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當期目錄

    2016年 第49卷 第8期 刊出日期:2016-04-16
      
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    水稻種子內生泛菌促進小球藻生長和油脂積累
    史玉倩,趙艷
    中國農業科學. 2016, 49(8):  1429-1442.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.001
    摘要 ( 376 )   HTML ( 2 )   PDF (1166KB) ( 423 )   收藏
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    【目的】從水稻種子中分離出優勢內生菌,研究其對小球藻生長、生化組分及油脂積累的影響,探索植物內生菌作為促進微藻生長和生化品質改良的新微生物資源的可行性。【方法】以收獲自大田的粳稻品種日本晴種子為試驗材料,采用傳統表面消毒法分離獲得內生菌。內生菌的鑒定采用形態觀察和16S rDNA序列分析法。以蛋白核小球藻為研究對象,采用共培養法評估內生菌對小球藻生長及生化指標的影響,以純藻為對照,將內生菌與蛋白核小球藻種子細胞按菌藻比(10﹕1)接種至BG11培養基進行共培養。采用血球板計數法測定藻細胞數目。同時以純菌培養為對照,采用平板稀釋菌落計數法測定菌藻共培養體系中菌濃的變化曲線。小球藻細胞中葉綠素a和類胡蘿卜素的提取采用甲醇浸提法,定量測定采用紫外分光光度法。小球藻油脂提取采用氯仿甲醇浸提法,脂肪酸組分分析采用氣相色譜-質譜聯用法。【結果】分離獲得一株在水稻種子中常見且數量較多的內生細菌,編號為REY-1。REY-1為革蘭氏陰性短桿狀,經16S rDNA鑒定屬于泛菌屬Pantoea sp.。REY-1與蛋白核小球藻共培養14 d后,菌藻共培養組中藻細胞濃度達到1.15×108 cells/mL,是對照組的1.97倍。菌藻共培養組與純菌培養對照組中水稻內生泛菌REY-1的濃度均呈現峰谷式變化曲線,但菌藻共培養組中REY-1的菌濃同比顯著低于純菌培養對照組。14 d培養結束時,菌藻共培養組的菌藻比反轉為1﹕100,說明REY-1促進蛋白核小球藻的生長,其自身增殖又受到藻細胞的抑制,二者存在顯著的互作效應。菌藻共培養組藻細胞葉綠素a和類胡蘿卜素總濃度與對照差異不顯著,但單細胞葉綠素a和類胡蘿卜素含量分別比對照組下降42.58%和42.68%,二者差異均顯著。菌藻共培養組藻細胞油脂含量達到細胞干重的29.90%,比對照組增加78.00%,差異顯著,油脂產率(2.14 mg·L-1·d-1)比對照組增加了1.68倍。2種培養體系中藻細胞脂肪酸主要組分相似,均為棕櫚酸(16﹕0)、亞油酸(18﹕2)和亞麻酸(18﹕3)。REY-1共培養處理使藻細胞的單不飽和脂肪酸相對含量比對照增加了32.37%,短鏈脂肪酸肉豆蔻酸(14﹕0)相對含量比對照增加了2.12倍,差異顯著。此外共培養組藻細胞新合成一種長鏈脂肪酸—芥酸(22﹕1),相對含量達到藻細胞總脂肪酸的1.68%。【結論】水稻種子內生泛菌REY-1能在BG11培養液中長期存活并與蛋白核小球藻產生互作,顯著提高小球藻生物量和油脂含量,大幅提高小球藻油脂產率并影響脂肪酸相對組成比例的生物學效應。水稻種子內生菌可以作為開發小球藻共生菌的優良微生物新資源。
    多環境下玉米株高和穗位高的QTL定位
    何坤輝,常立國,崔婷婷,渠建洲,郭東偉,徐淑兔,張興華,張仁和,薛吉全,劉建超
    中國農業科學. 2016, 49(8):  1443-1452.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.002
    摘要 ( 483 )   HTML ( 3 )   PDF (4585KB) ( 675 )   收藏
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    【目的】通過對玉米株高和穗位高進行多環境的QTL分析,尋找能夠穩定表達的株高和穗位高主效QTL,以為玉米理想株型的分子育種提供理論依據。【方法】以優良玉米自交系許178×K12衍生的150個F7代重組自交系(recombinant inbred lines,RILs)群體為試驗材料。首先,從MaizeGDB中選取495個SSR標記進行親本間多態性篩選,利用具有多態性的標記進行群體基因型分析,使用MapMaker V3.0軟件劃分標記的連鎖群并構建遺傳連鎖圖譜。其次,采用IciMapping V4.0軟件的完備區間作圖法(inclusive composite interval mapping,ICIM)進行2年3點(陜西榆林、陜西楊凌、遼寧葫蘆島,2014—2015年)表型值及育種值的株高和穗位高QTL分析。最后,對株高和穗位高進行條件QTL分析,對照非條件QTL分析的結果,探討株高和穗位高在QTL水平上的遺傳關系。【結果】構建的遺傳連鎖圖譜共包含191個SSR標記,圖譜全長2 069.1 cM,平均圖距10.8 cM。6種環境和育種值中,共檢測到10個株高QTL和8個穗位高QTL,分布于第1、3、4、5、6、7、8和10染色體上,LOD介于3.25—8.36,加性效應值介于-6.41—8.70,單個QTL貢獻率在6.96%—27.41%。這些QTL中有6個能在3種及以上環境中被檢測到,且貢獻率大于10.00%,是控制株高和穗位高的主效QTL。位于染色體Bin5.01/5.02區域同一位置的2個QTL在6種環境中被檢測到,LOD介于3.25—6.48,加性效應值介于4.05—8.70。位于染色體Bin3.03/3.04區域同一位置的2個QTL在5種環境中被檢測到,LOD介于4.71—8.36,加性效應值介于4.93—6.36。位于染色體Bin6.02區域同一位置的2個QTL在3種環境中被檢測到,LOD介于3.52—5.21,加性效應值介于4.38—8.16。它們的增效等位基因均來自母本許178。條件QTL分析和非條件QTL分析的結果表明,這3個染色體區域的6個QTL是3個同時控制株高和穗位高的一因多效位點。【結論】玉米株高和穗位高的遺傳受環境影響較大,大部分QTL只能在1種或2種環境中被檢測到,3個主效QTL可以在3種及以上環境中被檢測到,能夠穩定地遺傳,且貢獻率高,有望在分子育種上得到應用。
    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    麥秸處理和播種方式對夏大豆農藝性狀及土壤物理性狀的影響
    王幸,吳存祥,齊玉軍,徐澤俊,王宗標,韓天富
    中國農業科學. 2016, 49(8):  1453-1465.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.003
    摘要 ( 322 )   HTML ( 1 )   PDF (571KB) ( 416 )   收藏
