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當期目錄

    2016年 第49卷 第21期 刊出日期:2016-11-01
      
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    棉花GbRvd的亞細胞定位及其超表達煙草抗病性分析
    楊占武,楊 君,張 艷,吳金華,李志坤,王省芬,吳立強,張桂寅,馬峙英
    中國農業科學. 2016, 49(21):  4065-4073.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.21.001
    摘要 ( 439 )   HTML ( 2 )   PDF (2811KB) ( 603 )   收藏
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    【目的】研究棉花NB-LRR家族基因GbRvd的亞細胞定位及超表達煙草的黃萎病抗性,為解析GbRvd介導的植物抗黃萎病機制提供依據。【方法】對真核表達載體pJCV52進行改造,在SpeⅠ酶切位點插入gfp,使其兼具亞細胞定位的功能,命名為GPJCV52。應用Gateway技術構建GbRvd的亞細胞定位和超表達載體,并分別轉化農桿菌GV3101。利用生物信息學和農桿菌介導的煙草瞬時表達技術對GbRvd分別進行亞細胞定位預測與觀察。采用農桿菌介導法轉化煙草,并通過組織培養技術獲得轉基因植株。運用PCR對超表達GbRvd的煙草進行陽性植株篩選,且利用半定量RT-PCR對陽性轉基因植株進行表達檢測。制備棉花黃萎病菌孢子懸浮液,通過灌根法對T3代轉基因煙草株系進行接種,利用5級標準統計發病情況并計算病情指數。【結果】利用在線分析軟件ProtComp預測GbRvd為一種胞外(分泌)蛋白;GbRvd的跨膜預測結果顯示其包含3個跨膜域;在線分析軟件WoLF PSORT預測結果顯示GbRvd在細胞膜、內質網及葉綠體的預測分值分別為7、3和1,表明GbRvd主要存在于植物細胞膜上。利用農桿菌介導的煙草瞬時表達技術進一步對GbRvd的亞細胞定位進行觀察,結果顯示在單獨表達GFP蛋白的煙草細胞中,熒光信號在細胞核、細胞質和細胞膜均有分布;而GbRvd與GFP融合表達后的熒光信號主要分布于煙草表皮細胞質和細胞膜。綜合生物信息學分析和亞細胞定位觀察結果,表明細胞膜和細胞質是GbRvd的主要分布位置。利用農桿菌介導和組織培養獲得了轉基因煙草植株,通過對轉基因煙草植株的PCR檢測顯示,陽性轉基因煙草植株能夠通過PCR擴增出與預期大小一致的目的條帶,而野生型植株未出現相應條帶;陽性轉基因煙草植株半定量RT-PCR同樣能夠檢測出與預期大小一致的目的條帶,由此表明GbRvd成功整合于煙草基因組并能夠進行正常轉錄。對3個T3代超表達煙草株系的黃萎病抗性進行分析,結果顯示超表達GbRvd的煙草植株病情指數顯著低于野生型對照植株,表明過表達GbRvd可有效提高植株對黃萎病的抗性。【結論】GbRvd主要存在于植物細胞質和細胞膜,其超表達可顯著提高煙草對黃萎病的抗性。
    馬鈴薯塊莖蒸煮品質、質構特性及加工型品系篩選
    劉 娟,梁延超,隋景航,余 斌,王潤潤,張小微,程李香,王玉萍,張 峰
    中國農業科學. 2016, 49(21):  4074-4084.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.21.002
    摘要 ( 379 )   HTML ( 2 )   PDF (1294KB) ( 700 )   收藏
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    【目的】蒸煮是馬鈴薯食用最主要的加工方式,馬鈴薯商業化加工過程中需要對蒸煮加工的品質性狀進行定量化分析和分類。根據商業化加工的需求在品種選育中進行蒸煮品質性狀的早期選擇和篩選,確定蒸煮加工型品種的品質性狀特征和相關參數,同時從現有品種和品系中根據商業化加工參數篩選適合不同用途需求的蒸煮品種,是提高蒸煮加工型品種選育效率和方法的有效手段,為制定蒸煮加工型品種選育目標提供基礎。【方法】在對馬鈴薯品種和品系的塊莖產量、塊莖大小、薯型、薯肉顏色、芽眼深度、抗病性和商品率的初步選擇基礎上,篩選14個品種和品系進行蒸煮試驗,在普通蒸鍋中放入塊莖蒸煮25 min,蒸熟后,在室溫環境冷卻20 min,7 d后,分別對蒸煮前后塊莖色澤變化、蒸煮前后塊莖硬度、蒸煮前后軟化度進行測定。同時測定這些品種和品系的干物質含量、淀粉含量、蔗糖含量、葡萄糖含量、果糖含量、游離氨基酸含量、綠原酸含量、檸檬酸含量、抗壞血酸含量,分析以上成分在蒸煮加工過程中變化對品種和品系塊莖的風味、色澤和質構特性的影響,確定蒸煮加工型品種的加工參數。【結果】選育蒸煮加工型馬鈴薯品種,首先考慮田間綜合農藝性狀要能夠滿足商業化生產與加工過程工藝流程和加工機械要求。塊莖還原糖含量是影響蒸煮風味中甜度的主要因素,含量應控制在0.4%以下。游離氨基酸含量與蒸煮風味中鮮味有關,14個品種和品系的氨基酸含量差別還不能構成顯著的風味差別,所有品種和品系的氨基酸含量介于30—70 µmol。塊莖品種風味構成中的苦味來源主要是糖苷堿含量,蒸煮加工型品種的糖苷堿含量應控制在150 mg·kg-1以下。蒸煮后冷卻20 min塊莖色澤變化值和蒸煮后7 d的色澤變化值ΔE差值是衡量蒸煮加工型品種色澤變化的重要參數。塊莖蒸煮前后的軟化度是衡量蒸煮加工型品種質地變化的重要參數。【結論】14個品種和品系塊莖蒸煮后的風味、色澤變化、質構特性變化是判定蒸煮加工型品種的重要參數,通過對這些參數的全面分析表明,品種Burbank、Shepody和品系0724-58、0712-66是蒸煮后軟化度比較高的品種和品系,而0744-8和0722-26是蒸煮后軟化度比較低的品系。
    白菜型冬油菜抗寒相關性狀的遺傳分析
    劉林波,孫萬倉,劉自剛,武軍艷,方 彥,李學才,曾秀存,楊 剛,董 云,陳 奇,方 園,袁金海
    中國農業科學. 2016, 49(21):  4085-4095.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.21.003
    摘要 ( 264 )   HTML ( 1 )   PDF (429KB) ( 360 )   收藏
