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當期目錄

    2016年 第49卷 第13期 刊出日期:2016-07-01
      
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    白菜型油菜自交親和性、角果及種子相關性狀的QTL定位
    孫倩倩,武劍,程鋒,王曉武,梁建麗,申書興
    中國農業科學. 2016, 49(13):  2449-2458.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.001
    摘要 ( 452 )   HTML ( 2 )   PDF (4892KB) ( 445 )   收藏
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    【目的】研究白菜型油菜的自交親和性、角果及種子相關性狀的QTL定位,為白菜型油菜自交親和品種、優良自交系的選育及其產量和品質的遺傳改良提供依據。【方法】以自交親和性較差的菜薹L58和自交親和性較好的白菜型油菜R-O-18構建的包含117個株系的RIL群體為試驗材料,利用已構建的包括372個InDel標記的分子遺傳圖譜,采用區間作圖法(IM)對花期親和指數、結角率、角果長度、角果喙長度、角果長寬比、角果喙長度/角果長度、每角果種子數、千粒重及種子顏色9個性狀分別進行QTL分析。【結果】RIL群體在自交親和性、角果及種子相關的9個性狀上表現為連續變異,并且變異幅度較大,均呈正態分布或偏正態分布,具有典型的數量性狀遺傳特點。花期親和指數與結角率、角果長度、角果喙長度、角果長寬比、每角果種子數、千粒重均存在極顯著的正相關,其中花期親和指數與每角果種子數間的相關系數最大,達到0.8487。與其他幾個性狀的相關性大小依次為:千粒重>結角率>角果喙長度>角果長度>角果長寬比。每角果種子數及千粒重均與結角率、角果長度、角果喙長度、角果長寬比呈現極顯著正相關,而每角果種子數與千粒重之間也存在極顯著的正相關(0.6477)。結角率、角果長度、角果喙長度與角果長寬比之間呈現顯著正相關;而角果喙長/角果長除了與角果長呈負相關,角果喙長度存在極顯著正相關性外,與其他性狀均不相關。共檢測到12個QTL位點,其中6個QTL位于A09連鎖群,10個QTL解釋大于10%的表型變異。2個控制花期親和指數的QTL均位于A09連鎖群上,分別可解釋13.1%和16.7%的表型變異;6個角果相關性狀的QTL,分別位于A06、A09和A10連鎖群上,單個QTL可解釋13.4%—17.7%的表型變異;4個種子相關性狀的QTL,分別位于A02、A05、A06和A09連鎖群上,可解釋7.9%—42.1%的表型變異,位于A09連鎖群的種子顏色QTL為主效位點,其加性效應值為1.22。【結論】共檢測到12個控制自交親和性(2個)、角果(6個)及種子相關性狀(4個)的QTL,其中,2個控制自交親和性的QTL,與前人得到的調控自交親和性主位點(S位點)不同,可能為控制自交親和性的非主效QTL位點。1個種子顏色QTL為主效位點。
    國家農作物種質資源平臺服務績效評價體系構建
    陳麗娜,方溈,司海平,陳彥清,曹永生
    中國農業科學. 2016, 49(13):  2459-2468.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.002
    摘要 ( 424 )   HTML ( 1 )   PDF (467KB) ( 389 )   收藏
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    【目的】國家農作物種質資源平臺在“十二五”期間轉為全面運行服務階段,建立有效的平臺服務績效評價體系對服務效果定量評價,便于上級主管部門根據平臺實現服務職能情況,確定資金的分配,保證平臺更好地運轉,提高平臺服務效果。【方法】從國家農作物種質資源平臺實際出發,在分析影響平臺服務效果相關因素的基礎上,按照評價指標科學性、全面性、系統性和持續性的原則,基于層次分析法構建了多維多指標的平臺服務績效評價體系。首先參考國家科技基礎條件平臺中心績效考核指標,對評價指標重新分類、整合,按照影響平臺服務效果的因素將評價指標分為不同維度,每一維度下又分成不同級別的評價指標。然后對經典的層次分析法進行改進,采取專家打分、歸一化處理等步驟確定各級評價指標的相對權重,并將各級評價指標的相對權重相乘,得到評價指標的實際權重。最后對各級評價指標加權計算,得到平臺服務效果整體評價值和某一維度下的評價值。【結果】使用該方法對國家農作物種質資源平臺“十二五”期間的運行服務數據定量分析,試驗結果如下:(1)平臺“十二五”期間整體運行服務效果良好且穩定增長。(2)平臺資源整合數量持續增加,但資源整合增速緩慢,資源鑒定評價和繁殖更新數目較少。(3)平臺運行管理服務規范,但多年很少變化。(4)服務成效增速顯著,資源服務量和信息服務量已達到一定規模,技術推廣等服務力度不夠。(5)服務用戶群體比較穩定,服務企業用戶比率增加。(6)平臺未來服務潛力提高很大。(7)科技支撐服務和典型服務數量增速明顯,但具體服務數量仍很有限。未來應進一步整合資源,加快資源鑒定評價和繁殖更新工作,滿足用戶多樣化的需求,提高平臺服務深度;加強平臺基礎設施建設,完善平臺運行管理體制,使平臺服務人員更加專業化,提高平臺服務效率;服務重點應繼續放在企業和個人用戶方面,提升創新能力,提高平臺服務廣度;重視平臺服務對高水平科研的支撐作用,規范專題服務流程,進一步提高平臺服務質量。【結論】該多維多指標的績效服務評價體系可對服務效果全方位評價,評價指標體現了服務深度、服務效率、服務廣度、服務質量及服務潛力等方面。
    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    長江中下游地區雙季早稻冷害、熱害綜合風險評價
    王春乙,姚蓬娟,張繼權,任義方
    中國農業科學. 2016, 49(13):  2469-2483.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.003
    摘要 ( 303 )   HTML ( 1 )   PDF (4149KB) ( 403 )   收藏
