稻季氮肥偏生產力分別增加2.45和4.07 kg·kg-1,增幅分別達4.36%和7.37%,油菜季分別增加0.36和0.49 kg·kg-1,增幅分別達3.38%和4.62%;稻麥輪作下水稻季分別增加3.88和1.64 kg·kg-1,增幅分別達7.46%和3.10%,小麥季分別增加1.60和1.93 kg·kg-1,增幅分別達4.75%和5.65%。與氮肥習慣3次施用處理相比,氮肥2次施用配合秸稈還田處理在稻油輪作下水稻和油菜氮肥偏生產力平均分別增加5.68%和4.00%;在稻麥輪作下水稻和小麥氮肥偏生產力平均分別增加5.12%和7.63%。【結論】綜合氮素利用效率來看,在秸稈還田條件下2種水旱輪作模式均可以通過調整氮肥的后肥前移以保證作物達到高產或穩產的目的,同時提高氮肥利用率。
    植物生長調節劑S3307和DTA-6對大豆莢的生理代謝及GmAC的影響
    孫福東,馮乃杰,鄭殿峰,崔洪秋,劉春娟,何天明,趙晶晶
    中國農業科學. 2016, 49(7):  1267-1276.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.07.005
    摘要 ( 348 )   HTML ( 1 )   PDF (439KB) ( 400 )   收藏
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    【目的】莢是為大豆籽粒發育過程中提供同化物的暫存源器官。大豆莢脫落率高是制約大豆生產的重要因素之一,為進一步探討化學控制技術提高大豆產量的內在機制,通過研究葉面噴施2種調節劑對大豆莢生理代謝及離區脫落纖維素酶基因(GmAC)表達的影響,為大豆高產、優質、高效栽培提供理論依據。【方法】以大豆品種抗線6號(Glycine max)為材料,在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),以噴施清水為空白對照,于噴藥后35、42、49和56 d選取處理和對照中的大豆豆莢,測定莢中可溶性糖、蔗糖、淀粉、丙二醛(MDA)、過氧化物酶(POD)、脫落纖維素酶(AC)等生理指標。噴藥后第5天用剪刀剝取同一處理大豆莢基部與莖相連離層區組織,采用RT-PCR方法測定脫落纖維素酶基因(GmAC)的表達量。【結果】除噴DTA-6后35 d處理的可溶性糖含量高于對照外,其余取樣時期DTA-6和S3307處理均顯著降低了莢中可溶性糖含量。在噴藥后35—49 d,DTA-6和S3307處理莢皮中蔗糖含量低于對照,而在噴藥后56 d高于對照。除噴S3307后42 d處理的淀粉含量低于對照外,其余時期DTA-6和S3307處理均增加了莢皮中淀粉含量。在噴藥后35、49和56 d DTA-6和S3307處理降低了莢皮中MDA含量。在噴藥后35、42和56 d DTA-6和S3307處理提高了莢皮中POD活性。S3307處理在噴藥后35、49和56 d降低了莢皮中AC活性,DTA-6處理在噴藥后42—49 d降低了莢皮中AC活性。DTA-6處理下調了大豆離區GmAC的表達量,而S3307處理大豆離區GmAC的表達量上調。DTA-6和S3307處理均有效地改善了大豆單株莢數、莢粒數、百粒重等產量性狀,2012年和2013年產量分別比對照高6.23%、1.41%和4.83%、5.30%。【結論】DTA-6和S3307處理有利于大豆莢皮中同化物的轉運和積累,提高保護酶活性,減少膜脂質過氧化產物,降低了莢脫落關鍵酶活性,2種處理均有利于大豆莢的建成,并最終提高了大豆產量,其中,以DTA-6處理大豆離區GmAC的表達量下調,DTA-6處理調控效果較好。
    植物保護
    霜霉威脅迫下黃瓜CsWRKY30表達及功能分析
    李勝男,秦智偉,辛明,周秀艷
    中國農業科學. 2016, 49(7):  1277-1288.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.07.006
    摘要 ( 275 )   HTML ( 1 )   PDF (2038KB) ( 423 )   收藏