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    【目的】在黃淮海麥豆兩熟制條件下,比較不同麥秸處理和播種方式對大豆生長發育、產量及土壤物理性狀的影響,探討麥茬夏大豆免耕播種的技術關鍵,評估免耕覆秸精量播種技術的利用價值,以期改進黃淮海地區夏大豆生產技術。【方法】定位試驗于2012—2014年在江蘇徐州進行,采用裂區設計,以播種方式為主因素,秸稈還田量為副因素。播種方式有免耕覆秸精量播種、常規免耕機械條播和淺旋人工撒播3種,秸稈還田量設全量和半量2個水平,共6個處理,比較不同麥秸處理和播種方式對大豆播種和出苗質量、生育進程、產量、土壤物理性狀及麥秸腐解率的影響。【結果】免耕覆秸精量播種較常規免耕機械條播出苗早1 d,較淺旋人工撒播早1—3 d,同時田間出苗率最高;免耕覆秸精量播種初花期早0.1—2.3 d,差異顯著(P<0.05)。相比之下,秸稈還田量則對出苗速度和生育進程的影響不顯著。免耕覆秸精量播種處理較常規免耕機械條播增產4.12%—12.40%,較淺旋人工撒播增產1.96%—5.50%;秸稈半量還田處理的產量高于全量還田處理,但差異不顯著。免耕覆秸精量播種和常規免耕機械條播與淺旋人工撒播相比,播種至出苗期土壤溫度較低,土壤濕度較高,差異顯著(P<0.05)。秸稈全量還田處理土壤溫度低于半量還田處理,而全量還田處理土壤濕度僅在干旱年份高于半量還田處理。淺旋人工撒播麥秸腐解率較免耕覆秸精量播種和常規免耕機械條播高,但免耕覆秸精量播種處理的麥秸不會影響下茬小麥的播種和生長。【結論】秸稈覆蓋可保蓄土壤水分,降低土壤溫度,防止土壤板結,提高大豆出苗率,為下茬小麥提供優良的有機肥料,是麥豆兩熟制條件下良好的秸稈還田方式。免耕覆秸精量播種技術同步解決麥秸還田、大豆保苗和土壤培肥難題,適合在黃淮海及同類地區推廣應用。
    遮蔭程度對不同耐蔭性大豆品種光合及抗倒程度的影響
    劉婷,劉衛國,任夢露,杜勇利,鄧榆川,鄒俊林,方萍,楊文鈺
    中國農業科學. 2016, 49(8):  1466-1475.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.004
    摘要 ( 293 )   HTML ( 4 )   PDF (407KB) ( 474 )   收藏
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    【目的】在玉米大豆間套作種植系統中,高位作物玉米的遮蔭常常會導致大豆苗期莖稈細弱,倒伏嚴重,產量低下。文章在玉米大豆間套模式下,分析遮蔭程度對大豆苗期光合產物積累、分配和抗倒性的影響,為建立合理群體結構提供理論依據。【方法】以不耐蔭不抗倒型大豆南032-4和強耐蔭強抗倒型大豆南豆12為試驗材料,設置不遮蔭(W0,透光率100%)、一層黑色遮陽網(W1,透光率31.90%)和二層黑色遮陽網(W2,透光率10.83%)3個處理進行室外盆栽試驗,測定大豆光合速率、氣孔導度、蒸騰速率、胞間二氧化碳濃度、SPAD值、葉面積及各器官生物量積累等光合指標和株高、各節間長度、各節間莖粗、莖稈抗折力、倒伏指數等抗倒伏指標,分析不同遮蔭處理下大豆光合特性及抗倒伏相關性狀的變化。【結果】隨著遮蔭程度的增加,2個品種大豆的光合速率、氣孔導度、葉面積和SPAD值顯著降低,各器官有機物積累量和根冠比顯著下降;隨遮蔭程度增加,大豆倒伏嚴重,莖稈抗折力和抗倒伏指數顯著降低。不同耐蔭性大豆品種對不同遮蔭程度的響應有差異,與W0相比,強耐蔭性大豆南豆12和不耐蔭性南032-4的光合速率在W1和W2分別降低了35.6%、99.6%和40.9%、83.6%。強耐蔭性品種南豆12在W0和W1干物質積累高于南豆032-4,差異顯著,但W2處理下差異不顯著(P<0.05),表明中度遮蔭下大豆的光合速率仍保持較高水平,且強耐蔭性品種在遮蔭條件下光合產物積累量較高。南032-4的W1和W2處理倒伏率較南豆12分別高出55.9%和2.57%(2014年和2015年2年均值),W1處理下南032-4表現中度倒伏,南豆12表現為輕度倒伏,而W2處理下南032-4和南豆12均表現為嚴重倒伏,表明中度遮蔭下大豆品種間倒伏差異顯著,不耐蔭性品種倒伏程度嚴重。同一遮蔭程度下,南豆12抗折力降低幅度(39.8%)高于南032-4(38.425%),但W1和W2處理后南豆12的抗折力比南032-4高27.3%和26.6%(2014和2015年2年均值)。同一遮蔭程度下強耐蔭性品種南豆12莖稈抗折力和抗倒伏指數均顯著高于南032-4(P<0.05),而株高表現相反。【結論】隨遮蔭程度增加,大豆光合積累量減少,倒伏嚴重;強耐蔭性品種在中度遮蔭下能保持較高光合能力和抗倒伏能力,具有較強的耐蔭性,但過度遮蔭后,其耐蔭性與弱耐蔭材料差異不顯著。因此,在大豆玉米間套作種植模式下,適當減少弱光脅迫程度,才能發揮大豆的耐蔭和抗倒潛力。
    植物保護
    小麥赤霉病抗性機理研究進展
    劉易科,佟漢文,朱展望,陳泠,鄒娟,張宇慶,高春保
    中國農業科學. 2016, 49(8):  1476-1488.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.005
    摘要 ( 493 )   HTML ( 6 )   PDF (442KB) ( 914 )   收藏
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    赤霉病(Fusarium head blight,FHB)是小麥最主要的病害之一,嚴重影響小麥生產安全和食品安全,研究小麥赤霉病抗性機理對于解決小麥赤霉病這一世界性難題具有重要意義。根據對赤霉病的抗性表現形式,將小麥赤霉病抗性分為五個大類,分別為抗侵入(Type I)、抗擴展(Type II)、籽粒抗感染(Type III)、耐病性(Type )和抗毒素積累(Type V)。小麥赤霉病的抗性機理可以分為形態機制和生理機制,形態抗性機制是被動的,株高、抽穗期、花期長短、花藥擠出程度、有芒無芒、穗長、穗密度、穎殼張開程度和穗部蠟質程度等形態特征均可能與赤霉病抗侵染特性有關。細胞學研究表明,病原菌侵染后抗病品種可迅速從細胞結構和生理生化方面產生防衛反應,通過乳突、胞壁沉積物的形成以及木質素、硫堇、富含羥脯氨酸糖蛋白和水解酶類等的增長來協同抵御病菌在體內的擴展。在植物復雜的信號途徑中,水楊酸(SA)、茉莉酸(JA)和乙烯(ET)3種信號途徑在植物抵御病原菌入侵中的作用最為重要,SAET信號途徑對小麥赤霉病抗性方面的作用目前還存在一定爭議,而JA信號途徑在小麥赤霉病抗性中積極作用已經被多數研究者所證實。迄今為止,人類定位了200個以上不同類型的抗赤霉病QTL位點,這些位點分布于所有的小麥染色體,其中的22個QTL位點被不同的作圖群體所定位,包括2個定位在3BS和6BS染色體上穩定的抗擴展位點Fhb1Fhb2,以及2個定位在4B和5A染色體上的抗侵染位點Fhb4Fhb5在受到病原菌侵染后,植物會產生一系列復雜的信號途徑激活應答反應,誘導抗病相關基因的表達,進而引起蛋白以及代謝水平的變化,抵御病原菌的侵襲,研究表明,病程相關蛋白基因、抗菌肽基因、轉錄因子基因、脫毒相關蛋白基因以及其他赤霉病抗性相關基因均參與了小麥赤霉病抗性提高的過程隨著生物工程技術和生物信息技術的迅猛發展,將來可利用圖位克隆技術分離抗赤霉病主效基因,并在全基因組關聯分析和各種組學技術的基礎上,從全基因組和基因調控網絡水平上研究小麥赤霉病抗性機理以期在更深層次上理解小麥赤霉病的抗性機理