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    【目的】針對長江中下游地區雙季早稻生長過程中的冷害、熱害發生情況,對種植區進行綜合風險評價和區劃,以期科學指導長江中下游地區雙季早稻生產。【方法】利用長江中下游雙季早稻種植區1961—2012年氣象資料、1981—2010年農業氣象資料及氣象災害和社會統計資料,以發育期為時間尺度,為早稻生長季綜合災害發生情況構建危險性評價模型,為承災體的脆弱性構建脆弱性評價模型,為承災體的暴露性構建暴露性評價模型,為社會防災減災能力構建防災減災評價模型。依據災害風險形成機制,采用自然災害風險指數方法結合上述4要素構建綜合災害風險評價模型并對種植區進行風險區劃。【結果】用災害指標值、發育期權重系數、災種權重系數構建各發育期危險性評價模型,結果表明湖南南部和江西東南部危險度很低,冷害和熱害都很少發生,是優良的雙季早稻種植區。湖南、江西腹地危險度在0.3左右,是由于灌漿期熱害較強導致危險度略高。湖北地區危險度東高西低,種植條件略差,其中陽新和蘄春分別受分蘗期冷害和孕穗期冷害的嚴重影響,危險度較高。浙江除分蘗期危險度低之外,其他各發育期的危險度都比其他省高,特別是灌漿期高溫熱害嚴重影響早稻產量,是雙季早稻種植的高危險度區。以產量變異程度作為評價指標構建脆弱性評價模型,結果表明浙江中東部、江西中南部、湖北種植區脆弱度較低,湖南寧鄉、茶陵等地脆弱度較高,江西北部脆弱度最高,災害性天氣發生的年份當地產量波動較大。以植被覆蓋度為評價指標構建暴露性評價模型,結果表明湖南中東部和江西地區暴露度最高,雙季早稻種植面積占耕地面積最高達85%,而浙江和湖北雙季早稻種植區暴露度較低。以農業機械總動力、農民人均純收入和化肥施用量作為指標構建防災減災能力評價模型,結果表明浙江全省防災減災能力最高,湖南中部、湖北西部地區和江西南部防災減災能力較強,其他地區防災減災能力都偏低。以危險性、脆弱性、暴露性、防災減災能力4個要素作為風險評價因子共同構建風險評價模型,結果表明浙江中西部、江西東北部、湖南中部、湖北東部基本為高風險區,湖南南部、江西東南部和浙江東部大致處于低風險區,其他地區為中等風險區。【結論】長江中下游4省分別需采取不同措施降低雙季早稻種植風險:浙江中西部調整播期,江西加大資金投入,湖南調整產業結構,湖北改善種植條件。
    水分與玉米秸稈還田對小麥根系生長和水分利用效率的影響
    張素瑜,王和洲,楊明達,王靜麗,賀德先
    中國農業科學. 2016, 49(13):  2484-2496.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.004
    摘要 ( 434 )   HTML ( 1 )   PDF (1096KB) ( 585 )   收藏
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    【目的】通過兩年的防雨棚微區控水試驗,探索秸稈還田和水分調控對小麥根系生長、產量及水分利用效率的影響,為提高秸稈還田效果及推廣應用秸稈還田技術提供參考。【方法】試驗設玉米秸稈粉碎翻壓還田(RS)和秸稈不還田(CK)處理;3種土壤水分處理,分別為田間持水量的50%—55%(干旱處理,D)、60%—65%(輕旱處理,SD)和70%—75%(適宜水分處理,N)。測量土壤水分含量、根干重、根干重密度、根系活力、籽粒產量和水分利用效率等指標。【結果】干旱條件下小麥成熟期的次生根數顯著降低,與輕旱和適宜水分處理相比,不同生育時期小麥根系活力均顯著降低,0—25 cm土層中的根干重密度在不同的生育時期也基本表現為降低趨勢,產量下降幅度分別為4.34%—38.30%和14.30%—36.63%,但土壤貯水消耗量分別顯著增加7.92%—25.56%和31.34%—90.72%,水分利用效率分別顯著增加12.69%—30.09%和11.83%—32.88%。干旱條件下,與CK處理相比,RS處理在返青期和成熟期的單株次生根數分別提高了17.17%—29.41%和5.60%—27.86%,不同生育時期0—25 cm土層中根干重密度降低,花后根系活力及25—50 cm土層中根干重密度的下降幅度增大,產量和水分利用效率分別顯著降低了15.02%—19.52%和7.51%—14.56%。輕旱和適宜水分條件下,與CK處理相比,RS處理提高了不同生育時期的單株次生根數,減緩了小麥花后的根系活力及25—50 cm土層中的根干重密度下降幅度,并且增加土壤貯水消耗量,降低灌溉量及總耗水量,除2013—2014年小麥生長季適宜水分條件下不同還田方式間產量和水分利用效率差異未達顯著水平外,秸稈還田處理的產量和水分利用效率分別顯著提高了6.09%—9.18%和6.77%—11.13%。另外,秸稈還田方式與水分調控的交互作用顯著影響小麥產量和水分利用效率。【結論】在較好的土壤水分條件下(輕旱和適宜水分),秸稈還田對小麥根系生長具有正效應,有利于延緩根系衰老,增加土壤貯水消耗量、產量及水分利用效率,減少灌溉量;而在土壤水分條件較差時進行秸稈還田,小麥產量和水分利用效率顯著降低。
    黃河流域北部棉區棉花縮節胺化學封頂技術
    黎芳,王希,王香茹,杜明偉,周春江,尹曉芳,徐東永,盧懷玉,田曉莉,李召虎
    中國農業科學. 2016, 49(13):  2497-2510.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.005
    摘要 ( 258 )   HTML ( 2 )   PDF (805KB) ( 350 )   收藏
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    【目的】探討黃河流域北部棉區應用縮節胺(1,1-dimethyl-piperidinium chloride, DPC)對棉花進行化學封頂的可行性。【方法】于2012—2014年在河北省河間市瀛州鎮國欣科技園和北京市中國農業大學上莊實驗站進行,共包括6個獨立試驗。供試棉花品種為國欣棉3號(GX3)、欣抗4號(XK4)、石抗126(S126)和欣試17(XS17)。DPC化學封頂技術分為單獨應用常規DPC化控技術(簡稱DPC)、將常規DPC化控技術與增效型DPC(簡稱DPC+)相結合(簡稱DPC+DPC+)兩種方式,以在常規DPC化控基礎上進行人工打頂(簡稱DPC+MT)為對照。【結果】2012和2013年花鈴期(7—8月份)多雨,應用DPC化學封頂技術的棉株較高、新生果枝數較多,其中株高較DPC+MT增加10.6—12.3 cm,果枝數增加5.8—7.9臺。2014年花鈴期干旱少雨,DPC化學封頂的株高與DPC+MT相比無顯著差異,新生果枝數不超過3臺。DPC化學封頂對棉花產量的影響不顯著,但可發現2012年DPC+DPC+的產量表現出降低趨勢,且上部果枝成鈴少、新生果枝成鈴多,群體熟期有推遲現象。2013和2014年DPC+DPC+的產量和熟期則與對照相當或略有增減。DPC+的應用時間(7月中旬至7月底)和劑量(750—1 500 mL·hm-2)對棉花株型及產量的影響無顯著差異,但應避免在結鈴盛期(7月底)應用大劑量DPC+(1 500 mL·hm-2),以防延長后期棉鈴的成熟。與DPC+DPC+相比,單獨應用常規DPC化控技術進行化學封頂在多雨年份或高密度下對棉株的控長強度較弱,而且存在減產風險。【結論】應用DPC進行化學封頂在黃河流域北部棉區基本可行,實際應用時需要根據氣象因子和種植密度決定單獨應用常規DPC化控技術還是將常規DPC化控技術與增效型DPC的應用相結合。
    植物保護
    專題導讀:煙粉虱的有效治理有賴于基礎研究
    閆鳳鳴
    中國農業科學. 2016, 49(13):  2511-2513.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.006
    摘要 ( 236 )   HTML ( 1 )   PDF (242KB) ( 294 )   收藏