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    【目的】從前期轉錄組測序結果中篩選獲得一個在霜霉威(propamocarb)脅迫條件下差異上調表達的基因CsWRKY30,對其進行克隆并分析其在霜霉威脅迫下的功能,了解黃瓜低霜霉威殘留的分子機制。【方法】通過PCR技術擴增CsWRKY30全長,利用NCBI和PlantCARE在線工具分別進行該基因編碼蛋白的保守結構域分析和啟動子序列分析;利用實時熒光定量PCR分析CsWRKY30在霜霉威脅迫及其他脅迫條件下的相關表達模式;通過與GFP蛋白融合對CsWRKY30蛋白進行亞細胞定位;通過花序侵染法將CsWRKY30構建的植物過表達載體轉化到哥倫比亞野生型擬南芥中,對獲得的純合轉基因株系在霜霉威脅迫條件下的功能進行鑒定。【結果】CsWRKY30的CDS序列全長為1 014 bp,其編碼的337個氨基酸中包含1個由60個氨基酸組成的WRKY結構域。CsWRKY30表達模式分析結果顯示,黃瓜遭受霜霉威脅迫時,CsWRKY30在低霜霉威殘留品系D0351中表達量顯著上調,而在高霜霉威殘留品系D9320中表達量并沒有發生改變;在霜霉威脅迫的0.5—9 h間,該基因在D0351中的表達量一直明顯高于對照,然而在24 h以后,該基因的表達不再顯著上調。組織特異性表達分析表明,CsWRKY30主要在黃瓜果實中表達。蛋白亞細胞定位結果表明,CsWRKY30定位于細胞核。對CsWRKY30轉基因擬南芥進行霜霉威脅迫發現,在未處理條件下,CsWRKY30 轉基因擬南芥與野生型擬南芥表型上無明顯差異;在2 mmol?L-1霜霉威處理條件下,CsWRKY30轉基因擬南芥萌發率及主根長均明顯高于野生型擬南芥。在其他逆境作用下,CsWRKY30對霜霉威和多主棒孢霉菌條件積極響應,對干旱和高鹽沒有作用,同時受到脫落酸(ABA)信號誘導。【結論】黃瓜CsWRKY30在霜霉威脅迫條件下發揮重要作用,過量表達CsWRKY30可顯著提高轉基因擬南芥對霜霉威脅迫的抵抗能力。
    蘋果中4種常用農藥殘留及其膳食暴露評估
    葉孟亮,聶繼云,徐國鋒,閆 震,鄭麗靜
    中國農業科學. 2016, 49(7):  1289-1302.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.07.007
    摘要 ( 431 )   HTML ( 2 )   PDF (2511KB) ( 664 )   收藏
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    【目的】對國產蘋果中多菌靈、甲基硫菌靈、吡蟲啉和滅幼脲4種常用農藥殘留及其膳食暴露進行評估,明確并量化中國居民食用蘋果途徑的上述4種常用農藥膳食攝入風險水平,為蘋果安全生產、消費及質量安全監管提供依據。【方法】基于渤海灣(遼寧、山東、河北)和西北黃土高原(陜西、山西、河南)兩大蘋果優勢主產區采集的282份蘋果樣品,運用專業風險評估軟件@Risk,嘗試構建非參數概率評估模型,對中國居民食用蘋果途徑的農藥膳食攝入(暴露)風險進行概率評估。首先對282份蘋果樣品中上述4種農藥殘留檢測值進行分布擬合,擬合度運用Chi-Squared、Anderson-Darling、Kolmogorov-Smirnov 3種統計方法進行檢驗,綜合考慮3種評估擬合結果,確定最佳擬合分布。STMR、HR取最佳分布擬合值,%ADI和%ARfD分別表示慢性膳食攝入風險和急性膳食攝入風險。【結果】參試的282份蘋果樣品,255份(占90.4%)蘋果樣品中檢出了農藥殘留。在檢出的4種常用農藥中,多菌靈的檢出率最高,達到81.9%;其次為甲基硫菌靈和吡蟲啉,分別為52.1%和39.0%;滅幼脲的檢出率最低,僅為31.2%。絕大多數蘋果樣品中農藥殘留量處于較低水平,最大檢出濃度為0.9251 mg·kg-1(多菌靈),但仍遠低于最大殘留限量值3.0 mg·kg-1。樣品中4種常用農藥殘留量均值依次為多菌靈(0.1042 mg·kg-1)>滅幼脲(0.0182 mg·kg-1)>甲基硫菌靈(0.0082 mg·kg-1)>吡蟲啉(0.0050 mg·kg-1)。樣品中4種常用農藥殘留量離散程度有異,變異系數分別達到232.8%(甲基硫菌靈)、214.8%(吡蟲啉)、174.1%(滅幼脲)和136.4%(多菌靈)。282份蘋果樣品農藥殘留量分布規律較明顯,隨著農藥殘留濃度的升高,樣品所占的比例均呈逐漸降低的趨勢。27份(占9.6%)蘋果樣品中未檢出上述4種常用農藥,198份(占70.2%)蘋果樣品中檢出2種及以上農藥殘留,19份(占6.7%)蘋果樣品甚至檢出4種農藥殘留。不同年齡組人群食用蘋果途徑的上述4種常用農藥慢性膳食攝入風險(%ADI)分別為0.2120%—35.1100%(多菌靈)、0.0051%—0.8240%(吡蟲啉)、0.0049%—0.1710%(甲基硫菌靈)和0.0004%—0.0152%(滅幼脲);急性膳食攝入風險(%ARfD)分別為0.1940%—16.0500%(多菌靈)和0.0122%—0.9400%(吡蟲啉)。幼兒(2—6歲)和兒童(7—13歲)2個年齡組人群由于體重較輕,而蘋果攝入量相對較高,膳食攝入風險明顯高于其他年齡組人群,為重點監控對象。不同年齡組人群之間,隨著年齡的增加,農藥膳食攝入風險整體呈逐漸下降趨勢;同一年齡組人群,選取的百分位點值越高,農藥膳食攝入風險越大。【結論】中國蘋果中多菌靈、甲基硫菌靈、吡蟲啉和滅幼脲這4種常用農藥檢出率較高,但所有樣品農藥殘留量均低于最大殘留限量。中國居民食用蘋果途徑的上述4種常用農藥慢性和急性膳食攝入風險均很低,幼兒和兒童2個年齡組人群膳食攝入風險明顯高于其他年齡組人群,需重點關注。
