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當期目錄

    2018年 第51卷 第18期 刊出日期:2018-09-16
      
    《中國農業科學》2018年第51卷第18期目次
    中國農業科學. 2018, 51(18):  0-0. 
    摘要 ( 36 )   PDF (335KB) ( 118 )   收藏
    相關文章 | 多維度評價
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    基于染色體片段置換系的野生稻粒長QTL——qGL12的精細定位
    丁膺賓, 張莉珍, 許睿, 王艷艷, 鄭曉明, 張麗芳, 程云連, 吳凡, 楊慶文, 喬衛華, 蘭進好
    中國農業科學. 2018, 51(18):  3435-3444.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.18.001
    摘要 ( 128 )   HTML ( 23 )   PDF (2742KB) ( 194 )   收藏
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    【目的】利用野生稻染色體片段置換系以及次級群體,精細定位與水稻粒長相關的QTL,發掘野生稻中影響粒長的新基因,為水稻育種提供遺傳材料和基因資源。【方法】利用中國農業科學院作物科學研究所野生稻實驗室已構建的野生稻染色體片段置換系群體,定位到一個與粒長相關的QTL——qGL12。在此基礎上,選擇粒長與受體親本9311差異顯著,且攜帶qGL12片段的置換系CSSL141與9311回交構建次級分離群體,設計區間內分子標記引物,篩選交換單株,結合粒型表型分析與基因型鑒定,對qGL12進行精細定位。通過掃描電子顯微鏡檢測穎殼細胞,觀察細胞的長寬變化,對定位區間內的基因進行基因注釋以及測序分析,預測候選基因。【結果】根據整套置換系多個環境下的表型鑒定,qGL12初定位于第12染色體標記RM28621附近;選取攜帶qGL12的置換系CSSL141作為精細定位的親本,CSSL141攜帶4個野生稻導入片段,在多年多點的田間試驗中,CSSL141粒長、粒寬、粒重均明顯高于9311;利用構建的CSSL141/9311 F2群體將qGL12定位于第12染色體標記RM5479與RM28621之間,影響粒長、粒寬以及粒重,對粒長的貢獻率最高,為44.61%。在定位區間內設計了7個多態性分子標記引物,選擇目標區間基因型雜合的植株種植F3,通過篩選交換單株,結合交換單株的基因型與表型,將qGL12定位于RM5479與RM28586之間50 kb區間內,為進一步縮短定位區間,在此區間內設計了4個多態性分子標記引物,選擇交換單株種植下一代,篩選后得到20株交換單株,結合交換單株基因型與籽粒表型,最終將qGL12定位到第12染色體15.69 kb區間,該區間內有3個候選基因,其中Os12g39650編碼一種微管蛋白,Os12g39660編碼一種質膜鈣轉運ATP酶,Os12g39670尚未有明確功能,通過測序分析發現,Os12g39650Os12g39660在編碼區內存在變異;對親本以及后代交換單株的穎殼細胞進行電鏡掃描,發現9311穎殼細胞的長度與寬度均比CSSL141小,CSSL141/9311 F4代群體中,目標區間為野生稻基因型的交換單株穎殼細胞的長度與寬度均比目標區間為9311基因型的交換單株大,表明qGL12通過調控穎殼細胞的大小影響水稻粒長。【結論】利用野生稻染色體片段置換系,將野生稻粒長QTL——qGL12定位于第12染色體15.69 kb區間內,通過調控水稻穎殼細胞的大小影響粒長。該區間內有3個基因。來自野生稻的Os12g39650Os12g39660與栽培稻等位基因相比,存在自然變異,確定為qGL12的候選基因。

    大豆GmWRKY148的克隆與功能分析
    王莎莎, 崔曉霞, 黃顏眾, 軒慧冬, 郭娜, 邢邯
    中國農業科學. 2018, 51(18):  3445-3454.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.18.002
    摘要 ( 135 )   HTML ( 12 )   PDF (1218KB) ( 149 )   收藏
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    【目的】WRKY轉錄因子與植物的生物和非生物脅迫應答密切相關。通過對大豆WRKY轉錄因子基因GmWRKY148的克隆及在大豆發狀根中過表達后對疫霉根腐病抗性的分析,探究大豆與大豆疫霉菌互作的作用機理。【方法】以擬南芥的AtWRKY44序列為探針,利用同源克隆的方法在大豆Williams 82的根部組織中得到其同源基因Glyma.14G199800,命名為GmWRKY148。對GmWRKY148蛋白進行系統進化樹分析;利用qRT-PCR方法分析該基因在大豆的根、莖、葉、子葉和接種大豆疫霉菌不同時間點的轉錄水平;利用雙酶切的方法將GmWRKY148完整的CDS序列連接到植物過表達載體pBinGFP2中,利用基因槍法將重組質粒轉化到洋蔥表皮細胞中,進行亞細胞定位分析。利用發根農桿菌K599介導的遺傳轉化體系,經過GFP熒光篩選和qRT-PCR檢測,獲得大豆過表達GmWRKY148的陽性發狀根(OE-GmWRKY148)和轉入pBinGFP2空載體(EV)的陰性對照發狀根。對過表達GmWRKY148發狀根和陰性對照發狀根接種大豆疫霉菌,統計病斑長度、疫霉積累量和卵孢子萌發情況。【結果】GmWRKY148的CDS序列全長為999 bp,編碼332個氨基酸,等電點為7.61。系統進化分析發現,GmWRKY148與菜豆(Phaseolus vulgaris)、蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)的WRKY轉錄因子親緣關系十分相近,且與菜豆的親緣關系最近。亞細胞定位結果顯示,GmWRKY148定位在細胞核中。組織表達分析顯示,GmWRKY148在根中的表達量最高,在莖和葉中次之,在子葉中最低。熒光定量PCR結果表明,接種大豆疫霉菌P6497后,在感病品種Williams和抗病品種Williams 82(含有Rps1k)中,GmWRKY148受誘導逐漸上調表達,在侵染24 h后表達水平均達到最高,但在Williams 82中的上調倍數更高。對過表達GmWRKY148和轉空載體的大豆陽性發狀根分別接種大豆疫霉菌P6497的菌絲塊,比較接種24 h后的病斑長度和疫霉積累量,結果顯示,與對照EV相比,過表達GmWRKY148大豆陽性發狀根的病斑長度顯著變短,疫霉積累量顯著降低。對過表達GmWRKY148和EV的大豆陽性發狀根分別接種疫霉菌P6497的游動孢子,并在接種后24、36和48 h用顯微鏡觀察菌絲的侵染及卵孢子萌發數量,統計結果顯示,過表達GmWRKY148的大豆陽性發狀根與對照EV相比,菌絲的侵染率及卵孢子萌發率均顯著降低。【結論】GmWRKY148參與調控大豆與大豆疫霉的互作,能夠增強大豆對大豆疫霉菌的抗性。