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      最新一期《自然》雜志(2016年6月23日)推出了中國特輯,中國國家自然基金委員會主任楊衛發文指出,必須提高中國基礎研究質量,為經濟發展提供長久持續的動力[1]。而在中國農業科學中,歷來有偏應用研究、輕基礎研究的傾向,雖然近年來有所改觀,但總體依然存在這類思維慣性。其實在農業病蟲害治理中,基礎研究可以說極大推動了治理理念和技術的發展,如昆蟲信息素的準確鑒定決定著田間誘捕效果,昆蟲毒理學研究為新農藥研發指明方向,害蟲的預測預報和檢疫有賴于昆蟲分類學等等,例子不勝枚舉。因此,為了害蟲的有效治理,我們必須給予害蟲相關的基礎研究以必要的重視。
      為應對煙粉虱(Bemisia tabaci)在世界范圍內的猖獗危害,各國科學科學家進行了大量卓有成效的基礎研究和防控工作,每兩年召開一次的國際煙粉虱大會極大推動了交流、合作和煙粉虱防控。中國昆蟲學家和植保科學家除了在煙粉虱治理方面的貢獻外,在基礎研究方面也作出了很多杰出的工作,如生物型鑒定[2-4]和取代機制[5-6]、B型和Q型在中國的入侵機制[7-8]、煙粉虱傳毒機理[9]以及煙粉虱不同生物型的取食行為[10-11]等。這些研究為煙粉虱的監測預警、有效防控、新技術新藥劑的研發和治理新措施的制定提供了堅實的理論基礎。
      中國煙粉虱的基礎研究得到了國家各類項目特別國家自然科學基金的大量支持[12],研究成果除了發表在國際雜志外,國內雜志也不斷有煙粉虱相關的基礎研究論文發表,特別是Journal of Integrative Agriculture 2012年11卷第2期、《植物保護學報》2016年43卷第1期,出版了“煙粉虱專輯”,體現出中國科學家在煙粉虱研究方面的持續工作和研究成果的不斷產出。本期《中國農業科學》(49卷13期)又以“專題”的形式集中發表5篇煙粉虱有關的論文,這既說明了煙粉虱依然是農業生產上的重要害蟲,也體現出科學工作者對煙粉虱從基礎研究到應用研究的不斷努力。這5篇論文各有側重,其中2篇是關于植物抗性機理的,2篇是關于Q型煙粉虱體內重要酶系和內共生菌的,另外1篇是關于微生物農藥聯合增效作用的。
      在害蟲綜合治理策略中,植物抗性利用歷來是最經濟、最環保、最有效的措施。植物抗性機理研究是抗性利用的基礎。植物受到害蟲危害后的誘導反應是植物抗性的重要表現,也是植物與昆蟲協同進化研究的重要內容。本期劉明楊等[13]報道的B和Q生物型煙粉虱取食所誘導的黃瓜不同生理生化反應,從寄主植物的角度比較了煙粉虱兩種生物型的危害特點和寄主適應性,為兩種生物型競爭能力的研究提供了新的實驗證據,也為針對不同生物型而利用植物抗性提供了理論基礎。而蔡沖等[14]的論文則比較了不同抗性水平的番茄品種對B型煙粉虱危害后的生理反應,為篩選針對B型煙粉虱的番茄抗性品種指明了方向。
      針對煙粉虱本身的生理生化和行為反應的研究,是闡明其成災機理、適應特性和演化發展和選擇防控靶標等的基礎。溶菌酶(lysozyme)作為首個從昆蟲體內純化的抗菌物質,在多種昆蟲中均被發現。于潔等[15]通過對球孢白僵菌侵染后Q型煙粉虱的轉錄組數據分析,推斷出4個BtLyzs可能參與了煙粉虱對真菌侵染的免疫反應,有可能成為煙粉虱生物防治的潛在新靶標。Cardinium是煙粉虱體內的一種次生內共生菌,張文平等[16]利用刺吸電位技術(EPG)研究了Q型煙粉虱感染Cardinium品系(C+)和未感染品系(C-)取食行為的差異,從行為學角度揭示兩個品系適合度差異的原因和內共生菌的作用。
      研發和利用環境友好型生物農藥,一直是植保工作者努力的目標并取得了很大進展,但害蟲的抗藥性是包括生物農藥在內的農藥品種有效利用的障礙,必須加以克服以延長殺蟲劑的使用壽命。阿維菌素在煙粉虱防控中的持續使用,使得Q型煙粉虱對阿維菌素的抗性逐漸增強。李茂業等[17]研究證明,黃綠綠僵菌Mf96菌株與阿維菌素聯合具有協同增效作用,是一項新的防治Q型煙粉虱有效措施。
      煙粉虱在世界范圍內的大暴發,給農業生產、糧食安全和食品安全帶來了嚴重問題,同時也為我們開展入侵害蟲的基礎研究和防控研究提供了機遇和材料。隨著全球氣候變化、國際貿易增多、農業耕作方式變革和保護地種植業的發展,預計外來入侵生物、本地害蟲、農藥殘留等問題會不斷增多。開展煙粉虱的基礎研究不僅可以為其安全、有效防控提供理論基礎和技術支撐,也可以為解決當前和未來面臨的病蟲害綜合治理和持續控制的問題,提供不可多得的借鑒。
    黃瓜對B型和Q型煙粉虱取食的不同生理生化反應
    劉明楊,雷彩燕,李靜靜,盧少華,白潤娥,湯清波,閆鳳鳴
    中國農業科學. 2016, 49(13):  2514-2523.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.007
    摘要 ( 239 )   HTML ( 1 )   PDF (455KB) ( 295 )   收藏
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    【目的】煙粉虱(Bemisia tabaci)B生物型(中東-小亞細亞1種)和Q生物型(地中海種)是農業生產上的重要害蟲,殺蟲劑的濫用造成害蟲產生抗藥性,并危害到生態安全與人類健康,因此,制定安全有效的防控措施十分必要。利用植物抗性是害蟲綜合治理的重要方面,論文旨在探討黃瓜植株被B型、Q型煙粉虱取食后營養和防御相關酶系的反應差異,闡明黃瓜植株應對煙粉虱取食防御反應的生理生化機制,為利用植物抗性防控不同煙粉虱生物型提供依據。【方法】以實驗室長期培養的B型、Q型煙粉虱和黃瓜博杰1號品種為供試材料,在黃瓜植株4片真葉期分別接B型、Q型煙粉虱成蟲200頭,同時分別以不接蟲的黃瓜植株為對照,在煙粉虱持續取食1、3、5、7、9 d后,分別測定黃瓜葉片中營養物質(可溶性糖和可溶性蛋白質)含量、多酚含量、防御物質合成相關酶活性以及保護酶活性。【結果】在整個實驗期內,B型煙粉虱取食3 d后,黃瓜葉片中可溶性糖和蛋白含量均顯著高于對照植株,而Q型煙粉虱取食1 d后,黃瓜葉片內可溶性糖和蛋白質含量均比對照植株顯著下降。黃瓜葉片中多酚含量及其合成關鍵酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性在兩種生物型煙粉虱取食后均升高,但對Q型煙粉虱取食更敏感,即活性更高。B型煙粉虱取食后引起黃瓜葉片中超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)酶活性均升高、過氧化物酶(POD)酶活性下降;而Q型煙粉虱取食后則引起SOD活性升高、POD和CAT酶活性下降。【結論】煙粉虱B型和Q型取食誘導黃瓜的營養物質含量、防御酶或保護酶活性發生不同變化。B型、Q型煙粉虱取食均能誘導黃瓜植株防御物質多酚的合成,導致葉片內多酚含量升高;但二者對黃瓜營養物質及保護酶的活性誘導存在差異,B型煙粉虱誘導黃瓜營養物質增加,Q型取食導致營養物質下降,而黃瓜防御物質在Q型煙粉虱取食后活性更強。兩種煙粉虱生物型在寄主適應性上存在差異,在制定防治策略上,應該因不同煙粉虱生物型或不同寄主植物而有所不同。
    番茄不同抗性品種響應B型煙粉虱脅迫的生理特性
    蔡沖,徐盈盈,崔旭紅