    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    銀川盆地凈初級生產力估算和趨勢分析
    李柏延,任志遠
    中國農業科學. 2016, 49(7):  1303-1314.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.07.008
    摘要 ( 300 )   HTML ( 1 )   PDF (5607KB) ( 264 )   收藏
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    【目的】基于2000—2010年間的遙感數據、氣象數據,利用凈初級生產力(NPP)估算模型模擬銀川盆地NPP,分別從逐月、逐年對其時空變化過程進行分析,并進行預測分析,闡述11年期間銀川盆地植被NPP的時空格局與變化特征,探討NPP與植被健康指數(VHI)之間的耦合關系。【方法】選取2000—2010年間的SPOT VEGETATION數據、歸一化植被指數(NDVI)、遙感數據、考慮了研究地區內及其周邊氣象站點數據等,利用CASA 模型,一元線性回歸、奇異值分解等方法對銀川盆地NPP空間分布進行估算與分析。【結果】2000—2010年,銀川盆地逐月NPP平均值呈現小幅度增長,月均增加0.51 gC·m-2,以7月、10月NPP值增長最為顯著;2000—2010年,銀川盆地逐年NPP平均值也呈小幅度增長,年均增加0.24 gC·m-2,NPP 年平均值總體呈波動趨勢,以2007、2009年NPP增長最為顯著,降水直接導致了2005、2006年的NPP值出現低值;2000—2010年,從銀川盆地NPP空間變化來看,行政區域年平均NPP物質量大小依次為:大武口區>永寧縣>靈武市>西夏區>青銅峽市>利通區>平羅縣>賀蘭縣>惠農區>興慶區>金鳳區。銀川盆地NPP 平均值表現出“南北高中間低、東高西低”的空間格局,其中NPP低值集中在西夏區、興慶區、金鳳區等區域;NPP趨勢的好壞與村鎮點數量大小、人口數量呈異步變化關系;銀川盆地的VHI變高(低)時,NPP隨之變低(高),第一模態左右場的相關系數為-0.69,呈現異步耦合關系。【結論】采用光能利用模型對銀川盆地的NPP進行估算模擬和實測驗證,發現其模擬結果與實測數據接近,該模型測算銀川盆地的NPP較為合理;銀川盆地NPP總體趨于良好,但局部區域出現惡化情況;銀川盆地NPP波動明顯,主要受土壤濕度的影響,因此NPP對干旱具有一定的指示作用。
    不同品種小麥下土壤微生物量和可溶性有機物對不同施氮量的響應
    楊馨逸,劉小虎,韓曉日,段鵬鵬,朱玉翠,齊文
    中國農業科學. 2016, 49(7):  1315-1324.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.07.009
    摘要 ( 381 )   HTML ( 1 )   PDF (378KB) ( 539 )   收藏
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    【目的】遼春10號和遼春18號小麥是常見的兩個小麥品種,但是關于這兩個小麥品種在不同施氮量下對維持土壤肥力的差異性方面還未知,因此探討土壤中活性有機庫(微生物量碳氮和土壤可溶性有機碳氮)在各生育期的動態變化,以此來評價土壤活性有機庫對不同施氮量的響應以及轉化。【方法】以不同品種盆栽小麥為研究對象,在不同施氮量(N0:0 kg·hm-2、N1:45 kg·hm-2、N2:90 kg·hm-2、N3:135 kg·hm-2、N4:180 kg·hm-2、N5:225 kg·hm-2)的設定下,探究土壤活性有機庫在小麥生育期內的動態變化及相互關系。【結果】小麥生育期以及氮水平對土壤微生物量碳氮和可溶性有機碳氮的含量有顯著影響(P<0.01);除可溶性有機碳和有機碳外(P>0.05),小麥品種對土壤微生物量碳氮和可溶性有機氮均有顯著影響(P<0.01)。