    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    極端年型旱地麥田深松和覆蓋播種水分消耗與植株氮素吸收、利用關系的研究
    李念念, 孫敏, 高志強, 張娟, 張慧芋, 梁艷妃, 楊清山, 楊珍平, 鄧妍
    中國農業科學. 2018, 51(18):  3455-3469.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.18.003
    摘要 ( 104 )   HTML ( 12 )   PDF (461KB) ( 105 )   收藏
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    【目的】為明確旱地麥田土壤水分變化與植株氮素吸收利用及產量形成的關系,探索極端年型可采取的耕作蓄水、覆蓋播種等應急措施。【方法】2011—2016年于山西運城聞喜縣開展大田試驗,選取2011—2013、2015—2016 3年降雨量極端年份,在休閑期深松和免耕2個耕作基礎上,對全膜覆土穴播、膜際條播、常規條播3類播種方式進行研究,分析極端年型休閑期深松蓄水配套覆蓋播種對旱地麥田水分消耗與植株氮素吸收和利用關系的影響。【結果】不同降水年型休閑期深松較免耕,覆蓋播種較常規條播,播種—拔節階段土壤耗水量及其比例降低,拔節—開花和開花—成熟兩階段土壤耗水量及其比例增加,生育期總耗水量增加;各生育階段吸氮量增加,尤其是拔節—開花階段吸氮比例;花前各器官氮素運轉量及其對籽粒的貢獻率增加;深松較免耕顯著提高產量16%—30%,覆蓋播種較常規條播提高產量13%—28%,同時水分利用效率提高,氮素吸收效率和氮素生產效率顯著提高。不同降水年型、深松與否均影響了全膜覆土穴播和膜際條播兩播種方式對麥田水分消耗、氮素吸收利用、產量、水分和養分利用效率。豐水年深松條件下,全膜覆土穴播較膜際條播生育期總耗水量增加,拔節—開花階段吸氮量顯著增加,葉片中氮素運轉量對籽粒的貢獻率顯著提高,產量、氮素吸收效率和氮素生產效率顯著提高;而欠水年和豐水年在未深松條件下,兩覆蓋播種間生育期總耗水量差異不顯著,膜際條播較全膜覆土穴播花前各器官氮素運轉量、莖稈+葉鞘氮素積累量對籽粒的貢獻率和花后氮素積累量提高,產量提高、氮素吸收效率也顯著提高。此外,豐水年播種—拔節0—120 cm,拔節—開花120—300 cm,開花—成熟180—300 cm土層耗水量與花前各器官氮素運轉量和花后氮素積累量相關性達顯著或極顯著水平;欠水年,播種—拔節0—100 cm,拔節—開花120—240 cm,開花—成熟120—300 cm土層耗水量與花前各器官氮素運轉量和花后氮素積累量相關性達顯著或極顯著水平。【結論】旱地小麥休閑期深松、生育期采用覆蓋播種可增加小麥生育期耗水,促進各生育階段植株對氮素的吸收及運轉,從而提高產量、水分和養分效率。休閑期深松條件下,豐水年采用全膜覆土穴播,欠水年采用膜際條播,增產增效明顯。

    晚霜凍脅迫后冬小麥株高降低及其與籽粒產量關系
    武永峰, 胡新, 任德超, 史萍, 游松財
    中國農業科學. 2018, 51(18):  3470-3485.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.18.004
    摘要 ( 87 )   HTML ( 11 )   PDF (662KB) ( 142 )   收藏
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    【目的】探究晚霜凍脅迫對冬小麥株高及其構成因素的影響,闡明株高降低特性及其與節間長、穗長和籽粒產量的內在關系,為晚霜凍害評估指標的建立提供依據。【方法】基于低溫室和田間可移動式霜箱2種模擬霜凍手段,分別以冬小麥幼穗發育階段(小花原基分化、雌雄蕊原基分化、藥隔形成、四分體形成和抽穗期)和零下處理溫度(-1℃、-3℃、-5℃、-7℃、-9℃和-11℃)為梯度,共開展6期盆栽試驗和3期小區試驗;在考察植株莖部凍害、測定株高與其構成因素、統計籽粒產量要素的基礎上,運用方差分析、回歸函數擬合、以及突變檢驗等方法研究晚霜凍脅迫下株高降低特性,分析各構成因素對株高的貢獻、以及株高與籽粒產量的回歸關系。【結果】(1)在雌雄蕊原基分化至藥隔形成后期,株高隨處理溫度降低而呈突變性降低特征,處理溫度低于-5 ℃左右時突變開始,且不同植株個體、品種間有一定差異;在同一處理溫度下,株高最大降幅出現在藥隔形成后期。(2)在雌雄蕊原基分化期、藥隔形成前期和藥隔形成后期,對株高貢獻排前兩位的節間分別為倒四節間和倒三節間、倒三節間和倒二節間、倒二節間和倒四節間,其長度均因凍害脅迫而顯著縮短,且與株高呈極強顯著相關性(P<0.001),此時株高亦呈顯著降低趨勢。(3)株高與穗粒數、千粒重、單株產量之間的回歸模型符合冪函數曲線特征,其中,單株產量的降幅隨株高降低而呈現先快后慢的變化態勢;當單株產量因凍害脅迫降低至1.5 g以下時,其隨株高繼續降低而不再明顯減少,此時穗粒數變化也已不大。【結論】在模擬晚霜凍脅迫條件下,正在伸長或待伸長的冬小麥節間長度與穗長顯著縮短;當縮短節間與對株高起主要貢獻的節間相一致時,株高顯著降低。利用節間縮短特性、以及單株產量和株高降低之間的冪函數關系模型,可為冬小麥生長后期植株倒伏以及產量損失風險評估方法提供新的研究途徑。