    蘋果樹腐爛病菌多聚半乳糖醛酸酶基因Vmpg7Vmpg8的功能
    許春景,吳玉星,戴青青,李正鵬,高小寧,黃麗麗
    中國農業科學. 2016, 49(8):  1489-1498.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.006
    摘要 ( 359 )   HTML ( 1 )   PDF (1445KB) ( 435 )   收藏
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    【目的】前期轉錄組分析表明蘋果樹腐爛病菌(Valsa mali)兩個多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase,PG)基因Vmpg7和Vmpg8在病菌侵染定殖過程中顯著上調表達。論文旨在分析Vmpg7Vmpg8在病菌營養生長、致病力、果膠酶活性、對果膠的利用等方面的作用及基因雙敲除對同家族內其他基因表達水平的影響,明確Vmpg7Vmpg8在病菌致病過程中的生物學功能,為進一步解析蘋果樹腐爛病菌致病分子機理提供基礎。【方法】通過qRT-PCR檢測基因在病菌侵染過程中的表達水平及基因雙敲除后PG家族內其他PG基因的表達量;利用double-joint PCR構建基因敲除載體并通過PEG介導的原生質體轉化技術進行基因敲除,經4對引物PCR檢測及Southern blot驗證獲得基因單敲除和雙敲除突變體,并利用gap-repair技術對基因進行回復;利用PDA培養基常規培養法觀察突變體營養生長狀況;通過離體接種富士蘋果葉片及枝條的方法檢測基因缺失對病菌致病力的影響;通過3,5-二硝基水楊酸(DNS)比色法檢測各突變體胞外果膠酶活性;利用Czapek培養基培養法分析突變體對果膠的利用情況。【結果】qRT-PCR分析表明,Vmpg7Vmpg8在病菌侵染3 d后分別上調表達27.73和8.19倍。通過基因敲除技術,分別獲得3個Vmpg7基因單敲除突變體、1個Vmpg8基因單敲除突變體和3個Vmpg7/Vmpg8基因雙敲除突變體,并獲得了Vmpg7Vmpg8單敲除突變體的回復突變體。將突變體接種到PDA培養基上,菌落形態和生長速率均沒有發生變化;接種到蘋果葉片和枝條上,Vmpg7單敲除突變體及Vmpg7/Vmpg8雙敲除突變體在葉片和枝條上的致病力顯著降低,而Vmpg8單敲除突變體在葉片上的致病力顯著降低;進一步對果膠酶活性及對果膠的利用分析,發現Vmpg8單敲除突變體及Vmpg7/Vmpg8雙敲除突變體胞外果膠酶活性均顯著降低,且所有突變體在果膠培養基上生長均明顯減慢。此外,基因回復后突變體的致病力、果膠酶活性及在果膠上的生長速率均回復到野生型菌株03-8水平。重要的是,Vmpg7/Vmpg8雙敲除后影響了PG家族中其他PG基因的表達水平,3個基因顯著上調表達。【結論】多聚半乳糖醛酸酶基因Vmpg7Vmpg8可能與同家族內其他基因協同作用,通過調節果膠酶活性參與蘋果樹腐爛病菌致病過程。
    基于線粒體DNA-COI序列的禾谷孢囊線蟲和菲利普孢囊線蟲雙重PCR檢測
    牛雯雯,王 暄,李紅梅,鞠玉亮,萬文文
    中國農業科學. 2016, 49(8):  1499-1509.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.007
    摘要 ( 233 )   HTML ( 1 )   PDF (692KB) ( 663 )   收藏
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    【目的】設計禾谷孢囊線蟲(Heterodera avenae)和菲利普孢囊線蟲(Heterodera filipjevi)特異性引物,建立同步快速檢測這兩種線蟲的雙重PCR體系,為中國小麥孢囊線蟲(cereal cyst nematodes,CCN)的田間快速診斷與綜合治理提供技術支持。【方法】通過比對分析10種植物寄生線蟲24個群體的線粒體DNA(mtDNA)COI序列,分別設計并篩選禾谷孢囊線蟲和菲利普孢囊線蟲的上游特異性引物HaF8和HfF9,以及下游通用引物HafR8;通過引物濃度比和退火溫度的優化,建立針對這兩種CCN的雙重PCR檢測體系;利用該體系對中國黃淮麥區部分CCN樣品進行種類鑒定。【結果】篩選并獲得的特異性引物HaF8/HafR8及HfF9/HafR8,可在一步PCR反應中實現對禾谷孢囊線蟲和菲利普孢囊線蟲的特異性檢測。引物HaF8/HafR8對禾谷孢囊線蟲的特異性擴增產物為200 bp,而HfF9/HafR8對菲利普孢囊線蟲的特異性擴增產物為320 bp,條帶區分較明顯。對雙重PCR檢測體系的優化發現,引物HaF8、HfF9、HafR8的退火溫度為58℃時,該檢測體系具有較高的特異性和擴增效率;引物HaF8﹕HfF9﹕HafR8濃度比為0.24﹕0.16﹕0.4 μ·L-1時,該檢測體系能從不同供試線蟲中同時特異性地檢測出禾谷孢囊線蟲和菲利普孢囊線蟲,且擴增效率較高。該檢測體系對禾谷孢囊線蟲和菲利普孢囊線蟲單孢囊的檢測靈敏度為1/2 000 000個孢囊,而對2齡幼蟲的檢測靈敏度則分別為1/640條線蟲和1/1 280條線蟲。對采集自中國黃淮麥區CCN病田的14份土樣進行雙重PCR檢測,發現有8個樣本只擴增出200 bp的條帶,表明這些樣本的CCN種類為禾谷孢囊線蟲,有4個樣本只擴增出320 bp的條帶,表明CCN種類為菲利普孢囊線蟲,2個樣本同時擴增出200和320 bp兩個條帶,表明樣品為禾谷孢囊線蟲和菲利普孢囊線蟲的混合發生。以上結果表明,該檢測體系可以成功用于兩種小麥孢囊線蟲田間復合侵染情況的快速診斷。【結論】基于mtDNA-COI序列開發的特異性引物以及建立的雙重PCR檢測體系,可用于禾谷孢囊線蟲和菲利普孢囊線蟲田間單一和混合發生樣本的同步快速檢測。
    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    中國稻田土壤基礎地力的時空演變特征
    李建軍,徐明崗,辛景樹,段建軍,任意,李冬初,黃晶,申華平,張會民
    中國農業科學. 2016, 49(8):  1510-1519.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.008
    摘要 ( 351 )   HTML ( 1 )   PDF (651KB) ( 534 )   收藏