施用氮肥能夠顯著提高土壤微生物量碳氮和可溶性有機碳氮的含量(P<0.05),并且隨施氮量的增加,土壤微生物量碳氮和可溶性有機碳氮在N3處理達到最大,然后隨施氮量的增加而降低,特別是在N5處理下,土壤可溶性有機碳氮的含量均低于不施氮肥處理(N0);與微生物量氮和可溶性有機碳相比,施用氮肥對土壤微生物量碳和土壤可溶性有機氮含量的增幅更大;土壤微生物量碳/土壤微生物量氮在N5處理下最大(平均值分別為13.28和11.45),而在N3處理下最低(平均值分別為7.94和7.83)。在小麥整個生育期內,土壤微生物量碳氮和可溶性有機碳氮含量均在開花期最大,其次為收獲期、拔節期和分蘗期,苗期最小,總的來說,在各個時期土壤可溶性有機碳與微生物量碳以及土壤可溶性有機氮與微生物量氮之間均有著顯著的正相關關系(P<0.01);兩個不同品種小麥之間,其地上生物量均沒有顯著差異(P>0.05),但隨施氮量的增加,呈先增加后降低的趨勢,并且隨小麥生育期而增加;而土壤有機碳和土壤全氮也在N3處理達到最大,并且隨生育期而增加,在收獲期達到最大。【結論】適宜氮量(N3)能夠更好地協調土壤中微生物量碳氮和可溶性有機碳氮在小麥生育期內的轉化及維持土壤生產力。
    園藝
    蘋果bZIP轉錄因子家族生物信息學分析及其在休眠芽中的表達
    孫明岳,周 君,譚秋平,付喜玲,陳修德,李 玲,高東升
    中國農業科學. 2016, 49(7):  1325-1345.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.07.010
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    【目的】鑒定蘋果(Malus×domestica Borkh.)基因組上的bZIP基因(MdbZIP),為研究蘋果bZIP轉錄因子提供相關信息以及在芽休眠過程中的調控作用提供理論參考。【方法】通過Pfam下載bZIP隱馬爾科夫模型bZIP_1(PF00170)與bZIP_2(PF07716),利用HMMER 3.0鑒定蘋果bZIP基因。使用Clustal Omega、MEGA6.0、MapInspect、DNAMAN 6.0和MEME4.10.2等軟件對其蛋白序列進行生物信息學分析。采用Microarray分析與qRT-PCR技術檢測蘋果bZIP基因在不同處理下及其在高需冷量品種與低需冷量品種中的表達情況。【結果】鑒定得到120個蘋果bZIP基因,與擬南芥的系統進化樹分析將蘋果bZIP分為10個亞家族(A—I和S)。染色體定位分析顯示,109個蘋果bZIP不均勻分布于17條染色體上,其中,11個基因無匹配的染色體定位。8號染色體上分布最多(13個),1號染色體分布最少(1個),一些染色體區域基因密度較高。基因結構分析表明,MdbZIP基因家族外顯子數量0—23個,其中23個基因無內含子,分布于F亞家族(4)與S亞家族(19),基因結構進化高度保守。保守元件分析表明,MdbZIP基因家族包含30個保守元件:元件1為bZIP保守結構域;在D亞家族發現的元件10與G亞家族發現的14為已知元件,另外多數元件功能未知。通過Microarray分析顯示,多個MdbZIP均可能與芽休眠的解除相關。qRT-PCR結果顯示在不同品種中A亞家族8個MdbZIP均呈現出ABA誘導表達,而D亞家族中隨著冷處理時間延長,在需冷量不同的品種中出現多種表達模式。【結論】蘋果bZIP基因家族結構高度保守,在ABA與冷處理下呈現不同表達模式,可能參與調控蘋果芽休眠進程。
    溫州蜜柑果實貯藏壽命生物標記的篩選
    孫力,丁毓端,何義仲,陳玲玲,程運江
    中國農業科學. 2016, 49(7):  1346-1359.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.07.011
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    【目的】對溫州蜜柑果實貯藏期所處生理狀態進行分析,挖掘能反映柑橘果實采后貯藏期所處不同生理階段的生物標記。【方法】通過對溫州蜜柑采后貯藏0—50 d的基因芯片數據和初生代謝物數據分析,結合聚類、主成分分析、偏最小二乘法判別分析和支持向量機等機器學習的方法挖掘能夠預測溫州蜜柑果實貯藏壽命的生物標記,并采用qRT-PCR對標記的可靠性進行驗證。【結果】基于多元差異比較分析篩選出了5 232個差異基因;并將采后溫州蜜柑分為貯藏初期、中期和后期3個生理階段。Mapman功能富集分析發現氨基酸代謝和細胞壁代謝與采后溫州蜜柑所處的生理狀態密切相關;基因本體富集分析表明核小體組裝、蛋白酶解等生物過程也發生了明顯變化。qRT-PCR驗證結果顯示,谷胱甘肽S-轉移酶(Cit.15371.1.S1_at)實時定量值具有明顯的階段性特征,可作為預測溫州蜜柑采后貯藏壽命的基因標記。