    基于新型植被指數的冬小麥LAI高光譜反演
    束美艷, 顧曉鶴, 孫林, 朱金山, 楊貴軍, 王延倉, 張麗妍
    中國農業科學. 2018, 51(18):  3486-3496.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.18.005
    摘要 ( 100 )   HTML ( 6 )   PDF (2237KB) ( 74 )   收藏
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    【目的】本研究旨在分析冠層葉片水分含量對作物冠層光譜的影響,構建新型光譜指數來提高作物葉面積指數高光譜反演的精度。【方法】在冬小麥水肥交叉試驗的支持下,分析不同筋性品種、施氮量、灌溉量處理下的冬小麥葉面積指數冠層光譜響應特征,并分析標準化差分紅邊指數(NDRE)、水分敏感指數(WI)與葉面積指數的相關性,據此構建一個新型的植被指數——紅邊抗水植被指數(red-edge resistance water vegetable index, RRWVI)。選取常用的植被指數作為參照,分析RRWVI對于冬小麥多個關鍵生育期葉面積指數的診斷能力,隨機選取約2/3的實測樣本建立基于各種植被指數的葉面積指數高光譜響應模型,未參與建模的樣本用于評價模型精度。【結果】研究結果表明,隨著生育期的推進,冬小麥的葉面積指數呈先增加后降低的變化趨勢,不同的水肥處理對冬小麥葉面積指數具有較大影響。開花期之后冬小麥LAI顯著下降,強筋小麥(藁優2018)在整個生育期葉面積指數均高于中筋小麥(濟麥22);不同氮水平下冬小麥冠層光譜反射率在近紅外波段(720—1 350 nm)隨著施氮量的增加而增大,與氮肥梯度完全一致,其中2倍氮肥處理的近紅外反射率達到最高;不同生育期下冬小麥冠層光譜反射率變化波形大體一致;各個關鍵生育期的NDRE和WI均存在較高的相關性,而 NDRE與LAI的相關性明顯優于WI,新構建的植被指數RRWVI與LAI的相關性均優于NDRE、WI;雖然8個常用的植被指數均與LAI存在顯著相關,但RRWVI與LAI相關性達到最大,其擬合曲線的決定系數R2為0.86。【結論】通過分析各種指數所構建的冬小麥葉面積指數高光譜反演模型,新構建的RRWVI取得了比NDRE、NDVI等常用植被指數更為可靠的反演效果,說明本研究新構建的紅邊抗水植被指數可有效提高冬小麥葉面積指數的精度。

    植物保護
    六種重要玉米病害病原名稱的厘定
    王曉鳴
    中國農業科學. 2018, 51(18):  3497-3507.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.18.006
    摘要 ( 104 )   HTML ( 6 )   PDF (531KB) ( 116 )   收藏
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    真菌、細菌、病毒等引起的病害是玉米生產的重要威脅。在中國,玉米種植地域廣,種植區生態類型多,病害種類復雜,常見病害有30余種。中國的玉米病害研究歷史不足百年,從事研究的專業人員也較少,導致玉米病害知識的傳播受到一定影響,其表現之一就是我國在一些玉米病害病原名稱的采用上存在明顯混亂,已被棄用的舊病原名稱還在普遍應用。這種現狀影響了玉米病害科學研究信息在國內和國際上的正常交流。本文梳理了瘤黑粉病、絲黑穗病、紅葉病、北方炭疽病、圓斑病、黑束病6種玉米病害病原學名的歷史變遷,重點結合近年在形態學和分子系統分類學等方面的研究進展,明確了這6種病害病原在目前應該采用的正確名稱。(1)玉米瘤黑粉病病原無論是形態學和分子生物學都有別于Ustilago屬物種的特征,已恢復其名稱為1912年命名的Mycosarcoma maydis (DC.) Bref.(玉蜀黍癭黑粉菌),曾被廣為采用的Ustilago maydis (DC.) Corda(玉蜀黍黑粉菌)成為異名;(2)基于Sporisorium屬與Sphacelotheca在寄主科選擇上的差異以及對玉米絲黑穗病致病菌的形態學、寄主病害特征和多基因序列分析的結果,Sporisorium reilianum (J.G. Kühn) Langdon & Fullerton.(絲孢堆黑粉菌)被確定為玉米絲黑穗病病原的正確名稱,而Sphacelotheca reiliana (J.G.Kühn) Clinton成為異名之一。由于Sporisorium reilianum種內存在對玉米和高粱的致病性分化,玉米致病菌又可稱為Sporisorium reilianum f.sp.zeae(絲孢堆黑粉菌玉米專化型);(3)普遍認為大麥黃矮病毒(Barley yellow dwarf virus,BYDV)引起玉米紅葉病,但近年通過對致病病毒的測序,明確了多種病毒和株系是該病的病原。在中國,引起玉米紅葉病的為馬鈴薯卷葉病毒屬(Polerovirus)的小麥黃矮病毒-GPV(Wheat yellow dwarf virus-GPV)和玉米黃矮病毒-RMV(Maize yellow dwarf virus-RMV);(4)盡管在形態學方面有許多相似性,但通過多基因序列的比較研究,證明Kabatiella屬完全有別于Aureobasidium屬,因此,玉米北方炭疽病病原的學名應該采用Kabatiella zeae Narita et Hiratsuka(玉蜀黍球梗孢),Aureobasidium zeae (Narita et Hiratsuka) Dingley作為異名處理;(5)分生孢子呈蠕孢狀的真菌經歷了數次屬的變化,但形態學、基因序列信息、生活史、次生代謝物等特征的研究表明,引起玉米圓斑病的病原Bipolaris zeicola (G.L. Stout) Shoemaker(玉米生平臍蠕孢)是一個獨立的物種,其無性態名稱的保留得到了國際真菌命名委員會的同意;(6)對物種名稱Cephalosporium acremonium的長期混亂使用使得其已經失去了純粹種的含義,而Acremonium擁有150余個種并對應多個有性態屬,已經成為了一個龐雜屬。大量的分子生物學特征研究揭示了Acremonium屬的異質性,以分子特征和形態學結合的方法,重新劃分和新建了相關的屬,Sarocladium strictum (W.Gams) Summerbell(直帚枝桿孢)成為了玉米黑束病病菌的新種名,而Cephalosporium acremonium Corda和Acremonium strictum Gams是其異名。