    中國農業科學. 2016, 49(13):  2524-2533.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.008
    摘要 ( 201 )   HTML ( 1 )   PDF (451KB) ( 586 )   收藏
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    【目的】明確在B型煙粉虱(Bemisia tabaci)脅迫下,番茄抗蟲品種和感蟲品種葉片的生理特性變化,為生產上選育和推廣番茄抗煙粉虱品種提供參考。【方法】在人工氣候室內,以番茄抗蟲品種紅圣女(Hongshengnv,HSN)和感蟲品種黃圣果(Huangshengguo,HSG)為研究材料,通過非選擇性試驗,比較研究在B型煙粉虱脅迫下,葉片的次生代謝物質(蔗糖酯、沒食子酸、咖啡酸、阿魏酸、苯甲酸、水楊酸、木質素)含量、防御酶(過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)、脂氧合酶(LOX))活性、胰蛋白酶抑制劑(TI)活性、光合參數值(Fv/Fm、Fv/Fo)、活性氧(H2O2含量、 產生速率)、丙二醛(MDA)含量、細胞膜電解質滲出率(EC)的變化。【結果】紅圣女與黃圣果的蔗糖酯、酚酸、木質素、H2O2和丙二醛含量以及Fv/Fo值、防御酶和胰蛋白酶抑制劑活性均存在顯著差異(P<0.05);而兩個品種的Fv/Fm、  產生速率、細胞膜電解質滲出率沒有顯著差異(P>0.05)。兩個品種對B型煙粉虱脅迫的響應差異明顯,脅迫9 h后,葉片的蔗糖酯、酚酸、木質素含量和防御酶活性均升高,且紅圣女的升高程度強于黃圣果;葉片發生光抑制現象,光合參數值和胰蛋白酶抑制劑活性均下降,紅圣女的下降程度小于黃圣果;同時葉片產生大量活性氧,丙二醛積累、細胞膜電解質滲出率上升,黃圣果的細胞受損傷程度高于紅圣女。【結論】番茄不同抗性品種對B型煙粉虱脅迫的響應存在差異性,抗蟲品種響應次生代謝物質含量和防御酶活性的變化更強烈;感蟲品種響應光合參數、活性氧、細胞膜脂過氧化和胰蛋白酶抑制劑活性的變化更強烈。
    煙粉虱溶菌酶基因的鑒定及表達分析
    于潔,王登杰,雷仲仁,王海鴻
    中國農業科學. 2016, 49(13):  2534-2543.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.009
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    【目的】鑒定煙粉虱(Bemisia tabaci)體內的溶菌酶基因,并對其序列特征、進化關系和表達模式進行分析,探索該基因在煙粉虱應對球孢白僵菌侵染過程中的作用,為進一步解析煙粉虱先天免疫過程提供理論依據。【方法】以第2代高通量測序的結果為依據,比對非冗余核苷酸數據庫,篩選E值<10-5的基因為煙粉虱溶菌酶基因(lysozyme gene of Bemisia tabaci,BtLyz),利用ORF Finder預測BtLyz的開放閱讀框,并得到氨基酸序列;利用Pfam和SMART預測BtLyz的蛋白質結構域;利用SinglP 4.1 Server預測BtLyz序列的信號肽;利用MEGA6.0軟件進行BtLyz的氨基酸多序列比對;利用MEGA6.0軟件,對BtLyz與其他昆蟲的31個同源蛋白序列進行系統進化分析,并利用鄰接法構建系統進化樹來進一步分析鑒定該基因;采用實時熒光定量PCR(qRT-PCR)分析球孢白僵菌侵染煙粉虱卵、若蟲、成蟲后,在12、24、36、48、60 h時目標基因的時空表達模式。【結果】鑒定出煙粉虱4個溶菌酶基因,分別命名為BtLyz1、BtLyz2、BtLyz3和BtLyz4,基因序列全長分別為1 819、1 149、829和928 nt,分別編碼159、160、148和160個氨基酸,且均含有信號肽。蛋白質結構分析、氨基酸序列比對和系統進化分析發現,BtLyz1和BtLyz4屬于i型溶菌酶,BtLyz2和BtLyz3屬于c型溶菌酶。BtLyz-1與豌豆長管蚜ApLyz-i1位于同一進化支上,BtLyz4與柑橘木虱DcLyz-i3和豌豆長管蚜ApLyz-i2位于同一進化支上。BtLyz2和BtLyz3與褐飛虱NlLyz-c1和異色瓢蟲HaLyz-c3位于同一進化支上。與對照相比,卵期4個溶菌酶基因和若蟲期BtLyz4的相對表達量沒有顯著變化;若蟲期BtLyz1的相對表達量先上調再下調,而后又有所上調的波動趨勢,24 h時上調表達最明顯,為對照組的4.55倍;成蟲期BtLyz1和BtLyz4的相對表達量均為先上調再下調,而后又有所上調的波動趨勢,60 h時上調表達最明顯,為對照組的11.31和4.21倍;若蟲期BtLyz2和BtLyz3的相對表達量均為先上調再下調表達,在誘導24 h時上調表達最明顯,為對照組的5.09和8.31倍,而后急劇下調,在60 h時下調表達最明顯,為對照組的0.19和0.13倍;成蟲期BtLyz2和BtLyz3的相對表達量均為先上調再下調的表達趨勢,在24 h時上調最明顯,為對照組的5.56和8.84倍。【結論】從煙粉虱體內鑒定了4個溶菌酶基因序列,其中2個為c型溶菌酶序列,2個為i型溶菌酶序列;在球孢白僵菌侵染煙粉虱不同蟲態、不同時間后,卵期的相對表達量與對照相比沒有顯著變化;在若蟲和成蟲期,不同BtLyzs表現出不同的表達趨勢。4個BtLyzs可能參與了煙粉虱對真菌侵染的免疫反應,有可能成為煙粉虱生物防治的潛在新靶標。
    基于EPG技術的煙粉虱兩個品系取食行為的比較
    張文平,劉佰明,張珊,萬方浩,褚棟
    中國農業科學. 2016, 49(13):  2544-2552.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.010
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    【目的】Cardinium是煙粉虱(Bemisia tabaci)體內的一種次生內共生菌。有研究表明Q型煙粉虱Cardinium品系(C+品系)與未感染品系(C-品系)的寄主適合度有很大差異,但其產生差異的行為機制尚不明確。論文旨在研究兩個Q型煙粉虱品系的取食行為差異,以期從行為學角度揭示兩個品系適合度差異的原因。【方法】應用刺吸電位技術(electrical penetration graph, EPG)記錄Q型煙粉虱C+品系和C-品系在棉花與番茄上6 h的取食波形,然后對取食波形進行分類統計,共選取19個參數(非韌皮部參數11個,韌皮部參數8個)進行數據分析,比較這兩個品系在非韌皮部和韌皮部的取食行為差異。【結果】共獲得118個有效記錄,其中在棉花上58個(C-品系28個,C+品系30個),在番茄上60個(C-品系31個,C+品系29個)。在取食棉花的非韌皮部階段,煙粉虱C+品系刺探的總持續時間和路徑波(C波)總持續時間顯著高于C-品系(P<0.05),C+品系第一次E波后非刺探時間顯著低于C-品系(P<0.05);在韌皮部階段,兩個品系分泌唾液(E1波)和吸食汁液(E2波)的相關參數無顯著差異(P>0.05),6 h能到達韌皮部階段的煙粉虱比例也無顯著差異(P>0.05)。在取食番茄的非韌皮部階段,煙粉虱C+品系的刺探總次數和第一次E波前的刺探次數均顯著高于C-品系(P<0.05),C+品系從第一次刺探到第一次持續取食的時間顯著長于C-品系(P<0.05),但刺探的平均持續時間顯著短于C-品系;在韌皮部階段,兩個品系在與分泌唾液和吸食汁液相關的參數均無顯著差異(P>0.05),6 h能到達韌皮部階段的煙粉虱比例也無顯著差異(P>0.05)。總體上,煙粉虱C+品系和C-品系在韌皮部的取食行為參數無顯著差異;在非韌皮部C+品系較C-品系具有更長的刺探時間和更多的刺探總次數。【結論】煙粉虱C+品系和C-品系在寄主植物韌皮部的取食行為沒有差異,在非韌皮部存在顯著差異。在非韌皮部的取食行為差異可能與其適合度差異有關。