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    【目的】了解白菜型冬油菜抗寒相關性狀的遺傳方式,為油菜抗寒性的遺傳育種提供一定的理論依據。【方法】以6個抗寒性不同的白菜型冬油菜品種(系)為親本材料,按照GriffingⅠ配制完全雙列雜交組合,將親本和F1種植后測定抗寒性相關的性狀以獲得試驗數據。采用QGAStation軟件中的加性-顯性遺傳模型和MINQUE(1)法,對白菜型冬油菜越冬率及11個理化性狀的遺傳方差分量比率、遺傳相關性、親本加性效應、組合顯性效應和遺傳率以及雜種優勢進行分析。【結果】越冬率、POD活性、SOD活性、可溶性糖含量、相對電導率、葉綠素含量、蒸騰速率和氣孔導度的遺傳主要以加性效應為主,顯性效應影響較小;CAT活性、丙二醛含量、可溶性蛋白含量和凈光合速率則主要以顯性效應為主。在基因型和表現型的相關分析上,越冬率與CAT活性、POD活性、SOD活性、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、葉綠素含量、蒸騰速率、氣孔導度和凈光合速率呈極顯著正相關,與丙二醛含量和相對電導率則呈極顯著負相關。隴油7號和隴油8號在越冬率、CAT活性、POD活性、SOD活性、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、葉綠素含量、蒸騰速率、氣孔導度和凈光合速率上的加性效應均呈正值,表明隴油7號和隴油8號可用作提高后代抗寒性的親本。顯性效應分析表明,隴油7號×GY和隴油7號×隴油8號是抗寒性強的組合。狹義遺傳率以SOD活性、相對電導率、蒸騰速率和越冬率的表現最好,分別為74.63%、59.06%、57.49%和56.87%,CAT活性最低,為2.83%。CAT活性、可溶性蛋白含量和凈光合速率3個抗寒相關性狀具有很強的群體平均優勢和群體超親優勢。【結論】越冬率、SOD活性、相對電導率和蒸騰速率適宜在早代選擇,親本評價分析指出,隴油7號的一般配合力高, 可作為冬油菜抗寒性改良的首選親本。
    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    多年紫云英-雙季稻下不同施肥水平對兩類水稻土有機質及可溶性有機質的影響
    周國朋,曹衛東,白金順,聶 軍,徐昌旭,曾鬧華,高嵩涓,王艷秋,志水勝好
    中國農業科學. 2016, 49(21):  4096-4106.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.21.004
    摘要 ( 322 )   HTML ( 2 )   PDF (534KB) ( 703 )   收藏
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    【目的】綜合評價中國南方不同水稻土多年冬種紫云英配施化肥的培肥效應。【方法】在湖南紫潮泥、江西黃泥田雙季稻區設置了連續7年的田間定位試驗,比較冬閑(CK)、紫云英(MV)、紫云英+40%化肥(MV+40F)、紫云英+60%化肥(MV+60F)、紫云英+80%化肥(MV+80F)、紫云英+全量100%化肥(MV+100F)、單施全量100%化肥(100F)共7個處理的稻田土壤有機質(OM)、可溶性有機質(DOM)含量及其光譜學特性。【結果】湖南紫潮泥土壤OM和可溶性有機碳(DOC)含量、DOM的熒光吸光強度明顯高于江西黃泥田,可溶性有機氮(DON)含量、DOM的紫外-可見吸收峰值則相反。土壤OM在兩地均表現為MV處理顯著高于其他多數處理(黃泥田MV+100F處理除外);同100F相比,MV+100F處理降低了湖南紫潮泥、但增加了江西黃泥田的土壤有機質;而綠肥種植體系下隨著配施化肥量的增加,綠肥對兩類土壤OM的貢獻降低。種植綠肥配施80%—100%化肥,土壤DOC含量較100F高(黃泥田MV+100F除外),但單種綠肥(MV)以及綠肥配施40%—60%化肥對兩地土壤DOC影響不盡一致。單種植綠肥能夠降低兩類土壤DOC/SOC,其中,在江西黃泥田上顯著低于100F處理;兩類土壤上種植翻壓綠肥,隨著配施化肥量的增加,土壤DOC/SOC隨之增加(黃泥田MV+100F除外),表明配施化肥量越高其活化土壤碳庫的作用越強。種植綠肥較100F能夠有效降低土壤DON含量(黃泥田MV+100F處理除外),且在湖南紫潮泥上更為顯著。紫外-可見光譜分析發現,綠肥及綠肥配施40%—60%化肥下,兩類土壤DOM的紫外-可見吸收峰值較100F低,且E250/E365值隨配施化肥量的增加而降低,表明隨著配施化肥量的增加,土壤DOM分子量增大,分子結構越穩定。熒光光譜分析發現,兩類土壤可溶性有機質均以類富里酸為主;與100F相比,單種綠肥(MV)以及綠肥配施化肥(黃泥田配施40%—60%化肥)能夠增加土壤DOM的熒光強度,降低DOM的腐殖化指數(HIX)。【結論】種植紫云英能有效促進稻田土壤有機質積累,配施化肥降低紫云英對土壤有機質積累的貢獻。綠肥配施化肥能夠提高土壤碳庫活性,并且增加可溶性有機質的分子量及腐殖化程度,進一步解釋了配施化肥降低紫云英對土壤碳庫貢獻。
    1980—2010年東北地區種植結構時空變化特征
    劉珍環,唐鵬欽,范玲玲,楊 鵬,吳文斌
    中國農業科學. 2016, 49(21):  4107-4119.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.21.005
    摘要 ( 329 )   HTML ( 5 )   PDF (5175KB) ( 599 )   收藏
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    【目的】探討過去30年東北地區像元尺度種植結構的時空分布特征和演變規律,為東北地區農業政策的調整提供科學基礎。【方法】基于1980—2010年東北三省的玉米、大豆、水稻和小麥種植面積的縣級統計數據,利用SPAM-China模型獲取10 km像元尺度上種植結構的分布信息,構建以像元內種植面積比例超過30%和占比前三位的種植結構類型的判定方式,利用空間疊加方法分析種植比例及其結構類型的時空變化特征。【結果】運用像元結果初步闡明了東北地區的種植結構變化特征,首先種植規模的優先順序在2000年左右發生了變化,由玉米>大豆>小麥>水稻變為玉米>大豆>水稻>小麥;其次,30年間共出現14種組合類型,包括6種水稻及其組合類型由1980年的8.30%增至2010年18.64%,主要分布于遼河平原、松嫩平原和三江平原等地;7種玉米及其組合類型占比超過三分之二,累積比例增長3.7%,主要分布在東北的中西部,是該地區的主要種植作物;5種大豆及其組合類型累積比例減少4.2%,空間上發生了顯著的置換,由散布在三省的格局迅速北移集中于黑龍江;7種小麥及其組合類型累積比例從26.82%降為3.17%,是變化最為顯著的種植結構類型,現有少量集中于黑龍江嫩江附近。再次,3種種植結構類型變化較多,一是由開墾耕地帶來的新類型,占所有變化類型比例為20.91%,特別是黑龍江省拓荒帶來的大規模水稻種植;二是單一作物型變化為兩種或以上作物類型組合,占比為34.90%,組合作物主要為水稻和大豆;三是多種作物組合型變為單一作物型,將種植結構類型集聚,占比為41.36%,主要為玉米種植區的調整。【結論】過去30年種植結構類型變化規律為種植結構類型分布受玉米和大豆主導,其中大豆空間轉移至黑龍江,水稻正成為東北地區重要種植類型,而小麥則持續萎縮至局部地區,種植結構類型變化趨勢將以玉米、大豆和水稻為主,單一化趨勢顯著。種植結構調整方向應從減少單一玉米型和增加水稻和大豆組合型入手。