    黃淮海夏玉米區玉米籽粒帶菌檢測分析
    金柳艷, 郭寧, 石潔, 張海劍, 劉樹森, 張家齊
    中國農業科學. 2018, 51(18):  3508-3519.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.18.007
    摘要 ( 65 )   HTML ( 7 )   PDF (1451KB) ( 75 )   收藏
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    【目的】明確黃淮海夏玉米區玉米籽粒帶菌量,為玉米安全生產、儲藏加工以及檢疫提供參考依據。【方法】分別于玉米乳熟期及完熟期,采集黃淮海夏玉米區4個省(河北、河南、山東、安徽)90個市/縣的玉米果穗,每個市/縣采集表面未發生病癥且果穗飽滿的玉米穗4個,共采集720個樣本。對所有樣本進行籽粒外部及內部帶菌量及帶菌種類的檢測,外部檢測采用洗滌檢測法,通過統計菌落總數與稀釋倍數,計算籽粒表面的孢子負荷量及分離到的各菌屬的分離比例;內部檢測采用PDA平板法,對籽粒外部檢測過的10個籽粒消毒后置于PDA平板上進行培養,統計每個籽粒帶菌情況,計算籽粒帶菌率及各菌屬的分離頻率。并且對籽粒內部分離頻率較大的菌群進行形態學和分子鑒定。【結果】供試樣本帶菌量較大,乳熟期籽粒孢子負荷量在0—1 886個/粒,均值為439個/粒,籽粒帶菌率在0—65.0%,均值為23.6%;完熟期籽粒孢子負荷量在18—2 658個/粒,均值為942個/粒,籽粒帶菌率在10.0%—100.0%,均值為59.6%。完熟期帶菌量大于乳熟期,但部分地區乳熟期帶菌量仍較大。不同地區玉米籽粒帶菌量存在差異,河南省的玉米籽粒帶菌量較大,安徽省帶菌量最少,河北省與山東省居中且差異不明顯。玉米籽粒內部以及外部均攜帶的真菌類群有鐮孢菌(Fusarium spp.)、青霉菌(Penicillium spp.)、曲霉菌(Aspergillus spp.)、鏈格孢菌(Alternaria spp.)、木霉菌(Trichoderma spp.)、根霉菌(Rhizopus spp.)、蠕孢菌(Hel-minthosporium spp.)、毛霉菌(Mucor spp.)。乳熟期籽粒外部和內部鐮孢菌的分離比例分別為59.1%和36.1%,說明玉米在乳熟期時即有大量鐮孢菌侵入;籽粒外部青霉菌和曲霉菌的分離比例分別為8.9%與0.7%,籽粒內部的分離頻率分別為6.0%與1.9%,說明乳熟期青霉菌與曲霉菌也已經開始侵染玉米果穗。完熟期籽粒外部與內部鐮孢菌的分離比例分別為71.9%和58.5%,籽粒外部青霉菌和曲霉菌的分離比例分別為17.0%和0.9%,籽粒內部分離頻率分別為9.3%和2.6%,說明鐮孢菌、青霉菌、曲霉菌為本研究黃淮海夏玉米區玉米籽粒攜帶的主要真菌。形態與分子鑒定結果顯示,鐮孢菌屬中輪枝鐮孢(F. verticillioides)的分離頻率為29.7%,層出鐮孢(F. proliferatum)的分離頻率為25.9%,禾谷鐮孢(F. graminearum)的分離頻率為1.3%,表明輪枝鐮孢為優勢菌;青霉菌主要分離到繩狀青霉(P. funiculosum)和草酸青霉(P. oxalicum),分離頻率分別為5.0%和3.6%;曲霉菌主要為黃曲霉(A. flavus)和黑曲霉(A. niger),分離頻率分別為1.4%和1.2%。【結論】表面無癥狀的玉米籽粒在乳熟期及完熟期均攜帶大量病原菌,且完熟期帶菌量大于乳熟期;鐮孢菌在黃淮海夏玉米區的分離頻率最大,輪枝鐮孢為當地玉米籽粒攜帶的優勢真菌。

    甜葉菊褐斑病的病原菌鑒定及MeJA的抗病作用
    崔曉霞, 束紅梅, 蔣璐, 何曉蘭, 鞏元勇, 倪萬潮, 郭書巧
    中國農業科學. 2018, 51(18):  3520-3530.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.18.008
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    【目的】明確引起甜葉菊褐斑病的病原菌種類,分析MeJA在甜葉菊響應鏈格孢菌過程中的作用,為甜葉菊褐斑病的防治及抗病育種提供依據。【方法】對取自江蘇省東臺市富安鎮甜葉菊生產基地的發病甜葉菊植株的葉片進行病原菌分離、純化培養,觀察菌落及分生孢子的形態、大小和病原菌的致病性。采用離體葉片接種的方法進行致病性測定。利用真菌通用引物ITS1和ITS4對7個致病菌株ST1-ST7的rDNA-ITS區進行擴增,對擴增產物進行回收和測序,并利用MEGA 7軟件的鄰接法(neighbor-joining,NJ)構建基于病原菌的rDNA-ITS序列和GenBank中相關鏈格孢菌序列的系統發育樹,確定病原菌的種類。利用臺盼藍染色、光學顯微鏡觀察分析鏈格孢菌分生孢子在甜葉菊葉片上的萌發狀態及侵入葉片的方式。通過向馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基(potato dextrose agar,PDA)上外源添加MeJA分析其對鏈格孢菌菌絲生長的影響;對甜葉菊離體葉片飼喂MeJA并接種鏈格孢菌,觀察葉片對鏈格孢菌的抗性;采用qPCR方法分析JA通路相關基因在甜葉菊葉片接種鏈格孢菌前后的表達情況。【結果】從甜葉菊發病葉片上共分離到7個菌株,所有菌株在PDA培養基上呈近圓形等徑輻射生長,氣生菌絲較為發達,初期為白色,后期逐漸變為不同程度的灰黑色,分生孢子單生或成鏈,多為近球形、倒棒狀或倒梨形,大小為(20.5—45.5)×(6.5—16.0)μm。將所分離得到的菌株接種于甜葉菊離體葉片上,發現7個菌株對甜葉菊葉片致病程度存在一定差異,ST2、ST3和ST7 3個菌株侵染葉片后病斑擴展速度快,致病力較強。3個致病力較強的菌株的rDNA-ITS序列長度分別為569、570和570 bp,通過系統進化樹分析,ST2、ST3與菌株KY814634.1、DQ491089.1等(Alternaria alternataAlternaria sp.,鏈格孢)的相似度達到99%—100%,ST7與菌株HQ402558.1(Alternaria tenuissima,細極鏈格孢)的相似度達到99%。對接種細極鏈格孢ST7分生孢子的甜葉菊葉片臺盼藍染色后的觀察結果發現,分生孢子可以從孢子的頭部、側面、尾部多個位置萌發,從葉片的氣孔和表皮細胞間隙侵入葉片表皮細胞內。外源施加濃度高于200 μmol·L-1的MeJA能有效抑制細極鏈格孢菌絲的生長;甜葉菊離體葉片飼喂100 μmol·L-1的MeJA后接種細極鏈格孢,病斑面積明顯小于對照,表明MeJA可增強甜葉菊對細極鏈格孢的抗性;JA通路相關基因LOX3JAR1在甜葉菊接種細極鏈格孢后上調表達,JAZ1JAZ4反之下調表達,表明JA通路參與甜葉菊對細極鏈格孢的響應。【結論】江蘇省東臺市富安鎮甜葉菊生產基地甜葉菊褐斑病的致病菌為鏈格孢菌。細極鏈格孢菌絲可以從葉片的氣孔以及表皮細胞間隙侵入表皮細胞。外源施加MeJA能夠有效增強甜葉菊葉片對細極鏈格孢的抗性,在甜葉菊褐斑病的防治中具有很好的應用前景。