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    【目的】探明1988年以來中國糧食主產區稻田土壤基礎地力的差異與時空演變特征,為地力提升和實現水稻的穩產高產提供科學的施肥依據。【方法】結合水稻土實際情況,并參考生產力模型、土壤質量系數模型等修正得出土壤生產力指數模型(PI)和土壤基礎地力指數模型(BPI)的計算公式并驗證,同時以全國水稻土監測數據資料為基礎,將統計所得的各肥力指標和權重因子采用數值歸一化處理,運用土壤生產力指數模型和土壤基礎地力指數模型方法綜合分析;并進一步與產量和基礎地力貢獻率相結合驗證,從而定量地分析出中國糧食主產區間稻田土壤基礎地力的高低差異和時空演變特征。【結果】1988—2012年間,長江中下游、東北、西南以及華南4個區域稻田土壤基礎地力BPI值(P<0.05)與土壤生產力PI值(P<0.01)均呈顯著上升趨勢。其中,長江中下游區的BPI值增幅最大,從0.031上升至0.108,增幅為248.4%,其次為華南區,從0.127上升至0.289,增幅為128.0%,東北區的BPI值到2012年為止,增幅為71.7%,西南區BPI值從0.028上升至0.046,增幅為65.8%;而長江中下游區、東北區、西南區和華南區土壤生產力水平(PI值)平均每年分別升高0.0015、0.0042、0.0022和0.0113。各大區稻田土壤基礎地力(BPI值)與相對應的施肥區產量之間存在顯著正相關關系(P<0.05),即各施肥區水稻產量隨著稻田土壤基礎地力的提升而呈增加趨勢,即土壤基礎地力的提升可以實現土壤生產力的提高。25年來4大區稻田土壤基礎地力水平(BSPI值)以長江中下游區為最高,華南區土壤基礎地力最低,而西南區略高于華南區,但二者差異較小;而最近10年(2003—2012年)間,長江中下游區的BSPI值也明顯高于其他3區,西南區土壤基礎地力水平最低,東北區與華南區無明顯差異;并且區域間BSPI值的變化趨勢與土壤基礎地力產量的變化趨勢相吻合。【結論】近25年來中國糧食主產區稻田土壤基礎地力總體上呈上升趨勢,稻田土壤基礎地力和稻田土壤生產力均隨時間不斷提升,長江中下游、東北、西南和華南4區稻田土壤基礎地力BPI值與相對應的施肥區產量均呈顯著正相關關系,土壤基礎地力的提升還可以實現土壤生產力的提高。提出了全國尺度上土壤基礎地力的評價方法和指標。近10年來(2003—2012年)農民習慣性耕作施肥管理水平下,各區域土壤基礎地力的高低順序為:長江中下游區>東北區≥華南區>西南區;而在全國尺度上,稻田BSPI值越高,無肥區產量也越高,基礎地力貢獻率也越高;反之,基礎地力越低,水稻產量也就越低,基礎地力貢獻率也越低。
    長期施肥紫色水稻土磷素累積與遷移特征
    樊紅柱,陳慶瑞,秦魚生,陳琨,涂仕華
    中國農業科學. 2016, 49(8):  1520-1529.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.009
    摘要 ( 253 )   HTML ( 1 )   PDF (509KB) ( 712 )   收藏
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    【目的】探討長期不同施肥對鈣質紫色水稻土磷素累積與遷移的影響。【方法】以長期肥料定位試驗不同施肥處理的土壤為研究對象,試驗處理包括不施肥(CK)、氮肥(N)、氮磷肥(NP)、氮磷鉀肥(NPK)、有機肥(M,鮮豬糞)、有機肥+氮肥(MN)、有機肥+氮磷肥(MNP)和有機肥+氮磷鉀肥(MNPK)8種施肥方式,研究不同施肥處理條件下鈣質紫色水稻土磷素平衡、累積和去向狀況,以及不同施肥方式對耕層(0—20 cm)土壤全磷、有效磷演變規律及土壤剖面(0—100 cm)全磷、有效磷遷移特征。【結果】鈣質紫色水稻土33施用磷肥CKN作物籽粒和秸稈磷素攜出總量為613.12 kg·hm-2,種苗、根茬、雨水及灌溉水帶入土壤總磷量為106.61 kg·hm-2長期不施用磷肥土壤磷素表現出虧缺狀況,年虧缺量為15.35 kg·hm-2,且土壤磷含量隨種植年限延續而下降,土壤全磷含量年均減少量為0.0011 g·kg-1、有效磷含量年均減少量為0.029 mg·kg-133年單施無機磷肥NPNPK土壤磷素投入總量為1 880.03 kg·hm-2、作物攜出磷量為1 275.40 kg·hm-2有機肥處理MMN土壤投入磷量為2 532.68 kg·hm-2、攜出磷量為757.50 kg·hm-2;有機無機磷肥配施MNPMNPK土壤投入和攜出磷量分別為4 305.111 436.64 kg·hm-2;不同施肥處理土壤磷素投入量都明顯高于作物攜出量,導致單施無機磷肥、單施有機磷肥和有機無機磷肥配施處理土壤磷素年盈余量分別為18.3253.7986.92 kg·hm-2年未知去向磷量分別為4.9934.9659.39 kg·hm-2,土壤全磷含量年增加量分別為0.0150.00180.018 g·kg-1,有效磷含量年增加量分別為1.130.0321.17 mg·kg-1長期不施用磷肥鈣質紫色水稻土全磷含量隨土層深度增加而降低,土壤有效磷含量則相反;長期施用磷肥土壤全磷和有效磷含量在土壤剖面都呈現出上下層高、中間低的空間分布格局。施用無機磷肥土壤磷素可遷移至6080 cm土層,施用有機磷肥或有機無機磷肥配施土壤磷素可遷移至100 cm以下;隨著磷肥施用年限持續,土壤磷素遷移深度和遷移量將會更大,有機肥的施用促使磷素向土壤下層遷移。【結論】連續數年施用磷肥后,土壤磷含量達到一定水平時應考慮減少磷肥用量,減少因有機肥過量施用導致的磷素快速積累和淋失。
    園藝
    著色與非著色蘋果品種中磷酸化蛋白質的鑒定與分析
    苑克俊,程來亮,牛慶霖,王江勇
    中國農業科學. 2016, 49(8):  1530-1539.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.010
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    【目的】蘋果著色是一個重要的質量性狀,構建蘋果磷酸化蛋白質組并進行鑒定與分析,了解在蘋果著色過程中的蛋白質磷酸化,為進一步闡明蘋果著色機理提供參考。【方法】以著色‘嘎拉’和非著色‘金冠’兩個品種蘋果果皮為試材提取總蛋白,用TiO2富集磷酸化肽段,對富集到的磷酸化肽段進行高效液相色譜分離,利用質譜鑒定磷酸化肽段,采用Mascot2.2和Proteome Discoverer1.4(thermo)軟件進行蛋白質查庫鑒定,使用的數據庫為Uniprot_Maloideae.fasta。對鑒定到的磷酸化肽段和蛋白質進行分析,找出著色與非著色蘋果品種中有差異的磷酸化蛋白質及其修飾位點。【結果】在著色蘋果品種中鑒定到1 323個蛋白質、3 339個肽段和225個磷酸化肽段,發現磷酸化蛋白質約200—225種;在非著色蘋果品種中鑒定到569個蛋白質、1 152個肽段和128個磷酸化肽段,發現磷酸化蛋白質約117—128種。比較分析表明,43個磷酸化肽段僅在非著色蘋果品種中發現,139個磷酸化肽段僅在著色蘋果品種中發現,在著色蘋果品種中有更多的蛋白質發生了磷酸化,其中質膜H+-ATPase在兩個蘇氨酸位點發生磷酸化,過敏原蛋白和兩個蛋白激酶在絲氨酸位點發生磷酸化,3個轉錄因子、1個鉀轉運蛋白和1個受體激酶都發生磷酸化。在兩個蘋果品種鑒定出的蛋白質中,發生蛋白質磷酸化的位點主要是絲氨酸,其次是蘇氨酸,在酪氨酸位點發生蛋白質磷酸化很少。蛋白質WD40和花青苷合成途徑中的相關酶蛋白C4H、4CL、CHS、CHI、F3′H、FLS、LDOX和UFGT在著色過程中未發生磷酸化。在著色和非著色蘋果品種中都存在MYBR轉錄因子,并且都發生了蛋白質磷酸化。【結論】在著色蘋果品種中產生了一些特有的磷酸化蛋白質,其中包括已知與著色相關的質膜H+-ATPase,蘋果著色可能受到蛋白質磷酸化的影響。