    基于多時相HJ-1B CCD影像的玉米倒伏災情遙感監測
    王立志,顧曉鶴,胡圣武,楊貴軍,王 磊,范友波,王艷杰
    中國農業科學. 2016, 49(21):  4120-4129.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.21.006
    摘要 ( 283 )   HTML ( 1 )   PDF (2476KB) ( 456 )   收藏
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    【目的】通過對倒伏發生前后的多時相HJ-1B衛星CCD多光譜影像植被指數的變化分析,實現區域尺度下的玉米倒伏受災范圍監測和災情評估。【方法】以2015年8月3日因大風暴雨導致大面積玉米倒伏的河北省藁城市為研究區,提取HJ-1B CCD多光譜影像的多種植被指數,根據多時相植被指數變化量與實測倒伏樣本的關聯分析,篩選玉米倒伏敏感植被指數,采用正態(偏正態)統計理論的雙閾值劃分策略劃定閾值,構建基于植被指數變化分析的玉米倒伏災情遙感監測模型,評價玉米倒伏災情嚴重程度,并基于野外實測樣本進行精度評價。【結果】基于城鎮、水體、倒伏與未倒伏玉米的HJ-1B CCD2多光譜反射率曲線可得,玉米與城鎮建筑物和水體的光譜反射率存在較大差異,在可見光波段,倒伏玉米要高于未倒伏玉米的反射率,然而在近紅外波段(830 nm),未倒伏玉米略高于倒伏玉米的反射率。由已提取出玉米種植區域后的前后兩期HJ星的差值影像分析可得其像元整體分布趨勢基本符合正態(偏正態)分布。由相關性分析可得,倒伏前后的比值植被指數(RVI)差值與玉米倒伏比例具有最高的相關性(R=0.9377),而且倒伏越嚴重,其RVI差值越大;通過野外實測樣本與模型驗證結果進行混淆矩陣分析,總體分類精度達到85.7%,Kappa系數為0.804;研究區玉米倒伏遙感空間制圖結果與當地農業技術推廣站監測結果基本一致。【結論】倒伏發生后,其玉米長勢以及災后恢復程度均存在較大差異,因此,基于玉米倒伏前后RVI差值的遙感監測模型能有效反映不同倒伏程度的冠層群體變化信息以及長勢恢復情況,能在區域尺度下實現玉米倒伏受災范圍監測和災情等級評估。
    植物保護
    玉米大斑病菌漆酶基因Stlac2結構分析及原核表達
    馬雙新,劉 寧,賈 慧,戴冬青,許苗苗,曹志艷,董金皋
    中國農業科學. 2016, 49(21):  4130-4139.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.21.007
    摘要 ( 229 )   HTML ( 2 )   PDF (4052KB) ( 373 )   收藏
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    【目的】對玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)漆酶基因Stlac2進行生物信息學分析,推測其蛋白功能,探究木質素降解過程中產生的小分子物質對Stlac2表達的影響,并對其進行克隆及原核表達,以便深入研究該基因在病菌生長、發育及致病過程中的作用。【方法】通過NCBI查詢獲得玉米大斑病菌EOA90070 (Stlac2)基因的全序列,通過ClustalX與馬爾尼菲青霉菌(Penicillium marneffei)PbrB (PMAA_082060)基因、煙曲霉(Aspergillus fumigatus)Abr2 (AFUA_2G17530)基因、構巢曲菌(Aspergillus nidulans)YA (AN6635) 基因等漆酶家族基因進行蛋白序列比對,查看Stlac2中的銅離子結合位點,利用在線軟件SOPMA和ProtParam對其二級結構及理化性質進行檢測,通過SWISS-MODEL對Stlac2蛋白質的三維結構進行預測,采用SAVES對三維結構進行評價。通過對ABTS的氧化試驗確定木質素降解過程中產生的小分子物質對玉米大斑病菌漆酶產量的影響;利用RT-qPCR方法分析小分子物質對Stlac2表達規律的影響;采用原核表達系統,以pET-30a表達載體為框架,對其進行原核表達,并將表達蛋白純化,以ABTS為底物,420 nm下檢測漆酶活性。【結果】Stlac2具有典型的Cu離子結合位點,與漆酶典型的Cu離子結構域相似。其蛋白二級結構中α-螺旋、延伸鏈、β-轉角、無規則卷曲所占比例分別為18.59%、25.63%、11.91%和43.86%,分子量為61.64 kD,等電點為5.00,平均疏水性為-0.37,表明其為親水蛋白。當在PDA中添加0.01 g·L-1香草醛、4-羥基苯甲醛、丁香醛、香草酸、4-羥基苯甲酸和香蘭素時,玉米大斑病菌胞外漆酶的產量為香草酸>香蘭素>4-羥基苯甲醛>4-羥基苯甲酸>丁香醛>對照。而在4-羥基苯甲醛和4-羥基苯甲酸存在時,玉米大斑病菌Stlac2的相對表達量明顯升高,約為對照的5—8倍。利用原核表達系統,在67 kD處成功誘導表達出一條特異性蛋白條帶,大量表達純化后,漆酶活性為(40.7±0.3)U·L-1。【結論】闡明了Stlac2的生物信息學特性,初步斷定其為漆酶基因;4-羥基苯甲醛和4-羥基苯甲酸可顯著提高Stlac2相對表達量,表明其在木質素降解過程中起到了一定的作用;該基因所編碼的蛋白可通過pET-30a原核表達系統表達,體外漆酶活性可達(40.7±0.3)U·L-1,該研究結果為后期研究蛋白性質打下了基礎。
    飛蝗β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶基因的表達及酶學特性分析
    宋慧芳,李應龍,馬恩波,張建珍
    中國農業科學. 2016, 49(21):  4140-4148.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.21.008
    摘要 ( 246 )   HTML ( 1 )   PDF (1428KB) ( 386 )   收藏