與芯片數據對應的初生代謝物數據同樣可將溫州蜜柑采后貯藏期劃分為3個生理階段,且篩選出甘氨酸(Glycine)、3-氨基-6-甲氧基吡啶甲酸(3-Amino-6-methoxypicolinicacid)、丁烯二酸(2-Butenedioic acid)、Cyclohexanone,2-[(dimethylamino)methyl]4個候選代謝物標記。【結論】篩選了5個生物標記物,包括谷胱甘肽S-轉移酶、甘氨酸(Glycine)、3-氨基-6-甲氧基吡啶甲酸(3-Amino-6- methoxypicolinicacid)、丁烯二酸(2-Butenedioic acid)、Cyclohexanone, 2-[(dimethylamino)methyl],可以用來預測溫州蜜柑果實貯藏壽命。
    貯藏·保鮮·加工
    蛋白質磷酸化調控羊肉肌原纖維蛋白的功能
    陳立娟,李 欣,李 錚,李培迪,李仲文,張德權
    中國農業科學. 2016, 49(7):  1360-1370.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.07.012
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    【目的】通過激活蛋白激酶的活性提高羊肉肌原纖維蛋白的磷酸化水平,分析磷酸化水平的提高對羊肉肌原纖維蛋白降解程度、收縮功能的影響,進一步揭示蛋白質磷酸化對羊肉肌肉嫩化的作用機理。【方法】通過添加蛋白激酶A激活劑Forskolin、蛋白激酶C激活劑佛波酯(PMA),提高蛋白激酶的活性,改變羊肉肌原纖維蛋白的磷酸化水平。比較激活劑處理組與空白對照組肌原纖維小片化指數(MFI)、條帶降解程度、肌節長度等指標的差異,確定蛋白質磷酸化水平對羊肉肌肉收縮和肌肉降解的影響。【結果】將羊肉樣品在蛋白激酶溶液中培養24 h,在培養結束后1、2和4 h,PMA處理組(PKC激活組)的蛋白激酶活性顯著高于空白對照組(P<0.05),而在培養后1和4 h,Forskolin處理組(PKA激活組)的蛋白激酶活性顯著高于空白對照組(P<0.05)。PMA處理組和Forskolin處理組的最高蛋白激酶活性出現在培養后1 h。Forskolin和PMA通過提高激酶活性顯著提高肌聯蛋白(Titin)、肌球蛋白結合蛋白C(Myosin binding protein C)、原肌球蛋白(Tropomyosin)、肌球蛋白輕鏈2(Myosin light chain 2)等蛋白質的磷酸化水平,肌球蛋白重鏈、肌動蛋白質的磷酸化水平沒有顯著變化,Forskolin組和PMA組的蛋白質降解程度及肌節長度均低于對照組。【結論】肌原纖維蛋白磷酸化水平提高不利于羊肉肌原纖維蛋白的降解。另一方面,磷酸化水平可能通過對肌球蛋白輕鏈2的作用增強羊肉肌肉的收縮作用力,通過促進相鄰原肌球蛋白的相互作用促進肌細絲收縮,影響肉的僵直進程和嫩化進程。
    淮稻5號的真菌多樣性及其儲藏過程中可培養的優勢真菌
    都立輝,和肖營,劉凌平,袁 建,鞠興榮
    中國農業科學. 2016, 49(7):  1371-1381.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.07.013
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    【目的】從傳統形態學和分子生物學兩方面對2013年的淮稻5號中分離的真菌進行鑒定,并研究淮稻5號在不同儲藏條件下優勢菌株的演變規律,為該品種稻谷儲藏過程中的真菌種屬研究及霉變防控提供參考。【方法】淮稻5號中的可培養真菌通過采用孟加拉紅和馬鈴薯葡萄糖瓊脂(PDA)兩種培養基,按照國標GB 4789.15—2010的操作獲得。將采自4個不同地區的淮稻5號混勻,分別調節其水分含量為14.5%和18.5%后放入25℃人工氣候箱內模擬儲藏,逐月取出模擬儲藏的稻谷樣品進行傳統培養以確定可培養的優勢真菌。真菌的種屬分別通過菌落、菌絲及孢子的形態學觀察,對照《中國真菌志》等參考文獻確定;同時通過PCR分別擴增相應真菌的內轉錄間隔區(ITS)和28S rDNA的部分序列,連接T載體后測序,通過構建系統發育樹進而確定真菌的種屬。【結果】從4個地區的2013年淮稻5號稻谷中共分離得到33株真菌,主要為青霉(Penicillium)、曲霉(Aspergillus)和鐮刀菌(Fusarium)等菌屬,其中青霉屬與曲霉屬最多,分別為16株和15株,分別占分離所得菌株的48.5%和45.5%,表明青霉和曲霉是2013年淮稻5號稻谷中可培養真菌的優勢菌屬。而鐮刀菌屬的真菌僅2株,僅占分離所得菌株的6%。模擬儲藏的結果表明,水分含量為14.5%的淮稻5號在25℃條件下儲藏6個月時出現優勢菌株,為橘灰青霉(Penicillium aurantiogriseum),并且該優勢菌在模擬儲藏的第7、8個月持續存在。水分含量為18.5%的淮稻5號在25℃條件下儲藏7個月時出現優勢菌株,為酵母菌,且該優勢菌在模擬儲藏8個月時依然存在。【結論】2013年淮稻5號中分離獲得33株真菌,主要包括16株青霉、15株曲霉以及2株鐮刀菌,表明青霉和曲霉是2013年淮稻5號稻谷中的優勢菌屬。不同水分含量的稻谷在儲藏過程中可能出現不同的優勢菌株。