    新疆野蘋果的不同種下類型染色體核型分析
    馬衣努爾姑·吐地,張延輝,秦偉,司洪章,楊新峰
    中國農業科學. 2016, 49(8):  1540-1549.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.011
    摘要 ( 240 )   HTML ( 1 )   PDF (3354KB) ( 377 )   收藏
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    【目的】新疆野蘋果(Malus sieversii)是新疆伊犁地區的主要野生蘋果種質資源,是中國蘋果資源中的獨特分支,加強該資源的研究對保護蘋果種質資源的豐富性具有重大意義。對新疆野蘋果的不同種下類型進行細胞學分類,探討新疆野生蘋果種下類型之間的親緣關系,為新疆野蘋果資源的保護、開發與利用提供科學依據。【方法】以采自伊犁的新疆野蘋果24個種下類型為研究對象,在4月初至4月中旬,選取其幼嫩的莖尖,采用改進的適合新疆野蘋果核型分析的染色體制片方法進行壓片,并根據不同種下類型染色體數目及其相對長度、平均臂比等核型指標,觀察分析新疆野蘋果24個種下類型染色體的核型特征。【結果】(1)新疆野蘋果24個種下類型均為二倍體,染色體數目為34條,所有種質染色體相對長度平均值為3.23 μm,屬小染色體。從著絲點位置觀察,多數類型均含有不同數量的m和sm染色體,個別類型只有m染色體,核型公式為2n=2x=34=34m、2n=2x=34=30m+4sm、2n=2x=34=28m+6sm、2n=2x=34=32m+2sm等4種類型。從染色體長度觀察,除了香酸野蘋果和長柄紅霞果以外,其他的類型均含有不同數目的長染色體(L)、中長染色體(M2)、中短染色體(M1)以及短染色體(s)等4種類型,沒有發現隨體。(2)染色體結構特征方面,新疆野蘋果24個種下類型染色體的平均臂比為1.27—1.56,核型不對稱系數為56.01%—63.39%。核型類型大部分為1A和1B型,也有個別的2A和2B;1A、1B、2A、2B所占的比例分別為41.67%、37.5%、8.33%和12.50%。(3)進化趨勢圖顯示,黃圓野蘋果最為特殊,其核型不對稱系數最高(63.39%),其進化程度最高,其次是霍城圓果野蘋果和清香野蘋果,小花野蘋果的進化程度最低(56.01%);其余20個種下類型進化趨勢具有較高的一致性,趨勢較為集中;其中,大扁心野蘋果的進化程度最低。(4)聚類分析顯示,24個種下類型分為3類,第一類包括9個種下類型,它們具有較高的核型特征相似性,大多數類型的平均臂比大于其他類型,結合進化趨勢結果,發現它們的進化趨勢比別的類群較高;第二類包括11個,核型類型大多數為1B、2A、2B;第三類4個類型,它們的平均臂比和核型不對稱系數最小,核型類型屬于1A和1B,說明這類群的遺傳相對穩定。【結論】新疆野蘋果24個種下類型的核型特征有一定差異,根據核型特征,可以對其進行分類;與傳統分類方法比較,其揭示的種下類型之間的親緣關系更加明晰,聚類結果更能反映出類型之間的一致性與差異性。結合核型特征可初步判斷種下類型的進化趨勢,這對進一步研究新疆野蘋果種下類型的系統進化有重要參考作用。
    貯藏·保鮮·加工
    羧甲基纖維素鈉對大豆分離蛋白骨粘合性能的影響
    張逸婧,陳海娟,呂 奕,劉永祥,湯曉智,沈新春
    中國農業科學. 2016, 49(8):  1550-1558.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.012
    摘要 ( 261 )   HTML ( 1 )   PDF (1090KB) ( 359 )   收藏
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    【目的】以體外動物骨骼為試驗對象,研究羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)對大豆分離蛋白(soybean protein isolate,SPI)膠粘合性能的影響,探討其作為醫用骨粘合劑的潛在可能。【方法】利用動態流變儀、圓二色光譜(CD)、ANS熒光探針法、掃描電鏡等方法,分析CMC-Na對SPI膠零切黏度、二級結構(α-螺旋,β-折疊,β-轉角和無規則卷曲)、疏水性、表面形態的影響,并結合以體外動物骨骼為試驗對象,用萬能材料試驗機測定CMC-Na對SPI膠粘合強度的影響。【結果】SPI膠的粘合強度隨著濃度的升高而增大,濃度大于10%時粘合強度呈下降趨勢;微量CMC-Na(0.01%)的添加能顯著提高低濃度SPI膠(2%)的粘合強度(是未添加時的2.4倍,P<0.01)。且粘合強度和零切黏度呈顯著正相關關系(r=0.815,P=0.036);微量CMC-Na的添加能改變SPI膠的二級結構,其中β-折疊含量由42.2%上升至49.1%,β-轉角由2.1%上升至7.3%,α-螺旋由28.0%下降至19.7%,無規則卷曲由27.7%下降至23.9%。CMC-Na的添加提高了SPI膠的疏水性,適度的疏水改性有助于增強粘合強度。掃描電鏡圖譜顯示,CMC-Na的添加使SPI膠表面顆粒的排布更加規整和致密,更利于與骨骼粘合。【結論】CMC-Na的添加,導致SPI膠二級結構的改變。α-螺旋含量降低而β-折疊含量增加,表明蛋白質分子展開程度增加,內部疏水基團暴露,表面疏水性提高,增加了SPI膠零切黏度,從而顯著提高低濃度SPI膠的骨粘合強度;而低濃度SPI膠更利于機體吸收。因此,添加CMC-Na的SPI膠更有潛力作為骨粘合劑應用于醫療領域。
    堿性雙氧水預處理對蘋果渣化學組分和酶解得率的影響
    尤毅娜,鄧 紅,孟永宏,房 杰,郭玉蓉,張 英
    中國農業科學. 2016, 49(8):  1559-1566.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.013
    摘要 ( 275 )   HTML ( 1 )   PDF (1629KB) ( 403 )   收藏