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    【目的】β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(β-N-acetylglucosaminidase,NAG)是昆蟲幾丁質降解過程中的重要酶類。研究旨在利用Bac-to-Bac桿狀病毒表達系統獲得高純度LmNAG1蛋白并對其酶學特性進行分析,探究該酶在飛蝗(Locusta migratoria)生長發育過程中的生物學功能,為飛蝗綠色防控分子靶標研發提供理論與實踐依據。【方法】根據LmNAG1的cDNA全長序列(GenBank: JX888720.1)設計包含酶切位點BamH I、Hind III和6×His標簽的引物。采用PCR技術擴增包含開放閱讀框的目標片段,雙酶切后連接至pFastBacTM-Dual載體上。將重組質粒轉化至大腸桿菌DH10Bac感受態細胞中,通過Tn7轉座子把目的基因轉座到桿狀病毒基因組上,用藍白斑結合抗生素篩選。挑取白斑用pUC/M13引物來擴增目的條帶,挑選帶目的基因全長的重組桿狀病毒質粒(baculovirus plasmid,Bacmid)。用轉染試劑將重組Bacmid轉染至草地貪夜蛾(Spodoptera frugiperda)卵巢細胞系Sf9中,72 h內連續觀察細胞形態,當出現感染跡象后收集細胞,離心,取上清得到P1代重組病毒粒子。用P1代病毒粒子去感染Sf9細胞,裂解并提取蛋白,Western blot檢測目的蛋白是否成功表達。之后大量感染Sf9細胞,提取蛋白,利用Ni-NTA瓊脂糖親和層析柱和陰離子交換柱Q對重組蛋白進行純化,取最純的餾分用Bradford法測定蛋白濃度。采用4MU-GlcNAc為底物對重組目的蛋白LmNAG1的動力學參數、最適溫度和最適pH進行測定。【結果】克隆得到包含1 845 bp LmNAG1全長的pFastBac-LmNAG1重組質粒,酶切驗證與目標條帶一致。將重組質粒轉化至DH10Bac感受態細胞中,PCR擴增挑選出純白斑,成功將LmNAG1全長序列構建到桿狀病毒基因組上。將重組Bacmid轉染至Sf9細胞,72 h后在顯微鏡下觀察可見細胞膨大,邊緣不規則等感染跡象。離心收集重組病毒粒子感染新的Sf9細胞,72 h后收集細胞,Western blot檢測發現在67 kD附近有明顯條帶,與LmNAG1的理論分子量一致,獲得帶6×His標簽的融合蛋白。大量感染收集細胞提取蛋白,經Ni-NTA瓊脂糖層析純化,進一步透析除鹽后用陰離子交換柱Q二次純化,得到了高純度的目的蛋白。用Bradford法測定最純的E3組分的蛋白濃度為0.057 µg·µL-1。體外活性測定結果表明LmNAG1的最適pH為8.0,且在pH 6.0—8.0范圍內具有較高的穩定性;LmNAG1的最適溫度為40℃,在40℃以下具有很高的穩定性,當溫度高于45℃時熱穩定性迅速下降;采用4MU-GlcNAc為底物測得LmNAG1具有水解β-1,4糖苷鍵的活性,可以釋放出4MU,它的動力學參數Km值為(0.28±0.02)mmol·L-1,Kcat值為(902.88±38.15)s-1。【結論】成功獲得高純度且具活性的LmNAG1蛋白,其可水解β-1,4糖苷鍵連接的幾丁質寡糖,與已知昆蟲NAG1具有相似的生物學功能,即參與幾丁質的降解。
    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    黃土丘陵區典型農耕地土壤臨界剪切力季節變化
    郁耀闖,王長燕
    中國農業科學. 2016, 49(21):  4149-4159.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.21.009
    摘要 ( 323 )   HTML ( 1 )   PDF (1053KB) ( 448 )   收藏
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    【目的】研究黃土丘陵區典型農作物玉米和谷子生育期內土壤臨界剪切力的季節變化特征及其影響因素,以期為該區的糧食安全生產和土壤侵蝕過程模型建立提供參考依據。【方法】以黃土丘陵區玉米地和谷子地為研究對象,在6組不同的水流剪切力條件下(τ= 5.71—17.18 Pa),借助坡面徑流沖刷試驗測定土壤的分離能力,結合土壤侵蝕過程WEPP模型,利用線性回歸方法推求土壤臨界剪切力(τc),分析了玉米和谷子生育期內土壤臨界剪切力的季節變化規律。【結果】黃土丘陵區玉米和谷子生育期內土壤臨界剪切力具有明顯的季節變化規律(P<0.05),整體呈上升趨勢。玉米地τc表現為先降低后升高再降低又升高的季節變化模式,變化范圍為1.51—4.89 Pa,平均值為3.0 Pa,最小值(1.51 Pa)出現在五葉期,最大值(4.89 Pa)出現在收獲期;谷子地τc表現為先降低后升高的季節變化模式,變化范圍為1.06—6.53 Pa,平均值為2.93 Pa,最小值(1.06 Pa)出現在幼苗期,最大值(6.53 Pa)出現在成熟期。玉米地和谷子地土壤臨界剪切力的季節變化由土壤黏結力、初始含水量等土壤屬性的季節變化和作物根系生長所致。兩種作物地的土壤臨界剪切力與土壤黏結力、初始含水量和作物根重密度間呈正相關關系。在玉米和谷子生育期內,利用土壤黏結力、初始含水量和作物根重密度可以較好地模擬兩種作物地土壤臨界剪切力的季節變化(R2>0.74,NSE>0.72)。【結論】作物根系、土壤黏結力和初始含水量等的季節變化是影響玉米地和谷子地土壤臨界剪切力季節變化的主要因素。土壤臨界剪切力與根重密度、土壤黏結力和初始含水量間呈正相關關系。用根重密度、土壤黏結力和初始含水量等參數能夠較好地模擬玉米地和谷子地土壤臨界剪切力的季節變化。
    潮土區小麥、玉米殘體對土壤有機碳的貢獻——基于改進的RothC模型
    趙雅雯,王金洲,王士超,武紅亮,黃紹敏,盧昌艾
    中國農業科學. 2016, 49(21):  4160-4168.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.21.010
    摘要 ( 221 )   HTML ( 1 )   PDF (449KB) ( 373 )   收藏
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    【目的】為進一步了解秸稈還田對土壤有機碳(SOC)的提升效果,探究作物殘體(根系與秸稈)對潮土區SOC的貢獻,為華北冬小麥-夏玉米區SOC提升提供理論依據。【方法】基于腐解試驗的有機物料碳殘留率數據,獲得4種有機物料在RothC-26.3模型最優時對應的DPM/RPM參數值(易分解植物殘體和難分解植物殘體的比值)。利用修訂的DPM/RPM參數,獲得了改進的RothC-26.3模型,并用鄭州潮土區短期腐解試驗(2012年11月至2013年11月)和長期定位試驗數據(1990—2008年)進行驗證,模擬出鄭州潮土區冬小麥-夏玉米輪作系統中小麥、玉米殘體在3種不同施肥處理下(不施肥CK,平衡施肥NPK和秸稈還田NPKS)對新形成SOC的貢獻。【結果】在模型達到最優時,小麥根系(wheat root,WR)、小麥秸稈(wheat straw,WS)、玉米根系(corn root,CR)和玉米秸稈(corn straw,CS)的DPM/RPM值分別為0.89、3.04、4.35和3.25。模型結果顯示,CK處理小麥根系、玉米根系的碳投入占碳投入的比例均為50%,而來源于小麥根系、玉米根系的SOC(0—20 cm)占新形成的SOC比例分別為60%、40%;小麥根和玉米根固碳效率分別為15.5%、10.8%;NPK處理小麥根系、玉米根系的碳投入占碳投入的比例分別為60%、40%,而來源于小麥根系、玉米根系的SOC(0—20 cm)占新形成SOC的比例分別為71%、29%;小麥根和玉米根固碳效率分別為17.5%、11.4%;NPKS處理小麥根系、玉米根系、玉米秸稈的碳投入的比例分別為47%、21%、32%,而小麥根系、玉米根系、玉米秸稈對新形成的SOC(0—20 cm)貢獻分別為50%、22%、28%;小麥根系、玉米根系、玉米秸稈的固碳效率分別為16.9%、11.2%、11.4%。