    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    兩種飼養方式下仔豬生產性能、行為和唾液皮質醇水平的對比分析
    朱洪龍,楊杰,李健,潘孝青,秦楓,周忠凱,馮國興,顧洪如
    中國農業科學. 2016, 49(7):  1382-1390.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.07.014
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    【目的】在兩種不同飼養方式下,對斷奶仔豬生產性能、行為特征和唾液皮質醇激素水平作對比分析,以期說明發酵床飼養可提高仔豬動物福利。【方法】按照密度一致原則 (0.67 m2/頭),將88頭體重相近(10.42±0.36 kg)的35日齡斷奶蘇鐘仔豬(公母各半)隨機分為兩組,即漏縫地板飼養組(slatted-floor house, SFH)和發酵床飼養組 (deep-litter house, DLH)。每組設4個重復,SFH和DLH組中每個重復分別為6和16頭。適應14 d后,進入試驗期,試驗期為21 d。自由采食和飲水。試驗期間記錄仔豬日采食量,分別于仔豬49日齡和70日齡時進行個體稱重,按重復計算仔豬的日增重和料肉比;于仔豬68日齡時,進行24 h錄像采集,每個重復隨機挑選3頭仔豬用于行為學觀察,觀察時間為07:00-17:00;于69日齡上午9:00-10:00,每個重復選擇3頭仔豬用于唾液采集,測定其皮質醇激素含量。【結果】①SFH和DLH組仔豬末重、日均采食量、日增重和料肉比均無顯著差異(P>0.05)。②與SFH組相比,DLH組仔豬站立和犬坐行為時間比例顯著增加(P<0.05),躺臥行為顯著降低(P<0.05);仔豬主要活動時間為08:00-10:00和12:00-15:00;DLH組中仔豬運動和探究行為(特別是翻拱墊料行為)時間比例顯著高于SFH組(P<0.05),操縱圈舍行為和攻擊行為顯著低于SFH組(P<0.05);與SFH組相比,DLH顯著提高了仔豬飲水時間比例(P<0.05),但對排泄(排尿和排便)行為無顯著影響(P>0.05);DLH組仔豬總采食時間顯著低于SFH組(P<0.05),但因采食次數的顯著增加(P<0.05),使DLH組仔豬每次采食持續時間顯著高于SFH組(P<0.05)。③DLH組仔豬唾液中皮質醇激素含量顯著高于SFH組(P<0.05)。【結論】發酵床飼養能夠增加斷奶仔豬的探究行為、運動行為以及每次采食持續時間,降低其攻擊和操縱圈舍行為,提高了仔豬動物福利。
    烏珠穆沁綿羊RIPK2基因多態性與生長性狀的關聯
    馬曉萌,軒俊麗,王慧華,袁澤湖,吳明明,朱才業,劉瑞鑿,魏彩虹,趙福平,杜立新,張莉
    中國農業科學. 2016, 49(7):  1391-1407.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.07.015
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    【目的】基于前期綿羊肉用性狀GWAS研究結果,旨在探討RIPK2基因對烏珠穆沁綿羊生長性狀的影響,找到該基因中與綿羊生長性狀相關的分子標記,同時對GWAS結果進行驗證。【方法】在343只烏珠穆沁綿羊試驗群體中,選取其中30個個體的血液DNA樣本,以相同濃度組成池DNA,設計引物對RIPK2基因外顯子及其上下游1 000bp的調控區進行PCR擴增,PCR產物檢測為目的條帶后測序。使用DNAMAN和Chromas2軟件對測序峰圖進行分析,采用飛行質譜方法對檢測到的SNP位點及前期GWAS得到的SNP位點進行基因型分型。使用Haploview軟件對多態位點構建單倍型及連鎖不平衡分析。使用SPSS (22.0)軟件進行RIPK2基因SNP位點與生長性狀間的關聯分析。