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    【目的】利用濃度為4.5%、pH 11.5的雙氧水(alkaline hydrogen peroxide,AHP)預處理蘋果渣,研究其對蘋果渣化學組分、木質素的去除率和纖維素酶的酶解得率的影響。【方法】以木質素的去除率為指標,優化AHP預處理的溫度和時間,經過過濾收集固體組分、干燥后,制得預處理后的蘋果渣。根據AHP預處理前蘋果渣中纖維素、半纖維素的含量、木質素的含量以及酶解總糖含量,分析AHP在最優預處理溫度下,不同預處理時間對蘋果渣纖維素、半纖維素的含量及回收率,木質素的含量及去除率、酶解糖得率的影響。通過掃描電鏡(scanning electron microscope,SEM)、熱重分析法(thermogravimetry/differential thermogravimetry,TG/DTG)和傅里葉變換紅外光譜(fourier transform infrared,FTIR)表征AHP處理前后的蘋果渣物理結構、化學組分的變化。【結果】預處理的時間和溫度對蘋果渣木質素的去除率有顯著的影響。綜合考慮各方面的因素,尤其是經濟效益,當預處理時間為2 h、溫度為50℃時,木質素的去除率最優,可達到56.68%。在最優的預處理溫度下,分析不同預處理時間后蘋果渣的組分變化及酶解得率。當預處理時間為2 h時,纖維素、半纖維素回收率可達99.86%,非常接近未處理果渣中的含量;蘋果渣的酶解糖得率可達到0.54 g·g-1,是未處理果渣酶解得率的2倍。掃描電鏡(SEM)圖像對比說明AHP預處理使得果渣的物理結構變得多孔而疏松,纖維束變得寬松而粗糙,內表面積無限增大。熱重分析法(TG/DTG)表明AHP預處理明顯提高了纖維素組成單體的純度,減少了預處理后果渣中木質素及殘留物的含量。紅外光譜(FTIR)研究揭示AHP預處理可以破壞木質素的化學結構,組成木質素的愈創木基、紫丁香基和對羥苯基等基本物質的結構被AHP破壞,從而使得AHP處理后果渣中木質素的含量明顯降低。【結論】雙氧水是一種有效的蘋果渣預處理劑,其預處理效果與預處理的溫度和時間有密切聯系。
    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    轉β-甘露聚糖酶基因克隆豬的制備與分析
    張茂,張冠冠,劉德武,蔡更元,吳珍芳,李紫聰
    中國農業科學. 2016, 49(8):  1567-1576.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.014
    摘要 ( 223 )   HTML ( 1 )   PDF (1437KB) ( 417 )   收藏
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    【目的】將前期構建的含有黑曲霉β-甘露聚糖酶基因manA的質粒pPSPBGP-manA轉染杜洛克豬胎兒成纖維細胞,利用G418篩選出轉基因細胞系,通過體細胞核移植方法生產出轉manA基因豬,利用分子生物學方法對轉基因豬進行陽性鑒定、基因及蛋白表達水平的檢測,同時測定轉基因豬唾液β-甘露聚糖酶酶活、糞便營養物質含量,旨在為生產及進一步研究轉manA基因豬提供一些科學依據。【方法】用限制性內切酶Not I將質粒pPSPBGP-manA線性化并通過脂質體法將其轉入杜洛克豬胎兒成纖維細胞,然后用不同濃度的G418進行篩選、維持培養,將篩選后的細胞進行體細胞核移植生產克隆豬;克隆豬出生后采取尾組織樣用酚-氯仿法提取基因組DNA進行PCR及Southern blotting鑒定陽性轉基因豬;收集轉基因豬唾液并利用DNS法進行β-甘露聚糖酶活性測定,同時收集轉基因豬糞便測定糞便中營養物質含量;取轉基因豬的腮腺、頜下腺、舌下腺、心臟、肝臟等組織并用Triol法提取RNA,然后進行RT-PCR鑒定manA基因的表達,再進行相對定量PCR檢測manA基因在不同個體及組織間的表達差異;通過Western blotting 技術分析轉基因豬外源性manA基因的蛋白表達水平。【結果】經G418篩選后進行PCR鑒定得到陽性轉基因細胞系;通過體細胞核移植方法生產出21頭克隆豬,經PCR及Southern blotting鑒定出16頭轉基因豬,陽性率為76%;轉基因豬唾液中β-甘露聚糖酶的活性為(0.092±0.003)U·mL-1,糞便中粗蛋白含量明顯降低;經RT-PCR、相對定量PCR鑒定,manA基因在轉基因豬腮腺和舌下腺組織中特異表達,其它組織不表達,腮腺組織表達量高于舌下腺組織;Western blotting檢測發現在腮腺和舌下腺組織中有manA的表達。【結論】通過G418篩選得到轉manA基因細胞系并成功得到轉manA基因豬,外源manA基因能夠在轉基因豬中腮腺和舌下腺組織特異性表達,為轉manA基因豬的生產及進一步研究奠定了基礎。
    胃腸道黏液層中Akkermansia muciniphila的定殖研究及其與宿主的相互作用
    馮澤猛,包顯穎,印遇龍
    中國農業科學. 2016, 49(8):  1577-1584.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.015
    摘要 ( 351 )   HTML ( 4 )   PDF (371KB) ( 771 )   收藏
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    動物胃腸道中定植著數量巨大的腸道微生物,影響宿主動物的代謝和發育。腸道微生物在營養物質交換、信息傳遞和抵抗病原微生物入侵方面均發揮著重要的作用。依據定植部位,可以分成黏液層微生物和腸腔內微生物,Akkermansia muciniphila偏好地定植于腸道黏液層,對機體活動影響廣泛。在腸道中,Akkermansia muciniphila可以特異地降解黏蛋白和低聚糖,分別產生短鏈脂肪酸和丙酸,在為宿主提供能量的同時也促進了自身的定植。而與此同時,機體黏蛋白的降解會促使宿主補償產生更多的黏蛋白,進而降低宿主蛋白的沉積。Akkermansia muciniphila的定植還可減緩脂肪沉積,延緩糖尿病。在腸道微生態系統中,該菌群并沒有嚴重的致病性,適宜豐度的Akkermansia muciniphila定植可以促進宿主免疫系統的發育,進而促進腸道健康。隨著更多科學研究的展開,胃腸道微生物在機體中的重要性得到呈現。作為目前國內外的研究熱點,Akkermansia muciniphila在機體腸道內的作用機制尚未完全明確。本文從Akkermansia muciniphila的定植環境、生理特性、對機體營養代謝的影響、與代謝性疾病及機體免疫相互作用等方面進行了綜述,Akkermansia muciniphila為很有潛力的生物標記,應用于營養狀態、代謝性疾病、免疫甚至癌癥的評估和檢測。
    應用SELDI-TOF-MS技術對患脂肪肝奶牛血漿差異蛋白的分離鑒定及生物學分析
    徐 闖,朱奎玲,陳媛媛,楊 威,夏 成,張洪友,吳 凌,舒 適,沈泰鈺,于洪江,許秋實,張子揚
    中國農業科學. 2016, 49(8):  1585-1598.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.016