總之,冬小麥-夏玉米輪作系統中無論是不施肥、平衡施肥還是秸稈還田處理,小麥根系對新形成SOC的貢獻率(50%—71%)大于玉米根系和玉米秸稈對新形成SOC貢獻率(22%—40%)。源自小麥的SOC占新形成SOC的比例均分別大于源自小麥的碳投入占總碳投入的比例,而源自玉米的投入及其對新形成SOC的貢獻則反之。小麥根系的固碳效率(15.5%—17.5%)大于玉米根系和玉米秸稈的固碳效率(10.8%—11.4%)。【結論】改進后的RothC模型可用來探究潮土區冬小麥-夏玉米輪作系統中小麥、玉米殘體對新形成SOC的貢獻。鄭州潮土區冬小麥-夏玉米輪作系統中小麥根系對新形成SOC的貢獻率均大于玉米根系和玉米秸稈的貢獻率。根茬還田(尤其是小麥根茬還田)更有利于提升土壤有機碳含量。
    連續施肥對不同肥力稻田土壤基礎地力和土壤養分變化的影響
    魯艷紅,廖育林,聶 軍,周 興,謝 堅,楊曾平
    中國農業科學. 2016, 49(21):  4169-4178.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.21.011
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    【目的】研究雙季稻種植制度下,連續3年施肥與不施肥對不同肥力土壤基礎地力產量、基礎地力貢獻率、土壤氮磷鉀表觀平衡和土壤養分變化的影響,為不同肥力土壤基礎地力培育及土壤肥力維持和提升提供參考。【方法】從32年長期施用不同肥料定位試驗的不施任何肥料(CK)、施氮磷鉀肥(NPK)和氮磷鉀肥配施稻草(NPKS)處理采取土壤,分別代表3種不同肥力水平,設置連續3年施肥與不施肥處理的盆栽試驗,監測雙季水稻產量、土壤基礎地力產量、基礎地力貢獻率和土壤氮磷鉀養分的變化。【結果】在試驗期間,不同肥力土壤的早晚稻基礎地力產量、基礎地力貢獻率均表現為:NPKS處理土壤>NPK處理土壤>CK處理土壤,且隨著試驗年限的延長,不同肥力土壤之間的差異呈逐漸縮小趨勢,到試驗第3年,不同肥力土壤之間的差異變得不顯著。無論施肥或不施肥,初始肥力越高的土壤經3年6季水稻種植,由作物收獲帶走的氮、磷、鉀養分越多。不同肥力土壤在連續施肥條件或不施肥條件下,肥力養分變化規律存在較大差異,這種差異與水稻種植體系中養分輸入-輸出平衡狀況有一定關系。【結論】初始肥力越高的土壤如果連續不施肥,其基礎地力下降得越快。因此,對于地力水平較低的土壤應注重合理施肥,培育和提高農田土壤肥力和基礎地力;地力水平較高的土壤也應注意高效合理補充養分,以維持土壤較高的肥力水平和持續生產力。
    園藝·貯藏·保鮮·加工
    溝灌方式和灌水量對溫室番茄綜合品質與產量的影響
    李紅崢,曹紅霞,郭莉杰,吳宣毅
    中國農業科學. 2016, 49(21):  4179-4191.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.21.012
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    【目的】探討溝灌方式和灌水量對溫室番茄綜合品質、產量、灌溉水利用效率(IWUE)以及綜合效益的影響,優化西北地區溫室番茄的溝灌方式和灌水量,為該地區溫室番茄產業的可持續發展提供科學依據。【方法】通過田間試驗,設置常規溝灌(CFI)和交替隔溝灌溉(AFI)兩種溝灌方式,以兩次灌水的間隔期Φ20 cm標準蒸發皿的累積蒸發量E為基數,設置0.6E、0.8E、1.0E、1.2E四個灌水量梯度,共8個處理,采用主成分分析法和灰色關聯度法對番茄品質進行綜合評價,以主成分綜合得分和灰色加權關聯度量化番茄的品質指標,采用變異系數法對番茄的品質、產量、灌溉水利用效率(IWUE)賦權,通過TOPSIS法對各處理下溫室番茄的綜合效益進行評價。【結果】溝灌方式和灌水量均對番茄品質產生影響,主成分分析法和灰色關聯度法對番茄品質綜合評價的結果不完全一致,但兩者都得出AFI-0.6E、AFI-0.8E為品質最優的兩個處理;AFI-0.6E處理相較于產量最高的AFI-1.2E處理減產達22.56%,而AFI-0.8E處理相較于AFI-1.2E處理僅減產9.42%,且AFI-0.8E與AFI-0.6E的IWUE無顯著差異;TOPSIS綜合評價的結果表明AFI-0.8E處理為綜合效益最高的處理。【結論】采用交替隔溝灌溉,灌水量設為0.8E,在提高番茄的綜合品質的同時又可以使產量和IWUE處于較高水平,從而獲得最大的綜合效益,為溫室番茄優質、高產、高效的溝灌方式和灌水量的組合。
    蘆筍三種花蕾性別分化相關差異蛋白表達分析
    劉 孟,乜蘭春,王珊珊,胡淑明
    中國農業科學. 2016, 49(21):  4192-4202.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.21.013
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    【目的】探究與蘆筍性別分化相關的蛋白,為揭示性別分化的分子機制奠定基礎。【方法】以蘆筍雌株、雄株、雄性兩性株兩性分化期的花蕾為材料,采用雙向電泳、質譜鑒定和生物信息學相結合的方法,對其進行蛋白質差異表達分析。【結果】通過雙向電泳3次重復試驗發現,雌、雄花蕾相比,雄花蕾特異蛋白點25個,上調蛋白點5個;雌花蕾特異蛋白點13個,上調蛋白點12個;雄性兩性花蕾與雄花蕾相比,特異蛋白點19個,上調蛋白點8個。經過質譜鑒定及生物信息學分析,鑒定出雄花蕾特異或上調表達同源蛋白6個,包括1個促進α淀粉酶合成的luminal binding protein(BiP);3個參與糖代謝的蛋白,分別為β淀粉酶、3-磷酸甘油醛脫氫酶和胞質磷酸甘油酸激酶;1個與質體相關的脂連接蛋白PAP fibrillin和1個未知功能的Os02g0634900蛋白;雄性兩性花蕾和雌花蕾特異或上調表達同源蛋白16個,包括2個參與糖酵解過程的蛋白,即烯醇化酶1和胞質磷酸甘油酸激酶;2個維持細胞結構的蛋白,即肌動蛋白亞型B和肌動蛋白;2個參與能量代謝的蛋白,即ATP合成酶CF1α亞基和ATP合成酶β亞基;2個參與細胞內物質運輸的蛋白,即小GTP結合蛋白和GTP結合蛋白,1個抑制蛋白質合成的核糖體失活蛋白,1個參與物質運輸和信號轉導的蛋白,即ADP核糖激化因子相似蛋白,1個催化磷酸基團轉移的蛋白,即核苷二磷酸激酶,1個脂質相關蛋白,1個與光合作用(光系統Ⅱ)有關的蛋白,即放氧增強蛋白1,1個允許離子、糖和氨基酸被動轉運穿過外膜的蛋白,即細胞外膜孔道蛋白,2個未知功能的蛋白,即細胞內病程相關蛋白亞型4和假想蛋白。【結論】β淀粉酶、3-磷酸甘油醛脫氫酶、胞質磷酸甘油酸激酶、luminal binding protein (BiP)、PAP fibrillin和Os02g0634900在蘆筍上的同源蛋白與蘆筍雄性器官發育相關;烯醇化酶1、胞質磷酸甘油酸激酶、肌動蛋白亞型B、肌動蛋白、ATP合成酶CF1α亞基、小GTP結合蛋白、GTP結合蛋白、核糖體失活蛋白、ADP核糖激化因子相似蛋白、核苷二磷酸激酶、脂質相關蛋白、放氧增強蛋白1、細胞外膜孔道蛋白和假想蛋白在蘆筍上的同源蛋白,ATP合成酶β亞基、細胞內病程相關蛋白亞型4與蘆筍雌性器官發育相關。放氧增強蛋白1和細胞外膜孔道蛋白在蘆筍上的同源蛋白可能為雌性器官發育的關鍵蛋白。