【結果】共發現了4個多態位點,A5536G的同義突變rs01位于第四外顯子內,在該位點檢測到三種基因型,AA基因型頻率為0.42,AG基因型頻率為0.45,GG基因型頻率為0.13,優勢等位基因為A,其頻率為0.65;在第七外顯子上檢測到T8952C錯義突變rs02,在該突變位點檢測到3種基因型,其中TT基因型頻率為0.82,TC基因型頻率為0.16,CC基因型頻率為0.02,T為優勢等位基因,基因頻率為0.9;在第十外顯子檢測到 T2836C的突變rs05,在該位點檢測到兩種基因型TT和CC,沒有檢測到雜合子基因型,TT基因型頻率為0.25,CC基因型頻率為0.75;上游調控區發現一個G5181C的突變rs30,有3種基因型,其中GC基因型頻率為0.50,CC基因型頻率為0.18,GG基因型頻率為0.32,G為優勢等位基因,其頻率為0.58; GWAS得到的SNP位點是T4456C,在本研究中被命名為rs34,在該位點有3種基因型,其中TT基因型頻率為0.49,TC基因型頻率為0.37,CC基因型頻率為0.14,優勢等位基因T的頻率為0.68。χ2適合性檢驗發現,除rs34位點外,其余位點均處于Hardy-Weinberg平衡狀態(P>0.05)。rs02位點處于低度多態(PIC<0.25),其余位點處于中度多態(0.25<PIC<0.5)。連鎖不平衡分析發現,rs01和rs02位點強連鎖,在群體中共構建了3種單倍型,AT 為優勢單倍型,其頻率為0.645,這兩個位點共構建了6 種基因型組合,其中AATT為優勢基因型組合,頻率為0.425。單標記關聯分析表明:rs01位點的AA、AG基因型的個體和GG基因型個體在4月齡體重、胸圍上差異顯著(P<0.05),在6月齡體高、胸圍上差異顯著(P<0.05)。rs02位點CC基因型個體在4月齡體重、體高、胸圍和6月齡胸寬上顯著優于TT、TC基因型個體(P<0.05),在4月齡體斜長、6月齡體高和體斜長上極顯著優于TT、TC基因型的個體(P<0.01)。rs30位點上,GG基因型的個體在4月齡體重、胸圍與其他兩種基因型個差異顯著(P<0.05),3個基因型的個體在6月齡胸圍上均有顯著差異(P<0.05)。rs34位點的3個基因型的個體僅在4月齡體重上差異顯著(P<0.05)。rs01-rs02組合基因型關聯分析發現:GGCC基因型組合的個體在4月齡體重、體高、體斜長、胸圍上與其他基因型之間差異顯著(P<0.05),GGCC基因型組合的個體在6月齡體高、體斜長、胸寬上與其他基因型組合的個體差異顯著(P<0.05)。【結論】RIPK2基因對綿羊生長性狀具有較顯著的影響,其SNPs作為分子標記對烏珠穆沁綿羊生長性狀的選育具有一定的指導意義。
    新現豬Delta冠狀病毒RT-PCR檢測方法的建立及其應用
    張帆帆,宋德平,周信榮,黃冬艷,李安琪,彭 棋,陳燕君,吳 瓊,何后軍,唐玉新
    中國農業科學. 2016, 49(7):  1408-1416.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.07.016
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    【目的】豬Delta冠狀病毒(Porcine Deltacoronavirus, PDCoV)是近年來新發現的可引起豬只,特別是新生仔豬腹瀉的冠狀病毒,其引發的腹瀉具有較高的發病率和死亡率,是造成新生仔豬死亡的重要原因之一。試驗擬建立新現PDCoV RT-PCR檢測方法,并調查當前江西腹瀉豬群中PDCoV的感染情況。【方法】通過對GenBank數據庫中PDCoV全基因組序列的比對分析,找出保守序列,用Primer 3.0在線軟件設計1對擴增PDCoV核衣殼(N)蛋白基因片段的特異性引物,基于該引物建立PDCoV RT-PCR檢測方法;用建立的方法檢測腹瀉豬糞便及腸道樣品,挑選陽性擴增產物進行克隆、測序;用本試驗獲得的PDCoV序列與其他國家或地區的PDCoV序列以及豬流行性腹瀉病毒(PEDV)、豬傳染性胃腸炎病毒(TGEV)共同構建進化樹,分析PDCoV各毒株及其與PEDV和TGEV之間的進化關系;以PEDV、TGEV、豬庫布病毒(PKoV)、豬星狀病毒(PAstV)、豬繁殖與呼吸綜合征病毒(PRRSV)及豬瘟病毒(CSFV)RNA為模板驗證引物的特異性;構建PDCoV核衣殼蛋白基因片段重組質粒,并以系列稀釋的重組質粒為模板確定所建立的PDCoV RT-PCR方法的敏感性;應用建立的RT-PCR方法調查249份2012—2015年江西省豬群腹瀉樣品中PDCoV的存在情況,隨機抽取一定數量的RT-PCR陽性擴增產物進行克隆、測序進一步驗證反應的特異性。