    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    輻射累積量控制的灌溉模式下溫室番茄生長與水肥利用研究
    魏曉然, 程瑞鋒, 楊其長, 和永康, 張晨
    中國農業科學. 2018, 51(18):  3531-3541.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.18.009
    摘要 ( 61 )   HTML ( 6 )   PDF (1717KB) ( 61 )   收藏
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    【目的】在輻射累積量控制的灌溉模式下,探討不同灌溉量對番茄開花坐果期生長和水肥利用效能的影響,為日光溫室番茄高效生產提供科學依據。【方法】在內嵌基質土壟栽培條件下,以番茄“豐收”雜交種為供試品種,采用營養液滴灌。灌溉模式分為常規時間間隔灌溉(以下稱“常規灌溉”,CK)和輻射累積量控制灌溉兩種,其中輻射累積量控制的灌溉模式分為低灌溉量(T1)、中灌溉量(T2)和高灌溉量(T3),研究不同灌溉模式和灌溉量的番茄開花坐果期生長和水肥利用效能的差異。【結果】相比于處理CK,處理T1、T2和T3的灌溉量分別減少了39.3%、30.3%和14.0%,而且灌溉量越大,基質水分含量越高,處理CK>T3>T2>T1。輻射累積量控制的灌溉模式有利于番茄營養和生殖生長,顯著提高了番茄生物量,相比于處理CK,處理T1、T2和T3的番茄生物量分別提高了57.1%、75.3%和32.7%;其中,處理T2的番茄生物量達到102.9 g/株,也顯著高于處理T1和T3。輻射累積量控制的灌溉模式晴天的灌溉量多于陰天,而且中午的灌溉量多于早晨和下午,與植株對水肥的需求相匹配;此外,該灌溉模式有效節約了水肥,避免了水肥的浪費,相比于處理CK,在晴天和陰天時,處理T3的廢液排出率分別減少了62.5%和72.6%。該灌溉模式下的適宜灌溉量也顯著提高了番茄產量和灌溉水分利用效率,相比于處理CK,處理T2的產量增加了14.2%,達到61.3 t·hm-2,灌溉水分利用效率提高了34.1%,灌溉量過少則抑制了植株產量的提高。【結論】輻射累積量控制的灌溉模式能夠促進番茄的生長,有效節約了水肥。其中處理T2灌溉量533.0 m3·hm-2,可作為日光溫室番茄開花坐果期的參考營養液灌溉量。

    長期不同施肥下紫色土-作物體系鎘累積及安全性評估
    王珂, 徐春麗, 張宇亭, 鄭志斌, 王定勇, 石孝均
    中國農業科學. 2018, 51(18):  3542-3550.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.18.010
    摘要 ( 84 )   HTML ( 9 )   PDF (428KB) ( 70 )   收藏
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    【目的】利用連續施肥23年(1991—2014)的稻麥長期定位試驗,研究長期不同施肥對土壤-小麥/水稻輪作體系鎘(Cd)累積的影響,為西南紫色土地區農產品質量安全和合理施肥提供科學依據。【方法】利用8個長期不同施肥處理:(1) CK(不施肥對照);(2)N(只施氮肥);(3)NK(只施氮、鉀肥);(4)NPK(施氮、磷、鉀肥);(5)NPK+M(化肥+豬、牛糞);(6) NPK+S(化肥+稻草還田);(7)1.5NPK+S(1.5倍化肥+稻草還田);(8)(NK)ClP+S(含氯化肥+稻草還田)。分別測定不同年際間土壤中全鎘和有效鎘含量以及作物中的鎘含量,并評估鎘的累積程度。【結果】隨著施肥年限的增加,土壤全鎘含量逐年提高;長期不施磷肥的CK、N、和NK處理土壤全鎘累積提升較慢,施用磷肥、有機肥及含氯化肥處理提升較快,其中以NPK+M、1.5NPK+S和(NK)ClP+S 處理土壤全鎘含量提升最快,23年后分別增加了1.18、1.18、1.15 mg·kg-1;除不施磷肥處理外,其他所有處理土壤全鎘含量均超過土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準(GB15618—2018)中的土壤鎘污染風險篩選值0.6 mg·kg-1。長期施肥處理的土壤有效鎘含量均明顯高于不施肥對照,其中長期施用N、(NK)ClP+S和1.5NPK+S處理土壤有效鎘含量提升幅度較大。隨著試驗年份的增加各施肥處理水稻籽粒中鎘含量呈上升趨勢,但均未超過食品安全國家標準(GB 2762—2017,Cd≤0.2 mg·kg-1);小麥籽粒中鎘含量在不同年際間沒有明顯變化,除長期施用含氯化肥(NK)ClP+S處理籽粒中鎘含量超過食品中污染物限量標準外(GB 2762—2017,Cd≤0.1 mg·kg-1),其他處理均未超標。【結論】本試驗條件下,長期不同施肥、特別是施用磷肥和豬、牛糞有機肥均提高了土壤全鎘含量,增加了其生態風險;而長期施用含氯化肥因使土壤pH下降而提高了有效鎘含量,并導致小麥籽粒中鎘含量超標。因此,防止鎘因施肥等途徑進入農田,是保證農產品安全生產的重要環節。

    園藝
    不同授粉組合對‘富士’和‘新紅星’蘋果品質的影響
    張曼曼, 王增輝, 毛云飛, 柴姍姍, 趙曉紅, 范義昌, 倪偉, 毛志泉, 陳學森, 沈向
    中國農業科學. 2018, 51(18):  3551-3560.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.18.011
    摘要 ( 92 )   HTML ( 9 )   PDF (439KB) ( 91 )   收藏
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    【目的】探討不同授粉品種對蘋果品質和香氣物質成分差異的影響,為高效授粉樹的選育和蘋果品質的提高提供依據。【方法】采用自育高效授粉樹‘紅菱’‘紅錦’‘紅霧’的花粉,在‘富士’(Malus domestica‘Fuji’)、‘新紅星’(M. domestica‘Starkrimson’)鈴鐺花期進行授粉,以授‘嘎拉’(M. domestica‘Gala’)花粉的果實為對照,對果實發育期間總類黃酮含量的變化進行研究,并在果實成熟時測定可溶性固形物、花色苷含量等品質指標及香氣物質成分。【結果】不同的授粉品種條件下,‘富士’和‘新紅星’蘋果除可滴定酸外的各項品質指標均高于對照。‘富士’蘋果經‘紅菱’授粉后,其果形指數、硬度、花色苷、可溶性糖含量顯著提高,分別為對照的1.12、1.15、1.28、1.12倍。‘新紅星’蘋果經‘紅霧’授粉后,其單果重、果形指數、花色苷、可溶性固形物、可溶性糖含量均顯著提高,分別為對照的1.22、1.12、2.48、1.10、1.11倍,其可滴定酸含量顯著降低,僅為對照的75%。在果實發育的整個生長期內,不同授粉品種處理的‘富士’和‘新紅星’蘋果總類黃酮含量均高于對照,且不同品種間存在顯著差異。在花后160 d,‘富士’經‘紅菱’‘紅錦’‘紅霧’花粉授粉后,果實內總類黃酮含量與對照相比分別增長19.63%、28.72%、13.97%,‘新紅星’在花后120 d分別增長14.18%、15.26%、4.24%,差異顯著。‘紅菱’‘紅霧’‘紅錦’和對照授粉處理的‘富士’和‘新紅星’蘋果總酯類揮發性物質的相對含量分別為50.20%、52.03%、42.68%、45.10%和 71.08%、68.85%、71.83%、66.03%,‘紅菱’授粉后‘富士’‘新紅星’果實總酯類揮發性物質含量明顯增加,其中2-甲基丁酸乙酯的含量分別為對照的1.14和203.91 倍。‘富士’蘋果中,‘紅菱’‘紅霧’‘紅錦’授粉處理的果實乙酸-2-甲基丁酯的含量分別為對照的1.73、1.07、1.36倍;其己酸乙酯和乙酸丁酯的含量分別為對照的1.09、1.12、1.29倍和1.50、0.77、1.30倍。而在‘新紅星’蘋果中,經‘紅菱’‘紅霧’‘紅錦’授粉后,乙酸-2-甲基丁酯和己酸乙酯的含量分別為對照的1.82、1.27、0.93倍和2.57、1.15、0.27倍;乙酸丁酯的含量分別為對照的7.83、3.48、3.30倍。此外,‘富士’和‘新紅星’蘋果經‘紅菱’授粉后,其烴類物質含量明顯高于對照,主要表現為法呢烯的增多。【結論】高效授粉樹能顯著提高‘富士’和‘新紅星’蘋果的外觀和內在品質,并且與對照存在顯著差異。不同授粉組合對‘富士’和‘新紅星’蘋果品質影響差異較大,經‘紅菱’授粉,‘富士’和‘新紅星’蘋果品質有顯著提高。