    龍眼果肉提取物改善東莨菪堿誘導小鼠學習記憶功能
    白亞娟,劉 磊,張瑞芬,鄧媛元,黃 菲,張名位
    中國農業科學. 2016, 49(21):  4203-4213.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.21.014
    摘要 ( 215 )   HTML ( 2 )   PDF (529KB) ( 548 )   收藏
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    【目的】比較不同劑量龍眼果肉醇提物和水提物對東莨菪堿所致記憶獲得性障礙小鼠學習記憶功能的影響,初步解釋龍眼果肉改善學習記憶的作用機制。【方法】分析龍眼果肉醇提物和水提物中主要活性物質含量。將無特定病原體(SPF級)雄性昆明小鼠隨機分為空白組、模型組、龍眼果肉醇提物低劑量組/高劑量組(150 mg·kg-1/300 mg·kg-1)、龍眼果肉水提物低劑量組/高劑量組(150 mg·kg-1/300 mg·kg-1),共6組,連續灌胃28 d后,空白組腹腔注射等量生理鹽水,各試驗組腹腔注射東莨菪堿造模,0.5 h后,以潛伏期和穿梭次數為考察指標,采用避暗試驗進行行為學測試,作為習得成績;24 h后再次進行避暗試驗,對小鼠進行記憶保持測試,測試結束后摘眼球取血,脫頸致死,取腦組織進行生化指標檢測。測定腦組織的膽堿類(乙酰膽堿轉移酶choline acetyltransferase,ChAT和乙酰膽堿酯酶acetylcholinesterase,AChE活力)及抗氧化相關指標(超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽過氧物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)活力及丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量),血清中抗氧化相關指標(SOD、GSH-Px活力及MDA含量)。通過綜合比較各組間行為學試驗指標、腦組織、血清生化指標,判斷龍眼果肉改善學習記憶功能的作用效果及作用機制。【結果】分析龍眼果肉提取物成分發現,龍眼果肉水提物主要為多糖及蛋白質,醇提物除含有糖類外,還含有較豐富的酚類、黃酮類和磷脂物質,其中,醇提物中總酚、總黃酮、總磷脂含量顯著高于水提物的(P<0.05)。行為學試驗表明,模型組小鼠在避暗試驗中5 min內穿梭次數為2.89次,是正常小鼠的6.09倍,高劑量龍眼果肉醇提物和水提物組小鼠穿梭次數分別為0.75次和0.56次,與正常組無顯著差異;癡呆小鼠在避暗試驗中的潛伏期僅為正常組的0.43倍,與模型組相比,各劑量龍眼果肉醇提物和水提物均能顯著增加癡呆小鼠在避暗試驗中的潛伏期(P<0.05),且存在一定劑量效應關系,其中龍眼果肉醇提物和水提物高劑量組小鼠的避暗潛伏期分別為289.18 s、290.80 s,與正常組相比無顯著差異(P>0.05)。生化指標方面,與模型組相比,各劑量龍眼果肉醇提物和水提物均能顯著增加癡呆小鼠腦組織中ChAT活力,顯著降低AChE活力(P<0.05),且存在一定的劑量效應關系。相同劑量時,龍眼果肉水提物效果優于醇提物,其中龍眼果肉醇提物高劑量組,龍眼果肉水提物低、高劑量組小鼠腦組織中ChAT活力基本恢復正常水平;在抗氧化水平方面,與模型組相比,龍眼果肉醇提物高劑量組顯著增加癡呆小鼠腦組織和血清中SOD、GSH-Px活力,顯著降低MDA含量(P<0.05),基本達到正常水平,效果優于同等劑量的龍眼果肉水提物。【結論】龍眼果肉水提物和醇提物均可改善東莨菪堿誘導記憶獲得性障礙小鼠的學習記憶功能,但二者的作用機制可能存在差異,龍眼果肉水提物主要通過調節膽堿能神經系統改善學習記憶功能,其主要作用的物質基礎可能為多糖或糖蛋白;醇提物則主要通過提高機體抗氧化活力改善學習記憶功能,其主要作用物質可能為多酚、黃酮、磷脂等。
    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    綿羊MITF-M在黑素細胞中過表達后的功能分析
    楊玉靜,張丹瑾,聶瑞強,謝建山,范瑞文,高文俊,董常生
    中國農業科學. 2016, 49(21):  4214-4221.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.21.015
    摘要 ( 197 )   HTML ( 1 )   PDF (2386KB) ( 290 )   收藏
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    【目的】小眼畸形相關轉錄因子-M型(microphthalmia associated transcription factor M,MITF-M)在動物皮膚和毛發的黑色素合成途徑中發揮重要作用,克隆綿羊小眼畸形相關轉錄因子-M型基因序列,研究在綿羊黑素細胞中過表達綿羊MITF-M是否影響TYR、TYRP-1和TYRP-2的表達,從而探究對黑色素的生成的影響。【方法】使用試驗室凍存的第5代綿羊黑素細胞,通過PCR方法用引物以綿羊黑素細胞cDNA為模板克隆MITF-M基因cDNA序列,構建綿羊MITF-M克隆載體和真核表達載體;通過細胞轉染技術在細胞水平過量表達綿羊MITF-M;轉染后使用熒光顯微鏡觀察細胞轉染效率,采用分光光度計對綿羊黑素細胞中黑色素含量進行測定,并進行Real-time PCR試驗檢測轉染后細胞MITF、TYR、TYRP-1和TYRP-2基因在mRNA水平表達量的變化,Western blot試驗檢測轉染后細胞MITF、TYR蛋白水平的變化。【結果】經測序和拼接,最終獲得長度為1 242 bp的綿羊 MITF-M基因的cDNA 序列;成功構建真核表達載體,載體上連有一個啟動報告基因綠色熒光蛋白和特異性TYRP-2基因啟動子;細胞轉染后,在熒光顯微鏡下可觀察到黑素細胞帶有綠色熒光說明轉染效率明顯;分光光度計檢測顯示,轉染后綿羊黑素細胞中黑色素量增加1.15倍(P0.05);熒光定量檢測結果顯示,綿羊黑素細胞中MITF mRNA表達量增加極顯著(P0.001),表明綿羊MITF-M轉染效率顯著,TYR mRNA表達量增加極顯著(P0.001),TYRP-1 mRNA表達量升高至5.06倍(P0.05),TYRP-2 mRNA表達量升高至1.49倍,變化不明顯。蛋白免疫印跡結果顯示,綿羊黑素細胞中MITF-M轉染組MITF蛋白表達量是空載體組的1.65倍(P<0.001),轉染組TYR蛋白表達量是空載體組的2.38倍(P0.001),這與熒光定量檢測結果一致。【結論】通過PCR和克隆技術及核酸測序技術獲得了綿羊MITF-M基因全長1 242 bp的CDS區,過表達綿羊MITF-M會使黑素細胞TYR、TYRP-1的表達量增加,對TYRP-2的表達量變化不明顯,從而揭示綿羊MITF-M可以通過調節TYR和TYRP-1的表達量控制綿羊黑素細胞中黑色素的生成。