    黃綠綠僵菌懸乳劑與低劑量阿維菌素對Q型煙粉虱的聯合防治作用
    李茂業,陳德鑫,林華峰,李世廣,潘敬,吳圣勇
    中國農業科學. 2016, 49(13):  2553-2560.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.011
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    【目的】煙粉虱(Bemisia tabaci)是重要的入侵農業害蟲,已對眾多常規殺蟲劑產生了高度抗性。論文針對煙粉虱的高效治理問題,通過室內和田間聯合應用昆蟲病原真菌與化學農藥,評價其是否對煙粉虱防治具有協同增效作用,為煙粉虱的有效防控提供新的途徑。【方法】在前期試驗已經篩選到一株對Q型煙粉虱毒力較高的黃綠綠僵菌(Metarhizium flavoviride)菌株Mf96基礎上,先于實驗室條件下采用噴霧法,在3個濃度梯度(1.0×108、1.0×107、1.0×106個孢子/mL)的黃綠綠僵菌(Mf96)分生孢子懸乳劑中添加1.8%阿維菌素WP,分別配制成含0、15、30、45和60 µg·mL-1劑量的1.8%阿維菌素WP溶液,并噴到Q型煙粉虱2齡若蟲體表,檢測其死亡率。在體視顯微鏡下記錄單位面積內的孢子沉積數量。田間試驗中,分別將黃綠綠僵菌Mf96菌株懸乳劑(1.0×108個孢子/mL)和1.8%阿維菌素WP(60 µg·mL-1)單用和混用后噴施于NC95煙草上,評價其對煙粉虱的防治效果。【結果】實驗室條件下,Mf96菌株懸乳劑從第4 天到第8 天對“Q型”煙粉虱2齡若蟲的LC50從1 376降至183個孢子/mm2。Mf96菌株與阿維菌素(60 µg·mL-1)混合作用7 d后,真菌LC50從378降至46個孢子/mm2。低劑量的阿維菌素對黃綠綠僵菌Mf96菌株的分生孢子和菌絲生長沒有影響。不同濃度黃綠綠僵菌(低、中、高)孢子懸乳劑分別與不同濃度阿維菌素(0、15、30、45 和 60 µg·mL-1)復配處理后,Q型煙粉虱2齡若蟲有不同僵蟲率,其中以阿維菌素30 µg·mL-1與黃綠綠僵菌高濃度懸乳劑復配處理Q型煙粉虱2齡若蟲產生的僵蟲率最高,達86.8%。對照(懸乳劑基礎配方)和單獨噴施阿維菌素處理中未見到僵蟲。田間噴施真菌孢子懸乳劑、藥劑和菌藥混劑后5 d和10 d,菌藥混用的Q型煙粉虱若蟲蟲口減退率均最高,分別為53.6%和85.7%;5個隨機抽查時間得到校正防效變化趨勢與蟲口減退率趨勢一致,25 d菌藥混用的校正防效在所有處理中最高,達88.9%;5個隨機抽查時間得到的對照組蟲口減退率均為負值。【結論】黃綠綠僵菌Mf96菌株與阿維菌素聯合在實驗室和田間防治Q型煙粉虱均具有協同增效作用。因此,利用黃綠綠僵菌Mf96分生孢子懸乳劑與低劑量1.8%阿維菌素WP聯合防治Q型煙粉虱是一項新的有效措施。
    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    施氮量對不同肥力土壤氮素轉化及其利用率的影響
    楊馨逸,劉小虎,韓曉日
    中國農業科學. 2016, 49(13):  2561-2571.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.012
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    【目的】評價不同施氮量下不同肥力土壤在小麥孕穗期的土壤活性氮組分(土壤礦質氮、可溶性有機氮和微生物量氮)的轉化與氮肥利用率的變化。【方法】以長期(37年)定位試驗下不同施肥處理土壤(貧瘠土壤-NF:長期不施肥;低肥力土壤-LF:長期施用化肥;中肥力土壤-MF:長期施用低量有機肥配施無機肥;高肥力土壤-HF:長期施用高量有機肥配施無機肥)為研究對象,通過盆栽試驗,利用15N示蹤法,研究添加外源硫酸銨氮肥(N0:0、N1:135 kg·hm-2、N2:180 kg·hm-2)之后,小麥生長旺盛時期(孕穗期)土壤活性氮組分在不同肥力土壤中的變化以及與土壤供氮效應之間的聯系。【結果】隨施氮量增加,不同肥力土壤的可溶性氮均呈先增加后降低的趨勢,在N1處理最高,而各處理的土壤微生物量氮在N2達到最大,N1最低;不同肥力土壤可溶性氮變化均為高肥力土壤>中肥力土壤>低肥力土壤>貧瘠土壤,而微生物量氮變化均為高肥力土壤>中肥力土壤>貧瘠土壤>低肥力土壤(P<0.05);施氮對不同肥力土壤可溶性氮和微生物量氮的影響在低肥力土壤最大,而在高肥力土壤增幅最小。不同肥力土壤供氮量、氮肥利用率以及吸氮總量和吸15N量的變化均為高肥力土壤>中肥力土壤>低肥力土壤>貧瘠土壤(P<0.05),其中,吸收15N量所占小麥吸收總氮的百分比大小變化為低肥力土壤>中肥力土壤>高肥力土壤>貧瘠土壤(P<0.05)。相同肥力不同處理下,土壤供氮量、氮肥利用率以及小麥吸氮量和吸15N肥料的量隨施氮量的增加呈先增加后降低的趨勢,均以N1處理顯著高于其他處理(P<0.05),總體上施氮處理下小麥吸肥料氮所占吸收總氮的百分比的平均值為44%;各肥力土壤中肥料損失量均為貧瘠土壤>低肥力土壤>中肥力土壤>高肥力土壤(P<0.05),而且氮肥損失量均隨施氮量的增加而增加,在N2處理最大;土壤活性氮組分與土壤供氮、氮肥利用率、小麥吸氮之間均具有顯著的正相關關系(P<0.05)。【結論】在高肥力土壤上添加適宜氮量(135 kg·hm-2)利于土壤中活性氮組分的轉化,能更好地協調土壤供氮與作物需氮間的關系,提高氮肥利用率,減少氮素在土壤中的損失。
    旱地麥田休閑期覆蓋對土壤水分積耗的影響及與產量的關系
    陳夢楠,孫 敏,高志強,任愛霞,楊珍平,郝興宇
    中國農業科學. 2016, 49(13):  2572-2582.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.013
    摘要 ( 259 )   HTML ( 1 )   PDF (549KB) ( 378 )   收藏