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    【目的】脂肪肝是圍產期奶牛主要代謝性疾病之一,50%產后奶牛受其影響。產后奶牛生產力降低、繁殖性能低下、免疫功能減弱、肝功能衰竭和過早死亡都與脂肪肝有關。表面增強激光解析/電離飛行時間質譜(SELDI-TOF-MS)是一種對生物樣本蛋白質研究的新型高敏感性蛋白質組學方法,文章旨在探討脂肪肝奶牛血漿蛋白質組學特征。【方法】于黑龍江某集約化養牛場選擇產后7—28d,1—2胎次荷斯坦奶牛40頭。清晨空腹尾靜脈采血10mL,應用肝素抗凝(150U)迅速離心(3 000 r/min,5 min)分離血漿,置于-80℃冰箱冷凍保存。依據血漿甘油三酯(TG>0.20 mmol·L-1, 血漿β-羥丁酸(BHBA>1.2mmol·L-1)濃度和臨床癥狀,將其分為試驗組(T)20頭和健康對照組(C)20頭。應用SELDI-TOF-MS技術測得血漿蛋白質譜,利用Ciphergen Protein Chip Software (Version 3.1.1)對在試驗組和對照組所有樣品中得到的峰圖進行分析,得到原始數據。將兩組之間的數據峰值做wilcoxon sum rank test統計檢驗,用計算出的P值判斷峰在兩組中是否有顯著差異。以0.01作為P值的閾值,篩選出P值小于0.01的差異峰。在得到的差異峰中,將差異峰的m/z值與Swissport蛋白數據庫中多肽的理論荷質比 (mass to charge ratio,m/z)進行比較,找到最相似的蛋白作為差異峰可能檢測蛋白的預測結果。【結果】與對照組相比,試驗組奶牛血漿蛋白質譜存在39個差異峰,在得到的39個差異峰中,將差異峰的m/z值與Swissport蛋白數據庫中多肽的理論荷質比值進行比較,最終獲得26個可預測的差異峰,預測蛋白11種。結果顯示,相對于C組,11種預測蛋白在T組中均表達下調。通過生物信息學(Network,GO,Pathway)分析,應用Cytoscape軟件對獲得的11種蛋白進行牛類基因網絡搜索,得到Networks分析結果圖。在數據庫中搜索到了試驗結果中的淀粉樣肽前體蛋白(amyloid precursor protein, APP)和纖維蛋白原α鏈(fibrinogen alpha chain, FGA)兩種差異蛋白,并得到其相關的Networks分析結果。應用Cytoscape軟件中BinGO插件對11種蛋白進行GO分析,并得到GO分析結果。對這些蛋白質經軟件搜庫得到已經注釋的差異蛋白有9種,分別為FGA、血清淀粉樣蛋白A (serum amyloid A protein, SAA)、血漿蛋白酶c1抑制劑(plasma protease c1 inhibitor, SERPING1 or C1INH)、血清載脂蛋白-CⅢ(apolipoprotein c-Ⅲ,ApoCⅢ)、海帕西啶(hepcidin, HAMP)、骨橋蛋白(osteopontin, OPN or SPP1)、 甲狀腺素運轉蛋白(transthyretin, TTR)、胱蛋白酶抑制劑C (cystatin-c, CysC or CST)、神經分泌血管生長因子蛋白(neurosecretory protein, VGF)。應用KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)pathway數據庫搜索。搜索結果顯示只有6種蛋白質可在數據庫中搜到,分別是FGA、SERPING1、APO-CⅢ、APP、CysC、SPP1。并得到其相關的Pathway分析結果。這些蛋白可能是與奶牛脂肪肝發病機制相關的物質。【結論】應用SELDI-TOF-MS技術有效的分離了健康牛與患病牛之間的血漿差異表達蛋白,均在肝臟代謝或脂肪肝疾病發生發展過程中起重要的調節作用,對探究奶牛脂肪肝發病機理及其對機體生物學功能的影響具有重要的理論價值。差異蛋白對奶牛脂肪肝的發病機理的影響尚待進一步研究。
    中華蜜蜂CREB基因的克隆及表達
    張麗珍,王子龍,曾志將
    中國農業科學. 2016, 49(8):  1599-1606.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.017
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    【目的】克隆中華蜜蜂(Apis cerana cerana)的cAMP反應原件結合蛋白(cAMP response element binding protein,CREB)基因全長cDNA序列,預測該基因及其編碼蛋白的理化性質,并解析中華蜜蜂CREB在大腦中的表達特征,為研究該基因在中華蜜蜂學習記憶過程中的生物學功能提供基礎。【方法】以中華蜜蜂為試驗材料,解剖其大腦獲得腦組織,提取大腦組織的總RNA。在此基礎上,利用RT-PCR技術克隆中華蜜蜂大腦的CREB基因(AcCREB),然后用DNAstar軟件中的Seqman程序將CREB正反向測序后的序列拼接獲得CREB基因的cDNA序列,其氨基酸序列通過Bioedit軟件按照六框翻譯而成;用BLASTn和BLASTp進行序列比對分析;用ClustalX進行多重序列比對和同源性比較;用MEGA軟件的鄰接法(neighbor-joining)構建系統進化樹,明確其系統進化關系。并通過SMART數據庫分析AcCREB的結構域。另外,將解剖好的蜜蜂大腦制成石蠟切片,并采用地高辛原位雜交技術分析AcCREB在中華蜜蜂大腦中的分布表達情況。【結果】中華蜜蜂CREB基因的cDNA全序列全長890 bp,編碼240個氨基酸殘基,序列提交到GenBank(登錄號為KC814690)。其編碼的蛋白預測分子質量為25.691 kD,等電點為5.82。結構域分析結果顯示,該蛋白具有AA 89—131的PKID和AA 176—237的BRLA兩個保守結構域。氨基酸序列比對結果顯示,中華蜜蜂與西方蜜蜂、熊蜂、切葉蜂、大黃蜂、印度跳蟻、家蠶、埃及伊蚊、瘧原蟲、人類、小鼠10個物種的同源蛋白相似度分別為98.76%、98.35%、97.11%、94.09%、72.22%、58.97%、44.69%、41.69%、36.89%、36.89%。系統發育樹顯示該基因編碼的蛋白質與西方蜜蜂的CREB親緣關系最近,與熊蜂、大黃蜂之間的親緣關系次之。另外,經過地高辛原位雜交技術處理后,在中蜂大腦蘑菇體的凱尼恩細胞、觸角葉周圍的細胞和大腦的髓質與小葉之間的細胞均有陽性著色,而且AcCREB在中華蜜蜂工蜂左右大腦的陽性著色不對稱。【結論】AcCREB的氨基酸序列與西方蜜蜂、熊蜂、切葉蜂、大黃蜂高度同源,且基因在大腦中的分布暗示其可能參與了中華蜜蜂學習記憶過程。
    家蠶BmYki-1基因鑒定與表達特征
    楊麗群,賈樂梅,唐梅,陳毅彪,崔紅娟
    中國農業科學. 2016, 49(8):  1607-1616.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.018