    亞臨床型低血鈣癥奶牛生產性能及糞污排放特性
    張子揚,沈泰鈺,于洪江,高三思,朱奎玲,黃寶銀,徐 闖,楊 威
    中國農業科學. 2016, 49(21):  4222-4230.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.21.016
    摘要 ( 203 )   HTML ( 1 )   PDF (462KB) ( 296 )   收藏
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    【目的】探討亞臨床低血鈣癥奶牛飼料采食量、泌乳量、糞尿排放量及糞污所產生污染氣體排放特征的關系。【方法】黑龍江某集約化奶牛養殖場選取產后7—14 d年齡、體況、胎次相近的奶牛12頭,根據血鈣指標分為亞臨床低血鈣癥組和健康組奶牛各6頭,每頭奶牛分別單獨飼養,連續飼養4 d。每天采血檢測血液中Ca、BHBA、NEFA、CLU、P、Mg指標含量;記錄每頭牛每天泌乳量、采食量、糞、尿排放量;通過簡易動態箱法對試驗奶牛糞尿進行混合,檢測混合物產生的NH3CO2、CH4氣體排放量并進行分析。【結果】亞臨床低血鈣癥組奶牛血清Ca、P、Mg濃度極顯著低于健康組奶牛(P0.01),CLU顯著低于健康組(P0.05),BHBA濃度顯著高于健康組(P0.05),NEFA濃度極顯著高于健康組奶牛(P0.01);亞臨床低血鈣癥組奶牛產奶量和4%能量校正乳(ECM)極顯著高于健康組(P0.01),排糞量顯著高于健康組(P0.05);干物質消化率和尿量的差異雖然不顯著但都有升高趨勢。亞臨床低血鈣組奶牛采食1 kg干物質的產奶量極顯著升高(P0.01),采食1 kg干物質的排糞量顯著升高(P0.05);健康組和亞臨床低血鈣癥組奶牛CH4的排放曲線無明顯差異,兩組的產氣趨勢基本相同,于試驗的52 h左右出現峰值,之后下降;總體上看CO2的排放沒有明顯變化趨勢,無明顯規律,健康組和亞臨床低血鈣癥組分別在48和36 h處出現排放高峰,亞臨床低血鈣癥組出現峰值的時間要早于健康組,之后下降隨即無規律起伏。亞臨床低血鈣癥組的CO2累計排放量隨時間的推移低于健康組;健康組奶牛NH3排放濃度在24 h處出現高峰,隨后降低,45 h再次出現峰值,之后排放濃度逐漸降低。亞臨床低血鈣癥組奶牛NH3排放濃度在21 h處出現峰值,之后排放濃度降低,兩組試驗的折線趨勢基本一致,都是出現峰值后濃度降低但都是有起伏的波動。亞臨床低血鈣癥組NH3的累計排放量低于健康組。【結論】亞臨床低血鈣癥奶牛患病期間由于采食攝取營養物質不能滿足泌乳需求而處于能量及鈣負平衡狀態。同時腸道消化吸收率增加,用于滿足泌乳對能量的需求;在相同質量的糞尿混合物檢測情況下亞臨床低血鈣癥不會影響CH4的排放量,但亞臨床低血鈣奶牛糞尿中NH3和CO2排放量低于健康牛,然而降低的溫室氣體排放是否與腸道消化吸收率的增加促進了飼料能量的吸收有關利用仍需進一步研究。
    意大利蜜蜂蜂王與工蜂幼蟲甲基供體S-腺苷甲硫氨酸合成與代謝的差異
    王 麗,王紅芳,胥保華
    中國農業科學. 2016, 49(21):  4231-4238.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.21.017
    摘要 ( 169 )   HTML ( 1 )   PDF (407KB) ( 231 )   收藏
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    【目的】研究意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)蜂王與工蜂幼蟲甲基供體S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosylmethionine, SAM)合成與代謝的差異,為探索DNA甲基化與蜜蜂級型分化的關系提供理論依據。【方法】試驗選用890只1日齡雌性蜂幼蟲,分別來自5群姐妹蜂王群。其中445只進行人工育王(89只/群);剩余445只培育成工蜂(89只/群)。取3、4、5日齡蜂王和工蜂幼蟲,測定其體內SAM合成與代謝關鍵酶基因表達和酶活性的差異。【結果】蜂王幼蟲SAM含量隨日齡的增加變化不顯著(P>0.05);工蜂幼蟲SAM含量隨日齡增加呈上升趨勢(P<0.05)。蜂王幼蟲SAMS基因表達量隨日齡增加呈梯度下降的趨勢(P<0.01),而工蜂幼蟲SAMS表達隨日齡變化不顯著(P>0.05);3日齡與4日齡時,蜂王幼蟲SAMS表達量顯著高于工蜂(P<0.05),5日齡時,工蜂幼蟲SAMS表達量顯著高于蜂王(P<0.05)。Dnmt1aDnmt3表達在兩級型間差異不顯著(P>0.05),其中蜂王幼蟲Dnmt1a表達隨日齡增加無顯著變化(P>0.05),但其酶活性呈下降趨勢(P<0.05);工蜂幼蟲Dnmt1a表達隨日齡增加呈下降趨勢(P>0.05),其酶活性呈上升趨勢(P<0.01),其中3日齡與4日齡時,蜂王幼蟲Dnmt1酶活性顯著高于工蜂幼蟲(P<0.05),而5日齡時,工蜂幼蟲Dnmt1酶活性顯著高于蜂王幼蟲(P<0.05)。蜂王Dnmt3表達量隨日齡增加呈下降趨勢(P<0.05),工蜂幼蟲Dnmt3表達隨日齡增加變化不顯著(P>0.05);蜂王幼蟲Dnmt3酶活性隨日齡變化不顯著(P>0.05),工蜂幼蟲Dnmt3酶活性隨日齡變化顯著(P<0.05),但蜂王幼蟲Dnmt3酶活性在3、4、5日齡均顯著高于工蜂幼蟲(P<0.01)。【結論】35日齡意大利蜜蜂蜂王幼蟲與工蜂幼蟲體內活性甲基供體SAM的合成與代謝存在差異。在4日齡之前,蜂王幼蟲SAM的合成比工蜂活躍,4日齡之后,工蜂幼蟲的SAM合成與蜂王幼蟲相近;在4日齡之前,SAM參與DNA維持甲基化的代謝過程,蜂王幼蟲比工蜂活躍,4日齡之后,工蜂幼蟲比蜂王幼蟲活躍;在3—5日齡,SAM參與DNA從頭甲基化的代謝活性,蜂王幼蟲始終不低于工蜂幼蟲。
    研究簡報
    蝗蟲微孢子蟲套式PCR檢測方法的建立及應用
    扈鴻霞,馬宇軒,王艷紅,林 峻,李占武,季 榮
    中國農業科學. 2016, 49(21):  4239-4245.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.21.018
    摘要 ( 157 )   HTML ( 1 )   PDF (1230KB) ( 275 )   收藏