【結果】①以腹瀉豬糞便樣品RNA為模板,應用所設計的特異性引物擴增出了329 bp的單一條帶,與預期目的片段大小一致,擴增產物經克隆后測序,將獲得的序列與NCBI GenBank數據庫序列進行比對,比對結果表明試驗所獲得的序列與數據庫中PDCoV序列的同源性高達99.1%,證明所擴增的序列屬于PDCoV;②將8條本試驗獲得的PDCoV N基因片段序列與18株其他國家或地區的PDCoV毒株以及PEDV、TGEV的相應N基因片段序列構建進化樹,結果表明26條PDCoV序列屬于同一個分支,而PEDV和TGEV則分別屬于不同的分支。試驗獲得的PDCoV序列與韓國PDCoV毒株KNU14-04親緣關系最近,同源性高達99.1%;與兩株香港毒株HKU 15-44和HKU 15-155親緣關系相對較遠;③本試驗建立的RT-PCR方法特異性強,僅能擴增出PDCoV,而對PEDV、TGEV、PKoV、PAstV、PRRSV及CSFV核酸無交叉擴增現象;④所建立的RT-PCR方法靈敏度高,將含擴增片段的重組質粒以1.0×106拷貝/μL為起始濃度依次10倍稀釋至1.0×101拷貝/μL作為模板驗證方法的靈敏度,結果表明所建立的方法對PDCoV最低可檢出量為1.0×103拷貝/μL;⑤應用建立的RT-PCR方法檢測了249份2012—2015年采集自江西省各地區的腹瀉母豬糞便及腹瀉仔豬糞便/腸道樣本,結果顯示腹瀉樣本中PDCoV的檢出率為31.33%(78/249),母豬糞便中PDCoV的檢出率(27.78%)稍低于仔豬糞便及腸道樣品PDCoV的檢出率(31.92%),最早可從2012年的樣品中檢測出PDCoV。【結論】試驗成功建立了檢測新現PDCoV的RT-PCR方法;應用所建立的RT-PCR方法檢測了249份2012—2015年江西地區豬群臨床腹瀉樣品中PDCoV存在情況,結果表明PDCoV是一種普遍存在于腹瀉豬群中的病毒;研究建立的RT-PCR方法對豬群PDCoV的臨床診斷和流行病學調查等具有應用價值。
    研究簡報
    蘋果磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶基因(PEPCKs)的克隆與表達分析
    李慧峰,冉昆,程來亮,王海波,何平,常源升,李林光
    中國農業科學. 2016, 49(7):  1417-1428.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.07.017
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    【目的】克隆蘋果(Malus×domestica Borkh.)多個代謝途徑中的關鍵酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase,PEPCK)基因MdPCKs,研究其在不同組織器官及不同脅迫處理條件下的表達特性,為解析該基因在多個代謝途徑中的功能奠定基礎。【方法】利用同源比對和RT-PCR技術,克隆獲得MdPCK1MdPCK2全長cDNA序列并進行生物信息學分析;克隆MdPCKs的啟動子序列,利用PlantCARE軟件在線分析啟動子上的順式作用元件;采用實時熒光定量PCR(qRT-PCR)檢測MdPCKs在不同組織中的表達以及在水楊酸(SA)、茉莉酸(JA)、脫落酸(ABA)、模擬干旱(PEG)、高溫(40℃)和低溫(8℃)處理條件下的表達特性。【結果】獲得2個蘋果磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶基因(MdPCK1MdPCK2;GenBank登錄號分別為KT454964和KT454965),其開放閱讀框(open reading frame,ORF)分別為2 001 bp和2 028 bp,分別編碼666和675個氨基酸殘基;基因結構和進化分析表明,MdPCK1MdPCK2均由12個外顯子組成,且序列結構進化高度保守;氨基酸序列和結構分析顯示,二者均含有保守的PEPCK ATP domain區域;啟動子分析顯示,MdPCK1MdPCK2啟動子區域含有多個順式作用元件,包括光響應元件、晝夜節律相關順式作用元件、JA響應元件、SA響應元件、ABA響應元件、防御及逆境響應元件、低溫響應元件和熱激響應元件等;qRT-PCR結果顯示,MdPCKs在被檢測的組織中均有表達。在‘泰山嘎啦’蘋果果實不同發育階段,MdPCK1MdPCK2具有相似的表達模式。在多種非生物脅迫處理下,MdPCK1受到100 μmol·L-1 ABA和100 g·L-1 PEG脅迫誘導;MdPCK2受到150 μmol·L-1 SA、100 μmol·L-1 ABA、100 g·L-1 PEG和低溫脅迫誘導。【結論】MdPCK1MdPCK2屬于植物PEPCK家族,非生物逆境脅迫可誘導MdPCK1MdPCK2表達。
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