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    【目的】明確旱地麥田休閑期覆蓋的增產效果,探索旱地小麥休閑期覆蓋保水技術途徑,為促進旱地小麥產量和水分利用效率的提高提供理論依據。【方法】于2010—2013年在山西省聞喜縣邱家嶺村以冬小麥品種運旱20410為試驗材料,設休閑期深翻后覆蓋與不覆蓋2個處理,測定休閑期和小麥各生育時期土壤水分及產量和產量構成因素,研究休閑期覆蓋對麥田土壤水分積耗規律和小麥產量、水分利用效率的影響。【結果】休閑期覆蓋后播種期3 m內土壤蓄水量提高,豐水年提高47 mm,平水年提高55 mm,欠水年提高63 mm,且欠水年更有利于土壤水分蓄保于深層。休閑期覆蓋后土壤蓄水效率顯著提高,豐水年提高35%,平水年提高48%,欠水年提高101%,且蓄水效果至開花期仍顯著。休閑期覆蓋后生育期耗水量雖顯著增加,但休閑期耗水量顯著降低,因而周年總耗水量無明顯變化。休閑期覆蓋后拔節前耗水比例顯著降低,拔節后耗水量及日平均耗水量顯著增加,拔節后耗水比例增加,尤其在欠水年休閑期覆蓋對生育后期耗水有較大調控作用。休閑期覆蓋后產量和產量構成因素均顯著提高,其中對穗數影響最大,尤其在欠水年提高了19%,且欠水年對穗粒數和千粒重的影響也較大,最終豐水年產量提高30%,平水年提高35%,欠水年提高50%。此外,在休閑期覆蓋條件下,各生育階段的耗水量與產量均密切相關,尤其是拔節后的耗水量。結果還表明,休閑期覆蓋處理,每多蓄1 mm播種期土壤水分可增產17—26 kg·hm-2,每多消耗1 mm生育期土壤水分可增產22—26 kg·hm-2,且降水生產效率和水分利用效率均顯著提高,尤其欠水年更能高效用水。【結論】休閑期覆蓋有利于蓄積休閑期降水直至開花期;有利于實現降水周年調控,減少生育前期耗水,增加生育中后期耗水;有利于優化產量構成因素,尤其穗數,提高產量,最終實現降水的高效利用。在欠水年,休閑期覆蓋的蓄水增產效果最佳。
    園藝
    不同時間尺度下黃土塬區19年生蘋果樹干液流速率與環境因子的關系
    張靜,王力,韓雪,張林森
    中國農業科學. 2016, 49(13):  2583-2592.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.014
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    【目的】以黃土高原溝壑區的典型代表長武塬為研究區,通過環境因子估算19年生蘋果樹耗水速率在不同時間尺度上的可行性,以期為黃土塬區有限水資源條件下蘋果發展的科學布局、合理制定果園管理措施、增強其生產能力提供理論依據。【方法】選取黃土塬區長武縣19年生蘋果林生態系統為研究對象,應用熱擴散式莖流計(TDP)于2014年5—9月對蘋果林內8株標準果樹樹干液流速率進行連續測定,并通過數據采集器CR1000(Campbell Scientific,UN)對數據進行采集分析,用位于距樣地50 m處的自動氣象觀測站連續監測獲取氣象數據;分析不同時間尺度下19年生蘋果樹干液流速率與環境因子的關系,建立不同時間尺度下樹干液流速率與環境因子的關系模型。【結果】小時尺度下,蘋果樹干液流速率與水汽壓差相關關系最密切,且與太陽輻射、風速和地表溫度均呈極顯著相關關系,樹干液流速率曲線呈明顯的單峰曲線,逐步回歸方程為:v=-11.683+2.3VPD+0.009Rs+0.55Ts+0.880Ws,相關系數為0.779。日尺度下,只有地表溫度、水汽壓差與蘋果樹干液流速率顯著相關。逐步回歸方程為:v=1.637+0.404Ts-3.097VPD,相關系數為0.771。月尺度下,19年生蘋果樹干液流速率整體表現為8月>7月>6月>9月>5月,進入逐步回歸方程的僅有地表溫度,逐步回歸方程為:v=-3.524+0.509Ts,相關系數為0.981。時間尺度越大,與蘋果樹干液流速率相關的環境因子越少,但地表溫度始終都是其主導因子,且相關系數隨著時間尺度的增大而增大;風速只在小時尺度下與樹干液流速率極顯著相關。水汽壓差在小時尺度下與樹干液流速率極顯著正相關,在日尺度下與樹干液流速率極顯著負相關;太陽輻射在3種尺度下與樹干液流速率的相關關系不明確。3種尺度下的逐步回歸方程,以月尺度下的相關系數最大。【結論】在較大的時間尺度上,通過對少量環境因子的監測便能推算整株植物甚至整個林分的耗水量;在較小時間尺度上,液流速率受較多環境因子影響,且對每個環境因子的分辨率較高。因此,用環境因子估算整株植物或整個林分耗水不能達到很高的精準度,還需采用直接測定的方法。
    擎天鳳梨苞片葉綠素代謝關鍵基因的分離及褪綠的分子機理
    劉建新,丁華僑,田丹青,王煒勇,劉慧春
    中國農業科學. 2016, 49(13):  2593-2602.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.015
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    【目的】擎天鳳梨是一種新潮花卉,其苞片在成花變色過程中常常伴隨著綠色的逐漸消退。分離葉綠素生物合成與降解途徑的關鍵基因,探索在苞片變色過程中葉綠素代謝的分子基礎和機理,有助于解析呈色苞片中綠色退化的原因。【方法】通過cDNA文庫構建及EST批量測序獲得葉綠素合成關鍵酶:谷氨酰tRNA合成酶基因(glutamyl-tRNA synthetase,GTS)和尿卟啉原-Ⅲ合酶基因(uroporphyrinogen-Ⅲsynthase,UROS);通過同源克隆技術獲得葉綠素降解關鍵酶:脫鎂葉綠素酶(pheophytin pheophorbide hydrolase/pheophytinase,PPH)基因;通過采用透光系數法測量葉綠素含量、HPLC法測定類黃酮含量以及采用實時定量PCR法測定葉綠素代謝關鍵基因的基因表達模式,探索呈色苞片中綠色部分消失的分子機理。【結果】獲得的GTS(GenBank:KP144289),序列長為1 140 bp,編譯171AA的蛋白氨基酸序列,并存在GlnRS-cataytic core 和Nt-trans superfamily保守區;獲得的UROS(GenBank:KP144288)cDNA序列長為613 bp,編譯188AA的蛋白氨基酸序列,并存在HemD和HemD Superfamily保守區;獲得的PPH(GenBank:KP723523)cDNA序列長為266 bp,編譯88AA的蛋白氨基酸序列,并存在Abhydrolase-6保守區。通過對不同變色階段苞片的葉綠素、類黃酮含量測定以及葉綠素代謝相關基因的表達水平分析,可知苞片變色過程伴隨著葉綠素含量的顯著降低和類黃酮含量的明顯增加,同時葉綠素合成相關的GTS和UROS表達水平也明顯降低,而葉綠素降解關鍵酶基因PPH的表達水平在苞片變色初期顯著上升,在變色完成后則降低到接近綠葉狀態的最低水平。而作為對照材料的綠葉,其葉綠素含量是最高的,而類黃酮含量是最低的,同時葉綠素的合成相關酶基因表達量最高,而降解相關酶基因表達量最低,這與彩葉植物中葉綠素和類黃酮色素的表現較為一致。【結論】獲得了擎天鳳梨的葉綠素合成相關酶基因GTS和UROS以及降解關鍵酶基因PPH。由于葉綠素合成量減少,降解量顯著增加引起葉綠素含量的降低,從而影響苞片變色過程中綠色的消退,并伴隨類黃酮含量的增加。PPH在葉綠素的降解過程中起關鍵性作用。
    貯藏·保鮮·加工
    不同pH下低甲酯蘋果果膠凝膠模型建立及基于流變學的凝膠機理分析
    韓萬友,董桂茹,屈玉玲,孟永宏,郭玉蓉,鄧 紅
    中國農業科學. 2016, 49(13):  2603-2611.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.016