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    【目的】Hippo信號通路中的核心激酶通過磷酸化作用于轉錄共激活因子Yki來調控下游基因的表達,在控制器官大小、細胞增殖與凋亡等方面起關鍵作用。家蠶(Bombyx mori)作為鱗翅目模式昆蟲,對其Hippo通路研究較少。論文旨在通過鑒定家蠶BmYki-1并對其序列信息和表達特征進行分析,為進一步研究中腸中Hippo信號通路提供基礎,更好地了解Hippo信號通路在腸道穩態維持及組織損傷修復方面的調控機制。【方法】利用NCBI數據庫及家蠶基因組數據庫等相關信息,以哺乳動物和果蠅的Yki蛋白序列為依據,對家蠶Yki基因的同源序列進行鑒定;以家蠶大造品系為研究材料,利用PCR和cDNA末端快速克隆技術克隆獲得家蠶BmYki兩種可變剪切體的全長序列BmYki-1和BmYki-2,并基于生物信息學方法對兩種剪切體的基因序列特征及蛋白結構特征進行分析;重點對BmYki-1在家蠶中腸組織中的功能進行探索;利用半定量PCR檢測家蠶L5D3不同組織及中腸各個齡期BmYki-1表達情況;構建BmYki-1過表達載體并轉染家蠶胚胎細胞系對其進行亞細胞定位分析;實時熒光定量PCR(qRT-PCR)檢測用博來霉素損傷的家蠶中腸中BmYki-1的表達情況。【結果】家蠶中存在兩種可變剪切形式的BmYki,分別為BmYki-1和BmYki-2,在家蠶基因組數據庫中對應的注釋號分別為BGIBMGA0082-TA和BGIBMGA0081-TA,其開放閱讀框(ORF)分別為1 329和1 227 bp,分別編碼442和408個氨基酸,其蛋白質分子量分別為48和44.1 kD,等電點分別為5.18和5.50,在139—171、220—252氨基酸處均各有1個WW結構域。多物種進化樹表明,家蠶BmYki-1與同為鱗翅目的昆蟲臍橙螟的親緣關系最近,與鞘翅目、膜翅目昆蟲較近,與雙翅目昆蟲較遠,而與脊椎動物的親緣關系最遠。結果顯示BmYki-1在家蠶中腸和絲腺中特異表達,中腸不同齡期表達譜分析結構顯示表達量從2眠開始上調,在5齡的前中期表達水平較高。亞細胞定位試驗表明BmYki-1蛋白在家蠶胚胎細胞系中主要存在于細胞核中,但在細胞質中也有分布。與對照相比,用博來霉素損傷的家蠶中腸中BmYki-1的表達量顯著上調。【結論】獲得了BmYki-1全長序列及時空表達特征,亞細胞定位BmYki-1蛋白主要在細胞核中,推測其在家蠶中腸細胞生長發育及損傷修復中起重要作用。
    研究簡報
    黏粒添加量對不同有機碳含量黑土抗壓特性的影響
    柴鑫,安晶,張玉龍,鄒洪濤,虞娜,范慶鋒
    中國農業科學. 2016, 49(8):  1617-1624.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.019
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    【目的】農業機械田間作業對土壤造成的碾壓會顯著影響土壤物理性質與結構,進而對作物產量與土壤環境產生重大影響。論文旨在探究不同黏粒添加量對有機碳含量不同的黑土土壤抗壓特性的影響規律。【方法】通過人工提取黏粒的方式向有機碳(TOC)含量不同的3種黑土(M0、M1、M2)中分別添加不同量的黏粒0、10%、20%、40%(記做C0、C1、C2、C3),制備不同TOC和黏粒含量的土壤樣品(M0C0、M0C1、M0C2、M0C3、M1C0、M1C1、M1C2、M1C3、M2C0、M2C1、M2C2、M2C3)。調整土壤含水量為20%,容重1.1 g·cm-3,進行室內單軸壓縮試驗,測定壓縮曲線并求得相應的土壤先期固結壓力σpkPa)與土壤壓縮指數Cc。【結果】有機碳含量相同的條件下,黏粒含量越高,壓縮曲線塑性部分的斜率越大;當黏粒含量相同時,外施壓力相同時,隨著有機碳含量的增加,土壤孔隙比隨之增大。黏粒添加量、TOC及其交互作用對黑土土壤的σpCc均會產生顯著影響(P<0.05);其中黏粒添加量與TOC均與土壤σp呈極顯著正相關關系,黏粒添加量與Cc相關關系并不顯著,且TOC與Cc之間相關性也并不明顯。【結論】黏粒與TOC含量的增加均會使黑土先期固結壓力增大;土壤TOC含量與黏粒含量越高,壓縮指數越大,土壤被壓縮后越容易發生形變。
    低氧脅迫對水稻幼苗根系功能和氮代謝相關酶活性的影響
    徐春梅,陳麗萍,王丹英,陳松,章秀福,石慶華
    中國農業科學. 2016, 49(8):  1625-1634.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.020
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    【目的】研究短期低氧脅迫對水稻幼苗根系生長、呼吸功能和氮代謝的影響,探討短期低氧脅迫影響水稻幼苗根系形態、分蘗、生物量的積累、根系呼吸強度以及氮代謝的生理機制,并分析低氧脅迫對水稻幼苗根系功能和氮代謝相關酶活性的影響,為探明低氧脅迫對水稻幼苗的傷害及其保護機制奠定基礎。【方法】正式試驗于2015年在中國水稻研究所網室進行。采用國際水稻研究所營養液配方進行水培試驗,以春優84和秀水09為材料,移栽行間距為20 cm,移栽7 d后利用在線溶氧儀設定2個氧濃度:低氧(0—1 mg·L-1)和對照(常規水培,不進行氧調節,水稻在自然狀態下生長),處理時間為12 d。采用便攜式溶氧儀(HACHHQ30d,美國)測定營養液中溶氧量。處理后每隔3 d測定分析根系活力、呼吸強度、氮代謝相關酶活性。處理結束時取樣測定分析株高、分蘗、葉綠素含量、根系形態和干物重等指標。【結果】短期低氧脅迫處理抑制水稻幼苗的生長。處理結束時,秀水09分蘗數、干物質的積累量分別比對照降低20.0%和7.78%。春優84分蘗數和干物質積累量分別比對照降低15.38%和6.28%。2品種根系體積以及粗根(根系直徑>0.8 mm部分的根量)、細根(活性根,根系直徑0.05—0.1 mm)根量也低于對照。葉片葉綠素含量、根系氮素吸收量以及可溶性蛋白質含量也受到低氧脅迫的抑制。秀水09各項指標分別比對照減少6.67%、15.11%和10.86%,春優84各項指標分別比對照減少5.18%、13.25%和6.67%,且秀水09的各項指標的減少量均大于春優84,說明秀水09對低氧脅迫較為敏感。2個品種的株高受低氧脅迫的誘導,秀水09比對照增加7.98%,春優84比對照增加3.30%。短期低氧脅迫對水稻幼苗根系呼吸強度的影響表現為抑制-促進-抑制,隨處理時間的延長抑制作用會降低。根系活力的變化趨勢同根系呼吸強度一致。水稻幼苗根系硝酸還原酶(NR)活性受低氧脅迫的誘導;根系谷氨酰胺合成酶(GS)活性在低氧脅迫0—6 d時受其誘導,9—12 d時受其抑制;低氧脅迫對水稻根系谷氨酸脫氫酶(GDH)活性的影響和品種有關,秀水09表現為促進-抑制,春優84則為抑制-促進-抑制。短期低氧脅迫處理抑制水稻幼苗的生長。【結論】水稻幼苗可以通過呼吸消耗、氮代謝相關途徑的改變,減輕低氧脅迫的傷害,從而維持其在低氧逆境下生存。
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