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    【目的】建立一種靈敏、快捷的檢測蝗蟲微孢子蟲(Paranosema locustae)的套式PCR方法,為運用微孢子蟲防治蝗蟲提供技術支持。【方法】以GenBank數據庫中公布的保守性高的微孢子蟲小核糖體亞單位RNA為目的基因,采用PrimerSelect軟件設計兩對特異的套式PCR引物P.L.-F1/P.L.-R1和P.L.-F2/P.L.-R2,將微孢子蟲液用0.2 mol·L-1 KOH處理后得到的發芽液作為模板進行PCR擴增,建立以P.L.-F1/P.L.-R1為外側引物、P.L.-F2/P.L.-R2為內側引物的套式PCR,擴增產為分別為298和242 bp。對引物濃度、退火溫度及循環數進行優化,建立套式PCR方法,以此方法對梯度稀釋的微孢子蟲液進行靈敏性檢測,并對采自哈密地區巴里坤北山的蝗蟲樣品進行檢測。同時對提取的微孢子蟲液進行傳統的顯微鏡檢測,并比較兩種方法的靈敏度。【結果】建立了蝗蟲微孢子蟲的套式PCR快速特異性檢測方法,優化后的PCR反應體系均為20 μL:Buffer(10×)2.0 μL, dNTPs(10 mmol·L-10.3 μL,Taq DNA酶(250 U)0.3 μL,上、下游引物(10 μmol·L-1)各0.3 μL,微孢子蟲發芽液(第2輪以第1輪產物10×稀釋液為模板)1 μL,加水補充至20 μL;PCR反應程序為:94℃預變性3 min;94℃變性30 s,第1輪60℃退火(第2輪62℃退火)30 s,72℃延伸20 s,共35個循環;72℃延伸10 min,10℃保存。靈敏度試驗顯示,檢測的微孢子蟲數量可以達到12.2個孢子/µL(DNA量為1.07 pg·μL-1)。應用建立的套式PCR方法,對采自新疆哈密地區巴里坤北山的240頭蝗蟲樣品進行了微孢子蟲檢測,檢測結果為23.3%的陽性,而顯微鏡檢測結果陽性僅為3.8%。【結論】 研究建立的套式PCR方法能夠快速特異地檢測蝗蟲微孢子蟲的感染,為蝗蟲微孢子蟲致病性研究及田間應用提供了技術支持。
    不同葉幕類型對‘摩爾多瓦’葡萄果穗微域環境及果實品質的影響
    劉笑宏,孫永江,孫 紅,翟 衡
    中國農業科學. 2016, 49(21):  4246-4254.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.21.019
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    【目的】探討直立葉幕和水平葉幕對‘摩爾多瓦’葡萄果穗微域環境及果實品質的影響,為建立合理的葡萄栽培架式提供參考。【方法】2013年對部分籬架栽培的‘摩爾多瓦’進行架式改造,培養為棚架水平葉幕,與籬架直立葉幕相比較進行研究,其他栽培管理技術一致。2015年6月1日開始,通過溫濕度記錄儀實時監控直立葉幕和水平葉幕葡萄果穗周圍微域環境的溫度和濕度,并用光合輻射檢測儀實時記錄水平葉幕上下及直立葉幕兩側所接受的光合有效輻射。于花后9周開始至果實成熟,每兩周采摘兩種葉幕類型下的果實,測定發育過程中果實的各項品質指標,分析兩種葉幕類型對果穗微域環境和果實品質的影響。結果】與直立葉幕相比,水平葉幕顯著降低了6—9月的果實表面溫度、35℃以上高溫比例,其中7月份水平葉幕果穗周圍35℃以上高溫比例比直立葉幕的降低68.97%,8月份水平葉幕未出現35℃以上高溫,而直立葉幕高溫達41.6℃;同時,水平葉幕增大了果穗微域環境的濕度,減小了其波動,其上部10:00光合有效輻射比直立葉幕東側低25.8%,而下午14:00比直立葉幕西側低5.95%,僅中午12:00所受光合有效輻射高于直立葉幕,但水平葉幕下部全天接受光合有效輻射均較低。在果實品質方面,水平葉幕使果實第二次生長量和膨大速率顯著增加,其成熟果實縱橫徑、果形指數及粒重均高于直立葉幕;且水平葉幕提高了成熟果實的糖、酸、總酚及花色苷含量,2015年果實成熟時水平葉幕下果實的還原糖、總酸、總酚及果皮花色苷含量分別比直立葉幕提高了2.40%、4.35%、5.55%及7.04%,同時,水平葉幕使果皮亮度顯著提高,紅藍色度加深,即水平葉幕改善了‘摩爾多瓦’的果實色澤。【結論】與直立葉幕相比,水平葉幕改善了‘摩爾多瓦’果實周圍的微環境,提高了果實品質。
    基于GC-MS技術的蹄葉炎奶牛血漿代謝譜分析
    李亞娟,王東升,張世棟,嚴作廷,楊志強,杜玉蘭,董書偉,何寶祥
    中國農業科學. 2016, 49(21):  4255-4264.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.21.020
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    【目的】利用氣相色譜/質譜聯用技術(gas chromatograph tandem mass spectrometer technology, GC-MS)對奶牛血漿進行代謝組學分析,以明確奶牛發生蹄葉炎時血漿中代謝物的變化,進一步揭示其發病機制。【方法】根據蹄葉炎奶牛的臨床癥狀和活動量情況,選取蹄葉炎患病組S和健康對照組C奶牛各10頭,采集血漿樣品,經衍生化處理后,利用GC-MS方法對兩組奶牛的血漿進行全部代謝物檢測。用SIMCA-P 11.5軟件進行主成分分析(principal component analysis, PCA)和偏最小二乘法分析(supervised partial least squares-discriminant analysis,PLS-DA),對蹄葉炎組奶牛和健康組奶牛檢測數據進行模式識別分析,篩選差異代謝物,并利用生物信息學方法進行代謝通路富集分析。為進一步驗證代謝組學的試驗結果,檢測了與差異代謝通路相關的脂質代謝指標和抗氧化能力指標。【結果】利用GC-MS方法,在奶牛血漿中共檢測到242種代謝物,通過多元統計分析結合t-檢驗篩選出37種差異代謝物(VIP>1,P<0.05),其中在蹄葉炎奶牛血漿中3種物質含量上調(FC>1),分別是氨基氧乙酸、油酸、乳糖,34種物質含量下調(FC<1),包括脂肪酸、氨基酸等。經代謝通路富集分析,發現變化顯著(P<0.05)的代謝通路包括脂肪酸生物合成通路,甘氨酸/絲氨酸/蘇氨酸代謝通路,不飽和脂肪酸生物合成通路,嘌呤代謝通路,甲烷代謝通路,苯丙氨酸代謝通路和氰基氨基酸代謝通路。在驗證試驗中,發現兩組奶牛血漿中脂質代謝相關指標差異顯著,且蹄葉炎患病牛血漿抗氧化能力顯著低于健康牛,與代謝組學結果一致。【結論】利用GC-MS技術分析了蹄葉炎患病牛與健康奶牛血漿代謝譜的變化,發現兩組間代謝物存在顯著差異,并篩選出了37種差異代謝物,而這些差異分子可能成為奶牛蹄葉炎早期診斷或群體監測的潛在生物標記物。本結果全面揭示了奶牛蹄葉炎發生后血漿代謝物的代謝規律,為進一步闡明其發病機制提供理論依據。
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