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    【目的】采用檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖溶液制備不同pH的低甲酯蘋果果膠(LMP)凝膠,建立凝膠強度及破裂強度的數學模型,并依據流變學測定的儲存剪切模量及損耗剪切模量解釋不同pH范圍的凝膠機理,為低甲酯蘋果果膠在不同pH環境中的應用提供參考。【方法】采用質構儀測定LMP凝膠的凝膠強度及破裂強度,采用Mate lab 10.0模擬建立數學模型。利用流變儀在1 Hz條件下測定凝膠的儲存剪切模量及損耗剪切模量。結合儲存剪切模量與損耗剪切模量在圖形中的交點尋找溶膠-凝膠轉變點,確定形成凝膠的pH范圍;依據儲存剪切模量與損耗剪切模量在圖形中的變化,并結合果膠的結構特征、形成凝膠的作用力分析不同pH下的凝膠機理。【結果】不同pH的LMP凝膠強度及破裂強度模型均遵循多項式規律,在pH 3.50附近凝膠強度達到最佳。pH在1.78—3.10時,依靠半乳糖醛酸未解離羧基基團或羥基間的氫鍵及甲氧酯基團之間的疏水相互作用,使得溶膠向凝膠轉變。同時,隨著果膠溶液pH的逐漸增大至3.10時,連續解離的羧基負離子與鈣離子間逐漸形成鈣橋,幾種作用力的共同作用使得凝膠強度隨著pH的增加而增大。儲存彈性模量增加較為明顯,凝膠強度增加到21.19 g,但由于連續解離的羧基負離子達不到形成穩定蛋殼結構所需要的量,凝膠質地偏軟,凝膠形態不穩定;pH為3.10—4.20時,連續解離的羧基負離子的量達到最佳量,滿足了與Ca2+間形成穩定的鈣橋作用的所需量,凝膠趨于穩定,達到22.00 g左右,此狀態下的凝膠彈性較好,凝膠穩定;pH為4.20—6.62時,由于pH的升高導致果膠分子間靜電排斥逐漸加強,果膠發生解聚,無法形成鈣橋,溶膠凝膠轉變點消失,逐漸不能形成凝膠。【結論】LMP形成凝膠的pH范圍為1.78-6.30。凝膠在pH為1.78—3.10時,果膠可在強酸性條件下形成凝膠,適用于對酸度要求較高的食品及藥品中;pH為3.10—4.20時,凝膠強度最佳,凝膠最穩定,可滿足對食品膠凝質地要求較高的食品。
    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    大腸酶對豬飼料酶水解物能值的影響及與非淀粉多糖組分的關系
    高理想,陳 亮,黃慶華,鐘儒清,張立蘭,張宏福
    中國農業科學. 2016, 49(13):  2612-2621.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.017
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    【目的】研究大腸酶對單胃動物仿生消化系統測試豬飼料原料的體外干物質消化率(DMD)和酶水解物能值(EHGE)的影響,并分析不同大腸酶條件下非淀粉多糖(NSP)組分與DMD和體外總能消化率(GED)的關系,為完善體外模擬胃-小腸-大腸三步消化方法提供參考依據。【方法】采用單因素完全隨機設計,共設4個處理,在單胃動物仿生消化系統模擬飼料原料胃和小腸消化后,分別使用對照組(去離子水)、纖維素酶、Viscozyme酶和仿生酶(由纖維素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶和果膠酶組成)模擬大腸階段的消化。每個處理設5個重復,每個重復1根消化管,分別測定玉米、大豆粕、小麥麩、玉米DDGS、苜蓿草粉和大豆皮的DMD、GED和EHGE。并使用乙酸酐衍生化氣相色譜法測定6種飼糧原料NSP含量和組分。分析飼料原料NSP組分與DMD及GED的相關關系。 【結果】(1)在對照組中,玉米的DMD最高,達到了81.51 %,相應的EHGE為15.39 MJ·kg-1,而大豆皮的DMD最低,只有10.60 %,相應的EHGE只有2.42 MJ·kg-1。(2)3種模擬大腸酶均顯著提高了玉米、大豆粕和大豆皮的DMD(P<0.01),提高了大豆粕和大豆皮的EHGE(P<0.01)。但纖維素酶作用下苜蓿草粉、玉米DDGS的DMD和EHGE與對照組差異不顯著,Viscozyme酶作用下小麥麩、玉米DDGS的DMD和EHGE與對照組差異不顯著(P>0.05)。仿生酶顯著提高了6種飼料原料的DMD(P<0.01),顯著提高了除玉米DDGS外的其他5種飼料原料的EHGE(P<0.01)。(3)不同的大腸酶對不同飼料原料體外消化率的提升程度不同。在6種原料中,纖維素酶對小麥麩的DMD和EHGE提升程度最高,分別達到了5.89 %和1.03 MJ·kg-1,而只使大豆粕的DMD和EHGE提高了1.26 %和0.36 MJ·kg-1;Viscozyme酶對大豆皮體外消化率的提升程度最高,分別使其DMD和EHGE提高6.01%和1.02 MJ·kg-1。仿生酶對小麥麩的DMD和EHGE的提升程度最高,達到了6.59%和1.37 MJ·kg-1。(4)6種飼料原料的可溶性非淀粉多糖(SNSP)的含量均低于不溶性非淀粉多糖(INSP),玉米的總非淀粉多糖(TNSP)含量最低(8.59%),大豆皮的TNSP含量最高(75.72%),各原料的NSP主要由阿拉伯糖、木糖、甘露糖和葡萄糖組成,但不同原料中4種單糖含量存在差異。(5)6種飼料原料的SNSP、INSP以及TNSP含量與DMD、GED均呈顯著的負相關(P<0.05)。仿生酶作用下DMD與TNSP含量的相關性(R 2=0.95, P<0.01)高于纖維素酶(R 2=0.94, P<0.01)和Viscozyme酶(R 2=0.93, P<0.01)。同時,仿生酶作用下GED與TNSP含量的相關性(R 2=0.89, P<0.01)也高于纖維素酶(R 2=0.86, P<0.01)和Viscozyme酶(R 2=0.81, P<0.01)。【結論】仿生酶在體外模擬豬大腸消化過程中,對飼料的消化作用優于纖維素酶和Viscozyme酶,可作為單胃動物仿生消化系統體外模擬豬消化中大腸階段的模擬消化酶。
    DNA條形碼技術鑒定中國地方雞品種的重新評估
    黃勛和,陳潔波,何丹林,張細權,鐘福生
    中國農業科學. 2016, 49(13):  2622-2633.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.018