    外源GA3影響牡丹花芽DNA甲基化水平和 相關酶基因的表達分析
    張濤, 司福會, 張玉喜, 蓋樹鵬
    中國農業科學. 2018, 51(18):  3561-3569.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.18.012
    摘要 ( 79 )   HTML ( 6 )   PDF (704KB) ( 88 )   收藏
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    【目的】外施赤霉素(GA)是生產上輔助解除牡丹花芽休眠進行反季節盆花生產的常用手段,赤霉素如何發揮作用解除牡丹花芽休眠是未解的科學問題,本文旨在明確赤霉素是否通過表觀遺傳方式參與內休眠調控。【方法】從DNA甲基化入手,以4年生‘魯菏紅’為材料,500 mg·L-1的GA3處理花芽,并在處理后0.5、1、3和5 d后取健壯頂芽,CTAB法提取花芽DNA,HPLC技術測定GA3處理后牡丹花芽DNA甲基化水平的變化;利用轉錄組分析結合RACE技術得到牡丹3種DNA甲基轉移酶基因PsCMTPsMETPsDRM和DNA去甲基化酶基因PsROS1的序列,生物信息學方法比對基因序列并分析可能的結構域,MEGA 5.0構建系統發育樹;以Actin為內參,利用qPCR方法分析其組織表達特性和對GA3的響應。【結果】3種DNA甲基轉移酶基因(Dnmts)的開放閱讀框長短不一,PsCMTPsMETPsDRM開放閱讀框長度分別為1 118、1 056、2 175 bp,編碼的氨基酸數目分別為372、351、724。3種DNA甲基轉移酶均有甲基轉移酶結構域。而DNA去甲基化酶基因PsROS1的序列較長,開放閱讀框為6 636 bp,編碼2 211個氨基酸。PsROS1上存在保守的DNA糖基化結構域。系統發育分析表明,牡丹中的PsCMT和PsDRM蛋白與葡萄的VvCMT2蛋白親緣關系最近,PsMET和PsROS1與大部分木本植物聚為一支,與煙草等距離較遠。PsCMTPsMETPsDRM在牡丹初花期的各個組織(根、莖、葉、苞片、萼片、花瓣、雄蕊、心皮)中均有表達,其中在牡丹根中表達量較高,而PsROS1在心皮中表達量最高。GA3處理5 d,牡丹花芽迅速萌動,60 d時萌動率為97.5%,成花率為92.5%;對照20 d時才有少量花芽萌動,至60 d時萌動率僅為23.1%。GA3顯著降低了牡丹花芽DNA甲基化水平(P<0.01),從處理前的38.9%降至處理5 d時的28.7%;GA3處理提高了PsCMTPsROS1的表達水平,降低了PsDRM的表達水平,而PsMET的表達水平差異不顯著。【結論】GA3處理通過誘導PsROS1表達、抑制PsDRM表達導致了DNA低甲基化,進而促進了牡丹休眠解除,可能是赤霉素發揮作用的一種重要方式。

    食品科學與工程
    氧化對肌原纖維蛋白熱誘導凝膠質構特性及保水性的影響
    楊玉玲, 周磊, 游遠, 湯曉智, 魏蘇萌
    中國農業科學. 2018, 51(18):  3570-3581.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.18.013
    摘要 ( 95 )   HTML ( 5 )   PDF (1042KB) ( 67 )   收藏
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    【目的】研究氧化對肌原纖維蛋白(myofibrillar proteins,MP)凝膠質構和保水性的影響,探討凝膠特性隨蛋白質氧化程度變化的根本原因,為MP凝膠特性控制和雞肉制品的質量控制提供理論依據。【方法】活雞屠宰,取雞胸肉提取MP。利用質構儀研究在脂肪氧化酶-亞油酸體系中蛋白質氧化對MP凝膠質構的影響;用高速離心機測定凝膠保水性;用拉曼光譜法測定I760和I850/I830表示MP凝膠的疏水作用力和氫鍵,Zeta電位法測定電位值代表靜電斥力;通過總巰基含量的變化反應二硫鍵的變化;通過掃描電鏡觀察凝膠的超微結構;通過氨基酸分析儀研究氧化對MP氨基酸含量的影響。【結果】在脂肪氧化酶-亞油酸-MP體系中,隨著亞油酸濃度增加,MP中羰基含量逐步增加,氧化程度逐漸增高。亞油酸含量從0增加到2 mmol·L-1時,凝膠硬度和保水性均逐漸增加到最大值,而后隨亞油酸濃度增加均逐漸下降;凝膠彈性在低氧化程度下略有增加,但隨著氧化程度繼續增加而逐漸降低;亞油酸濃度為2 mmol·L-1時,MP凝膠結構致密,多孔且孔徑均一。高度氧化的MP凝膠孔徑變大,空隙增多,膠束不均勻。隨著氧化程度升高,拉曼光譜的I760在2 mmol·L-1處達到最大值,表明疏水相互作用力在此處達到最大。Ser, Glu和Cys 3種氨基酸殘基能夠形成MP分子內氫鍵,這3種氨基酸含量隨著氧化程度的升高而降低,同時拉曼光譜的I850/I830隨氧化程度的升高而增加,最終大于1.25,表明MP分子間的氫鍵隨著氧化程度的升高而減少。解離后帶負電荷的Glu含量隨氧化程度升高而降低,導致Zeta電位絕對值下降,表明靜電相互作用隨氧化程度增加而減弱。Cys的巰基在凝膠形成過程中能夠形成二硫鍵,其含量隨氧化程度的升高而降低,導致總巰基含量同向變化,表明氧化過程中二硫鍵生成。疏水性氨基酸(Ala,Met,Val,Leu,Ile和Phe)的總量隨氧化程度升高而變化,在亞油酸為2 mmol·L-1處達到最大值,這為疏水作用力在2 mmol·L-1處達到最大值提供了證據。主成分分析表明疏水相互作用對脂質酶氧化體系下MP凝膠特性起決定性作用。【結論】適度氧化有助于改善MP凝膠的特性,在脂肪氧化酶-亞油酸體系中,亞油酸濃度為2 mmol·L-1時,MP凝膠的硬度和保水性都獲得最大值。其原因為氧化作用改變MP的組成和疏水作用力,在亞油酸2 mmol·L-1時,MP分子中疏水性氨基酸總量最高,疏水作用力最大,形成的凝膠微觀結構均勻致密,因此MP凝膠的質構和保水性均獲得最大值。