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    【目的】探討COI基因作為標準DNA條形碼技術鑒定外形差異較小的地方雞品種的可行性。【方法】以華南地區9種優質地方雞(懷鄉雞、清遠麻雞、惠陽胡須雞、中山沙欄雞、陽山雞、杏花雞、五華三黃雞、文昌雞和廣西三黃雞)和國外引進品種隱性白羽雞為試驗材料,測定標準的DNA條形碼技術的線粒體細胞色素C 氧化酶亞基I (cytochrome C oxidase subunit I,COI),同時下載已發表的31條家雞和原雞及綠頭鴨的COI基因序列,分析品種遺傳多樣性與遺傳距離,構建單倍型中介網絡圖和系統發生鄰接樹,界定區分品種特異的單倍型。【結果】除去PCR引物序列,獲得了695 bp COI基因片段。根據標準的DNA條形碼序列,截取648 bp 線粒體COI基因序列進行分析。10個雞品種203個個體共檢測到110個變異位點,占分析位點的16.98%,其中90個單一位點突變,20個簡約信息位點。平均核苷酸多樣性為0.00394(0.00349—0.00560),平均單倍型多樣性為0.832(0.763—0.905),其中五華三黃雞最高,中山沙欄雞次之,文昌雞最低。定義了84種單倍型,單倍型1為9個地方雞種所共享,出現頻率為64次;單倍型9和5為家雞和隱性白羽雞共享,出現頻率分別為29次和19次;每個雞品種均有品種特異的單倍型。廣西三黃雞、五華三黃雞與中山沙欄雞的單倍型數最多,為13個,隱性白羽雞與清遠麻雞的最少,為8個。不同品種的單倍型分布差異較大,如杏花雞的單倍型主要分布在1,清遠麻雞主要分布在1和9,惠陽胡須雞主要分布在1、5和9,隱性白羽雞主要分布在9和79。10個雞種品種間遺傳距離范圍為0.003—0.006,凈遺傳距離為0—0.003;雞品種間的遺傳距離一般大于雞品種內的遺傳距離;綠頭鴨與雞品種間的遺傳距離大于0.2。中介網絡圖將84個單倍型分為3條進化枝,呈現出一定的品種特異性,如以單倍型9為起點的進化枝沒有廣西三黃雞和文昌雞分布,但另外兩枝未表現出此特征;1為祖先單倍型,由此逐漸衍生出其他單倍型。鄰接樹顯示中國家雞與紅原雞聚為一簇,與黑尾原雞、灰原雞和綠原雞分開;中國地方雞聚為同一簇,且存在明顯的交叉現象,無顯著的品種特異性。【結論】COI基因可作為研究雞品種遺傳多樣性的候選分子標記。僅依靠標準的DNA條形碼技術無法有效區分差異外形較小的地方雞種,需要聯合多種分子標記如COI基因、細胞色素b、 AFLP指紋技術、微衛星位點LEI0258、基因組SNP和品種特異的外貌特征。
    西部散養肉牛病毒性腹瀉病毒流行及遺傳變異
    陳 銳,范學政,朱元源,鄒興啟,徐 璐,張乾義,王 琴,趙啟祖
    中國農業科學. 2016, 49(13):  2635-2641.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.019
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    【目的】牛病毒性腹瀉病毒(bovine viral diarrhea virus,BVDV)是一種可導致養牛業出現重大經濟損失的常見病原體。該文以中國西部散養肉牛為研究對象,擬通過血清學方法和生物信息分析,評估BVDV在中國散養肉牛中的整體流行狀況,探究國內流行的BVDV基因多樣性,為制定針對BVDV的合理防控措施和疫苗的研發提供理論依據與素材。【方法】2014—2015年分別從云南、新疆、甘肅和內蒙古4省(區)采集散養肉牛的血清樣本共1 332份,利用BVDV抗體檢測試劑盒進行檢測,統計不同地區散養肉牛BVDV抗體陽性率。將抗體陰性的血清樣本進行BVDV抗原檢測,抗原陽性或可疑血清接種MDBK細胞,連續盲傳五代分離病毒。根據BVDV 5'-UTR保守序列設計引物,經RT-PCR擴增5'-UTR序列并測序。利用Sequencher4.2、BLAST、ClustalX、MEGA5.2等軟件對序列進行生物信息學分析,繪制流行毒株系統進化樹,確定分離毒株的基因型。【結果】4省(區)散養肉牛BVDV整體抗體陽性率為33.93%。血清抗體陽性率從高到低依次為內蒙71.43%,新疆57.69%,甘肅第16.54%,云南10.0%。BVDV抗原整體陽性率為1.58%,新疆抗原陽性率最高。研究共分離13株BVDV流行毒株,分別命名為甘肅120、內蒙1369、伊犁霍清12953、伊犁霍清12960、伊犁霍清12981、博州精河13001、博州精河13023、博州精河13033、新疆奇臺13041、新疆奇臺13042、新疆奇臺13191、新疆奇臺13220、新疆奇臺13251。進化樹分析顯示新疆地區散養肉牛中流行的主要是BVDV-1q和BVDV-1f,內蒙地區流行的主要是BVDV-1m,甘肅地區流行的是一種新的基因亞型BVDV-1u。【結論】通過血清學方法檢測發現,雖然4個省(市、自治區)散養肉牛整體抗體陽性率低于國內平均水平,但情況卻不盡相同。內蒙古和新疆抗體高陽性率表明BVDV在這些地區散養肉牛中已經廣泛流行,必須采取適當措施將其危害性降到最低。從基于5'-UTR序列繪制的系統進化樹可以看出,不同地區散養肉牛感染的BVDV基因亞型有所不同。總體看來,BVDV在散養肉牛中的分布呈現多樣性,跨物種、跨地域傳播和高突變性等特點,這些都使疫苗免疫策略面臨嚴峻的挑戰。研究通過對各地區散養肉牛的隨機大量采樣、檢測和分析,客觀評價BVDV在散養肉牛中的流行情況,為更好的制定預防策略提供參考依據。
    研究簡報
    蘋果MdJAZ1基因表達及蛋白互作分析
    安秀紅,厲恩茂,李 敏,李 壯,張修德,程存剛
    中國農業科學. 2016, 49(13):  2642-2650.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.020
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    【目的】克隆蘋果茉莉酸信號途徑阻遏因子基因MdJAZ1,并對其表達及蛋白互作進行分析,為進一步研究MdJAZ1的功能奠定基礎。【方法】以TIFY及Jas功能域為探針,在蘋果基因組中進行比對,獲得多個同源基因,對其中的一個基因設計引物進行克隆;利用DNAMan軟件對該基因編碼蛋白的分子量、等電點進行預測;利用SMART在線分析軟件對該蛋白的功能域進行分析;利用MEGA5.0對該蛋白與擬南芥JAZ家族蛋白構建系統發育樹;利用熒光定量PCR分析該基因在蘋果不同組織器官、茉莉酸甲酯及創傷處理下的表達情況;利用PlantCARE在線軟件分析該基因啟動子區域的順式作用元件;利用酵母雙雜交系統檢測MdJAZ1蛋白的二聚化及其與擬南芥AtCOI1蛋白的互作關系。【結果】MdJAZ1開放閱讀框為1 149 bp,編碼382個氨基酸殘基,其蛋白的分子量為40.536 kDa,等電點9。氨基酸序列分析顯示,該蛋白包含保守的TIFY及Jas結構域;系統發育樹分析顯示,MdJAZ1蛋白與擬南芥JAZ家族AtJAZ3、AtJAZ4親緣關系最近;qPCR結果顯示,MdJAZ1在蘋果的根、莖、葉、花及果實等組織中都有表達,但表達水平存在明顯差異,其中根中的表達量最高,果實中的表達量最低;該基因還能被茉莉酸甲酯及創傷處理誘導表達,均在1 h內達到最高表達水平;啟動子分析顯示,MdJAZ1啟動子中包含多個ABA、乙烯、抗病及逆境脅迫等響應元件,此外,還包含多個MYB結合位點;酵母雙雜交結果顯示,MdJAZ1蛋白能與其自身相互作用形成同源二聚體,還可與擬南芥中同源性較近的AtJAZ3、AtJAZ4蛋白相互作用形成異源二聚體,并且在冠菌素存在時,MdJAZ1蛋白可與擬南芥F-box蛋白AtCOI1相互作用。【結論】MdJAZ1受茉莉酸甲酯及創傷誘導表達,其蛋白能形成同源及異源二聚體,且在冠菌素存在時可與AtCOI1互作。
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