    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    FSH處理對豬顆粒細胞中類固醇合成酶基因的表達 及其調控區組蛋白H3修飾的影響
    張金璧, 姚望, 潘增祥, 劉紅林
    中國農業科學. 2018, 51(18):  3582-3590.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.18.014
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    【目的】研究FSH處理對豬卵巢顆粒細胞類固醇合成酶、垂體激素受體、凋亡相關等基因表達的影響及此過程中組蛋白H3修飾的變化情況。【方法】首先,采集豬卵巢組織并用注射器抽取方法收集卵泡顆粒細胞,用含血清體系體外培養顆粒細胞至貼壁,血清饑餓16h后用終濃度5IU?mL-1的FSH處理24h,并收集細胞。其次,提取細胞mRNA,采用qRT-PCR方法檢測類固醇合成酶(STAR、CYP11A1、HSD3B和CYP19A1)、垂體激素受體(FSHR和LHR)、凋亡相關基因(XIAP和FasL)mRNA的表達變化,最后,相同處理后固定細胞,采用染色質免疫沉淀結合qPCR(ChIP-qPCR)方法檢測類固醇合成酶基因STAR、CYP19A1和HSD3B上游轉錄調控區組蛋白H3修飾(H3K4me2、H3K4me3、H3K9ac和H3K14ac)狀況。【結果】5IU?mL-1的FSH處理引起類固醇合成酶基因STAR、CYP19A1和HSD3B分別為2倍(P<0.01)、2.8倍(P <0.01)和3.6倍(P<0.05)的顯著上調,而CYP11A1表達水平沒有顯著變化;FSH處理對垂體激素受體FSHR、LHR和凋亡相關基因XIAP、FasL影響不顯著。在上調的三個類固醇合成酶基因中,HSD3B調控區組蛋白H3修飾變化最為顯著,H3K4me2、H3K4me3、H3K9ac和H3K14ac結合分別有14.7倍(P<0.01)、 13.6倍(P<0.01)、19.7(P<0.01)倍和2.5倍(P<0.05)的顯著上調;STAR基因調控區的H3K9ac在處理后有11.1倍的顯著下降(P<0.05);CYP19A基因調控區的H3K4me3和H3K9ac分別有0.5倍的上調(P<0.01)和10.4倍(P<0.01)的下降,其余組蛋白修飾在處理前后沒有顯著變化。【結論】FSH處理24h對顆粒細胞類固醇合成酶基因轉錄有顯著上調作用,對其轉錄過程有H3組蛋白修飾參與,組蛋白修飾模式具有基因特異性。垂體激素受體和凋亡相關基因的應答可能需要FSH和其他因素的聯合作用。

    基于比較基因組學分析的方法定位及注釋雙峰駝MHC基因
    支立康, 額爾敦木圖, 安希文, 王超, 王瑞, 包花爾, 王秀珍
    中國農業科學. 2018, 51(18):  3591-3599.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.18.015
    摘要 ( 81 )   HTML ( 10 )   PDF (1130KB) ( 78 )   收藏
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    【目的】定位并注釋雙峰駝主要組織相容性復合體(major histocompatibility complex,MHC)基因序列,為進一步研究雙峰駝MHC基因提供科學依據。【方法】運用比較基因組學方法,提取人類MHC(HLA)基因編碼序列和牛MHC(BoLA)基因編碼序列并分別與雙峰駝轉錄本進行blastn基因序列比對,識別出相似度較高的scaffolds,通過分析HLA、BoLA基因序列比對在這些scaffolds上的位置順序,對多條scaffolds進行拼接,得到雙峰駝MHC的Pseudo chromosome;再分別提取HLA、BoLA全基因組序列與雙峰駝已拼接的scaffolds進行基因組共線性分析,利用lastz建立起的Pseudo chromosome與HLA、BoLA全基因組序列的線性關系判斷篩選出的scaffolds是否準確;然后通過分析MHC基因在兩物種間的線性關系,在雙峰駝參考基因組中提取出MHC基因序列,并對這些序列進行基因注釋;最后根據得到的雙峰駝MHC基因繪制系統進化樹,研究其基因間的進化關系。【結果】通過對HLA、BoLA基因編碼序列與雙峰駝轉錄本用blastn進行序列比對,識別出了相似度較高的3條scaffolds,即NW_011511766.1(全長4.1M)、NW_011515227.1(全長1.2M)和NW_011514613.1(全長15K),對其拼接得到雙峰駝MHC的Pseudo chromosome;利用lastz共線性分析,識別出HLA基因序列和BoLA基因序列并比對出其在雙峰駝MHC基因的共線性區域。該區域與拼接得到的Pseudo chromosome一致,證明篩選出的scaffolds是準確的。并且發現Class-Ⅰ類和Class-Ⅲ類基因集中分布在NW_011515227.1上,而Class-Ⅱ類基因集中分布在NW_011511766.1和NW_011514613.1上,進一步分析得知Class-Ⅱ類基因主要分布在NW_011511766.1 的3.5—4.1M的位置;將存在共線性區域的序列提取出來,與比對到雙峰駝上的MHC基因的編碼序列進行blat分析,結果在雙峰駝基因組中共識別出24個與牛BoLA基因高度相似的基因,其中Ⅰ類基因1個,Ⅱ類10個, Ⅲ類基因13個。對雙峰駝這24個MHC基因進行信息注釋并繪制系統進化樹,結果顯示注釋的Class-Ⅰ類和Class-Ⅱ類基因在同一分支。【結論】通過比較基因組學方法定位并注釋了雙峰駝的MHC基因,將雙峰駝MHC基因序列定位到了3條scaffolds上,找到并注釋了24個MHC基因,繪制了雙峰駝MHC的Pseudo chromosome,為進一步研究雙峰駝MHC基因奠定了理論基礎。

    意大利蜜蜂工蜂中腸發育過程中長鏈非編碼RNA的 差異表達分析
    郭睿, 耿四海, 熊翠玲, 鄭燕珍, 付中民, 王海朋, 杜宇, 童新宇, 趙紅霞, 陳大福
    中國農業科學. 2018, 51(18):  3600-3613.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.18.016
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    【目的】長鏈非編碼RNA(lncRNA)在真核生物的基因表達、表觀遺傳和細胞周期調控等方面發揮重要功能。本研究旨在探究意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica, 簡稱意蜂)工蜂中腸發育過程中lncRNA的表達譜及其作用。【方法】利用RNA-seq技術和鏈特異性建庫方法對意蜂7和10日齡工蜂中腸(Am7、Am10)進行深度測序,下機的原始數據經過Perl腳本過濾得到高質量有效讀段。利用bowtie工具將有效讀段比對核糖體數據庫,進一步利用TopHat2軟件將未比對到核糖體數據庫上的數據比對到參考基因組。利用CPC和CNCI軟件對轉錄本的編碼能力進行預測。通過RT-PCR對部分lncRNA進行鑒定。利用edgeR軟件進行差異表達lncRNA(DElncRNA)分析,進而預測lncRNA的上下游基因,并對上下游基因進行GO及KEGG代謝通路富集分析。聯用RNAhybrid、Miranda和TargetScan軟件預測DElncRNA靶向結合的miRNA及miRNA靶向結合的靶基因,并通過Cytoscape軟件構建DElncRNAs-miRNAs-mRNAs的調控網絡。最后,通過RT-qPCR驗證測序數據的可靠性。【結果】Am7和Am10的深度測序分別獲得134 802 058和147 051 470條原始讀段,經嚴格過濾分別得到134 166 157和146 293 288條有效讀段;共得到3 890個DElncRNA,包括2 005個上調lncRNA與1 885個下調lncRNA。RT-PCR驗證結果顯示共有8個lncRNA能擴增出符合預期的目的片段,表明預測出的lncRNA真實存在。DElncRNA的上下游基因數為1 793個,它們涉及42個GO條目,包括代謝進程、發育進程、細胞進程、應激反應和免疫系統進程等;這些上下游基因還涉及251條代謝通路,包括碳代謝、嘌呤代謝和脂肪酸的生物合成等物質代謝通路,硫代謝、甲烷代謝和氧化磷酸化等能量代謝通路,Hippo信號通路、Wnt信號通路和Notch信號通路等信號通路,溶酶體、內吞作用和泛素介導的蛋白水解等細胞免疫通路,以及MAPK信號通路、Jak-STAT信號通路和NF-kappa B信號通路等體液免疫通路,上述結果表明DElncRNA在意蜂中腸發育過程中參與物質和能量代謝、細胞生命活動和免疫調控。進一步分析發現TCONS_00020918可通過調控西方蜜蜂王漿主蛋白1編碼基因在意蜂工蜂中腸的營養吸收、級型分化中發揮功能。DElncRNA的調控網絡分析結果顯示DElncRNA與miRNA、mRNA間存在復雜的調控關系,部分DElncRNA處于調控網絡的中心位置且能靶向結合較多的miRNA,也有部分miRNA可被多個DElncRNA共同靶向,表明這些DElncRNA可能在中腸發育中發揮重要作用。隨機挑取5個DElncRNA進行RT-qPCR驗證,結果顯示它們的表達量變化趨勢與測序結果一致,證實了本研究測序數據的可靠性。【結論】差異表達長鏈非編碼RNA(DElncRNA)廣泛參與意蜂工蜂中腸的新陳代謝、細胞活動和免疫調控并作為競爭性內源RNA(ceRNA)發揮作用,研究結果為關鍵lncRNA的篩選和功能研究提供了必要的數據支持。

    研究簡報
    土壤肥力對紅壤性水稻土水稻產量和氮肥利用效率的影響
    彭衛福, 呂偉生, 黃山, 曾勇軍, 潘曉華, 石慶華
    中國農業科學. 2018, 51(18):  3614-3624.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.18.017
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    【目的】土壤肥力是紅壤性稻田水稻豐產的基礎。明確不同肥力對紅壤性水稻土作物產量和氮肥利用效率的影響,為紅壤性稻田土壤培肥和合理施肥提供科學依據。【方法】選取質地相似的不同肥力水平的紅壤性水稻土進行盆栽試驗(以土壤有機質的高低代表土壤肥力的高低),利用15N同位素示蹤技術研究不同肥力水平(FL、FM和FH分別代表低肥力、中肥力和高肥力,其低、中、高肥力土壤的有機質含量分別為19.9、29.6、38.9 g·kg-1)和氮肥水平(N0、N150和N225分別代表施氮量為0、150和225 kg·hm-2,共9個試驗處理,分別為FLN0、FLN150、FLN225、FMN0、FMN150、FMN225、FHN0、FHN150和FHN225)對水稻產量及其構成、氮肥吸收及其去向的影響。【結果】提升土壤肥力和施氮均能顯著提高水稻的有效穗數、產量和總吸氮量。與N0相比,FL、FM和FH在N150處理下的增產率分別為63%、40%、17%,而在N225處理下的增產率分別為89%、55%和23%。在中、低肥力土壤上,增施氮肥能顯著提高水稻產量,而FHN150和FHN225處理之間產量無顯著差異。15N示蹤結果表明,相同施氮量條件下,水稻植株對肥料氮素和土壤氮素的吸收量均隨土壤肥力的提高而增加。但是,水稻植株總吸氮量中來自土壤氮素的比例隨土壤肥力的提高而增加,而來自肥料氮素的比例則隨之降低。增施氮肥會增加水稻吸收肥料氮素的比例,降低其吸收土壤氮素的比例。FL、FM和FH土壤水稻的平均氮肥回收率分別為42%、48%和52%,平均氮肥殘留率分別為20%、23%和28%,平均氮肥損失率分別為38%、29%和20%。FLN225氮肥回收率顯著高于FLN150,FM兩個施氮量氮肥回收率無顯著差異,而FHN225的氮肥回收率顯著低于FHN150。提升土壤肥力能顯著提高土壤微生物量氮、銨態氮和固定態銨的含量。【結論】提升土壤肥力能顯著提高紅壤性水稻土的水稻產量以及化肥氮的回收率和殘留率,而降低氮肥損失率。在低肥力土壤上適當增加施氮量有利于增加產量和氮肥回收率;而在高肥力土壤上適當降低施氮量在保證較高水稻產量的同時,能夠提高氮肥回收率、降低氮肥損失。

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